一种油水分离装置的制作方法

本发明涉及石油天然气勘探与开发实验研究技术领域，具体涉及一种油水分离装置。

背景技术：

在油气勘探开发实验研究领域，从岩石中排出的油与水经常是混合在一起的。并且，通常情况下油水混合液中含油量很低。因此，怎样实现对微量含油的油水体系进行油水分离并准确测量含油量一直是实验研究中技术难题。

目前，有关油水分离的各种公开技术很多，其方法原理主要有：

1、根据油水不溶和比重不同的重力分离法，基于该原理的现有技术有很多，如申请号为cn200920295103.x，cn201420196064.9和cn201520562261.2的等专利申请；

2、根据润湿性的不同采用亲水和亲油滤网(也可以是滤膜或滤芯)法，基于该原理的现有技术有很多，如申请号为cn201420536239.6，cn201320011950.5和cn201520008576.2的等专利申请。

这些现有技术中的油水分离的技术和装置主要适用于大体积的油水分离，并且通常适用于如发动机、厨房、石油化工等领域的油水分离，这些领域中的油水混合物有一个共同点，即含油量比较高。另外，现有技术中的油水分离技术装置的分离效果比较粗糙，并且一般不具有计量所述的油水混合物中含油量的功能。

因此现有技术中油水分离技术和装置不适用于小体积油水混合液中微量油的分离与测量，无法满足石油天然气勘探开发实验研究的实际需求。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种油水分离装置，包括：

储液筒体，所述储液筒体设置有第一出口，

阀体，所述阀体与所述第一出口密封连接，所述阀体具有沿轴向贯通阀体的中空腔体，

阀杆，阀杆的第一端部伸入所述中空腔体中，

调节部件，所述调节部件与阀杆的第二端部连接，

其中，所述阀杆在所述调节部件的调节下在中空腔体中的移动，来实现阀体的开启或关闭。

本发明中的油水分离装置由于采用调节部件、阀体以及阀杆的配合作用下进行油水分离的操作，结构简单，调节的精确度较高。可以适用于微量的油水分离。

在一个实施例中，所述阀杆具有沿轴向设置的中心盲孔，所述阀杆的第一端部未贯通；所述阀杆靠近第一端部处设置有贯通阀杆至中心盲孔的通孔。

在一个实施例中，所述中空腔体包括至少两段内径不同的圆柱形腔体，所述中空腔体的内径沿由阀体靠近储液筒体一端至阀体远离储液筒体一端的方向变大，其中内径最小的为第一段腔体。

在一个实施例中，所述阀杆的第一端部为圆台结构，所述圆台结构的顶面为所述阀体的第一端面，所述第一段腔体的内径大于所述圆台结构的顶面的直径，小于所述圆台结构的最大的直径。

本发明对于阀杆以及阀体的具体的一个改进中，阀杆的第一端部设置为圆台结构，根据圆台结构的直径与中空腔体内径的配合，实现了阀杆对于阀体的开启与关闭，还可以根据阀杆与阀体具体的细微改变实现对于油水分离过程的微调，保证油水分层不会受到干扰，保证了分离的效果。

在一个实施例中，还包括密封件，所述密封件固定设置于所述中空腔体中，所述阀杆穿过所述密封件伸入所述中空腔体中，所述密封件用于密封所述阀体与所述阀杆之间的缝隙。

密封件的设置，对于阀杆与阀体之间的间隙进行密封，保证了在阀体开启状态下使得油水混合液基本都被限制从阀杆上的通孔进入到阀杆的中心盲孔中，然后排除油水分离装置，保证了对于油水混合物分离的精确性。

在一个实施例中，还包括压紧件，所述压紧件设置于所述中空腔体中，沿所述阀杆轴向的方向将所述密封件压紧。

压紧件保证了密封件的密封效果，保证了实验结果的准确性。

在一个实施例中，所述压紧件为带有外螺纹的中空圆柱体，所述中空腔体远离所述储液的一端设置有与所述的中空圆柱体的外螺纹相应设置的内螺纹，所述压紧件旋进所述中空腔体中压紧密封件。

