CN1233305A - 采集漂在水面上的物质的方法及装置 - Google Patents

Abstract

为了采集油或其它漂在水面上的物质,将具有一采集腔(A)的采集容器(11)浸入水中。使一带有要采集物的表层从采集容器周围的区域通过采集容器上的一垂直可移动的撇除口(15A)流入采集腔(A)。水从采集腔下部排出,这样在采集腔(A)中保持一低于周围水的液位。将积累在采集腔中的液面上的漂浮物去除;如果要采集的物质是低粘度油,则使用由斥水材料制成的一吸油体(22)以从采集腔中的液面上吸取积累的油。一减震装置(28—30)对撇除口(15A)进行垂直减震。

Description

采集漂在水面上的物质的方法及装置

本发明涉及一种采集漂在水上的物质的方法和装置，即通过撇除一层含有要采集物质的表层而采集这种物质并从撇去层的水中分离此物质。本发明的具体实施例特别针对溢出的尤其是低粘度的油。本发明因此将针对这一应用而进行描述，但它可以应用于其它类型的漂浮物。

根据现有的撇除技术，一采集容器浸在带有要采集物质的水中，使采集容器的过流边正好位于表面之下。水连续从采集容器下部排出，其速度使得可以在通过采集容器的边沿流入采集容器的水的流入量与从其中流出的流出量保持平衡，以在采集容器中保持一贮存水，即，形成一区域，其液位比周围水的液位低。由流入水携带或带有的漂浮物在贮存水中积累而且可连续或间断地去除。此项撇除技术的例子在DE-B-2030209及WO97/07292(1997年2月27日公开)中披露。

此项技术可以快速而节能地采集漂浮在水上的油或其他物质，因为大量的水可以快速地通过采集容器排出而消耗的能量很小。

低粘度的油经常溢入河道及其它水道中并产生特殊问题。当检测出有油溢出时，需要能快速对油采样以对其分析。但是低粘度的油在水面上只形成很薄的层，使用现有技术使水流高速通过采集容器很困难甚至几乎不可能采集相当量的油。实际上，甚至不太可能采集少量充足的油以用于分析油的特性。

本发明提供了快速而有效的采集漂浮物如油及其他漂浮物的一种方法及一种装置。根据本发明的一个方面，甚至低粘度的油也可以快速采集足够的量用于分析。根据本发明的一个不同的方面，它不限于油，提供了一种对采集容器过流边沿进行减震的装置。

本发明可用于WO97/07292公开的方法和装置中。但其应用领域不受此限制，而是可以延伸至基于上述撇除技术的其它方法和装置。

下面将参照附图及在此其公开文本做为参考的WO97/07292以示例性方式对本发明的实施例进行描述。

图1是本发明的一采集装置采集漂浮在水上的油时的一垂直剖视图；

图1A是图1中一局部的放大图，

图2是相应于图1的一视图，示出了采集装置位于在前一步骤中要采集的油由一吸油体吸取的阶段中的状态；

图3是图1所示的装置的一视图；

图4是相应于图1的一修改例的视图；

图5是示出图1的采集装置连有一油杆时工作的一立体图。

附图中所示的采集装置通常用序号10表示，体现了在WO97/07292中示出和描述的专利的工作原理和结构，其中详细描述此原理时参考了这一专利。具体在附图和以下描述的装置的实施例的设计和尺寸主要用于采集相对小量的油，如用于采样目的。

相应地，采集装置10包括一圆柱形的顶部开口的采集容器11，在装置工作中处于直立位置。采集容器11限定了一采集腔A并包括一下部12和一上部13，上部13可以伸缩地在下部12中上下滑动。一朝外的环形凸缘14设置在上部13的下端并伸向下部12内侧以形成一种密封(不需要精确密封)并引导上部13相对于下部12移动。上部13的主体部分形成一环形浮体15，其上端限定一环形撇除口15A，水经过此容器可全向地从周围的水体流入采集腔A中。

采集容器11的一底壁16形成一中间开口17，在此开口中安装有一电力驱动泵18、即一离心泵的泵轮。一蓄电池18A通过一电子控制装置18C向泵马达18B供电。一防水的泵的外壳18D包住马达18A、蓄电池18B和控制装置18C，并由压杆18E固定在底部16上，图中只示出了一个压杆18E。

一环形导向板16A安装在采集容器11的底部16上面。此导向板与容器下部12的圆周侧壁12A一起限定了通向底部开口17的一环形入口16B。

一顶板19垂直隔开在采集容器11之上。顶板19的三个凸缘19A水平伸出采集容器11的圆周。顶板19中的一中心圆孔19B装有一可去除的圆板20，此圆板由弹簧卡片21夹持在顶板上，并且在圆板20下面连有一斥水的吸油体22。形为圆柱形平盘的吸油体可以用能吸油同时排水的任何适当的材料制成。类似的几种材料可以获得，如通常用于在电动船的内龙骨中吸油的毡或布制材料，其一例为由明尼苏达采矿与制造公司出售的牌号为T.151的材料。最好吸油体22形成有多个从周边向其中心径向延伸的窄槽成凹口。

