双齿辊撇油器 【技术领域】
本发明涉及一种用于水面发生溢油事故后回收溢油时所采用的专用设备。
背景技术
在海上石油开采及船舶运输过程中，水面发生溢油事故是难以避免的，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主要有堰式、真空式、亲油式及其它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、低粘度地溢油，其特点是回收速率高(300-400立方米/小时)，但回收效率低(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，其特点是回收速率低(10-100立方米/小时)，但回收效率低(通常低于10％)油；亲油式撇油器中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，它是利用亲油材料制作成盘片、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吸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，括片(由于考虑它与亲油表面的配合精度，括片通常是采用形变性能较好的塑料片)将高粘度的溢油从亲油表面括入集油器的溢油收集量会大降低导致回收速率低，盘式和绳式撇油器的回收速率低、对海草类垃圾的适应性差，盘式的随波性能差、绳式的随波性能好，带式和刷式撇油器的随波性好、回收速率高，但体积大且造价高；其它类型的撇油器多数是前面三种类型的变革，传送带式、动态斜面式、桶式及金属齿盘式撇油器等，其中金属齿盘式撇油器是利用齿盘将高粘度的溢油或乳化块状溢油耙进集油器内，不适用于中、低粘度的溢油。
撇油器主要由撇油头、传输系统和动力站等三部分组成，其中传输系统和动力站是通用的机械部件。从上述四种类型的撇油器工作原理及其特点来看，撇油头是撇油器的关键部件。
撇油器的质量指标，主要是回收溢油的速率和效率，其次是撇油器的随波性、对溢油粘度或油膜厚度的适应性、对垃圾或杂物的敏感性，但前者受后者的直接影响，前者还受工作环境(海面、海岸沿线、海岸等地理位置，风、波浪、潮流、温度等海况)的重大影响，恶劣环境下撇油器甚至失效。
撇油器的工作原理、结构的设计及其综合技术等因素直接影响撇油器质量。从现有的四大类型的撇油器来看，彼此都有各自的特点：回收速率高的(堰式或真空式)撇油器，其回收效率低；回收效率高的(亲油式)撇油器，其回收速率低；回收效率和速率均较高的(带式及其改良的动态斜面式)撇油器，其体积大且造价高。此外，不同类型的撇油器通常对溢油的粘度有特殊的适应性：适应回收高粘度溢油的撇油器一般不适应于回收中低粘度的溢油，反之亦然。
因此，较理想的撇油器是既能满足对溢油粘度和波浪的适应性好，又能兼顾回收效率和速率均较高，且体积不大和成本不高。现有的撇油器一般都存较大的局限性，但要兼顾多方面因素达到较理想的效果是有一定的难度。
【发明内容】
本发明的目的是设计一种用于水面发生溢油事故后回收溢油的新型撇油器——双齿辊撇油器，它可以大大提高撇油器的回收速率和效率，改善随波性能，对不同的溢油有较好的适应性。
本发明采用以下的技术方案：在一个由浮力箱支撑的机壳中，设置两个齿面相互吻合的齿辊，所说的齿辊的外表面贴装有吸油面，两齿辊在各自的中心驱动轴的驱动下产生齿面相互吻合的转动，两齿辊的上半部被罩于机壳之中，机壳的两侧面成弧面与齿辊的外缘贴近形成相对密封，并在齿辊的上方构成一集油空间，在该集油空间有一开口与溢油收集管相连。
使用本发明的双齿辊撇油器回收水面的溢油时，本双齿辊撇油器与通用传输系统和动力站等机械部件配合使用，将双齿辊撇油器放置在溢油/油水/水层中。其驱动轴在动力系统的驱动下使两个齿辊按一定方向相对吻合转动。当两齿辊产生吻合转动时，由于两齿辊下部沉浸于溢油层中，齿辊上的吸油面的外表面吸油材料与溢油接触并粘附溢油，通过齿辊的转动使所粘附的溢油产生由下向上的导向，并当两齿辊吻合时，将齿面粘附的溢油和齿间积存溢油挤进齿辊上方的集油空间，所收集的溢油通过集油空间上方的开口输入溢油收集管道，并将溢油输送到指定的位置。