压紧件与阀体之间采用螺纹连接，结构简单，便于拆装以及调节压紧件对于密封件的压紧程度。

在一个实施例中，所述调节部件与所述阀体为活动连接，所述调节部件与所述阀杆的第二端部固定连接；所述调节部件带动所述阀杆在所述中空腔体中沿所述中空腔体轴向运动。

在一个实施例中，所述调节部件为具有内螺纹的轴套结构，所述阀体上设置有与所述调节部件上的内螺纹相应设置的外螺纹。

调节部件与阀体之间采用螺纹连接，在使用中直接旋转调节部件即可实现对于阀体的开启和关闭，结构简单，制造方便并且可以方便调节。

在一个实施例中，储液筒体和所述第一出口为透明结构，所述第一出口外壁上和/或所述储液筒体的外壁上设置有刻度，所述刻度用于计量所述第一出口和/或所述储液筒体中的液体体积。

在储液筒体和/或第一出口处设置刻度，可以清楚的测量出油水混合物中的油和水各自的体积，从而实现对于油水混合物中微量油的分离与测量。

本发明中的油水分离装置尤其针对油气勘探开发实验研究中岩石排出的小体积油水混合液的油水分离和微量油的测量难题，作为实验装置使用。阀体与阀杆整合在储液筒下端，其阀杆与储液筒体下端的第一出口相通，通过调节阀杆可以实现阀体的开启与关闭，同时可以精细调节排水流量，实现油水界面的无扰动和清晰观察，为实现微量油的精准测量提供技术支撑。另外，设计的储液筒体下端的第一出口设置一段带有用于体积计量的刻度，所述的刻度为计量段，可以测量油水分离过程大部分水被排放后留下的微量油的体积。当然也可以将整体的储液筒体外均设置刻度，从而实现对于所有液体的体积的测量。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明第一实施例中的油水分离装置的结构示意图；

图2是图1在中的油水分离装置的局部剖视放大图；

图3是本发明第二实施例中的油水分离装置的结构示意图；

图4是本发明第一实施例和第二实施例中的阀杆的剖视图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明一个实施例中的油水分离装置的示意图，为了方便整体的观察对下部进行了局部剖视的处理，图2为图1在剖视部分的放大图。如图1所示，本实施例中的油水分离装置包括用于储存待分离的油水混合物的储液筒体1，在储液筒体上设置有第一出口11，第一出口11用于使得油水混合的主要出口。在第一出口11中设置有阀体2，阀体2与所述第一出口11密封连接，阀体2具有沿轴向贯通阀体2的中空腔体21，所述中空腔体21靠近储液筒体1的一端为中空腔体第一端211，远离所述储液筒体1的一端为中空腔体第二端212。为了对液体进行精确的分离，油水分离装置还包括与阀体2相配合的阀杆3，阀杆的第一端部31伸入中空腔体21中，如图2所示，阀杆3具有沿轴向设置的中心盲孔33，阀杆的第一端部31未贯通；阀杆靠近第一端部处设置有贯通阀杆3至中心盲孔33的通孔34。本领域技术人员可以理解，阀杆3的在中空腔体21中可以上下移动。在本实施例中还设置有调节部件4，调节部件4与阀杆的第二端部32连接，通过调节部件4可以调节阀杆3在中空腔体21中的位置，从而实现了阀体的开启或关闭，如图1和图2中的状态，由于阀杆3堵住了中空腔体第一端211，这是位于储液筒体1中的液体无法从第一出口处流出，此时，阀体2处于关闭状态；相反的，当调节部件4带动阀杆3向下移动时，储液筒体1中的液体能够从第一出口11处流出，此时，阀体2处于开启状态，此时储液筒体1中的液体通过通孔34进入到阀杆的中心盲孔33中，最终从阀杆的第二端部32处流出。通过调节阀杆3在中空腔体中的位置，可以调节阀体的开启和关闭，更进一步在阀体开启状态下可以对液体流出第一出口的流速以及流量进行精细的调节。

