CN104169501B - 收集漂浮液体的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从较重部分液体中收集较轻部分的漂浮液体(例如从较重部分水中收集较轻部分漂浮油)的装置，所述装置包括：漂浮收集容器和放置在收集容器上保持连续流通槽自由流通的盖子，其中所述流通槽的开口可通过入口调节环进行调整。本发明还提供一种操作这种装置的方法。

Description

收集漂浮液体的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于从较重部分液体中收集较轻部分的漂浮液体(例如从较重部分水中收集较轻部分漂浮油)的装置。本发明还涉及一种采用该装置从较重的部分液体中收集较轻部分漂浮液体的方法。
背景技术
除去漂浮在液体上的污染物层是一个引起世界关注的现实问题。查阅近年几起或多或少的事故，例如因石油和气体的回收、石油和其他液体产品的运输以及污染液体的储存引起的事故。最突出的例子是始于2010年4月墨西哥湾、因防喷系统失灵导致的灾难。数百万升石油泄漏，但回收的石油仅占很少的比例。配有清洁臂的船只无法收集如此大量的溢油，因此决定使用化学物质分解海水中的石油。这样不仅对环境是恶劣的，而且从经济上讲，也是不希望看到的。
在现有技术中，也涉及一种机械形式的石油抽取站的美国专利，US5,713,697提供了一种浸入水中环形浮舟包围的桶状收集容器。抛物线形的吸入槽位于浮舟下方并连接至收集容器，浮舟与吸入槽之间设有一个用于吸入水面上漂浮的石油和汽油的入口。浮舟与吸入槽之间的入口开口的尺寸S通过浮舟与吸入槽之间的相对运动而变化。该项专利公开的装置形式并未提供在多变的环境中有效抽取石油的所需功能，并且并不是实践中有效清除溢油的方案。
发明内容
本发明的目的提供一种比现有技术更有效、更高效地在变化的环境下从较重部分液体中收集较轻部分漂浮液体(例如从较重的部分水中收集较轻部分的漂浮油)的设备和工作方法。
为实现此目的，本发明提供一种用于从较重部分液体中收集较轻部分的漂浮液体(例如从较重的部分水中收集较轻的部分漂浮油)的装置，所述装置包括：带有开口顶部的漂浮的收集容器，用于将所收集的较轻部分液体从收集容器移除的第一排出组件，所述第一排出组件在距离打开的顶部一定的位置处连接至所述收集容器；用于将所收集的较重液体部分移除的第二排出组件，所述第二排出组件在比所述第一排出组件离打开的顶部更远的距离的位置连接至所述收集容器；放置在收集容器上方的盖子，以在收集容器与盖子之间形成流通槽；以及－至少一个放置在所述收集容器的泵，所述泵用于通过至少所述一个排出组件将液体从收集容器移除；其中收集容器和盖子通过具有连续尺寸的流通槽固定地彼此连接，并且所述装置还包括一个入口调节环，所述入口调节环可运动地连接至收集容器和盖子，这样可以在闭合位置与打开位置之间发生位移，在闭合位置上，入口调节环至少基本上闭合收集容器与盖子之间的连续流通槽，在打开位置上，入口调节环至少基本上保持收集容器与盖子之间的连续流通槽打开。本发明的一个重要优点是入口调节环能够改变较轻液体部分的流入条件，从而利于引导液流进入收集容器，因此能够对收集工序进行调整。这种强化引导和调整的便利使得根据本发明的装置的工作条件能够根据实际的使用条件而进行调整。当入口调节环位于较高位置时，在一个优选实施例中的连续流通槽完全开放，同时通过降低入口调节环，使连续流通槽能够从下面进行部分闭合，这样，在此情形下，进入收集容器的液体将受到部分闭合的流通槽的调节环的引导。由于受环境条件产物(例如风、流向)和根据本发明的装置的位置的影响，因此待收集的液体将沿着入口间隙外围的一部分进入收集容器。处理收集装置的操作者可以改变调节环的垂直位置。操作者也可以考虑其他的实际条件，例如待处理液体部分的相对密度和粘度(相对密度和粘度也可能依赖于乳化的形成)。环境条件不仅影响待处理液体的粘度，而且收集容器入口位置处的入流效应也是另一个相关的工艺条件。
漂浮的收集容器可以设有附加的浮力装置，以进一步对较轻液体部分收集条件进行控制。例如，当厚油层漂浮在(海)水面上时，入口调节环可以放置在较高的位置，使较厚的液层(油)能够流进漂浮收集容器内，而相反当薄油层漂浮在(海)水面时，入口调节环可以放置在较低的位置，使得仅薄液层(油)能够流入漂浮收集容器内。通过调整入口调节环的位置，使收集工艺(以及被收集的混合物的特性)得以控制和优化。
