Пристрій для збирання нафти з поверхні води

Изобретение относится к устройствам для улавливания легких жидкостей с поверхности воды, например, к устройствам для улавливания нефти и нефтепродуктов. Известно устройство для сбора нефти с поверхности воды, содержащее поплавок, нефтесборную воронку, колпак и гибкий трубопровод, где нефтесборная воронка снабжена крестовиной с вертикально установленными стержнями с резьбой, на которых закреплены поплавки и разновесы, а нефтесборная воронка снабжена расположенным по центру патрубком с отверстиями для приема нефтепродуктов, причем колпак в верхней части снабжен поплавком, а боковая поверхность выполнена с отверстиями [Авт. св. СССР №1108167, кл. Е 02 В 15/04]. Недостатком является то, что указанное устройство очень сложно выставлять на границе раздела фаз вода-нефтепродукт, так как в нем преобладает нейтральная плавучесть и малейшее волнение водной поверхности вызывает колебание устройства на воде, что снижает эффективность его работы, т.е. чрезмерный забор воды при погружении или наоборот, забор вообще не происходит при всплытии воронки над уровнем воды и эту неустойчивую работу очень трудно устранить. Кроме того, данное устройство не может производить сбор нефти избирательно, т.е. только нефть без воды, что не эффективно, так как необходимо затем производить сепарацию собранной эмульсии. Известно устройство для улавливания плавучи х загрязнителе с поверхности воды, содержащее поплавок с установленным на нем маслосливом и подвижный улавливатель, выполненный в виде спирального лабиринта или в форме лепестков [Авт. св. СССР №1054059, кл. Е 02 В 15/04 и №101775, кл. Е 02 В 17/00]. Недостатком является то, что указанные улавливатели снижают производительность устройств, так как при значительном загрязнении акватории, лабиринты являются преградой при подсасывании нефти в сборник, при этом расположенные на поплавках улавливатели также сложно выставить на заданную глубину в зоне раздела фаз. Кроме того, устройство работает неэффективно из-за собираемой водо-нефтяной смеси, т.е. работать избирательно не может. Не обеспечивает задержание нефти при работе на течении, также не может работать в системе бонового заграждения и др. Наиболее близким и наиболее эффективным в работе является устройство для сбора нефти с поверхности воды, содержащее корпус положительной плавучести с накопителем нефти, патрубок для приема нефти, нефтесборные секции, состоящие из смонтированных на сердечниках нефте-сборных дисков со скребками и лотками и приводимые в движение гидроприводами (взрывозащищенными моторредукторами), шланги высокого давления для подачи к гидромоторам рабочей жидкости, шланг для откачки продукта, балластные отсеки для регулирования осадки корпуса [Патент Англии в проспекте 7000 ТУ 9/93 ассоциированной компании Вайкомы Интернэшнл ЛТД, Prospect Road, Cowes, Isle of Wight PO317, England прототип]. Недостатком указанного устройства является то, что оно имеет недостаточную производительность для сбора нефти с поверхности воды при "Залповом" выбросе нефти, когда необходимо собирать до 100 м 3/час, так "Комара-50" имеет производительность 50 м 3/час, что недостаточно при сборе нефти, особенно на течении, когда необходимо успевать собирать набегающую нефтяную лавину. Кроме того, при работе на течении, нефтяной поток огибает торроидальную форму корпуса устройства, а не аккумулируется в зоне рабочих нефтесборных секций, что не эффективно. В системе же бонового заграждения или при перегораживании малых рек или ручьев, работает только его фронтальная часть, а все остальные секции в работе устройства не участвуют, что также неэффективно. Так как нефтесборное устройство имеет малую осадку, то скоростной водный поток, подныривая под него, увлекает за собой нефть и уносит ее вниз по течению. Этот эффект постоянно наблюдается при ликвидации последствий аварий с применением устройств малой осадки. Для устранения чего применяют дополнительные боновые заграждения и дополнительные нефтесборные устройства. При работе в стоячей воде и при отсутствии ветра, с уменьшением толщины нефтяной пленки, уменьшается, а то и прекращается ее сбор, так как подтягивание нефтяной пленки к нефтесборным дискам с периферии происходит только за счет ее. поверхностного натяжения, которое в итоге рвется и сбор нефти прекращается, так как нет принудительного подгона ее к устройству, В зимних же условиях из-за отсутствия местного подогрева нефти, потери эластичности дисков и скребков, эффективность работы устройства также снижается. Для увеличения производительности указанного устройства и устранения всех перечисленных недостатков, необходимо резко увеличивать его габаритные размеры и вес, что отрицательно скажется на его эксплуатационных характеристиках, особенно при транспортировке авиатранспортом или при