一種油水分離旋流管及該旋流管成型方法和模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及含油液體分離設(shè)備成型技術(shù)，具體是一種油水分離旋流管，以及該油水分離旋流管成型方法和成型模具。
【背景技術(shù)】
[0002]旋流器是利用互不相溶液體-油、水的密度差，在漸變徑旋流管內(nèi)的高速旋轉(zhuǎn)下所產(chǎn)生的不同離心力，將污水中的油相和水相分離開。旋流器具有結(jié)構(gòu)小巧、分離效率較高等特點(diǎn)，在油田開發(fā)等產(chǎn)生含油污水的場(chǎng)所得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]組成旋流器(通常由依序組拼在一起的端蓋、旋流管和整流器組成)的核心部件是旋流管(分離動(dòng)作在旋流管內(nèi)完成)，該旋流管內(nèi)具有大錐度、高精度的分離腔(通常錐度為1:35?39;要求壁面光滑平整、無內(nèi)凹缺陷)。因而，旋流管的高精度成型結(jié)構(gòu)和此種高精度結(jié)構(gòu)的保持是旋流器對(duì)油水實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、可靠分離的技術(shù)關(guān)鍵。
[0004]目前，組成旋流器的旋流管采用耐蝕、高硬度的不銹鋼材質(zhì)成型，其主要存在如下三個(gè)較大的技術(shù)問題，影響了可靠性和實(shí)用性:
1.成型難度大、成本高。
[0005]這是因?yàn)?不銹鋼所成型旋流管坯料上的分離腔是通過機(jī)械加工方式(如鉆、削等)成型的(可以劃分為整體成型和分段組合成型)，基于旋流管為細(xì)長類零件(長度長達(dá)700mm左右)、且分離腔為小孔徑(大端約為35?38mm，小端約為17?19mm)，從而使得加工難度很大，報(bào)廢率居高不下，所成型的旋流管工作壁面(即分離腔壁面)精度較低(通常屬于勉強(qiáng)符合設(shè)計(jì)要求)，直接增加了企業(yè)生產(chǎn)成本。
[0006]2.沖蝕磨損嚴(yán)重、使用壽命較短。
[0007]這是因?yàn)?含油污水中基本含有砂粒(這尤其以油田場(chǎng)所更為突出)，且砂粒的密度大于污水液體密度；污水在旋流管中的高速旋轉(zhuǎn)下，砂粒會(huì)產(chǎn)生較大的離心力，砂粒趨聚于旋流管的分離腔壁面并繞其軸線作螺旋運(yùn)動(dòng)，且污水以一定的入射角射入旋流管的分離腔內(nèi)，從而使砂粒沖刷、撞擊旋流管的分離腔壁面，隨著分離量的增大及分離時(shí)間的增長，污水中所含砂粒對(duì)旋流管分離腔壁面的沖蝕磨損更為突出，使分離腔壁面形成明顯的凹坑和溝槽，進(jìn)而旋流管的分離腔不能長效的保持成型時(shí)的高精度結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響污水的高速旋流，只能作報(bào)廢、替換處理，增大了油水分離成本。
[0008]3.應(yīng)用環(huán)境有限。
[0009]這是因?yàn)?不銹鋼材質(zhì)成型的旋流管對(duì)溫度環(huán)境比較敏感，不適宜長時(shí)間在較高溫環(huán)境中應(yīng)用。然而，應(yīng)用旋流器較廣泛的場(chǎng)所為環(huán)境溫度較高的油田場(chǎng)所，從而限制了不銹鋼材質(zhì)旋流管的應(yīng)用和使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的發(fā)明目的之一在于:針對(duì)上述現(xiàn)有不銹鋼旋流管所存在的技術(shù)問題，提供一種成型方便、成型成本低、使用壽命長、應(yīng)用環(huán)境寬泛、可靠實(shí)用的油水分離旋流管。
[0011]本發(fā)明的發(fā)明目的之二在于:針對(duì)目的之一所提供的旋流管，提供一種與之匹配對(duì)應(yīng)、操作容易、成型可靠的油水分離旋流管成型方法。
[0012]本發(fā)明的發(fā)明目的之三在于:針對(duì)目的之一所提供的旋流管、以及目的之二所提供的成型方法，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、操作方便、可靠實(shí)用的油水分離旋流管成型模具。
[0013]本發(fā)明的目的之一通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種油水分離旋流管，包括具有錐狀分離腔的旋流管本體，所述旋流管本體采用工程塑料澆鑄成型。
[0014]作為優(yōu)選方案，所述工程塑料為MC尼龍。
