CN116462270A - 一种可进行连续油水分离的皮托管泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可进行连续油水分离的皮托管泵，包括旋转主轴、旋转部、静止壳体及皮托管，所述皮托管设置有两个，两个所述皮托管呈L形，所述皮托管的竖直段设在所述旋转部内，所述皮托管的水平部沿背离旋转主轴方向延伸；两个所述皮托管竖直部长度不一，所述皮托管竖直部的端部设置有分离液入口，工作状态下，两个所述皮托管的分离液入口分别位于油水交界面的两侧，与旋转主轴的旋转方向相反的方向。本申请皮托管泵为单级结构、零部件构成少，结构简单可靠、尺寸紧凑，零件更容易更换，维修也相对更简单。相较其他泵而言，后期的拆装维护简单容易。由于简单的结构，减少了人力物力的投入，且减少了制作花费和维修费用，使用起来更经济实惠。

Description

一种可进行连续油水分离的皮托管泵

技术领域

本发明属于皮托管泵技术领域，具体涉及一种可进行连续油水分离的皮托管泵。

背景技术

现在主流的油水分离物理方法包括：(1)重力分离法，由于油、气、水的相对密度不同，组分一定的油水混合物在一定的压力和温度下，当系统处于平衡时就会形成一定比例的油、气、水相。通过增大水分密度，扩大油水密度差，减小油液粘度可以提高沉降分离速度，从而提高分离效率。(2)机械分离法，该方法中的隔油池方法虽较为简单，但占地面积较大。为克服这一缺点，可采用机械分离设备，使含油废水在分离设备中形成局部涡流、曲折碰撞或用狭窄通道来捕捉、聚并细小油滴，增加油珠粒径，降低停留时间，以达到更好的分离效果。(3)粗粒化法，该方法是利用油水两相对聚结材料亲和力相差悬殊的特性，当含油污水通过亲油的聚结材料时，水中细小油粒被截留而附着到材料表面或孔隙内，被截留的油滴在材料表面润湿、展开，进一步与周围的油粒碰撞聚结，油滴逐渐粗粒化，当油滴的浮力大于油——固间的附着能时，油粒就从固体表面剥落，上浮分离。(4)离心分离法，该法利用快速旋转产生的离心力，使密度大的水沿环状路径流向外侧，密度小的油抛向内圈，并聚并成大的油珠而上浮分离。分离效率随转速而提高，若采用超高速离心机，可分离水中的乳化油。

由于皮托管泵具有高效率、高稳定性等优势，故被广泛运用于电子、造纸、冶金、炭黑、化工、化肥等行业中，是高速离心泵、高压多级离心泵和部分容积泵的理想替代产品。皮托管泵目前已经成为汽车制造业钻孔冲洗系统输液泵、碳黑生产线供料泵的首选设备。但是现有技术中尚未有将皮托管泵与油水分离之间进行结合。

发明内容

本发明的目的是提供一种可进行连续油水分离的皮托管泵，以解决背景技术中所提出的缺陷或问题。

为实现上述发明目的，本发明的实施例提供

一种可进行连续油水分离的皮托管泵，包括旋转主轴、旋转部、静止壳体及皮托管，其中，所述旋转主轴与所述旋转部同步转动设置，所述静止壳体罩设在所述旋转部的外周，所述皮托管一端插设在所述旋转部内，另外一端向背离所述旋转主轴一端延伸设置，其特征在于：

所述皮托管设置有两个，两个所述皮托管呈L形设置，所述皮托管的竖直段插设在所述旋转部内，所述皮托管的水平部沿背离旋转主轴方向向外延伸；两个所述皮托管竖直部长度不一，所述皮托管竖直部的端部设置有分离液入口，工作状态下，两个所述皮托管的分离液入口分别位于油水交界面的两侧，并且与旋转主轴的旋转方向相反的方向。

优选的，所述皮托管内部具有扁平椭圆形流道，且横截面积逐渐增大。

优选的，两个所述皮托管的出口端分别设有出油管道及出水管道，两个所述皮托管的水平部与出油管道、出水管道分别相连，所述皮托管出口端与所述出油管道、出水管道采用花键连接。

