多螺杆撇油器.pdf

本发明提供了一种用于水面发生溢油事故后用于回收溢油的多螺杆撇油器。该撇油器主要采用螺旋输送原理，用两个成一定角度的螺杆把油层输送到集油槽的头部，由于高粘度的油层有很大的表面张力和粘性力，远处的油层也会被拖带过来，实现连续的溢油回收。为防止溢油在输送过程中有下沉现象发生，向集油槽底部的扩散管内通入压力空气，产生大量气泡来保证溢油一直浮在水面上。本发明具有构造合理、使用方便、应用广泛、回收效率高等优点，还能快速高效地回收水面乳化溢油，并具有对波浪的良好适应性，特别适用于水面清理作业。

1、  一种多螺杆撇油器，包括两个浮力箱(1-1)、(1-2)、两根前端输送螺杆(2-1)、(2-2)、三个液压马达(3-1)、(3-2)、(3-3)、楔形集油箱(7)以及设置在箱口处的过滤网(5)，其特征是：两个浮力箱(1-1)、(1-2)直接刚性连接，两者之间的空间形成集油槽，集油槽内部安装有中部输送螺杆(6)，楔形集油箱(7)设在集油槽的末端；两个浮力箱的前端形成90度至120度的一个张口，在张口表面分别固定前端输送螺杆(2-1)、(2-2)；在集油槽底部设有多排扩散管(9)；在集油槽底端两端架设螺杆泵(8)；三个输送螺杆全部采用蜗轮蜗杆副(4)和液压马达(3)配套使用进行驱动。

