一种超声波与电场结合式油水分离装置的制作方法

本实用新型涉及电脱水器技术领域，具体涉及一种超声波与电场结合式油水分离装置。

背景技术：

润滑油广泛应用于机械、电力、运输及化工等领域，在储存、运输、加注及使用过程中极易被水污染，形成W/O型乳化液（以水为分散相，油为连续相的油包水型乳状液），严重影响了油品润滑性能，加速了油质衰变，容易导致润滑故障，从而造成巨大经济损失。另外，润滑油由于物理、化学或人为等因素，在使用一段时间后性能发生劣化，无法继续使用形成废润滑油。每年废润滑油产生的数量相当巨大，每年国内废润滑油发生量约为500万吨，其中40%-45%的废油可通过再生处理后被重新利用。

润滑油脱水净化处理在对延长油品的使用寿命、恢复油品的使用性能、减少废油生成以及确保设备运行安全中起到了重要作用。在众多的废润滑油再生工艺中，首要步骤是对油液进行脱水净化处理。目前脱水净化处理的方法多种多样，包括化学破乳法、生物破乳法和各种物理破乳法。物理破乳法中常用的有：重力破乳法、超声波乳法、离心破乳法以及电破乳法等。其中，超声波破乳法具有破乳率高、节能环保的优点；电场破乳法具有破乳效率高、工艺简单、成本低廉的优点，因此广泛应用于乳化液的破乳工艺中。但对于含水量高、油相介质的黏度值大的废油乳化液，这些方法在单一作用时难以完成快速、高效地进行脱水净化处理。

因此如何能够快速高效的对含水量高、油相介质的黏度值大的废油乳化液进行脱水净化处理成为了本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型公开了一种超声波与电场结合式油水分离装置，与现有技术相比，本申请公开的技术方案一方面利用超声波破乳技术，可以降低油相介质的黏度值，也可以使部分水从油中分离；另一方面采用高压脉冲电场破乳技术，可以避免在高压条件下发生短路，也可以降低能耗。通过复合这两种电场破乳技术，可以更有效、快速地使乳化液中的大小颗粒聚结、沉降，从而提高对废油乳化液的处理效率，能够快速高效的对含水量高、油相介质的黏度值大的废油乳化液进行脱水净化处理。

本实用新型采用了如下的技术方案：

一种超声波与电场结合式油水分离装置，包括壳体，壳体内设置有竖向的分隔板，分隔板将壳体内部空间分为超声波作用室及电场作用室；超声波作用室下侧设置有第一排水装置及进油装置，超声波作用室内设置有超声波发生器；导油管设置在分隔板上使超声波作用室及电场作用室连通，导油管的进油端设置在超声波作用室内的顶部区域，导油管的出油端设置在电场作用室内的底部区域；电场作用室下侧设置有第二排水装置，还包括脉冲电场发生装置，脉冲电场发生装置整体横向设置在电场作用室内，电场作用室上侧设置有出油装置，出油装置的进油口设置在电场作用室内且水平高度高于脉冲电场发生装置。

优选地，还包括交流电场发生装置，交流电场发生装置整体横向设置在电场作用室内，脉冲电场发生装置位于交流电场发生装置的上方，交流电场发生装置的水平高度高于导油管的出油端。

优选地，电场作用室内壁上设置有第一固定装置，第一固定装置将交流电场发生装置固定在电场作用室内，交流电场发生装置包括充电下网和接地上网，充电下网及接地上网平行正对设置且水平安装，充电下网与交流接线端子连接，接地上网与接地端子连接，接地上网包括多根水平梳状设置的金属杆，充电下网包括多根水平梳状设置的金属杆，充电下网的金属杆与接地上网的金属杆两两正对设置。

优选地，电场作用室内壁上设置有第二固定装置，第二固定装置将脉冲电场发生装置固定在电场作用室内，脉冲电场发生装置包括多块平行正对设置的电极板，所有电极板竖直安装，多块电极板与脉冲电源接线端子相连，且相邻的两块电极板的极性相反。