优选的，所述出水管道及所述出油管道上分别安装有出水球阀及出油球阀。

优选的，所述静止壳体包覆在所述旋转部的外周；所述静止壳体指向所述旋转部一侧设有保护盖，所述保护盖内设有与所述皮托管轴线方向一致的中心基座，所述皮托管的水平部穿过所述中心基座设置。

优选的，所述保护盖内壁还设置有机械密封，所述皮托管及所述机械密封之间通过键连接设置，以使得所述皮托管在径向上位置可控。

优选的，所述保护盖内沿所述旋转主轴指向方向设置有环形通道，所述保护盖背离所述静止壳体一侧侧壁上还设置有混合液入口，所述保护盖上还设置有叶轮进口，所述叶轮进口用于连通混合液入口及环形通道。

优选的，所述旋转部包括一旋转壳体及端壁，所述旋转壳体与所述端壁之间设置有叶轮，所述皮托管位于所述叶轮指向所述旋转壳体一侧，所述旋转壳体所述叶轮指向端壁一侧与所述端壁的内壁形成径向槽，所述叶轮指向旋转壳体一侧侧壁与所述旋转壳体的内壁形成旋转腔，所述径向槽与环形通道连通设置。

优选的，所述中心基座长度方向两端分别设置有环形凸起，所述叶轮位于其中一端所述环形凸起的外周，另一端所述环形凸起外设置有固定螺栓，所述固定螺栓贯穿所述保护盖的侧壁并抵持在所述环形凸起上。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、本申请皮托管泵为单级结构，因而零部件构成少，结构简单可靠、尺寸紧凑、故而零件更容易更换，维修也相对更简单。相较其他多级泵、高速泵而言，后期的拆装维护更加简单容易。就运行成本而言，由于其简单的结构，减少了人力物力的投入，且减少了制作花费和维修费用，使用起来更经济实惠。

2、本皮托管泵相较其他离心泵而言，其基本工作部件为，一个旋转的壳体和两个固定不动的皮托管，由于叶轮和转鼓是连为一体同步回转的，因此液体在获得动能的过程中，无圆盘摩擦损失，而离心泵效率很低的主要原因之一就是叶轮圆盘摩擦损失，故而它的工作效率与其他同比转数离心泵相比，还是高于其他离心泵的。其次，它的运行稳定性很高，如若应用到油水分离的话，就可以实现连续工作，同传统的油水分离工艺相比，在提高工作效率的基础上，不仅能够长时间的工作，而且还能够减少人力物力的投入。

3、本皮托管泵设有两个皮托管，油水混合后的液体经由通槽进入旋转壳体内旋转的旋转腔，在离心力的作用下，密度大的水沿环状路径流向外侧，密度小的油抛向内圈，由于两个皮托管安放在距离中心基座不同距离的位置上，故两个皮托管可拾取离心分离后位于不同位置的两种液体，在通过与其内部相连的两个出口管道排出。

4、本皮托管泵设有两个出口管道，不仅可用于排出经由旋转壳体离心分离后的油液和水，还可以处理不同密度的油液混合水后连续的油水分离。具体而言，不同的油液与水混合后，由于油液的密度不相同，经由皮托管泵离心分离作用后，油液和水分界层的位置会相应的改变，如若皮托管能够实现径向的可调控，就可应对不同油液和水混合后的离心分离。故而本皮托泵设计将皮托管内端的出口与出口管道通过花键连接，也就意味着，通过改变内花键和外花键连接的角度就可实现皮托管的径向可控，因而就可以处理不同密度的油液混合水后连续的油水分离。

5、本皮托管泵在出水管道及出油管道上，分别安有两个球型控制阀，用于油水两相的流量调节，以适应不同油水比例情况下的分离问题。

附图说明

图1为本发明一种可进行连续油水分离的皮托管泵的结构示意图；

图2为本发明一种可进行连续油水分离的皮托管泵的皮托管部件内部剖面结构示意图；

图3为本发明一种可进行连续油水分离的皮托管泵的皮托管内端出口与出口管道连接处剖视图；

图4为本发明一种可进行连续油水分离的皮托管泵的两个皮托管部件剖面结构示意图。

附图标记说明：

1、旋转主轴；11、轴承座；12、角接触球轴承；13、固定栓；2、旋转部；21、旋转壳体；212、限位孔；2121、固定槽；22、端壁；221、贯穿螺栓；222、贯穿槽；3、静止壳体；31、限位槽；4、密封部；41、保护盖；411、限位螺栓；412、环形通道；413、混合液入口；414、叶轮进口；415、机械密封；42、中心基座；421、环形凸起；422、固定螺栓；43、叶轮；431、径向槽；432、旋转腔；44、密封座；5、皮托管；51、分离液入口；52、出油管道；521、出油球阀；53、出水管道；531、出水球阀。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

