NO137359B - Anordning for oppsamling av en med vann ublandbar v{ske - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for oppsamling av en med vann ublandbar væske, f.eks. olje, som er utbredt på en vannflate, omfattende et basseng med en fleksibel platebunn, hvor bassenget bæres av flottører i en slik stilling at dets bakkant befinner seg over vannlinjen, en primæroppdemmer som er forbundet med bassengets forkant og bæres av flottører, hvilken primæroppdemmer er forsynt med åpninger hvorigjennom væske fra det øvre lag av vannet kan strømme inn i bassenget, samt midler for fjerning av olje fra bassenget.

Spillolje er vanskelig å fjerne fra havflaten, idet oljen, foruten å spredes hurtig, dessuten forandres med tiden, på grunn av fordamping og emulgering, hvilket medfører at oljen gradvis blir tykkere og følgelig vanskeligere å oppsamle. Oljens nedbrytings-prosess er videre avhengig av de rådende sjøforhold, temperaturen og oljetypen. For å oppnå effektiv fjerning av slik spillolje, må fjerningen følgelig foretas hurtig. Fra et økologisk synspunkt vil det således bare kreves at oljen hurtig fjernes fra havflaten. Dette har vært betraktet som en hovedsak, hvilket har vært avgjø-rende for utformingen av samtlige, hittil kjente systemer. Selv om den fjernede væskeblanding av olje.og vann kan ledes gjennom et separasjonsanlegg for å gjenvinne oljen som et nyttig produkt, er dette lite hensiktsmessig av økonomiske grunner.

Oppfinnelsen tar følgelig sikte på å frembringe et system som, foruten å oppfylle de økologiske krav, dessuten gjør det mu-lig å separere den vesentlige del av oljen fra vannet.

Oppfinnelsen kjennetegnes ved et antall stive demmeplater som er aribragt langs primæroppdemmeren samt understøttet av ad-skilte flottører, hvor hver demmeplate er forsynt med en åpning, mens platene er anordnet i innbyrdes avstand langs primæroppdemmeren og forbundet med hverandre ved hjelp av et fleksibelt platemateriale, slik at primæroppdemmeren kan tilpasse seg vannets bølge-

bevegelser.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen muliggjør en fak-tisk separasjon av olje fra vannet innen denne olje uttømmes for levering til en oppsamlingsstasjon eller et ledsagende fartøy, og anordningen vil i høy grad kunne tilpasse seg bølgebevegelsene, slik at oljetapet reduseres til et minimum. Den utløpende olje blir i vesentlig grad gjenvunnet, idet den i forhold til sin tidligere ren-het, før utspillingen, har en målt, gjennomsnittlig renhetsgrad av

• mer enn 95 % og i visse tilfeller over 99 %.

Fra fransk patent nr. 1 528 777 samt norsk patent nr.

125 195 er kjent anordninger for oppsamling av olje fra havover-flaten, ingen av disse anordninger angår imidlertid en anordning med et basseng avgrenset av en primær- og en sekundæroppdemmer av den'art som anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter. Heller ikke oppviser anordningene ifølge det franske og det norske patentskrift de stive og fleksibelt forbundne démmeplater med åpninger for oljeinnslipping, som er karakteristisk for foreliggende oppfinnelse.' For nærmere å belyse teknikkens stilling kan nevnes at det også er tidligere kjent å anvende stive oppdemmingsmoduler som er sammenbundet ende mot ende for å oppnå en tett oppdemming, samt kabler eller liner for opprettholdelse avavstanden mellom en fremre og bakre oppdemming.

Ved anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås at oppdemmeren under bruk føyer seg bedre etter bølgebevegelsene i vannet samtidig som fordelene ved et stivt kantparti på oppdemmeren opprettholdes. Ved anordningen ifølge oppfinnelsen hindres også sekundæroppdemmeren eller den bakre oppdemmer fra å tvinges util-børlig nær den fremre eller primæroppdemmeren.

