一种间歇式旋流分离装置。包括水相出口管、叶轮轴、小锥齿轮、大锥齿轮、大锥齿轮轴、间歇转动机构壳体、大锥齿轮轴密封结构、固定结构、切向入口、油相出口管、旋流腔、油相挡板、小锥齿轮轴、叶轮壳体、旁路管、切向出口、出口锥、入口锥、转速调节管、叶轮、旋转盘、导向槽、推动块、导向柱及十字块等。所述切向出口为弧形结构，切向出口在靠近旋流腔的一端与旋流腔的顶端相切，切向出口在远离旋流腔的一端分叉成为旁路管和转速调节管两个液流通道；叶轮壳体位于转速调节管上；叶轮位于叶轮壳体及转速调节管共同组成的腔室内；大锥齿轮位于间歇转动机构壳体的外部。本发明专利技术具有分离效率高、系统集成性强、结构紧凑及成本低的优点。
A kind of intermittent hydrocyclone separation device
【技术实现步骤摘要】
一种间歇式旋流分离装置
本专利技术涉及一种应用于石油、化工、环保等领域中的旋流分离装置，针对具有密度差的两相不互溶介质进行分离。
技术介绍
相比于其他类型分离方法，采用离心分离方法进行不互溶介质间分离的水力旋流器具有结构紧凑且快速分离的优点。目前，水力旋流器在石油开采、化工及市政环保等领域均获得了一定应用。水力旋流器的分离原理是利用不互溶介质间的密度差进行离心分离，其分离效率的高低直接受到待分离多相介质的密度差及分散相粒径等物性参数的影响。但是，目前在油田开采领域，随着油田采出液的含油量逐年下降（部分油井采出液含油量低至5%以下），采用旋流分离方法获得高浓度富油相的难度逐渐增大。如何深度挖掘及提升水力旋流器分离性能及提高旋流分离效率，是本领域技术人员所重点关注的问题之一。对于目前应用较多的常规类型水力旋流器而言，油水两相液流在旋流腔内高速旋转过程中，密度较低的油相受向中心区域的径向迁移力作用，油滴将运移向旋流腔中心处，并在中心轴线区域形成油核，而后由位于中心区域的油相出口管持续流出。以上分离过程持续进行，实现油水两相的分离。然而在这个过程中，中心区域的油核为动态形成及持续排出，这将很大程度上造成油核的直径较小，使油相出口管内部除了油核之外，在油核与油相出口管内壁间形成的环形区域内存在较多的水相，这样将不可避免的造成油核与其周围的水相一同流出，很大程度上降低了旋流分离效率。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所提到的技术问题，本专利技术提出了一种间歇式旋流分离装置，利用该装置可以实现油相出口管内油相挡板开度的间隙式增大和减小。在油相挡板开度减小时，油核在油相出口管内逐渐富集并增大，同时油核与油相出口管内壁间形成的环形区域内的水相逐渐减少，待油核在油相出口管内累积到一定量后，油相挡板在较短的时间内快速开启，使油核流出，而后快速关小油相挡板。这种分离方式可以最大程度的避免油相流出过程中对水相的携带，从而大幅提高旋流分离效率。本种间歇式旋流分离装置具有分离效率高、结构紧凑及投资少等优点。本专利技术的技术方案是：该种间歇式旋流分离装置，包括旋流腔、切向入口、切向出口以及入口锥，其独特之处在于，所述分离装置还包括旁路管阀门、水相出口管、转速调节管阀门、叶轮密封结构、叶轮轴、小锥齿轮、大锥齿轮、大锥齿轮轴、间歇转动机构壳体、大锥齿轮轴密封结构、间歇机构密封结构、固定结构、油相出口管阀门、油相出口管、油相挡板、小锥齿轮轴密封结构、小锥齿轮轴、叶轮壳体、凸轮腔室、轴套、旁路管、出口锥、转速调节管、叶轮、滑道、弹簧、T形挡板、凸轮、旋转盘、导向槽、推动块、导向柱以及十字块。其中，所述油相出口管穿过出口锥的中心并延伸至旋流腔的外侧；所述切向出口为弧形结构，切向出口在靠近旋流腔的一端与旋流腔的顶端相切；切向出口在远离旋流腔的一端分叉成为旁路管和转速调节管两个液流通道，而后，旁路管和转速调节管共同汇合成水相出口管。所述叶轮壳体位于转速调节管上，并与转速调节管连接并连通；所述叶轮位于由叶轮壳体及转速调节管共同组成的腔室内；所述间歇转动机构壳体通过固定结构固定于旋流腔的顶端；所述旋转盘、导向槽、推动块、十字块及导向柱位于间歇转动机构壳体内部；所述叶轮位于叶轮轴上并与叶轮轴同轴布置；所述叶轮轴的一端依次穿过叶轮壳体及间歇转动机构壳体，并与位于间歇转动机构壳体内部的旋转盘中心固定连接；所述叶轮轴的另一端穿过叶轮壳体及轴套进入与轴套连接并连通的凸轮腔室内，并与位于凸轮腔室内的凸轮相连接；所述凸轮腔室与旁路管连接及连通；所述滑道位于凸轮腔室内及旁路管的侧壁上；所述T形挡板的一端穿过滑道，并沿着滑道进入旁路管内；所述弹簧位于T形挡板上及滑道的外侧。所述大锥齿轮位于间歇转动机构壳体的外部；所述大锥齿轮轴的一端与大锥齿轮的中心固定连接，另一端穿过间歇转动机构壳体，并与十字块的中心固定连接；所述油相挡板位于油相出口管内部；所述小锥齿轮轴的一端穿过油相出口管并与油相挡板固定连接，另一端与位于油相出口管外部的小锥齿轮中心固定连接。