在一个实施例中，入口调节环设有喷嘴。这些喷嘴将连接至进料系统，例如液体进料或气体进料系统，以将液体吹出喷嘴外。当将装置部分浸没的液体中可能存在的污染物/污物部分或完全堵塞收集容器和盖子之间的连续通流槽时，吹出液体时，喷嘴可对收集容器与盖子之间的连续流通槽进行清洁。例如，碎片如木片、塑料物品、动物尸体、(聚苯乙烯)泡沫碎片也可能漂浮在浮在较重液体部分之上的较轻液体部分的上面或内部。入口调节环的运动能力的另一个优点是喷嘴能够这样随着入口调节环的运动而运动，形成对运动着的吹扫喷嘴产生增强的清洗效果。另外，入口调节环上的喷嘴的竖直运动能力可实现垂直方向上的入口间隙的清理。收集较轻液体部分时，形成向着连续流通槽的液流，液流可能将这些漂浮物一起带走，直至这些漂浮物到达连续流通槽，结果可能(部分)堵塞连续流通槽。此外，粘度更大的液体部分可能会阻塞连续流通槽。对于根据本发明的装置的高效使用，连续流通槽最好不要不受控制地被物体堵住，入口调节环上的喷嘴在吹掉这样的物体时是有用的。出于这个原因，优选入口调节环的喷嘴指向收集容器与盖子之间的连续流通槽的外部。
如要使入口调节环相对于漂浮收集容器和盖子移动，则装置可以设置促使运动的驱动装置。这种驱动装置可以是高效的液压缸或气压缸和/或任何其他液压或气压旋转致动器。进一步地，入口调节环可以是中空的，以便为根据本发明的装置提供一些额外的浮力，并且使类似于液体或气体这样的任何介质流至能够与入口调节环结合为一体的喷嘴。
对装置做出的进一步的改进可以是提供至少一个柔性地连接至收集容器的排出组件。这种连接可以通过例如一根尼龙或聚酯软管或硬管实现，软管或硬管优选地在水面下方连接至漂浮收集容器。这种排出组件并不会干扰较轻液体部分的流入(因为排出组件位于靠近装置的该部分下方)，这样任何部分从装置中排出均可以实现，而不干扰关键的流入工艺。
将至少一种所收集部分泵出装置的泵可以放置在收集容器内以便通过至少一个排出组件从该收集容器内移除液体，所述泵是液压叶轮泵。为了至少部分地满足收集装置的能量需求，盖子可以设有至少一个(但是最好多个)光伏(PV)太阳能电池。
对收集容器的进一步说明可以是向所述收集容器提供一个安全阀。该安全阀可以位于收集容器的下部，以便在收集容器过载的情况下提供一个向外流出的选择。在进一步说明中，收集容器可以是基本上旋转对称的。
而在下一个实施例中，装置还可以设置有一个外加的闭合元件区段，以便在流通槽上方的部分长度上至少部分关闭连续流通槽。该区段可以是圆形的一个区段，例如100～180°、120～160°的圆形区段，或者更具体地为大约140°的圆形区段。例如，当波浪干扰工艺和/或当在装置的一侧缓慢通过液体时，受控内流工序可能受到干扰。在这种情况下，干扰可以通过关闭连续流通槽的受干扰的区段进行消除。作为一个例子，可以在拖船牵引根据本发明的收集容器的同时关闭远离拖船的部分流通槽(例如超过140°的部分)，以防止水流入收集容器内，这是不希望看到的。
本发明还提供一种用于从较重液体部分中收集较轻部分的漂浮液体(例如从较重部分水中收集较轻部分漂浮油)的方法，所述方法包括工艺步骤：A)将根据本发明上述公开的装置放入较重的液体中；B)相对于收集容器和盖子移动入口调节环到这样一个位置，其中调节环的高度调整至较轻部分漂浮液体的液位；C)通过将较轻部分从装置中泵出到较轻部分储存器，从而将较轻部分从装置中移除，并通过将较重部分液体送回到装置外部，从而将较重部分液体移至装置外。通过本方法，可以实现上文已列出的根据本发明的装置的优点。调节环相对于收集容器的高度进行的调整对收集条件的依赖很高，以致需要对漂浮液体部分的收集性质进行说明。例如，通过调节入口调节环的位置，较重部分液体的相对密度(与温度也有关系)，天气状况、泵容量、收集容器内收集的混合物质所需的混合物说明均可以得到补偿。正如现已解释的一样，入口调节环上的喷嘴可用于将污染物从连续流通槽吹走。将污染物从连续流通槽吹走期间，入口调节环被移动，这样可以实现对污染物从连续流通槽吹走做出的进一步改进。
附图说明
下面将根据下列附图中示出的非限制性实施例对本发明进行进一步的说明。附图示出：
图1A是根据本发明装置的一个实施例的透视俯视图；
图1B是图1A示出的装置实施例的透视仰视图；
图2是图1A和图1B示出的装置的实施例的侧面剖视图；
图3A～3C示出沿着根据本发明装置的一个部分的不同的横截面图，其中入口调节环的位置是变化的。
具体实施方式
