一种油水分离旋流管及该旋流管成型方法和模具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及含油液体分离设备成型技术，具体是一种油水分离旋流管，以及该油水分离旋流管成型方法和成型模具。
【背景技术】
[0002]旋流器是利用互不相溶液体-油、水的密度差，在渐变径旋流管内的高速旋转下所产生的不同离心力，将污水中的油相和水相分离开。旋流器具有结构小巧、分离效率较高等特点，在油田开发等产生含油污水的场所得到了广泛应用。
[0003]组成旋流器(通常由依序组拼在一起的端盖、旋流管和整流器组成)的核心部件是旋流管(分离动作在旋流管内完成)，该旋流管内具有大锥度、高精度的分离腔(通常锥度为1:35?39;要求壁面光滑平整、无内凹缺陷)。因而，旋流管的高精度成型结构和此种高精度结构的保持是旋流器对油水实现高效、稳定、可靠分离的技术关键。
[0004]目前，组成旋流器的旋流管采用耐蚀、高硬度的不锈钢材质成型，其主要存在如下三个较大的技术问题，影响了可靠性和实用性:
1.成型难度大、成本高。
[0005]这是因为:不锈钢所成型旋流管坯料上的分离腔是通过机械加工方式(如钻、削等)成型的(可以划分为整体成型和分段组合成型)，基于旋流管为细长类零件(长度长达700mm左右)、且分离腔为小孔径(大端约为35?38mm，小端约为17?19mm)，从而使得加工难度很大，报废率居高不下，所成型的旋流管工作壁面(即分离腔壁面)精度较低(通常属于勉强符合设计要求)，直接增加了企业生产成本。
[0006]2.冲蚀磨损严重、使用寿命较短。
[0007]这是因为:含油污水中基本含有砂粒(这尤其以油田场所更为突出)，且砂粒的密度大于污水液体密度；污水在旋流管中的高速旋转下，砂粒会产生较大的离心力，砂粒趋聚于旋流管的分离腔壁面并绕其轴线作螺旋运动，且污水以一定的入射角射入旋流管的分离腔内，从而使砂粒冲刷、撞击旋流管的分离腔壁面，随着分离量的增大及分离时间的增长，污水中所含砂粒对旋流管分离腔壁面的冲蚀磨损更为突出，使分离腔壁面形成明显的凹坑和沟槽，进而旋流管的分离腔不能长效的保持成型时的高精度结构，严重影响污水的高速旋流，只能作报废、替换处理，增大了油水分离成本。
[0008]3.应用环境有限。
[0009]这是因为:不锈钢材质成型的旋流管对温度环境比较敏感，不适宜长时间在较高温环境中应用。然而，应用旋流器较广泛的场所为环境温度较高的油田场所，从而限制了不锈钢材质旋流管的应用和使用寿命。
【发明内容】
[0010]本发明的发明目的之一在于:针对上述现有不锈钢旋流管所存在的技术问题，提供一种成型方便、成型成本低、使用寿命长、应用环境宽泛、可靠实用的油水分离旋流管。
[0011]本发明的发明目的之二在于:针对目的之一所提供的旋流管，提供一种与之匹配对应、操作容易、成型可靠的油水分离旋流管成型方法。
[0012]本发明的发明目的之三在于:针对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，提供一种结构简单、成本低廉、操作方便、可靠实用的油水分离旋流管成型模具。
[0013]本发明的目的之一通过下述技术方案实现，一种油水分离旋流管，包括具有锥状分离腔的旋流管本体，所述旋流管本体采用工程塑料浇铸成型。
[0014]作为优选方案，所述工程塑料为MC尼龙。
[0015]本发明的目的之二通过下述技术方案实现，一种上述油水分离旋流管成型方法，包括下列步骤:
1).根据所设计旋流管本体，设置与之相匹配的成型模具，所述成型模具至少具有对应旋流管本体筒形结构的环空模腔，所述环空模腔的内侧壁轮廓尺寸匹配所设计旋流管本体的分离腔尺寸，且所述环空模腔的内侧壁光滑平整、无凹凸缺陷；
2).将工程塑料加热，使其充分熔融形成熔浆；同时，将步骤I)中的成型模具预热，成型模具的预热温度对应工程塑料的熔浆温度；
3).将工程塑料熔浆注入成型模具的环空模腔内；在130?170°C的温度条件下，静置反应；待反应完毕后，冷却，脱模，得半成品的旋流管本体；
4).将半成品的旋流管本体进行除分离腔壁面以外部位的精加工处理，得符合设计要求的成品旋流管本体。
[0016]进一步的，步骤2)中的工程塑料的加热熔融温度为150?200°C。
[0017]进一步的，步骤3)中的静置反应时间为0.5?3小时。
[0018]本发明的目的之三通过下述技术方案实现，一种上述油水分离旋流管成型模具，所述成型模具包括筒形结构的外模和锥状结构的芯模，所述芯模的外轮廓对应、匹配所设计旋流管本体的分离腔结构，该芯模轴向穿装固定在一端被封堵的外模内，芯模的外壁和外模的内壁之间组成盲孔状的、用于浇铸工程塑料的环空模腔。
[0019]作为优选方案，所述外模的一端插装固定在直径大于外模内径的底座上，由底座将外模的该端封堵；所述芯模轴向穿装在外模内、且芯模的小端插装固定在底座上。进一步的，所述芯模的大端端面上设有轴向延伸的操作手柄。
[0020]本发明的有益效果是:
