CN109821435B - 一种通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置 - Google Patents

Abstract

一种通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置，包括定子、转子和转轴；定子内部形成空腔，定子的空腔中通过墙板至少分割成两个腔室，每个腔室中均设置有转子，墙板上设置有排料孔；定子的进料端设置有进料管，出料端设置有出料管；转轴安装在定子的进料端，每个转子均固定连接在转轴上；转子与墙板或定子出料端内壁两者相对的一端均分布有空化盲孔。本发明采用水力空化装置进行油水混合生产润滑油，经过多层剪切空化处理，减小了润滑油粒度，极大地提高了润滑油质量，处理量大，可连续作业，具有高效性。

Description

一种通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置

技术领域

本发明涉及一种用于油水混合生产调和润滑油的装置，属于调和润滑油制备技术领域。

背景技术

乳化油既是节能油也是改善环境的绿色燃料油，乳化油的应用前景是十分广阔的。而通过将油水按照一定比例混合后经过一定的工艺步骤可以生产出稳定的润滑油，极大地减少了油耗成本。目前主要采用油水混合乳状液法生产，采用物理作用混合，将一相液体与另一相液体混合，形成机械混合物，得到粗混的乳状液，超声加工后可得细化的乳化润滑油。

润滑油调和，就是将性质相近的各种基础油组分按规定的比例，通过一定的方法，利用一定的设备，使它们均匀混合，从而生产出一种新规格润滑油的生产过程。目前，润滑油调和方法主要有：机械搅拌调和、泵循环搅拌调和、脉冲搅拌调和、压缩空气调和、管道调和等。传统润滑油调和生产方式存在工艺复杂，生产要求较高，设备耗资大，维护费用高等问题。

水力空化是指液体流动过程中，液体的压力场变化而产生空泡的形成、生长和溃灭的过程。液体内部大量细小空泡在溃灭过程中产生冲击波和微射流，导致液体质点之间强烈地碰撞和混合，使得液体的不同组分得到充分混合，具有化学稳定性高、对人体无害、成本较低、反应条件温和、选择性小等优点，在灭菌、有机污水废水处理、射流清洗以及化工等行业有着广泛应用前景。因此水力空化现象完全可以用于乳化润滑油的制备。

如中国专利文献CN200520020291公开的一种超声空化乳化装置，该装置采用射流原理，具体为一种超声空化乳化器装置，具有安全可靠、使用方便、能制造出颗粒小、均匀、稳定乳化柴油的优点，但是结构尺寸小，难以应用于大规模的工业生产中。CN2003200664546公开了一种空化声磁乳化装置，利用原油中溶解的天然气产生空化，在空化爆破冲击、声振动、声磁双场的作用下，破坏蜡晶分子结构、改变分子排列，使油水乳化，沥青、胶质、石蜡等均匀分散在原油中，实现油井防蜡和原油降粘的目的；该装置成本低、操作简单，防蜡过程中无需关闭油井，在防蜡和降粘的同时不影响油井的正常生产，方便可靠。

但是上述两种水力空化装置及市面上的水力空化处理装置基本采用文丘里管，空化喷嘴和孔板式的结构实现空化的目的，上述结构均存在处理量小、效率低下，无法满足工业润滑油生产需求。

因此亟需一种结构简单，适应性强，高效节能的水力空化装置实现油水混合生产调和润滑油。

发明内容

本发明针对现有润滑油调和技术存在的不足，提出一种适应性强、高效节能的通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置。

本发明的通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置，采用如下技术方案：

该水力空化装置，包括定子、转子和转轴；定子内部形成空腔，定子的空腔中通过墙板至少分割成两个腔室，每个腔室中均设置有转子，墙板上设置有排料孔；定子的进料端设置有进料管，出料端设置有出料管；转轴安装在定子的进料端，每个转子均固定连接在转轴上；腔室内转子与墙板两者相对的一端或者转子与定子出料端内壁两者相对的一端均分布有空化盲孔。