图1A示出根据本发明的收集装置1(亦称作浮油回收装置或“FORU”)，该装置具有锥形收集容器2(例如浸入水下的容器)，该收集容器2通过围绕在收集容器周围的金属网罩3保护免受损坏。另外可看见的是放置在收集容器2上方的盖子4(也可非限制性地称为“固定顶部浮船”)，使得收集容器2与盖子4之间形成环形流通槽5(在图1B在看得更清晰)；流通槽5拟考虑用作入口间隙或收集容器1的入口开口。还可以看到的是用于将较轻液体部分从收集容器2移除的第一排出组件6。在将漂浮在水面上的较轻油部分去除的情况下，第一排出组件6可以称作“回收油排出连接管”。较轻部分排出组件6通过柔性接合连接至一个用于存储所收集的较轻部分液体的储液器(例如漂浮储罐的容器)。在一个具体实施例中，该连接管(以及其他连接管)可被提供用作可设有外部液压动力装置的高压液压连接软管。
图1B也示出了相同的收集装置1。这里示出用于移除较重液体部分(收集漂浮在水上的油时的水部分)的第二排出组件7连接至收集容器2的底部8。收集容器2的顶边设有一个厚缘9，待收集液体经厚缘上方流入收集容器2内。厚缘9不仅可以使液体平稳地流入收集容器2，还可以为收集容器2提供浮力。厚缘9后面可部分看到的是入口调节环10(亦可非限制地称为“入口间隙调节环”)，其可根据所需的环形流通槽5的孔径的液位而上升或下降。在入口调节环10上设有喷嘴11；当环形流通槽5被堵塞时，喷嘴11可以清洗环形流通槽5。
图2示出装置1的剖视图。现在还有泵12，例如液压驱动(主)泵，连接软管13可见并放置于收集容器2内部。正如仅示意性地描述的一样，控制单元14(“仪表箱”)可以放置在收集容器2内。如要向喷嘴11供给液体，泵12也通过外加的管件15连接至这些喷嘴11。对于入口调节环10的运动(在图中为垂直运动)，驱动柱体16(例如液压阀驱动装置)位于收集容器2的内部，驱动柱体16连接至入口调节环10。作为驱动柱体16的替代，液压旋转驱动装置提供了一种有利的选择。在该图中，还示出两根外加的孔20，这些孔使装置1能够排气。孔20的优点在于这些孔20使得中央空间的排气能够(部分地)充满液体(水)，从而提高装置1在液体中位置的稳定性。除此之外，可能会影响到装置1在液体(水)中的摇摆特性。
图3A～3C示出沿盖子4、环形流通槽5、收集容器2的边缘9以及入口调节环10的一部分截取的横截面，其中入口调节环10在不同的附图中相对于收集容器2边缘9的位置是变化的。盖子4位于中央位置，其设有漂浮在液体中时为收集装置1提供额外稳定性的平衡室17。根据包括漂浮在较重液体部分19(例如清理石油泄漏期间的水)上的较轻部分漂浮液体18的液位(例如使用收集容器1清理石油泄漏期间的石油)在内的各种条件，入口调节环10相对于边缘9的位置可以是不同的。在图3A中，入口调节环10位于中间位置，其中较轻部分漂浮液体18从边缘9上方流入收集容器2内。为实现这种流动，必须将液体从收集容器2内移除。出于这个原因，收集容器2内至少提供一个泵(该图未示出)，泵可以将较重液体部分和/或较轻部分从收集容器2内泵出。如果仅使用一个泵，可以提供一个或多个液体传感器，这些传感器对阀门进行控制，根据收集容器2中的较重液体部分和较轻液体部分的含量将较轻液体部分和/或较重液体部分泵出收集容器2。如要控制这些阀门以及控制盖子，收集容器中的所有液位，操作系统可以是控制单元14的一部分。在图3B中，入口调节环10位于较高的位置，其中较高流速(相比于图3A)的较轻部分漂浮液体18从边缘9上方流入收集容器2内。例如对于漂浮的较轻部分漂浮液体18漂浮层较厚的情形(见与图3A对比时图3B中的较厚层)，较轻液体部分回收能力得以提高。
对于较轻液体部分的流入受到限制的情形(例如拖曳收集容器1时)，入口调节环10位于较低位置(图3C)，其中入口调节环10与边缘9接触。如图所示，在这个位置上，入口调节环10基本上防止了较轻部分漂浮液体18流入收集容器2内。还可以提供收集容器2的一个附加特征：入口阀优选地位于收集容器2的底部，在所述收集容器2填充液的液位过低的情况下(例如将未填充液的单元置于液体中时)，采用较重液体部分从容器的底部快速地填充。

Claims (15)

1.一种用于从较重部分液体(19)中收集较轻部分漂浮液体(18)的装置(1)，
所述装置(1)包括：
－漂浮的收集容器(2)；用于将所收集的较轻部分漂浮液体(18)从收集容器移除的第一排出组件(6)，所述第一排出组件在距离顶部一定的位置处连接至所述收集容器(2)；用于将所收集的较重液体(19)部分移除的第二排出组件(7)，所述第二排出组件(7)在比所述第一排出组件(6)离顶部更远的距离的位置连接至所述收集容器(2)；以及