эксплуатации в заболоченной местности, на водоемах с высокими берегами, где затруднено применение грузоподъемных механизмов для спуска устройства на воду и его подъема с воды, так как устройство "Комара-50" не разборное, а весит оно 1100 кг. В основу изобретения положена задача создания высокопроизводительного многоцелевого назначения нефтесборного устройства, которое бы эффективно работало: на течении и в стоячей воде; в безветренную погоду и при волнении водной поверхности; на глубине и на мелководье; при "залповом" выбросе нефти; на малых разливах и при сборе тонких пленок нефти; при применении отдельной секции устройства для перегораживания малых речек и ручьев; при применении устройства в системе бонового заграждения и при эксплуатации в зимних условиях. А также повышения его технологических характеристик, которые достигаются: путем сборно-разборной конструкции; изменяемостью формы корпуса устройства; уменьшенного, по сравнению с прототипом, веса; возможности оперативной сборки и разбора конструкции для транспортировки любым транспортом и доставки в любое место, что очень важно при оперативном реагировании. Эта задача достигается тем, что устройство, содержащее положительной плавучести корпус с накопителем нефти и патрубком для приема нефти, секций нефте-сборных дисков, смонтированных на оси с расположенными между дисками скребками и лотками для стока нефти и, приводимые во вращательное. движение гидромоторами, шланги высокого давления для подачи рабочего давления от гидростанции к гидромоторам, защитный кожух, корпус устройства выполнен коробообразной формы с шарнирно соединенных модулей, с балластными и постоянной плавучести отсеков, соединенных в днище трубопроводом с продольными щелями по образующей. К тр убопроводу на продольной оси шарнирно закреплен подводный отбойник с вогнутой фронтальной стенкой и трубопроводом в нижней его части, в котором установлены размывочные сопла. Во фронтальной части корпуса выполнены окна, в которые герметично установлены съемные нефтесборные узлы, состоящий из центрального сливного желоба с крышкой, секций нефтесборных дисков, установленных по бокам и поплавком на конце. Вдоль каждой нефтесборной секции с внешней стороны выше уровня воды, с возможностью проворота, закреплена перфорированная трубка для подачи воздуха или пара, зимой, в зону дисков и соединенная патрубком с воздуховодом, расположенным в верхней части корпуса устройства. Поскольку корпус нефтесборного устройства выполнен из отдельных модулей, шарнирно соединенных между собой и образующи х при необходимости прямолинейную форму или трехгранную, а также могут применяться отдельными модулями для сбора нефти, то оно может применяться для различных целей и при различных условиях, кроме того поворотный подводный отбойник в значительной степени повышает эффективность работы устройства на течении в системе бонового заграждения, гарантируя полноценный сбор нефти, так как все нефтесборные диски сориентированы в сторону нефтяного пятна. Шарнирно установленный подводный отбойник обеспечивает применение, в закрытом состоянии, устройства на мелководье, а в открытом - на течении и в системе бонового заграждения. Расположенные в нижней части отбойников трубопроводы с размывочными соплами, обеспечивают размыв грунта под отбойником и установку устройства на мелководье, в ручьях и в непосредственной близости к берегу. Вогнутая фронтальная часть отбойников обеспечивает дополнительное сопротивление скоростному водному потоку, а значит препятствует подныриванию нефти под устройство. Лотки прямоугольной формы и герметичные крышки на желобах обеспечивают герметичность устройства и возможность применения при повышенном волнении водной поверхности. Изменение продольной формы корпуса устройства на трехгранную обеспечивает остойчивое положение устройства при волнении водной поверхности и обеспечивает сбор нефти со всех сторон в стоячей воде при установке устройства перед боновым заграждением и на мелководье. Трубки с отверстиями, установленные выше уровня воды, обеспечивают подачу воздуха под определенным углом к горизонту воды для подтягивания тонких пленок нефти к нефтесборным дискам, а зимой обеспечивают подачу пара в зону работы дисков для обогрева полимерных скребков, дисков, лотков и самой нефти на поверхности воды, а также уменьшают или исключают обледенение устройства. Таким образом, предложенное конструктивное решение выгодно отличается от прототипа своей эффективностью и эксплуатационными характеристиками. На фиг. 1 изображен общий вид устройства в плане в системе бонового заграждения при работе на течении; на фиг. 2 - общий вид устройства в плане с измененной формой корпуса при работе в стоячей воде; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 с открытым и закрытым отбойником; на фиг. 4 - разрез Б- Б на фиг. 