优选地，第二排水装置的进水口与设置在壳体底部的破涡器相连通。

优选地，导油管的进油端及出油端均为水平设置的第一多孔管。

优选地，超声波作用室内上侧区域水平设置有若干根杆状超声波发生器，超声波作用室内下侧区域竖向设置有若干根杆状超声波发生器，进油装置包括进油管及配油管，进油管一端伸出壳体底部，另一端与配油管相连通，配油管为竖向设置的第二多孔管。

优选地，出油装置包括出油管及集油管，出油管一端伸出壳体顶部，另一端与集油管相连通，集油管包括一根横向设置在壳体内的第三多孔管，第三多孔管左右两侧间隔设置有多个集油孔。

优选地，电场作用室及超声波作用室侧壁上设置有可拆卸的清理窗，清理窗上设置有观察窗。

优选地，电场作用室顶端设置有与壳体内部空间连通的排气管，排气管上安装有排气阀，电场作用室顶端还设置有压力表，压力表的压力监测部分伸入电场作用室内。

综上所述，本申请公开了一种超声波与电场结合式油水分离装置，包括壳体，壳体内设置有竖向的分隔板，分隔板将壳体内部空间分为超声波作用室及电场作用室；超声波作用室下侧设置有第一排水装置及进油装置，超声波作用室内设置有超声波发生器；导油管设置在分隔板上使超声波作用室及电场作用室连通，导油管的进油端设置在超声波作用室内的顶部区域，导油管的出油端设置在电场作用室内的底部区域；电场作用室下侧设置有第二排水装置，还包括脉冲电场发生装置，脉冲电场发生装置整体横向设置在电场作用室内，电场作用室上侧设置有出油装置，出油装置的进油口设置在电场作用室内且水平高度高于脉冲电场发生装置。本申请公开的技术方案一方面利用超声波破乳技术，可以降低油相介质的黏度值，也可以使部分水从油中分离；另一方面采用高压脉冲电场破乳技术，可以避免在高压条件下发生短路，也可以降低能耗。通过复合这两种电场破乳技术，可以更有效、快速地使乳化液中的大小颗粒聚结、沉降，从而提高对废油乳化液的处理效率。

附图说明

图1为本实用新型公开的一种超声波与电场结合式油水分离装置的正面剖视图；

图2为本实用新型公开的一种超声波与电场结合式油水分离装置中交流电场发生装置的俯视图。

附图标记说明：壳体1、分隔板2、超声波作用室3、电场作用室4、导油管5、第一排水装置6、进油装置7、进油管701、配油管702、第二排水装置8、脉冲电场发生装置9、出油装置10、出油管1001、集油管1002、交流电场发生装置11、充电下网1101、接地上网1102、第一固定装置12、超声波发生器13、第二固定装置14、破涡器15、清理窗16、观察窗17、压力表18、排气阀19。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述说明。

如图1所示，本申请公开了一种超声波与电场结合式油水分离装置，包括壳体，壳体内设置有竖向的分隔板，分隔板将壳体内部空间分为超声波作用室及电场作用室；超声波作用室下侧设置有第一排水装置及进油装置，超声波作用室内设置有超声波发生器；导油管设置在分隔板上使超声波作用室及电场作用室连通，导油管的进油端设置在超声波作用室内的顶部区域，导油管的出油端设置在电场作用室内的底部区域；电场作用室下侧设置有第二排水装置，还包括脉冲电场发生装置，脉冲电场发生装置整体横向设置在电场作用室内，电场作用室上侧设置有出油装置，出油装置的进油口设置在电场作用室内且水平高度高于脉冲电场发生装置。

废油乳化液由进油装置进入超声波作用室，受超声波发生器发出的超声波作用，乳化液黏度降低，且部分发生聚结、沉降分离。经过超声波处理后的乳化液经过导油管进入到电场作用室内，在高压脉冲电场的作用下废油乳化液中的小液滴会发生伸缩变形并快速移动，增加了液滴间的碰撞几率，从而实现了液滴的快速结聚，聚结完成后，大水滴依靠与油的密度差借助重力的作用以及竖直方向电场力的作用，快速沉降在电场作用室底部，并与上部的油液形成稳定的油水界面。本申请公开的技术方案一方面利用超声波破乳技术，可以降低油相介质的黏度值，也可以使部分水从油中分离；另一方面采用高压脉冲电场破乳技术，可以避免在高压条件下发生短路，也可以降低能耗。通过复合这两种电场破乳技术，可以更有效、快速地使乳化液中的大小颗粒聚结、沉降，从而提高对废油乳化液的处理效率。

