устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей

Формула изобретения

Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей, включающее плавающее маслосборное средство с возможностью удержания его на поверхности с помощью механизма пантографного типа и выполненное в виде установленных на общей раме двух пустотелых герметичных цилиндров с гладкой или волнообразной поверхностью с возможностью вращения навстречу друг другу и размещенного между ними лотка с возможностью касания с поверхностями пустотелых цилиндров, сливную систему, сообщенную с лотком, механизм привода, связанный цепной передачей с двумя пустотелыми цилиндрами, металлоконструкцию с укрепленным на ней набором грузовых пластин, связанную с плавающим маслосборным средством и служащую для регулировки положения последнего, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительными перфорированными трубопроводами, смонтированными на общей раме параллельно двум пустотелым цилиндрам с противоположных сторон с небольшим зазором между поверхностями самих трубопроводов и цилиндров, двумя обратными клапанами и гибкими шлангами, подсоединенными к перфорированным трубопроводам и обратным клапанам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для забора поверхностного слоя (например, масла) нефтесодержащих сточных вод или других несмешивающихся жидкостей и может быть использовано для сбора нефтепродуктов с поверхностей водоемов, рек, морей и океанов, а также в очистных сооружениях водоснабжения и канализации в химической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности при очистке технологических, смазочно-охлаждающих жидкостей от органических примесей.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в обеспечении повышения качества и производительности удаления поверхностного слоя нефтесодержащих сточных вод.

Известно устройство для удаления поверхностного слоя жидкостей (А.с. СССР N 1388387. Устройство для забора поверхностного слоя жидкости. М.кл. C 02 F 1/40, опубл. в БИ N 14, 1988 г.), содержащее маслосборный щелевой цилиндр, соединенный со сливной системой масла и удерживаемый на поверхности жидкости с помощью устройства пантографного типа, металлоконструкцию, к которой крепится устройство пантографного типа, набор пластин (грузов) для регулировки положения щелевого цилиндра на поверхности жидкости и ручки для крепления грузов.

К недостаткам устройства можно отнести нестабильную его работу, а следовательно, и низкое качество разделения поверхностного слоя жидкости вследствие следующих причин. Во-первых, на поверхности жидкости зачастую образуются скоагулированные крупные частицы масляной фазы с посторонними примесями, которые забивают щель щелевого цилиндра, и доступ масла в цилиндр прекращается. Во-вторых, эти частицы могут образоваться и в самом цилиндре, забивая сливную магистраль, в результате чего цилиндр полностью заполняется маслом и водой и погружается в жидкость. В-третьих, при колебании уровня жидкости образуется дисбаланс расхода жидкости на входе в цилиндр и сливе из него, в итоге вместе с маслом будет попадать много воды. В-четвертых, с противоположной стороны поверхности цилиндра, где нет щели, образуется застойная зона, в которой будет скапливаться большое количество нефтепродуктов, которые удалить практически невозможно, и их приходится перегонять в сторону щели вручную. Известно также устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей (см. Патент РФ N 2035958. Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей. М.кл. B 01 D 17/02, E 02 B 15/04. Опубл. в БИ N 15, 1995 г.), включающее плавающее маслосборное средство, удерживаемое на поверхности с помощью механизма пантографного типа, подвижную металлоконструкцию с укрепленным на ней набором грузовых пластин для регулировки положения маслосборного средства на поверхности жидкости и сливную систему для удаления масла, причем маслосборное средство выполнено в виде установленных на общей раме привода и связанных с ним ценной передачей двух вращающихся навстречу друг другу пустотелых цилиндров и размещенного между ними скребка в форме лотка, который сообщен со сливной системой, при этом рама шарнирно соединена с механизмом пантографного типа.

К недостаткам этого устройства можно отнести большое количество воды, уносимой вместе с нефтепродуктами, имеющими "рыхлую структуру", например, после флотации или при удалении органической фазы, полученной в результате разложения отработанных СОЖ. Вызвано это следующими обстоятельствами. С целью повышения производительности и качества разделения органических примесей от воды используют флотацию, при которой пузырьки воздуха выносят на поверхность жидкости плохо эмульгированные и частично эмульгированные органические вещества. Вместе с пузырьками воздуха и органическими частицами на поверхности образуется так называемый пенный продукт, имеющий как бы рыхлую структуру, содержащий большое количество воды. Поэтому барабаны в известном устройстве захватывают эту водную фазу вместе с органическими веществами и в дальнейшем приходится осуществлять декантацию или центрифугирование, что сопряжено с дополнительными затратами.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранное в качестве прототипа устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей (см. Патент РФ N 2042638. Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей. М.кл. C 02 F 1/40. Опубл. в БИ N 24, 1995 г.), включающее маслосборное средство, удерживаемое на поверхности с помощью механизма пантографного типа, металлоконструкцию с укрепленным на ней набором грузовых пластин для регулировки положения маслосборного средства, сливную систему для удаления масла, причем маслосборное средство выполнено в виде установленных на общей раме привода и связанных с ним цепной передачей двух вращающихся пустотелых цилиндров с волнообразной боковой поверхностью и размещенного между ними скребка в виде лотка, сообщенного со сливной системой, при этом рама шарнирно соединена с механизмом пантографного типа.