本发明的旋流管以分子量大、强度高、韧性好、耐化学性、耐蚀、耐磨、耐高温(工作环境100°c之内)的工程塑料(尤其是MC尼龙)为原料且浇铸成型，不仅具有成型方便、成型合格率高、成型成本低等特点，而且所成型的旋流管在旋流器上使用时，能够适应常温或较高温的应用环境，能够长效的经受含油污水中砂粒的冲蚀，进而具有使用寿命长、应用环境宽泛、可靠性尚、实用性强等特点；
本发明的成型方法专门针对工程塑料为原料成型旋流管，不仅整个成型过程可操作性强，而且成型得到的旋流管的分离腔壁面光滑平整、无凹凸缺陷(粗糙度在1.6之内)，这也就无需对加工难度极大的狭长空间-分离腔进行二次加工处理，从而使得成型过程轻松容易，成型效率和合格率高，企业生产成本得到有效控制；
本发明的成型模具结构简单，无论组模或脱模均简单、轻松、方便、易操控，该成型模具能够以简单结构有效地对旋流管上、高精度的分离腔壁面形成可靠地一次成型，进而降低了旋流管的成型难度，提高了旋流管的成型效率和合格率，可靠实用，且成型模具本身成本低廉，经济效益显著。
【附图说明】
[0021]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0022]图1是本发明成型模具的一种结构示意图。
[0023]图2是图1所示成型模具制得的半成品旋流管本体的结构示意图。
[0024]图3是图2所示半成品经精加工处理得到的成品旋流管本体的结构示意图。
[0025]图4是各旋流管性能测试试验流程示意图。
[0026]图5是45#钢旋流管磨损时间与磨损量散点及曲线拟合图。
[0027]图6是Crl2钢旋流管磨损时间与磨损量散点及曲线拟合图。
[0028]图7是不锈钢旋流管磨损时间与磨损量散点及曲线拟合图。
[0029]图8是陶瓷旋流管磨损时间与磨损量散点及曲线拟合图。
[0030]图9是工程塑料旋流管磨损时间与磨损量散点及曲线拟合图。
[0031]图中代号含义:1—成型模具；11—底座；12—环空模腔；13—外模；14—芯模；15一操作手柄；2—旋流管本体；3—分尚腔；31—进流段；32—大锥段；33—小锥段；34—尾管段；4一油水分离旋流器；5—提升泵；6—磨料液储存混合罐；7—固液分离旋流器；8—排砂池；9一液流控制阀；10—取样控制阀。
【具体实施方式】
[0032]参见图3:本发明为油水分离旋流器的核心组件-旋流管，包括旋流管本体2。该旋流管本体2为锥状的细长筒形结构，其长度通常在700_左右(从大端面至小端面处);在旋流管本体2内设有锥状的分离腔3，该分离腔3的大端面直径通常为35?38mm、小端面直径通常为17?19_，分离腔3主要由连续的进流段31 (用于连接端盖并按特定角度开设进流口)、大锥段32、小锥段33 (其锥度通常为1:35?39)和尾管段34 (用于连接整流器)组成(这些设计尺寸依现有设计、具体的产品型号为准)，分离腔3的壁面光滑平整、无凹凸缺陷(粗糙度在1.6之内)。前述旋流管本体2采用工程塑料浇铸成型，由于工程塑料的种类是多样的，且性能有所差异，本发明的工程塑料优选MC尼龙(聚酰亚胺)。
[0033]本发明所选MC尼龙的密度为1.02?1.14 g/cm3、熔点为178?260°C、成型及收缩率为0.3?1.5%、抗张强度为500?800 (X 105pa)、抗张模量为1.3?2.9 (X 109pa)、伸长率为60?300%、冲击强度为40?50J/m、连续使用温度为80?105°C、对钢摩擦系数(有油)为0.08?0.12、锥形磨耗量为8?12mg/103。
[0034]上述以工程塑料为原料的油水分离旋流管的成型方法，具体包括下列顺序步骤:
I).根据所设计(设计尺寸依现有设计)旋流管本体，设置与之相匹配的成型模具(包括但不限于下述成型模具2)，该成型模具其它结构不做过多要求，但至少具有对应旋流管本体筒形结构的环空模腔，该环空模腔的内侧壁轮廓尺寸匹配所设计旋流管本体的分离腔尺寸(可以依据塑料的伸缩特性，作对应的浮动，依据现有换算方式即可)，而且所述环空模腔的内侧壁光滑平整、无凹凸缺陷，即环空模腔的内侧壁粗糙度控制在1.6之内； 2).准备反应釜和加热器；将工程塑料放入反应釜内加热，加热温度为150?200°C(例如150°C、175°C或200°C等)，使反应釜内的工程塑料充分熔融，进而形成熔浆；同时，通过加热器将步骤I)中的成型模具预热，成型模具的预热温度对应工程塑料的熔浆温度，即成型模具的预热温度为150?200°C (例如150°C、175°C或200°C等)；
3).将工程塑料熔浆注入成型模具的环空模腔内；在130?170°C的温度条件下(例如130°C、145°C或170°C等)，使成型模具内的工程塑料熔浆静置反应，静置反应时间为0.5?3小时(例如0.5小时、I小时、2小时或3小时等);待反应凝固完毕后，使成型模具(包括注入的工程塑料)自然冷却至室温，脱模，得半成品的旋流管本体(如图2所示)；
4).将半成品的旋流管本体进行检验检测处理，合格的转换至对应的机械加工设备上，进行除分离腔壁面以外部位的精加工处理，包括对旋流管本体的外壁轮廓进