一种排出油罐底部水的全自动可调式控制器

摘要

本发明公开了一种排出油罐底部水的全自动可调式控制器。可开闭的浮球阀4置于罐体的侧壁上，一端引流管与第一阀筒17相连，另一端通过连杆与第一浮球1相连。第二浮球8上端连接导向杆，下端可与第二浮球8的阀座9接触构成一阀门。第一阀筒17上端为阀座9，内有第二阀筒10，第二阀筒10侧下部两侧各开有一小孔，筒内有一橡胶球，并置于筒下部的排水口上，橡胶球用一连通杆与第二浮球8底部相连。结构简单，排水高度可进行方便调节，适于多种场合和不同油水密度差介质，设定水位线实现全自动控制排水过程，而不需要人为的操作。通过调节连杆上的配重可调整浮球的自重，也有油水界面的调节作用。广泛用于各种油品储存和不同密度差的油罐。

说明书

技术领域

本发明涉及油罐底部水排水控制器，具体涉及一种排出油罐底部水的全自动可调式控制器。

背景技术

在油品的储存过程中，往往在油罐的底部储存一定量的底水。如果不及时排放，不仅造成油罐使用率的降低，而且还因腐蚀等问题影响了油罐的使用寿命。目前一般采用人工排放底水的方式，由于人工排放操作不仅劳动强度大，而且还有操作的准确性问题，经常造成油品的损失。在储油罐排水装置研究领域，国内外已研发出几种自动或半自动的储油罐排水装置，推出了几种款专利产品。例如：用于储油罐的自动排水器（申请号：200920310310），储油罐自动切水器（申请号：01217408.4），一种储油罐用全自动切水器（申请号：03212165.2）。但目前推出的自动排水装置大都存在控制器构成复杂、可靠性低、灵敏度受限、成本高等缺陷，它们共同的缺点要么是一种底水的不停排放过程，要么由于进水条件的多变性，造成排水阀与浮筒达到平衡状态，特别是在油水分离程度不高时，不能形成一次性排放干净、发生自闭或跑油的情况，同时不易根据储存介质的不同，随时对排水控制器进行调节，以上诸多问题，制约了其在储油罐排水领域的推广应用。

现有技术还存在以下不足：

1.出口阀门开启力受限，故排出量受限。

2.对使用条件有严格的要求，故很难满足实际要求。

3.无法一次按要求排净底水，造成底水的长期在于罐底和管道中，造成油罐和管道的腐蚀及管道的结冻堵塞等问题。

4.不能对实际使用条件进行方便有效地调节。

5.容易形成平衡形态，造成排出阀不易打开。

6.要求油水分离过程时间短，否则因为两者未能有效分离而造成排水阀关闭或跑油的情况。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，安装使用方便，排水高度可进行方便调节，适于多种场合和不同油水密度差介质，制造加工容易的一种排出油罐底部水的全自动可调式控制器。

为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：一种排出油罐底部水的全自动可调式控制器，包括油罐、管道、第一浮球、配重、连杆、浮球阀、支撑板、导向杆、引流管、第二浮球、阀座、第二阀筒、连通杆、橡胶球、排水管、排水口、壳体支撑、壳体底板、第一阀筒、进水口、小孔、壳体、磁铁、壳体上盖、出油口、阀门，本发明的特殊之处在于该排水控制器的壳体的一端与壳体上盖连接，壳体上盖上连接有出油口、另一端与壳体底板连接，壳体底板连接有壳体支撑和开有排水口，排水口与排水管连接，所述壳体内腔的上部置有第一浮球，第一浮球的右面连接一个连杆，连杆上旋入有配重，所述连杆另一端与浮球阀连接，浮球阀分别与引流管一端和壳体右侧连接，所述第一浮球内腔底部安装一磁铁，所述支撑板一端托住第一浮球、另一端与壳体固定连接，所述导向杆一端插入在支撑板的孔中、另一端与第二浮球连接，所述阀座支撑在第二浮球的底部，阀座与第一阀筒一端连接，第一阀筒另一端与壳体底板连接，所述第一阀筒内腔设置有第二阀筒，所述第二阀筒内腔设置有橡胶球，所述橡胶球位于排水口之上，所述橡胶球中间插入连接有连通杆，连通杆一端与第二浮球底部相连，另一端与橡胶球底部相连，第二阀筒两侧下部各开有小孔，壳体左下侧底部开有进水口，所述引流管另一端与第一阀筒连接。

