CN110270439B - 一种可调节的旋流子及水力旋流器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种可调节的旋流子及水力旋流器，该可调节的旋流子包括依次同轴连通的旋转仓、压力仓、分配管和出油嘴，所述旋转仓的腔壁开设有相对设置的第一切线进料口和第二切线进料口，所述旋转仓相对压力仓的一端开设有第一出油口，所述出油嘴为中空管状结构且一端插入所述第一出油口中另一端向远离所述旋转仓的方向延伸，所述分配管远离压力仓的一端开设有出水口。本发明实施例的可调节的旋流子设置有出油嘴，从而可以根据油水比例的不同，选择合适孔径的出油嘴。
Description
技术领域
本发明实施例涉及油水分离技术领域，具体涉及一种可调节的旋流子及水力旋流器。
背景技术
油水分离水力旋流器是采用水力旋流原理将油井采出液进行油水分离的装置，根据油水密度差的特性，利用旋流产生的离心力，对油水进行分离。水力旋流器根据油水比重差，主要用于去除水中95％以上的非乳化油。水力旋流器的关鍵部件旋流管(旋流子)由分配口、旋转仓、收缩腔、尾锥、尾管、底流口、溢流口等部分组成。油水混合液由旋转仓上的分配口进入旋流管，在一定的压差条件下，形成螺旋流动。经收缩腔、尾锥两级收缩，使流体增速并在旋流管内形成一个稳定的离心力场。根据斯托克斯(stokes)定律，油水混合液中重相水在强大离心力作用下被抛向旋流管内壁呈螺旋态从底流口排出，轻相油则向旋流管的中心聚集形成油芯，从溢流口排出，实现油水分离。该离心场产生离心加速度为2000g，因此油水在几秒内可实现分离。
现有的旋流子在进行油水分离时，进入旋流子内的液体流速较低，旋流和离心效果一般，油水分离效果较差，如何设计一种旋流子以提高液体进入旋流子速度，提高旋流和离心效果，最终获得更好的油水分离效果是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种可调节的旋流子及水力旋流器，以解决现有旋流子油水分离效果差问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，本发明实施例提供一种可调节的旋流子，其特征在于，该可调节的旋流子包括依次同轴连通的旋转仓、压力仓、分配管和出油嘴，所述旋转仓的腔壁开设有相对设置的第一切线进料口和第二切线进料口，所述旋转仓相对压力仓的一端开设有第一出油口，所述出油嘴为中空管状结构且一端插入所述第一出油口中、另一端向远离所述旋转仓的方向延伸，所述分配管远离压力仓的一端开设有出水口。
进一步地，所述旋转仓的长度为20-30mm，所述旋转仓的内径为32-40mm。
进一步地，所述压力仓包括依次同轴连通的扩径段、锥形段和缩径段，所述扩径段与所述旋转仓连通，所述缩径段与所述分配管连通，所述锥形段的内径从所述扩径段一端向所述缩径段一端逐渐缩小，且所述锥形段的内壁沿轴向向内凸起为弧形。
进一步地，所述压力仓和分配管焊接连接。
进一步地，所述旋转仓的出油口端同轴连通有油相固定头，所述油相固定头的侧壁开设有第二出油口。
进一步地，所述油相固定头的外周设置有用于嵌入第一橡胶圈的环形凹槽。
进一步地，所述油相固定头垂直于轴向开设有用于插入杆体的拆卸孔。
进一步地，所述分配管的外周套设有水相固定头，所述水相固定头的外周设置有用于嵌入第二橡皮圈的环形凹槽。
根据本发明实施例的第二方面，本发明实施例提供一种水力旋流器，所述水力旋流器包括筒形壳体、设置于所述筒形壳体中的多根所述的可调节的旋流子、以及设置于所述筒形壳体中将所述筒形壳体沿轴向依次分隔为油腔、油水腔和水腔的第一分隔板和第二分隔板，所述可调节的旋流子沿长度方向依次穿过所述油腔、油水腔和水腔，所述筒形壳体的油腔所在外壁设置有出油口、油水腔所在外壁设置有进水口、以及水腔所在外壁设置有总出水口。
本发明实施例具有如下优点：