所述小锥齿轮与大锥齿轮相互咬合，且大锥齿轮的分度圆周长为小锥齿轮的分度圆周长的2倍，即大锥齿轮旋转1/4周，将带动与其配合的小锥齿轮旋转1/2周。本专利技术具有如下有益效果：效果之一，本专利技术通过实现油相出口管内油相挡板开度的间隙式增大和减小，使油核逐渐富集增大，待油核在油相出口管内累积到一定量后，油相挡板开度在较短的时间内快速增大，使油核流出，最大程度上避免了油核流出过程中对水相的携带，从而大幅提高了旋流分离效率。效果之二，本专利技术不依赖外界动力及自动控制装置，通过自身流体推力及装置结构实现油相挡板开度的间歇式增大及减小。结构简单且成本低，易于实现。效果之三，本专利技术所述的间歇式旋流分离结构，除了应用于本申请材料所述的同向出流（即油、水两相同侧排出）类型水力旋流器外，也可通过将非同向出流（即油、水两相由两侧排出）水力旋流器的出口管引至一侧后，应用本专利技术所述结构，因此具有适用范围广的优点。附图说明：图1为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的顶视图。图2为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的A向剖视图。图3为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的B向视图。图4为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的立体图。图5为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的局部立体图。图6为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的叶轮立体图。图7为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的凸轮腔室及其内部结构立体图。图8为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的T形挡板立体图。图9为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的间歇转动机构壳体立体图。图10为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的间歇传动结构立体图1。图11为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的间歇传动结构立体图2。图12为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的十字块立体图。图13为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的间歇传动结构侧视图。图14为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的小锥齿轮立体图。图15为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的小锥齿轮及油相挡板立体图。图16为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的油相出口管可选结构。图17为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的旋流分离原理图。图18为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的间歇式旋流分离工艺图。图19为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的油相挡板开度随时间变化图。图20为本专利技术的一种间歇式旋流分离装置的间歇式分离原理图。图中1-旁路管阀门；2-水相出口管；3-转速调节管阀门；4-叶轮密封结构；5-叶轮轴；6-小锥齿轮；7-大锥齿轮；8-大锥齿轮轴；9-间歇转动机构壳体；10-大锥齿轮轴密封结构；11-间歇机构密封结构；12-固定结构；13-切向入口；14-油相出口管阀门；15-油相出口管；16-旋流腔；17-油相挡板；18-小锥齿轮轴密封结构；19-小锥齿轮轴；20-叶轮壳体；21-凸轮腔室；22-轴套；23-旁路管；24-切向出口；25：出口锥；2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种间歇式旋流分离装置，包括旋流腔（16）、切向入口（13）、切向出口（24）以及入口锥（26），其特征在于，所述分离装置还包括旁路管阀门（1）、水相出口管（2）、转速调节管阀门（3）、叶轮密封