所述连杆另一端与浮球阀为铰接连接。

所述连杆上设有外螺纹。

所述第一浮球与第二浮球为水平并排放置。

本发明与现有技术相比，结构简单，安装使用方便，排水高度可进行方便调节，适于多种场合和不同油水密度差介质，制造加工容易的优点，该控制器是全自动控制，无需提供动力，根据设定的水位线可实现全自动控制排水过程，而不需要人为的操作。可以使油水分离过程有充分的分离时间，达到两者充分分离效果。还可根据需要调节油水分界线的高低，达到一次将底水排净的效果。利用阀筒小孔排水慢的原理，使下面筒体内压力上升，达到第二球阀上下压力平衡，使第二浮球上浮打开排水口。第二浮球相对体积较大，上下运动平稳，可直接用作为阀，第一浮球直接控制油水界面，利用磁性材料使其运动与浮力为非线性关系，上浮速度快，灵敏度较高，同时第一浮球与浮球阀通过连杆直接相连，易于制作安装，通过调节连杆上的配重可调整浮球的自重，也有油水界面的调节作用。广泛用于各种油品储存、具有不同密度差的油罐。

附图说明

图1为本发明主视结构示意图；

图2为图1与罐体连接主视结构示意图。

具体实施方式

附图本发明的实施例。

下面结附图对发明的内容作进一步说明：

参照图1、图2所示，一种排出油罐底部水的全自动可调式控制器，包括油罐、管道、第一浮球、配重、连杆、浮球阀、支撑板、导向杆、引流管、第二浮球、阀座、第二阀筒、连通杆、橡胶球、排污口、排水口、壳体支撑、壳体底板、第一阀筒、进水口、小孔、壳体、磁铁、壳体上盖、出油口、阀门，该排水控制器的壳体20的一端与壳体上盖22连接，壳体上盖22上连接有出油口23，另一端与壳体底板16连接，壳体底板16连接有壳体支撑15和开有排水口14，排水口14与排水管13连接，所述壳体20内腔的上部置有第一浮球1，第一浮球1的右面连接一个连杆3，连杆3上旋入有配重2，所述连杆3另一端与浮球阀4连接，浮球阀4分别与引流管7一端和壳体20右侧连接，所述第一浮球1内腔底部安装一磁铁21，所述支撑板5一端托住第一浮球1、另一端与壳体20固定连接，所述导向杆6一端插入在支撑板5的孔中、另一端与第二浮球8连接，所述阀座9支撑在第二浮球8的底部，阀座9与第一阀筒17一端连接，第一阀筒17另一端与壳体底板16连接，所述第一阀筒17内腔设置有第二阀筒10，所述第二阀筒10内腔设置有橡胶球12，所述橡胶球12位于排水口14之上，所述橡胶球12中间插入有连通杆11，连通杆11一端与第二浮球8底部相连，另一端与橡胶球12底部相连，第二阀筒10两侧下部各开有小孔19，壳体20左下侧底部开有进水口18，所述引流管7另一端与第一阀筒17连接，油罐与控制器的两端通过管道和法兰盘固定连接，下管道连接一个第一阀门26，上管道连接一个第二阀门27，油罐存储有油24和水25。

所述连杆另一端与浮球阀为铰接连接。

所述连杆上设有外螺纹。

所述第一浮球与第二浮球为水平并排放置。

本控制器与现有技术的不同之处：

1. 可对排水控制器进行调节，即根据不同的介质性质，不同的密度差，不同的排水高度可进行方便调节，达到需要的要求。

2. 目前的排水装置以切水阀的形式为主，不能将水一次性全部排出，只是将分离出来的水不断排出的过程。油水分离条件受限，若切水阀灵敏度受到影响，而两者未能有效分离时，就会造成排水阀关闭或跑油的情况，跑油过程会是一个不断发生的累积过程。