请参阅图1，一种可进行连续油水分离的皮托管泵，包括旋转主轴1、旋转部2、静止壳体3、密封部4及皮托管5，其中，所述旋转主轴1与所述旋转部2同步转动设置，所述静止壳体3罩设在所述旋转部2的外周，所述密封部4部用于对所述旋转部2进行密封，所述皮托管5一端插设在所述旋转部2内，另外一端向背离所述旋转主轴1一端延伸设置。

请参阅图1，所述旋转主轴1沿长度方向延伸设置，在一实施方式中，所述旋转主轴1一端与电机连接，另外一端与所述旋转部2连接，并且，所述旋转主轴1与所述旋转部2同步转动设置，所述旋转主轴1的外周设置有轴承座11，在所述轴承座11内安装有角接触球轴承12，所述轴承座11用于与所述旋转部2连接，在一实施方式中，所述轴承座11抵持在所述旋转部2一侧；所述旋转主轴1指向旋转部2的端面设置有若干固定栓13，所述固定栓13至少设有两个，所述固定栓13插设在所述旋转部2上，以保证所述旋转主轴1与所述旋转部2的同步转动。

请参阅图1，所述旋转部2包括一旋转壳体21及端壁22，所述旋转壳体21指向所述旋转主轴1一侧设置有限位孔212，所述限位孔212与所述旋转主轴1相互匹配设置，在所述限位孔212内设置有与所述固定栓13相互匹配的固定槽2121。所述端壁22在竖直面上与所述旋转壳体21的投影重叠，所述端壁22的外周设置有贯穿螺栓221，所述贯穿螺栓221贯穿所述端壁22并插设在所述延伸部2111上，所述端壁22的中心处设置有贯穿槽222，用于所述皮托管5的贯穿。

请参阅图1，所述静止壳体3包覆在所述旋转部2的外周，所述静止壳体3大致呈一端开口的圆柱形壳体，其中，所述静止壳体3开口指向位于所述静止壳体3背离所述旋转主轴1一端，所述静止壳体3指向旋转主轴1一端设置有限位槽31，所述旋转主轴1贯穿所述限位槽31设置。

请参阅图1，所述密封部4包括设置在所述静止壳体3开口出的保护盖41、中心基座42、叶轮43及密封座44，所述保护盖41指向所述静止壳体3一端与所述静止壳体3相互固定设置，在一实施方式中，所述保护盖41上设置有若干限位螺栓411，所述保护盖41通过限位螺栓411与所述静止壳体3相互固定，所述保护盖41内沿所述旋转主轴1指向方向设置有环形通道412，所述保护盖41背离所述静止壳体3一侧侧壁上还设置有混合液入口413，所述保护盖41上还设置有叶轮进口414，所述叶轮进口414用于连接混合液入口413及环形通道412。在一实施方式中，所述保护盖41内壁还设置有机械密封415。

所述中心基座42位于所述环形通道412内，并沿所述环形通道412的轴线方向延伸设置，所述中心基座42指向所述静止壳体3一端位于所述端壁22与所述旋转壳体21之间，所述中心基座42长度方向两端均设置有环形凸起421，其中所述中心基座42背离静止壳体3一端的环形凸起421与所述环形通道412内壁相互抵持，在一实施方式中，所述保护盖41上设置有固定螺栓422，所述固定螺栓422贯穿所述保护盖41的侧壁并插设在所述环形凸起421上。

所述叶轮43位于所述旋转壳体21与所述端壁22之间，在一实施方式中，所述叶轮43套设在所述中心基座42指向静止壳体3一端的环形凸起421外周，所述叶轮43指向端壁22一侧与所述端壁22的内壁形成径向槽431，所述叶轮43指向旋转壳体21一侧侧壁与所述旋转壳体21的内壁形成旋转腔432，其中，所述径向槽431与环形通道412连通设置，所述叶轮43外周尺寸小于所述端壁22及所述旋转壳体21内壁的尺寸。