2、  如权利要求1所述的多螺杆撇油器，其特征是：三根螺杆均采用变螺距螺杆。

3、  如权利要求1所述的多螺杆撇油器，其特征是：在三根输送螺杆表面均附有一层疏油的薄膜，其材料为高分子或纳米材料制成。

4、  如权利要求1所述的多螺杆撇油器，其特征是：采用可调压载水配重的方法实现对浮力箱(1)的控制。

5、  如权利要求1所述的多螺杆撇油器，其特征是：扩散管(9)是微孔管，由陶瓷或塑料制成。

多螺杆撇油器
技术领域    本发明涉及一种水面溢油回收装置，尤其是一种用于水面发生溢油事故时所采用的专用设备——多螺杆撇油器。
技术背景    在海上石油开采及船舶运输过程中，水面发生溢油事故在所难免，撇油器是专门设计用来回收水面溢油/油水混合物而不改变其物理、化学特性的任何机械装置。其基本原理是利用油、油水混合物的流动特性、油水的密度差及材料对油/油水混合物的吸附特性，将油从水面上分离出来。
从溢油回收的工作原理来分类，目前投入使用的撇油器有堰式、真空式、亲油式及其他类型机械装置等四大类。堰式撇油器是指借助重力使油从水面流入集油器，并将集油器内的油泵入储油器的装置。它适用于波高小于米的平静水域回收中低粘度溢油，其特点是回收速率高(300-400立方米/小时)，但回收效率底(10％或更低)。真空式撇油器是指利用吸入泵或真空泵在真空储油罐内建立真空并通过撇油头处的压力差回收油水混合物的装置，它只适用于岸滩、港口和平静水域回收中、低粘度的溢油，其回收速率高(10-100立方米/小时)，但回收效率低(常低于10％)。亲油式撇油器最常用的是盘式撇油器，其次是绳式撇油器和带式撇油器及刷式撇油器，它是利用亲油性材料制做成盘片、绳子、吸附带及刷子等形状的部件来粘附溢油，并通过刮片或滚轮将粘附的溢油收入集油器的机械装置。其共同的特点是回收效率高，但刮片(由于考虑它和亲油表面的配合精度，其材料常采用形变性能较好的塑料片)将高粘度的溢油从亲油表面刮入集油器的溢油收集量大大降低导致回收速率低。盘式的随波性差，绳式的随波性好。带式和刷式的随波性好，回收速率高，但是体积庞大且造价高；其他类型的撇油器多少是前面三种类型的变革，传送带式、桶式、动态斜面式和金属齿盘式撇油器等，其中金属齿盘式撇油器利用金属齿盘将高粘度的溢油或乳化的块状溢油耙进集油器内，不适用于中、低粘度的溢油。
撇油器的工作原理、结构设计及其综合技术等因素直接影响撇油器的质量。从现有的四大类型撇油器来看，亲油式撇油器可以完成乳化溢油的回收，但是现有的亲油式撇油器的回收效率很低，对波浪适应性差，只能在平静水域才能高效地回收乳化溢油，而且造价非常高。
发明内容    本发明的目的是提供一种多螺杆撇油器，用于解决普通撇油器在使用中所在的技术不足。
为达到上述目的，本发明多螺杆撇油器，包括两个浮力箱、两根前端输送螺杆、三个液压马达、楔形集油箱以及设置在箱口处的过滤网，两个浮力箱直接刚性连接，两者之间的空间形成集油槽，集油槽内部安装有中部输送螺杆，楔形集油箱设在集油槽的末端；两个浮力箱的前端形成90度至120度的一个张口，在张口表面分别固定前端输送螺杆；在集油槽底部设有多排扩散管；在集油槽底端两端架设螺杆泵；三个输送螺杆全部采用蜗轮蜗杆副和液压马达配套使用进行驱动；三根螺杆均采用变螺距螺杆；在三根输送螺杆表面均附有一层疏油的薄膜，其材料为高分子或纳米材料制成；采用可调压载水配重的方法实现对浮力箱的控制；扩散管是微孔管，由陶瓷或塑料制成。
采用上述结构后，本装置利用螺旋输送原理，采用多螺杆收集水面及洋面上漂浮的乳化油，将其吸收后输送到楔形集油槽内，然后采用对粘度不敏感的螺杆泵将收集的乳化油输送到指定位置。
在使用过程中，为了减小波浪对收油过程的影响，螺杆采用变螺距螺杆以增大对波浪的阻尼作用。为了改善螺杆输送乳化油的效果，在装置下面设有扩散管，向管内通入压缩空气后形成大量的气泡，快速上浮的气泡会带动悬浮在水中的乳化油滴运动到水面上，然后被输送到集油室内。为了防止螺杆表面在输送过程中粘附溢油，在制造螺杆时要在其表面附上一层疏油的薄膜，其材质一般为高分子材料或纳米材料制成，这样溢油就很难粘附在螺杆表面上。为使整个撇油器工作时易于控制吃水深度，对其浮箱采用可调压载水配重的方法来实现。
本发明的优点是：构造合理、使用方便、应用广泛、回收效率高，还能快速高效地回收水面乳化溢油，并具有对波浪的良好适应性，特别适用于水面清理作业。
附图说明    图1为本发明多螺杆撇油器的外部整体结构示意图。
图2为本发明多螺杆撇油器内部集油槽的结构示意图。
图3为压载水配重控制管路图。
具体实施方式    如图1所示，本发明多螺杆撇油器，包括两个浮力箱1-1、1-2、两根前端输送螺杆2-1、2-2、三个液压马达3-1、3-2、3-3、楔形集油箱7以及设置在箱口处的过滤网5，两个浮力箱1-1、1-2直接刚性连接，两者之间的空间形成集油槽，集油槽内部安装有中部输送螺杆6，楔形集油箱7设在集油槽的末端；两个浮力箱的前端形成90度至120度的一个张口，在张口表面分别固定前端输送螺杆2-1、2-2，在集油槽底部设有多排扩散管9；在集油槽底端两端架设螺杆泵8；三个输送螺杆全部采用蜗轮蜗杆副4和液压马达3配套使用进行驱动；三根螺杆均采用变螺距螺杆；在三根输送螺杆表面均附有一层疏油的薄膜，其材料为高分子或纳米材料制成；采用可调压载水配重的方法实现对浮力箱1的控制；扩散管9是微孔管，由陶瓷或塑料制成。三根螺杆全部采用变螺距螺杆，因为逐渐缩小的螺距对波浪的阻尼作用，使波浪对螺杆末端的影响大大减小，所以收油过程也就不受波浪的影响。三根螺杆全部采用蜗轮蜗杆副4来驱动，由于螺杆的转速不能过高，否则过分搅拌溢油会增加它的乳化程度，所以螺杆采用液压马达3通过减速比较大的蜗轮蜗杆副驱动。
当撇油器开动后，三根螺杆一起转动，进入张口的高粘度溢油就会被两个前端螺杆输运到集油箱的前端，然后在槽内中间输运螺杆6的输运作用下被输送到集油槽后端的楔形集油箱7处，由于油水密度差的原因，溢油会积聚在楔性集油箱7的顶端，然后采用螺杆泵8将高粘度溢油再输送到指定位置，这样就完成了高粘度溢油的回收。如果撇油器采用移动收油方式，由于撇油器和溢油有相对运动速度，所以在张口中部的溢油更容易的积聚到集油槽的顶端，收油效率会更高。
由于螺杆的螺距是逐渐减小的，所以螺杆易受垃圾的堵塞，为了防止海面上漂浮的垃圾进入撇油器，在浮体的前部安装了一个过滤网5，其网孔大小的选择视海面垃圾的大小情况而定。
为了在收油过程中方便控制螺杆相对水面的工作位置，特别设计出了对浮力箱进行压载水配重的管路系统。如图3所示，由液压马达12通过传动轴13驱动沉在压载水中的液下水泵14来实现压载水的抽入和抽出。当要使撇油器下沉时，打开液下控制阀15和控制阀10，关闭控制阀11，这样通过液下控制阀15吸入的海水就被充入了浮力箱中。当需要撇油器上浮时，关上液下控制阀15和控制阀10，打开控制阀11，则浮力箱内的压载水就被液下水泵14抽走。通过上面的操作，就可以方便的控制撇油器的吃水。