Пристрій (обладнання) для збору нафти і інших рідких нерозчинних (слаборозчинних) продуктів з поверхні води

Реферат: Пристрій (обладнання) для збору нафти і інших нерозчинних (слаборозчинних) рідких продуктів з поверхні води містить апарат для збору продукту з поверхні води і резервуар для зібраного продукту. Апарат складається із збірника продукту з поверхні води, у верхній частині якого виконано перепускні вікна, які сполучають внутрішню ємність збірника з водоймою. У дні збірника виконано отвір із заглушкою, і сепараційної зони для відділення транспортуючого повітря від продукту. Апарат містить пневматичну систему, трубопроводи для відводу води з апарата, подачі продукту у сепараційну зону і у резервуар. На зовнішній поверхні корпуса апарата укріплені патрубки типу сопел Лаваля для маневрування апарата. Пристрій містить поплавки і баласт для регулювання глибини занурення апарата у воду. UA 69795 U (12) UA 69795 U UA 69795 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель стосується збору нафти, нафтопродуктів і інших нерозчинних (слаборозчинних) рідких продуктів з поверхні водоймищ, рік, морів, океанів і може бути використана у нафтодобувній, нафтопереробній, хімічній, металургійній і інших галузях виробництва, а також морських, річкових портах, місцях можливих технологічних і аварійних проливів на поверхню води, у тому числі в очисних спорудах водопостачання і водовідведення, її також можна використати для моніторингу акваторій на наявність поверхневих забруднень рідкими продуктами і збору тонких шарів (плям) з поверхні води у тому числі у пляжних зонах [1]. Відомі пристрої для видалення поверхневого шару нафтовмісних рідин з поверхні води, які являють собою стрічкові конвеєри з безкінечними металевими перфорованими по боках стрічками, які кріпляться на рухомій рамі, а зливний лоток зі зливною системою винесений наверх і змонтований з можливістю дотикатися до стрічки у місці установки на нерухомій рамі. Такі пристрої містять взаємопов'язані рухомі і обертові елементи і відповідні привідні механізми (двигуни), вимагають стаціонарного кріплення, що понижує маневреність, надійність і безпечність їх роботи. Вони не забезпечують автономне функціонування і можливе маневрування у водоймі (акваторії) без жорсткої прив'язки до бази енергозабезпечення і управління [2-4]. Корисна модель-прототип [1] ліквідовує ці недоліки, однак для реалізації способу збору нафти і інших рідких нерозчинних (слаборозчинних) продуктів з поверхні води згідно з [1] необхідне відповідне обладнання, яке ми пропонуємо. Суть корисної моделі полягає в тому, що пристрій (обладнання) для збору нафти і інших нерозчинних (слаборозчинних) рідких продуктів з поверхні води, що містить апарат для збору продукту з поверхні води і резервуар для зібраного продукту. Згідно з корисною моделлю апарат складається із збірника продукту з поверхні води, у верхній частині якого виконано перепускні вікна (отвори), які сполучають внутрішню ємність збірника з водоймою, у дні збірника виконано отвір із заглушкою, і сепараційної зони для відділення транспортуючого повітря від продукту, апарат містить пневматичну систему, трубопроводи для відводу води з апарата, подачі продукту у сепараційну зону і у резервуар, на зовнішній поверхні корпуса апарата укріплені патрубки типу сопел Лаваля для маневрування апарата, поплавки і баласт (якір) для регулювання глибини занурення апарата у воду [1, 5-7]. Згідно з корисною моделлю резервуар для зібраної з поверхні води нафти чи інших нерозчинних (слаборозчинних) рідких продуктів являє собою ємність для накопичення продукту. Резервуар у верхній частині сполучений з атмосферою, містить прийомну горловину для продукту, який надходить від збірника, а у нижній частині через дно і приєднаний до нього відкритий трубопровід сполучений з водою у водоймі на рівні поверхні водойми, у дні резервуара виконано отвір із заглушкою, резервуар містить поплавки для регулювання глибини занурення у воду, на верхній частині збірника укріплена сигнальна система ступеня наповнення резервуара продуктом, яка складається з шарнірно укріпленої стрілки, циферблата і розміщеного всередині збірника поплавка, з'єднаного гнучким зв'язком з віссю сигнальної стрілки, висоту розміщення верхньої кромки резервуара h3 над поверхнею водойми розраховують за рівнянням:   h3  Hp  в  1 , (1)    n  Hp - глибина занурення резервуара у водойму, м; 3  в - густина води, кг/м ; 45 50 55 3 n - густина продукту, кг/м . Глибину Hp занурення резервуара у водойму задають конструктивно (виходячи з кількості продукту на поверхні води, необхідної продуктивності апарата-збірника, масштабів проливу, характеристики акваторії, її глибини і ін.). На заданій глибині занурення резервуар фіксують відносно рівня поверхні водойми з допомогою поплавків. Таким чином збірник і водойма становлять сполучені судини, у яких рідини (зібраний продукт і вода у водоймі) знаходяться під однаковим атмосферним тиском, а перепад їх рівнів залежить тільки від різниці густин води  в , продукту n і глибини Hp занурення резервуара у воду. Підготовка обладнання до збору нафти чи інших рідких нерозчинних (слаборозчинних) продуктів з поверхні води (без зміни їх хімічного складу) Апарат-збірник і резервуар транспортують до зони проливу продукту, який необхідно зібрати. Апарат опускають у воду таким чином, щоб вода вільно надходила всередину через 1 UA 69795 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 отвір у його дні. Після наповнення апарата водою до рівня перепускних вікон (отворів), так щоб поверхня води в апараті і водоймі зрівнялися, закривають заглушкою отвір у дні апарата і фіксують його у такому положенні відповідним розміщенням поплавків і баласту (якоря). Апарат і водойма працюють як сполучені судини; якщо