У прототипа и заявляемого изобретения имеются следующие сходные существенные признаки: наличие плавающего маслозаборного средства, удерживаемого на поверхности нефтесодержащих жидкостей с помощью механизма пантографного типа и выполненного в виде установленных на общей раме двух вращающихся навстречу друг другу пустотелых герметичных цилиндров с гладкой или волнообразной боковой поверхностью, имеющих возможность забирать с поверхности жидкости всплывшие после ее отстоя нефтепродукты, реализуя тем самым их отделение от водной фазы; лоток, стенки которого выполняют роль скребков и размещенный между пустотелыми цилиндрами с возможностью соприкосновения с ними; сливная система, служащая для удаления отделенных от воды органических веществ, исключающая их повторное перемешивание с водной фазой; механизм привода, служащий для вращения пустотелых герметичных цилиндров с помощью цепной и клиноременной передач; металлоконструкция с укрепленным на ней набором грузовых пластин для регулировки положения маслосборного средства.

К недостаткам указанного устройства можно отнести следующее. Хотя наличие развитой волнообразной боковой поверхности и приводит к некоторому вытеснению воды из удаляемого поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей из-за усиления действия сил поверхностного натяжения (особенно во впадинах волнообразной поверхности), однако в удаленном продукте все же остается достаточно большое количество водной фазы, выносимой вместе с мелкими пузырьками воздуха (например, после флотации или разложения отработанных СОЖ), в результате чего качество удаляемого поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей снижается. Кроме того, в устройстве по прототипу нельзя управлять вязкостью (в частности, при удалении поверхностного слоя в моечных машинах, когда температура жидкости доводится до 80-90^oC, вязкость нефтепродуктов уменьшается и в итоге качество удаления их снижается).

Техническая задача заключается в разрушении поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей, имеющего рыхлую структуру, при одновременном управлении вязкостью этого слоя с целью повышения качества удаления нефтепродуктов и других органических веществ из жидкости.

Для решения поставленной задачи заявляемое изобретение - устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей - содержит следующие выраженные определенными понятиями существенные признаки, совокупность которых направлена на решение только одной, связанной с целью изобретения задачи. Устройство включает плавающее маслосборное средство, удерживаемое на поверхности с помощью механизма пантографного типа и выполненное в виде установленных на общей раме двух вращающихся навстречу друг другу пустотелых герметичных цилиндров с гладкой или волнообразной боковой поверхностью и размещенного между ними лотка, стенки которого выполняют роль скребков, сливную систему, сообщенную с лотком; механизм привода, связанного цепной передачей с двумя вращающимися пустотелыми цилиндрами; металлоконструкцию с укрепленным на ней набором грузовых пластин для регулировки положения маслосборного средства; два дополнительных перфорированных трубопровода на общей раме параллельно двум пустотелым цилиндрам с противоположных сторон с небольшим регулируемым зазором между поверхностями самих трубопроводов и цилиндров; два обратных клапана и гибких шланга, подсоединенных соответственно к перфорированным трубопроводам и обратным клапанам и служащих для подачи пульсирующего горячего или холодного воздуха в перфорированные трубопроводы.

По отношению к прототипу у заявляемого изобретения имеются следующие отличительные признаки. Устройство снабжено двумя дополнительными перфорированными трубопроводами, смонтированными на общей раме параллельно двум пустотелым цилиндрам с противоположных сторон с небольшим регулируемым зазором между поверхностями самих трубопроводов и цилиндров и обращенными отверстиями перфорации в сторону боковых поверхностей пустотелых цилиндров, двумя обратными клапанами, сообщенными с перфорированными трубопроводами с помощью гибких шлангов.

