专利名称：在环境液体中收集不溶轻液体或气体的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种在环境液体中收集不溶轻液体或气体的装置及方法。
背景技术：
目前，原油、天然气等资源经常需要跨区域的大范围调动，输送原油的油管和输送包括天然气在内的气体的输气管经常穿过海或河，如果海或河中的油管或输气管裂开，原油或气体将从裂开的释放口释放出来，这样不仅会造成资源浪费，还会污染周边环境。为此，专利号为00225230.9的中国专利公开了一种水面漏油防扩散围栏，专利号为200420051404.5的中国专利公开了一种海洋泄漏油料回收装置的围栏与提速装置，两者都主要是利用围栏围住浮油并清除之，但是其都只能收集已上升到海面的浮油，而不能收集正在海底释放的原油，并且不适用于收集漏气，因而具有效果不佳，功能单一的缺点。而专利号为02236690.3的中国专利公开了一种基于气举原理的海底漏油管线原油回收装置，该装置包括装于海管漏油点外围的对开式外卡，卡上的进出口以及与进出口相连的管线，外卡两端相对密封，内留空腔，漏入空腔内的原油与进气管的高压气在腔内混合成容重较低的气、油、水混合物，在足够压力作用下经出油管气举到海上平台分离装置，将原油回收。然而，这是一种采用刚性方法收集原油的装置，在利用该装置收集漏出的原油时，需要潜水员将对开式外卡成功地箍套在漏油口的油管外，同时还要保证外卡两端密封、不漏气，但由于漏油口原油压力极大，海水污浊，严重影响了潜水员的视线，因此操作难度极大，同时，该装置也不能用于在液体中收集气体，同样具有功能单一的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置，其结构非常简单，成本低，并且操作难度极低，效果佳，既能在液体中收集不溶轻液，也能收集不溶气体，同时还能作为水下救生设备或水下工作仓使用，实现了多功能化。本发明的目的之二在于提供一种在环境液体中收集不溶轻液体或气体的方法。为实现上述目的一，本发明采用如下技术方案:
在环境液体中收集不溶轻液体或气体的装置，包括不透水不透气的柔性罩，该柔性罩呈底部开口且中间部上凸的拱形或伞形，柔性罩覆盖的空间形成一个收纳空间，该收纳空间用于收容不溶于环境液体且密度小于环境液体的被收集液体或气体,柔性罩的周边通过连接件均匀吊挂有至少三个使柔性罩周边下垂形成拱形或伞形且能防止柔性罩在环境液体中受浮力作用上升的配重物，柔性罩的顶部设置有至少一个管孔与收纳空间相通的管接头，每一管接头上均连接有用于将收纳空间和环境液体外界的容器连通的导管。所述连接件为数量与配重物一致的挂钩，柔性罩的下部周边均匀设置有与挂钩一一适配的挂孔，各挂钩的上部吊挂在对应的挂孔中，各配重物固定在对应的挂钩下部上。各挂孔中均设置有一直径小于挂孔的用于支承挂钩的挂环，挂环包夹在由纤维布制成的夹块与柔性罩之间，夹块通过先粘贴后缝纫的方式与柔性罩固定连接。所述配重物为重锤、铅坠、锚或沙袋中的ー种。所述柔性罩的展开形状呈方形，配重物为四个，该四个配重物一一对应的连接在柔性罩的端角部。为实现上述目的ニ，本发明采用如下技术方案:
在环境液体中收集不溶轻液或气体的方法，其包括如下步骤:
a.将柔性罩放入所要收集的不溶轻液或气体所处的环境液体中，利用配重物的重力使柔性罩在环境液体中下沉，在下沉之前或者下沉过程中，从管接头向柔性罩内部充入密度小于环境液体的辅助气体或辅助液体，使柔性罩充分张开成拱形或伞形，并使柔性罩内部形成ー个收纳空间；
b.柔性罩下沉至罩设在处于环境液体中且比重小于环境液体的所要收集的不溶轻液或气体的释放口外部，使所要收集的不溶轻液或气体进入到柔性罩内部的收纳空间中，同时将导管直接或通过泵接通管接头；
