УСТРОЙСТВО ДЛЯ СБОРА НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ
DEVICE FOR REMOVAL OF OIL AND OIL PRODUCTS FROM WATER SURFACE

Изобретение относится к устройствам для очистки водоемов от нефти и других подобных веществ, плавающих на водной поверхности, и может быть использовано на любых водных акваториях от отстойников до морей.
Известно устройство для регулирования сбора нефтепродуктов с поверхности воды, включающее вакуумный гидроциклон, питающий патрубок, сливную систему, выполненную в виде нескольких коаксиально расположенных патрубков, имеющих независимые принудительные выводы, при этом патрубок тяжелой фазы расположен в вершине конуса гидроциклона и имеет эжектирующее устройство для коррекции размеров воздушного шнура по оси аппарата (патент РФ №2228997, МКИ E02B 15/04, БИ №24, 2002 г.).
Недостатком данного устройства является низкая производительность и эффективность в работе.
Известно устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды, включающее цилиндроконический вакуумный гидроциклон с питающим патрубком, соединенным с воронкой, одним или несколькими сливными патрубками и патрубками для легкой фазы жидкости, причем все патрубки, кроме питающего, расположены коаксиально, с шагом - сливные во внешнем токе, а легкой фазы - во внутреннем токе, патрубки внутри аппарата могут иметь насадки (патент РФ №2205260, МКИ E02B 15/04, 15/10 БИ №15, 2003 г.).
Недостатком данного устройства является низкая эффективность, обусловленная конструктивной избыточностью и сложностью настройки и перенастройки в работе и, как следствие, управлением разделения.
Техническим решением задачи, предлагаемого изобретения, является интенсификация работы устройства как по производительности, так и по эффективности работы, при сборе нефти и нефтепродуктов с поверхности воды.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, состоящем из вакуумного, многопродуктового, цилиндроконического гидроциклона с глухим усеченным конусом, с одним или несколькими патрубками легкой фазы жидкости, расположенными коаксиально, а также патрубком сливным, для тяжелой фазы жидкости, сливной патрубок установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в зоне тока, сформированного насадкой, а с глухой части усеченного конуса установлен сменный фланец, на центральной оси которого осесимметрично расположены насадки высотой, не достигающей вершины конуса внутреннего тока. В свою очередь насадки по образующей имеют симметричные вырезы, в том числе по траектории движения жидкости в месте расположения.
Сопоставительный анализ заявляемого устройства с прототипом показывает, что в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды, включающем цилиндроконический вакуумный гидроциклон с глухим усеченным конусом, сливной патрубок установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в зоне тока, сформированного насадкой, а с глухой части усеченного конуса установлен сменный фланец, на центральной оси которого осесимметрично расположены насадки высотой, не достигающей вершины конуса внутреннего тока. В свою очередь насадки по образующей имеют симметричные вырезы, в том числе по траектории движения жидкости в месте расположения.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна». Именно использование в устройстве для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды вышеописанного многопродуктового гидроциклона позволяет улучшить гидродинамический режим работы аппарата, и как следствие, интенсифицировать работу, повысить эффективность и производительность.
Сущность изобретения поясняется чертежами: на фиг.1 изображен общий вид устройства, в качестве примера по одному патрубку во внешнем и внутреннем токах гидроциклона, на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1, на фиг.3 - насадки, в увеличенном масштабе, в качестве примера, полусферическая (а) и в виде усеченного конуса (б), с симметричными вырезами.
Устройство для сбора нефти и нефтепродуктов с поверхности воды включает: цилиндроконический многопродуктовый вакуумный гидроциклон 1, посредством питающего патрубка 2 соединенный с нефтеприемной воронкой 3, по центральной оси гидроциклона 1 коаксиально установлены: сливной патрубк 4 для отвода тяжелой фазы жидкости и легкой фазы патрубок 5, т.е. нефтепродуктов, с внешней стороны аппарата установлен глухой фланец 6, на котором осесимметрично расположена насадка 7 высотой, не достигающей вершины конус внутреннего тока.
Устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды работает следующим образом: заглубив воронку 3 под уровень нефтепродуктов, как показано на фиг.2, начинают отбор на сливном патрубке 4 и патрубке 5 легкой фазы жидкости, которые обеспечивают за счет забора жидкости, поступающей во внутреннее пространство гидроциклона 1 через питающий патрубок 2, понижение давления в теле аппарата. Жидкость с нефтепродуктами, через воронку 3 и тангенциальный питающий патрубок 2, поступая в многопродуктовый гидроциклон 1, вследствие тангенциальности подвода питающей многофазной жидкости, с поверхности воды, примет вращательное движение в теле гидроциклона 1, и под действием центробежных сил там произойдет сепарация этой жидкости по плотности. Чем больше разность по плотности сепарируемых жидкостей, а также излишне нетурбулизированная гидродинамическая картина внутреннего тока в гидроциклоне 1, тем эффективнее процесс разделения и тем скорее более легкая жидкость займет место на центральной оси аппарата, а более тяжелая фаза жидкости (вода) скорее отожмется на периферию и образует внешний ток, который будет отводиться через сливной патрубок 4 тяжелой фазы жидкости. По центральной оси аппарата, во внутреннем токе, обрамляя сливной патрубок 4, будут вращаться отсепарированные, из входящей двухфазной жидкости, нефть или нефтепродукты, причем каждый продукт, в зависимости от плотности, займет свое место на центральной оси аппарата и именно там располагается вход в патрубок или патрубки легкой фазы 5, что определит шаг их установки.
Однако количество жидкости отбираемой через патрубок или патрубки 5 легкой фазы в целом не превышает 7-10% от входящей в аппарат. Таким образом, становится очевидным, что гидродинамическую картину в гидроциклоне 1 определяет именно жидкость, отбираемая через сливной патрубок 4. Создание наиболее благоприятных, с точки зрения гидродинамики, условий отбора основного объема жидкости и получение возможности управлять этим режимом посредством осесимметричных насадок с геометрическими размерами, по высоте не достигающими вершины конуса внутреннего тока, а значит, и не турбулизирующие его излишне. Насадки с вырезами по образующей будут способствовать, в том числе и за счет изменения места отбора жидкости, при изменении положения сливного патрубка, улучшению гидродинамического режима движения двухфазной жидкости, скорейшей и более качественной ее сепарации.
Работа устройства возможна как в надводном положении гидроциклона, как показано на чертеже (см. фиг.2), так и в подводном, единственно неизменным должно остаться положение нефтеприемной воронки 3 относительно уровня воды.
Заявляемое техническое решение просто по конструкции, в связи с отсутствием движущихся частей - надежно в работе, при этом благодаря многопродуктовому принципу и тому, что сливной патрубок тяжелой фазы 4 установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в зоне расположения насадки 7 с высотой, не достигающей вершины конуса внутреннего тока, на глухом фланце 6, регулирует в широком диапазоне, как по количеству, так и по месту отбора жидкости, вплоть до полного прекращения или исключения влияния насадки, возникает ситуация управления режимом качества сепарации с повышением эффективности и интенсификации всех процессов в аппарате.