[0015]本發(fā)明的目的之二通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種上述油水分離旋流管成型方法，包括下列步驟:
1).根據(jù)所設(shè)計(jì)旋流管本體，設(shè)置與之相匹配的成型模具，所述成型模具至少具有對(duì)應(yīng)旋流管本體筒形結(jié)構(gòu)的環(huán)空模腔，所述環(huán)空模腔的內(nèi)側(cè)壁輪廓尺寸匹配所設(shè)計(jì)旋流管本體的分離腔尺寸，且所述環(huán)空模腔的內(nèi)側(cè)壁光滑平整、無凹凸缺陷；
2).將工程塑料加熱，使其充分熔融形成熔漿；同時(shí)，將步驟I)中的成型模具預(yù)熱，成型模具的預(yù)熱溫度對(duì)應(yīng)工程塑料的熔漿溫度；
3).將工程塑料熔漿注入成型模具的環(huán)空模腔內(nèi)；在130?170°C的溫度條件下，靜置反應(yīng)；待反應(yīng)完畢后，冷卻，脫模，得半成品的旋流管本體；
4).將半成品的旋流管本體進(jìn)行除分離腔壁面以外部位的精加工處理，得符合設(shè)計(jì)要求的成品旋流管本體。
[0016]進(jìn)一步的，步驟2)中的工程塑料的加熱熔融溫度為150?200°C。
[0017]進(jìn)一步的，步驟3)中的靜置反應(yīng)時(shí)間為0.5?3小時(shí)。
[0018]本發(fā)明的目的之三通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種上述油水分離旋流管成型模具，所述成型模具包括筒形結(jié)構(gòu)的外模和錐狀結(jié)構(gòu)的芯模，所述芯模的外輪廓對(duì)應(yīng)、匹配所設(shè)計(jì)旋流管本體的分離腔結(jié)構(gòu)，該芯模軸向穿裝固定在一端被封堵的外模內(nèi)，芯模的外壁和外模的內(nèi)壁之間組成盲孔狀的、用于澆鑄工程塑料的環(huán)空模腔。
[0019]作為優(yōu)選方案，所述外模的一端插裝固定在直徑大于外模內(nèi)徑的底座上，由底座將外模的該端封堵；所述芯模軸向穿裝在外模內(nèi)、且芯模的小端插裝固定在底座上。進(jìn)一步的，所述芯模的大端端面上設(shè)有軸向延伸的操作手柄。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明的旋流管以分子量大、強(qiáng)度高、韌性好、耐化學(xué)性、耐蝕、耐磨、耐高溫(工作環(huán)境100°c之內(nèi))的工程塑料(尤其是MC尼龍)為原料且澆鑄成型，不僅具有成型方便、成型合格率高、成型成本低等特點(diǎn)，而且所成型的旋流管在旋流器上使用時(shí)，能夠適應(yīng)常溫或較高溫的應(yīng)用環(huán)境，能夠長效的經(jīng)受含油污水中砂粒的沖蝕，進(jìn)而具有使用壽命長、應(yīng)用環(huán)境寬泛、可靠性尚、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)；
本發(fā)明的成型方法專門針對(duì)工程塑料為原料成型旋流管，不僅整個(gè)成型過程可操作性強(qiáng)，而且成型得到的旋流管的分離腔壁面光滑平整、無凹凸缺陷(粗糙度在1.6之內(nèi))，這也就無需對(duì)加工難度極大的狹長空間-分離腔進(jìn)行二次加工處理，從而使得成型過程輕松容易，成型效率和合格率高，企業(yè)生產(chǎn)成本得到有效控制；
本發(fā)明的成型模具結(jié)構(gòu)簡單，無論組?；蛎撃＞唵?、輕松、方便、易操控，該成型模具能夠以簡單結(jié)構(gòu)有效地對(duì)旋流管上、高精度的分離腔壁面形成可靠地一次成型，進(jìn)而降低了旋流管的成型難度，提高了旋流管的成型效率和合格率，可靠實(shí)用，且成型模具本身成本低廉，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0022]圖1是本發(fā)明成型模具的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是圖1所示成型模具制得的半成品旋流管本體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3是圖2所示半成品經(jīng)精加工處理得到的成品旋流管本體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4是各旋流管性能測(cè)試試驗(yàn)流程示意圖。
[0026]圖5是45#鋼旋流管磨損時(shí)間與磨損量散點(diǎn)及曲線擬合圖。
