УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ

Полезная модель относится к охране окружающей среды, а именно - к устройствам, предназначенным для очистки поверхности воды от нефтепродуктов, масел и жиров в открытых водоемах, закрытых емкостях или резервуарах любого типа, в том числе очистке поверхности отстойников, дренажных систем нефте- и топливохранилищ, систем замкнутого водооборота, узких глубоких колодцев с затрудненным доступом.
Принцип действия заявляемого устройства основан на прилипании (адгезии) собираемого продукта к поверхности собирающего элемента.
Известно (RU, 20005110404, A) собирающее устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, содержащее выполненный из гибкого материала собирающий элемент с удлиненной центральной частью, имеющей кольцевую бесконечную ось, и, по меньшей мере, один двигатель для вращения собирающего элемента и его подъема к очищаемому приспособлению с целью удаления с него прилипшей нефти.
К причинам, препятствующим получению нижеуказанного технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относятся следующие его конструктивные недостатки:
1. очистка собирающего элемента происходит при прохождении последнего через канавку (поверхность рамы, сформированная в форме канавки) или сквозь отверстие в раме, в результате чего при износе или поломке устройства приходится менять раму - основную, несущую часть устройства;
2. выполнение центральной части собирающего элемента из армированных металлом резины или пластика, которые плохо смачиваются нефтепродуктами;
3. выполнение собирающего элемента в виде несущей части с прикрепленными к ней щетинками усложняет процесс его изготовления и снижает его долговечность;
4. отсутствие подогреваемого приемного лотка для нефтепродуктов ограничивает температурный диапазон, при котором возможна эксплуатация устройства;
5. применение уплотнительных колец усложняет конструкцию устройства.
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в модернизации оборудования, предназначенного для очистки поверхности воды от нефтепродуктов, масел и жиров.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении полезной модели, заключается в упрощении конструкции устройства, повышении его надежности и увеличении эффективности процесса сборки нефтепродуктов.
Данный технический результат достигается за счет того, что в известном устройстве для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, содержащем выполненный из гибкого материала кольцеобразный собирающий элемент и, по меньшей мере, один двигатель для вращения собирающего элемента и его подъема к очищающему приспособлению для удаления с собирающего элемента нефтепродуктов, корпус устройства представляет собой пластину, с одной стороны которой расположен двигатель, соединенный с редуктором, цилиндрическая поверхность расположенного по другую сторону пластины приводного колеса которого является направляющей для собирающего элемента, боковому смещению собирающего элемента препятствуют установленные радиально на противоположных боковых сторонах колеса ограничители, изготовленные из керамического материала, при этом собирающий элемент, плоскость вращения которого параллельна плоскости пластины, выполнен в виде гладкой трубки из гидрофобного олеофильного полимера, в качестве очищающего приспособления используются закрепленные на пластине скребки, а расположенный под зоной очищения приемный лоток выполнен с подогревом.
Конструкция устройства по сравнению с указанным прототипом упрощается за счет того, что все элементы устройства крепятся непосредственно к выполненному в виде пластины корпусу, в результате чего их замена в случае поломки или естественного износа производится без демонтажа устройства. Повышению ремонтопригодности также способствует и такое расположение приводного колеса устройства, цилиндрическая поверхность которого является направляющей для собирающего элемента, при котором плоскость вращения последнего параллельна плоскости пластины. При этом не возникает трудностей при смене собирающего элемента, являющегося готовым изделием.
При расположении ограничителей, установленных на боковых плоскостях приводного колеса, в шахматном порядке гибкая трубка собирающего элемента укладывается на цилиндрической поверхности приводного колеса враспор волнообразно между ограничителями (выступами ограничителей), в результате чего, в местах изгиба в точках соприкосновения трубки с выступами возникают изгибающие моменты, которые создают силы трения, за счет которых осуществляется передача крутящего момента от привода к собирающему элементу. При этом возникающие силы трения намного больше тех, которые существуют при использовании классического приводного колеса (шкив). Указанный эффект усиливается, если радиально установленные на одной стороне приводного колеса ограничители располагаются в шахматном порядке с ограничителями, расположенными на противоположной стороне колеса, а цилиндрическая часть колеса имеет проточки параллельные оси вращения колеса, в которые вытесняется жидкость из пятна контакта. На каждой из сторон колеса устанавливают, как правило, не менее восьми ограничителей.
Кроме того, у приводного колеса в форме шкива, в отличие от заявленной конструкции, в месте контакта трубки и поверхности шкива возникает обычно водно-масляная пленка, которая снижает силы трения и способствует проскальзыванию собирающего элемента, что приводит к остановке процесса очистки. В конструкции настоящей полезной модели пятно контакта точечное, силы, возникающие от изгиба и от веса собирающего элемента вытесняют из пятна контакта всю жидкость, и, соответственно, силы трения между трубчатым собирающим элементом, поверхностью ограничителей (выступов ограничителей) и цилиндрической поверхностью приводного колеса увеличиваются.
Выполнение собирающего устройства в виде гладкой замкнутой в кольцо (кольцеобразной) трубки обеспечивает его плавучесть и позволяет собирать с его помощью исключительно нефтепродукты, а применение в качестве материала гидрофобного олеофильного полимера, обладающего способностью смачиваться не водой, а маслами, жирами, нефтепродуктами и продуктами содержащими углеводороды, приводит к повышению эффективности сбора углеводородов и снижению количества захватываемой в процессе сбора воды.