如图2所示，具体实施时，还包括交流电场发生装置，交流电场发生装置整体横向设置在电场作用室内，脉冲电场发生装置位于交流电场发生装置的上方，交流电场发生装置的水平高度高于导油管的出油端。

在电场作用室内还可以设置交流电场发生装置，采用交流电场破乳技术，可以使带电颗粒移动受到抑制，避免电极腐蚀，可以有效地处理油水界面附近的大水颗粒，之后再使用脉冲电场对乳化液进行处理，通过复合这两种电场破乳技术，分离出的油和水的质量都得到提升。同时，可以更有效、快速地使乳化液中的大小颗粒聚结、沉降，从而提高对废油乳化液的处理效率。

具体实施时，电场作用室内壁上设置有第一固定装置，第一固定装置将交流电场发生装置固定在电场作用室内，交流电场发生装置包括充电下网和接地上网，充电下网及接地上网平行正对设置且水平安装，充电下网与交流接线端子连接，接地上网与接地端子连接，接地上网包括多根水平梳状设置的金属杆，充电下网包括多根水平梳状设置的金属杆，充电下网的金属杆与接地上网的金属杆两两正对设置。

本申请中的第一固定装置包括了悬挂挂钩和连接杆，在电场作用室内同一水平面上设置四个悬挂挂钩，将相邻的悬挂挂钩连线能够形成一个矩形，每个悬挂挂钩均处在矩形的角的位置，且矩形的中心为电场作用室水平截面的中心。两根绝缘的连接杆平行正对设置，每根连接杆的两端分别安装在一个悬挂挂钩上。多根金属杆平行正对设置且水平安装，每根金属杆的两端分别连接在一根连接杆上，形成充电下网或接地上网。充电下网中的每根金属杆均通过交流接线端子与高压交流电源连接，接地上网中的每根金属杆均通过接地端子接地。采用四个悬挂挂钩安装充电下网或接地上网，从而保证充电下网或接地上网的重量均匀的施加在电场作用室上，保证了整个破乳装置的平衡性。

分离后的水层位于电场作用室内底部并与地相连（电场作用室与地相连，间接使得电场作用室内底部的水层与地相连），当充电下网通交流电之后，水层与充电下网之间、充电下网与接地上网之间形成交流电场。在交流电场作用下，反复的伸缩振荡会使得水颗粒表面乳化膜的强度被削弱，最终发生振荡聚结、沉降分离。在最开始没有水的情况下，乳化油进入电场作用室内，充电下网通电后，充电下网与接地上网之间形成交流电场，乳化油进入此交流电场范围内开始进行油水分离，生成的水流到底部形成水层，形成的水层与油液之间形成油水界面，接地的油水界面与充电下网再形成第二交流电场，使得后续进入电场作用室的乳化油在第二交流电场范围内便开始分离。

具体实施时，电场作用室内壁上设置有第二固定装置，第二固定装置将脉冲电场发生装置固定在电场作用室内，脉冲电场发生装置包括多块平行正对设置的电极板，所有电极板竖直安装，多块电极板与脉冲电源接线端子相连，且相邻的两块电极板的极性相反。

第二固定装置包括两组正对设置的悬挂挂钩，不同组的正对设置的悬挂挂钩悬挂一根绝缘棒，电极板通过悬挂吊杆固定连接在绝缘棒上。为了降低悬挂挂钩受到的拉力，可以设置两个脉冲电场发生装置，从而减少每个脉冲电场发生装置内的电极板的数量。为了进一步优化本申请的技术方案，本申请中电极板与充电下网或接地上网的金属杆平行，电极板与金属杆的长度相同，且电极板及金属杆阵列中端头的电极板及金属杆在竖直方向的投影相对应，从而保证交流电场和脉冲电场的水平截面面积相同，从而提高破乳效率。相邻两块电极板的极性相反，即一块电极板若通过接线端子与脉冲电源的正极相连接，则其相邻的电极板通过接线端子与脉冲电源的负极相连接。

