專利名稱：螺旋柵中空上浮式油水分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種深海采油的油水分離器，特別涉及一種螺旋柵中空上浮式油水分離器。
背景技術(shù)：
對于油水分離器，目前傳統(tǒng)的分離方式有靜態(tài)重力式油水分離器、靜態(tài)水力旋流分離器和主動旋流分離器。重力式油水分離器使用龐大的分離罐利用油和水的密度差在重力下將油和水進行分離，重力式油水分離器分離時間長、分離效率低、體積重量巨大，深水環(huán)境下操作難度大，而且造價昂貴。靜態(tài)水力旋流器利用其進口和出口之間的壓力差使原油在旋流管內(nèi)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力，而油和水的密度不同，離心加速度不同，從而徑向速度不同而使油水完成分離。但是靜態(tài)旋流分離器在分離過程中，由于壓力降、分離器筒體和原油的粘性阻力的存在，使得在分離器的末端，分離速度降低，流場紊亂，無法形成有效的分離。主動旋流分離器與靜態(tài)旋流分離器相比，最大的優(yōu)點是外加動力，油水混合液在旋流管內(nèi)由外力驅(qū)動的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力而進行分離，因此其分離的效率不受分離器進出口的壓差和壓力波動影響。傳統(tǒng)的動態(tài)旋流器都是通過旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)柵來加速混合液體,混合液體在旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)由于摩擦阻力的原因切向速度逐漸減小，壓力損失嚴(yán)重，到末端的時候流暢紊亂，影響分離效果。而且傳統(tǒng)的動態(tài)旋流器都是水平擺放，當(dāng)旋轉(zhuǎn)筒長度較長時，受到混合液體的重力作用影響分離流暢。另外傳統(tǒng)動態(tài)旋流器在結(jié)構(gòu)設(shè)計和密封設(shè)計上很少考慮，設(shè)備振動嚴(yán)重，影響分離效果。密封不佳，如果用于水下分離，容易產(chǎn)生泄露污染。傳統(tǒng)的動態(tài)旋流器溢流管都是安裝在旋轉(zhuǎn)筒的底部，忽略考慮了輕質(zhì)相油在旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)會產(chǎn)生從中心回流流動的情況，影響分離效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能主動控制旋轉(zhuǎn)速度、實現(xiàn)深水中的油水混合物有效分離的螺旋柵中空上浮式油水分離器。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是提供一種螺旋柵中空上浮式油水分離器，包括分離裝置，所述油水分離器還包括支架、油水混合物油桶、泵、動力系統(tǒng)、收油桶和收水桶；所述動力系統(tǒng)包括電機、變頻器和電機帶輪；所述分離裝置包括入油口裝置、軸承、軸承油封架、油封、螺旋柵、螺旋柵固定架、旋轉(zhuǎn)筒、旋轉(zhuǎn)筒帶輪、分離裝置固定架、溢流管、導(dǎo)油管和底流管；入油口裝置和軸承油封架固定在分離裝置固定架上；螺旋柵固定架固定在入油口裝置中，并與螺旋柵間隙配合加以固定螺旋柵，螺旋柵設(shè)置在旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)筒安裝于軸承中，旋轉(zhuǎn)筒和旋轉(zhuǎn)筒帶輪固定；所述螺旋柵中間設(shè)有一個縱向的通道，溢流管在旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)部，且一端與螺旋柵的通道口連接，導(dǎo)油管與螺旋柵的另一個通道口連接，底流管與旋轉(zhuǎn)筒的底部開口連接固定；軸承和油封安裝在軸承油封架里，并通過油封固定板固定；油水混合物油桶、泵和分離裝置相互之間通過管路連接，并固定在支架上方，動力系統(tǒng)固定在支架的左邊，且電機帶輪通過V帶和分離裝置中的旋轉(zhuǎn)筒帶輪相連，在分離裝置的下方支架上固定有收油桶和收水桶，收油桶與分離裝置中的導(dǎo)油管相連接，收水桶與底流管相連接。