рівень води в апараті певним чином підняти вище рівня водойми, то вода з апарата через вікна витече самопливом у водойму і рівні зрівняються і навпаки, якщо рівень води в апараті понизити, то поверхневий шар пролитого на поверхні водойми продукту разом з певною кількістю води самопливом через вікна затече в апарат. При необхідності апаратом можна маневрувати і переміщати на незначні відстані шляхом подачі потоку стиснутого повітря на відповідні патрубки – сопла, розміщені на корпусі апарата-збірника. Апарат готовий до роботи. Аналогічно наповнюють водою резервуар, фіксують його поплавками на потрібному рівні, який розраховують згідно з рівнянням (1), закривають заглушку у дні, фіксують на рівні поверхні водойми відкритий кінець труби, що приєднана гнучким або шарнірно укріпленим патрубком до країв отвору у дні резервуара. Поплавок сигнальної системи встановлено так, що стрілка починає відлік наповнення резервуара тільки після того, як в резервуар почне надходити продукт з апарата-збірника. Робота обладнання: апарат-збірник - резервуар (базується на гравітаційній взаємодії і породженій нею силі Земного тяжіння, Законі Архімеда і працює за рахунок кінетичної енергії керованих потоків стисненого повітря). Вмикають подачу повітря у трубопровід для відводу води з нижньої частини апаратазбірника. У міру видалення води з апарата верхній рівень понижується і продукт з поверхні водойми (разом з певною кількістю води) через вікна самопливом затікає в апарат. Вода, яка надійшла разом з продуктом, опускається вниз і через дно апарата і трубопровід виводиться з нього повітряним потоком і зливається на поверхню водойми, а продукт накопичується, наближаючись до дна апарата. Після того як границя розділу продукт-вода опуститься до дна апарата і на виході відвідного трубопроводу замість води появиться продукт, вмикають подачу повітря у нижню частину вертикального відкритого з обох кінців трубопроводу, по якому продукт разом з потоком стисненого повітря і можливо з певною кількістю води підніметься у сепараційну зону апарата, в якій повітря виходить в атмосферу, а продукт разом із залишками води, підвищивши свою потенціальну енергію, самопливом надходить у резервуар, вхідна горловина якого розміщена нижче вихідного отвору сепараційної зони апарата-збірника, але вище рівня поверхні водойми. Процес збору продукту продовжується у неперервному режимі поки наповниться резервуар і продукт витіснить воду із резервуара через трубопровід, приєднаний до його дна. У міру наповнення збірника продуктом поплавок всередині збірника піднімається і з допомогою тяги піднімає стрілку, яка показує на циферблаті ступінь наповнення збірника. Щоб припинити процес збирання продукту з поверхні водойми достатньо припинити подачу стисненого повітря у пневматичну систему апарата-збірника. Джерела інформації: 1. Спосіб збору нафти і інших рідких нерозчинних (слаборозчинних) продуктів з поверхні води і пристрій (обладнання) для його реалізації. Рішення про видачу деклараційного патенту на корисну модель. Номер заявки u 201103310 від 21.03.2011. Устянич Антон Євгенович, Устянич Євген Петрович. 2. Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей: Пат. 2366613 Россия, МПК С 02 F 1/40 (2006.01). Ульянов. ГТУ, Карев Е.А., Леготин М.В., Попович А.В., Филимонов Е.А. № 2008127403/15 Опубл. 10.09.2009. Рус. 3. Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей: Пат. 2366614 Россия, МПК С 02 F 1/40 (2006.01). Ульянов. ГТУ, Карев Е.А., Доронин Д.А., Филимонов Е.А., Леготин М.В. № 2008127404/15 Опубл. 10.09.2009. Рус. 4. Спосіб перекачування високов'язких та застигаючих нафт ПУ № 46954, МПК В 65 G 51/00. 5. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1981 6. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1990. 7. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. - М.: Высшая школа, 1969. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Пристрій (обладнання) для збору нафти і інших нерозчинних (слаборозчинних) рідких продуктів з поверхні води, що містить апарат для збору продукту з поверхні води і резервуар для зібраного продукту, який відрізняється тим, що апарат складається із збірника продукту з 2 UA 69795 U 5 10 15 поверхні води, у верхній частині якого виконано перепускні вікна (отвори), які сполучають внутрішню ємність збірника з водоймою, у дні збірника виконано отвір із заглушкою, і сепараційної зони для відділення транспортуючого повітря від продукту, апарат містить пневматичну систему, трубопроводи для відводу води з апарата, подачі продукту у сепараційну зону і у резервуар, на зовнішній поверхні корпуса апарата укріплені патрубки типу сопел Лаваля для маневрування апарата, поплавки і баласт (якір) для регулювання глибини занурення апарата у воду. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що резервуар являє собою ємність для накопичення продукту і у верхній частині сполучений з атмосферою, містить прийомну горловину для продукту, який надходить від збірника, у нижній частині через дно і приєднаний до нього відкритий трубопровід сполучений з водою у водоймі на рівні поверхні водойми, у дні резервуара виконано отвір із заглушкою, резервуар містить поплавки для регулювання глибини занурення у воду, на верхній частині збірника укріплена сигнальна система ступеня наповнення резервуара продуктом, яка складається з шарнірно укріпленої стрілки, циферблата і розміщеного всередині збірника поплавка, з'єднаного гнучким зв'язком з віссю сигнальної стрілки, висоту розміщення верхньої кромки резервуара h3 над поверхнею водойми розраховують за рівнянням:   h3  Hp  в  1 , (1)    n  Hp - глибина занурення резервуара у водойму, м; 20 3 в - густина води, кг/м ; 3 n - густина продукту, кг/м . Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3