本发明实施例的可调节的旋流子通过在旋转仓的腔壁相对开设两个切线进料口使得待分离的油水混合液进入旋转仓时能获得更高的初始速度，旋流和离心效果显著得到提升，旋转仓的体积被显著缩小，降低了油水混合液的停留时间，可以更高效地进行油水分离。本发明实施例的可调节的旋流子主要用于油水比例大于1％-50％的油水分离，根据油水比例的不同，选择合适孔径的出油嘴。旋转仓紧贴出油嘴，取消了流道。本发明可以使用多种尺寸的出油嘴。油嘴设计巧妙更换便捷，旋转仓与出油嘴采用螺纹连接，可以在线更换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例1-8提供的一种可调节的旋流子的结构示意图；
图中：
1油相固定头 2旋转仓 3压力仓 4分配管
5水相固定头 6第一橡胶圈 7第二橡皮圈 8第一切线进料口
9第二切线进料口 10第一出油口 11出水口 12第二出油口
13拆卸孔 31扩径段 32锥形段 33缩径段
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种可调节的旋流子，如图1所示，该可调节的旋流子包括依次同轴连通的旋转仓2、压力仓3、分配管4和出油嘴14，所述旋转仓2的腔壁开设有相对设置的第一切线进料口8和第二切线进料口9，所述旋转仓2相对压力仓3的一端开设有第一出油口10，所述出油嘴14为中空管状结构且一端插入所述第一出油口10中、另一端向远离所述旋转仓2的方向延伸，所述分配管4远离压力仓3的一端开设有出水口11。优选地，第一出油口10紧贴旋转仓2顶部开设，进而可以使旋转仓2体积缩小。
油水混合液可以经第一切线进料口8或第二切线进料口9进入至旋转仓2内，通过双侧切线进料，增大了油水混合液进入旋转仓2内的初始切线速度，这样，油水混合液可以获得更大的螺旋流动速度，且获得更强的离心力场，油水混合液能够更好地发生油相和水相分离，分离后油相向中心聚集后从第一出油口10和出油嘴14流出，分离后的水相经压力仓3和分配管4后从出水口11流出，因此本实施例的旋流子可以获得更高效的油水分离效果。本发明实施例的可调节的旋流子主要用于油水比例大于1％-50％的油水分离，根据油水比例的不同，选择合适孔径的出油嘴。旋转仓紧贴出油嘴，取消了流道。本发明可以使用多种尺寸的出油嘴。油嘴设计巧妙更换便捷，旋转仓可以与出油嘴采用螺纹连接，可以在线更换。
实施例2
如实施例1所述的可调节的旋流子，如图1所示，所述旋转仓2的长度为20-30mm，所述旋转仓2的内径为32-40mm。如实施例1所述，通过将第一出油口10紧贴旋转仓2顶部开设，可以使旋转仓2的长度和内径尺寸控制得更小，油水混合液在旋转仓2内停留的时间可以被有效缩短，可以获得更好的旋流和离心效果，进而可以使油相和水相物料分离地更加彻底。
实施例3
如实施例1所述的可调节的旋流子，如图1所示，所述压力仓3包括依次同轴连通的扩径段31、锥形段32和缩径段33，所述扩径段31与所述旋转仓2连通，所述缩径段33与所述分配管4连通，所述锥形段32的内径从所述扩径段31一端向所述缩径段33一端逐渐缩小，且所述锥形段32的内壁沿轴向向内凸起为弧形。
现有的旋流子锥形段32是简单的锥形，内壁基本为直线状或者说平面状，本实施例的可调节的旋流子中，所述锥形段32的内壁沿轴向向内凸起为弧形，这样旋流中的液体在撞击到锥形段32的弧形内壁时能更好地被击碎分离，进而可以获得更好的离心分离效果，更好地除去混合液中的油相物料。
实施例4
如实施例1所述的可调节的旋流子，如图1所示，所述压力仓3和分配管4焊接连接。现有的旋流子没有分配管4，整个是铸体的压力仓3，本实施例的可调节的旋流子中，通过设置分配管4，使得部分铸体的功能可以被普通管线所代替，显著降低了旋流子的尺寸和重量。
实施例5
如实施例1所述的可调节的旋流子，如图1所示，所述旋转仓2的出油口端同轴连通有油相固定头1，所述油相固定头1的侧壁开设有第二出油口12。通过设置该第二出油口可以使油相固定头远离旋转仓的一端可以抵顶水力旋流器的外壳，提高安装牢固性。
实施例6