与吸油体22同心并径向向外隔开而且与浮体15径向向内隔开的一圆柱套环23向下延伸超过吸油体一小段距离进入采集容器11的上部13中。

圆柱套环23与三个位于顶板19的凸缘19A与相似的采集容器下部12的凸缘12B之间的圆周方向分隔开的杯形容器24成一体。每个容器24在其下部包含一个吸水体25以及一浮体26，浮体26由如膨胀的苯乙烯塑料制成，设置在吸水体25与同浮体26相连的顶板凸缘19A之间。系杆27将容器24夹持在顶板19的凸缘19A和采集容器下部12的凸缘12B之间的适当位置上。

当装置10放置在水中时，形成在容器24底部中的开口24A可将水吸入吸水体25中，吸水体25由一类似海绵的能快速吸取大量水的材料制成。这些容器如吸水体中的空气可通过通道24B进入周围大气中。

如图1A的放大图所示，采集容器下部12的圆周壁12A与采集容器上部13的圆周壁13B和凸缘14一起形成了一环形的容积可变的腔室28。由采集容器上部13的圆周壁13B和由凸缘12B支撑的一朝里的凸板30限定的一限定通道29使受限制的水流在腔室28和采集装置10在其中工作的水体之间流动。腔室28则起一减震器型的减震腔的作用，以减缓采集容器上部13的垂直振动。

当然，由限定环形腔室28并限止水流进、出其中的部件组成的液压或减震器型减震装置也可用于由WO97/07292公开的采集装置中以及类似的采集装置中，其中具有一采集容器，包括一撇除口，此撇除口在水中响应于水流流进或流出采集容器的变化而在水体中可以垂直振动。

采集装置10可以放在水中，即以某种适当的方式例如从直升机或船上放入水上的检测出的油层中。在装置放入水中之前手动启动泵18，装置通过遥控或自动浸入水中。

当采集装置10放入水中时由吸水体25占据的容器24中的空间将立即由充足的水填充，以使整个装置处于一个使采集腔A可填充水的位置。泵18通过采集容器11的底部开口17使采集腔A趋于变空，但采集腔A会由从撇除口15A流过的水注满。这样会在从撇除口15A之上油和水的全方位的流入和水通过底部开口17的流出之间建立和保持一种平衡，以便可以在采集腔A中保持一贮存水。由于油的密度较低，流入采集腔A中的油会积累并在有贮存水中形成一个层O，如图1所示。

已经发现不论通过采集腔A的水流的速度为多大，在采集腔A的液面与采集腔A外的液面之间存在的高度差H的适当的值为15mm。因此采集装置中对高度差值H有影响的那些部件即主要为浮体15、凸缘14和泵18应相应地定尺寸。差值越大意味着能量消耗越大，为节省蓄电池的能量应对此避免。

当此平衡受到扰动而且液平面差值H发生变化时，例如由于液面运动而产生变化时，这种变化由泵响应于差值的减少而增大其输出或响应于差值的增大而减小其输出来补偿，以及由采集容器下部13响应于一减小的差值向上移动或响应于一增大的差值向下移动来补偿。包括环形减震腔28和限定通道29的减震器型减震装置可以防止采集容器上部13的过大的振动。

当浮动的采集装置10如上所述工作一预定的周期如10分钟时，控制装置18C将关闭泵18。结果，采集腔A中的液位与周围液体的液位将持平。而且，如图2所示浮体15将升高至一位置，在此位置撇除口15A位于水面之上并与连接在套环23和容器24之间的一凸缘23A紧密地配合。采集腔A中的液位也将升高从而将积累的油层O升高至与吸油体22相接触，这样可以吸收积累的油或至少其相当一部分。

如果需要，泵控制装置18C在完成采集周期时可反转泵18，这样采集腔A中的液位会升高至高出周围的液体。

泵控制装置18C的优点是可以进行编程，以在此或每个采集循环后使泵18反方向运行几个连续的短周期，这样吸油体22可在采集腔A中的液体中重复浸入和升起。结果发现多孔的吸油体的这种重复的浸入和升高以及吸油体的孔对带有油的水的连续的吸收的排出极大改进了吸油效果。

可以进行一个或更多个相似的采集循环，直到例如蓄电池18A耗尽。采集装置于是可以回收而由吸油体22吸收的油可取出并进行分析。

如果装置10在采集过程中看不见了，为了便于找到装置10，在顶板19的上侧连有三个色彩明亮的向上的弓形物32。这些弓形物也能便于用钩子或其它合适的工具抓住的采集装置。

