专利名称：涡流式油回收装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及涡流式油回收装置，本发明特别是涉及回收在海、湖或河川等的水面浮游的油的涡流式油回收装置。
背景技术：
作为涡流式油回收装置，人们知道有去除浮在水面上的油的装置(参照比如，专利文献1)。该油回收装置主要由导水通路和与其连接的气旋室构成。该油回收装置装载于船上，通过装载船的推进力，油水从导水通路流入气旋室。此时，油水通过导水板挤入而浓缩，同时从流入口流入气旋室。在气旋室中，油水因过流的离心力，分离为油与水，油分浓缩。浓缩的油分通过吸油(油排出用)泵，从气旋室的顶部吸引到船上，水分从开设于气旋室的底部的排出口而排出。另外，还包括通过油回收量较大的装置，借助真空泵，将侵入到气旋室中的空气与油水一起排出的设备。
在上述涡流式油回收装置中，从装置的小型、轻量、设备费用的减少和回收作业时间的缩短的方面来说，人们希望有尽可能高的油回收性能(单位时间的油回收量或油回收率)。吸油泵的容量、气旋室的内径和高度、气旋室的流入口的宽度、高度和深度、导水通路的宽度、高度和长度、回收装置装载船的船速等的各种参数与油回收性能相关联。这些参数中的各参数必须为适合所需的油回收性能的值。但是，由于象上述那样，参数是多样的，故参数的适合的值难于确定，不必获得较高的油回收性能。
专利文献1JP特开平11-319823号文献，第1页发明内容本发明的课题在于提供油回收性能较高的涡流式油回收装置。
本发明人根据流体运动理论、过去的实际情况、模型实验等，对各参数和油回收性能之间的关系进行了分析。其结果是，从上述各种参数中，发现形成对给油回收性能造成的影响最高的基准的参数为气旋室的内径D。本发明是根据该见解而得出的。
本发明的涡流式油回收装置包括气旋室；导水通路，该导水通路将包含油的水送向气旋室，该涡流式油回收装置通过吸油泵，吸引在气旋室内上浮的油，将其排到气旋室外，其特征在于气旋室的内径D(m)由下述公式表示D＝CQ0.4在这里，Q表示吸油泵的容量(m3/h)，C表示气旋室的油水流入量、气旋室流入口面积以及气旋室流入口前后的油水头差的系数，C＝0.16～0.18。
在上述涡流式油回收装置中，最好，上述气旋室的流入口的宽度b和高度h分别表示为b＝(0.35～0.50)D，h＝(0.50～0.35)D并且b·h＝0.175D2最好，上述气旋室的流入口的宽度b和高度h处于b≥h的关系。
在上述涡流式油回收装置中，最好，上述导水通路的流入口的宽度B(m)、高度H(m)和长度L(m)分别为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按照本发明，选择对油回收性能造成的影响最高，形成基准的一个参数，选定数值。于是，可使油回收性能为最大，并且可防止装置在必要程度以上而较大的情况。另外，还可对应于多样的油回收条件，获得较高的油回收性能的油回收装置。
另外，由于可对应于上述基准参数，选定其它的参数的数值，故可将其它的参数，比如，气旋室的流入口的宽度b、高度h和深度F、导水通路的宽度B、高度H和长度L等容易确定为适合的值。
图1为以示意方式表示采用本发明的涡流式油回收装置的纵向剖视图；图2为以示意方式表示图1的涡流式油回收装置的俯视图；图3为表示涡流式油回收装置的主要部分的尺寸标号的示意性的纵向剖视图；图4为表示涡流式油回收装置的主要部分的尺寸标号的示意性的俯视图。
具体实施例方式
作为优选的形式，以通过装载于油回收船的油回收装置，回收浮游于海上的油的场合为实例进行描述。该油回收装置5象图1和图2所示的那样，由气旋室10、导水通路20、吸油器30和空气去除器40构成。
气旋室10由圆筒部11、底部15和油存留部17构成。在圆筒体部11的底部，设置有流入13。该流入口13从后述的交点P，顺着周壁12，沿反时针方向延伸(参照图2)，在一定高度处开口。流入13的形状为四边形。底部15呈倒圆锥台状，流出口16开口于靠近底端处。在圆筒体部11的顶部设置有环状的分隔板18，在分隔板18上形成圆锥台状的油存留部17。圆筒体部11和油存留部17通过油排出口19连接。
导水通路20由弯曲的导水板21、直线状的侧板22和底板23构成。导水板21将从导水通路20的流入口25进入的浮游油的水沿圆筒体部周壁12的切线方向，送向圆筒体部11的流入口13。侧板22的前端部与气旋室10的、与船体相垂直的中心线CL与气旋室10的外周的交点P接触。底板23由格栅形成，将进入导水通路20的水的一部分排向下方。
在吸油器30中，油回收管31从油存留部17的底部延伸，在油回收管31上设置有吸油泵32。该吸油泵32通过油回收管31，与油回收箱34连接。