－至少一个放置在所述收集容器内的泵(12)，所述泵(12)用于通过至少所述一个排出组件(6、7)将液体从收集容器(2)移除；其特征在于：
所述收集容器(2)具有一个开放的顶部和放在所述收集容器(2)上方的盖子(4)，以在收集容器(2)与盖子(4)之间形成流通槽(5)，所述流通槽(5)具有连续尺寸；并且所述装置(1)还包括一个入口调节环(10)，所述入口调节环(10)可运动地连接至所述收集容器(2)和所述盖子(4)，这样入口调节环(10)可以在闭合位置与打开位置之间发生位移，在所述闭合位置上，所述入口调节环(10)至少闭合所述收集容器(2)与所述盖子(4)之间的连续流通槽(5)，在所述打开位置上，所述入口调节环(10)至少保持所述收集装置(2)与所述盖子(4)之间的连续流通槽打开。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于所述入口调节环(10)上设置有多个喷嘴(11)。
3.根据权利要求2所述的装置(1)，其特征在于，入口调节环(10)的喷嘴(11)指向收集容器(2)与盖子(4)之间的连续流通槽(5)的外部。
4.根据以上任一项权利要求所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)还设有促使入口调节环(10)相对所述收集容器(2)和盖子(4)运动的驱动装置(16)。
5.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于所述入口调节环(10)是中空的。
6.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于至少一个所述排出组件(6、7)柔性地连接至所述收集容器(2)。
7.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于：所述放置在所述收集容器(2)内用于通过至少一个所述排出组件(6、7)从所述收集容器(2)中移除液体的泵(12)是液压叶轮泵。
8.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述盖子(4)设有至少一个光伏太阳能电池。
9.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述收集容器(2)设有安全阀。
10.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述收集容器(2)是旋转对称的。
11.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)还设有用于在所述流通槽(5)上方的一部分长度上关闭所述连续流通槽(5)的外加闭合元件区段。
12.一种用于从较重部分液体(19)中收集较轻部分漂浮液体(18)的方法，所述方法包括工艺步骤：A)将前述任一项权利要求所述的装置(1)放置在较重部分液体(19)中，B)相对于所述漂浮收集容器(2)和所述盖子(4)将入口调节环(10)移动到设定位置，在该位置处，入口调节环(10)的高度被调节至较轻部分漂浮液体(18)部分的液位处，以及C)通过将较轻部分液体泵出所述装置(1)，将所述较轻部分漂浮液体(18)从所述装置移至较轻部分储罐，并通过将较重液体(19)部分返回到所述装置外面而将较重液体(19)部分从装置(1)中移除。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，入口调节环(10)上的喷嘴(11)可用于将污染物从所述连续流通槽(5)吹走。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在将污染物从所述连续流通槽(5)吹走期间，所述入口调节环(10)被移动。
15.根据权利要求12～14任一项所述的方法，其特征在于，在拖曳所述装置(1)期间，通过将附加的闭合元件区段移动至闭合位置，在流通槽(5)长度的一部分上将所述装置(1)的连续流通槽(5)覆盖。
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