CN107055664A - 一种沉底式海底油污收集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沉底式海底油污收集系统，旨在提供一种能够回收清理滞留在海底的溢油，并且操作方便、清理效率高的沉底式海底油污收集系统。它包括升降吊装机构，升降吊装机构包括转动设置在油污收集船上的卷筒、用于驱动卷筒转动的旋转驱动执行机构及卷绕在卷筒上的吊装绳索；以及溢油清理装置，溢油清理装置包括支撑架、设置在支撑架上的吹气喷头及旋转清理式抽吸装置。吊装绳索的端部与支撑架相连接。旋转清理式抽吸装置包括抽吸管道、转接结构、通过水平轴套转动设置在支撑架上的网筒及位于网筒外侧的刷杆，水平轴套与网筒同轴，且水平轴套贯穿网筒的两端。水平轴套的内侧面上设有与网筒内腔相连通的轴套过水口。

Description

一种沉底式海底油污收集系统

技术领域

本发明涉及一种油污清理装置，具体涉及一种沉底式海底油污收集系统。

背景技术

目前的溢油回收清理技术和设备大部分是针对水面上的溢油；然而近年来国内外发生的溢油事故说明，溢油并非总是浮在水面，一部分溢油会滞留在海底。例如，深水井喷溢出的重质原油在高压低温环境下有很大部分会滞留在海底，由平台井口下渗出的油泥浆也会存留在海底等等。目前针对海底溢油的回收清理多采用真空泵和水下人工采集技术将其回收清理，水下人工采集海底溢油需要专业潜水人员操作，并且劳动强度大、操作效率低。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的不足，提供一种能够回收清理滞留在海底的溢油，并且操作方便、清理效率高的沉底式海底油污收集系统。

本发明的技术方案是：

一种沉底式海底油污收集系统，包括：升降吊装机构，升降吊装机构包括转动设置在油污收集船上的卷筒、用于驱动卷筒转动的旋转驱动执行机构及卷绕在卷筒上的吊装绳索；以及溢油清理装置，溢油清理装置包括支撑架、设置在支撑架上的吹气喷头及旋转清理式抽吸装置，所述吹气喷头的喷口朝下设置，所述吊装绳索的端部与支撑架相连接；所述旋转清理式抽吸装置包括抽吸管道、转接结构、通过水平轴套转动设置在支撑架上的网筒及位于网筒外侧的刷杆，所述网筒的两端封闭，水平轴套与网筒同轴，且水平轴套贯穿网筒的两端，所述水平轴套的内侧面上设有与网筒内腔相连通的轴套过水口，所述转接结构包括设置在支撑架上的转接筒、设置在转接筒外侧面上并与水平轴套同轴的转接孔及设置在转接筒外侧面上的转接接口，所述水平轴套的第一端封闭，水平轴套的第二端穿过转接孔并位于转接筒内，且水平轴套的第二端开口，所述抽吸管道的一端与转接接口相连接，

所述转接筒内设有与水平轴套同轴的轴杆，轴杆通过连接件与水平轴套相连接，轴杆上并位于转接筒内设有驱动叶轮；所述刷杆与水平轴套的轴线相平行，刷杆上设有刷毛，刷毛的端部靠近或抵靠在网筒外侧面上。

本方案的沉底式海底油污收集系统针对滞留在海底的溢油，能够回收清理滞留在海底的溢油，并且无需专业潜水人员操作，操作方便、清理效率高。

作为优选，还包括设置在油污收集船上的水泵及溢油回收槽，所述抽吸管道的另一端与水泵的进口相连接，水泵的出口与溢油回收槽之间通过排水管道相连接。

作为优选，溢油清理装置还包括设置在支撑架上的吹气式切换机构，所述网筒的内腔中部设有将网筒内腔分割成左腔体与右腔体的隔板，所述轴套过水口包括位于左腔体内的左过水口和位于右腔体内的右过水口；所述吹气式切换机构包括左进气管道、右进气管道、设置在支撑架上的切换缸体、设置在切换缸体内侧面上的缸体左限位块与缸体右限位块、滑动设置在切换缸体内并位于缸体左限位块与缸体右限位块之间的左活塞和右活塞、连接左活塞与右活塞的活塞连杆、与左活塞相连接的活塞杆、设置在切换缸体外侧面上的第一进气接口、第一出气接口、第二进气接口和第二出气接口、滑动设置在水平轴套内用于封堵左过水口或右过水口的切换阀套以及与切换阀套相连接的阀套连杆；

