专利名称：磁流体动力回收海面浮油的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及油水分离或油污水处理技术，具体地说，是提供一种用磁流体动力回收海面浮油的方法和装置，特别适合浮油层薄的轻油的回收。
背景技术：
回收海面浮油的现有技术中，对于海上突发溢油事故引起的污染，通常是首先采用围油拦把泄漏于海面上的浮油控制起来，再用各种专门收油机械回收，如转盘式，板轮式、袋式、绳式、刷式等等，多是利用机械带动和施加亲油材料，通过刮集或吸附回收浮油，这对于粘度大的稠油，如原油，重油，因其浮油层较厚，收油效果好。但对于轻油，如煤油、柴油，其浮油层薄，特别是厚度小于1.0毫米的浮油污染则难以处理和回收。通常是喷洒化学分散剂，令其慢慢地自然降解，其结果是表面的浮油虽然看不见，而污染却长久存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁流体动力回收海面浮油的方法和装置，该方法是利用磁流体推进器产生的磁流体动力，吸入油污海水而后分离回收油，特别适合煤油、柴油类轻油的海洋环境污染治理，并且本发明方法对油和海水没有搅拌作用，不会形成乳化油。本发明还提供了实现本发明方法的装置，包括磁流体推进器、油水分离阻油蜗主要部件和系统总体设计。
本发明磁流体动力回收海面浮油的方法，包括吸入油污海水和排除脱油海水步骤，利用回收装置中的磁流体推进器产生的磁流体动力，从磁流体推进器前端进入油污海水，在磁流体通道中加压，然后进入油水分离室，在其中浮油层变厚进而油水分离，油回收，排出脱油海水。
本发明方法中，油水分离采用蜗壳形结构的油水分离阻油蜗，在这里油污海水的流速迅速降低，比重较轻的浮油集中在流体上层并且增厚，在磁流体动力的水压作用下，浮油经排油管收集于回收油箱。脱油的海水经尾喷口喷出，由于其反作用力，给回收装置及其载体(例如船)向前的推力。
实现本发明方法的装置—磁流体动力回收海面浮油的装置，包括如下顺序相连的部件吸水口—引导段—磁流体推进器—油水分离阻油蜗—回收油箱—尾喷口。
本发明装置中的磁流体推进器，包括一对极磁体、一磁流体通道、一对平板电极。磁流体通道是横截面呈矩形由绝缘材料制成的一段直管，呈水平方向置于对极磁体的磁场中，对极磁体的磁场方向为垂直方向。一对平板电极设置在磁流体通道两侧内壁，平板电极之间的电流方向与磁场方向垂直相交。平板电极由外部电源供电。
本发明装置中用于油水分离的是油水分离阻油蜗，它是一个呈六面体的方形箱体，其前后箱壁分别开进口孔和出口孔，箱体内一挡板将箱内分割成前后下三部分，前箱体顶板上有通大气的开口，前箱壁上部位置设排油口。所述箱体内的挡板的纵向断面大体呈反L形，由垂直段和水平段连接而成，两段连接处为直角或圆弧。
本发明装置中的引导段为柔性构件，其进口段与出口段之间允许有高度差。吸水口部件的进口是扁平的喇叭口形。
磁流体动力回收海面浮油的方法和装置，其基本原理是物理学著名的弗来明定律，并且应用了海水与油的导电性和比重存在的明显差异。由于海水是导电流体，当磁流体推进器工作时，平板电极间的电流从海水中通过，电流方向与磁场方向垂直相交。根据弗来明定律，海水受到洛仑兹f→=j→×B→--]]>电磁力的作用，在这里即是磁流体推进器产生的磁流体动力。这种磁流体动力相当于一种电磁泵。这种电磁泵对流体的作用与一般机械泵不同，它作用于流体的力是体积力。在磁流体推进器的直管磁流体通道中，流体平行地流动并被加压加速，由于没有运动叶片对流体的搅拌作用，海水与浮油不会因搅拌而使油乳化，所以本发明特别适用于从海水中分离回收轻油。
磁流体动力回收海面浮油的装置运行时，由于磁流体动力作用，由于磁流体动力作用，从磁流体通道的前端吸入油污的海水，在磁流体通道中加压加速，进入油水分离阻油蜗，流速迅速降低。由于阻油蜗的蜗壳形结构以及水压比大气压高的多重作用，比重较轻的浮油集中在阻油蜗上腔室，经排油管收集于回收油舱。脱油的海水经尾喷口喷出，由于喷水的反作用力，同时给装载回收装置的船向前的推力。
图1是磁流体动力回收海面浮油装置的示意图。
图2是磁流体推进器的示意图(正视图)。
图3是图2所示磁流体推进器的左视图。
图4是磁流体推进器中的磁流体通道。
图5是油水分离器阻油蜗的构造示意图。
