CN110359877B - 一种水下油管溢油回收装置 - Google Patents

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
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    • E21B33/035Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations

Abstract

本发明属于溢油回收技术领域,涉及一种水下油管溢油回收装置。本发明包括集油筒,集油筒中设有竖向隔板,竖向隔板将集油筒内部分隔成集液腔和储油腔,竖向隔板上开设有排油口,集液腔顶部设有能将集液腔内的油液排进储油腔内的排油机构,集液腔底板上开设有集液腔开口,集油筒下侧面上设有波纹管,集油筒外壁上设有两个固定座,两个固定座上分别设有转轴,转轴上固设有半壳,半壳上侧板上开设有排流孔,集油筒上设有能同步带动两根转轴反向转动的驱动机构。本发明的优点是:能密封油管泄漏部位并回收泄漏的油液,并避免油液泄漏至外界环境中。

Description

一种水下油管溢油回收装置
技术领域
本发明属于溢油回收技术领域,涉及一种水下油管溢油回收装置。
背景技术
在海上油田开采过程中,水下油管是输送油液的重要设备之一。然而由于水下环境恶劣,容易造成油管损坏而发生油液泄漏事故。当油管发生泄漏时,该油管的两端将会关闭从而降低油液泄漏量,但对于该油管中的油液无法及时回收,泄漏的油液将会漂浮到海洋表面,从而产生海洋溢油污染。海洋溢油污染将对海洋生态、旅游业、养殖业等诸多方面造成直接或间接的影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题,提出了一种水下油管溢油回收装置,本发明所要解决的技术问题是:如何回收水下油管泄露的油液,避免泄露的油液漂浮到海洋表面。
本发明通过下列技术方案来实现:一种水下油管溢油回收装置,包括集油筒和壳体,所述壳体由两个半壳组成,两个半壳相拼合的端壁上开设有半圆凹口,两个半圆凹口拼合形成的圆孔与油管外壁密闭;两个半壳的拼合缝在上下方向的平面上,所述壳体的上侧板上开设有排流孔;
所述集油筒是轴线上下设置的圆形筒体,所述集油筒中同轴固设有筒形的竖向隔板,所述竖向隔板将集油筒内部分隔成位于中部的集液腔以及环绕集液腔的储油腔,所述竖向隔板上端开设有若干个连通集液腔和储油腔的排油口,所述集液腔的底板上开设有集液腔开口;
有两个固定座固设在所述集油筒一径线两端的外壁上,所述径线在一垂直于油管轴线的平面上;两个固定座上各转动设置有一转轴,所述转轴的轴线与油管的轴线平行,所述转轴各与一个半壳固定连接使半壳随转轴的转动而摆动;所述集油筒外壁上设置有驱动两根转轴作同步反向转动的驱动机构;一波纹管连接在所述排流孔与集液腔开口之间,所述波纹管上端固设在集液腔开口的外围,当壳体夹紧在油管外壁上时波纹管下端紧贴壳体上侧板的排流孔外;
所述集液腔内有排油机构,所述排油机构是由转动设置在集液腔顶板上的叶轮转轴及固设在叶轮转轴上的叶轮构成,所述叶轮位于排油口下方,所述叶轮旋转时产生一个向上的推力。
在上述的一种水下油管溢油回收装置中,所述储油腔与波纹管之间设置有开闭集液腔开口的阀门;所述阀门具有水平固设在储油腔中环形的横向隔板和转动设置在储油腔内壁上的滑动环,所述滑动环位于横向隔板下方且与集油筒同轴设置;所述横向隔板的下侧面上设置有阀门启闭电机,所述阀门启闭电机的输出轴通过齿轮齿条机构与滑动环传动连接;所述滑动环通过若干个活动杆分别连接有密封片,所述密封片呈两侧边是弧形的扇形,两侧边弧形的弓起方向相同,若干个所述密封片以集油筒轴线中心对称设置;所述竖向隔板上分别开设有与密封片数量相同的横向通槽,所述密封片通过竖直固设的铰接轴设置在相对应的横向通槽中;各所述密封片在滑动环正反转动一个角度时经活动杆牵引下做向集液腔内拼合成圆和打开集液腔开口并退入储油腔之间变化。