Andre fortrinn ved oppfinnelsen vil fremgå av etterfølgen-de, detaljerte beskrivelse i forbindelse med de medfølgende tegnin-ger, hvori: Fig. 1 viser et skjematisk planriss av anordningen i henhold til

oppfinnelsen,

Fig. 2 viser et skjematisk sideriss som illustrerer virkemåten av

anordningen ifølge fig. 1,

Fig. 3 viser i forstørret målestokk et. delplanriss av en versjon av anordningen i fig. 1 og 3, Fig. 4 viser et tverrsnitt langs linjen 4-4 i fig. 3 i oljebas- senget i henhold til oppfinnelsen, samt Fig. 5 viser perspektivisk en seksjon av primæroppdemmeren iføl-

ge fig. 1 og 3.

Oppsamlings- og gjenvinningsanordningen i henhold til oppfinnelsen omfatter i hovedtrekk et oljesamlebasseng som er innrettet for å slepes langs en vannflate som er tilsølt med en væske av lavere egenvekt, f.eks. olje, hvor bassenget er forsynt med et antall primæroppdemmere, hvorigjennom oljen passerer, samt et antall sekundæroppdemmere for levering av den oppsamlede olje, samt midler for oppsamling av den leverte olje og for overføring av denne til en ønsket samlestasjon eller et ledsagende fartøy.

Fig. 1 viser et planriss av anordningen i henhold til oppfinnelsen. Et utsnitt av en versjon av fig. 1 med høyere kapasitet er vist i større målestokk i fig. 3. Fig. 5 som spesielt viser den foretrukne utførelsesform av primæroppdemmerseksjonene ifølge fig. 1 og 3, vil medvirke til anskueliggjøringen og bibrin-ge en klarere forståelse av konstruksjonen av anordningen i sin helhet.

Anordningen lo ifølge fig. 1 er innrettet for å slepes, ved hjelp av bugserliner henholdsvis 12 og 12, i den retning som er vist med piler. Hver bugserline 12 er forbundet med en fjær 13 som gir systemet 10 frihet til oppad- og nedadgående bevegelser i bølger. Et antall primæroppdemmerseksjoner 14 som er innbyrdes forbundet i rekke og som danner forenden av anordningen 10, er gjennom endeflottører, henholdsvis 16 og 16, forbundet med bugserlinene 12 og 12. Hver oppdemmerseksjon 14 omfatter et par flottør-elementer henholdsvis 18 og 18, mellom hvilke det er anordnet en primæroppdemmeråpning 20, slik det tydeligere fremgår av fig. 5. Primæroppdemmerseksjonene 14 er adskilt fra hverandre av mellomliggende flottørelementer 22 og 22.

Den bakre ende av anordningen dannes av rekkekoplede se-kundæroppdemmerflottører 25 hvis respektive endepartier gjennom de felles endeflottører 16 og 16 er forbundet med primæroppdemmersek-sjonenesl4 endepartier. Sekundæroppdemmerseksjonene 25 er beliggende symmetrisk om et midtre flottørelement 26. En oljeutløpsdel 28 er forbundet med hver av sekundæroppdemmerseksjonene 25 og med et felles par grenrør 30 og 30, hvorfra den uttømte olje ledes gjennom rørledninger henholdsvis 32 og 32 til en felles sugeled-ning 34. Det kan alternativt benyttes et enkelt grenrør 30 og flottørelementet 26 kan videre danne en ytterligere sekundæroppdemmer .

En fleksibel plate 36 forbinder primæroppdemmerseksjonene 14 med sekundæroppdemmerseksjonene 25 for å danne det innven-dige parti av samlebassenget, hvor bassenggrunnen dannes av platen 36. Avstanden mellom primær- og sekundæroppdemmere opprettholdes relativt konstant ved hjelp av stivere 38 som forbinder de mellomliggende flottørelementer 22 med hver annen av sekundæroppdemmer-seks jonene 25.

Bassengbunnen 36 er konstruert av et materiale som er ut-valgt på grunnlag av styrke, fleksibilitet og motstandsdyktighet overfor saltvann og råolje. Et foretrukket, oljebestandig materiale som oppfyller ovennevnte krav er fremstilt av fiberarmerte la-minater av nylonforsterket, syntetisk eller naturgummi, nylonforsterket vinyl og uretan.

