SE511618C2 - Anordning för avskiljning och uppsamling av flytande föroreningar - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 511618 _2_ balans mellan inströmningen över överströmningskanten och utpumpningen upprätthålls.

Den olja som följer med vattnet över överströmningskanten in i uppsamlingskärlet har på grund av sin lägre densitet en tendens att lägga sig på vattenytan i uppsamlingskärlet och därigenom ansamlas i detta så att ett ytskikt av olja bildas.

Detta skikt kan föras bort kontinuerligt eller intermittent.

Vid sin inströmning i uppsamlingskärlet har dock vattnet en tendens att strömma nedåt i detta och föra med sig oljan nedåt. I WO97/07292 beskrivs medel som skall främja oljans ansamling i det centrala partiet av vattenytan i uppsamlings- kärlet. Det kommer därvid i hög grad an på att åstadkomma en minskning av hastigheten hos det nedåtgående vattenflödet, så att lyftkraften på den medförda oljan kan ta överhanden över vattnets strävan att föra med sig oljan nedåt.

Det har emellertid visat sig vara svårt att åstadkomma en vattenhastighet nedåt som är så låg att oljans tendens att stiga uppåt verkligen tar överhanden över vattnets tendens att föra med sig oljan nedåt. Visserligen är uppsamlings- kärlets horisontella tvärsnitt större i den nedre delen av uppsamlingskärlet än i den övre, detta tack vare den utåt- riktade flänsen på uppsamlingskärlets övre väggdel, men skillnaden är inte tillräcklig för att den önskade låga hastigheten skall uppnås.

Uppfinningen tillhandahåller en lösning på problemet att vid en anordning av det angivna slaget säkerställa en god utsepa- rering av oljan från vattnet i uppsamlingskärlet. Denna lös- ning uppnås genom den utformning av anordningen som anges i patentkraven och som beskrivs närmare nedan i anslutning till exempel på utföringsformer.

Som kommer att framgå närmare av det följande baserar sig lös- ningen på att det nedàt i uppsamlingskärlet strömmande vatt- net ges en möjlighet att när det passerar underkanten på den 10 15 20 25 30 35 511618 c- 3 _ nedre väggdelen strömma utàt från denna en sträcka som är av- sevärt längre än bredden pà den övre väggdelens fläns. Vatt- net kan med andra ord fördela sig över en yta som avsevärt större än den yta som är lika med summan av den tvärsnittsyta som den övre väggdelen omsluter och ytan pá flänsen. I själva verket kan vattnet fördela sig över en yta som i princip kan göras godtyckligt stor. Vattnets hastighet kan därmed bli mycket liten när väl den nedre väggdelen har passerats, så att olja som följt med vattnet förbi den nedre väggdelens underkant får gynnsamma separationsförhállanden och ostört kan stiga i vattnet och samlas i ett område som ligger radi- ellt utanför den nedre väggdelen.

Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till de bifogade ritningarna och nägra pá dessa visade exempel på utföringsformer av den uppfinningsenliga anordningen.

Fig. l och 2 visar i vertikalt snitt resp. planvy en första utföringsform; Fig. 3 och 4 visar på motsvarande sätt som fig. 1 och 2 en andra utföringsform; Fig. 5 och 6 visar pà motsvarande sätt som i fig. 1 och 2 en tredje utföringsform; Fig. 7 motsvarar fig. 5 men visar anordningen i ett första tillstànd under drift; 7 i ett andra tillstànd under Fig. 8 visar anordningen i fig. drift.

Fig. 9 visar i vertikalt snitt en fjärde utföringsform av den i detta fall avsedd för sta- tionär uppställning på ett fast underlag. uppfinningsenliga anordningen, I de i fig. 1-8 visade utföringsformerna är anordningen en- ligt uppfinningen avsedd att ligga flytande i den vattenmassa 10 15 20 25 30 35 511618 _ 4 _ som bär det material med lägre densitet än vatten - detta matrial förutsätts fortsättningsvis vara olja - som skall uppsamlas. Anordningens principiella uppbyggnad och arbets- sätt är till stora delar samma som för den kända anordning som visas och beskrivs i WO97/07292 och förklaras därför inte i detalj här.

