CN103038423A - 用于从水表面除去液体的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明在第一方面涉及除液装置(1)，且在第二方面涉及用于从水的表面除去液体(3)比如油或藻类浆体的方法。装置包括与底部(7)一起限定用于接收液体(2)的吸入室(9)的圆周延伸的柔性壁元件(5)。在柔性壁元件(5)的上部边缘处，浮动主体(11)被密封地连接到柔性壁元件(5)，且能够在基本上垂直于水的表面的方向上进行运动。浮动主体具有圆周延伸的外部构件(15)和内部构件(17)。内部构件适合于接收通过包含在吸入室中的液体所施加的浮力。外部构件(15)具有用于接收液体的上部圆周边缘。
Description
发明领域
本发明大体涉及如权利要求1的前序中所定义的除液装置。
发明背景
污油(bilge oil)是用于油的综合性术语，其通常被收集在船的船体的底部处在所谓的污水舱中。污油可以源自传输中的油漏和/或发动机的主要密封。此外，在船的正常操作期间例如在发动机室中产生的通常包含各种类型的洗涤剂的水的体积同样被收集在污水舱中。在未设置有污水舱的船中，将被转移到分离器中的污水和油优选地被收集在船的龙骨部分和/或收集在污水井中。在船的发动机室中还可以经常观察到所述液体。具有比包含洗涤剂的污水小的密度的污油漂浮在污水表面上。在大多数具有超过400吨的总吨位的船上，污水分离器的基本功能通常被用于使水与油分离。泵及连接到其上的吸入软管通常被用于将舱的内含物转移到分离器中，吸入软管的开口端被定位在污水舱的底部。因此，首先需要从污水舱中除去污水，且仅在这之后可以从其中除去污油。因此，由于水不断地流入舱中且前述泵具有有限的能力，有害的油极其经常地在污水舱中被观察到。
无可否认地，某些前述洗涤剂能够结合到油分子中，因此这种新的化合物下沉到污水舱的底部，用于随后排出到分离器中。来自水表面的一部分油因此被除去，但方法是相当昂贵且环境不友好的，因为其需要大量的洗涤剂。而且，当大量的洗涤剂与水和/或油混合时，所述分离器的效率是非常低的。
因此，对于污水管理，现在的解决方案存在大量的缺点。
US 6,905,611公开了用于通过浸入在液体中的容器分离表面液体层的装置。容器包括底部；连接到底部且具有可变长度的壁构件；及分离构件，所述分离构件连接到壁构件且经由开口与容器中的空间相通。分离构件的溢流部分被定位在表面层的自由液体表面的下方。排放导管延伸自用于液体排放的空间。装置还包括有助于相对于液体表面正确定位装置的溢流部分的浮动构件和浸入构件。
然而，如US 6,905,611所公开的，包括浮动构件和浸入构件的设计使得装置笨重，因此使其在窄的空间中比如在船上找到的舱中的性能劣化。而且，当待除去的液体在其进入容器的进程中通过所述溢流部分时，实际上，整个装置被淹没。因此，不能有效地控制分离过程，尤其是在波动起伏的液体表面上，在这种情况下，有时仅一部分的装置溢流部分被浸入。出于相同的原因，装置不适合用于除去液体的薄层。
此外，对于装置的正确运行是必要的且在结构上是与浮动构件一体的部分的溢流部分，将浮动构件且因此整个装置暴露到舱中所保持的液体的浮力下。这需要具有相反方向的平衡力，以相对于液体的表面正确地定位装置。所述平衡力是通过浸入构件来实现的。因此，施加在装置上的力增加了其操作的复杂性。
而且，至少部分的撇去液体通过装置的其它部件比如在分离构件的上方被极其可能的捕获使其性能劣化且增加其维护频率。
发明概述
因此，本发明旨在提供在空间有限的船舶条件下用于从水表面中除去表面液体层的装置和方法，所述装置提供除液方法的改进的控制，同时减少所使用的部件的数目。
鉴于至少这个目的，装置以根据权利要求1的特征部分的特征为特征。
术语“横向测量值”是指，壁元件在平行于水的表面的横截面上的轮廓线上的相对点之间的距离，比如例如在横截面形状基本上为圆形的情况下，是指直径，或在壁元件的横截面形状基本上为正方形的情况下，是指宽度。
存在于装置的吸入室中的液体将可变的浮力施加在浸入其中的浮动主体上，从而使其能够进行基本上垂直于所述液体的表面的运动。根据吸入室中的液体水平，在柔性壁元件的上部边缘处被密封地连接到柔性壁元件的浮动主体使得柔性壁元件分别拉伸或收缩。
由于来自存在于吸入室中的液体的浮力，如权利要求1所定义的，分别处于其完全拉伸和完全收缩状态下的柔性壁元件的长度上的差值使得浮动主体被提升到周围的水的表面的上方，其中装置被至少部分地浸入周围的水中。
当装置在船舶条件下被使用时，比如用于从污水舱中除去污油，从海中除去油污染物或从湖中除去藻类浆体，这是非常有用的。当从水的平静表面中除去液体时，在大多数时候，浮动主体旨在被保持在接近其有效位置和非有效位置之间的边界处，以得到液体的有效除去。然而，在周围的水的表面波动的情况下，例如在大浪或类似条件期间，有益的是：浮动主体能够被提升到周围水的外面。因此，避免浮动主体的淹没，且仅有足够高以通过浮动主体的外部元件的圆周边缘的浪峰将进入吸入室。因此，减少了装置的与液体成比例的水摄取量，且还在大浪或类似条件期间使得液体能够被有效除去，同时得到从水表面中除去液体的方法的改进的控制。