结构（4）、叶轮轴（5）、小锥齿轮（6）、大锥齿轮（7）、大锥齿轮轴（8）、间歇转动机构壳体（9）、大锥齿轮轴密封结构（10）、间歇机构密封结构（11）、固定结构（12）、油相出口管阀门（14）、油相出口管（15）、油相挡板（17）、小锥齿轮轴密封结构（18）、小锥齿轮轴（19）、叶轮壳体（20）、凸轮腔室（21）、轴套（22）、旁路管（23）、出口锥（25）、转速调节管（27）、叶轮（28）、滑道（29）、弹簧（30）、T形挡板（31）、凸轮（32）、旋转盘（33）、导向槽（34）、推动块（35）、导向柱（36）以及十字块（37）；/n其中，所述油相出口管（15）穿过出口锥（25）的中心并延伸至旋流腔（16）的外侧；所述切向出口（24）为弧形结构，切向出口（24）在靠近旋流腔（16）的一端与旋流腔（16）的顶端相切；切向出口（24）在远离旋流腔（16）的一端分叉成为旁路管（23）和转速调节管（27）两个液流通道，而后，旁路管（23）和转速调节管（27）共同汇合成水相出口管（2）；/n所述叶轮壳体（20）位于转速调节管（27）上，并与转速调节管（27）连接并连通；所述叶轮（28）位于由叶轮壳体（20）及转速调节管（27）共同组成的腔室内；/n所述间歇转动机构壳体（9）通过固定结构（12）固定于旋流腔（16）的顶端；所述旋转盘（33）、导向槽（34）、推动块（35）、十字块（37）及导向柱（36）位于间歇转动机构壳体（9）内部；/n所述叶轮（28）位于叶轮轴（5）上并与叶轮轴（5）同轴布置；所述叶轮轴（5）的一端依次穿过叶轮壳体（20）及间歇转动机构壳体（9），并与位于间歇转动机构壳体（9）内部的旋转盘（33）中心固定连接；/n所述叶轮轴（5）的另一端穿过叶轮壳体（20）及轴套（22）进入与轴套（22）连接并连通的凸轮腔室（21）内，并与位于凸轮腔室（21）内的凸轮（32）相连接；所述凸轮腔室（21）与旁路管（23）连接及连通；所述滑道（29）位于凸轮腔室（21）内及旁路管（23）的侧壁上；所述T形挡板（31）的一端穿过滑道（29），并沿着滑道（29）进入旁路管（23）内；所述弹簧（30）位于T形挡板（31）上及滑道（29）的外侧；/n所述大锥齿轮（7）位于间歇转动机构壳体（9）的外部；所述大锥齿轮轴（8）的一端与大锥齿轮（7）的中心固定连接，另一端穿过间歇转动机构壳体（9），并与十字块（37）的中心固定连接；/n所述油相挡板（17）位于油相出口管（15）内部；所述小锥齿轮轴（19）的一端穿过油相出口管（15）并与油相挡板（17）固定连接，另一端与位于油相出口管（15）外部的小锥齿轮（6）中心固定连接；/n所述小锥齿轮（6）与大锥齿轮（7）相互咬合，且大锥齿轮（7）的分度圆周长为小锥齿轮（6）的分度圆周长的2倍，即大锥齿轮（7）旋转1/4周，将带动与其配合的小锥齿轮（6）旋转1/2周。/n...
【技术特征摘要】
1.一种间歇式旋流分离装置，包括旋流腔（16）、切向入口（13）、切向出口（24）以及入口锥（26），其特征在于，所述分离装置还包括旁路管阀门（1）、水相出口管（2）、转速调节管阀门（3）、叶轮密封结构（4）、叶轮轴（5）、小锥齿轮（6）、大锥齿轮（7）、大锥齿轮轴（8）、间歇转动机构壳体（9）、大锥齿轮轴密封结构（10）、间歇机构密封结构（11）、固定结构（12）、油相出口管阀门（14）、油相出口管（15）、油相挡板（17）、小锥齿轮轴密封结构（18）、小锥齿轮轴（19）、叶轮壳体（20）、凸轮腔室（21）、轴套（22）、旁路管（23）、出口锥（25）、转速调节管（27）、叶轮（28）、滑道（29）、弹簧（30）、T形挡板（31）、凸轮（32）、旋转盘（33）、导向槽（34）、推动块（35）、导向柱（36）以及十字块（37）；
其中，所述油相出口管（15）穿过出口锥（25）的中心并延伸至旋流腔（16）的外侧；所述切向出口（24）为弧形结构，切向出口（24）在靠近旋流腔（16）的一端与旋流腔（16）的顶端相切；切向出口（24）在远离旋流腔（16）的一端分叉成为旁路管（23）和转速调节管（27）两个液流通道，而后，旁路管（23）和转速调节管（27）共同汇合成水相出口管（2）；
所述叶轮壳体（20）位于转速调节管（27）上，并与转速调节管（27）连接并连通；所述叶轮（28）位于由叶轮壳体（20）及转速调节管（27）共同组成的腔室内；
所述间歇转动机构壳体（9）通过固定结构（12）固定于旋流腔（...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋民航，赵姝婷，杨宏燕，刘琳，张爽，邢雷，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23
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