电极板上通电之后，电极板之间形成水平方向上的高压脉冲电场，在高压脉冲电场作用下，废油乳化液中的小液滴会发生伸缩变形并快速移动，增加了液滴间的碰撞几率，从而实现了液滴的快速结聚，聚结完成后，大水滴依靠与油的密度差借助重力的作用，快速沉降到电场作用室内底部，并与上部的油液形成稳定的油水界面。

具体实施时，第二排水装置的进水口与设置在壳体底部的破涡器相连通。

沉降到底部的水经破涡器，从主壳底部的排水装置排出。破涡器的作用是防止排水时，壳体内部水与油液形成涡流，从而破坏油水界面，即是已分离的水与油的界面。

具体实施时，导油管的进油端及出油端均为水平设置的第一多孔管。

导油管的进油端整体横向设置在超声波作用室内的顶部区域，出油端整体横向设置在电场作用室内的底部区域，均采用第一多孔管制成，能够扩大液体流入及流出的面积，使容器内液体流动更加均匀，减少对油水分界面的冲击，也使乳化液能够均匀的通过超声波场及电场，提高处理效率。

具体实施时，超声波作用室内上侧区域水平设置有若干根杆状超声波发生器，超声波作用室内下侧区域竖向设置有若干根杆状超声波发生器，进油装置包括进油管及配油管，进油管一端伸出壳体底部，另一端与配油管相连通，配油管为竖向设置的第二多孔管。

在超声波作用室下侧区域，竖向设置有多根杆状超声波发生器，且竖向设置有配油管，配油管在超声波作用室内的长度与竖向设置的杆状超声波发生器的长度相同，保证乳化液进入超声波作用室时能够均匀的受到超声波的作用。且超声波作用室上方还横向设置有多根杆状超声波发生器，使得超声波作用室内即有竖向传播的超声波还有横向传播的超声波，使乳化液在不同方向上受超声波振荡，是破乳效果更好。

具体实施时，出油装置包括出油管及集油管，出油管一端伸出壳体顶部，另一端与集油管相连通，集油管包括一根横向设置在壳体内的第三多孔管，第三多孔管左右两侧间隔设置有多个集油孔。

通过多孔管进行处理后的油的输出，能够使得被处理的油更加平缓均匀的流出壳体，与通过一个点出油相比，对油水界面的冲击更小，避免了对油水界的破坏。

具体实施时，电场作用室及超声波作用室侧壁上设置有可拆卸的清理窗，清理窗上设置有观察窗。

壳体的整体形状可以为一个圆筒状壳体，在本申请中壳体上端对应超声波作用室及电场作用室的位置还分别设置有一走线孔，走线孔内安装有带孔的绝缘塞，本申请中的各种导线均通过绝缘塞上的孔进入壳体内部，从而避免导线与壳体接触。本申请的壳体两端还设置有可以打开的清理窗，便于工作人员对壳体内的进行清洁或进行设备的安装更换等，此外，将观察窗设置在清理窗上与设置在圆柱形的侧壁上相比，设置在清理窗上的观察窗，其整体形状为一个平面，与设置在圆柱形侧面上加工曲面观察窗相比，平面的观察窗更便于加工，且通过平面观察窗进行观察，且观察效果也更加直观，避免了曲面造成的视角误差等。

具体实施时，电场作用室顶端设置有与壳体内部空间连通的排气管，排气管上安装有排气阀，电场作用室顶端还设置有压力表，压力表的压力监测部分伸入电场作用室内。

在进行破乳处理的过程中可能产生气体，从而影响破乳效果，增大壳体内压强，甚至使破乳装置形变破裂，因此，在壳体上侧设置一个排气阀，用于排出壳体内的气体。为了便于了解电场作用室内产生气体的情况，知晓何时应该进行排气，所以在电场作用室上侧设置一个压力表，便于工作人员根据电场作用室内压强判断是否应该进行排气。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过参照本实用新型的优选实施例已经对本实用新型进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围。