c.将导管或泵的输出端接通至收集容器，使柔性罩内部收纳空间中的辅助气体或辅助液体，和所要收集的不溶轻液或气体通过导管或泵进入到收集容器中。本发明所阐述的一种在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置及方法，其有益效果在于:本发明的装置和方法利用由软质高強度纤维布制成的柔性罩来罩住正向液体中释放不溶于该液体的轻液(即比重比该液体小的液体)或气体的释放ロ，漏出的轻液或气体由于比重小于该液体，因而将自动上升到柔性罩罩住的空腔内，再经过柔性罩顶部的管接头、导管导出，其采用的是半开放式的柔性罩，只需将柔性罩从释放口上方的液面放下去，柔性罩在配重物作用下很容易沉入液面并罩住释放ロ，在柔性罩下降过程中，对其内部的收纳空间充入密度小于环境液体密度的辅助气体或者辅助液体，柔性罩呈张开状态，其下部开ロ覆盖较大的区域，无需非常精确地进行操作，大大降低了操作难度；本发明的装置结构简单，重量小，柔性罩可随意折叠收拢，便于贮藏、搬运和展开使用；同时，本发明的装置不仅可收集轻液和气体,还可以通过导管向沉入液体的柔性罩充气,从而在柔性罩内形成ー个有足够氧气的无液空间，因而其又可作为水下救生设备或水下工作仓使用，实现了多功能。
图1是本发明在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置的第一种实施例的结构示 图2是图1中的A向示 图3是图1中挂孔处的局部剖视放大 图4是本发明在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置的第二种实施例的结构示图； 图5是本发明在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置在液体中工作时的示意图。
附图标记说明:
10、柔性罩；10’、柔性罩；11、收纳空间；12、管接头；13、导管；14、挂孔；141、挂环；142、夹块；20、配重物；20’、锚具；30、挂钩；40’、连接绳索；
100、海水;101、释放口 ;200、原油;300、收集容器。
具体实施例方式下面，结合附图以及具体实施方式
，对本发明做进一步描述:
如图1、2、3，为本发明在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置，其包括由高强度的软质纤维布制成的柔性罩10，其中，纤维布的材质可以是芳纶纤维布，聚乙烯纤维布等，柔性罩10也可以采用强度较高的薄膜材料，，柔性罩10呈底部开口且中间部上凸的伞形，其所覆盖的空间形成一个收纳空间11，该收纳空间11用于收容不溶于环境液体且密度小于环境液体的被收集液体或气体，柔性罩10的周边通过连接件均匀吊挂有四个使柔性罩周边下垂形成柔性罩10且能防止柔性罩10在液体中受浮力作用上升的配重物20，为了保证柔性罩10的强度，柔性罩可以用多层纤维布重叠后缝合而成。该柔性罩10的顶部设置有至少一个管孔与柔性罩10罩住的收纳空间11相通的管接头12，每一管接头12上均连接有用于将收纳空间11和该液体外界容器连通的导管13。上述的所述柔性罩呈圆形，四个配重物20通过连接件均匀吊挂在柔性罩10的下部周边上，所述连接件为数量与配重物20 —致的挂钩30，柔性罩10的下部周边均匀设置有与挂钩30——适配的挂孔14，各挂钩30的上部吊挂在对应的挂孔14中，各配重物20固定在对应的挂钩30下部上。