在另外的实施方式中，柔性壁元件分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的差值是柔性壁元件的任何横向测量值的至少4倍。在另外的实施方式中，柔性壁元件的分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的差值是柔性壁元件的任何横向测量值的至少6倍，且在另外的实施方式中，柔性壁元件的分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的差值是柔性壁元件的任何横向测量值的至少8倍。还可以设想其中柔性壁元件的分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的差值是柔性壁元件的任何横向测量值的至少3倍、5倍或7倍的实施方式。
根据装置的实施方式，柔性壁元件的处于其完全收缩状态下的长度至少与柔性壁元件的任何横向测量值一样大。这提供大容量的吸入室，甚至当柔性壁元件处于其完全收缩的状态下时，且同时，由于其相对小的横向尺寸，装置适合在窄的空间比如例如在船上的污水舱中使用。
根据装置的另外的实施方式，柔性壁元件的处于其完全收缩状态下的长度是柔性壁元件的任何横向测量值的至少2倍。在另外的实施方式中，柔性壁元件的处于其完全收缩状态下的长度是柔性壁元件的任何横向测量值的至少3倍，且在另外的实施方式中，柔性壁元件的处于其完全收缩状态下的长度是柔性壁元件的任何横向测量值的至少4倍。可以设想其中柔性壁元件的处于其完全收缩的状态下的长度甚至更大的实施方式。
根据装置的实施方式，其中柔性壁元件的分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩的状态下的长度的差值是柔性壁元件在其完全收缩状态下的长度的至少2倍。出于如上所讨论的相同原因，这是有益的。
根据装置的另外的实施方式，柔性壁元件的分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩的状态下的长度的差值是柔性壁元件的处于其完全收缩状态下的长度的至少3倍，且在装置的另外的实施方式中，柔性壁元件的分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的差值是柔性壁元件的处于其完全收缩状态下的长度的至少4倍。还可以设想其中柔性壁元件的分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的差值甚至更大，比如例如是柔性壁元件的处于其完全收缩状态下的长度至少5倍或6倍的实施方式。
在一实施方式中，外部构件在其上部圆周边缘中或在其上部圆周边缘处具有用于接收所述液体的至少一个压痕或开口，所述压痕或开口的下部边缘在有效位置中被定位在所述液体液面的下方，从而允许所述液体流入到所述装置，且所述压痕或开口的所述下部边缘在非有效位置中被定位在所述液体液面的上方，从而防止所述液体流入到所述装置。
浮动主体的外部构件与待除去的周围液体直接接触，且在一实施方式中，设置有用于接收可变量的所述液体的压痕或开口，因此所述液体经由贯通通道被导入装置的吸入室中。归因于压痕或开口的存在，由于浮动主体且推理到装置在除去液体的过程期间没有被完全淹没，浸入装置的稳定性得到改进，因为减少了装置在其有效状态和非有效状态之间的振动幅度。这有助于所述方法的改进的控制。因此，甚至在其中待除去的污油的层相当薄的应用中，装置的准确性被保持。
在相同的上下文中，设置有贯通通道的浮动主体使得待被转移的所述液体能够以可控的方式进入到装置的吸入室中。所述贯通通道的存在保证所有接收的液体被直接转移到吸入室中。因此，避免了接收的液体通过装置的不同部分的不期望的捕获。因此，结合前述开口或压痕的设置，贯通通道显著改进除液方法的控制。因此，漂浮在包含在吸入室中的液体上的浮动主体可以准确且稳定地相对于周围的水和液体被定位。这是在没有使用适合于引入作用于装置上的力的额外的结构部件下实现的。因此，较少的力作用在装置上，从而显著减少了其操作的复杂性。作为其结果，可以显著减少所使用的部件的数目和装置的大小，从而允许其在窄的空间中使用。而且，由于较少的部件被使用，因此简化且缩短了装置的清洁。
而且，其中保持在吸入室中的液体的操作水平被保持较低的装置的固有设置使得其对周围的水和油的液体水平的突然改变非常敏感。在波动起伏的液体表面上，这个特征是非常有用的。因此，确保了已经被导入吸入室的所有油被保持在所述室中且始终被防止不是经由液体出口而离开室。
至少一个压痕或开口可以至少部分地具有基本上多边形的形状，比如矩形、方形、梯形或三角形，和/或基本上圆的形状，比如圆形、椭圆形或抛物线形，和/或基本上为前述形状的混合的形状。
优选地，每一个压痕或开口被定位在贯通通道的对面。因此，减轻了浮动主体的外部构件和液体的流入流之间的空气捕获，因为空气能够沿着其中未设置有开口或压痕且因此不存在液体的流入流的外部构件排出。这确保液体快速且有效地流入到装置中。