图6是磁流体动力海面浮油回收船示意图。
具体实施例方式
磁流体动力回收海面浮油的方法和装置，利用磁流体推进器产生的磁流体动力，在磁流体通道中对油污海水加压加速，然后在蜗形油水分离室(油水分离阻油蜗)中浮油层变厚，经排油管回收，分离的海水自尾喷口喷出。
按本发明方法设计的磁流体动力回收海面浮油的装置如图1所示，包括顺序相连的一个漂浮的扁平喇叭口形的吸水口10，一柔性过渡的引导段20，其进口段比出口段要高，一磁流体推进器30，回收油箱40，油水分离阻油蜗50和尾喷口60。磁流体推进器30和油水分离阻油蜗50的详细结构见后述。
结合图1，本发明磁流体动力回收海面浮油的方法的主要步骤如下(1)吸入油污海水用漂浮的扁平喇叭形吸水口10将油污海水吸入；为第一次集油—流动机械集油；(2)流经引导段20一柔性过渡的引导段20将吸入的油污海水引入磁流体推进器30的进口；(3)流经磁流体推进器30在这里通电的海水受到电磁力—洛仑兹力，由于这种磁流体动力作用，海水压力升高；海水上面的浮油不受电磁力的作用而因与海水间的粘性随之向后运动，浮油层变厚；为第二次集油—磁流体动力集油；(4)油水分离油污海水流体进入油水分离阻油蜗50，受挡板阻挡，流速迅速降低，浮油层继续增厚，液面升高，浮油集中于阻油蜗50的上部；在这里第三次集油—阻油蜗集油与油水分离同时发生；(5)浮油回收阻油蜗50上部的浮油在水压作用下经排油管流进回收油箱40中；(6)排出海水油水分离后的海水，在水压作用下从阻油蜗50的排水口流向尾喷口60，最后从尾喷口60喷出，喷出海水的反作用力给装置及其载体提供一定的动力，即磁流体动力推进力。
磁流体推进器30的构造如图2-图4所示。磁流体推进器30包括三个部分一个由永磁材料制成的对极磁体301，装在对极磁体301的空腔亦即空间磁场中的磁流体通道302，和装在磁流体通道302两侧内壁的一对平板电极303。磁流体通道302是横截面呈矩形、用玻璃钢材料制成的一段直管，大体呈水平状态。如图4所示，对极磁体301的磁场方向 向下。平板电极303的电流方向 与磁场方向 垂直相交，运行时产生的电磁力F→=I→×B→.]]>电磁力 的方向垂直于 相交的平面。
图5所示的油水分离阻油蜗50，其外壳是一个方形的六面体箱体501，前后面板分别设进口502和出口503，箱中有一横向布置的反L形挡板504，反L形挡板504之竖板与箱顶板连接，下面的平板低于前面板上进口502之下沿，但与前面板间留有一定距离，以供流体通过。该反L形挡板504把箱体分出左、下、右三部分，分别称之为前箱(511)，下箱(512)与后箱(513)。前箱顶部有通大气的开口505，在上顶与进口502之间装有排油管506。
把本发明装置安装在船上如图6之示意图。船体100中，自前而后顺序安装扁平喇叭口形吸水口110、柔性过渡段120、磁流体推进器130、油水分离阻油蜗150及回收油箱140、尾喷口160。其中磁流体推进器130和油水分离阻油蜗150的构造分别如前述图2-图4和图5所示。装置运行时，由于磁流体推进器130的电磁泵作用，船前方的海水和浮油一起从扁平喇叭口形的吸水口110吸入。漂浮在海面的扁平喇叭口形吸水口有利于吸入更多的浮油(这是第一次集油一流体机械集油)。经柔性过渡段120进入磁流体推进器130，通电海水受到电磁力——洛仑兹力的作用，而不通电的浮油没有这种力的作用。海水在这种体积力的作用下不断地加压和向前运动，从而推动和拖带其上面的浮油一起运动，这种拖带作用使浮油层变厚(这是第二次集油—磁流体动力集油)。以下参见图6和图5。在进入油水分离阻油蜗150后，由于流体经磁流体动力作用，压力升高(比大气压高)，和油水分离阻油蜗箱体501的流通截面比磁流体通道302之截面大若干倍，以及流体中浮油与海水比重相差较大等因素作用下，流体进入阻油蜗进口502之后，流速降低，流体受到油水分离阻油蜗中反L形挡板的阻挡，比重小的浮油受阻并进一步集中于前箱511之上部。在这里浮油层增厚(这是第三次集油)，然后经排油管506排至其下方的回收油箱140。而比重大的海水在水压推动下，经下箱512，至右箱513，从出口503流向尾喷口160，从尾喷口160喷出，为船提供一定的前进动力。装备磁流体动力回收海面浮油的船，特别适用于回收海面上的轻质浮油，清除海上突发事件对海洋造成的污染。由于装置中没有运动叶片对流体的挤压和搅拌作用，不会使浮油与海水形成乳化油。