为了增强挂孔14的牢固性，各挂孔14中均设置有一直径小于挂孔14的用于支承挂钩30的挂环141，挂环141包夹在由纤维布制成的夹块142与柔性罩10之间，夹块142通过先粘贴后缝纫的方式与柔性罩10固定连接。所述配重物20可以是重锤，也可以是铅坠，还可以是沙袋，当然还可以是其它能够在柔性罩10处于环境液体中，使柔性罩下沉的物品。如图4，为本发明的另一种结构形式，其与图1-3所示的结构大致相同，不同之处在于，其柔性罩10’的展开形状呈正方形，材料同样选用不透水不透气的软质高强度的纤维布制成，比如芳纶纤维布，聚乙烯纤维布等，柔性罩10’的四个端角部分通过分别通过连接绳索40’连接有一作为配重物的锚具20’，连接绳索40’可由与柔性罩同等材质的纤维布制成，也可以用其它韧性强的材料制成，该四个连接绳索40’的上部以缝纫加粘贴的方式分别固定在柔性罩10’下部周边的四个角上，四个锚具20’分别固定在四个连接绳索40的下部上。需指出的是，在图1-3所示的结构中，连接件也可以是连接绳索，配重物可以是锚具，此时不需在由圆形柔性罩形成的柔性罩上设置挂孔，可以以与第二种实施例相同的方式将连接绳索与锚具固定连接在由圆形柔性罩形成的柔性罩的下部周边上。同样，在图4所示的结构中，连接件可以是挂钩，配重物可以是重锤或铅坠或者沙袋，此时需要在柔性罩下部周边的四个角上设置挂孔，以与第一种实施例相同的方式将配重物通过挂钩吊挂在挂孔中。当然，挂钩也可以和锚具配合，连接绳索也可以和重锤、铅坠或沙袋配合，只要能达到使柔性罩周边下垂形成柔性罩且能防止柔性罩在液体中受浮力作用上升的目的，不管采用何种连接件和配重物皆可。參见图5，本发明的收集装置可以用于在海洋中收集泄露的原油，即环境液体为海水100，被收集物为原油200，其密度小于海水100的密度，在使用吋，柔性罩10的下部开ロ覆盖ー个较大的区域，柔性罩10的投放位置处于原油200泄露ロ 101正上方的洋面，在柔性罩10投放后，由于其周边的配重物20的重力大于海水对上述装置所产生的浮力，因此，在装置投放于原油泄漏ロ 101正上方时，上述装置缓慢下沉并覆盖原油泄漏ロ 101上方的较大区域，上升的原油从柔性罩10的底部开ロ进入到收纳空间11中，并在收纳空间11中由下至上聚集，此时，导管13接通外界的收集容器，当收纳空间11中原有的空气被原油挤压完后，收纳空间11中的原油200即通过导管13进入到外界的收集容器当中。此过程中，由于柔性罩10内外的两种液体分别为原油200和海水100，柔性罩10内的原油200比重较轻，柔性罩10外部作为环境液体的海水100的比重较重，两种液体密度差所导致的浮力会使柔性罩10上浮，配重物20的作用，使柔性罩10稳定地停留在海水100中并将原油200泄漏ロ 101罩住。配重物20的重量可根据实际需要而定，比如在很深的环境液体(如深海)中作业，配重物20的总质量就需要大ー些，而在较浅的液体中作业,配重物20的总质量就可以小一些。当然，为了提高柔性罩10在环境液体中的下沉速度，使其能更快的下沉到所收集液体的释放位置，可先将柔性罩10用绳索扎成束，不让其散开，等柔性罩10下沉到释放位置吋，再将扎束的绳索松开，让柔性罩10展开罩在释放位置上。还有，虽然所收集液体比重小于环境液体的原因会自动沿导管13进入环境液体外界的收集容器300内，但为了提高所收集液体的收集速度，可以在导管13与收集容器300之间设置泵，这样导管13通过泵将收纳空间11和液体100外界容器300连通，泵能通过导管13以更快的速度将柔性罩10内的所收集液体泵入收集容器300，同时，为了使进入柔性罩10的所收集液体不至于过多而从柔性罩10的下部周边涌出，也不至于过少而将进入柔性罩10内的环境液体泵入容器300，可在柔性罩10内高低不同的两个高度位置，各设置ー个浮子式液位开关，该浮子式液位开关与泵开关相连，当柔性罩10内的环境液体与所收集液体的分界面达到低位浮子式液位开关的位置时,泵开始工作,抽取所收集液体并将其泵入收集容器300中，当柔性罩10内的环境液体与所收集液体的分界面达到高位浮子式液位开关的位置时，泵停止工作，由于环境液体与所收集液体的比重不同，浮子式液位开关会受到ー个将其从环境液体推向所收集液体的压力，从而使浮子式液位开关在处于两液分界面时，会随分界面的位置变化而动作。