在一个实施例中，可以将中空腔体21设置为变径圆柱形腔体，如图2所示其中的中空腔体21包括多段内径不同的圆柱形腔体，中空腔体的内径沿由阀体2靠近储液筒体1一端至阀体远离储液筒体1一端的方向变大，即靠近中空腔体第一端211的为内径最小的一段腔体，为第一段腔体。相应的，将阀杆的第一端部31为圆台结构，圆台结构的顶面为所述阀体的第一端面35，第一段腔体的内径大于所述圆台结构的顶面(即阀体的第一端面35)的直径，小于所述圆台结构的最大的直径。优选的，通孔34位于圆台结构的最大直径处的下侧。阀体的第一端面35伸入到第一端腔体中，由于圆台结构的最大直径大于第一段腔体的内径，因此，圆台结构可以封堵第一段腔体，从而实现阀杆对于阀体的关闭。

在一个实施例中，在中空腔体21除了第一段腔体之外的其他段的腔体的内径均大于圆台结构的最大直径，并且大于阀杆3在中空腔体21运动部分的外径，这样的设置是允许阀杆3在中空腔体21中运动，但是这样的设置有一个问题，在阀体2开启时，不认液体会直接从阀杆3与中空腔体21之间的缝隙22流出，为了保证阀杆2对于液体流出流量以及流速更为绝对的控制，还可以设置密封件5，密封件5固定设置于5中空腔体21中，阀杆3穿过密封件5伸入中空腔体21中，密封件5用于密封阀体2与阀杆3之间的缝隙22。优选的，密封件5包括位于最上侧的上压环51，位于最下侧的下压垫54，以及位于上压环51和下压垫53之间的密封圈52，所述密封圈52至少有一个，当然为了更好的密封效果可以设置多个，如图2中其中即设置有两个密封圈52。

在一个实施例中，为了保证密封件5的密封作用，还可以设置压紧件6，压紧件6设置于中空腔体21中，沿所述阀杆3轴向的方向将密封件5压紧。此时其中下压垫53受到压紧件6的挤压，并将压力传递给密封圈52，从而实现进一步的密封作用。其中的上压环51则起到阻止密封圈52在被下压垫53压紧变形过程中进入到阀体2与阀杆3的缝隙22中。

优选的，如图2所示，压紧件6可以为带有外螺纹的中空圆柱体，所述中空腔体21远离所述储液的一端设置有与所述的中空圆柱体的外螺纹相应设置的内螺纹，压紧件6通过与中空腔体21的螺纹连接，可以直接转动压紧件6使得压紧件6旋进中空腔体21中，从而压紧密封件5。螺纹连接的设置结构简单，操作方便，利于对于密封件5和压紧件6的安装与拆卸，也方便调节压紧件6对于密封件5的压紧程度。当然，在一些实施例中也可以采用卡扣连接的方式来进行压紧件6与阀体2的连接，从而实现压紧件6对于密封件5的压紧。

在一个实施例中，为了方便对于阀杆3的调节，对于调节部件进行具体的设计，调节部件4与阀体2为活动连接，调节部件4与阀杆3的第二端部32固定连接；调节部件4带动阀杆3在中空腔体21中沿中空腔体21轴向运动。

优选的，如图2所示，调节部件4为具有具有空腔41的轴套结构，在空腔的一端设置有一段内螺纹，阀体2上设置有与调节部件4上的内螺纹相应设置的外螺纹。调节部件4通过螺纹与阀体3进行连接，调节部件4设置在阀体的外侧。

如图3所示，为本发明第二实施例中的油水分离装置的示意图。在第二实施例中，其他结构与第一实施例相同，其改进在于将储液筒体上设置有第一出口11向远离储液筒的方向延长，得到如图3所示的第一出口11′，这样就使得在第一出口11′的一段内腔中为中空的，即阀体2没有伸到的位置。在本实施例中，将储液筒体1和第一出口11′设置为透明结构，在的第一出口11′的外壁上设置有刻度长度为l的刻度101，刻度101的设置可以用于计量第一出口11′中空的一段内腔中的液体的体积。

优选的为了适用于小体积的油水分离过程，可以将油水分离装置设计为较小的结构。例如其中的长度为l的刻度101可以为0-3ml(ml为体积单位，毫升)，这样的设置使得待分离水排尽后，用于对微量油水体积测量。