Bassengbunnen er, fortrinnsvis i en lavtrykksone ca. 7,5 cm aktenfor bunnens midtlinje, forsynt med et antall åpninger 40 i form av rektangulære slisser. Åpningene 40 virker som passive vannutløpsslisser, hvilket innebærer at pumping er unødvendig for at vann skal kunne lenses fra det indre bassenget under oljegjen-vinningsprosessen, som nærmere forklart i det etterfølgende, i forbindelse med anordningens virkemåte.

For å bringe anordningens geometriske mønster i overensstemmelse med den parabelform som ellers vil frembringes i en vann-strøm, er samtlige av de forreste flottørelementer, ved hjelp av linestropper 42, forbundet med en ytre strekkline 44 som er dimensjonert for å oppta de belastninger som påføres anordningen av bøl-ger og strøm. Som følge av denne prefabrikasjon i parabelform vil spenningene minske og samtlige linestropper 42 være strammet og derved oppta stort sett samme belastninger, hvorved anordningen stabiliseres og kapasiteten økes. De hydrodynamiske krefter og belastninger overføres til den ytre strekkline 44 gjennom linestrop-pene 42 eller gjennom endeflottørene henholdsvis 16 og 16 som likeledes er forbundet med strekklinen. Den ytre strekkline 44 er i sin tur, ved sine motsatte ender, forbundet med hver av slepelinene 12, og er fortrinnsvis fremstilt av et syntetisk tauverk, så som polypropylen eller nylon og/eller dakron.

Konstruksjonsdetaljene ved hver av primæroppdemmerseksjonene 14 er vist i fig. 5. Primæroppdemmerens åpning 20 som tilla-ter innstrømming av olje i bassenget, er beliggende delvis over og delvis under flottørelementets 22 tilnærmede vannlinje 45. En bøyet demmeplate 50 strekker seg under åpningen 20. Demmeplaten 50 som understøttes av flottørelementene 22, fastholdes i en ønsket vinkel av 0° til 75°, normalt fortrinnsvis 45° i forhold til anordningens vertikalakse, ved hjelp av ytterligere linestropper 42

(som vist i fig. 4) som likeledes er forbundet med strekklinen 44. Den bøyede demmeplate 50 strekker seg vertikalt til en forutvalgt avstand av ca. 60 cm under vannlinjen, for å forhindre at olje strømmer ned under oppdemmeren. En fleksibel mantel, fortrinnsvis av samme materiale som den plate 36 som danner bassengbunnen, forbinder primæroppdemmerseksjonene 14 med hverandre og med de mellomliggende flottørelementer 22. Mantelen 52 er avstivet med plater 54 nedenfor de mellomliggende flottørelementer, for å forhindre

overdreven bøyning. Mantelen 52 som forhindrer at olje strømmer mellom oppdemmerseksjonene og ned under anordningen, rager dessuten oppad over anordningen, hvorved den virker som vindskjerm og skvettskjerm. En stiv skvettskjermplate 56 som er anbragt over hver av åpningene 20, forhindrer at olje og vann stenker over oppdemmeren og inn i bassenget. Den bøyede demmeplate 50, skvett-skjermplaten 56 og mantelavstiverplatene 54 kan være fremstilt av en lettvekttermoplate eller et fiberarmert termoplastmateriale, f.eks. polyvinylklorid.

Hver sekundæroppdemmerseksjon 2 5 omfatter, som vist i fig. 4, et sekundæroppdemmerflottørelement 60 og et trau 62 i form av en "U"-formet kanal som er beliggende i det indre av bassenget. Trauets 62 åpne kantparti 64 befinner seg under flottøren 25, li-ke ved bassengets overflate, dvs. like ved havflaten. En utløps-kanal 66 i trauets indre parti står i forbindelse med oljeutløps-tilknytningen 28, slik at oljen kan passere utad fra det indre av bassenget, som forklart i det etterfølgende. Trauåpningen 64 kan tildekkes med trådduk, for å forhindre at avfall passerer utad med oljen. En skvettskjerm 68 kan benyttes, for å forebygge at olje stenker ut av anordningen. Skvettskjermen 68 kan være konstruert samt forbundet med hver av de øvrige sekundæroppdemmerseksjoners 25 skvettskjerm på lignende måte som de skvettskjermer som er forbundet med primæroppdemmerseksjonen 14. Trauet 62 kan være fremstilt i form av en enhet, som vist i fig. 4, hvor skvettskjermen 68 strekker seg gjennom flottørelementet 60 og er fastgjort til dette.

