專利名稱：渦流式油回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及渦流式油回收裝置，本發(fā)明特別是涉及回收在海、湖或河川等的水面浮游的油的渦流式油回收裝置。
背景技術(shù)：
作為渦流式油回收裝置，人們知道有去除浮在水面上的油的裝置(參照比如，專利文獻1)。該油回收裝置主要由導(dǎo)水通路和與其連接的氣旋室構(gòu)成。該油回收裝置裝載于船上，通過裝載船的推進力，油水從導(dǎo)水通路流入氣旋室。此時，油水通過導(dǎo)水板擠入而濃縮，同時從流入口流入氣旋室。在氣旋室中，油水因過流的離心力，分離為油與水，油分濃縮。濃縮的油分通過吸油(油排出用)泵，從氣旋室的頂部吸引到船上，水分從開設(shè)于氣旋室的底部的排出口而排出。另外，還包括通過油回收量較大的裝置，借助真空泵，將侵入到氣旋室中的空氣與油水一起排出的設(shè)備。
在上述渦流式油回收裝置中，從裝置的小型、輕量、設(shè)備費用的減少和回收作業(yè)時間的縮短的方面來說，人們希望有盡可能高的油回收性能(單位時間的油回收量或油回收率)。吸油泵的容量、氣旋室的內(nèi)徑和高度、氣旋室的流入口的寬度、高度和深度、導(dǎo)水通路的寬度、高度和長度、回收裝置裝載船的船速等的各種參數(shù)與油回收性能相關(guān)聯(lián)。這些參數(shù)中的各參數(shù)必須為適合所需的油回收性能的值。但是，由于象上述那樣，參數(shù)是多樣的，故參數(shù)的適合的值難于確定，不必獲得較高的油回收性能。
專利文獻1JP特開平11-319823號文獻，第1頁發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的課題在于提供油回收性能較高的渦流式油回收裝置。
本發(fā)明人根據(jù)流體運動理論、過去的實際情況、模型實驗等，對各參數(shù)和油回收性能之間的關(guān)系進行了分析。其結(jié)果是，從上述各種參數(shù)中，發(fā)現(xiàn)形成對給油回收性能造成的影響最高的基準(zhǔn)的參數(shù)為氣旋室的內(nèi)徑D。本發(fā)明是根據(jù)該見解而得出的。
本發(fā)明的渦流式油回收裝置包括氣旋室；導(dǎo)水通路，該導(dǎo)水通路將包含油的水送向氣旋室，該渦流式油回收裝置通過吸油泵，吸引在氣旋室內(nèi)上浮的油，將其排到氣旋室外，其特征在于氣旋室的內(nèi)徑D(m)由下述公式表示D＝CQ0.4在這里，Q表示吸油泵的容量(m3/h)，C表示氣旋室的油水流入量、氣旋室流入口面積以及氣旋室流入口前后的油水頭差的系數(shù)，C＝0.16～0.18。
在上述渦流式油回收裝置中，最好，上述氣旋室的流入口的寬度b和高度h分別表示為b＝(0.35～0.50)D，h＝(0.50～0.35)D并且b·h＝0.175D2最好，上述氣旋室的流入口的寬度b和高度h處于b≥h的關(guān)系。
在上述渦流式油回收裝置中，最好，上述導(dǎo)水通路的流入口的寬度B(m)、高度H(m)和長度L(m)分別為B＝(1.3～1.7)D，H＝(1.6～1.9)D，
其中，H/B＝1.0～1.2L＝(2.0～2.25)D按照本發(fā)明，選擇對油回收性能造成的影響最高，形成基準(zhǔn)的一個參數(shù)，選定數(shù)值。于是，可使油回收性能為最大，并且可防止裝置在必要程度以上而較大的情況。另外，還可對應(yīng)于多樣的油回收條件，獲得較高的油回收性能的油回收裝置。
另外，由于可對應(yīng)于上述基準(zhǔn)參數(shù)，選定其它的參數(shù)的數(shù)值，故可將其它的參數(shù)，比如，氣旋室的流入口的寬度b、高度h和深度F、導(dǎo)水通路的寬度B、高度H和長度L等容易確定為適合的值。


圖1為以示意方式表示采用本發(fā)明的渦流式油回收裝置的縱向剖視圖；圖2為以示意方式表示圖1的渦流式油回收裝置的俯視圖；圖3為表示渦流式油回收裝置的主要部分的尺寸標(biāo)號的示意性的縱向剖視圖；圖4為表示渦流式油回收裝置的主要部分的尺寸標(biāo)號的示意性的俯視圖。