所述转轴通过联轴器与电机连接，电机采用变频电机。

所述转子的转速为2000转/分钟-4000转/分钟。

所述腔室内转子与墙板之间的距离以及转子与定子出料端内壁之间的间隙为4-8mm。

所述空化盲孔的直径与深度比为1:3。

所述空化盲孔的深度为60mm，直径为20mm。

所述进料管有两条，在定子的进料端上下对称设置，以保证装置内部平衡。

本发明具有以下特点：

1.采用水力空化装置进行油水混合生产润滑油，处理量大，可连续作业，具有高效性。

2.采用多腔室中转子及墙板交错配合，原料由进料端至出料端依次经过多层剪切空化处理，减小了润滑油粒度，极大地提高了润滑油质量。

3.与纯油相比乳化油流动性好，不易堵塞，润滑油均匀弥散分布在水中，可高效利用乳化液。

4.采用油水混合方式生产润滑油，降低了油耗成本，减少了环境污染，并且降低了电耗，增加产量，增加了效益。

5.制备的润滑油，油液形成油包水分子集团，直径在微米级，稳定期在3个月到半年。

附图说明

图1是本发明中油水混合生产调和润滑油系统的结构原理示意图。

图2是本发明中水力空化装置结构示意图。

图3是本发明中水力空化装置的转子上空化盲孔的分布示意图。

图4是本发明中水力空化装置的定子上空化盲孔的分布示意图。

图中：1.原料罐，2.储液罐，3.搅拌器，4.水力空化器，5.储料罐，6.左端盖，7.进料口，8.轴承座，9.端盖，10.角接触球轴承，11.转轴，12.机械密封，13.螺钉，14.密封圈，15.壳体，16.转子，17.空化盲孔，18.空化盲孔，19.第一墙板，20.第一支撑圈，21.第二墙板，22.螺栓，23.右端盖，24.出料管道，25.排料孔，26.第二支撑圈。

具体实施方式

本发明的通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置用于采用水力空化原理加工油水混合物来制备调和润滑油。该润滑油的制备系统如图1所示，包括原料罐1、储液罐2、搅拌器3、水力空化装置4和储料罐5。原油经过预处理后获得基础油，储存至原料罐1中。储液罐2中为水及添加剂。按照一定的比例将原料罐1中的基础油、储水罐2中的水及添加剂输送至搅拌器2中，将油水混合物进行搅拌预处理，通过初步的剪切、混合、雾化获得较为粗糙的乳状液(粒径5μm左右)，将粗糙液输送至水力空化装置4中进行细化处理，经进一步的剪切和空化处理，获得润滑油颗粒粒径减小到4-8微米，获得内相均匀分散于外相的极为稳定的润滑油，将调和后的润滑油输送至储料罐5中储存。

本发明中的水力空化装置4，其结构如图2所示，包括定子、转子16和转轴11。定子包括定子外壳15、左端盖6和右端盖23，左端盖6和右端盖23通过螺栓22连接在定子外壳15的左右两端，连接处设置密封圈14，使定子内部形成空腔。定子的密闭空腔中通过第一墙板19和第二墙板21分割成三个腔室，第一墙板19通过第一支撑圈20固定连接在定子23的空腔中，第二墙板21通过第二支撑圈26固定连接在定子23的内腔中。第一墙板19和第二墙板21上均设置有排料孔25。定子的左端盖6的下侧设置有进料管7，右端盖23的中部设置有出料管24。进料管7在定子的进料端上下对称设置有两条，，以保证装置内部平衡。左端盖6上通过螺钉13连接有轴承座8，轴承座8内设置有角接触球轴承10，转轴11通过角接触球轴承10安装在左端盖6上，并通过轴肩及连接在轴承座8上的端盖9实现角接触球轴承10的轴向定位。转轴11上设置有处于轴承座8内的密封装置12，可采用机械密封，以将污水隔离开，防止渗漏。

定子23的空腔中的三个腔室中均设置有一个转子16，转子16呈轮盘结构。三个转子16与第一墙板19、第二墙板21和定子内腔的出料端内壁之间作相对运动引发剪切和空化作用。