根据优选的实施方式，所述浮动主体被完全定位在圆形的柱体的内部中，柱体垂直延伸到所述水的表面，所述柱体通过柔性壁元件的最低部分在基本上平行于所述水的表面的平面上的投影来定义。这应解释成：所述浮动主体的定位有效地保护所述主体不受通过周围的水和液体施加的有害的浮力。因此，实现了整个装置的改进的稳定性。这是至少消除了在浮动主体上的且推理到在装置上的浮力的结果。因此，较少的力作用在作为整体的装置上，从而促进了其相对于周围的水和液体的准确定位，尤其是在狂浪下。这显著改进除液方法的控制。
根据另一个实施方式，浮动主体的外部构件和内部构件两者具有基本上圆形的横截面，所述横截面平行于水的表面。构件的横截面的圆形形状有助于它们的生产且减少不期望的液体捕获的可能性。
可以设想任意数目的开口或压痕。根据另一个实施方式，所述装置包括在外部构件的最高部分的圆周边缘处的三个均匀地圆周分布的压痕，及三个均匀地圆周分布的贯通通道，其中至少一个压痕被成形为等腰梯形，其中每一个压痕与一个贯通通道相关。开口的这种形状保证待除去的液体进入吸入室的最佳流入。
根据实施方式，底部的任意外横向测量值至少与外部构件的外横向测量值一样大。这有助于保证浮动主体不受到来自周围的水的浮力的影响。
根据装置的实施方式，柔性壁元件的任意横向测量值至少与外部构件的外横向测量值一样大。这有助于保证浮动主体不受到来自周围的水的浮力的影响。
根据实施方式，圆周延伸的柔性壁元件从底部朝着浮动主体逐渐减小。例如，柔性壁的通常形状为圆锥台的形状或角锥台的形状。这有助于保证浮动主体不受到来自周围的水的浮力的影响。
根据另外优选的实施方式，浮动主体的外部构件具有圆形的横截面且所述底部包括底面和环形圈，且所述壁元件被密封地连接到所述外部构件的外圆柱形表面上且被密封地连接到环形圈的外表面上，且所述外部构件的外直径小于所述环形圈的外直径。以这样的方式，保证浮动主体的平滑的垂直运动。有利地，改进整个装置的稳定性及紧密度。
根据另外的实施方式，所述浮动主体的内部构件设置有平行于所述运动方向延伸的中心通孔，且所述液体出口是排出导管，优选地具有圆形的横截面，排出导管通过至少所述中心通孔。以这样的方式，浮动主体可以在进行其垂直运动的同时通过所述排出导管被引导。这有助于整个装置的改进的稳定性。
根据另外优选的实施方式，间隙(play)被设置在定义所述内部构件的所述中心通孔的内壁和排出导管之间，且单向阀被布置在所述排出导管中。通过提供所述间隙，可以避免浮动主体在进行其基本上垂直于液面的运动时被卡住。当排出导管被用于排出液体时，上述是常见的问题。所述单向阀允许液体仅在一个方向上的流动。以这种方式，可以避免不期望的液体从排出导管进入吸入室的回流。这改进了除液方法。
根据另外优选的实施方式，所述排出导管被联结到被布置用于从吸入室中排出所述液体的泵。可选择地，可以使用其它液体排放装置。
根据另外优选的实施方式，所述装置还包括使排出导管的下部部分连接底部的底板的连接装置，排出导管的入口优选地被定位在排出导管的所述下部部分中或邻近排出导管的所述下部部分。通过固定地将排出导管的下部部分连接到底部，实现牢固且稳健的结构设计。作为益处，实现装置的可靠操作，在恶劣的操作环境下尤其有价值的特征。将排出导管的入口放置在排出导管的下部部分中或放置在排出导管的下部部分附近，保证通过排出导管可以完全或至少几乎完全地排空吸入室的液体。这可以是有益的，例如与清洁、维护及类似物相关。
根据另一个优选的实施方式，排出导管的内直径和排出导管的下部边缘与底板的上表面之间的距离的比值至少为1。通过实例，所述直径可以为15mm，且那么所述距离为5mm。
根据另外优选的实施方式，所述排出导管与船的吸入软管的开口端流体相通，所述吸入软管被用于将所述液体转移到污水分离器中。
根据另外优选的实施方式，所述装置包括以连接到装置的底部的重物的形状的稳定装置，和至少一个至少部分浸入的浮动元件，及优选用于使所述装置连接到船的装置。以这样的方式，使得装置适合于户外使用，比如在远海中，其中收集作为来自近海石油钻井平台的不期望的油漏的结果的油的地方。
在一实施方式中，在使用的情况下，除液装置的底部被连接到固定点。关于术语“固定点”是指取决于装置的特定使用，关于例如污水舱的底部、海底或类似物被固定的点，即在波动起伏的表面的情况下不跟随水的表面运动的点。
例如，固定点可以通过排出导管或通过稳定装置和浮动元件来提供。由于浮动主体造成柔性壁元件根据吸入室中的液面而拉伸或收缩，被连接到固定点比如排出导管的底部使得浮动主体能够被提升到周围水的外面，在周围水中装置至少被部分浸入。当水的表面波动起伏时，这是特别有利的，因为其降低了淹没装置的风险且使得能够基本上仅从波峰中除去液体。甚至在波动起伏的水表面上，这提供有效的除液方法。
根据第二个方面，本发明涉及用于从水表面除去表面液体层的方法，所述方法的特征在于如权利要求19所述的方法步骤。如前面鉴于装置所讨论的，该方法允许从水表面除去液体的方法的改进的控制，同时减少装置的尺寸和所使用的部件的数目。
根据优选的实施方式，方法还包括经由液体出口从装置内部的吸入室中排出至少所述液体的步骤。所述液体可以被排入到污水分离器中，油可在污水分离器中与水分离。