3. Устройство для сбора нефти с поверхности воды содержит коробообразный положительной плавучести корпус 1, разделенный на равные модули 2 и соединенные между собой шарнирным соединением 3 с уплотнением 4 по торцам. Внутри корпуса выполнены балластные и герметичные отсеки 5, которые соединены между собой в нижней части, откачивающим нефть трубопроводом 6, в котором выполнены щели для соединения с полостью герметичных отсеков. В корпусе также установлены гидроприводы 7 или электроприводы взрыво-безопасного исполнения и воздуховод 8 для подачи воздуха или пара в зимних условиях. К откачивающему не фть тр убопроводу 6 шарнирно закреплен отбойник 9 с вогнутой фронтальной стенкой 10 и трубопроводом 11, расположенным в нижней части отбойника, в котором выполнены размывочные сопла 12 для размыва грунта под отбойником при установке устройства у берега. По торцам и у шарнирного соединения отбойника имеется уплотнение 13. Во фронтальной части корпуса устройства на расчетном расстоянии выполнены окна 14, соединенные с полостью герметичных отсеков, в которые герметично подсоединены нефтесборные узлы 15, состоящие из центрального наклонного желоба 16, по сторонам которого расположены нефтесборные секции 17 с дисками 18 на сердечнике, лотками 19 и скребками 20, причем нижняя часть лотков 19 выполнена прямоугольной закрытой формы. На конце желоба расположен поплавок 21 с устройством 22 в крышке для регулирования осадки узлов 15 и с отверстием 23 в днище, для входа и вы хода воды. Вдоль каждой нефтесборной секции 17 выше уровня воды и с возможностью проворота, закреплена трубка 24 с отверстиями для подачи воздуха или пара в зону работы нефтесборных дисков. Желоба нефтесборных узлов снабжены крышками 25, которые герметизируют и желоба 16 и лотки 19. К откачивающему тр убопроводу 6 через патрубок прикреплен гибкий шланг 26 или закреплена откачивающая помпа 27 со шлангом для перекачки собранной нефти в емкость, установленной на берегу. Устройство работает следующим образом. Устройство собирают на берегу, для чего в окна каждого отдельного модуля 2 устанавливают, одновременно герметизируют и соединяют с гидроприводом 7, нефтесборные узлы 15. Затем соединяют трубки 24 с воздуховодом 7 посредством шлангов. После чего модули 2 соединяют шарнирным соединением 3 в линию фиг. 1 или в трехугольник фиг. 2, в зависимости от условий работы. От гидростанции подсоединяют шланги высокого давления и подсоединяют гибкий шланг 26 для откачки нефти с корпуса 1 устройства. В процессе сборки отбойник 9 находится в закрытом положении. При спуске устройства на воду при необходимости отбойник 9 открывают, который своими торцами герметизирует места сочленения 13 отбойник-корпус и отбойник с отбойником следующей секции. Затем корректируют осадку устройства на воде при помощи устройства 20. При включении гидростанции на берегу, вступают в работу гидромоторы 7, установленные в корпусе нефтесборного устройства и приводят во вращательное движение нефтесборные секции 17. Собранная с нефтесборных дисков 18, посредством скребков 20, нефть попадает на лотки 19, затем стекает в желоба 16, а с желобов 16 попадает в герметичные отсеки 15 корпуса 1, которые являются накопителями нефти. При включении откачивающей помпы 27, нефть через щели в тр убопроводе 6 откачивают из корпуса на берег в емкость. Для перегораживания ручьев или при установке устройства возле берега появляется необходимость размыва грунта под устройством, для этого к тр убопроводу 11 отбойника 9 подсоединяют гидронасос или мотопомпу и при помощи размывочных сопел 12 заглубляют отбойник в грунт и перемещают его в необходимом направлении, для последующего подсоединения к его торцам эластичных бонов или других заграждений. Размыв грунта под нефтесборным устройством устраняет дифферент устройства на воде и обеспечивает дополнительную защиту от проникновения нефти вниз по течению, за счет увеличения перекрытия сечения реки. При сборе тонких пленок нефти, для увеличения производительности устройства, подают по воздуховоду избыточное давление воздуха, которое подгоняет пленку к нефтесборным дискам. В зимних же условиях эксплуатации устройства, по воздуховоду подается пар, который обогревает и диски и скребки, поддерживая их эластичность, а также разогревает остывшую нефть, что также повышает производительность устройства. Предлагаемое устройство: простое в изготовлении; сборно-разборное; может эксплуатироваться в разных условиях; транспортабельно; в собранном виде обладает высокой перегораживающей водоем способностью; обладает высокой остойчивостью при волнении за счет изменяемой формы конструкции; обладает большой производительностью; работает в системе различных заградителей; может эффективно работать при его буксировке на закрытых водоемах - как невод для сбора нефти с большой площади акватории.