Samtlige av flottørelementene henholdsvis 18, 22 og 60 er fremstilt av halvfleksibelt polyetylenskum med lukkede celler, med et ytterbelegg av olje- og slitasjebestandig uretanélastomer. Flottørelementene kan alternativt være konstruert av vakuumformet vinyl eller ASB-folie med en stiv skumkjerne, eller av en kombina-sjon av disse materialer. Samtlige flottørelemsnter består fortrinnsvis heller av separate skumseksjoner som er innbyrdes forbundet, enn av sammenhengende skumelementer. Flottørelementene. er utformet og dimensjonert for å imøtekomme følgende krav: (a) delvis å kompensere for det moment som påvirker hver primæroppdemmer-seksjon på grunn av strekkraften som under sleping utøves mot demmeplaten, (b) å forhindre at oppdemmerseksjonene planer under når de slepes, (c) å kompensere, for de- negative hastighetstrykk samt (d) å tilveiebringe det behørige vannflateareal for opprettholdelse av den ønskede, naturlige periode ved slingring.

Anordningens virkemåte fremgår av fig. 2. Hele anordningen 10, som vist i fig. 1, slepes gjennom en pøl 70 av væske av lav egenvekt, i det etterfølgende betegnet som olje, på overflaten av en væske a,v høyere egenvekt, i det etterfølgende betegnet som vann. Den relative bevegelse mellom oljen og primæroppdemmerseksjonene 14 bevirker en oppstuvning eller fortykking av,oljen umid-delbart foran hver primæroppdemmerplate 50. Denne fortykking opprettholdes i en høy grad, uten. lokal fortynning, ved at primærdemmeplaten 50 er bøyet bort fra pljeoppstuvningssonen. Oljen 70 strømmer gjennom de åpninger 20 som avgrenses av primæroppdemmerens flottørelementer 18 og oversiden av primærdemmeplaten 50. På grunn av anordningens 10 fremmadgående bevegelse samt væskepølens opp-stuvede effekt, vil det utvikles et dynamisk.trykk. Som følge av dette dynamiske trykk vil oljen strømme gjennom åpningene 20 og inn i gjenvinningsbassenget 36. Det reduserte trykk under bassenget skyldes hastighetsøkningen under bassenget, i overensstemmelse med Bernouilles prinsipp. Fra denne tykke oljepøl vil oljen strøm-me over sekundæroppdemmeren 62, gjennom utløpskanalen 66, oljeut-løpstilknytningen 28 og inn i grenledningen 30, hvoretter den ut-tømmes ved hjelp av pumper (ikke vist) gjennom ledningen 34. Da oppdemmeren 62 er plasert under flottøren 25, vil oljen over oppdemmeren ikke ha noen fri overflate. Derved forhindres innblan-ding av luft i den gjenvundne olje, når anordningen anvendes i grov sjø. Da oljen i bassengets indre har relativ stor dybde og oppholdstiden i bassenget er tilstrekkelig til at vannet utskil-, les, vil lite eller intet vann passere over trauet 62, og anordningen vil under drift være relativt upåvirket av bølger. Opp- , holdstiden defineres som volumet av væskemengden i bassenget divi-dert med strømningshastigheten av væsken som forlater bassenget.

, Den versjon av anordningen, med høyere kapasitet, som er vist delvis i fig. 3, er dimensjonert for'et gjennomsnittvolum av 15 900 liter og en strømningshastighet av 9 100 liter/minutt, hvilket gir eii oppholdstid av ca. 13/4 minutt.

