Механическое устройство для сбора углеводородов, плавающих по воде

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для механического сбора углеводородов: нефти, мазута и т.п., и может быть использована при локализации и ликвидации их разливов. Элемент (1), контактирующий с углеводородами и выполненный в виде барабана, набора дисков или щеток, приводится в движение от приводного редуктора (2). Вал (3) элемента (1) закреплен в корпусе (раме) (4) устройства таким образом, чтобы во время эксплуатации элемент (1) при своем движении проходил через плавающие углеводороды. Устройство устанавливают на загрязненном углеводородами водоеме, включают привод элемента (1) и начинают буксировать устройство по водоему. Под действием привода часть поверхности элемента (1) погружается в загрязненный водоем, затем поднимается вверх с прилипшими углеводородами и очищается скребком (5). Углеводороды, отделенные от элемента (1), направляются в сборник (6). Поверхность элемента (1) (барабана, дисков, щеток) выполнена из композиционного материала на основе полиуретана с распределенным в нем электропроводным веществом. При помощи такой добавки можно уменьшить поверхностное сопротивление композиционного материала на основе полиуретана до значения, не превышающего 10⁹ Ом при температуре 23±2°C и относительной влажности 50±5%. В результате, исключается опасность возникновения воспламенения от зарядов статического электричества, 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для механического сбора углеводородов: нефти, мазута и т.п., и может быть использована при локализации и ликвидации их разливов.

Известно механическое устройство по патенту США 5200083 (публ. 06.04.1993, МПК Е02В 15/04), предназначенное для извлечения углеводородов, плавающих по воде. Устройство принято за наиболее близкий аналог (прототип) и содержит контактирующий с углеводородами элемент (барабан 12 на фиг.1, диск или ремень 137 на фиг.11). Элемент установлен с возможностью движения через плавающие углеводороды и их извлечения путем прилипания к полимерной поверхности данного элемента. Полимерная поверхность представляет собой нетканое полотно из олеофильных нитей (в частности, из полипропиленовых нитей), покрытых пленкой из каучука без поперечных связей, растворимого в углеводородах. Растворимость каучуковой пленки позволяет обеспечить свежую поверхность прилипания. Каучук может содержать корпускулярный наполнитель, например, сажу и водорастворимое вещество, например, этилен оксид полимер. При прохождении полимерной поверхности через плавающие углеводороды происходит прилипание к ней углеводородов и их перенос вверх. С поверхности упомянутого элемента углеводород удаляется скребком 36 в прорезь 34.

Для того чтобы уменьшить создание статических зарядов, в центре алюминиевого торца барабана 12 устройства по патенту США 5200083 прикреплен непроводящий элемент (предпочтительно из нейлона). На этот элемент поставлен вал барабана 12, не соприкасающийся с алюминиевым торцом барабана 12, и латунное кольцо, находящееся в электрической связи с алюминиевым торцом за счет проходящих насквозь крепежных болтов. К латунному кольцу подходит скользящий контакт, трущийся о него при вращении барабана 12. От скользящего контакта протянут проводник, присоединенный к отрицательному выходу источника тока для поддержания на барабане 12 отрицательной полярности относительно цинкового анода. Цинковый анод прикреплен к раме (корпусу) устройства так, чтобы была обеспечена его электрическая изоляция от рамы (корпуса) устройства. Такая конструкция для снижения создания статических зарядов, по словам самих авторов изобретения по патенту США 5200083, обеспечивает лишь некоторую степень защиты от статических зарядов. Конструкция не исключает полностью возникновение воспламенения от зарядов статического электричества, в частности, не обеспечивает поверхностное сопротивление полимерного конструкционного материала не выше 10⁹ Ом при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±5% (ГОСТ Р ЕН 13463-1-2009).

Указанное выше сопротивление могло бы быть обеспечено включением сажи, являющейся электропроводным веществом, в полимерное покрытие. Однако согласно изобретению по патенту США 5200083 сажа входит в состав постоянно растворяющегося каучукового покрытия, которое по своей природе не может стабильно сохранять поверхностное сопротивление контактирующего с углеводородами элемента не выше 10⁹ Ом.

Задачей полезной модели является исключение опасности возникновение воспламенения от зарядов статического электричества.

Технический результат заключается в снижении поверхностного сопротивления полимерных элементов устройства до значения, не превышающего 10⁹ Ом при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±5%.

Как и наиболее близкий аналог, механическое устройство для извлечения углеводородов, плавающих по воде, содержит элемент, установленный с возможностью движения через плавающие углеводороды и их извлечения путем прилипания к его полимерной поверхности, скребок, выполненный и установленный с возможностью отделения прилипших углеводородов от упомянутого элемента.

В отличие от наиболее близкого аналога (прототипа) полимерная поверхность упомянутого элемента выполнена из композиционного материала на основе полиуретана с распределенным в нем электропроводным веществом.

Электропроводным веществом может являться рубленное карбоновое волокно, что обеспечивает еще большее снижение поверхностного сопротивления.