具體實施例方式
作為優(yōu)選的形式，以通過裝載于油回收船的油回收裝置，回收浮游于海上的油的場合為實例進行描述。該油回收裝置5象圖1和圖2所示的那樣，由氣旋室10、導(dǎo)水通路20、吸油器30和空氣去除器40構(gòu)成。
氣旋室10由圓筒部11、底部15和油存留部17構(gòu)成。在圓筒體部11的底部，設(shè)置有流入13。該流入口13從后述的交點P，順著周壁12，沿反時針方向延伸(參照圖2)，在一定高度處開口。流入13的形狀為四邊形。底部15呈倒圓錐臺狀，流出口16開口于靠近底端處。在圓筒體部11的頂部設(shè)置有環(huán)狀的分隔板18，在分隔板18上形成圓錐臺狀的油存留部17。圓筒體部11和油存留部17通過油排出口19連接。
導(dǎo)水通路20由彎曲的導(dǎo)水板21、直線狀的側(cè)板22和底板23構(gòu)成。導(dǎo)水板21將從導(dǎo)水通路20的流入口25進入的浮游油的水沿圓筒體部周壁12的切線方向，送向圓筒體部11的流入口13。側(cè)板22的前端部與氣旋室10的、與船體相垂直的中心線CL與氣旋室10的外周的交點P接觸。底板23由格柵形成，將進入導(dǎo)水通路20的水的一部分排向下方。
在吸油器30中，油回收管31從油存留部17的底部延伸，在油回收管31上設(shè)置有吸油泵32。該吸油泵32通過油回收管31，與油回收箱34連接。
在空氣去除器40中，真空箱42通過空氣排出管41與油存留部17的頂部連接。在真空箱42上安裝有真空泵43。
象上述那樣構(gòu)成的油回收裝置5通過固定器8以可裝卸的方式安裝于油回收船1的舷側(cè)2。伴隨油回收船1的行駛，浮游油的油水按照油回收裝置5和水的相對速度被導(dǎo)入導(dǎo)水通路20中，從導(dǎo)水通路20，向氣旋室10，沿周壁切線方向，流入到氣旋室10中。流入氣旋室10中的油水在氣旋室10中進行渦旋運動。其結(jié)果是，比重較小的油通過離心分離的作用，與水分離，集中于氣旋室10的中心部，伴隨量的增加而上升，流入油存留部17中。油存留部17中的油通過吸油泵32送入到油回收箱34中。另一方面，比重較大的水在去除油的狀態(tài)下，從氣旋室底部的流出口16，排到水中。
如果伴隨波浪，油回收船1以較大程度上下運動，氣旋室10的流入口13的頂端14到達吃水線WL之上，則空氣與油水一起從流入口13侵入氣旋室10，在氣旋室10中上升存留于油存留室17中。由于油存留部17內(nèi)的空氣妨礙油朝向油存留部17的內(nèi)部的流入，故通過真空泵43將其吸引到真空箱42的內(nèi)部。
按照本發(fā)明，象前述那樣，氣旋室的內(nèi)徑D(m)通過吸油泵容量Q(m3/h)，按照下述公式設(shè)定D＝CQ0.4...(1)吸油泵的容量Q根據(jù)油回收裝置裝載船的規(guī)模(可裝載裝置的裝載船的大小，比如，總噸數(shù))確定。C表示氣旋室的油水流入量、氣旋室流入面積以及氣旋室流入口前后的油水頭差的系數(shù)。比如，在吸油泵容量Q為15.6m3/h的場合，內(nèi)徑D為0.5m、在吸油泵容量Q為88.4m3/h的場合，該內(nèi)徑D為1.0m，在吸油泵容量Q為500m3/h的場合，內(nèi)徑為2.0m。
上述系數(shù)C根據(jù)模型實驗和過去的實際情況求出，數(shù)值在0.16～0.18的范圍內(nèi)。C的下限不到0.16，無法獲得所需的油回收性能。如果超過上限0.18，則裝置相對所需的油回收性能，大于需要以上，這是不經(jīng)濟的。
吸油泵的容量Q與氣旋室的油水流入量成比例，油水流入量與氣旋室流入口面積S與油水流入平均流速V1(m/S)的乘積成比例。于是，表示為Q＝3600·C1·S·V1...(2)C1表示氣旋室的油水流入量的系數(shù)。另外，油水流入平均速度V1可測定，采用測定值。
流入口面積S為氣旋室內(nèi)流路的最小截面積，表示為