当环境液体中存在正向该环境液体释放比重比该环境液体小且不溶于该环境液体的气体的释放ロ吋，处理过程与上述大体相同，区别是:不利用泵，气体的收集速度也很快，因此一般情况下，收集气体时不利用泵(当然有泵收集速度更快)，也就不需要设置浮子式液位开关。当然，本实用新型的柔性罩还可以是底部开ロ且中间部上凸的拱形。本发明还提供了在液体中收集不溶轻液或气体的方法，该方法采用如上所述的在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置，包括如下步骤:
a.将柔性罩10放入所要收集的不溶轻液或气体所处的环境液体中，利用配重物的重力使柔性罩10在环境液体中下沉，在下沉过程中，从管接头向柔性罩10内部不断的充入辅助气体或密度小于环境液体的辅助液体，辅助气体或辅助液体能够保证柔性罩10充分张开，使柔性罩10的底部开ロ尽可能的覆盖较大的面积,展开后的柔性罩10内部形成ー个收纳空间11;
b.使柔性罩10罩设在处于环境液体中且比重小于环境液体的所要收集的不溶轻液或气体的释放口外部，使所要收集的不溶轻液或气体进入到柔性罩10内部的收纳空间11中，同时将导管13直接或通过泵接通管接头；
c.将导管13或泵的输出端接通至收集容器，使柔性罩10内部收纳空间11中的辅助气体或辅助液体，和所要收集的不溶轻液或气体通过导管13或泵进入到收集容器中。在上述步骤a中，可以是在柔性罩10下沉之前，对柔性罩10内部充气，使柔性罩10充分张开，使其内部形成较大的收纳空间11。需强调的是，本发明的装置不仅可收集轻液和气体，还可以通过导管13向沉入液体的柔性罩10充气，从而在柔性罩10内形成一个有足够氧气的无液空间，因而其又可作为水下救生设备或水下工作仓使用，例如，在水下设备出现故障时，可预先在柔性罩10内充满足够空气或氧气，操作人员进入到存有空气或氧气的柔性罩10中的收纳空间11中，空气或氧气的作用是使柔性罩10充分张开呈拱形或伞形，然后将柔性罩10投放于故障设备的正上方水面处，配重物20使柔性罩10缓慢下降，使柔性罩10最終罩设在故障设备的上部，并最终使柔性罩10在水中处于平衡状态，在实际操作时，有可能会因为柔性罩10所受到的浮力大于配重物20的重力，柔性罩10不能下降到预定位置，则此时可以通过柔性罩10顶部的导管13释放收纳空间11中的空气或氧气，调整柔性罩10的下水深度，当然，也可以根据实际情况，在柔性罩10下沉过程中，对收纳空间11中充入空气或氧气，最終使柔性罩10能够在正好罩设于故障设备上后，其所受的浮力能够正好与配重物20的重力相当，尽量的减小柔性罩10内外的压カ差，由于在柔性罩10的收纳空间11中具有足够的空气和氧气，并且，通过柔性罩10罩设后，故障设备就会外露于柔性罩10内部的水平以上，操作人员在柔性罩10的有氧收纳空间11中作业，可快速的对设备进行修复。作为水下救生设备使用时，操作过程与上述大致相同，其不同之处在于，获救人员进入到柔性罩10中的有氧收纳空间11中后，可缓慢的对收纳空间11中充入空气，此时，由于柔性罩10所受浮力大于配重物20的重力，柔性罩10以及收纳空间11中的空气即上，最终上升到水面以上，使收纳空间11中的水平面与环境水平持平，收起柔性罩10，人员最终获救。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