在上述的一种水下油管溢油回收装置中,所述半壳的端壁上设置有气囊,所述气囊充气时向两个所述半圆凹口拼合形成的圆孔内部突出。
在上述的一种水下油管溢油回收装置中,所述竖向隔板上环绕叶轮转轴设置有呈圆台形且上大下小的挡流板,并且所述挡流板位于排油口与集液腔顶板之间,所述挡流板的上边沿固设在竖向隔板上,下边沿悬空设置。
在上述的一种水下油管溢油回收装置中,所述集油筒一径线两端的外壁上竖直固设有两个支撑架,该径线与油管轴线平行,两个所述支撑架的下端分别固设有横截面呈弧形的固定片,所述固定片上还设置有电磁铁,所述集油筒上还设置有蓄电池和控制器,所述控制器通过蓄电池与电磁铁电连接。
与现有技术相比,本装置具有以下优点:
1、各转轴带动半壳,使两个半壳拼合成壳体。壳体将油管夹紧并且两端端壁与油管外壁密闭;同时壳体上侧板逐渐与波纹管的下侧边沿接触,并压缩波纹管。此时油管泄漏部位在壳体中,从油管中泄漏的油液依次经过排流孔以及集液腔开口后位于集液腔内。叶轮将位于集液腔内的油液经过排油口排进储油腔内。因此油管发生油液泄漏事故时,本装置可以密封油管泄漏部位并回收泄漏的油液,从而防止泄漏的油液漂浮到海面上。
2、两个半壳拼合成壳体并将油管夹紧的过程中,气囊逐渐与油管接触并受到挤压,从而紧贴在油管外壁上,进而将本装置固定在油管上;同时使壳体与油管外壁密闭。气囊的设置使得本装置可以适用于不同直径的油管,同时也提高壳体的密封性。
3、各所述密封片在滑动环正反转动一个角度时经活动杆牵引下作向集液腔内收缩拼合成圆和打开集液腔开口并退入储油腔之间变化。该结构减少集液腔中的海水量,从而提高油液回收的质量。此外在回收本装置过程中,该结构可以防止集液腔内的油液泄漏至外界环境。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A处的结构剖视图。
图3是图1中B-B处的结构侧视图。
图4是图2中C处的局部放大图。
图5是图2中D-D处的结构俯视图。
图6是图5中E处的局部放大图。
图7是本发明中密封片关闭过程中的结构示意图。
图8是本发明中密封片关闭后的结构示意图。
图9是本发明中两个半壳打开时的结构示意图。
图中,1、集油筒;11、竖向隔板;111、横向通槽;112、排油口;12、储油腔;13、集液腔;131、集液腔开口;14、横向隔板;15、容纳腔;151、通孔;152、单向阀;16、固定座;17、波纹管;2、第一防护罩;21、转轴;22、连接臂;23、壳体;231、封板;232、空腔;233、气囊;234、半圆凹口;235、半壳;24、第一电机;25、传动带;26、凹部;27、排流孔;3、第二防护罩;31、第二电机;32、叶轮转轴;33、叶轮;34、挡流板;4、液泵;41、出油管;5、第三电机;51、主动齿轮;52、齿轮啮合部;6、滑动环;61、活动杆;611、铰链;62、密封片;621、铰接轴;63、滑块限位架;631、滑槽;64、滑块;65、橡胶层;7、固定片;71、支撑架;72、电磁铁;73、蓄电池;74、控制器;8、油管;9、牵引绳。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述,但本发明并不限于这些实施例。
参照图1、图2、图3和图9,一种水下油管溢油回收装置,包括集油筒1和壳体23,所述壳体23由两个半壳235组成,两个半壳235相拼合的端壁上开设有半圆凹口234,两个半圆凹口234拼合形成的圆孔与油管8外壁密闭;两个半壳的拼合缝在上下方向的平面上,所述壳体23的上侧板上开设有排流孔27;