所述第一进气接口与左活塞位于缸体左限位块的相对两侧，左进气管道的一端与第一进气接口相连接，所述第二进气接口与右活塞位于缸体右限位块的相对两侧，右进气管道的一端与第二进气接口相连接，所述第一出气接口与第二出气接口位于缸体左限位块与缸体右限位块之间，所述支撑架上设有吹气管道，所述吹气喷头设置在吹气管道上，第一出气接口与第二出气接口分别通过排气管道与吹气管道相连通；所述活塞杆的端部穿过切换缸体的一端并位于切换缸体的外侧，所述阀套连杆的一端穿过水平轴套的第一端并位于水平轴套的外侧，所述活塞杆与阀套连杆通过外连杆相连接，所述刷杆通过刷杆连接杆与外连杆相连接。

作为优选，还包括设置在油污收集船上的压缩储气罐，压缩储气罐外侧面上第一出气管与第二出气管，所述第一出气管的一端与压缩储气罐的内腔相连通的，第一出气管的另一端开口；所述第二出气管的一端与压缩储气罐的内腔相连通的，第二出气管的另一端开口；所述第一出气管上设有第一前开关阀门与第一后开关阀门，且第一前开关阀门靠近压缩储气罐，第一出气管外侧面上并位于第一前开关阀门与第一后开关阀门之间设有第一排气接口，所述左进气管道的另一端与第一排气接口与相连接；所述第二出气管上设有第二前开关阀门与第二后开关阀门，且第二前开关阀门靠近压缩储气罐，第二出气管外侧面上并位于第二前开关阀门与第二后开关阀门之间设有第二排气接口，所述右进气管道的另一端与第二排气接口与相连接。

作为优选，当左活塞抵靠的缸体左限位块上时：左过水口位于切换阀套的两端之间，切换阀套封堵左过水口；当右活塞抵靠的缸体右限位块上时：右过水口位于切换阀套的两端之间，切换阀套封堵右过水口。

作为优选，当左活塞抵靠的缸体左限位块上时：第一出气接口位于左活塞与右活塞之间，第二进气接口与第二出气接口位于右活塞的同一侧；当右活塞抵靠的缸体右限位块上时：第二出气接口位于左活塞与右活塞之间，第一进气接口与第一出气接口位于右活塞的同一侧。

作为优选，当左活塞抵靠的缸体左限位块上时：刷杆与左腔体位于隔板的同一侧；当右活塞抵靠的缸体右限位块上时：刷杆与右腔体位于隔板的同一侧。

作为优选，旋转驱动执行机构为减速电机。

作为优选，旋转清理式抽吸装置位于吹气喷头的上方。

本发明的有益效果是：能够回收清理滞留在海底的溢油，并且无需专业潜水人员操作，操作方便、清理效率高。

附图说明

图1是本发明的沉底式海底油污收集系统的一种结构示意图。

图2是图1中A处的局部放大图。

图3是本发明的溢油清理装置的一种结构示意图。

图4是图3中B处的局部放大图。

图5是图3中C处的局部放大图。

图中：

溢油清理装置1a：支撑架1，吹气管道2、吹气喷头3，水平轴套4，网筒5，左过水口6.1，右过水口6.2，左腔体7.1，右腔体7.2，隔板8，转接筒9，轴杆10，驱动叶轮11，转接接口12，抽吸管道13，刷杆14，切换缸体15，阀套连杆16，刷杆连接杆17，活塞杆18，外连杆19，左进气管道20，右进气管道21，切换阀套22，第一进气接口23，缸体左限位块24，左活塞25，活塞连杆26，第一出气接口27，右活塞28，第二出气接口29，缸体右限位块30，第二进气接口31；