所述密封座44位于所述保护盖41背离所述静止壳体3一端端部，所述密封座44内壁与所述中心基座42的端面抵持设置，在一实施方式中，所述密封座44在轴线方向截面呈T形设置，并且，所述密封座44的外周壁抵持在所述保护盖41端面处。

请参阅图1，所述皮托管5设置有两个，两个所述皮托管5呈L形设置，所述皮托管5的水平部沿所述中心基座42的轴线方向延伸设置，在一实施方式中，所述皮托管5水平部转动设置在所述中心基座42内，所述水平部其中一端位于所述叶轮43及所述旋转壳体21之间，另外一端向背离所述旋转壳体21一端延伸穿过所述中心基座42及所述密封座44，并且所述皮托管5水平部背离所述旋转壳体21一端端面与所述密封座44端面共面；所述皮托管5的竖直部与其水平部连通设置，并且，所述皮托管5的竖直部位于所述叶轮43与所述旋转壳体21之间。在一实施方式中，请参阅图2，所述皮托管5内部具有扁平椭圆形流道，且横截面积逐渐增大。

两个所述皮托管5分别为出水皮托管5及出油皮托管5，其中，如图3所示，所述出水皮托管5的竖直部长度大于所述出油皮托管5的竖直部的长度；

所述皮托管5竖直部的端部设置有分离液入口51，所述分离液入口51用于输出分离完成后的油或水；在一实施方式中，两个所述皮托管5的分离液入口51分别位于油水交界面的两侧，并且与旋转壳体21的旋转方向相反的方向。

两个所述皮托管5的出口端分别设有出油管道52及出水管道53，两个所述皮托管5的水平部与出油管道52、出水管道53分别相连，在一实施方式中，请参阅图4，所述皮托管5出口端与所述出油管道52、出水管道53采用花键连接，所述花键的齿数为6-10个；在一实施方式中，所述皮托管5通过键连接在所述机械密封415上，因而，所述皮托管5在其径向方向上的位置可控。

在一实施方式中，请参阅图1，所述出油管道52及所述出水管道53上分别设置有出油球阀521及出水球阀531，所述出油球阀521及所述出水球阀531用于油水两相的流量调节，以适应不同油水比例情况下的分离问题。

工作原理：

油水混合液通过混合液入口413进入皮托管泵的内部，并经由叶轮43进口414流入到环形通道412，再通过环形通道412流入经径向槽431，进而进入到旋转腔432内。

启动外界电动机，使得旋转主轴1旋转，带动旋转壳体21一起旋转，油水混合液经由旋转壳体21加速后，根据离心分离法的原理，会在旋转腔432内生成分层线性，由于旋转腔432内两个皮托管5的端部位于中心基座42的不同距离的位置，皮托管5的分离液入口51朝向与旋转壳体21旋转方向相反，因而，分离后的两种液体可以通过两个分离液入口51进入到皮托管5中，最终，进入到出水皮托管5的水及出油皮托管5的油再通过出水管道53及出油管道52流出。

皮托管泵，又名旋喷泵、旋转喷射泵、旋壳泵，是一种结构和工作原理都比较独特的新型高压离心泵。它是一种小流量、高扬程的离心泵，其结构较多级泵、高速泵和柱塞泵等常用的高压水泵相比具有无法比拟的优点。具体而言，皮托管泵为单级结构(只有一个叶轮和一根皮托管)，属于极低比转速泵，因而构成了零部件构成少、结构简单可靠、尺寸紧凑、运行稳定的单级高压泵，且由于其易损件只有机械密封，故零件更换更简单，便于拆装维护，减少了维修费用，使用更经济。它在性能方面也具有无法比拟的优势，首先是效率高，对于极低比转数离心泵，效率很低的原因是叶轮圆盘摩擦损失，占到总损失的25％左右，而皮托管泵不存在圆盘磨擦损失，也无蜗壳水力损失，虽然有转子腔和集水管的水力损失，但其效率仍比同比转数离心泵高。其次，它的运行稳定性很高，这是由于液体流出叶轮后进入转子腔，在转子腔中具有一个稳定的过程，避免了低比转速离心泵Q—H曲线的驼峰现象；同时它的流量特性曲线平滑，且液体输出无脉动，很适合于对流体输送要求较平稳的生产岗位。另外，从皮托管泵的性能曲线上可以看到，它可以在从零流量到设计流量范围内任一流量点都可以稳定运行。而多级泵和高速泵只能运行在设计参数点周围的工况(就是流量小于或大于设计点太多都无法稳定运行)，这就决定了皮托管泵工艺上的灵活性。