所述集油筒1是轴线上下设置的圆形筒体,所述集油筒1中同轴固设有筒形的竖向隔板11,所述竖向隔板11将集油筒1内部分隔成位于中部的集液腔13以及环绕集液腔13的储油腔12,所述竖向隔板11上端开设有若干个连通集液腔13和储油腔12的排油口112,所述集液腔13的底板上开设有集液腔开口131;
有两个固定座16固设在所述集油筒1一径线两端的外壁上,所述径线在一垂直于油管8轴线的平面上;两个固定座16上各转动设置有一转轴21,所述转轴21的轴线与油管8的轴线平行,所述转轴21通过连接臂22各与一个半壳235固定连接使半壳235随转轴21的转动而摆动;所述集油筒1外壁上设置有驱动两根转轴21作同步反向转动的驱动机构;一波纹管17连接在所述排流孔27与集液腔开口131之间,所述波纹管17上端固设在集液腔开口131的外围,当壳体23夹紧在油管8外壁上时波纹管17下端紧贴壳体23上侧板的排流孔27外;
所述集液腔13内有排油机构,所述排油机构是由转动设置在集液腔13顶板上的叶轮转轴32及固设在叶轮转轴32上的叶轮33构成,所述叶轮33位于排油口112下方,所述叶轮33旋转时产生一个向上的推力。
当位于海水中的油管8发生泄漏时,将本装置下沉至油管泄漏附近,启动驱动机构。驱动机构同时带动两根转轴21转动,两根转轴21带动相对应的连接臂22向下运动,连接臂22带动相对应的半壳235,从而使两个半壳235拼合成壳体23并将油管8夹紧,两个半壳235相拼合端壁上的半圆凹口234形成圆孔,且圆孔与油管8外壁密闭。在此过程中,两个半壳235的上侧板逐渐与波纹管17的下端接触,并压缩波纹管17,从而使两个半壳235的上侧板与波纹管17的下端沿紧贴。此时油管泄漏部位在壳体23中,从油管8中泄漏的油液依次经过排流孔27以及集液腔开口131后进入集液腔13内。由于海水的密度大于油液的密度,因此油液通常位于海水上方。关闭驱动机构,启动排油机构,叶轮转轴32带动叶轮33旋转,叶轮33将位于集液腔13内的油液经过排油口112排进储油腔12内。因此油管8发生油液泄漏事故时,本装置可以密封油管泄漏部位并回收泄漏的油液,从而防止泄漏的油液漂浮到海面上。
随着油管泄漏部位内的油液压力逐渐降低,从油管8中泄漏的油液逐渐减少或者不再泄漏时,关闭排油机构,再次启动驱动机构。驱动机构带动两根转轴21转动,两根转轴21带动相对应的连接臂22向上运动,从而使两个半壳235逐渐远离油管8,进而便于回收本装置。
参照图2、图4、图5、图7和图8,具体来说,所述储油腔12与波纹管17之间设置有开闭集液腔开口131的阀门;所述阀门具有水平固设在储油腔12中环形的横向隔板14和转动设置在储油腔12内壁上的滑动环6;所述横向隔板14的一边沿固设在集油筒1内壁上,另一边沿固设在竖向隔板11上;
所述横向隔板14的下侧面上设置有阀门启闭电机,所述阀门启闭电机的输出轴通过齿轮齿条机构与滑动环6传动连接;
所述滑动环6位于横向隔板14下方且与集油筒1同轴设置;所述滑动环6通过若干个活动杆61分别连接有密封片62,所述密封片62呈两侧边是弧形的扇形,两侧边弧形的弓起方向相同,若干个所述密封片62以集油筒1轴线中心对称设置;所述竖向隔板11上分别开设有与密封片62数量相同的横向通槽111,所述密封片62通过竖直固设的铰接轴621设置在相对应的横向通槽111中;各所述密封片62在滑动环6正反转动一个角度时经活动杆61牵引下做向集液腔13内拼合成圆和打开集液腔开口131并退入储油腔12之间变化。
优选地,所述横向通槽111和密封片62的数量均为5个。
本装置在海水中下沉时,在阀门启闭电机作用下,各密封片62向集液腔13内运动并拼合成圆,关闭集液腔开口131,避免海水进入集液腔13内,从而减少油液与海水的混合液体,提高油液回收的质量。