卷筒2a，吊装绳索3a，水泵4a，压缩储气罐5a，第一出气管6a、第一前开关阀门6a1、第一后开关阀门6a2、第一排气接口6a3，第二出气管7a、第二前开关阀门7a1、第二后开关阀门7a2、第二排气接口7a3。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种沉底式海底油污收集系统，包括：升降吊装机构、溢油清理装置1a、设置在油污收集船上的压缩储气罐5a、设置在油污收集船上的水泵4a及设置在油污收集船上的溢油回收槽。升降吊装机构包括转动设置在油污收集船上的卷筒2a、用于驱动卷筒转动的旋转驱动执行机构及卷绕在卷筒上的吊装绳索3a。旋转驱动执行机构为减速电机。

如图1、图2所示，压缩储气罐内设有压缩空气。压缩储气罐外侧面上第一出气管6a与第二出气管7a。第一出气管的一端与压缩储气罐的内腔相连通的，第一出气管的另一端开口。第二出气管的一端与压缩储气罐的内腔相连通的，第二出气管的另一端开口。第一出气管上设有第一前开关阀门6a1与第一后开关阀门6a2，且第一前开关阀门靠近压缩储气罐。第一出气管外侧面上并位于第一前开关阀门与第一后开关阀门之间设有第一排气接口6a3。第二出气管上设有第二前开关阀门7a1与第二后开关阀门7a2，且第二前开关阀门靠近压缩储气罐。第二出气管外侧面上并位于第二前开关阀门与第二后开关阀门之间设有第二排气接口7a3。

如图1、图3所示，溢油清理装置包括支撑架1、若干设置在支撑架上的吹气喷头3、设置在支撑架上的旋转清理式抽吸装置及设置在支撑架上的吹气式切换机构。吊装绳索的端部与支撑架相连接。水泵的出口与溢油回收槽之间通过排水管道相连接。

支撑架上设有吹气管道2。吹气管道的两端封闭。本实施例中：吹气喷头通过吹气管道设置在支撑架上。吹气喷头设置在吹气管道上，吹气喷头的进口与吹气管道的内腔相连通。吹气喷头的喷口朝下设置。

旋转清理式抽吸装置位于吹气喷头的上方。旋转清理式抽吸装置包括抽吸管道13、转接结构、通过水平轴套4转动设置在支撑架上的网筒5及位于网筒外侧的刷杆14。网筒的两端封闭。网筒的外周面由过滤网构成。水平轴套通过轴承转动设置在支撑架上。水平轴套与网筒同轴，且水平轴套贯穿网筒的两端。网筒的内腔中部设有将网筒内腔分割成左腔体7.1与右腔体7.2的隔板8，隔板与水平轴套的轴线相垂直。水平轴套的内侧面上设有与网筒内腔相连通的轴套过水口，轴套过水口包括位于左腔体内的左过水口6.1和位于右腔体内的右过水口6.2。

刷杆与水平轴套的轴线相平行。刷杆的长度位于网筒的轴向长度的一半。刷杆上设有刷毛，刷毛的端部靠近或抵靠在网筒外侧面上。

转接结构包括设置在支撑架上的转接筒9、设置在转接筒外侧面上并与水平轴套同轴的转接孔及设置在转接筒外侧面上的转接接口12。抽吸管道的一端与转接接口相连接，抽吸管道的另一端与水泵的进口相连接。

水平轴套的第一端封闭。水平轴套的第二端穿过转接孔并位于转接筒内，且水平轴套的第二端开口。水平轴套的外侧面与转接孔的内侧面之间设有轴套密封圈。转接筒内设有与水平轴套同轴的轴杆10。轴杆通过连接件与水平轴套相连接。轴杆上并位于转接筒内设有驱动叶轮11。转接孔与转接接口位于驱动叶轮的相对两侧。

如图1、图3、图4所示，吹气式切换机构包括左进气管道20、右进气管道21、设置在支撑架上的切换缸体15、设置在切换缸体内侧面上的缸体左限位块24与缸体右限位块30、滑动设置在切换缸体内并位于缸体左限位块与缸体右限位块之间的左活塞25和右活塞28、连接左活塞与右活塞的活塞连杆26、与左活塞相连接的活塞杆18、设置在切换缸体外侧面上的第一进气接口23、第一出气接口27、第二进气接口31和第二出气接口29、滑动设置在水平轴套内用于封堵左过水口或右过水口的切换阀套22以及与切换阀套相连接的阀套连杆16。切换缸体水平设置。