Для снижения поверхностного сопротивления полимерного скребка он выполнен из полупроводящего стеклотекстолита.

Устройство изображено на фигуре со следующими обозначениями:

1 - элемент, контактирующий с углеводородами,

2 - редуктор,

3 - вал элемента 1,

4 - корпус (или рама),

5 - скребок,

6 - сборник.

В заявляемом механическом устройстве для извлечения углеводородов (нефти, мазута, нефтепродуктов, масла), плавающих по воде, элемент 1, контактирующий с углеводородами, приводится в движение от привода. В конкретном исполнении привод включает гидравлический двигатель (на фигуре не показан) и редуктор 2. В зависимости от вида извлекаемых углеводородов элемент 1 может быть выполнен в виде барабана (изображен на фигуре), набора дисков или щеток, установленных на валу 3. Вал 3 закреплен в корпусе (раме) 4 устройства таким образом, чтобы во время эксплуатации элемент 1 при своем движении проходил через плавающие углеводороды. Для обеспечения плавучести устройства корпус 4 снабжают поплавками (не показаны) или (и) барабан 1 изготавливают полым и герметичным.

Поверхность элемента 1 (барабана, дисков, щеток) выполнена из композиционного материала на основе полиуретана, например, из термопластичного полиуретана марки «Витур», уретанового эластомера АДВ-38 и подобных материалов. Исследования и испытания показали, что при помощи распределенных добавок электропроводного вещества можно уменьшить поверхностное сопротивление композиционного материала на основе полиуретана до значения не выше 10⁹ Ом при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±5%. Добавками могут являться соли, тонкодисперсные порошки меди (алюминия), рубленное карбоновое волокно. Эффективность композиционного материала зависит от выбора добавки и ее количества, от габаритов, формы устройства, вида извлекаемого углеводорода. Распределение добавки обеспечивается интенсивным перемешиванием при ее вводе в разогретый композиционный материал на основе полиуретана, поэтому поверхностное сопротивление снижается по всему объему данного композиционного материала. В случае нанесения композиционного материала на металлический барабан или диск, заряд статического электричества передается через покрытие на металлическую основу и снимается через ось барабана или диска на корпус устройства, который в свою очередь заземлен.

Добавление рубленного карбонового волокна еще более снижает поверхностное сопротивление (до 10³ Ом при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±5%). После ввода этого волокна в массу композиционного материала на основе полиуретана, волокно всплывает и концентрируется на поверхности, образуя хаотическую сетку (мостики) из нитей, что обеспечивает значительное снижение электропроводности.

Композиционные материалы на основе полиуретана, помимо возможности влияния с помощью добавок на их поверхностное сопротивление, характеризуются высокой морозостойкостью (до -60°С) и повышенной по сравнению с другими полимерами адгезионной способностью к углеводородам. Так, исследования показали, что адгезия нефти в 1,6-2,2 раза, а мазута в 2-2,6 раза больше на композиционном материале на основе полиуретана, чем на полипропилене. Кроме того, композиционный материал на основе полиуретана является превосходным материалом для литья дисков и покрытия металлического барабана, которое за счет уретановых цепочек трудноотделимо от металлической подложки барабана.

Для удаления с поверхности элемента 1 прилипших углеводородов в устройстве предусмотрен скребок 5, установленный в контакте с элементом 1. Скребок 5 может быть выполнен, например, из полимера (для удаления углеводородов с поверхности барабана) или из металла (для удаления углеводородов со щеток). В конструкции полимерного скребка может использоваться полупроводящий стеклотекстолит, изготавливаемый серийно, с поверхностным сопротивлением 10 ⁴-10⁶ Ом, в котором применяется текстильная основа из электропроводящих нитей с добавлением в компаунд электропроводной сажи.

Устройство устанавливают на загрязненном углеводородами водоеме, включают привод элемента 1 и начинают буксировать устройство по водоему. Под действием привода часть поверхности элемента 1 погружается в загрязненный водоем, затем поднимается вверх с прилипшими углеводородами и очищается скребком 5. Очищенная поверхность элемента 1 снова погружается в водоем. Углеводороды, отделенные от элемента 1, направляются в сборник 6.

Таким образом, в заявленном устройстве обеспечивается поверхностное сопротивление полимерных элементов устройства не выше 10⁹ Ом при температуре 23±2°С и относительной влажности 50±5%. Опасность возникновения воспламенения от зарядов статического электричества исключается.

1. Механическое устройство для извлечения углеводородов, плавающих по воде, содержащее элемент, установленный с возможностью движения через плавающие углеводороды и их извлечения путем прилипания к его полимерной поверхности, скребок, выполненный и установленный с возможностью отделения прилипших углеводородов от упомянутого элемента, отличающееся тем, что полимерная поверхность упомянутого элемента выполнена из композиционного материала на основе полиуретана с распределенным в нем электропроводным веществом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что электропроводным веществом является рубленное карбоновое волокно.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что скребок выполнен из полупроводящего стеклотекстолита.