本发明方法和装置实施例的一组参数如下磁流体推进器中磁流体通道内空腔宽0.4米×高0.15米×长2.0米，磁通密度8000高斯，磁流体动力压力约为2千帕，吸入海水流量约200米3/小时，电极电流400安，电压60伏，输入电功率约24千瓦；若浮油层厚度～2毫米，平均收油率约4米3/小时。
权利要求
1.一种磁流体动力回收海面浮油的方法，吸入油污海水和排除脱油的海水，其特征是回收装置中有磁流体推进器，从磁流体推进器前端进入的油污海水在磁流体动力作用下，在磁流体通道中加压，然后进入油水分离室，浮油层变厚，进而油水分离，油回收。
2.根据权利要求1的回收海面浮油的方法，其特征是油水分离采用蜗壳形结构的油水分离阻油蜗，在这里流体的流速迅速降低，比重较轻的浮油层增厚并集中在流体上部，在水压作用下经排油管收集于回收油箱。
3.根据权利要求1的回收海面浮油的方法，其特征是脱油的海水经尾喷口喷出，由于其反作用力，给装置及其载体向前的推力。
4.根据权利要求1或2或3的回收海面浮油的方法，其特征是其主要步骤如下(1)吸入油污海水用漂浮的扁平喇叭形吸水口将油污海水吸入；为第一次集油—流动机械集油；(2)流经引导段一柔性引导段将吸入的油污海水引入磁流体推进器的进口；(3)流经磁流体推进器在这里通电的海水受到电磁力—洛仑兹力，由于这种磁流体动力作用，海水压力升高，而海水上面的浮油不受电磁力的作用但因与海水间的粘性而随之向后运动，浮油层变厚；为第二次集油—磁流体动力集油；(4)油水分离油污海水流体进入油水分离阻油蜗，受挡板阻挡，流速迅速降低，浮油层继续增厚，液面升高，浮油集中于阻油蜗的上部；在这里第三次集油—阻油蜗集油与油水分离同时发生；(5)浮油回收阻油蜗上部的浮油在水压作用下经排油管流进回收油箱中；(6)排出海水油水分离后的海水，在水压作用下从阻油蜗的排水口流向尾喷口，最后从尾喷口喷出，喷出海水的反作用力给装置及其载体提供一定的动力，即磁流体动力推进力。
5.一种磁流体动力回收海面浮油的装置，其特征是装置包括如下顺序相连的部件吸水口—引导段—磁流体推进器—油水分离阻油蜗—回收油箱和尾喷口。
6.根据权利要求5的回收海面浮油的装置，其特征是其中的磁流体推进器包括一对极磁体、一磁流体通道、一对平板电极；磁流体通道是横截面呈矩形由绝缘材料制成的一段直管，置于对极磁体的磁场中，对极磁体的磁场方向为垂直方向，直管式磁流体通道呈水平方向布置，一对平板电极设置在磁流体通道两侧内壁，平板电极之间的电流方向与磁场方向垂直相交。
7.根据权利要求5的回收海面浮油的装置，其特征是其中的油水分离室是油水分离阻油蜗，它是一个呈六面体的方形箱体，其前后箱壁分别开进口孔和出口孔；箱体内一挡板将箱内分隔成前后下三部分；前箱体顶板上有通大气的开口，前箱壁上部位置设有排油口。
8.根据权利要求7的回收海面浮油的装置，其特征是油水分离阻油蜗中的挡板纵向断面大体上呈反L形，由垂直段和水平段连接而成，两段连接处为直角或圆弧。
9.根据权利要求5的回收海面浮油的装置，其特征是其中的引导段为柔性的，其进口段和出口段间允许有高度差。
10.据权利要求5的回收海面浮油的装置，其特征是其中的吸水口的进口是扁平的喇叭口形。
全文摘要
本发明海面浮油的回收方法，利用磁流体推进器产生的磁流体动力，从前端吸入油污海水，在磁流体通道中加压加速，然后进入油水分离室中；浮油在其上部集中，油层变厚，并在水压作用下，浮油从其上部排油孔排至回收油箱，而脱油的海水自尾喷口喷出，其反作用力给船向前的推力。本发明回收装置包括顺序相连的吸水口、引导段、磁流体推进器、油水分离阻油蜗、回收油箱和尾喷口。磁流体推进器中的磁流体通道是横截面呈矩形由绝缘材料制成的一段水平的直管，置于一对极磁体的磁场中，磁场为垂直方向，一对平板电极设置在磁流体通道两侧内壁，平板电极的电流方向与磁场方向垂直相交。本发明方法对油和海水没有搅拌作用，不会形成乳化油。
文档编号C02F1/40GK1483898SQ0214283
公开日2004年3月24日 申请日期2002年9月18日 优先权日2002年9月18日
发明者沙次文, 彭燕, 周适, 凌金福, 郑毅, 杨爱华, 赵凌志, 李然 申请人:中国科学院电工研究所