在空气去除器40中，真空箱42通过空气排出管41与油存留部17的顶部连接。在真空箱42上安装有真空泵43。
象上述那样构成的油回收装置5通过固定器8以可装卸的方式安装于油回收船1的舷侧2。伴随油回收船1的行驶，浮游油的油水按照油回收装置5和水的相对速度被导入导水通路20中，从导水通路20，向气旋室10，沿周壁切线方向，流入到气旋室10中。流入气旋室10中的油水在气旋室10中进行涡旋运动。其结果是，比重较小的油通过离心分离的作用，与水分离，集中于气旋室10的中心部，伴随量的增加而上升，流入油存留部17中。油存留部17中的油通过吸油泵32送入到油回收箱34中。另一方面，比重较大的水在去除油的状态下，从气旋室底部的流出口16，排到水中。
如果伴随波浪，油回收船1以较大程度上下运动，气旋室10的流入口13的顶端14到达吃水线WL之上，则空气与油水一起从流入口13侵入气旋室10，在气旋室10中上升存留于油存留室17中。由于油存留部17内的空气妨碍油朝向油存留部17的内部的流入，故通过真空泵43将其吸引到真空箱42的内部。
按照本发明，象前述那样，气旋室的内径D(m)通过吸油泵容量Q(m3/h)，按照下述公式设定D＝CQ0.4...(1)吸油泵的容量Q根据油回收装置装载船的规模(可装载装置的装载船的大小，比如，总吨数)确定。C表示气旋室的油水流入量、气旋室流入面积以及气旋室流入口前后的油水头差的系数。比如，在吸油泵容量Q为15.6m3/h的场合，内径D为0.5m、在吸油泵容量Q为88.4m3/h的场合，该内径D为1.0m，在吸油泵容量Q为500m3/h的场合，内径为2.0m。
上述系数C根据模型实验和过去的实际情况求出，数值在0.16～0.18的范围内。C的下限不到0.16，无法获得所需的油回收性能。如果超过上限0.18，则装置相对所需的油回收性能，大于需要以上，这是不经济的。
吸油泵的容量Q与气旋室的油水流入量成比例，油水流入量与气旋室流入口面积S与油水流入平均流速V1(m/S)的乘积成比例。于是，表示为Q＝3600·C1·S·V1...(2)C1表示气旋室的油水流入量的系数。另外，油水流入平均速度V1可测定，采用测定值。
流入口面积S为气旋室内流路的最小截面积，表示为
S＝C2·b·h＝C3D2...(3)C2和C3为流入面积S的系数，b(m)表示流入口宽度，h(m)表示流入口高度。另外，如果气旋室流入口前后的油水头差由H(m)表示，则油水流入平均速度V1表示为V1＝(2gH)0.5＝C4(2gD)0.5...(4)C4表示流入口前后的油水头差H的系数。根据上述公式(2)～(4)，则Q＝3600·C1·C3·C4·(2g)0.5D2.5＝C5·D2.5...(5)根据该公式(5)，获得气旋室的内径D的公式(1)。
D＝C·Q0.4...(1)在这里，C＝(1/C5)0.4内径D为确定气旋室流入口、导水通路、其它的油回收装置各部分的尺寸的基准。装置各部分的尺寸根据模型的实验、过去的实际情况等，象下述那样确定。图3和图4表示各部分的尺寸的记号。
(1)气旋室如果从流入口正面观看，则流入口的形状呈四边形。四边形为正方形、长方形或梯形。宽度b为相对与导水通路的侧板和底板相垂直的面的、流入口的宽度方向的投影长度。在梯形的场合，平行的对边的长度的平均值为宽度b。一般，宽度b较宽、高度h较低的形状对于油分流入是有利的。但是，如果宽度b过宽，则来自流入口顶部的空气的流入量增加，油回收效率降低。另外，如果宽度b超过气旋室的内径D的1/2，则妨碍在气旋室发生涡流，这样上限为1/2·D。由于这些情况，宽度b和高度h根据下述公式求出。
b＝(0.35～0.50)D，h＝(0.50～0.35)D ...(6)b·h表示流入口的开口面积。如果扩大该开口面积，则流入阻力减小，油水容易流入。但是，在导水通路的水位降低时，具有气旋室的油水逆流的危险。根据这些情况，开口面积b·h为b·h＝0.175D2...(7)另外，从防止来自流入口的空气的侵入的方面来说，最好，b≥h。