S＝C2·b·h＝C3D2...(3)C2和C3為流入面積S的系數(shù)，b(m)表示流入口寬度，h(m)表示流入口高度。另外，如果氣旋室流入口前后的油水頭差由H(m)表示，則油水流入平均速度V1表示為V1＝(2gH)0.5＝C4(2gD)0.5...(4)C4表示流入口前后的油水頭差H的系數(shù)。根據(jù)上述公式(2)～(4)，則Q＝3600·C1·C3·C4·(2g)0.5D2.5＝C5·D2.5...(5)根據(jù)該公式(5)，獲得氣旋室的內(nèi)徑D的公式(1)。
D＝C·Q0.4...(1)在這里，C＝(1/C5)0.4內(nèi)徑D為確定氣旋室流入口、導(dǎo)水通路、其它的油回收裝置各部分的尺寸的基準(zhǔn)。裝置各部分的尺寸根據(jù)模型的實驗、過去的實際情況等，象下述那樣確定。圖3和圖4表示各部分的尺寸的記號。
(1)氣旋室如果從流入口正面觀看，則流入口的形狀呈四邊形。四邊形為正方形、長方形或梯形。寬度b為相對與導(dǎo)水通路的側(cè)板和底板相垂直的面的、流入口的寬度方向的投影長度。在梯形的場合，平行的對邊的長度的平均值為寬度b。一般，寬度b較寬、高度h較低的形狀對于油分流入是有利的。但是，如果寬度b過寬，則來自流入口頂部的空氣的流入量增加，油回收效率降低。另外，如果寬度b超過氣旋室的內(nèi)徑D的1/2，則妨礙在氣旋室發(fā)生渦流，這樣上限為1/2·D。由于這些情況，寬度b和高度h根據(jù)下述公式求出。
b＝(0.35～0.50)D，h＝(0.50～0.35)D ...(6)b·h表示流入口的開口面積。如果擴大該開口面積，則流入阻力減小，油水容易流入。但是，在導(dǎo)水通路的水位降低時，具有氣旋室的油水逆流的危險。根據(jù)這些情況，開口面積b·h為b·h＝0.175D2...(7)另外，從防止來自流入口的空氣的侵入的方面來說，最好，b≥h。
集中于導(dǎo)水通路中的油水浸沒流入口而漏出并流入到氣旋室中。流入口正上部分的周壁作為潛堰，防止空氣朝向室內(nèi)流入的情況。流入口深度F越淺水面附近的油越容易流入。但是，由于在海上伴隨波浪，水位發(fā)生變化，故如果超過流入深度F，則空氣流入，氣旋室內(nèi)的水位下降，油回收效率降低。流入的空氣通過空氣去除器而排出，但是，在此期間，由于油水的流入效果降低，故降低流入口深度F的極限依賴于空氣去除器的能力?？紤]通過模型試驗等，流入口深度F的適合值為0.125D，依賴于油回收規(guī)模、吸油泵和空氣去除器的容量等方面，使得F＝(0.10～0.15)D...(8)由于氣旋室的高度N越高，則內(nèi)容積越大，油水的氣旋室內(nèi)的滯留時間增加，所以油水分離性能提高。如果空氣流入，由于上層的油面下降故最好高度N(m)為較高。另外，由于流入的空氣通過空氣去除器排出，故高度N也與空氣去除器的能力有關(guān)。另一方面，上述油存留部防止空氣的流入造成的暫時的油面的降低所造成的暫時的性能降低。高度N考慮這些因素，按照下述的方式，在油回收裝置裝載船的上甲板的空間、裝載負荷、浮橋的視野等所允許的范圍內(nèi)進行設(shè)定。
N＝(2.37～2.62)D...(9)
(2)導(dǎo)水通路油回收裝置設(shè)置于裝載船的舷側(cè)，通過裝載船的推進力，對油水進行流入、濃縮、聚集的處理。導(dǎo)水通路的流入口寬度B越寬，掃雷面積越增加。對于流入口高度H，伴隨波浪，海面上下運動，由此，作為原則，必須要求最大波高以上的高度。油回收器由于波承受較強沖擊力，故開口面積受到限制。另外，由于在有效波的場合，特別大的波的襲擊是罕見的，故從可回收油的范圍進行刪除，流入口的高度H/寬度B選擇油回收最有效率的值。導(dǎo)水通路的流入口的寬度B和高度H與高度H/寬度B按照下述的公式求出。