I likhet med den kända anordningen har anordningen i fig. 1 och 2 ett i vattenmassan nedsänkbart, i tvärsnitt cirkulärt uppsamlingskärl, allmänt betecknat med 11. Detta kärl 11 bil- dar en uppsamlingskammare A, som upptill har en cirkulär in- loppsöppning bildad av en överströmningskant K på en cirku- lärcylindrisk övre väggdel 12. Nedtill har uppsamlingskamma- ren A en bottenvägg 14 med en central öppning 14A som bildar ett utlopp och inlopp för vatten.

Uppsamlingskammaren A begränsas i sitt övre parti åt sidorna till en del av den övre väggdelen 12, till en del av en nedre väggdel 13, som likaså är cirkulärcylindrisk och koncentrisk med den övre väggdelen. I sitt nedre parti begränsas uppsam- lingskammaren A av en likaledes cirkulärcylindrisk yttre väggdel 15, vars diameter är avsevärt större än diametern på väggdelarna 12 och 13, i det visade utförandet 2-2,5 gånger större.

Mellan den nedre väggdelen 13 och den yttre väggdelen 15 finns en med dessa väggdelar fast förenad ringformig hori- sontell vägg 16. Den nedre väggdelen 13 sträcker sig nedåt ett stycke förbi väggen 16, så att väggdelarna 13 och 15 tillsammans med väggen 16 avgränsar ett nedåt öppet ring- formigt utrymme B.

Den övre väggdelen 12 är teleskopiskt upptagen i den nedre väggdelen 13. Den kan därigenom röra sig upp och ned i för- hållande till den nedre väggdelen inom ett rörelseområde som begränsas av inåtriktade ringflänsar 15A och 16A på den nedre väggdelen 13 resp. den yttre väggdelen 16. En utåtriktad ringfläns 12A på den övre väggdelen 12 sträcker sig fram till lO 15 20 25 30 35 511618 _ 5 _ insidan på den nedre väggdelen 13 och avgränsar tillsammans med flänsen 16A en hydraulisk dämpkammare E mellan den övre väggdelen 12 och den nedre väggdelen 13. Mellan flänsen 16A och den övre väggdelen 12 finns en strömningspassage F, genom vilken ett strypt vätskeflöde kan passera mellan dåmpkammaren E och den omgivande vattenmassa i vilken uppsamlingsanord- ningen arbetar.

Den övre väggdelen 12 besitter en viss flytförmåga i vatten, dvs. dess massa är så anpassad till dess volym att väggdelen flyter i vatten. När väggdelen 12 är nedförd i en vattenmassa och inte är utsatt för andra krafter än tyngdkraften och den hydrostatiska lyftkraften ligger dess överkant således något högre än vattenytan.

Den övre väggdelen 12 och den nedre väggdelen 13 bildar till- sammans en inre väggdel vars höjd är variabel, nämligen så, att höjdläget för överströmningskanten K i förhållande till den undre väggdelen 13 och den horisontella väggen 16 kan varieras.

Ett litet stycke över uppsamlingskärlets bottenvägg 14 ligger en cirkulär platta 17, vars periferikant 17A ligger ett stycke innanför den yttre väggdelen 15 för att tillsammans med denna bilda en ringformig passage 18, genom vilken vatten kan strömma från uppsamlingskammaren A till och genom botten- väggsöppningen 14A ut i den omgivande vattenmassan och natur- ligtvis även i den motsatta riktningen.

För vattentransporten mellan uppsamlingskammaren A och den omgivande vattenmassan finns en batteridriven reverserbar pump, allmänt betecknad med 19, som har ett i bottenväggs- öppningen 14A placerat pumporgan 19A i form av en propeller.