Vann som av oljen er medført gjennom primæroppdemmerens åpninger 20, vil synke til bunnen av bassenget, som følge avtyng-dekraften, og uttømmes fra bassengbunnen gjennom slisser 40. På grunn av tyngdekraften vil oljen stige til overflaten og uttømmes over sekundæroppdemmeren. Nivået av grenseflaten mellom olje og vann i bassenget stabiliseres av det trykk som virker mot bassengbunnen, idet vannet strømmer ut med slik hastighet at dette nivå opprettholdes. Det vil således ikke passere noen olje gjennom slissene 40. Foruten den passive lensing av vannet, vil slissene 40 bevirke utjevning av trykket på innersiden og yttersiden av bassenget og derved forebygge neddykking av oppdemmeren ved økning av hastigheten. Slissene 40 vil videre forhindre oppbygging av store membranspenninger i bassengmaterialet. Slissene 40 vil i viss grad forenkle sjøsetting og tilbakehenting av anordningen, ved at. vannet i bassenget fritt kan strømme ut.

Anvendelsen av separate flottørelementer som er innbyrdes forbundet med en fleksibel mantel medfører at anordningen i høy grad vil tilpasse seg bølgebevegelser, slik at oljen hverken vil bryte over eller passere under de sperringer som dannes.av primæroppdemmeren eller de sekundærflottører som understøtter bassengets bakkant.

Virkemåten ved sjøgang er ytterligere forbedret, ved at primæroppdemmerens flottørelementer delvis fungerer som bølgebry-ter for møtende bølger og derved forhindrer åt disse i vesentlig grad kan innvirke forstyrrende på grenseflaten mellom olje og vann i bassenget. I forening med den lave strømningshastighet i bassenget og den forholdsvis lange utskillingstid for olje/vannblan-dingen i bassenget, vil dette resultere i en høy gjenvinningsef- . fektivitet.

Det bør bemerkes at den beskrevne anordning 10 kan anvendes i forbindelse med konvensjonelle oljebegrensningssperringer som derved kan være anordnet mellom bugserlinene 12 og flott.ørele-mentene 16, dersom det er nødvendig å lede olje til anordningen.

Claims (5)

1. Anordning for oppsamling av en med vann ublandbar væske, f.eks. olje, som er utbredt på en vannflate, omfattende et basseng med en fleksibel platebunn, hvor bassenget bæres av flottører (25) i sn slik stilling, at dets bakkant befinner seg over vannlinjen, en primæroppdemmer (14) som er forbundet med bassengets forkant og bæres av flottører (18, 22), hvilken primæroppdemmer (14) er forsynt med åpninger hvorigjennom væske fra det øvre lag av vannet kan strømme inn i bassenget, samt midler (30) for fjerning av olje fra bassenget, karakterisert ved at det langs primæroppdemmeren (14) er anordnet et antall stive demmeplater (50) som understøttes av separate demmeplateflottører (18), hvor hver demmeplate er forsynt med en åpning (20), og hvor demmeplatene (50) er anbragt i innbyrdes avstand langs primæroppdemmeren samt forbundet med hverandre ved hjelp av fleksibelt platemateriale (36), slik at primæroppdemmeren er istand til å tilpasse seg bølgebevegelsene i vannet.

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at demmeplatenes flottører (18) er langstrakte og at demmeplatene (50) er forbundet med disse flottører i en slik vinkel at de befinner seg i stabil flyttestilling, med sine nedre kanter aktenfor de øvre kanter, hvilket, under anordningens bevegelse over vannfla-ten, bevirker en fortykking av oljelaget foran demmeplaten og et redusert trykk under bassenget.

3. Anordning i samsvar med krav 1, hvor der foran primæroppdemmeren er opprigget en strekkline (44) som er forbundet med primæroppdemmeren ved hjelp av et antall linestropper (42), karakterisert ved at linestroppenes (42) lengder er proporsjonert slik at primæroppdemmeren utvikles langs en parabel-linje.

4. Anordning i samsvar.med krav 1, karakterisert ved at primæroppdemmeren omfatter et antall mellomliggende flottø-rer (22) som er anbragt mellom demmeplatene og forbundet med disse ved hjelp av fleksibelt platemateriale (52).

5. Anordning i samsvar med krav 4, karakterisert ved at de mellomliggende flottører (22) er forbundet med avstiver-plater (54) som er fastgjort til bassengets forkant og som strekker seg nedad fra de mellomliggende flottører, for derved å holde bassengbunnen i en forutvalgt dybde i vannet.