当壳体23将油管8夹紧,从而使本装置固定在油管8上时,启动阀门启闭电机。阀门启闭电机带动滑动环6转动。滑动环6通过铰链611带动活动杆61,使活动杆61绕着铰链611朝滑动环6一侧靠近。活动杆61带动密封片62绕着铰接轴621转动,从而退入储油腔12内,打开集液腔开口131。在集液腔开口131打开后关闭阀门启闭电机。此时,两个壳体23与油管8之间的油液以及海水可以通过排流孔27和集液腔开口131进入集液腔13内。由于油液不断从油管8中泄漏,集液腔13顶部与壳体23底部之间的油液总量大于海水总量,并且油液的密度小于海水的密度,导致海水通常在油液的下方,即海水通常位于集液腔开口131与壳体23的底部之间。因此在排油机构的作用下,位于集液腔13中的油液通过排油口112进入储油腔12中,而海水的位置通常不会变化。
将本装置从油管8上分离之前,再次启动阀门启闭电机。在阀门启闭电机作用下,各密封片62向集液腔13内运动并拼合成圆,关闭集液腔开口131,从而防止集液腔13内的油液泄漏至外界环境。
参照图2、图4、图5和图6,优选地,所述横向隔板14与储油腔12底板之间形成有容纳腔15;所述容纳腔15内设置有环形的滑块限位架63,所述滑块限位架63固设在集油筒1内壁上,所述滑块限位架63内开设有滑槽631,滑动环6靠近滑块限位架63的侧面上固设有滑块64,所述滑块64滑动设置在滑槽631内,所述滑块64与滑槽631的横截面均呈T型;所述阀门启闭电机为第三电机5,所述第三电机5的输出轴竖直向下设置,所述齿轮齿条机构包括同轴固设在三电机5输出轴上的主动齿轮51,所述滑动环6的内壁上开设有齿轮啮合部52,所述主动齿轮51与齿轮啮合部52啮合连接。
启动第三电机5时,第三电机5输出轴带动主动齿轮51转动,主动齿轮51通过齿轮啮合部52带动滑动环6,从而使滑动环6通过滑块64在滑块限位架63上运动。
参照图2,优选地,所述容纳腔15的底部上还开设有通孔151,所述通孔151中设置有单向阀152。
在回收本装置后,打开单向阀152可以将容纳腔15中的海水与油液的混合液体排出。
参照图2、图3和图9,具体来说,所述半壳235的端壁为封板231,所述半圆凹口234开设在封板231的边沿上,所述半壳235与两端的封板231之间形成有凹部26,所述封板231内开设有与半圆凹口234连通的空腔232,所述空腔232内设置有气囊233,所述气囊233充气时向两个所述半圆凹口234拼合形成的圆孔内部突出。
当两个半壳235绕着相对应的转轴21向下转动时,位于同侧的两个气囊233逐渐与油管8外壁接触并受到挤压,此时气囊233在相对应的空腔232中发生形变并与空腔232内壁接触,从而使气囊233封堵该空腔232。在两个半壳235的相对两侧边沿互相接触时,位于同侧的两个半圆凹口234形成圆孔,同侧的两个气囊233紧贴在油管8上,从而将本装置固定在油管8上,同时使壳体23与油管8外壁密闭。此时油管泄漏部位位于壳体23内,从油管8泄露的油液依次经过排流孔27和集液腔开口131进入集液腔13中,从而避免油液泄漏至外界环境中。
气囊233的设置使得本装置可以适用于不同直径的油管8,同时也提高壳体23的密封性。
参照图2,具体来说,所述竖向隔板11上环绕叶轮转轴32设置有呈圆台形且上大下小的挡流板34,并且所述挡流板34位于排油口112与集液腔13顶板之间,所述挡流板34的上边沿固设在竖向隔板11上,下边沿悬空设置。
油液在叶轮33的作用下冲击挡流板34,从而使油液沿着挡流板34的外侧面通过排油口112进入储油腔12中。在这过程中,挡流板34起到导流作用。
参照图1、图3和图9,具体来说,所述集油筒1一径线两端的外壁上竖直固设有两个支撑架71,该径线与油管轴线平行,两个所述支撑架71的下端分别固设有横截面呈弧形的固定片7,所述固定片7上还设置有电磁铁72,所述集油筒1上还设置有蓄电池73和控制器74,所述控制器74通过蓄电池73与电磁铁72电连接。
