Устройство для очистки водоемов от нефтепродуктов
APPARATUS FOR CLEANING WATER RESERVOIRS FROM PETROLEUM PRODUCTS

Изобретение относится к области очистки водоемов от разлитых по поверхности нефтепродуктов и других загрязняющих веществ.
Известно устройство «Циклон-С», включающее защитную сетку, поплавки, вакуумный гидроциклон, тангенциальное входное отверстие, вывод чистой воды и сливной патрубок для откачки загрязненной жидкости. (В. Марков, Ю. Степанов. Циклон - морской санитар, Журнал «Нефтяник» 2, 1977 г., С. 28-29).
Недостатком данного устройства является - низкая эффективность и производительность, так как работа осуществляется, в основном, за счет движения судна и откачки загрязненной жидкости через один сливной патрубок, из одного места внутри гидроциклона, хотя различные по плотности нефтепродукты будут концентрироваться на центральной оси аппарата в разных местах, а имеющееся конструктивное решение вызывает ненужные рециркуляционные токи.
Известно устройство для сбора нефтепродуктов с поверхности воды (Патент РФ №2205260, МПК Е02В 15/04, опубл. 27.05.2003 г., БИ №15), содержащее цилиндроконический вакуумный гидроциклон с питающим патрубком, сливным патрубком и патрубком тяжелой фазы жидкости, снабженное воронкой и патрубком легкой фазы жидкости, воронка соединена питающим патрубком с гидроциклоном, который может иметь несколько сливных патрубков и патрубков легкой фазы жидкости, все патрубки, кроме питающего, расположены коаксиально, сливной патрубок или сливные патрубки установлены с шагом в вершине конической части гидроциклона с внешним током жидкости, а патрубок или патрубки легкой фазы жидкости установлены с шагом в части гидроциклона с внутренним током жидкости, сливные патрубки и патрубки легкой фазы жидкости могут иметь насадки.
По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа предлагаемого изобретения.
К недостаткам прототипа относятся - низкая эффективность работы устройства, обусловленная гидравлическими потерями в питающем патрубке и нестабильностью циркуляционных потоков внутри корпуса гидроциклона, связанная в первых с изменением концентрации и плотности нефтепродуктов в очищаемой воде, во вторых с горизонтальной ориентацией оси гидроциклона.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, состоит в повышении эффективности работы и снижении габаритов устройства для очистки водоемов от нефтепродуктов.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для очистки водоемов от нефтепродуктов, содержащем нефтеприемную воронку с присоединенным к ней питающим патрубком, пристыкованным тангенциально к цилиндрической части вакуумного гидроциклона, на оси которого коаксиально установлены сливной патрубок и патрубок легкой фазы, снабженные перфорированными насадками, и патрубок тяжелый фазы в вершине конической части корпуса вакуумного гидроциклона, нефтеприемная воронка выполнена в форме закрытого днищем усеченного конуса обращенного вершиной вниз на оси, которого размещен цилиндроконический корпус вакуумного гидроциклона ориентированного вершиной вверх, питающий патрубок выполнен в форме криволинейных направляющих пластин с монотонно изменяющейся кривизной перпендикулярных днищу нефтеприемной воронки, один из концов которых сопряжен с конической поверхностью нефтеприемной воронки, а второй конец образует фрагмент цилиндрической части корпуса вакуумного гидроциклона, зазоры между верхом направляющих пластин и цилиндрической частью корпуса вакуумного гидроциклона закрыты серповидными крышками загнутыми вверх в своей широкой части, сливной патрубок тяжелой фазы-воды выполнен в форме трубы пристыкованной тангенциально к вершине конической части корпуса вакуумного гидроциклона, сливной патрубок легкой фазы выполнен в форме двух телескопически соединенных труб, одна из которых жестко закреплена в центре днища нефтеприемной воронки, а вторая труба с перфорацией пропущена с возможностью перемещения в отверстие в верхней части цилиндроконического корпуса вакуумного гидроциклона.