[0027]圖6是Crl2鋼旋流管磨損時(shí)間與磨損量散點(diǎn)及曲線擬合圖。
[0028]圖7是不銹鋼旋流管磨損時(shí)間與磨損量散點(diǎn)及曲線擬合圖。
[0029]圖8是陶瓷旋流管磨損時(shí)間與磨損量散點(diǎn)及曲線擬合圖。
[0030]圖9是工程塑料旋流管磨損時(shí)間與磨損量散點(diǎn)及曲線擬合圖。
[0031]圖中代號(hào)含義:1—成型模具；11—底座；12—環(huán)空模腔；13—外模；14—芯模；15一操作手柄；2—旋流管本體；3—分尚腔；31—進(jìn)流段；32—大錐段；33—小錐段；34—尾管段；4一油水分離旋流器；5—提升泵；6—磨料液儲(chǔ)存混合罐；7—固液分離旋流器；8—排砂池；9一液流控制閥；10—取樣控制閥。
【具體實(shí)施方式】
[0032]參見圖3:本發(fā)明為油水分離旋流器的核心組件-旋流管，包括旋流管本體2。該旋流管本體2為錐狀的細(xì)長筒形結(jié)構(gòu)，其長度通常在700_左右(從大端面至小端面處);在旋流管本體2內(nèi)設(shè)有錐狀的分離腔3，該分離腔3的大端面直徑通常為35?38mm、小端面直徑通常為17?19_，分離腔3主要由連續(xù)的進(jìn)流段31 (用于連接端蓋并按特定角度開設(shè)進(jìn)流口)、大錐段32、小錐段33 (其錐度通常為1:35?39)和尾管段34 (用于連接整流器)組成(這些設(shè)計(jì)尺寸依現(xiàn)有設(shè)計(jì)、具體的產(chǎn)品型號(hào)為準(zhǔn))，分離腔3的壁面光滑平整、無凹凸缺陷(粗糙度在1.6之內(nèi))。前述旋流管本體2采用工程塑料澆鑄成型，由于工程塑料的種類是多樣的，且性能有所差異，本發(fā)明的工程塑料優(yōu)選MC尼龍(聚酰亞胺)。
[0033]本發(fā)明所選MC尼龍的密度為1.02?1.14 g/cm3、熔點(diǎn)為178?260°C、成型及收縮率為0.3?1.5%、抗張強(qiáng)度為500?800 (X 105pa)、抗張模量為1.3?2.9 (X 109pa)、伸長率為60?300%、沖擊強(qiáng)度為40?50J/m、連續(xù)使用溫度為80?105°C、對(duì)鋼摩擦系數(shù)(有油)為0.08?0.12、錐形磨耗量為8?12mg/103。
[0034]上述以工程塑料為原料的油水分離旋流管的成型方法，具體包括下列順序步驟:
I).根據(jù)所設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)尺寸依現(xiàn)有設(shè)計(jì))旋流管本體，設(shè)置與之相匹配的成型模具(包括但不限于下述成型模具2)，該成型模具其它結(jié)構(gòu)不做過多要求，但至少具有對(duì)應(yīng)旋流管本體筒形結(jié)構(gòu)的環(huán)空模腔，該環(huán)空模腔的內(nèi)側(cè)壁輪廓尺寸匹配所設(shè)計(jì)旋流管本體的分離腔尺寸(可以依據(jù)塑料的伸縮特性，作對(duì)應(yīng)的浮動(dòng)，依據(jù)現(xiàn)有換算方式即可)，而且所述環(huán)空模腔的內(nèi)側(cè)壁光滑平整、無凹凸缺陷，即環(huán)空模腔的內(nèi)側(cè)壁粗糙度控制在1.6之內(nèi)； 2).準(zhǔn)備反應(yīng)釜和加熱器；將工程塑料放入反應(yīng)釜內(nèi)加熱，加熱溫度為150?200°C(例如150°C、175°C或200°C等)，使反應(yīng)釜內(nèi)的工程塑料充分熔融，進(jìn)而形成熔漿；同時(shí)，通過加熱器將步驟I)中的成型模具預(yù)熱，成型模具的預(yù)熱溫度對(duì)應(yīng)工程塑料的熔漿溫度，即成型模具的預(yù)熱溫度為150?200°C (例如150°C、175°C或200°C等)；
3).將工程塑料熔漿注入成型模具的環(huán)空模腔內(nèi)；在130?170°C的溫度條件下(例如130°C、145°C或170°C等)，使成型模具內(nèi)的工程塑料熔漿靜置反應(yīng)，靜置反應(yīng)時(shí)間為0.5?3小時(shí)(例如0.5小時(shí)、I小時(shí)、2小時(shí)或3小時(shí)等);待反應(yīng)凝固完畢后，使成型模具(包括注入的工程塑料)自然冷卻至室溫，脫模，得半成品的旋流管本體(如圖2所示)；
4).將半成品的旋流管本體進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)處理，合格的轉(zhuǎn)換至對(duì)應(yīng)的機(jī)械加工設(shè)備上，進(jìn)行除分離腔壁面以外部位的精加工處理，包括對(duì)旋流管本體的外壁輪廓進(jìn)