集中于导水通路中的油水浸没流入口而漏出并流入到气旋室中。流入口正上部分的周壁作为潜堰，防止空气朝向室内流入的情况。流入口深度F越浅水面附近的油越容易流入。但是，由于在海上伴随波浪，水位发生变化，故如果超过流入深度F，则空气流入，气旋室内的水位下降，油回收效率降低。流入的空气通过空气去除器而排出，但是，在此期间，由于油水的流入效果降低，故降低流入口深度F的极限依赖于空气去除器的能力。考虑通过模型试验等，流入口深度F的适合值为0.125D，依赖于油回收规模、吸油泵和空气去除器的容量等方面，使得F＝(0.10～0.15)D...(8)由于气旋室的高度N越高，则内容积越大，油水的气旋室内的滞留时间增加，所以油水分离性能提高。如果空气流入，由于上层的油面下降故最好高度N(m)为较高。另外，由于流入的空气通过空气去除器排出，故高度N也与空气去除器的能力有关。另一方面，上述油存留部防止空气的流入造成的暂时的油面的降低所造成的暂时的性能降低。高度N考虑这些因素，按照下述的方式，在油回收装置装载船的上甲板的空间、装载负荷、浮桥的视野等所允许的范围内进行设定。
N＝(2.37～2.62)D...(9)
(2)导水通路油回收装置设置于装载船的舷侧，通过装载船的推进力，对油水进行流入、浓缩、聚集的处理。导水通路的流入口宽度B越宽，扫雷面积越增加。对于流入口高度H，伴随波浪，海面上下运动，由此，作为原则，必须要求最大波高以上的高度。油回收器由于波承受较强冲击力，故开口面积受到限制。另外，由于在有效波的场合，特别大的波的袭击是罕见的，故从可回收油的范围进行删除，流入口的高度H/宽度B选择油回收最有效率的值。导水通路的流入口的宽度B和高度H与高度H/宽度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)流入到导水通路中的油水从导水通路的流入口宽度B，缩小到气旋室的流入口宽度b。如果该缩小急剧，则伴随油分从导水通路底部向下方的流出、导水通路内的涡流发生、反射波增加等，油回收性能下降。另外，由于导水通路的长度L处于与(B-b)成比例关系，故还与气旋室的内径D成比例关系。通过这些方面，导水通路长度L按照下述公式求出。
L＝(2.0～2.25)D ...(11)(3)其它1.装载船速度如果油回收速度依赖于装载船速度V，装载船速度加快，则集油能力增加，但是，油回收性能逐渐降低。按照实验，以4～5kt为限度而降低。根据实验的结果，装载船速度V表示为V＝(2.0～5.0))(kt) ...(12)2.来自气旋室排出口的排水量来自气旋室的流入口的流入水量并不限于与船速成比例，但是，如果船速变慢，则上述流入水量减少，最后形成负侧，即，吸水侧，油回收性能显著减少。在这样的场合，形成喷水喷射、回转翼等的从流出口的强制排出是提高油回收率的有效方式。
油水的气旋室流入口的流入量Q1(m3/h)由下述式求出。
Q1＝SV1...(13)S和V1分别与上述式(2)相同表示流入口面积和油水流入平均流速。气旋室流出口的流出量Q2(m3/h)由下述公式求出。
在这里，Q2＝Q1-Q...(14)Q表示上述吸油泵容量。
比如，通过喷水强制排水的场合，喷水量qJ(m3/h)按照下述方式求出。
qJ＝κQ2(m3/h) ...(15)在这里，κ表示通过模型实验求出的系数。
本发明不限于上述优选的形式。比如，油回收装置也可为湖或河川所采用的类型。
权利要求
1.一种涡流式油回收装置，该涡流式油回收装置包括气旋室；导水通路，该导水通路将包含油的水送向气旋室，该涡流式油回收装置通过吸油泵吸引在气旋室内上浮的油，将其排到气旋室外，其特征在于气旋室的内径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(气旋室的油水流入量、气旋室流入口面积以及气旋室流入口前后的油水头差的系数)。
2.根据权利要求1所述的涡流式油回收装置，其特征在于上述气旋室的流入口的宽度b和高度h分别表示为b＝(0.35～0.50)D，h＝(0.50～0.35)D并且b·h＝0.175D2。
3.根据权利要求1或2所述的涡流式油回收装置，其特征在于上述气旋室的流入口的宽度b和高度h处于b≥h的关系。
4.根据权利要求1或2所述的涡流式油回收装置，其特征在于从吃水线到上述气旋室的流入口顶缘的深度F(m)为F＝(0.10～0.15)D。
5.根据权利要求1或2所述的涡流式油回收装置，其特征在于上述导水通路的流入口的宽度B(m)、高度H(m)和长度L(m)分别为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
本发明的课题在于提供一种涡流式油回收装置，该涡流式油回收装置包括气旋室(10)；导水通路(20)，该导水通路(20)将包含油的水送向气旋室(10)，该涡流式油回收装置(5)吸引在气旋室(10)内上浮的油，将其排到气旋室(10)外，其特征在于气旋室的内径D(m)由下述公式表示D＝CQ
文档编号C02F1/40GK1730834SQ20041010172
公开日2006年2月8日 申请日期2004年12月22日 优先权日2004年8月4日
发明者宫田康弘 申请人:株式会社堤土乐