采集装置的大部分部件可以是塑料的，如通过注塑模制而成，而且其成本很低，可使此装置随意处置。

采集装置10的修改实施例如图4所示，与图1-3所示的实施例的不同之处仅在于吸油体33的布置不同。

在图4中，吸油体33是一浮起的环形盘，设置成在采集过程中浮在采集腔A中的液体上。为此它可以在安装到可拆除的板20上的一中心导向柱34上垂直滑动。固定在导向柱34下端上的一法兰35可防止吸油体33从导向柱上滑落。在此保持在采集腔A中的贮存液体上的积累的油连续同吸油体33接触并被吸收进去。与在图1-3所示的实施例中一样，沿吸油体圆周方向设置的窄槽或凹口从吸油体圆周径向向里延伸以方便吸油性。

图5示意性地示出了图1-4所示的浮动采集装置10如何与一浮动油杆36的一弧形段一起在由吊杆限定的区域内采集浮在水上的油，即在一个小水湾的内部区域，此内部区域由吊杆界定且油在此内部区域中漂流。

油杆36在其端部设有索引锚座37。一段弹簧钢丝38将采集装置与杆36的臂连接起来，这样采集装置保持在水湾的内区中，即接近由吊杆36形成的弯部的顶冠部36A。同时钢丝保持吊杆的臂36B展开，以使臂可以在其之间获得油并向顶冠部区域引导。暴露在风下的一小片帆或其它适当的表面向采集装置10施加了一推力，以定位弯曲的吊杆36，这样吊杆36端部之间的间隙位于风口。而且能获得油并导向采集装置10。

如需要或必需，可以相互连接几个吊杆，每个吊杆都连有一采集装置，以覆盖更大的区域。

Claims (12)

1．一种采集油、尤其是漂在水上的低粘度油的方法，包括以下步骤：

在水中形成并保持一贮存水；

使带有油表层的水流入贮存水中，并

在贮存水中采集积累的油，

其特征在于：采集油的步骤通过使由斥水的吸油材料制成的采集体(22,33)与积累在贮存水中的油接触而实现。

2．根据权利要求1的方法，其特征在于，当有油的表层流入贮存水中时将采集体(22,33)保持在贮存水的区域内。

3．根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使有油的表层全向地通过一环形口(15A)流入贮存水中。

4．一种采集油、尤其是漂在水上的低粘度油的装置，包括：

一采集容器(11)，可浸入水中并限定一采集腔(A)及包括一上部(13)，其中上部(13)有一撇除口(15A)，撇除口(15A)限定采集腔的一入口；

用于从采集腔(A)中排出水并在其中保持一贮存水使其液位低于采集容器(11)周围的水位的装置(18)，以及

从采集腔(A)中的水面采集油的装置，

其特征在于，所述采集油的装置是由斥水的吸油材料制成的一采集体(22,33)，设置在采集腔(A)的水面上。

5．根据权利要求4的装置，其特征在于，撇除口(15A)是环形的。

6．根据权利要求4或5的装置，其特征在于，采集体(22,33)是圆盘形的。

7．根据权利要求6的装置，其特征在于，圆盘形采集体(22,33)设有多个圆周方向间隔开的窄凹槽。

8．根据权利要求4至7中任一项的装置，其特征在于，采集体(22)相对于采集容器(11)是固定的。

9．根据权利要求4至7中任一项的装置，其特征在于，采集体(33)是一浮体(33)，响应于采集腔(A)中液位的变化可相对于采集容器(11)垂直移动。

10．一种采集油、尤其是漂在水上的油的装置，包括：

一采集容器(11)，可浸入水中并限定一采集腔(A)及包括一上部(13)和一下部(12)，上部(13)有一限定采集腔的一入口的撇除口(15A)，上部(13)可相对于下部(12)垂直移动。

用于从采集腔(A)排水并在其中保持一贮存水使其液位低于采集容器(11)周围的水位的装置(18)，而且

其特征在于，在采集腔上部(13)和下部(12)之间连有一减震器型减震装置并包括一容积可变的减震流体腔(28)，此腔(28)限定在采集容器下部(12)的一侧壁(12A)与上部(13)的一侧壁(13B)之间，而一些装置限定了受限制的通道(29)，使流体进、出减震流体腔(28)。

11．一种采集物质、尤其是漂在水上的油的方法，包括以下步骤：

将一全套的漂浮采集装置(10)、最好是根据权利要求4至10中任一项的采集装置放入水中。

将一浮动吊杆(36)形成有一顶冠部(36A)及一对分开的臂(36B)的弯曲部，

将采集装置(10)连到吊杆(36)上，以使其处在弯曲部的臂(36B)之间弯曲部的顶冠部(36A)的区域中适当的位置，

将索引锚座(37)连到远离弯曲部的吊杆的自由端上，以及

在采集装置(10)上设置风力响应推进装置。

12．一种采集漂在水面上的油的方法，其中使由一多孔的吸油材料制成的一采集体与漂浮的油相接触，其特征在于，具有以下步骤：

将吸油体(22)连至一浮体(10)，以及

将浮体(10)放入水中并使其相对于水面在至少采集体(22)的一相当大的部分浸在水中的低位与至少采集体的大部分位于水面之上的高位之间重复移动。

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