左进气管道的一端与第一进气接口相连接，左进气管道的另一端与第一排气接口与相连接。右进气管道的一端与第二进气接口相连接，右进气管道的另一端与第二排气接口与相连接。第一进气接口与左活塞位于缸体左限位块的相对两侧。第二进气接口与右活塞位于缸体右限位块的相对两侧。第一出气接口与第二出气接口位于缸体左限位块与缸体右限位块之间。缸体左限位块与右活塞位于左活塞的相对两侧。活塞杆与右活塞位于左活塞的相对两侧。第一出气接口与第二出气接口分别通过排气管道与吹气管道相连通。

活塞杆的端部穿过切换缸体的一端并位于切换缸体的外侧，活塞杆与切换缸体之间通过密封圈密封连接。阀套连杆的一端穿过水平轴套的第一端并位于水平轴套的外侧。阀套连杆与水平轴套的第一端之间也通过密封圈密封连接。活塞杆与阀套连杆通过外连杆19相连接。外连杆竖直设置。外连杆位于切换缸体的外侧，外连杆位于水平轴套的外侧。刷杆通过刷杆连接杆17与外连杆相连接。

如图3所示，当左活塞抵靠的缸体左限位块上时：

左过水口位于切换阀套的两端之间，切换阀套封堵左过水口，右过水口与水平轴套的内腔相连通；第一出气接口位于左活塞与右活塞之间，第二进气接口与第二出气接口位于右活塞的同一侧；刷杆与左腔体位于隔板的同一侧。

当右活塞抵靠的缸体右限位块上时：

右过水口位于切换阀套的两端之间，切换阀套封堵右过水口，左过水口与水平轴套的内腔相连通；第二出气接口位于左活塞与右活塞之间，第一进气接口与第一出气接口位于右活塞的同一侧；刷杆与右腔体位于隔板的同一侧。

本实施例的沉底式海底油污收集系统的具体使用如下：

第一，通过减速电机带动卷筒转动，从而通过吊装绳索将溢油清理装置（即支撑架及其上的吹气喷头、旋转清理式抽吸装置及吹气式切换机构）一同下放到海底，使溢油清理装置靠近海底底面（溢油清理装置位于海底底面上方）；接着，油污收集船通过吊装绳索带动支撑架在海底缓慢的移动。

第二，第二前开关阀门与第一后开关阀门开启（第一前开关阀门与第二后开关阀门关闭），通过右进气管道将压缩储气罐内的高气压气往吹气管道内吹气，并通过吹气喷头将高气压气朝海底吹气，搅动海底的溢油或油泥，将海底的溢油或油泥搅动起来。

在通过右进气管道将高气压气往吹气管道内吹气的过程中：高气压气先通过第二进气接口进入切换缸体内，使左活塞与右活塞一同左移，直至左活塞抵靠的缸体左限位块上为止，然后切换缸体内的高气压气通过第二出气接口及排气管道进入吹气管道内。当左活塞抵靠的缸体左限位块上时：左过水口位于切换阀套的两端之间，切换阀套封堵左过水口，右过水口与水平轴套的内腔相连通；刷杆与左腔体位于隔板的同一侧。

同时，水泵工作。由于此时，切换阀套封堵左过水口，右过水口与水平轴套的内腔相连通，因而在水泵工作过程中：外界的海水及被搅动起来的溢油或油泥将经过网筒的过滤后进入网筒的右腔体内，然后，依次通过右过水口、水平轴套内腔、转接筒内腔和转接接口进入抽吸管道，并通过抽吸管道将海底的溢油或油泥回收到油污收集船上的溢油回收槽中，实现回收清理滞留在海底的溢油。

在水流流经转接筒的过程中将带动驱动叶轮转动，驱动叶轮通过轴杆与水平轴套带动整个网筒旋转。网筒旋转过程中，刷杆的刷毛将对网筒的外周面进行洗刷清理，并且由于此时，刷杆与左腔体位于隔板的同一侧，即刷杆的刷毛将对网筒的左腔体外周面进行洗刷清理，而外界的海水及被搅动起来的溢油或油泥将经过网筒的过滤后进入网筒的右腔体内（未进入左腔体），也就是说，此时网筒的左腔体外周面不会受到抽吸力，这样可以保证刷毛将网筒的左腔体外周面上的杂物进行较好的洗刷清理，使左腔体外周面的网孔保持畅通；而且可以有效避免网筒的左腔体外周面上洗刷下的杂质被吸入网筒内，并一同被抽吸到油污收集船上的溢油回收槽内。