如实施例5所述的可调节的旋流子，如图1所示，所述油相固定头1的外周设置有用于嵌入第一橡胶圈6的环形凹槽。在将本实施例的可调节的旋流子应用于水力旋流器时，通过将第一橡胶圈6嵌入环形凹槽内，分隔油腔和油水腔的第一分隔板和油相固定头1的连接密封性显著提高。
实施例7
如实施例6所述的可调节的旋流子，如图1所示，所述油相固定头1垂直于轴向开设有用于插入杆体的拆卸孔13。通过设置所述拆卸孔13，使得在安装或拆卸旋流子的过程中，能够更加地方便地施力，使安装或拆卸过程更加方便容易。
实施例8
如实施例1所述的可调节的旋流子，如图1所示，所述分配管4的外周套设有水相固定头5，所述水相固定头5的外周设置有用于嵌入第二橡皮圈7的环形凹槽。在将本实施例的可调节的旋流子应用于水力旋流器时，通过将第二橡皮圈7嵌入连接于水相固定头5外周的环形凹槽中，使得水相固定头5与分隔油水腔和水腔的第二分隔板之间的连接密封性显著提高。
实施例9
本实施例提供一种水力旋流器，所述水力旋流器包括筒形壳体、设置于所述筒形壳体中的多根如上所述的可调节的旋流子、以及设置于所述筒形壳体中将所述筒形壳体沿轴向依次分隔为油腔、油水腔和水腔的第一分隔板和第二分隔板，所述可调节的旋流子沿长度方向依次穿过所述油腔、油水腔和水腔，所述筒形壳体的油腔所在外壁设置有出油口、油水腔所在外壁设置有进水口、以及水腔所在外壁设置有总出水口。本实施例的水力旋流器使用的旋流子为上述实施例中所述的可调节的旋流子，因此本实施例的水力旋流器可以获得更高效的油水分离效果。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种可调节的旋流子，其特征在于，该可调节的旋流子包括依次同轴连通的旋转仓（2）、压力仓（3）、分配管（4）和出油嘴（14），所述旋转仓（2）的腔壁开设有相对设置的第一切线进料口（8）和第二切线进料口（9），所述旋转仓（2）相对压力仓（3）的一端开设有第一出油口（10），所述出油嘴（14）为中空管状结构且一端插入所述第一出油口（10）中、另一端向远离所述旋转仓（2）的方向延伸，所述分配管（4）远离压力仓（3）的一端开设有出水口（11），所述旋转仓（2）的出油口端同轴连通有油相固定头（1），所述油相固定头（1）的侧壁开设有第二出油口（12），所述油相固定头（1）垂直于轴向开设有用于插入杆体的拆卸孔（13）；
所述旋转仓（2）的长度为20-30mm，所述旋转仓（2）的内径为32-40 mm，所述压力仓（3）和分配管（4）焊接连接；所述可调节的旋流子具有多种尺寸的出油嘴以根据油水比例的不同，选择合适孔径的出油嘴。
2.根据权利要求1所述的可调节的旋流子，其特征在于，所述压力仓（3）包括依次同轴连通的扩径段（31）、锥形段（32）和缩径段（33），所述扩径段（31）与所述旋转仓（2）连通，所述缩径段（33）与所述分配管（4）连通，所述锥形段（32）的内径从所述扩径段（31）一端向所述缩径段（33）一端逐渐缩小，且所述锥形段（32）的内壁沿轴向向内凸起为弧形。
3.根据权利要求1所述的可调节的旋流子，其特征在于，所述油相固定头（1）的外周设置有用于嵌入第一橡胶圈（6）的环形凹槽。
4.根据权利要求1所述的可调节的旋流子，其特征在于，所述分配管（4）的外周套设有水相固定头（5），所述水相固定头（5）的外周设置有用于嵌入第二橡皮圈（7）的环形凹槽。
5.一种水力旋流器，其特征在于，所述水力旋流器包括筒形壳体、设置于所述筒形壳体中的多根权利要求1-4中任意一项所述的可调节的旋流子、以及设置于所述筒形壳体中将所述筒形壳体沿轴向依次分隔为油腔、油水腔和水腔的第一分隔板和第二分隔板，所述可调节的旋流子沿长度方向依次穿过所述油腔、油水腔和水腔，所述筒形壳体的油腔所在外壁设置有出油口、油水腔所在外壁设置有进水口、以及水腔所在外壁设置有总出水口。
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