作為進一步的改進，所述油水混合物油桶上方設(shè)有攪拌器。作為進一步的改進，所述分離裝置與泵之間的管路上分別裝有壓力計和流量計，泵與油水混合油桶之間的管路上裝有閥門。作為進一步的改進，所述泵、電機、變頻器和分離裝置分別與固定板利用螺栓連接，再通過固定板與支架焊接固定，與電機連接的固定板上有上下朝向的U型槽，與分離裝置連接的固定板上有左右朝向的U型槽。作為進一步的改進，所述溢流管為錐形口結(jié)構(gòu)，且利用截面面積小的部分與螺旋柵的通道口連接。作為進一步的改進，所述在旋轉(zhuǎn)筒上部的是調(diào)心軸承，在旋轉(zhuǎn)筒下部的是止推軸承。作為進一步的改進，所述旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)部分為上端直管段、錐形段和小直徑末端直管段和大直徑末端直管段，底流管的直徑小于大直徑末端直管段的直徑，且大于小直徑末端直管段的直徑；旋轉(zhuǎn)筒外部分為兩段直徑不同的部分，且上部分的直徑大于下部分的直徑；旋轉(zhuǎn)筒與旋轉(zhuǎn)筒帶輪之間通過螺釘連接固定。作為進一步的改進，所述螺旋柵為螺旋型通道，螺旋段的截面面積大于旋轉(zhuǎn)筒的錐形段、小直徑末端直管段和大直徑末端直管段的截面面積。作為進一步的改進，所述螺旋柵的圓柱端末端通過螺紋與螺母旋和固定在入油口裝置上。作為進一步的改進，所述螺旋柵、入油口裝置、溢流管、導(dǎo)油管和底流管分別采用O型圈密封，入油口裝置和軸承油封架之間采用墊片密封，旋轉(zhuǎn)筒和軸承油封架之間采用油封密封。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、結(jié)構(gòu)緊湊，體積和重量都很小，適合深海作業(yè)；2、比起重力式分離，本發(fā)明明顯縮短了分離時間；3、本發(fā)明先對油水混合物進行攪拌，并用泵以一定的壓力注入分離裝置，增大了油水混合物的濃度、雜質(zhì)含量的適用范圍；4、本發(fā)明配備了動力裝置，螺旋柵和旋轉(zhuǎn)筒結(jié)構(gòu)都是通過流場設(shè)計計算，轉(zhuǎn)速、流量、壓力等都是通過計算、仿真和實驗后優(yōu)化配置，明顯提升分離效果。


圖1是本發(fā)明的整體軸測圖。圖2是本發(fā)明中的分離裝置剖視圖。圖3是本發(fā)明中的螺旋柵示意圖。圖4是本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)筒剖面圖。
圖中的附圖標(biāo)記為1支架；2電機；3電機帶輪；4 V帶；5分離裝置固定架；6軸承油封架；7墊片；8入油口裝置；9螺母；10導(dǎo)油管；11 O型圈；12螺旋柵固定架；13油封；14軸承；15螺旋柵；16溢流管；17旋轉(zhuǎn)筒；18旋轉(zhuǎn)筒帶輪；19油封固定板；20底流管；21壓力計；22流量計；23攪拌器；24閥門；25油水混合物油桶；26泵；27收油桶；28收水桶。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述如圖1所示的油水分離器主要由以下幾部分組成支架1、分離裝置、油水混合物油桶25、泵26、動力系統(tǒng)、收油桶27和收水桶28。油水混合物油桶25、泵26和分離裝置相互之間通過管路連接，并固定在支架I上方，其中泵26和分離裝置分別與固定板利用螺栓連接，再通過固定板與支架I焊接固定，且與分離裝置連接的固定板上有左右朝向的U型槽，用以調(diào)節(jié)V帶4的張緊程度。收油桶27和收水桶28固定在分離裝置下方的支架I上。油水混合物油桶25上方設(shè)有攪拌器23，對油水混合物實現(xiàn)充分均勻攪拌。分離裝置與泵26之間的管路上分別裝有壓力計21和流量計22，用于測量入油口的流量和壓力，泵26與油水混合油桶25之間的管路上裝有閥門24，本實施例采用了球形閥，用于調(diào)節(jié)流量。所述分離裝置包括入油口裝置8、軸承14、軸承油封架6、油封13、螺旋柵15、螺旋柵固定架12、旋轉(zhuǎn)筒17、旋轉(zhuǎn)筒帶輪18、分離裝置固定架5、溢流管16、導(dǎo)油管10和底流管20。