当本装置下沉至油管泄漏部分附近时,通过控制器74向电磁铁72发送电信号,从而打开电磁铁72。固定片7在电磁铁72的作用下固定在油管8上,从而有助于壳体23将油管8夹紧,便于将本装置固定在油管8上。
参照图1和图5,具体来说,所述驱动机构包括固设在集油筒1外壁上的第一防护罩2,所述第一防护罩2位于两根转轴21之间,所述第一防护罩2内设置有第一电机24,所述第一电机24的输出端通过两个传动带25分别与两根转轴21传动连接。
当启动第一电机24时,第一电机24通过两个传动带25分别带动两根转轴21同步反向转动。转轴21通过连接臂22带动相对应的半壳体235上下运动,从而将本装置固定在油管8上或者从油管8上分离。
优选地,所述蓄电池73和控制器74均位于第一防护罩2内。
参照图2,具体来说,所述排油机构还包括固设在集油筒1上侧板上的第二防护罩3,所述叶轮转轴32上端伸至第二防护罩3内,所述第二防护罩3内设置有第二电机31,所述第二电机31的输出轴与叶轮转轴32传动连接。
启动第二电机31,第二电机31将带动叶轮转轴32转动。叶轮转轴32带动叶轮33。在叶轮33的作用下,油液从集液腔13的下部运动至集液腔13的上部,并通过排油口112进入储油腔12内。
参照图2,具体来说,所述储油腔12内设置有出油管41,所述出油管41上端伸出集油筒1外,并且端部连接有液泵4,所述出油管41下端位于储油腔12的底部。
所述储油腔12内设置有出油管41,所述出油管41的下端伸至储油腔12的底部,所述出油管41的上端伸出集油筒1外,并且端部连接有液泵4。
液泵4可以设置在船体上。储油腔12内的油液逐渐增多后,启动液泵4。液泵4通过出油管41将储油腔12内的油液输送至船体的油舱内储存,同时还有助于促进集液腔13内的油液进入储油腔12内。
参照图1和图2,具体来说,所述第二防护罩3上侧板的中部固设有牵引绳9。
通过牵引绳9控制本装置在海水中下沉过程以及帮助回收本装置。
参照图4,优选地,所述横向通槽111的上下两个内壁上均设置有橡胶层65,两个所述橡胶层65的相对边沿分别与密封片62的上下两侧面接触。
在密封片62运动的过程中,橡胶层65始终与密封片62接触,从而减少或者避免海水和油液进入容纳腔15内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种水下油管溢油回收装置,包括集油筒(1)和壳体(23),所述壳体(23)由两个半壳(235)组成,两个半壳(235)相拼合的端壁上开设有半圆凹口(234),两个半圆凹口(234)拼合形成的圆孔与油管外壁密闭;其特征在于,两个半壳(235)的拼合缝在上下方向的平面上,所述壳体(23)的上侧板上开设有排流孔(27);
所述集油筒(1)是轴线上下设置的圆形筒体,所述集油筒(1)中同轴固设有筒形的竖向隔板(11),所述竖向隔板(11)将集油筒(1)内部分隔成位于中部的集液腔(13)以及环绕集液腔(13)的储油腔(12),所述竖向隔板(11)上端开设有若干个连通集液腔(13)和储油腔(12)的排油口(112),所述集液腔(13)的底板上开设有集液腔开口(131);
有两个固定座(16)固设在所述集油筒(1)一径线两端的外壁上,所述径线在一垂直于油管轴线的平面上;两个固定座(16)上各转动设置有一转轴(21),所述转轴(21)的轴线与油管的轴线平行,所述转轴(21)各与一个半壳(235)固定连接使半壳(235)随转轴(21)的转动而摆动;所述集油筒(1)外壁上设置有驱动两根转轴(21)作同步反向转动的驱动机构;一波纹管(17)连接在所述排流孔(27 )与集液腔开口(131)之间,所述波纹管(17)上端固设在集液腔开口(131)的外围,当壳体(23)夹紧在油管外壁上时波纹管(17)下端紧贴壳体(23)上侧板的排流孔(27)外;