Pumpen 19 innefattar ett hus 19B inrymmande den elektriska pumpmotorn 19C, en elektronisk styrenhet 19D och batterier 19E. Pumpen är löstagbart anbringad på bottenväggen 14 me- delst stag 20 (endast ett av dessa är visat) som även uppbär plattan 17. 10 15 20 25 30 35 5112618 _6_ I anslutning till pumpen finns runt bottenväggsöppningen 14A ett munstycke 21 vars mynning är riktad snett nedåt från bot- tenväggsöppningen. När pumpen 19 arbetar för att pumpa ut vatten från uppsamlingskammaren A till den omgivande vatten- massan riktar detta munstycke den utgående vattenströmmen snett nedåt, varvid den påför uppsamlingsanordningen en driv- kraft med en horisontell komposant.

Med en lämplig dimensionering och utformning av munstycket i förhållande till pumpeffekten kan denna drivkraft i förening med pumppropellerns tendens att rotera hela anordningen få denna att röra sig i en slingrande eller kretsande bana i vattenmassan om inte anordningen är bunden på ett eller annat sätt. Genom att vattenströmmen från munstycket 21 riktas nedåt minimeras samtidigt dess störande inverkan på vatten- ytan kring anordningen.

Den horisontella väggen 16 är utformad med tre i omkretsled jämnt fördelade cirkulära öppningar 16A, vilka ligger radi- ellt utanför den nedre väggdelen 13. Mitt över dessa öppning- ar finns tre flytelement 22 med en stel cirkulärcylindrisk vägg 22A. Innanför denna vägg finns nedtill en absorbentkropp 23 och upptill en flytkropp 24 av ex.vis styrenplast. Över de tre flytelementen 22 ligger en trearmad överplatta 25 vars armar 25A anligger lufttätt mot överkanten på väggarna 22A. En dragstång 26 är förd centralt axiellt genom varje flytelement 22 och håller flytelementets vägg 22A fastspänd mellan den horisontella väggen 16 och överplattan 25 med ett under den horisontella väggen 16 anbringat armkors 27 som mothåll.

I överplattan 25 finns vidare över varje flytelement 22 en envägsventil 28, som tillåter att luft inuti flytelementet pressas ut uppåt men hindrar luft från att komma in i flyt- elementet den motsatta vägen. 10 15 20 25 30 35 511618 _ 7 _ Centralt på undersidan av överplattan 25 sitter en ringkrage 29 inrymmande en oljeabsorbentkropp 30. En central spännstàng 31 håller ringkragen 29 fastspänd mot överplattans undersida med ett armkors 32 som mothåll.

När uppsamlingsanordningen placeras i en vattenmassa, ex.vis på öppet vatten eller ett mer begränsat område, ex.vis en bassäng eller ett med länsor avgränsat område, kommer uppsam- lingskammaren A att snabbt vattenfyllas, och hela anordningen kommer att inta ett sådant höjdläge i förhållande till vat- tenytan att denna ligger något under överplattan 25. Därvid kommer även absorbentkropparna 23 att fyllas mer eller mindre fullständigt med vatten, som tränger undan luften i dessa genom ventilerna 28.

När sedan pumpen 19 arbetar och pumpar ut vatten ur uppsam- lingskammaren A nedåt till den omgivande vattenmassan kommer den övre väggen 12 att med sin överströmningskant K inta ett överströmningsläge i förhållande till vattenytan så att upp- samlingskammaren kontinuerligt efterfylls med vatten och olja. Den övre väggdelen 12 är självinställande i förhållande till vattenytan i beroende av hur mycket vatten som pumpas ut i förhållande till hur mycket vatten som strömmar in. Den övre väggdelen strävar därigenom ständigt att upprätthålla en balans mellan utpumpningen och inströmningen.