Отличительными признаками предлагаемой конструкции от указанной выше известной, наиболее близкой к ней, являются: выполнение нефтеприемной воронки в форме закрытого днищем усеченного конуса обращенного вершиной вниз, размещение цилиндроконического корпуса вакуумного гидроциклона внутри нефтеприемной воронки на ее оси вершиной вверх, выполнение питающего патрубка в форме криволинейных направляющих пластин с монотонно изменяющейся кривизной перпендикулярных днищу нефтеприемной воронки, один из концов которых сопряжен с конической поверхностью воронки, а второй конец образует фрагмент цилиндрической части корпуса вакуумного гидроциклона, закрытие зазора между верхом направляющих пластин и цилиндрической частью корпуса вакуумного гидроциклона серповидными крышками загнутыми вверх в своей широкой части, выполнение сливного патрубка тяжелой фазы-воды в форме трубы пристыкованной тангенциально к вершине конической части корпуса, выполнение сливного патрубка легкой фазы нефтепродуктов в виде двух телескопически соединенных труб, одна из которых жестко закреплена в центре днища воронки, а вторая с перфорацией пропущена с возможностью перемещения в отверстие в верхней части цилиндроконического корпуса вакуумного гидроциклона.
Благодаря наличию перечисленных признаков снижаются габаритные размеры предлагаемого устройства, за счет размещения цилиндроконического корпуса вакуумного гидроциклона внутри нефтеприемной воронки, снижаются гидравлические потери на входе, за счет исключения питающего патрубка, выполненного в прототипе в форме трубы и исполнения последнего в форме криволинейных направляющих пластин обеспечивающих плавный вход жидкости (воды) внутрь вакуумного гидроциклона, а также повышается эффективность процесса отделения нефтепродуктов от воды. Благодаря тому, что вертикальная скорость подъема нефтепродуктов концентрирующихся вблизи оси гидроциклона увеличивается за счет архимедовой силы направленной вверх (у легкой нефти плотность может доходить до 70% от плотности воды), появляется возможность регулирования процесса отделения нефтепродуктов за счет вертикального смещения перфорированной части сливного патрубка легкой фазы.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.
на фиг. 1 показан разрез устройства для очистки водоемов от нефтепродуктов вертикальной плоскостью проходящей через ось вакуумного гидроциклона,
на фиг. 2 - разрез устройства горизонтальной плоскостью расположенной в пределах цилиндрической части вакуумного гидроциклона,
на фиг. 3 - горизонтальный разрез сливного патрубка тяжелой фазы-воды,
на фиг. 4 - разрез питающего патрубка цилиндрической поверхностью, ось которой совпадает с осью вакуумного гидроциклона.
Предлагаемое устройство для очистки водоемов от нефтепродуктов содержит нефтеприемную воронку 1 с днищем 2, вакуумный гидроциклон 3 с цилиндроконическим корпусом, питающий патрубок, выполненный в форме криволинейных направляющих пластин 4, серповидные крышки 5, сливной патрубок 6 легкой фазы выполненный в форме двух телескопически соединенных труб, одна из которых с перфорацией 7, сливной патрубок 8 тяжелой фазы-воды.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Нефтеприемную воронку 1 с размещенным внутри нее вакуумным гидроциклоном 3 закрепляют на плавсредстве с возможностью регулировки ее гребня относительно уровня воды. Поверхностный слой воды с нефтепродуктами заполняет воронку 1, затем включают насосы, подключенные к сливным патрубкам 6 легкой фазы и сливным патрубкам 8 тяжелой фазы-воды.
Благодаря тому, что криволинейные направляющие пластины 4 питающего патрубка и сливной патрубок 8 тяжелой фазы-воды подсоединены к цилиндрической части корпуса вакуумного гидроциклона 3 тангенциально в последнем возникает восходящий вращающийся поток, в котором тяжелая фаза-вода отжимается под действием центробежной силы к стенкам цилиндроконического корпуса вакуумного гидроциклона 3, а более легкие нефтепродукты собираются в центре гидроциклона 3 и со скоростью превышающей скорость основного потока поднимаются к отверстиям телескопической трубы с перфорацией 7 сливного патрубка 6 легкой фазы и сливаются в специальную емкость. Очищенная вода через сливной патрубок 8 тяжелой фазы-воды с помощью насоса возвращается в водоем.
Поскольку линии тока жидкости внутри нефтеприемной воронки 1 вертикально ориентированы у ее поверхности и горизонтально ориентированы у днища 2, то загнутые концы серповидных крышек 5 имеют форму близкую к форме линий тока, для обеспечения безотрывного течения жидкости на входе в вакуумный гидроциклон 3. Направляющие пластины 4, опирающиеся на днище 2 нефтеприемной воронки 1 и закрытые серповидными крышками 5 образуют сопла прямоугольного сечения, равномерно распределенные по окружности, которые подают очищаемую жидкость внутрь вакуумного гидроциклона 3 в промежутки между цилиндрическими фрагментами направляющих пластин 4.