皮托管泵由于它的外壳是旋转的，故可以带动液体快速旋转从而产生离心力，使密度大的水沿环状路径流向外侧，密度小的油抛向内圈，然后再利用皮托管去收集分离后的液体，高速液进入皮托管后，由于皮托管扁平椭圆形流道的横截面积逐渐增大，将液体的速度能又转化为压力能，故可实现持续的油水分离。

Claims (9)

1.一种可进行连续油水分离的皮托管泵，包括旋转主轴、旋转部、静止壳体及皮托管，其中，所述旋转主轴与所述旋转部同步转动设置，所述静止壳体罩设在所述旋转部的外周，所述皮托管一端插设在所述旋转部内，另外一端向背离所述旋转主轴一端延伸设置，其特征在于：

所述皮托管设置有两个，两个所述皮托管呈L形设置，所述皮托管的竖直段插设在所述旋转部内，所述皮托管的水平部沿背离旋转主轴方向向外延伸；两个所述皮托管竖直部长度不一，所述皮托管竖直部的端部设置有分离液入口，工作状态下，两个所述皮托管的分离液入口分别位于油水交界面的两侧，并且与旋转主轴的旋转方向相反的方向。

2.根据权利要求1所述的可进行连续油水分离的皮托管泵，其特征在于：所述皮托管内部具有扁平椭圆形流道，且横截面积逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的可进行连续油水分离的皮托管泵，其特征在于：两个所述皮托管的出口端分别设有出油管道及出水管道，两个所述皮托管的水平部与出油管道、出水管道分别相连，所述皮托管出口端与所述出油管道、出水管道采用花键连接。

4.根据权利要求3所述的可进行连续油水分离的皮托管泵，其特征在于：所述出水管道及所述出油管道上分别安装有出水球阀及出油球阀。

5.根据权利要求1所述的可进行连续油水分离的皮托管泵，其特征在于：所述静止壳体包覆在所述旋转部的外周；所述静止壳体指向所述旋转部一侧设有保护盖，所述保护盖内设有与所述皮托管轴线方向一致的中心基座，所述皮托管的水平部穿过所述中心基座设置。

6.根据权利要求5所述的可进行连续油水分离的皮托管泵，其特征在于：所述保护盖内壁还设置有机械密封，所述皮托管及所述机械密封之间通过键连接设置，以使得所述皮托管在径向上位置可控。

7.根据权利要求5所述的可进行连续油水分离的皮托管泵，其特征在于：所述保护盖内沿所述旋转主轴指向方向设置有环形通道，所述保护盖背离所述静止壳体一侧侧壁上还设置有混合液入口，所述保护盖上还设置有叶轮进口，所述叶轮进口用于连通混合液入口及环形通道。

8.根据权利要求7所述的可进行连续油水分离的皮托管泵，其特征在于：所述旋转部包括一旋转壳体及端壁，所述旋转壳体与所述端壁之间设置有叶轮，所述皮托管位于所述叶轮指向所述旋转壳体一侧，所述旋转壳体所述叶轮指向端壁一侧与所述端壁的内壁形成径向槽，所述叶轮指向旋转壳体一侧侧壁与所述旋转壳体的内壁形成旋转腔，所述径向槽与环形通道连通设置。

9.根据权利要求8所述的可进行连续油水分离的皮托管泵，其特征在于：所述中心基座长度方向两端分别设置有环形凸起，所述叶轮位于其中一端所述环形凸起的外周，另一端所述环形凸起外设置有固定螺栓，所述固定螺栓贯穿所述保护盖的侧壁并抵持在所述环形凸起上。