Между отличительными признаками и технической задачей существует следующая причинно-следственная связь. Наличие дополнительных перфорированных трубопроводов с отверстиями перфорации, обращенными в сторону боковых поверхностей пустотелых цилиндров в непосредственной близости к зоне забора поверхностного слоя, позволяет разрушать пузырьки воздуха в рыхлом слое (пенном продукте) воздухом, подводимым к отверстиям перфорированных трубопроводов через обратные клапаны и гибкие шланги. Процесс разрушения пузырьков воздуха интенсифицируется благодаря наличию дополнительных обратных клапанов, сообщенных с перфорированными трубопроводами с помощью гибких шлангов, так как обратные клапаны позволяют подавать воздух в зону забора пульсациями. Кроме того, при подаче горячего или холодного воздуха можно управлять вязкостью удаляемого поверхностного слоя (особенно это важно при удалении нефтепродуктов в моечных машинах, где температура жидкости доводится до 80-90^oC). В итоге качество отделения органических веществ, находящихся в поверхностном слое, от воды возрастает.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявляемом устройстве для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявляемого изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает явным образом для специалиста из известного уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата. Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображено устройство - общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство включает плавающее маслосборное средство, включающее пустотелые герметичные цилиндры с гладкой или волнообразной поверхностью 1 (фиг. 1, 2, 3), смонтированные на общей раме 2 с возможностью вращения навстречу друг другу, механизм пантографного типа 3, закрепленный с помощью шарниров 4 к верхней части емкости с жидкостью 5 и служащий для удержания маслосборного средства на плаву, закрепленный между пустотелыми цилиндрами лоток 6 с возможностью касания с поверхностями пустотелых цилиндров, сливную систему 7, сообщенную с лотком 6, механизм привода 8, установленный неподвижно на верхней части емкости 5 и связанный цепными или клиноременными передачами 9, 10, 11 с пустотелыми вращающимися герметичными цилиндрами 1, металлоконструкцию 12 с укрепленным на ней набором грузовых пластин 13, связанную с плавающим маслосборным средством и служащую для регулировки положения последнего, два дополнительных перфорированных трубопровода 14, смонтированных на общей раме 2 параллельно двум пустотелым цилиндрам с противоположных сторон с небольшим регулируемым зазором между поверхностями самих трубопроводов и цилиндров 1 и обращенных отверстиями перфорации 15 в сторону боковых поверхностей пустотелых цилиндров, два обратных клапана 16, сообщенных с перфорированными трубопроводами 14 с помощью гибких шлангов 17 и с пневмосистемой 18, патрубки подвода загрязненной 19 и отвода очищенной 20 жидкости, поверхностный слой 21.

Устройство работает следующим образом. Загрязненная жидкость через патрубок 19 сливается в емкость 5 (фиг. 1, 2, 3), где флотируется и отстаивается. На поверхность жидкости после отстоя всплывают нефтепродукты и другие органические вещества, образуя поверхностный слой 21, имеющий рыхлую структуру (особенно после разложения эмульсионных, синтетических и полусинтетических СОЖ). При включении привода 8 вращающиеся навстречу друг другу с помощью цепных и клиноременных передач 9, 10, 11, пустотелые герметичные цилиндры 1, смонтированные на общей раме 2, начинают забирать поверхностные слои органических веществ 21 за счет адгезии (прилипания этих веществ к поверхности цилиндров). Прилипшие органические вещества (в частности, нефтепродукты) с поверхностей вращающихся цилиндров 1 удаляются затем стенками лотка 6 и сливаются через сливную систему 7 наружу в специальную емкость (на фиг. не показана). Для улучшения качества удаляемого поверхностного слоя 21 предусмотрены дополнительные перфорированные трубопроводы 14, смонтированные на общей раме 2 параллельно пустотелым герметичным цилиндрам 1 с противоположных сторон с небольшим регулируемым зазором между поверхностями самих трубопроводов и цилиндров 1 и обращенных отверстиями перфорации 15 в сторону боковых поверхностей пустотелых цилиндров, а также два обратных клапана 16, сообщенных с перфорированными трубопроводами 14 с помощью гибких шлангов 17 и с пневмосистемой 18. Наличие дополнительных перфорированных трубопроводов с отверстиями 15 перфорации, обращенными в сторону боковых поверхностей пустотелых цилиндров в непосредственной близости к зоне забора поверхностного слоя, позволяет разрушать пузырьки воздуха в рыхлом слое (пенном продукте) воздухом, подводимым к отверстиям перфорированных трубопроводов. Процесс разрушения пузырьков воздуха интенсифицируется благодаря наличию дополнительных обратных клапанов, сообщенных с перфорированными трубопроводами с помощью гибких шлангов, так как обратные клапаны позволяют подавать воздух в зону забора пульсациями. Кроме того, при подаче горячего или холодного воздуха можно управлять вязкостью удаляемого поверхностного слоя. В итоге качество отделения органических веществ от воды возрастает.

Для удержания маслосборного средства наплаву, а также для регулировки местоположения последнего служат механизм пантографного типа 3, металлоконструкция 12 с набором грузовых пластин 13, смонтированные в верхней части емкости 5 с помощью шарниров 4. Слив очищенной жидкости осуществляется через патрубок 20.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей следующей совокупности условий.

Устройство, включающее заявленное изобретение, при его осуществлении предназначено для использования сбора нефтепродуктов с поверхностей водоемов, рек, морей, океанов (при установке устройства, например, на носовой части судна), а также в очистных сооружениях водоснабжения и канализации, очистки ливневых вод, в моечных машинах, при очистке СОЖ и других жидкостей в химической, металлообрабатывающей и других отраслях промышленности.

Для заявленного устройства для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей в том виде, как оно охарактеризовано в независимости пункта формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Устройство для удаления поверхностного слоя нефтесодержащих жидкостей, воплощающее заявленное изобретение, при его осуществлении способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию "промышленная ценность".

Заявленное решение не оказывает отрицательного воздействия на состояние окружающей среды, а наоборот позволит оздоровить экологическую обстановку.