3.消除了当进水量等于排水量时，出现排水阀处于开启平衡状态而无法关闭的情况。

4.对内部各阀的密封结构要求不严，主要采用的机械与压差相结合的双重密封形式。

5.当控制器内水位线达到设定高度后，排水阀才能打开排水，所以不会发生累积跑油的情况。

6.结构不同：

（1）由于有了可调节功能，即可适于多种场合和不同油水密度差介质。

（2）采用了连通管与阀筒小孔结构，使其具有自密封特点，因此降低了对控制器密封要求，延长了使用时间和范围。

（3）首次采用永久磁铁作为浮球运动的控制件，这与目前都用杠杆加第一浮球1控制排出阀方法有差本质的不同，解决了第一浮球1所受浮力与其浸没深度线性关系带来的技术难题，减少了控制器的体积，消除了平衡点，这也是本发明的特点之一。

（4）采用导流管的引流增压作用，使第二浮球8达到内外压力平衡，保证了浮阀2的开启，减少了第二浮球8受静压作用而影响其上浮作用。

（5）由于第二阀筒10内产生的负压作用，提高了浮阀2的密封性能，并非全部利用机械力的密封作用。

（6）第二阀筒10上的阀筒小孔是控制器全自动排水的关键，由于阀筒小孔排水量小，使第一阀筒17内的水位迅速上升，达到内外压力均衡，使第二浮球8浮起。同时阀筒小孔的排水过程在第一阀筒17内产生的负压作用增加了第二浮球8的密封效果。

（7）在第一浮球1与浮球阀4的连杆3是一带有螺纹的连杆，其上有一沿连杆移动的配重块，利用杠杆原理，改变主动力臂上的作用力，达到调节第一浮球1重力与不同储存介质匹配的目的，处理量可调节，制造加工容易。

综上所述，现对控制器各个零部件的作用作以下简介：

进水口：连接油罐底部和控制器顶部，主要起到的是进水作用。当控制器和配套的油罐使用时，通过进水口上面的法兰和油罐接管或连接管道的法兰进行连接，控制器和油罐之间装一个阀门，通过这个阀门可以控制控制器和油罐之间的连接，当需要控制器工作的时候打开阀门，当不需要控制器工作的时候关闭阀门即可。

出油口: 连接油罐中上部分和控制器顶部，主要是控制器内的油品回流到油罐当中，油罐和控制器通过进水口和出油口构成一个联通器。出油口与油罐的连接和进水口一样，都是通过外伸接管上的法兰进行连接，中间同样也装有阀门，进水口和出油口的阀门同时工作，切断和开启控制器与油罐之间的连接。由于水比油重，进水口出油口构成一个连通器的作用，这样当控制器内充满油和水时，油罐当中的水再进入到控制器当中时，控制器内的油就会回流到油罐当中。

（1）第一浮球1：图1所示第一浮球1连接浮球阀4，也可以称为是浮球阀4的一部分，它的主要作用就是开启和关闭浮球阀4。

A、当控制器和配套油罐连接并开始工作的时候，初始的时候首先打开的是出油口让油进入到控制器当中，当水油逐渐淹没第一浮球1时。第一浮球1所受到的浮力也逐渐增大，但是第一浮球1的平均密度要大于油品的平均密度，所以，此时第一浮球1是不会浮起的，第一浮球1自身的重力通过浮球阀4传递给浮球阀4阀芯而压紧阀芯，对浮球阀4起到关闭作用，保证整个控制器处于完全关闭状态，也保证油品不会从控制器当中泄露。当油品充满控制器的时候，开始打开进水口让水逐渐进入控制器当中，控制器内的油逐渐被水置换，油通过出油口回流到油罐当中，当控制器内的水逐渐升高，由于第一浮球1的密度要小于水的密度，所以第一浮球1在油水分界线上升到一定高度的时候浮力开始大于重力，第一浮球1所受到的合力开始向上，此时油水分界线继续上升，第一浮球1所受到的合力逐渐增大，直到合力达到某一个值的时候，合力在杠杆的作用下开启浮球阀4，此时第一浮球1完全浮起。