所述集液腔(13)内有排油机构,所述排油机构是由转动设置在集液腔(13)顶板上的叶轮转轴(32)及固设在叶轮转轴(32)上的叶轮(33)构成,所述叶轮(33)位于排油口(112)下方,所述叶轮(33)旋转时产生一个向上的推力;
所述储油腔(12)与波纹管(17)之间设置有开闭集液腔开口(131)的阀门;所述阀门具有水平固设在储油腔(12)中环形的横向隔板(14)和转动设置在储油腔(12)内壁上的滑动环(6),所述滑动环(6)位于横向隔板(14)下方且与集油筒(1)同轴设置;所述横向隔板(14)的下侧面上设置有阀门启闭电机,所述阀门启闭电机的输出轴通过齿轮齿条机构与滑动环(6)传动连接;所述滑动环(6)通过若干个活动杆(61)分别连接有密封片(62),所述密封片(62)呈两侧边是弧形的扇形,两侧边弧形的弓起方向相同,若干个所述密封片(62)以集油筒(1)轴线中心对称设置;所述竖向隔板(11)上分别开设有与密封片(62)数量相同的横向通槽(111),所述密封片(62)通过竖直固设的铰接轴(621)设置在相对应的横向通槽(111)中;各所述密封片(62)在滑动环(6)正反转动一个角度时经活动杆(61)牵引下做作向集液腔(13)内拼合成圆和打开集液腔开口(131)并退入储油腔(12)之间变化。
2.根据权利要求1所述的一种水下油管溢油回收装置,其特征在于,所述半壳(235)的端壁上设置有气囊(233),所述气囊(233)充气时向两个所述半圆凹口(234)拼合形成的圆孔内部突出。
3.根据权利要求2所述的一种水下油管溢油回收装置,其特征在于,所述竖向隔板(11)上环绕叶轮转轴(32)设置有呈圆台形且上大下小的挡流板(34),并且所述挡流板(34)位于排油口(112)与集液腔(13)顶板之间,所述挡流板(34)的上边沿固设在竖向隔板(11)上,下边沿悬空设置。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种水下油管溢油回收装置,其特征在于,所述集油筒(1)一径线两端的外壁上竖直固设有两个支撑架(71),该径线与油管轴线平行,两个所述支撑架(71)的下端分别固设有横截面呈弧形的固定片(7),所述固定片(7)上还设置有电磁铁(72),所述集油筒(1)上还设置有蓄电池(73)和控制器(74),所述控制器(74)通过蓄电池(73)与电磁铁(72) 电连接。
5.根据权利要求4所述的一种水下油管溢油回收装置,其特征在于,所述驱动机构包括固设在集油筒(1)外壁上的第一防护罩(2),所述第一防护罩(2)位于两根转轴(21)之间,所述第一防护罩(2)内设置有第一电机(24),所述第一电机(24)的输出端通过两个传动带(25)分别与两根转轴(21)传动连接。
6.根据权利要求1所述的一种水下油管溢油回收装置,其特征在于,所述排油机构还包括固设在集油筒(1)上侧板上的第二防护罩(3),所述叶轮转轴(32)上端伸至第二防护罩(3)内,所述第二防护罩(3)内设置有第二电机(31),所述第二电机(31)的输出轴与叶轮转轴(32)传动连接。
7.根据权利要求6所述的一种水下油管溢油回收装置,其特征在于,所述储油腔(12)内设置有出油管(41),所述出油管(41)上端伸出集液筒(1)外,并且端部连接有液泵(4),所述出油管(41)下端位于储油腔(12)的底部。
8.根据权利要求7所述的一种水下油管溢油回收装置,其特征在于,所述第二防护罩(3)上侧板的中部固设有牵引绳(9)。
9.根据权利要求1所述的一种水下油管溢油回收装置,其特征在于,所述横向通槽(111)的上下两个内壁上均设置有橡胶层(65),两个所述橡胶层(65)的相对边沿分别与密封片(62)的上下两侧面接触。
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