軸承14和油封13安裝在軸承油封架6里，并通過油封固定板19固定；旋轉(zhuǎn)筒17內(nèi)部分為上端直管段、錐形段和小直徑末端直管段和大直徑末端直管段，外部分為兩段直徑不同的部分，且上部分的直徑大于下部分的直徑；旋轉(zhuǎn)筒17與旋轉(zhuǎn)筒帶輪18之間通過螺釘連接固定；螺旋柵15為螺旋型通道，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)筒17內(nèi)部，螺旋段的截面面積大于旋轉(zhuǎn)筒17的錐形段、小直徑末端直管段和大直徑末端直管段的截面面積，有利于油水混合物充滿旋轉(zhuǎn)筒17，穩(wěn)定分離流場。入油口裝置8和軸承油封架6通過螺栓固定在分離裝置固定架5上的，且入油口裝置8和軸承油封架6采用密封墊片7密封。螺旋柵15的圓柱端末端通過螺紋與螺母9旋和固定在入油口裝置8上，并通過O型圈11密封。螺旋柵固定架12通過螺紋固定在入油口裝置8中，并與螺旋柵15間隙配合。旋轉(zhuǎn)筒17安裝于軸承14中，上面是調(diào)心軸承，下面是止推軸承，旋轉(zhuǎn)筒17的兩端采用油封13密封。旋轉(zhuǎn)筒17和旋轉(zhuǎn)筒帶輪18采用緊定螺釘固定。所述螺旋柵15中間設(shè)有一個縱向的通道，溢流管16在旋轉(zhuǎn)筒17內(nèi)部，所述溢流管16為錐形口結(jié)構(gòu)，且截面面積小的一端與螺旋柵15的通道口連接，起到引導(dǎo)從中心回流的油，導(dǎo)油管10與螺旋柵15的另一個通道口通過螺紋固定，底流管20與旋轉(zhuǎn)筒17的底部開口連接固定，螺旋柵15與入油口裝置8通過O型圈11密封，溢流管16和底流管20分別采用O型圈11實現(xiàn)密封。導(dǎo)油管10的另一端與收油桶27相連接，底流管20的另一端與收水桶28相連接。所述動力系統(tǒng)包括電機2、變頻器和電機帶輪3。電機2和變頻器分別與固定板利用螺栓連接，再通過固定板焊接固定在支架I的左邊，與電機2連接的固定板上有上下朝向的U型槽，用于調(diào)節(jié)電機2的高低位置。電機2通過電機帶輪3、V帶4和旋轉(zhuǎn)筒帶輪18帶動旋轉(zhuǎn)筒17實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)，而電機2的轉(zhuǎn)速是通過變頻器進行調(diào)節(jié)，同時通過轉(zhuǎn)速測量儀來測定電機2轉(zhuǎn)速。工作時，油水混合物在油水混合物油桶25內(nèi)先通過攪拌器23攪拌均勻，然后泵26以一定的壓力將油水混合物注入到分離裝置中，并通過流量計22和壓力計21獲取流量和壓力數(shù)據(jù)。當(dāng)油水混合物從入油口裝置8進入分離裝置后，沿著螺旋柵15的螺旋通道切向注入到旋轉(zhuǎn)筒17中，而旋轉(zhuǎn)筒17高速旋轉(zhuǎn)對油水混合物進行加速，由于油和水的密度不同在高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生離心分離，重質(zhì)的水先于輕質(zhì)的油到達旋轉(zhuǎn)筒17底部從底流管20注入收水桶28，輕質(zhì)的油由于離心分離產(chǎn)生從中間向上的回流流動，從溢流管16進入旋轉(zhuǎn)柵15內(nèi)部的通道并從導(dǎo)油管10引入到收油捅27中。
權(quán)利要求
1.一種螺旋柵中空上浮式油水分離器，包括分離裝置，其特征在于，所述油水分離器還包括支架、油水混合物油桶、泵、動力系統(tǒng)、收油桶和收水桶；所述動力系統(tǒng)包括電機、變頻器和電機帶輪； 所述分離裝置包括入油口裝置、軸承、軸承油封架、油封、螺旋柵、螺旋柵固定架、旋轉(zhuǎn)筒、旋轉(zhuǎn)筒帶輪、分離裝置固定架、溢流管、導(dǎo)油管和底流管；入油口裝置和軸承油封架固定在分離裝置固定架上；螺旋柵固定架固定在入油口裝置中，并與螺旋柵間隙配合加以固定螺旋柵，螺旋柵設(shè)置在旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)部，旋轉(zhuǎn)筒安裝于軸承中，旋轉(zhuǎn)筒和旋轉(zhuǎn)筒帶輪固定；所述螺旋柵中間設(shè)有一個縱向的通道，溢流管在旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)部，且一端與螺旋柵的通道口連接，導(dǎo)油管與螺旋柵的另一個通道口連接，底流管與旋轉(zhuǎn)筒的底部開口連接固定；軸承和油封安裝在軸承油封架里，并通過油封固定板固定； 