B、当油罐内的水基排放完毕，也就是油罐内的水不在进入到控制器当中的时候，此时油罐当中的油品开始从进水口18进入到控制器当中，由于油品的密度要小于水的密度，所以进入控制器当中的油品是浮在控制器上部的，进入控制器当中的油品逐渐曾多，控制器内的油水分界线也逐渐下降，当油水分界线下降到一定程度的时候，浮球处于油水分界线上，油水分界线继续下降，由于浮球的密度比油的大，所以浮球在油中所受到的合力是向下的，而浮球比水的密度大，所以浮球在水中所受到的合力是想上的，当油水分界线下降到一定程度，浮球所受到的合力也就为零了，此时第一浮球1就会随着油水分界线的下降而下降，但是此时浮球仍然处于油水分界线上，当油水分界线继续下降，浮球下降到极限位置的时候，第一浮球1的合力也就向下了，此时第一浮球1会施加一个向下的力给浮球阀4，对浮球阀4起到关闭作用。

（2）浮球阀4是一个阀门。当第一浮球1在浮力作用下浮起时，浮球阀4瞬间打开，水通过浮球阀4进入与之连接的引流管7当中，然后进入第一阀筒17中，使第二浮球8上下压力均衡，第二浮球8的密度比水小，所以第二浮球8在水中也是能浮起的，当第二浮球8上下压力平衡时，第二浮球8浮起，打开控制器，实现控制器的排水。当油罐当中的水排放完毕，油进入到控制器当中，第一浮球1也随着油水分界线的下降而下降，最后关闭浮球阀4，浮球阀4在第一浮球1和流体压头的共同作用下处于完全关闭状态，此时不再有水流入引流管7中。

（3）第二浮球8的阀座9本身也相当于一个阀门。

A、当控制器内充满油的时候，第一浮球1不会浮起，浮球阀4也处于关闭状态，这时第二浮球8的阀座9下面也不会有水，第二浮球8的阀座9上下压力不均衡，第二浮球8在流体静压和自身重力的作用下关闭第二浮球8的阀座9，控制器处于完全关闭状态。当水进入控制器中并且油水分界线上升达到第一浮球1上浮浮球阀4开启的时候，此时水从浮球阀4中进入引流管7到达第二阀筒10里面，虽然有部分水会从小孔19里面漏出，但是流入第二阀筒10内的流量远大于小孔流出量，当第一阀筒17里面充满液体时，第二浮球8阀座上下压力均衡，第二浮球8浮起，由于第二浮球8较大，能够提供足够大的拉力，第二浮球8通过连通杆拉起橡胶球阀塞，控制器开启，实现排水。

B、当油罐当中的水基本排完，油罐当中的油进入控制器当中，控制器内油水分界线开始下降，开始第一浮球1下降到极限位置，浮球阀4关闭，控制器内的油和水都不会从浮球阀4进入到引流管道当中，控制器内的液体也就不会再从浮球阀4和引流管进入到阀座当中，但是此时控制器仍然在排水，第二浮球8仍然处于浮球位置，整个控制器仍然处于完全打开的状态，由于已经没有水再进入到控制器当中，控制器中的油水分界线就会不断下降，直到油水分界线到达第二浮球8的时候，第二浮球8不在完全处于水中，同样第二浮球8的密度比水小比油大，所以第二浮球8在水中受到的合力向上，而在油中受到的合力向下，油水分界线继续下降，直到浮球所受合力为零，油水分界线再继续下降，第二浮球8也就会随着油水分界线的下降而下降。第二浮球8下降到阀座位置的时候，第二浮球8会在停在阀座9上，初步关闭排水控制器，此时控制器内的油水分界线不在变化。

（4）阀座9：阀座9的作用是开启控制器的排水和停止控制器的排水。

A 开启控制器排水：当油罐内的水进入到控制器当中，控制器内油水分界线上升，当油水分界线上升到第一浮球1浮起打开浮球阀4的时候，控制器内的水进入到阀座9里面，当控制器中的水充满阀座9时，控制器内第二浮球8上下压力均衡，第二浮球8才能不受到流体压头的作用，第二浮球8才能够浮起，才能拉起橡胶球，实现控制器的排水。