转轴11伸入定子空腔内，穿过第一墙板19和第二墙板21，三个转子16固定连接在转轴11上。转轴11在定子外侧的一端通过联轴器与电机连接，电机采用变频电机。定子空腔内的三个转子16由电机提供动力旋转剪切。电机通过联轴器带动转轴11及其上的三个转子16以2000-4000r/min的转速转动。

定子中各个腔室内的转子与其内的第一墙板19、第二墙板21或定子内腔的出料端内壁(右端盖23的内壁)之间的间隙保证在4-8mm，也就是图2中由左至右第一腔室内的转子与第一墙板19之间的间隙、第二腔室内的转子与第二墙板21之间的间隙、第二腔室内的转子与右端盖23的内壁之间的间隙均为4-8mm，以保证剪切及空化效应稳定出现。各个腔室内的转子与第一墙板19、第二墙板21或定子内腔的出料端内壁(右端盖23的内壁)之间的相对面上均设置有空化盲孔，也就是图2中由左至右第一腔室内的转子与第一墙板19两者的相对端面、第二腔室内的转子与第二墙板21两者的相对端面、第二腔室内的转子与右端盖23两者的相对端面均设置有空化盲孔。三个转子的右侧分布有空化盲孔17，如图3所示。第一墙板19、第二墙板21和定子内腔的出料端内壁(右端盖23的内壁)分布有空化盲孔18，如图4所示。空化盲孔17和空化盲孔18的深度为60mm，直径为20mm，直径与深度比例为1:3。

乳化油由进料管7进入定子的内腔中，转轴11带动三个转子16旋转，产生剪切和空化效应，乳化油在剪切力及空化的作用下进一步颗粒进一步细化，获得稳定的润滑油，旋流场作用下粗粒的乳化油在外部剪切流场富集，细化的乳化油在转轴中心处汇集通过排料孔25进入下一级空化处理，最终产品由出料管24排出，进入储料罐5中。

该装置在每个腔室的转子与墙板之间均设置空化盲孔，每个腔室中均引发剪切作用，由于空化泡溃灭时在流体中可产生强大的水力剪切力，会使大分子主链上的碳键断裂，可以实现油水混合，产生乳化油，同时空化过程中产生的羟自由基·OH也可以促进聚和反应的进行从而促进乳化现象。对油水混合得到的乳化油起到进一步的搅拌作用产生粗颗粒的润滑油，高速旋转及盲孔产生的空化作用进一步对润滑油进行处理，起到细化颗粒的作用，通过多层的剪切及空化处理，润滑油颗粒粒径减小到4-8微米，获得内相均匀分散于外相的极为稳定的润滑油。

Claims (5)

1.一种通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置，其特征是：包括定子、转子和转轴；定子内部形成空腔，定子的空腔中通过墙板至少分割成两个腔室，每个腔室中均设置有转子，墙板上设置有排料孔；定子的进料端设置有进料管，出料端设置有出料管；转轴安装在定子的进料端，每个转子均固定连接在转轴上；腔室内转子与墙板两者相对的一端或者转子与定子出料端内壁两者相对的一端均分布有空化盲孔；乳化油在剪切力及空化的作用下进一步颗粒进一步细化，获得稳定的润滑油，旋流场作用下粗粒的乳化油在外部剪切流场富集，细化的乳化油在转轴中心处汇集通过排料孔进入下一个腔室空化处理。

2.根据权利要求1所述通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置，其特征是：所述转子的转速为2000～4000 r/min。

3.根据权利要求1所述通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置，其特征是：所述腔室内转子与墙板之间的距离以及转子与定子出料端内壁之间的间隙为4～8 mm。

4.根据权利要求1所述通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置，其特征是：所述空化盲孔的直径与深度比为1:3。

5.根据权利要求1所述通过油水混合制备调和润滑油的水力空化装置，其特征是：所述空化盲孔的深度为60mm，直径为20mm。

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