第三，经过一段时间后（例如1小时），第一前开关阀门与第二后开关阀门开启（第一后开关阀门与第二前开关阀门关闭），通过左进气管道将压缩储气罐内高气压气往吹气管道内吹气，并通过吹气喷头将高气压气朝海底吹气，搅动海底的溢油或油泥，将海底的溢油或油泥搅动起来。

在通过左进气管道将高气压气往吹气管道内吹气的过程中：高气压气先通过第一进气接口进入切换缸体内，使左活塞与右活塞一同右移，直至右活塞抵靠的缸体右限位块上为止，然后切换缸体内的高气压气通过第一出气接口及排气管道进入吹气管道内。当右活塞抵靠的缸体左限位块上时：右过水口位于切换阀套的两端之间，切换阀套封堵右过水口，左过水口与水平轴套的内腔相连通；刷杆与右腔体位于隔板的同一侧。

由于此时，切换阀套封堵左过水口，右过水口与水平轴套的内腔相连通，因而在水泵工作过程中：外界的海水及被搅动起来的溢油或油泥将经过网筒的过滤后进入网筒的左腔体内，然后，依次通过左过水口、水平轴套内腔、转接筒内腔和转接接口进入抽吸管道，并通过抽吸管道将海底的溢油或油泥回收到油污收集船上的溢油回收槽中，实现回收清理滞留在海底的溢油。

同样的，在水流流经转接筒的过程中将带动驱动叶轮转动，驱动叶轮通过轴杆与水平轴套带动整个网筒旋转。网筒旋转过程中，刷杆的刷毛将对网筒的外周面进行洗刷清理，并且由于此时，刷杆与右腔体位于隔板的同一侧，即刷杆的刷毛将对网筒的右腔体外周面进行洗刷清理，而外界的海水及被搅动起来的溢油或油泥将经过网筒的过滤后进入网筒的左腔体内（未进入右腔体），也就是说，此时网筒的右腔体外周面不会受到抽吸力，这样可以保证刷毛将网筒的右腔体外周面上的杂物进行较好的洗刷清理，使右腔体外周面的网孔保持畅通；而且可以有效避免网筒的右腔体外周面上洗刷下的杂质被吸入网筒内，并一同被抽吸到油污收集船上的溢油回收槽内。

第四，经过一段时间后（例如1小时），返回第二步，如此循环，从而实现回收清理滞留在海底的溢油，并且无需专业潜水人员操作，操作方便、清理效率高。

Claims (9)

1.一种沉底式海底油污收集系统，其特征是，包括：

升降吊装机构，升降吊装机构包括转动设置在油污收集船上的卷筒、用于驱动卷筒转动的旋转驱动执行机构及卷绕在卷筒上的吊装绳索；以及

溢油清理装置，溢油清理装置包括支撑架、设置在支撑架上的吹气喷头及旋转清理式抽吸装置，所述吹气喷头的喷口朝下设置，所述吊装绳索的端部与支撑架相连接；

所述旋转清理式抽吸装置包括抽吸管道、转接结构、通过水平轴套转动设置在支撑架上的网筒及位于网筒外侧的刷杆，所述网筒的两端封闭，水平轴套与网筒同轴，且水平轴套贯穿网筒的两端，所述水平轴套的内侧面上设有与网筒内腔相连通的轴套过水口，

所述转接结构包括设置在支撑架上的转接筒、设置在转接筒外侧面上并与水平轴套同轴的转接孔及设置在转接筒外侧面上的转接接口，所述水平轴套的第一端封闭，水平轴套的第二端穿过转接孔并位于转接筒内，且水平轴套的第二端开口，所述抽吸管道的一端与转接接口相连接，

所述转接筒内设有与水平轴套同轴的轴杆，轴杆通过连接件与水平轴套相连接，轴杆上并位于转接筒内设有驱动叶轮；

所述刷杆与水平轴套的轴线相平行，刷杆上设有刷毛，刷毛的端部靠近或抵靠在网筒外侧面上。

2.根据权利要求1所述的一种沉底式海底油污收集系统，其特征是，还包括设置在油污收集船上的水泵及溢油回收槽，所述抽吸管道的另一端与水泵的进口相连接，水泵的出口与溢油回收槽之间通过排水管道相连接。

