роторное устройство

Формула изобретения

1. Роторное устройство преимущественно для сбора разлитых по поверхности воды или грунта нефтепродуктов, включающее корпус с цилиндрической полостью и входным и выходным окнами в боковой его стенке, барабан с радиальными пазами, установленный эксцентрично в полости корпуса и соединенный с приводом, и лопатки, размещенные с возможностью радиального перемещения в пазах барабана с обеспечением контакта с внутренней поверхностью корпуса и делящие зазор между барабаном и корпусом на камеры, отличающееся тем, что входное и выходное окна корпуса выполнены удлиненными вдоль лопаток барабана, а внутри корпуса в его боковой стенке с развитием в одну или обе стороны от выходного окна выполнена ниша с длиной дуги, обеспечивающей ширину каждого участка внутренней поверхности корпуса между нишей и входным окном большую, чем ширина камеры между лопатками.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутри корпуса в его боковой стенке с развитием от входного окна выполнена ниша с длиной дуги, обеспечивающей ширину каждого участка внутренней поверхности корпуса между нишами большую, чем ширина камеры между лопатками.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено неподвижной гребенкой, установленной во входном окне корпуса, и подвижной гребенкой, зубья которой установлены между зубьями неподвижной гребенки.

4. Устройство по пп. 1 3, отличающееся тем, что в барабане выполнено нечетное количество пазов, а лопатки выполнены в виде роликов.

5. Устройство по пп. 1 4, отличающееся тем, что оно снабжено транспортерной приводной лентой с поперечными пластинами, установленной на барабанных перед входным окном корпуса.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным барабаном, установленным напротив входного окна, и конвейерной лентой, установленной на барабанах и проходящей через входное окно, а входное окно выполнено высотой, равной расстоянию между ветвями ленты, причем лопатки прикреплены к внутренней поверхности ленты, а нижняя грань входного окна выполнена в виде лотка, в котором размещена нижняя ветвь конвейерной ленты.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что конвейерная лента покрыта эластичным пористым материалом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области экологии, в частности, для ликвидации последствий аварий, связанных с разливами нефти.

Известно устройство для сбора нефти, содержащее барабан с лопатками, установленный на вертикальной оси с возможностью вращения в корпусе, торцовая сторона которого открыта со стороны поверхности нефти, и насос сообщенный с корпусом с противоположной торцевой поверхности корпуса.

Недостатки. Большое потребление энергии, низкий КПД, работает с большими объемами перекачиваемой жидкости, т. е. заложен принцип центрифугирования всего захваченного объема. Непригодно в местах добычи нефти и при разливах нефти по суше [1]

Наиболее близким по технической сущности является роторное устройство, преимущественно для сбора разлитых по поверхности воды или грунта нефтепродуктов, включающее корпус с цилиндрической полостью и входным и выходным окнами в боковой его стенке, барабан с радиальными пазами, установленный эксцентрично в полости корпуса и соединенный с приводом, лопатки, размещенные с возможностью радиального перемещения в пазах барабана с обеспечением контакта с внутренней поверхностью корпуса, и делящие зазор между барабаном и корпусом на камеры [2]

Недостатки. Низкий КПД, ввиду захвата устройством значительно большего количества воды, чем нефти. Большая протяженность внутренней поверхности корпуса от входа до выхода значительно сокращает ресурс устройства, ввиду абразивного износа и возможного заклинивания барабана.

Решаемая задача создание серии мобильных высокоэффективных устройств для сбора вязких жидкостей; в том числе нефти, применительно к различным условиям за счет совмещения функций по сбору и нагнетанию в магистраль собираемой жидкости.

Поставленная задача достигается роторным устройством, преимущественно, для сбора разлитых по поверхности воды или грунта нефтепродуктов, включающим корпус с цилиндрической полостью, входным и выходным окнами по боковой его стенке, барабан с радиальными пазами, установленный эксцентрично в полости корпуса и соединенный с приводом лопасти, размещенные с возможностью радиального перемещения в пазах барабана с обеспечением контакта с внутренней поверхностью корпуса, и делящие зазор между барабаном и корпусом на камеры, в котором, согласно изобретению, входное и выходное окна корпуса выполнены вдоль лопаток барабана, а внутри корпуса в его боковой стенке с развитием в одну или обе стороны от выходного окна выполнена ниша с длиной дуги, обеспечивающей ширину каждого участка внутренней поверхности корпуса между нишей и входным окном, большую, чем ширина камеры между лопатками.

При этом, внутри корпуса в его боковой стенке с развитием от входного окна выполнена ниша с длиной дуги, обеспечивающей ширину каждого участка внутренней поверхности корпуса между нишами, большую, чем ширина камеры между лопатками.

Кроме того, целесообразно устройство снабдить неподвижной гребенкой, установленной во входном окне корпуса, и подвижной гребенкой, зубья которой установлены между зубьями неподвижной гребенки.