根据另外优选的实施方式，方法还包括在通过所述圆周边缘、压痕或开口接收的液体的量和从所述吸入室中排出的液体的量之间建立平衡的步骤，以基本上固定所述浮动主体。以这样的方式，实现稳定状态。因此，关于各种部件比如驱动液体排出过程且可以连接到排出导管的泵的电力负荷变成相等。有利地，这减少泵的磨损，从而延长其有效寿命。
从下面的详细讨论、从所附的权利要求及从附图中，本发明的其它目的、特征和益处将明显。
通常，权利要求中所用的所有术语将根据其在技术领域中的一般意思来解释，除非本文另外地明确定义。提及“一(a)个/一(an)个/所述(the)[元件、装置、部件、装置、步骤等]”将被开放地解释成提及所述元件、装置、部件、装置、步骤等的至少一个实例，除非另外地明确说明。本文所公开的任意方法的步骤不一定是以所公开的具体顺序进行的，除非明确规定。
附图简述
通过下面的优选实施方式的阐述性且非限制性的详细描述，同时参考附图，本发明的上文及额外的目的、特征和益处将被更好地理解，在附图中，相同的参考编号将被用于类似的元件，其中：
图1是根据本发明的第一个实施方式用于从水的表面除去液体比如油的浸入装置的纵向的高度示意的横截面；
图2是根据本发明的第一个实施方式的装置的分解图；
图3是当柔性壁元件被完全拉伸时，根据本发明的第一个实施方式用于从水表面中除去液体比如油的组装装置1的纵剖面；
图4a-4b以不同视图显示图1-3中的装置的浮动主体；
图5是根据本发明的另一个实施方式用于从水表面中除去液体的部分浸入的装置的高度示意的透视图；
图6、图7和图8是在根据本发明的各个实施方式的外部构件的上部圆周边缘处的不同形状的压痕的示意图；
图9-12显示装置的另一个实施方式的浮动主体的不同的示意图；及
图13是根据本发明的另一个实施方式用于从水表面中除去液体的部分浸入的装置的高度示意图。
详细描述
图1是根据本发明的第一个实施方式用于从水的表面除去液体3比如油的浸入装置1的纵向(即，垂直的)的高度示意的横截面。在这个实施方式中，装置1被定位在船(未显示在图1中)的污水舱4中。然而，根据这个实施方式的装置1还可以用于其它目的，比如用于从码头区域中的水表面中除去油。
所述装置包括可垂直运动的浮动主体11。柔性壁元件5在其上端被密封地连接到浮动主体11，优选地通过紧密配合，且在其下端被密封地连接到底部7，优选地被捆扎到底部7。
所述浮动主体11被完全定位在圆形柱体69的内部中，柱体69垂直延伸到所述水的表面，所述柱体通过柔性壁元件5的最低部分在基本上平行于所述水的表面的平面上的投影来定义。尽管存在于所描述的实施方式中，可以设想没有柱体69的装置的实施方式。
浮动主体11包括外部、圆柱形构件15和同轴连接到其上的圆柱形内部构件17。
排出导管35被连接到泵(未显示在图1中)。在本发明的第一个实施方式中，所述排出导管35起到液体出口19的作用，但液体出口可以以各种方式实施，其中一个结合图5被描述。装置1具有通过浮动主体11的底面、壁元件5和底部7限定的可变尺寸的吸入室9。在排出导管35的第一个端处设置有落入吸入室9的至少一个吸入孔65。
装置1被防止装置1堵塞的笼状结构53围绕。所述笼状结构53被定位靠近柔性壁元件5。其不妨碍待除去的液体流入装置1中。结合图2-4，所述装置的部分将被更深入地描述。
图2是图1的装置1的分解图。其阐述了本发明的第一个实施方式的各部分的装配顺序。浮动主体11的外部构件15在其上部圆周边缘处被设置有用于接收液体的多个开口21。开口21被成形为如横截面中所示的等腰梯形。所述梯形开口21在外部构件15的上部边缘处具有长为50mm的一个底边和与其平行的长为20mm的底边。梯形开口21的侧边为30mm长。可以设想具有其它形状和尺寸的开口21，比如例如图6、图7和图8所示的那些开口，及设想其它数量的开口，例如4个、5个或6个开口。其中其每一个都与上述开口21中的一个相关的多个贯通通道25在外部构件15和内部构件17之间延伸。
浮动主体11还包括防止油和/或水进入内部构件17的内部的通常由聚合物材料制成的盘状顶端部分55及中心轴向通孔33，顶端部分55和中心轴向通孔33均容纳排出导管。顶端部分55被密封地连接到浮动主体11的一部分上表面。
浮动主体11通常是由聚合物材料比如聚丙烯制成。而且，可以看到包括优选地由PVC制成的且通过螺旋状非腐蚀性的优选金属线悬挂的聚合物软管的基本上管状的壁元件5。
在图9-12中看到具有不同形状的压痕21的浮动主体11的另外的实施方式。同时，内部构件17朝着底面70逐渐变小，以降低浮动主体11在使用过程被卡住的风险。装置的任何实施方式的浮动主体可以朝着底面逐渐变小。
包括金属底板57和焊接到其上的环形金属圈59的底部7还被显示在图2和图3中，金属底板57和环形金属圈59均由可以抵抗恶劣环境的材料比如不锈钢制成。在壁元件5处于完全收缩的状态时，浮动主体的内部构件17的底面70紧靠底板57。
圆周突出物71被设置在外部构件15上。将壁元件5安装在圆周突出物71上，防止来自周围的水的浮力作用于浮动主体上。