油水混合物油桶、泵和分離裝置相互之間通過管路連接，并固定在支架上方，動力系統(tǒng)固定在支架的左邊，且電機帶輪通過V帶和分離裝置中的旋轉(zhuǎn)筒帶輪相連，在分離裝置的下方支架上固定有收油桶和收水桶，收油桶與分離裝置中的導(dǎo)油管相連接，收水桶與底流管相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水分離器，其特征在于，所述油水混合物油桶上方設(shè)有攪拌器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水分離器，其特征在于，所述分離裝置與泵之間的管路上分別裝有壓力計和流量計，泵與油水混合油桶之間的管路上裝有閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水分離器，其特征在于，所述泵、電機、變頻器和分離裝置分別與固定板利用螺栓連接，再通過固定板與支架焊接固定，與電機連接的固定板上有上下朝向的U型槽，與分離裝置連接的固定板上有左右朝向的U型槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水分離器，其特征在于，所述溢流管為錐形口結(jié)構(gòu)，且利用截面面積小的部分與螺旋柵的通道口連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水分離器，其特征在于，所述在旋轉(zhuǎn)筒上部的是調(diào)心軸承，在旋轉(zhuǎn)筒下部的是止推軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水分離器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)部分為上端直管段、錐形段和小直徑末端直管段和大直徑末端直管段，底流管的直徑小于大直徑末端直管段的直徑，且大于小直徑末端直管段的直徑；旋轉(zhuǎn)筒外部分為兩段直徑不同的部分，且上部分的直徑大于下部分的直徑；旋轉(zhuǎn)筒與旋轉(zhuǎn)筒帶輪之間通過螺釘連接固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的油水分離器，其特征在于，所述螺旋柵為螺旋型通道，螺旋段的截面面積大于旋轉(zhuǎn)筒的錐形段、小直徑末端直管段和大直徑末端直管段的截面面積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油水分離器，其特征在于，所述螺旋柵的圓柱端末端通過螺紋與螺母旋和固定在入油口裝置上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任意一項所述的油水分離器，其特征在于，所述螺旋柵、入油口裝置、溢流管、導(dǎo)油管和底流管分別采用O型圈密封，入油口裝置和軸承油封架之間采用墊片密封，旋轉(zhuǎn)筒和軸承油封架之間采用油封密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深海采油的油水分離器，旨在提供一種螺旋柵中空上浮式油水分離器。該油水分離器包括分離裝置、支架、油水混合物油桶、泵、動力系統(tǒng)、收油桶和收水桶；所述動力系統(tǒng)包括電機、變頻器和電機帶輪，所述分離裝置包括入油口裝置、軸承、軸承油封架、油封、螺旋柵、螺旋柵固定架、旋轉(zhuǎn)筒、旋轉(zhuǎn)筒帶輪、分離裝置固定架、溢流管、導(dǎo)油管和底流管。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，體積和重量都很??；本發(fā)明增大了油水混合物的濃度、雜質(zhì)含量的適用范圍，明顯縮短了分離時間，并且提升了分離效果。
文檔編號B01D17/038GK103007584SQ20121055983
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者陳家旺, 李高森, 鄭炳煥, 顧臨怡 申請人:浙江大學(xué)