Целесообразно, в случае сбора особо вязких жидкостей, в барабане установить нечетное количество пазов, а лопатки выполнить в виде роликов.

В некоторых случаях целесообразно перед входным окном корпуса установить на барабанах транспортную приводную ленту с поперечными пластинами.

Можно устройство снабдить дополнительным барабаном, напротив входного окна и конвейерной лентой, которая охватывает оба барабана устройства и проходит через входное окно, выполненное с высотой, равной расстоянию между ветвями ленты, при этом лопатки прикреплены к внутренней поверхности ленты, а нижняя грань входного окна выполнена в виде лотка, для размещения нижней ветви конвейерной ленты.

Для сбора нефти с грунта конвейерная лента покрывается пористым материалом.

На фиг. 1 изображено роторное устройство в общем виде, в котором входное окно получено путем вскрытия зазора между барабаном и корпусом и снабжено гребенкой; на фиг. 2 изображена гребенка, вид спереди; на фиг. 3 роторное устройство, в котором входное окно выполнено в виде радиально ориентированного щелевого заборника; на фиг. 4 роторное устройство, в котором входное окно выполнено в верхней зоне корпуса; на фиг. 5 роторное устройство, в котором переменный зазор между барабаном и корпусом выполнен только в верхней половине корпуса; на фиг. 6 роторное устройство, в котором лопатки барабана выполнены в виде нечетного числа тяжелых роликов; на фиг. 7 изображено роторное устройство с транспортной приводной лентой для подачи нефти на вход устройства; на фиг. 8 роторное устройство с транспортной лентой, проходящей через входное окно и через зазор между корпусом и барабаном; на фиг. 9 - фрагмент транспортной ленты; на фиг. 10 изображен пример станины для различных вариантов роторного устройства; на фиг. 11 вид сверху на станину на фиг. 10.

Роторное устройство содержит корпус с цилиндрической полостью, с входным 2 и выходным 3 окнами в стенке корпуса, барабан 4 с радиальными пазами 5, установленный с эксцентриситетом в полости корпуса на горизонтальной оси, лопатки 6, размещенные с возможностью перемещения в пазах барабана 4 и в контакте с внутренней поверхностью корпуса, при этом делящие зазор между корпусом и барабаном на камеры 7. Входное и выходное окна прорезаны в стенке корпуса вдоль лопаток, при этом длина окон несколько меньше длины лопаток 6. С внутренней стороны корпуса по одну сторону (см. фиг. 5) или по обе стороны от выходного окна 3 выполнена ниша 9. Такая же ниша 8 может быть выполнена в районе входного окна 2. Ниша 9 по длине дуги своей поверхности меньше длины внутренней поверхности корпуса. За пределами ниши 9 лопатки 6 сохраняют контакт с поверхностью корпуса, по крайней мере, на ширине камеры 7. Эта же зависимость сохраняется при выполнении ниши 8 около входного окна 2, т. е. между нишами 8 и 9 имеются перемычки 10, 11 участки на уровне внутренней поверхности корпуса 1. Относительно слоя нефти входное окно 2 выставлено в затопленном положении.

Применительно к условиям использования роторное устройство выполнено в нескольких вариантах, отличающихся друг от друга входными отверстиями, см. фиг. 1, 3, 4, 5.

1 вариант. Окна выполнены так, как показано на фиг. 5, т. е. с противоположных сторон горизонтального диаметра корпуса 1. Переменный зазор между барабаном и корпусом выполнен с верхней стороны относительно горизонтального диаметра. Перемычка 10, выполненная по пути перемещения жидкости, расположена от входного окна до выходной ниши 9 и по длине равна расстоянию (по поверхности корпуса) между лопатками 6. Выходная ниша 9 образована в боковой стенке корпуса с развитием в одну сторону от выходного отверстия, против хода перемещения жидкости. Перемычка 11 охватывает нижнюю половину барабана. Входное окно (без ниши) заключено между перемычками 10 и 11. Нижняя поверхность входного окна выполнена с канавками для пропуска жидкости под лопаткой 6. В торцевых стенках корпуса выполнены каналы (на фиг. не показаны) на уровне несколько превышающем уровень входного окна для стока воды с лопатками. Условия применения: съем пленки с минимальным количеством воды.

Для отделения воды от нефти на входе в корпус можно установить гребенку, содержащую через один подвижные в вертикальной плоскости зубья 12 (см. фиг. 2).

2 вариант. Входное окно 2 выполнено так, как показано на фиг. 1, т. е. получено путем вскрытия зазора между барабаном и корпусом 1 от перемычки 10. Перемычки 10, 11 выполнены с противоположных сторон вертикального диаметра корпуса в зоне максимума зазора, и образованы между нишами одна из которых выполнена с развитием по обе стороны от выходного отверстия, а другая в одну сторону от входного отверстия против хода перемещения жидкости. Условия преимущественного применения: пониженная температура высоковязких продуктов сбора и большая толщина собираемого продукта.