Det vattenflöde nedåt som pumpen 19 alstrar medför en ström- ning nedåt i den centrala övre avdelningen av uppsamlings- kammaren A förbi den horisontella underkanten på den undre väggdelen 13 och utåt mot den yttre väggdelen 15. När vatten- flödet kommer in i den nedanför den nedre väggdelen 13 be- lägna nedre avdelningen av uppsamlingskammaren A och fort- sätter utåt fördelas flödet över ett tvärsnitt som är avse- värt mycket större än strömningstvärsnittet i den av vägg- delarna 12 och 13 avgränsade övre avdelningen.

Strömningshastigheten minskar då mycket kraftigt. Den olja som följer med det över överströmningskanten K inströmmande 10 15 20 25 30 35 511618 _3_ vattnet och som pà grund av den förhållandevis höga ström- ningshastigheten i den övre avdelningen följer med vattnet nedåt in i den ringformiga zonen under den horisontella väg- gen 16 får då möjlighet att genom sin lägre densitet stiga upp i den övre delen av denna zon. Den kan därigenom ansamlas i utrymmet B mellan det förbi väggen 16 nedskjutande stycket av den nedre väggdelen 13 och den yttre väggdelen 15.

Därifrån kan oljan gå upp genom öppningarna 16A i den hori- sontella väggen 16 och absorberas i absorbentkropparna 23.

Efter en viss tid, bestämd av det elektroniska styrdonet 19D, kan pumpen 19 reverseras för att pumpa in vatten i uppsam- lingskammaren A. Vattennivån i denna kommer då att stiga, varvid den övre väggdelen 12 kommer att ansättas mot över- plattan 25 och täta mot denna. Olja som samlats på vattenytan innanför väggdelen 12 kommer då att tryckas in i absorbent- kroppen 30, och samtidigt kan olja på vattenytan i det ovan- nämnda utrymmet B tryckas in i absorbentkropparna 23.

Det ovan beskrivna förloppet kan upprepas ett större eller mindre antal gånger och så småningom kan uppsamlingsanord- ningen bärgas. Absorbentkropparna 23 och 30 kan om så önskas tömmas på sin olja, ex.vis för provtagning och/eller återvin- ning eller destruktion.

I utföringsformen i fig. 3 och 4, som kommer att beskrivas endast på den punkter där den skiljer sig från utförings- formen i fig. 1, 2, är den övre väggdelen 12 försedd med en separat, centralt placerad flytkropp 12C. Vidare är minst ett av, och företrädesvis alla, de tre flytelementen 22 så anord- nat, att oljan kan tas ut uppåt från flytelementet genom en på överplattan 25 anordnad röranslutning 22B, till vilken en slang eller annat lämpligt hjälpmedel kan anslutas. I detta fall saknas en absorbentkropp motsvarande den centrala ab- sorbentkroppen 30 i utföringsformen enligt fig. 1, 2 för att luft men inte olja eller vatten skall kunna pressas ut genom 10 15 20 25 30 35 511618 _ 9 _ backventilen 28 finns under denna ytterligare en backventil 33 med en flottörkula som ventilkropp.

Utföringsformen i fig. 5-8 överensstämmer med utföringsformen i fig. 3, 4 ifråga om den övre väggdelen 12 och dess flyt- kropp l2C. I detta fall används emellertid flytelementen 22 inte alls för uppsamling av olja utan endast som flytkroppar eller pontoner kombinerade med ett slags barlastelement vil- kas barlast utgörs av vatten. Den uppsamlade oljan tas om hand pá ett nedan närmare beskrivet sätt.

Flytelementen 22 innehåller i detta fall ingen absorbentkropp utan endast flytkroppen 24. Nedanför denna finns ett utrymme 22C, passagen mellan bottenväggen 14 och den cirkulära plattan 17, som via ett vertikalt rör 22D står i förbindelse med så att rent vatten kan stiga upp i utrymmet 22C och fylla detta. Frànsett röret 22D och backventilen 28 är utrymmet 22C slutet, så att vatten som stigit upp i utrymmet inte utan vi- dare kan strömma ut nedåt genom röret 22D.

