Роторно-поршневой насос для сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта
ROTARY-PISTON PUMP FOR COLLECTION OF EMERGENCY SPILLS OF OIL AND OIL PRODUCTS FROM SOIL SURFACE

Изобретение относится к области средств ликвидации аварий на объектах магистрального трубопроводного транспорта и может быть использовано для сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта.
При рассмотрении технической литературы выявлен ряд конструктивных решений, относящихся к указанной проблематике.
Известно устройство для сбора нефти с поверхности грунта, содержащее емкость с рычагами, трубопроводом, связанную с полой перфорированной осью, на которой с возможностью вращения установлена втулка с окнами, Сообразными перегородками, связанная с перфорированным барабаном, покрытым съемными тампонами, контактирующими с пленкой нефти, размещенной на поверхности грунта, и с обжимным роликом, полые макросферы-сорбенты и упругие элементы, расширяющие обшивку, выполненную из сетчатой ткани, концами закрепленной на бобышках винтами, которые размещены внутри съемных тампонов (патент на изобретение RU 2092650, кл. Е01Н 1/00, конвенционный приоритет 24.05.1993 г. RU 9393027385).
Основными недостатками данного устройства являются:
- недостаточная эффективность сбора нефти ввиду того, что при движении устройства по грунту нефть, находящаяся на его поверхности, под воздействием барабана перемещается в противоположные стороны, увеличивая при этом площадь ее разлива;
- недостаточная продолжительность сохранения впитывающей способности установленных на барабане тампонов ввиду того, что при взаимодействии с грунтом их поры забиваются частицами грунта, которые не полностью выжимаются из тампонов в процессе работы устройства.
Известно устройство для сбора жидкости с поверхности земли, содержащее опирающуюся на колеса раму, несущую всасывающие элементы, источник разрежения и емкость для сбора жидкости, сообщенную с всасывающими элементами и источником разрежения, ось колес выполнена полой, а всасывающие элементы представляют собой сопла, закрепленные на указанной оси с возможностью поворота относительно последней и сообщенные с ее полостью, которая подключена к источнику разрежения, рама выполнена из сообщающихся между собой труб, соответствующие концы которых подключены к полости оси, а другие - к источнику разрежения, сопла подпружинены относительно оси, а их входные отверстия ориентированы в сторону, противоположную направлению перемещения (патент на изобретение RU 2047683, кл. Е01Н 1/00, опубл. 10.11.1995 г.).
Основными недостатками данного устройства являются:
- сложность практического применения устройства на поверхности с выступами и впадинами, предусматривающая необходимость оснащения устройства элементами, обеспечивающими постоянное соприкосновение нефтесборников с поверхностью разлитой на грунте жидкости (нефти);
- высокая вероятность попадания частиц грунта в источник разрежения, что может привести к потере его работоспособности.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является передвижная вакуумная насосная установка для сбора разлитой жидкости, содержащая оседиагональный шнековый динамический насос с приводом, смонтированные на передвижной платформе, бак-накопитель и соединенный с входным патрубком динамического насоса циркуляционный бак, объединенные в единый циркуляционно-накопительный бак, эжекторный вакуум-насос, активное сопло которого подключено к выходному патрубку динамического насоса, а пассивное соединено гибким шлангом с заборным наконечником через транспортировочную емкость, обратный клапан, установленный в месте соединения циркуляционно-накопительного бака с транспортировочной емкостью, привод оседиагонального шнекового насоса в виде дизельного двигателя, редуктор для соединения двигателя и насоса (патент на изобретение RU 2171400, кл. F04D 13/12, F04F 5/54, Е01Н 1/00, опубл. 27.07.2001 г., бюл. №21).
Основными недостатками данной установки являются:
- недостаточная продолжительность непрерывного сохранения работоспособности установки, вызванная тем, что при всасывании жидкости (нефти) с поверхности земли одновременно в трубопроводы и эжектор попадают механические примеси, в результате чего происходит закупоривание их проходных сечений;
- низкая производительность всасывания жидкости (нефти).
Задача, решаемая в изобретении, заключается в устранении указанных недостатков путем разработки насоса для сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта с возможностью его применения на любых типах грунтов, с любой степенью загрязненности собираемых нефти и нефтепродуктов и обеспечением длительного непрерывного сохранения работоспособности насоса за счет его роторно-поршневого конструктивного исполнения.
Технический результат изобретения заключается в повышении эксплуатационных возможностей насоса и эффективности его практического применения при сборе аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в результате того, что, согласно изобретению, роторно-поршневой насос для сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта содержит корпус с круглым продольным и эллипсовидным поперечным сечением, поршни, размещенные во внутренней полости корпуса и соединенные между собой телескопическими тягами, попарно закрепленными по краям больших осей торцевых эллипсовидных поверхностей каждого поршня, приводное колесо с пятью установленными на его торцевой поверхности на равном удалении друг от друга захватками, поочередно взаимодействующими при повороте приводного колеса со скобами, каждая из которых присоединена к торцевой эллипсовидной поверхности каждого поршня по направлению его движения на внешнем краю малой оси этой поверхности, приемный лоток для собираемой смеси нефти или нефтепродукта с частицами грунта, корпус дополнительно снабжен расположенными на общей вертикальной оси всасывающим и выпускным окнами, технологической прорезью для обеспечения соединения захваток приводного колеса со скобами поршней и подпружиненным стопором, установленным на внутреннем краю малой оси поперечного эллипсовидного сечения нижней части корпуса над первым по ходу движения поршней краем всасывающего окна.