3 вариант. Входное окно 2 выполнено так, как изображено на фиг. 3, т. е. входное окно выполнено в виде радиально ориентированного щелевого заборника, нижняя грань которого начинается от нижней перемычки 10. Условия применения: преимущественно для тонкопленочных низковязкий нефтяных покрытий водоемов.

4 вариант. Входное окно 2 выполнено так, как изображено на фиг. 4, т. е. в виде конусообразной в поперечном сечении щели, верхняя грань которой начинается от верхней перемычки 11. Условия применения: сливной съем с подсосом низковязких жидкостей с поверхности водоема.

Для перемещения особо вязких жидкостей с твердыми включениями целесообразно лопатки выполнить в количестве нечетного числа в виде тяжелых роликов 13 (см. фиг. 6). С торцев ролики 13 выполнены по сферической поверхности, вписывающейся в торцевой габарит корпуса.

Ввиду того, что производительность роторного устройства может быть выше, чем естественное поступление нефти в корпус, например, из-за небольшой толщины пленки, целесообразно на вход корпуса подавать ее с помощью какого-либо транспортного механизма:

бесконечной транспортной лентой 14 с лотком 15, сопрягающимся с входным окном 2, см. фиг. 7. Роторное устройство совместно с транспортным механизмом в виде бесконечной транспортной ленты может быть использовано для очистки от нефти участков суши, например, поросших травой. В этом случае транспортная лента может быть снабжена, например, щетиной;

взаимодействующими друг с другом при вращении от привода дисками 16 и скребковым съемником (на фиг. не показан). Диски 16 взаимно перекрывают друг друга и находятся в контакте, а смонтированы на рычаге 17, шарнирно установленном на раме.

На фиг. 8 изображен вариант устройства, в котором лопатки 6 закреплены на внутренней поверхности бесконечной перфорированной конвейерной ленты 18, охватывающей два барабана 4 и 19, причем оба барабана связаны с приводом (на фиг. не показан). Конвейерная лента 18 охватывает барабан 4, поэтому входное окно простирается от верхней ветви бесконечной ленты до нижней ее ветви, т. е. поверхность корпуса выполнена по длине не менее четверти окружности, а высота входного окна равна расстоянию между ветвями ленты. Нижняя грань входного окна выполнена в виде лотка 20 для размещения нижней ветви конвейерной ленты. Участок 21 ленты за лотком 20 служит для съема нефти с грунта или поверхности водоема. Конвейерная лента может быть снабжена пористым материалом обволакиваются нефтью, которая затем соскребается с диска на диск, приближая ее к корпусу, где стоит скребковый съемник (на фиг. не показан). При этом создается общее перемещение пленки, заключенной между ветвями дискового механизма, к входному окну 2.

Роторное устройство на фиг. 3 в работе отличается от того, что изображено на фиг. 1 тем, что забор нефти осуществляется подсосом ее от входного окна 2 в зазор определенный увеличивающимися в объеме камерами 7. Такой режим съема пленки целесообразен для низковязких тонкопленочных покрытий водоемов.

Роторное устройство на фиг. 4 в работе использует гравитационные силы (свободный слив жидкости в нишу 8) и подсос. Такой режим работы эффективен для схема с поверхности низковязких жидкостей.

Роторное устройство на фиг. 5 захватывает смесь жидкостей в основном за счет зачерпывания. В начале процесса переноса смеси воды с лопатки 6 сливается через каналы (не показаны) на торцовых стенках корпуса. При этом верхняя граница каналов не выходит за верхнюю границу перемычки 10 и сообщена с внешним пространством для стока воды.

Работа роторного устройства, изображенного на фиг. 8. Лопатки 6, закрепленные на внутренней поверхности ленты 18, при вращении барабаном 4 и 19 погружаются в пазы 5 и образуют камеру 7 между барабаном 4, боковой стенкой и торцовыми стенками корпуса. При вращении лента 18 плотно прилегает к барабану 4, где образуется камера 7. Порция нефти, захваченная перфорированной лентой 18, выдавливается в нишу 9 и далее в выходное окно 3. Захват нефти лентой 18 происходит во время погружения ее участка 21 в слой нефти на грунте или водоеме, Захваченная смесь перемещается на вход 2. При перемещении смеси жидкостей по участку с прорезями 22 вода сливается.

В случае работы с вязкой нефтью, несущей твердые крупные включения, целесообразно использовать роторное устройство, в котором лопатки выполнены из нечетного числа тяжелых роликов 13 (см. фиг. 6), вызывающих вибрацию устройства. Под влиянием вибрации устройства, погруженного в жидкость, увеличивается ее текучесть, вследствие чего растет производительность за счет повышения наполняемости камер 7. При этом, под влиянием перемещаемых потоком особо крупных твердых включений ролики 13 вытесняются в пазы 5 на время пропуска этих включений.