Oljan tas i detta fall ut genom en separat anslutning 34 pà överväggen 16. Till denna ansluts en bred slang S (fig. 7, 8) av ett lättböjligt material. Slangen själv bildar en på vat- tenmassan flytande säck eller uppsamlingsbehållare för oljan eller är ansluten till en separat uppsamlingsbehållare. En på uppsamlingskärlet anbringad flytkropp 35 i form av en liggan- de cylinder tjänar till att hålla upp ett avsnitt av slangen S ett stycke ovanför vattenytan och den övre änden pá anslut- ningen 34, så att detta avsnitt i praktiken alltid kommer att ligga något högre än övriga delar av slangen S.

När en tillräcklig mängd olja samlats i utrymmet B reverseras pumpen 19 för att trycka in vatten i uppsamlingskammaren A och därigenom trycka upp oljan genom anslutningen 34 och för- bi det upplyfta slangavsnittet vid flytkroppen 35 till den utanför detta avsnitt liggande delen av slangen S. Det upp- lyfta slangavsnittet förhindrar att oljan rinner tillbaka till uppsamlingskammaren A. jjxl' Ii 10 15 20 25 30 511618 _10..

Fig. 7, 8 visar schematiskt förloppet vid uppsamlingen. När- mare bestämt visar fig. 7 ett skede i vilket intagningen av oljebemängt vatten i uppsamlingskammaren A pàgár och en viss mängd olja redan har samlats i utrymmet B, medan fig. 8 visar det skede då pumpen har reverserats och utpressningen av oljan genom anslutningen och slangen S pågår.

Under det att fig. 1-8 visar anordningar som är avsedda att flyta i den vattenmassa i vilken de skall arbeta, visar fig. 9 visar en utföringsform av anordningen som är avsedd att vara stationärt uppställd pà ett fast underlag av något slag. Den kan ex.vis vara placerad i en hamnbassäng eller pà något annat ställe där det finns ett behov av att ständigt ha en uppsamlingsanordning på plats för att omedelbart ta hand om utsläpp av olja eller andra föroreningar.

Uppsamlingskärlet 11 bildas i detta fall av element av betong eller annat lämpligt material. Den övre väggdelen 12 med flyt- kroppen 12C liknar väggdelen 12 i fig. 3, 4. För uttagningen av den i utrymmet B i uppsamlingskammaren A ansamlade oljan finns ett stigrör 36 som kan vara anslutet till en lämplig uppsamlingsbehállare dit oljan kan föras med hjälp av en pump (ej visad).

Pumpen 19 är i detta fall placerad inuti uppsamlingskammaren A i stället för under denna som i de föregående utföringsfor- merna. Pumpen är löst ställd pà den cirkulära plattan 17 och ansluten till en lyftlina 37 eller ett annat lämpligt lyft- organ, så att den vid behov lätt kan lyftas upp ur uppsam- lingskärlet 11 och lika lätt sättas tillbaka.

Claims (2)

10 15 20 25 511618 _ 11 _ Patentkrav

1. Anordning för uppsamling av flytande material, särskilt olja, pá en vattenmassas yta, vilken anordning omfattar dels ett uppsamlingskärl (11) med en uppsamlingskammare (A) som har - en övre avdelning avgränsad av en runtomgáende inre vägg (112, 13) med en överströmningskant (K) som bildar ett inlopp till uppsamlingskammaren (A), - en undre avdelning avgränsad av en runtomgàende yttre vägg (15), (l4A), (19) för bortförande av vatten från uppsam- (14A) . - ett bottenutlopp dels medel lingskammaren (A) genom bottenutloppet kännetecknad av att den inre väggen (12,13) och den yttre väggen (15) för det fly- står i öppen mellan sig avgränsar ett uppsamlingsutrymme (B) tande materialet, och att detta utrymme (B) förbindelse med den övre avdelningen och sträcker sig uppåt till en nivà över den undre änden på den inre väggen (12,13).

2. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den undre avdelningen av uppsamlingskammaren (A) står i förbin- delse med bottenutloppet (14A) via en passage (18) som ligger i närheten av den yttre väggen (15).