在本发明的双齿辊撇油器中，浮力箱是抗海水腐蚀的合金材料或塑料构成的水密封箱体，它与机壳相连构成安装整个撇油器部件的结构，它所产生的浮力支撑撇油头的自重。浮力箱一般有两个，平衡安装在机壳的左右两侧，以使整个撇油器在水中得到平稳的支撑。为能调节浮力箱的浮力，增加浮力箱的平稳性以适应波浪的变化，改善撇油器的随波性能，每个浮力箱可采用如下结构：其特点是箱体内分为左、中、右三个室，左、右二室为对称的完全密封体，它们产生的浮力维持撇油头的基本重量，中室的下方有一开孔可使水进出，中室的上方有一孔与空气控制管道及调节阀相连接，调节空气量可以控制中间室的水面，随中室水面的变化将引起浮力的变化，它可以无级调节浮力以适应现场油/水分界面的需要，中室的内部正中央有一开孔隔板将中室分成左右对称的两室空间以控制进入箱内的水所形成自由液面的变化，增加浮力箱的平稳性以适应波浪的变化，改善撇油头的随波性能。
本发明的双齿辊撇油器的机壳采用抗海水腐蚀的合金材料或塑料构成，其作用一是与齿辊配合形成弧面密封接触，二是在齿辊上方构成集油空间。贴装在齿辊的齿辊的外表面的所说的吸油面是吸油材料(金属和/或合成材料和/或天然材料)构成平面层(平板、网或布类织物)，其厚度为1～1000mm，它与齿辊表面紧密连接，吸油材料与齿辊表面的连接方法可以是粘贴、螺钉或压条紧固的覆盖方法，可以根据不同溢油的特性更换吸油材料；齿辊是用抗海水腐蚀的材料制成齿形的柱状构件，其长度一般在50～5000mm，直径(不包括吸油面)可为100～5000mm，为便于加工，齿辊可由多个长度较短的齿辊部件叠加组合，即由多个齿形的柱状构件叠加组合而成；驱动轴是用抗海水腐蚀的材料制成的转动轴，将动力转输到齿辊满足撇油器的工作需要。
本发明所设计的双齿辊撇油器与现有的回收溢油的撇油器比较，能大大提高溢油的回收速率，对不同的溢油有较好的适应性及随波性。
【附图说明】
图1为本发明的双齿辊撇油器的结构示意图；
图2为浮力箱的结构示意图。
【具体实施方式】
实施例一
本双齿辊撇油器的结构(详见附图1)主要由五部分组成：浮力箱1，机壳2，吸油面3，两齿辊4A和4B，及其驱动轴5A和5B。两个浮力箱1对称平衡安装在机壳2两侧，浮力箱用于支撑安装撇油器的所有部件，齿辊4A及4B为的齿外表面紧贴吸油面3，吸油面3采用羊毛毡吸油材料，厚度为30mm；齿辊的长度为1000mm，直径为500mm；机壳2两侧面的圆弧面贴合在两齿辊的齿尖部位的吸油材料的外侧，形成相对密封，两齿辊4A和4B的中心分别与驱动轴5A和5B连接在一起形成静配合，驱动轴在动力系统的驱动下使两个齿辊按箭头方向产生相对吻合转动。当两齿辊产生吻合转动时，齿面从吻合状态向两侧分离，吸油面3的外表面吸油材料与溢油/油水/水层6的上层溢油接触并粘附溢油，随着齿辊的转动将吸附的溢油导向齿辊上方由机壳构成的集油空间，当两齿辊吻合时，齿面的吸附溢油和齿间积存溢油会被挤进集油空间，在集油空间上方的开口7与溢油收集管道相通，将溢油输送到指定的位置。
本双齿辊撇油器的浮力箱1的结构如图2所示，由左、中、右三室构成，左室11和右室15为相互对称的完全密封体，中室14的下方有一进水孔13，中室14的上方有一气孔12与用于调节输入中室的空气量的空气控制管道8及放气调节阀9及进气调节阀10相连。在中室14的内部正中央设有一开孔的隔板16将所说的中室分隔成左、右对称连通的两室。
实施例二
本实施例的的齿辊由多个齿形的柱状构件叠合而成，齿辊上的吸油面材料采用多块小条合金铝板首尾相叠接形成板链式层面，厚度为80mm，用螺钉紧固在齿辊的齿外表面，齿辊的直径为1500mm，长度为2000mm，撇油器的整体结构基本与实施例一相同。
实施例三
本实施例的的齿辊由多个齿形的柱状构件叠合而成，齿辊上的吸油面材料采用多块小条不锈钢板首尾相叠接形成板链式层面，厚度为500mm，用螺钉紧固在齿辊的齿外表面，齿辊的直径为4000mm，长度5000mm，撇油器的整体结构基本与实施例一相同。