B＝1.5D，H＝1.75D其中，H/B＝1.0～1.2 ...(10)流入到導(dǎo)水通路中的油水從導(dǎo)水通路的流入口寬度B，縮小到氣旋室的流入口寬度b。如果該縮小急劇，則伴隨油分從導(dǎo)水通路底部向下方的流出、導(dǎo)水通路內(nèi)的渦流發(fā)生、反射波增加等，油回收性能下降。另外，由于導(dǎo)水通路的長度L處于與(B-b)成比例關(guān)系，故還與氣旋室的內(nèi)徑D成比例關(guān)系。通過這些方面，導(dǎo)水通路長度L按照下述公式求出。
L＝(2.0～2.25)D ...(11)(3)其它1.裝載船速度如果油回收速度依賴于裝載船速度V，裝載船速度加快，則集油能力增加，但是，油回收性能逐漸降低。按照實驗，以4～5kt為限度而降低。根據(jù)實驗的結(jié)果，裝載船速度V表示為V＝(2.0～5.0))(kt) ...(12)2.來自氣旋室排出口的排水量來自氣旋室的流入口的流入水量并不限于與船速成比例，但是，如果船速變慢，則上述流入水量減少，最后形成負側(cè)，即，吸水側(cè)，油回收性能顯著減少。在這樣的場合，形成噴水噴射、回轉(zhuǎn)翼等的從流出口的強制排出是提高油回收率的有效方式。
油水的氣旋室流入口的流入量Q1(m3/h)由下述式求出。
Q1＝SV1...(13)S和V1分別與上述式(2)相同表示流入口面積和油水流入平均流速。氣旋室流出口的流出量Q2(m3/h)由下述公式求出。
在這里，Q2＝Q1-Q...(14)Q表示上述吸油泵容量。
比如，通過噴水強制排水的場合，噴水量qJ(m3/h)按照下述方式求出。
qJ＝κQ2(m3/h) ...(15)在這里，κ表示通過模型實驗求出的系數(shù)。
本發(fā)明不限于上述優(yōu)選的形式。比如，油回收裝置也可為湖或河川所采用的類型。
權(quán)利要求
1.一種渦流式油回收裝置，該渦流式油回收裝置包括氣旋室；導(dǎo)水通路，該導(dǎo)水通路將包含油的水送向氣旋室，該渦流式油回收裝置通過吸油泵吸引在氣旋室內(nèi)上浮的油，將其排到氣旋室外，其特征在于氣旋室的內(nèi)徑D(m)由下述公式表示D＝CQ0.4Q表示吸油泵的容量(m3/h)C＝0.16～0.18(氣旋室的油水流入量、氣旋室流入口面積以及氣旋室流入口前后的油水頭差的系數(shù))。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流式油回收裝置，其特征在于上述氣旋室的流入口的寬度b和高度h分別表示為b＝(0.35～0.50)D，h＝(0.50～0.35)D并且b·h＝0.175D2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦流式油回收裝置，其特征在于上述氣旋室的流入口的寬度b和高度h處于b≥h的關(guān)系。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦流式油回收裝置，其特征在于從吃水線到上述氣旋室的流入口頂緣的深度F(m)為F＝(0.10～0.15)D。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦流式油回收裝置，其特征在于上述導(dǎo)水通路的流入口的寬度B(m)、高度H(m)和長度L(m)分別為B＝(1.3～1.7)D，H＝(1.6～1.9)D，其中，H/B＝1.0～1.2L＝(2.0～2.25)D。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供一種渦流式油回收裝置，該渦流式油回收裝置包括氣旋室(10)；導(dǎo)水通路(20)，該導(dǎo)水通路(20)將包含油的水送向氣旋室(10)，該渦流式油回收裝置(5)吸引在氣旋室(10)內(nèi)上浮的油，將其排到氣旋室(10)外，其特征在于氣旋室的內(nèi)徑D(m)由下述公式表示D＝CQ
文檔編號C02F1/40GK1730834SQ20041010172
公開日2006年2月8日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月4日
發(fā)明者宮田康弘 申請人:株式會社堤土樂