Длина собирающего элемента выбирается в зависимости от площади очищаемой поверхности, расстояния от оси приводного колеса собирающего элемента до очищаемой поверхности, диаметра приводного колеса и габаритных размеров устройства. Для поддержания и направления собирающего элемента при его движении, а также предотвращения сползания собирающего элемента с приводного колеса на пластине устройства обычно устанавливают ограничительные стойки (стойки-упоры).
Используемые в качестве очищающего приспособления, закрепленные на пластине скребки, как правило, имеют полукруглый профиль, повторяющий сечение собирающего элемента. В частном случае исполнения устройства, по крайней мере, два скребка могут быть установлены до приводного колеса и два скребка - после приводного колеса, в этом случае последняя пара скребков выполняет роль ограничительных стоек.
Использование керамики в качестве материала для применяемых в устройстве ограничителей, скребков и ограничительных стоек позволяет в 3-4 раза увеличить срок службы указанных деталей и, таким образом, повышает надежность устройства в целом. Изготовление скребков и ограничительных стоек возможно из легированных нержавеющих сталей.
Применение в устройстве подогреваемого приемного лотка расширяет зону эксплуатации устройства: находящиеся в лотке нефтепродукты, вязкость которых возрастает при отрицательных температурах, в результате подогрева свободно стекают по отводной трубе в накопительную емкость.
С помощью заявляемого устройства могут собираться как самые легкие (бензин, керосин), так и густые фракции (мазут, жиры и т.д. с вязкостью >300) нефтепродуктов. Удаляемый слой может быть загрязнен песком, абразивом, металлическими опилками, пылью и т.д. Производительность устройства зависит от толщины и вязкости удаляемого слоя. Чем толще слой нефтепродукта (масла, жира и т.п.), чем выше его вязкость, тем выше производительность устройства.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами:
Фиг.1 - общий вид устройства;
Фиг.2 - вид устройства сверху (в плане).
Ниже на конкретном примере приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели для сбора нефтепродуктов с поверхности воды с получением вышеуказанного технического результата.
Устройство для сбора нефтепродуктов состоит из плоского корпуса 1, представляющего собой пластину, на которой с одной стороны крепится двигатель 2, соединенный с редуктором 3, на выходной вал которого по другую сторону пластины насажено приводное колесо 4 с керамическими ограничителями 5, между которыми на цилиндрическую поверхность 6 колеса укладывается собирающий элемент 7; закрепленные на раме скребки 8, ограничительные стойки-упоры 9 и приемный лоток 10 с нагревательным элементом 11.
Установленные на противоположных плоскостях колеса ограничители 5 расположены в шахматном порядке: выступы ограничителей, установленных по одну сторону колеса, расположены между выступами ограничителей, расположенных по другую сторону колеса, при этом выступы ограничителей выходят за пределы колеса и, тем самым, ограничивают боковое смещение собирающего элемента с цилиндрической поверхности колеса, которая является направляющей для собирающего элемента.
Кольцеобразный собирающий элемент 7 изготовлен из гибкой трубки, выполненной из гидрофобного олеофильного полимера.
Установленные перед приводным колесом в верхней части пластины, вплотную к поверхности собирающего элемента скребки 8, предназначенные для очистки собирающего элемента от нефтепродуктов, имеют полукруглый профиль.
Скребки 8, ограничители 5 приводного колеса и ограничительные стойки-упоры 9 изготовлены из корунда (оксида алюминия).
Корпус устройства, приемный лоток и приводное колесо изготовлены из нержавеющей стали.
Т.к. при отрицательных температурах масло, жир, нефтепродукты увеличивают свою вязкость и практически становятся не текучими, приемный лоток 10 снабжен силиконовым резиновым нагревательным элементом 11, который не нагревается выше 200°C и не создает взрывоопасную обстановку.
Заявленное устройство работает следующим образом:
Привод устройства обеспечивает непрерывное поступательно-вращательное перемещение собирающего элемента: вращательное движение части собирающего элемента 7, располагающейся в данный момент времени на цилиндрической поверхности 6 приводного колеса 4, относительно оси колеса; поступательное - части собирающего элемента под действием силы тяжести на спуске с приводного колеса на поверхность очищаемой жидкости, скольжение наиболее протяженного участка собирающего элемента по поверхности жидкости, поступательное движение по направлению к приводному колесу загрязненного участка собирающего элемента при подъеме его с поверхности жидкости.
Так как собирающий элемент гибкий, а установленные на приводном колесе ограничители 5 расположены в шахматном порядке, собирающий элемент располагается на цилиндрической поверхности колеса между ограничителями волнообразно. В местах изгиба собирающего элемента и в точках его соприкосновения с выступами ограничителей возникают силы трения, в результате чего осуществляется передача крутящего момента от привода к собирающему элементу.
Протяженная часть собирающего элемента самоустанавливается на поверхности воды в зависимости от изменения уровня воды в емкости или отстойнике по вертикали в пределах ±1,5 метра относительно среднего уровня очищаемой жидкости.
Очистка собирающего элемента от прилипшего к нему продукта производится в зоне очищения - при поднятии собирающего элемента с поверхности и прохождении его загрязненного участка между скребками 8, установленными на пластине (корпусе) 1 перед приводным колесом. Очищенная часть собирающего элемента вновь спускается с приводного колеса и возвращается на очищаемую поверхность воды для сбора новых нефтепродуктов. Снятые скребками нефтепродукты самопроизвольно стекают в расположенный под зоной очищения приемный лоток 10, откуда далее по отводной трубе 12 попадают в накопительную емкость.
Описанное устройство предназначается для очистки воды в закрытых и открытых емкостях или резервуарах любого типа от нефте-, масло- продуктов, жиров и т.п. и может эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от минус 15°C до плюс 60°C.