权利要求
1.在环境液体中收集不溶轻液体或气体的装置，其特征在于，包括不透水不透气的柔性罩，该柔性罩呈底部开ロ且中间部上凸的拱形或伞形，柔性罩覆盖的空间形成一个收纳空间，该收纳空间用于收容不溶于环境液体且密度小于环境液体的被收集液体或气体，柔性罩的周边通过连接件均匀吊挂有至少三个使柔性罩周边下垂形成拱形或伞形且能防止柔性罩在环境液体中受浮力作用上升的配重物，柔性罩的顶部设置有至少ー个管孔与收纳空间相通的管接头，每一管接头上均连接有用于将收纳空间和环境液体外界的容器连通的导管。
2.根据权利要求1所述的在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置，其特征在于，所述连接件为数量与配重物一致的挂钩，柔性罩的下部周边均匀设置有与挂钩一一适配的挂孔，各挂钩的上部吊挂在对应的挂孔中，各配重物固定在对应的挂钩下部上。
3.根据权利要求2所述的在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置，其特征在于，各挂孔中均设置有一直径小于挂孔的用于支承挂钩的挂环，挂环包夹在由纤维布制成的夹块与柔性罩之间，夹块通过先粘贴后缝纫的方式与柔性罩固定连接。
4.根据权利要求2所述的在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置，其特征在于，所述配重物为重锤、铅坠、锚或沙袋中的ー种。
5.根据权利要求1所述的在环境液体中收集不溶轻液或气体的装置，其特征在于，所述柔性罩的展开形状呈方形，配重物为四个，该四个配重物--对应的连接在柔性罩的端角部。
6.在液体中收集不溶轻液或气体的方法，其特征在于，该方法采用如权利要求1-5中任一项所述的装置，包括如下步骤: a.将柔性罩放入所要收集的不溶轻液或气体所处的环境液体中，利用配重物的重力使柔性罩在环境液体中下沉，在下沉之前或者下沉过程中，从管接头向柔性罩内部充入密度小于环境液体的辅助气体或辅助液体，使柔性罩充分张开成拱形或伞形，并使柔性罩内部形成ー个收纳空间； b.柔性罩下沉至罩设在处于环境液体中且比重小于环境液体的所要收集的不溶轻液或气体的释放口外部，使所要收集的不溶轻液或气体进入到柔性罩内部的收纳空间中，同时将导管直接或通过 泵接通管接头； c.将导管或泵的输出端接通至收集容器，使柔性罩内部收纳空间中的辅助气体或辅助液体，和所要收集的不溶轻液或气体通过导管或泵进入到收集容器中。
全文摘要
在环境液体中收集不溶轻液体或气体的装置，包括不透水不透气的柔性罩，该柔性罩呈拱形或伞形，柔性罩内形成一个收纳空间，该收纳空间用于收容不溶于环境液体且密度小于环境液体的被收集液体或气体，柔性罩的周边通过连接件均匀吊挂有使柔性罩周边下垂形成拱形或伞形且能防止柔性罩在环境液体中受浮力作用上升的配重物，柔性罩的顶部设置有至少一个管孔与收纳空间相通的管接头，每一管接头上均连接有用于将收纳空间和环境液体外界的容器连通的导管。本发明利用呈拱形或伞形的柔性罩处于环境液体中的密度较小且不溶于环境液体的被收集液体或气体的释放口，被收集液体或气体被收集到柔性罩内部供收集，其结构简单，重量小，便于贮藏、搬运。
文档编号B08B15/04GK103121028SQ201310056079
公开日2013年5月29日 申请日期2013年2月21日 优先权日2012年11月14日
发明者李虬, 李心怡 申请人:李虬, 李心怡