3.根据权利要求1所述的一种沉底式海底油污收集系统，其特征是，所述溢油清理装置还包括设置在支撑架上的吹气式切换机构，

所述网筒的内腔中部设有将网筒内腔分割成左腔体与右腔体的隔板，所述轴套过水口包括位于左腔体内的左过水口和位于右腔体内的右过水口；

所述吹气式切换机构包括左进气管道、右进气管道、设置在支撑架上的切换缸体、设置在切换缸体内侧面上的缸体左限位块与缸体右限位块、滑动设置在切换缸体内并位于缸体左限位块与缸体右限位块之间的左活塞和右活塞、连接左活塞与右活塞的活塞连杆、与左活塞相连接的活塞杆、设置在切换缸体外侧面上的第一进气接口、第一出气接口、第二进气接口和第二出气接口、滑动设置在水平轴套内用于封堵左过水口或右过水口的切换阀套以及与切换阀套相连接的阀套连杆；

所述第一进气接口与左活塞位于缸体左限位块的相对两侧，左进气管道的一端与第一进气接口相连接，所述第二进气接口与右活塞位于缸体右限位块的相对两侧，右进气管道的一端与第二进气接口相连接，所述第一出气接口与第二出气接口位于缸体左限位块与缸体右限位块之间，所述支撑架上设有吹气管道，所述吹气喷头设置在吹气管道上，第一出气接口与第二出气接口分别通过排气管道与吹气管道相连通；

所述活塞杆的端部穿过切换缸体的一端并位于切换缸体的外侧，所述阀套连杆的一端穿过水平轴套的第一端并位于水平轴套的外侧，所述活塞杆与阀套连杆通过外连杆相连接，所述刷杆通过刷杆连接杆与外连杆相连接。

4.根据权利要求3所述的一种沉底式海底油污收集系统，其特征是，还包括设置在油污收集船上的压缩储气罐，压缩储气罐外侧面上第一出气管与第二出气管，所述第一出气管的一端与压缩储气罐的内腔相连通的，第一出气管的另一端开口；所述第二出气管的一端与压缩储气罐的内腔相连通的，第二出气管的另一端开口；

所述第一出气管上设有第一前开关阀门与第一后开关阀门，且第一前开关阀门靠近压缩储气罐，第一出气管外侧面上并位于第一前开关阀门与第一后开关阀门之间设有第一排气接口，所述左进气管道的另一端与第一排气接口与相连接；

所述第二出气管上设有第二前开关阀门与第二后开关阀门，且第二前开关阀门靠近压缩储气罐，第二出气管外侧面上并位于第二前开关阀门与第二后开关阀门之间设有第二排气接口，所述右进气管道的另一端与第二排气接口与相连接。

5.根据权利要求3所述的一种沉底式海底油污收集系统，其特征是，当左活塞抵靠的缸体左限位块上时：左过水口位于切换阀套的两端之间，切换阀套封堵左过水口；

当右活塞抵靠的缸体右限位块上时：右过水口位于切换阀套的两端之间，切换阀套封堵右过水口。

6.根据权利要求4所述的一种沉底式海底油污收集系统，其特征是，当左活塞抵靠的缸体左限位块上时：第一出气接口位于左活塞与右活塞之间，第二进气接口与第二出气接口位于右活塞的同一侧；

当右活塞抵靠的缸体右限位块上时：第二出气接口位于左活塞与右活塞之间，第一进气接口与第一出气接口位于右活塞的同一侧。

7.根据权利要求1所述的一种沉底式海底油污收集系统，其特征是，当左活塞抵靠的缸体左限位块上时：刷杆与左腔体位于隔板的同一侧；

当右活塞抵靠的缸体右限位块上时：刷杆与右腔体位于隔板的同一侧。

8.根据权利要求1所述的一种沉底式海底油污收集系统，其特征是，所述旋转驱动执行机构为减速电机。

9.根据权利要求1所述的一种沉底式海底油污收集系统，其特征是，所述旋转清理式抽吸装置位于吹气喷头的上方。