Изобретение поясняется фиг. 1-3.
На фиг. 1 схематично изображен роторно-поршневой насос для сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта, вид в продольном разрезе, в начальной стадии цикла всасывания смеси нефти или нефтепродукта с частицами грунта (позиция I).
На фиг. 2 схематично изображен роторно-поршневой насос для сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта, вид в продольном разрезе, в завершающей стадии цикла всасывания смеси нефти или нефтепродукта с частицами грунта (позиция II).
На фиг. 3 схематично изображена нижняя часть роторно-поршневого насоса для сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта, вид в поперечном разрезе.
На фиг. 1-3 применены следующие обозначения:
1 - корпус;
2 - поршень;
3 - телескопическая тяга;
4 - скоба;
5 - приводное колесо;
6 - захватка;
7 - всасывающее окно;
8 - выпускное окно;
9 - технологическая прорезь;
10 - приемный лоток;
11 - подпружиненный стопор.
Роторно-поршневой насос для сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта работает следующим образом.
В нижней части корпуса 1, на его внешней торцевой поверхности, выполняют всасывающее окно 7, а на общей вертикальной оси с ним, на внутренней торцевой поверхности верхней части корпуса 1, - выпускное окно 8. На внешней торцевой поверхности верхней части корпуса 1 выполняют технологическую прорезь 9 с обеспечением возможности взаимодействия захваток 6 приводного колеса 5 при его повороте со скобами 4. На внутренней торцевой поверхности нижней части корпуса 1 на внутреннем краю малой оси его поперечного эллипсовидного сечения, над первым по ходу движения поршней 2 краем всасывающего окна 7, устанавливают подпружиненный стопор 11. На торцевой части приводного колеса 5 закрепляют на равном удалении друг от друга закрепляют пять захваток 6 с шагом, соответствующим расстоянию между смежными поршнями 2 при максимальной длине закрепленных на них телескопических тяг 3. В корпус 1 насоса помещают поршни 2, соединяя их между собой телескопическими тягами 3, которые попарно закрепляют по краям больших осей торцевых эллипсовидных поверхностей каждого поршня 2. На внешнем краю малой оси торцевой эллипсовидной поверхности каждого поршня 2 по направлению его движения закрепляют скобу 4, выполненную с возможностью размещения в ней каждой захватки 6 приводного колеса 5. Над технологической прорезью 9 устанавливают приводное колесо 5, а под выпускным окном 8 - приемный лоток 10.
Корпус 1 насоса устанавливают на грунт и включают приводное колесо 5, каждая захватка 6 которого через технологическую прорезь 9 поочередно входит в скобу 4 соответствующего поршня 2. Под воздействием создаваемого при этом усилия производят перемещение вошедшего в зацепление с захваткой 6 приводного колеса 5 поршня 2, а также, при помощи телескопических тяг 3, - следующих за ним других поршней 2. При этом происходит расширение внутренней полости между поршнем 2, застопоренным перед первым по ходу движения поршней 2 краем всасывающего окна 7 при помощи подпружиненного стопора 11, и смесь нефти или нефтепродукта с частицами грунта под воздействием создаваемого разрежения заполняет эту внутреннюю полость. Телескопические тяги 3, закрепленные между поршнем 2, застопоренным перед первым по ходу движения поршней 2 краем всасывающего окна 7, и поршнем 2, находящимся за противоположным краем всасывающего окна 7, достигают своей максимальной длины, происходит отключение подпружиненного стопора 11 и перемещение застопоренного им поршня 2. Одновременно с этим через выпускное окно 8 смесь нефти или нефтепродукта с частицами грунта, находящаяся во внутренней полости между поршнем 2, расположенным перед выпускным окном 8 и поршнем 2, расположенным за этим окном, попадает в приемный лоток 10 и далее - в утилизационное устройство (не показано). Поршни 2, расположенные за выпускным окном 8 по направлению их движения, под воздействием собственной силы тяжести и усилий от приводимых в сжатое состояние телескопических тяг 3 перемещаются в нижнюю часть корпуса 1. В последующем указанные циклы работы насоса повторяют по мере продолжения сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта.
Таким образом, в результате реализации предложенного технического решения за счет роторно-поршневого конструктивного исполнения насоса для сбора аварийных проливов нефти и нефтепродуктов с поверхности грунта обеспечивается повышение эксплуатационных возможностей и эффективности технологий ликвидации аварий на объектах магистрального трубопроводного транспорта на любых типах грунтов, с любой степенью загрязненности собираемых нефти и нефтепродуктов и длительное непрерывное сохранение работоспособности насоса.