在下文中，将解释根据图1和图2的装置1的使用。在装置1开始操作之前，其排出导管35可以被适当地连接到例如压入配合或螺纹连接到通向在船上找到的污水分离器(未显示)的吸入软管(未显示)上，从而建立吸入室9和分离器之间的流体连通。随后，装置1被浸入在存在于污水舱4中的液体中，其中油层通常浮在水的上方。首先，吸入室9被液体3即油和/或水完全充满，从而使得浸入其中的浮动主体11能够浮动。然后，浮动主体11处于其最高位置且柔性壁元件5被最大地拉伸。因此，通过壁元件5有效地限制浮动主体11的运动幅度。由于相应的开口21的下部边缘23因而被定位在油面之上，漂浮在水的表面上的油不能流入吸入室9中。之后开启泵且使来自吸入室9的液体开始排出，造成室9中的液体水平的下降。由于浮动主体11被浸入在所述液体中，其随着液体水平的减少而向下移动。从设置在向下移动的浮动主体11的外部构件15中的相应的开口21的下部边缘23与油面对齐的那一刻起，开始撇去油，从而通过相应的开口21且经由导入吸入室9的贯通通道25接收油。流动方向通过图1的箭头来显示。由于所述柔性壁元件5被密封地连接到外部构件15上，所述柔性壁元件5随着吸入室9中的液体水平的下降而收缩。不久，当接收油的开口21的适当部分被暴露到待撇去的周围油中时，达到稳定状态，其中被泵出装置1的每时间单位的油的量等于每时间单位撇去的油的量。在操作的过程中，装置的底部7基本上是静止的，其甚至可以被定位以停止在污水舱4的底部。将理解，根据本发明的第一个实施方式的装置可以用于除去船上所有空间中的油，因为浮油层的存在对于工作人员的工作环境是非常不方便的。
在大浪的情况下，当波浪第一次淹没装置1时，吸入室9被构成波浪的液体3和水的混合物完全充满。由于装置1的底部7通过排出导管35被固定在关于舱4的底部的某一水平处，装置的淹没使得浮动主体11处于其最高位置且柔性壁元件5处于其最大的拉伸状态中。在这个位置中，开口21的下部边缘23被定位在波谷的油面的上方，但基本上在波峰的油面处。因此，液体和水的混合物随后对于装置的淹没被减轻，且甚至在波动起伏的水面上获得油的有效撇去。
图3是当柔性壁元件5被完全拉伸时，根据本发明的第一个实施方式用于从水面中除去液体比如油的组装装置1的纵剖面。参考图1和图2，结合图1和图2进行所述装置1的操作的深入描述。除了之前已经提及的以外，间隙37被设置在内部构件17的内壁和排出导管35之间，所述壁定义中心轴向通孔。所述间隙37确保装置1的平滑的垂直运动。而且，单向阀(未显示)可以被布置在排出导管35中。其目的是仅允许导管中的油向外流动。而且，通过多个支架43，排出导管35被牢固地连接到底部7上。通常，排出导管35的内直径和排出导管35的下部边缘45与底板7的上表面57之间的距离的比值至少为1。通过实例，所述直径可以为15mm，且那么所述距离为5mm。
此外，外部构件17的外直径小于环形圈59的外直径。以这样方式，由于柔性壁元件5的缠绕风险被消除，因此保证了浮动主体11的平滑的垂直运动。而且，外部构件15和环形圈59的外直径之间的上述关系与柔性壁元件5的尺寸改进整个装置1的稳定性。
图4a-4b以不同视图显示在图1-3中的装置1的浮动主体11。将结合图4b来更加详细地描述其径向截面显示在图4a中的浮动主体11，其中图4b显示了其纵切面。除了前面所提到的以外，在大多数情况下，内部构件17是中空的。为了使整个浮动主体11的密度适应不同的外部条件比如温度及不同的应用领域，所述中空部分可以在材料的选择上用恰当成形的物体来填充。如所看到的，中心轴向通孔33通过内部构件17的内壁39来定义。内部构件的最低部分是厚重的。所述厚重部分的目的是在所述吸入室9中的液面低时扩大浮动主体11在向下方向上的操作范围。厚重部分的存在使浮动主体11稳定，因此防止了几乎完全收缩的壁元件5对浮动主体11的极为可能的负面影响。如可以清楚地看到的，外部构件15的最低部分在径向方向上稍微突出，以使柔性壁元件(未显示在图4b中)与外部构件15的紧密配合、密封连接。
图5是根据本发明的另一个实施方式用于从水表面中除去液体的部分浸入的装置1的高度示意的透视图。
在这个实施方式中，装置1将在外海中被用于从海水表面中撇去油3，例如为了避免环境损害。因为该原因，这个实施方式的装置1比前面的实施方式所描述的装置大。采用如前面所描述的相同的一般概念。因此，参考结合图1和图2作出的解释，用于所述装置1的操作的深入描述。不同于之前的实施方式，油经由装置1的底部7中所设置的吸油管61从装置1的内部排出。具有低重量和大体积(从而改进装置的浮动性能)的环形的浸入式元件51被布置在与底部7的下表面的毗邻接合中。浸入海水中且通过连接杆67连接到装置1的重物49被设置在所述底部7的下面。通过限制装置1的横向运动，重物49向装置1提供额外的稳定性，尤其是在恶劣的气候期间。如可以看到的，所述吸油管61部分地与连接杆67是一体的，且所述管61还使装置1连接到船63。作为可选择的方案，可以设想专用的连接梁(未显示)。泵41被定位在船63上，确保撇去的油被排入到合适的设备中，例如通常也被定位在船63上的水-油分离器(未显示)。装置1被笼状结构53围绕，笼状结构53防止漂浮的外来物比如死亡的鸟和动物堵塞装置1的开口和/或贯通通道。以这样的方式，装置1的有效性被保持。