优选的，在本实施例中阀体2和第一出口11′的内壁之间的固定连接可以采用环氧树脂粘结剂进行粘结。

优选的，在一些实施例中也可以在储液筒体1的外壁上设置刻度，此时刻度的设置可以用于计量储液筒体1中的液体体积。当然，也可以在第一出口11′外壁上和储液筒体1的外壁上同时设置刻度，这样的设置可以直接用于分别测量第一出口11′中空的一段内腔中的液体的体积和储液筒体1中的液体体积，将两处的刻度结合起来可以测得两处的总体积。

作为对该装置的进一步的改进，可以在储液筒体1与第一出口11′相对的位置上进口接头102，进口接头102用于油水混合液的输入，进口接头102可以设置为与油水混合液输入设备的出口对应的结构，例如可以为内螺纹结构。在储液筒体1上还可以设置排空口103，如图3所示，优选的，排空口103可以设置在进口接头102侧向，具体的可以设置在储液筒体1远离第一出口11′的位置。本领域技术人员可知，在使用过程中，油水分离装置按照如图1和图3所示的方向进行放置，即第一出口11(11′)垂直向下放置，这样主要目的是使得储液筒体1中的油水混合液在重力作用流向第一出口11(11′)，由于油与水密度区别以及两者的不相溶的特点，在阀体2和阀杆3的作用下实现分离。

优选的，为了对油水分离装置进行更好的固定，可以在储液筒体1的中部位置设置固定装置，例如可以为如图1和图3所示的固定环104。从而使得油水分离装置的放置更加稳定，因此油水的分离用时更短，效果更佳。

如图4所示为第二实施例中的阀杆1的局部剖视图，由图4可以看出，阀杆3具有沿轴向设置的中心盲孔33，阀杆的第一端部31未贯通；阀杆靠近第一端部处设置有贯通阀杆3至中心盲孔33的通孔34。阀杆的第一端部31为圆台结构，圆台结构的顶面为所述阀体的第一端面35，通孔34位于圆台结构的最大直径处的下侧。

由于调节部件4与阀杆3的第二端部32固定连接，为了使得调节部件4与阀杆3之间的连接更加紧密，阀杆3与调节部件连接位置的下方，设置有凹槽36，在连接调节部件4与阀杆3时，可以在凹槽36中设置如图3所示的轴用挡环8，轴用挡环8嵌入到阀杆3的凹槽36内，起到固定限止调节部件4在阀杆3上的轴向位置的作用，在旋转调节部件4时，使调节部件4带动阀杆103一起绕轴向移动，起到了迫使阀杆3开启或关闭阀体2作用。优选的，可以在调节部件4和轴用挡环8之间可以设置垫圈7，垫圈7起到协助轴用挡环8和一起控制阀杆3的作用。在进行油水分离实验时，先将实验研究获得的油水混合液从进口接头102输入到储液筒体1内，混合液不宜超过储液筒内体积的4/5，静止若干小时后，观察储液筒内油水界面是否分层清晰，若油水已经分层清晰，则开启阀体2排除分离出的水。在排放分离水时流量开始应大一些，待分离水的液面逐渐下降到储液筒体1下部斜面段时，应调节综合调节阀的排水量使之逐渐减小，保证油水分界面不扰动且平缓下降。当油和水全面进入第一出口11(11′)与阀体上端接触时。旋转阀杆关闭阀体。静止片刻之后，打开阀体分别排除油和水，实现油水分离。

若在设置有刻度101的情况下，可以在不排出油水的情况下，分别对油和水的体积进行读取或计算。例如可以先后读取分离后油面的刻度值和油水界面的刻度值，二者之差即可获取微量油的体积。

本发明中的油水分离装置，通过其中的进口接头102可以与其它实验排油水装置实现直接连接，对小体积油水混合液的油水分离过程进行精细控制，保证油水界面在下降过程中不扰动，油水界面观察清晰，同时可以对微量油进行准确计量。该装置具有构造简单、操作方便和造价低廉等优点，有效解决了现有技术对微量含油的混合液的油水分离和微量油测量技术的不足，已应用于实验室条件下岩石样品排出的油水混合液中油水分离和微量油量的测定，该装置可广泛应用于常规及非常规页岩油气勘探、资源潜力评价和战略选区等研究，具有明显的推广应用价值。同时该装置也可以用于其它行业实验研究中小体积微量含油混合液的油水分离和微量油的测量。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。