可选择地，提供沿着圆周均匀分布且如图13所示意描述而成形的浮动元件51。由于它们沿着柔性壁元件的长度延伸，提供改进的稳定性。
作为可选择的方案，可以设想包括与吸入室一体或与所述室流体相通的用于撇去的油的大小合适的储罐的实施方式。还可以设想，用具有包含在其中的液体的储罐的质量来充当上述重物。在这个实施方式中，罐的排空不是连续完成的。事实上，一旦装置到达港口或适当的装配容器，将罐排空。
尽管已经结合本发明反复讨论了根据本发明用于从水面中除去液体比如油的装置的使用，将理解，分别结合不是水和油的液体使用根据本发明的实施方式中一个的装置是同样可设想的。通过实例，在水通常变浅的沙滩区域，可以看到具有大的藻类浓度的浆状液体漂浮在水面上，需要装置的采用。而且，设想在其它工业中比如在牛奶场中和在啤酒厂中采用根据本发明的装置，以撇去液面的表面。
前面已经参考一些实施方式，大体上描述了本发明。然而，如本领域的技术人员将容易地理解的，不同于前面所描述的实施方式的其它实施方式同样可能在如通过所附的专利权利要求所定义的本发明的范围之内。
下面，描述一些另外的普通实施方式和实例。
a.用于从水的表面上除去液体(3)比如油或藻类浆体的除液装置(1)，所述装置(1)包括：圆周延伸的柔性壁元件(5)，其与底部(7)一起限定用于接收所述液体(2)的吸入室(9)，所述壁元件(5)适合于被浸入所述水中；浮动主体(11)，其在所述壁元件(5)的上部边缘处被密封地连接到所述壁元件(5)，且适合于被至少部分地浸入在所述液体中且能够在基本上垂直于所述水的表面的方向上实现运动，所述浮动主体(11)具有圆周地延伸的外部构件(15)和内部构件(17)，内部构件(17)与外部构件(17)同轴且被连接到外部构件，所述内部构件(17)适合于接收通过包含在吸入室(9)中的所述液体(3)施加的浮力；以及用于来自所述吸入室(9)的所述液体(3)的液体出口(19)，所述出口(19)与所述吸入室(9)流体相通，其中所述外部构件(15)在上部圆周边缘中或在上部的圆周边缘处具有用于接收所述液体(3)的至少一个压痕或开口(21)，所述压痕或开口(21)的下部边缘(23)在有效位置中被定位在所述舱(4)的所述液体(3)的液面下方，从而允许所述液体(3)流入所述装置(1)，且所述压痕或开口(21)的所述下部边缘(23)在非有效位置中被定位在所述舱(4)的所述液体(3)的液面上方，从而防止所述液体流入所述装置(1)，其中至少一个贯通通道(25)在所述外部构件(15)和所述内部构件(17)之间延伸且允许通过所述压痕或开口(21)接收的液体从那流入所述吸入室(9)，且其中所述浮动主体(11)根据述吸入室(9)中的所述液体的量在有效位置和非有效位置之间实现所述运动。
b.如a)所述的装置(1)，其中所述浮动主体(11)被完全定位在圆形柱体(69)的内部中，圆形柱体(69)垂直延伸到所述水的表面，所述柱体(69)通过柔性壁元件(5)的最低部分在基本上平行于所述水的表面的平面上的投影来定义。
c.如a)或b)中任一项所述的装置(1)，其中浮动主体(11)的外部构件(15)和内部构件(17)两者具有基本上平行于水的表面的基本上圆形的横截面。
d.如c)所述的装置(1)，其中所述装置(1)包括在外部构件(15)的最高部分的圆周边缘处的三个均匀地圆周分布的压痕(21)，以及三个均匀地圆周分布的贯通通道(25)，压痕(21)中的至少一个被成形为等腰梯形，其中每一个压痕(21)与一个贯通通道(25)相关。
e.如a)-d)中任一个所述的装置(1)，其中所述浮动主体(11)的外部构件(15)具有圆形的横截面且所述底部(7)包括底面(57)和环形圈(59)，且所述壁元件(5)被密封地连接到所述外部构件(15)的外圆柱形表面上且被密封地连接到所述环形圈(31)的外表面上，且所述外部构件(15)的外直径小于所述环形圈(31)的外直径。
f.如a)-e)中任一个所述的装置(1)，其中所述浮动主体(11)的所述内部构件(17)设置有平行于所述运动方向而延伸的中心通孔(33)，且所述液体出口是排出导管(35)，优选地具有圆形的横截面，其通过至少所述中心通孔(33)。
g.如f)所述的装置(1)，其中间隙(37)被设置在定义所述内部构件(17)的所述中心通孔(33)的内壁(39)和排出导管(35)之间，且单向阀被布置在所述排出导管(35)中。
h.如e)-g)中任一项所述的装置(1)，其中所述排出导管(35)被耦合到被布置用于从吸入室(9)中排出所述液体的泵(41)。
i.如e)-h)中任一项所述的装置(1)，其中所述装置(1)还包括使排出导管(35)的下部部分连接底部(7)的底板(57)的连接装置(43)。
j.如e)-i)中任一项所述的装置(1)，其中排出导管的内直径和排出导管(35)的下部边缘(45)与底板(57)的上表面之间的距离的比值至少为1。
k.如e)-j)中任一项所述的装置(1)，其中所述排出导管(35)与船的吸入软管(47)的开口端流体相通，所述吸入软管(47)被用于将所述液体转移到污水分离器中。
l.如a)所述的装置(1)，其中所述装置(1)还包括以连接到装置(1)的底部(7)且定位在所述底部(7)的下面的重物的形状的稳定装置(49)、至少一个至少部分浸入的浮动元件(51)及用于将所述装置(1)连接到船(63)的装置。
m.用于从水表面中除去液体(3)比如油或藻类浆体的方法，所述方法包括以下步骤：
提供包括以下的装置(1)：圆周延伸的柔性壁元件(5)，其与底部(7)一起用于接收所述液体的吸入室(9)，所述壁元件(5)适合被浸入在所述水中；浮动主体(11)，其在所述壁元件(5)的下部边缘处密封地连接到所述壁元件(5)且适合被至少部分地浸入所述液体中，所述浮动主体(11)具有圆周延伸的外部构件(15)和内部构件(17)，内部构件(17)与外部构件(15)同轴且被连接到外部构件，所述内部构件(17)适合于接收通过包含在吸入室(9)中的所述液体施加的浮力；及用于来自所述吸入室(9)的所述液体的液体出口(19)，所述出口(19)与所述吸入室(9)流体相通，所述外部构件(15)在上部圆周边缘中或在上部圆周边缘处具有用于接收所述液体的至少一个压痕或开口(21)，且至少一个贯通通道(25)在所述外部构件(15)和内部构件(17)之间延伸且允许通过所述压痕或开口(21)被接收的液体从那流入所述吸入室(9)；
定位所述装置(1)，使得其至少部分地浸入在所述液体和水的至少一个中，使得所述压痕或开口(21)的下部边缘(23)被定位在所述液体(3)的液位下面，从而允许所述液体经由装置(1)的贯通通道(25)流入所述吸入室(9)中，使得所述浮动主体(11)根据通过所述接收的液体施加在所述内部构件(17)上的浮力大小在基本上垂直于所述水的表面的方向上运动，以控制通过所述压痕或开口(21)接收的液体的量。
n.如m)所述的方法，所述方法还包括经由液体出口(9)，从装置(1)的内部中的吸入室(9)中排出所述液体的步骤。
o.如n)所述的方法，所述方法还包括在通过所述压痕或开口(21)接收的液体的量和从所述吸入室(9)中排出的液体的量之间建立平衡的步骤，以基本上固定所述浮动主体(11)。
Claims (25)
1.一种除液装置(1)，用于从水的表面中除去液体(3)比如油或藻类浆体，所述装置(1)包括：
圆周延伸的柔性壁元件(5)，其与底部(7)一起限定用于接收所述液体(2)的吸入室(9)，所述柔性壁元件(5)适合于被浸入在所述水中；
浮动主体(11)，其在所述柔性壁元件(5)的上边缘处密封地连接到所述柔性壁元件(5)，且适合于被至少部分地浸入在所述液体中且能够在基本上垂直于所述水的表面的方向上进行运动，所述浮动主体(11)具有圆周延伸的外部构件(15)和内部构件(17)，所述内部构件(17)与所述外部构件同轴且被连接到所述外部构件，所述内部构件(17)适合于接收通过包含在所述吸入室(9)中的所述液体(3)施加的浮力；以及
液体出口(19)，其用于从所述吸入室(9)中排出所述液体(3)，所述出口(19)与所述吸入室(9)流体相通，
所述外部构件(15)具有用于接收所述液体(3)的上部圆周边缘，所述边缘在有效位置中被定位在所述液体(3)的液面下方，从而允许所述液体(3)流入所述装置(1)，且所述边缘在非有效位置中被定位在所述液体(3)的所述液位上方，从而防止所述液体流入所述装置(1)，
至少一个贯通通道(25)在所述外部构件(15)和所述内部构件(17)之间延伸且允许通过所述圆周边缘接收的所述液体从所述至少一个贯通通道(25)流入所述吸入室(9)，并且
所述浮动主体(11)根据所述吸入室(9)中的所述液体的量在所述有效位置和所述非有效位置之间实现所述运动，
其特征在于，
所述柔性壁元件(5)分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的差值是所述柔性壁元件(5)的任何横向测量值的至少2倍。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的所述差值是所述柔性壁元件(5)的任何横向测量值的至少4倍。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的所述差值是所述柔性壁元件(5)的任何横向测量值的至少6倍。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的所述差值是所述柔性壁元件(5)的任何横向测量值的至少8倍。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)处于其完全收缩状态下的长度至少与所述柔性壁元件(5)的任何横向测量值一样大。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)处于其完全收缩状态下的长度是所述柔性壁元件(5)的任何横向测量值的至少2倍。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)处于其完全收缩状态下的长度是所述柔性壁元件(5)的任何横向测量值的至少3倍。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)处于其完全收缩状态下的长度是所述柔性壁元件(5)的任何横向测量值的至少4倍。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的所述差值是所述柔性壁元件(5)处于其完全收缩状态下的长度至少2倍。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的所述差值是所述柔性壁元件(5)处于其完全收缩状态下的长度至少3倍。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)分别处于完全拉伸的状态下和处于完全收缩状态下的长度的所述差值是所述柔性壁元件(5)处于其完全收缩状态下的长度至少4倍。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述浮动主体(11)的所述内部构件(17)设置有平行于所述运动的方向延伸的中心通孔(33)，且所述液体出口是排出导管(35)，所述排出导管(35)优选地具有圆形的横截面，所述排出导管(35)通过至少所述中心通孔(33)。
13.根据权利要求12所述的装置(1)，其中所述装置(1)还包括使所述排出导管(35)的下部部分连接所述底部(7)的底板(57)的连接装置(43)，所述排出导管(35)的入口(45)优选地被定位在所述排出导管(35)的所述下部部分中或邻近所述排出导管(35)的所述下部部分。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述装置(1)包括以连接到所述装置(1)的所述底部(7)的重物的形状的稳定装置(49)，和至少一个至少部分浸入的浮动元件(51)，以及优选用于使所述装置(1)连接到船(63)的装置。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中在使用状态下，所述除液装置(1)的所述底部(7)被连接到固定点。
16.根据权利要求15所述的装置(1)，其中所述固定点通过所述排出导管来提供。
17.根据权利要求15或16所述的装置(1)，其中所述固定点通过所述稳定装置(49)和所述浮动元件(51)来提供。
18.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述外部构件(15)在其上部圆周边缘中或在其上部圆周边缘处具有用于接收所述液体(3)的至少一个压痕或开口(21)，所述压痕或开口(21)的下部边缘在有效位置中被定位在所述液体(3)的液面下方，从而允许所述液体(3)流入所述装置(1)，且所述压痕或开口(21)的所述下部边缘(23)在非有效位置中被定位在所述液体(3)的液面上方，从而防止所述液体流入所述装置(1)。
19.根据权利要求18所述的装置(1)，其中所述至少一个压痕或开口(21)至少部分地具有基本上多边形的形状，比如矩形、方形、梯形或三角形，和/或基本上圆的形状，比如圆形、椭圆形或抛物线形，和/或基本上为前述形状的混合的形状。
20.根据权利要求18或19所述的装置(1)，其中所述至少一个开口或压痕(21)被定位在所述至少一个贯通通道(25)的对面。
21.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述底部(7)的任意外横向测量值至少与所述外部构件(15)的外横向测量值一样大。
22.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述柔性壁元件(5)的任意横向测量值至少与所述外部构件(15)的外横向测量值一样大。
23.根据权利要求21或22所述的装置(1)，其中所述圆周延伸的柔性壁元件(5)从所述底部(7)朝着所述浮动主体(11)逐渐减小。
24.一种用于从水表面中除去液体(3)的方法，所述液体(3)比如油或藻类浆体，所述方法包括以下步骤：
提供根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)；
定位所述装置(1)，使得其至少部分地浸入在所述液体和水中的至少一个中，使得所述外部构件(15)的所述圆周边缘或所述压痕或开口(21)的所述下部边缘(23)被定位在所述液体(3)的液面下面，从而允许所述液体经由所述装置(1)的所述至少一个贯通通道(25)流入到所述吸入室(9)中，使得所述浮动主体(11)根据通过所述接收的液体施加在所述内部构件(17)上的浮力的大小在基本上垂直于所述水的表面的方向上运动，以控制通过所述圆周边缘或压痕或开口(21)接收的液体的量。
25.根据权利要求24所述的方法，所述方法还包括经由液体出口(19)从所述吸入室(9)中排出所述液体且在通过所述圆周边缘接收的液体的量和从所述吸入室(9)中排出的液体的量之间建立平衡的步骤，以基本上固定所述浮动主体(11)。
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