B 停止控制器排水：油罐内的水基本排完，油罐当中的油进入到控制器当中，由于控制器此时继续排水，控制器中油水分界线逐渐下降，当第二浮球8随着油水分界线下降到阀座9的时候，此时，第二浮球8相当于阀芯和阀座接触，接触后起到关闭作用。然后阀座9中的水会慢慢从阀筒小孔中漏出，流体的压头又从重新施加到第二浮球8上，第二浮球8关闭阀座9，控制器停止排水。

阀座9和橡胶球作用是实现控制器的开启和最终关闭，还有一个主要作用就是实现第二浮球8上下压力均衡，使第二浮球8能够浮起。当第一浮球1带动浮球阀4打开时，控制器中的水会进入到第一阀筒17当中，使第二浮球8上下均衡，第二浮球8浮起，当第二浮球8浮起时带动橡胶球上升，最终打开阀座9和排水口14，从而实现控制器的排水。

（5）小孔 

A、当控制器内油水分界线上升到第一浮球1开启浮球阀4的位置的时候，控制器内的水会从浮球阀4和引流管当中进入到阀座9当中，由于阀筒小孔排水慢，使第一阀筒17内的水位迅速上升，使第二浮球8上下压力平均衡，从而使第二浮球8能够顺利浮起，最终打开控制器。如果阀筒小孔太大，就会导致排水过快，使第一阀筒17内的压力上不去，在流体的压头作用下，第二浮球8不能浮起，控制器也打不开。

B、当油水分界线下降到第二浮球8关闭位置的时候，此时第一浮球1和第二浮球8都处于关闭状态，但是阀座9和第二浮球8之间密封靠的是第二浮球8的重力作用，而第二浮球8的密度和油的密度相对接近，所以向下合力较小，密封效果也不是很好，或许会有少量的水会从第二浮球8下面进入到阀座9当中，但是如果密封力不加而一直泄露，就有可能导致最终的油品泄露。由于有小孔的存在，阀座2里面的水会逐渐从第一阀筒17当中排出到控制器外，此时在流体压头的作用下，第二浮球8就会紧贴阀座9，从而实现良好的密封。

（6）磁铁：磁铁是浮球阀4能够顺利打开的关键，因为物体受磁铁的吸引力大小与距离不是一个线性关系，，当两者间的分离力刚大于磁铁的吸引力时，随着二者之间距离增加，吸引力迅速减小，同时又加速了二者分开的速度。

设备当中，支撑板是铸铁和磁铁能够相互吸引，磁铁放在第一浮球1当中，当油水分界线上升到一定位置，此时第一浮球1的合力为零，此时第一浮球1处于悬浮状态，也就是说浮球的浮力等于浮球磁铁的重力和塑料连杆向下的力，当油水分界线稍微向上变动，第一浮球1就会立刻浮起。

全自动油罐排水控制器的工作步骤

全自动油罐排水控制器的工作步骤主要分为：下面通过图1的控制器结构图进行分步介绍。 

（1）如图1控制器通过两个外伸接管上的法兰和油罐的外伸接管法兰进行连接，当全自动油罐排水控制器于配套的油罐连接好后，控制器开始工作，控制器和油罐的两个外伸接管连接都配有阀门。这两个阀门用于控制控制器是否工作。控制器第一次工作的时候，首先打开出油口外面的阀门，让油罐中的油品开始先充满控制器内，此时控制器中的两个浮球的平均密度都比油的密度大，另外还有流体压头的作用，所以控制器内所有阀门都处于关闭状态，控制器处于完全关闭状态。

（2）如图2当控制器内充满油的时候，开始打开进水口的阀门，此时排水控制器和油罐双向联通，进水口接的是油罐底部，由于水比油的密度大，水开始从油罐当中进入到控制器当中，而此时控制器是被油充满的，当水进入控制器时，控制器当中的油从出油口回流到油罐当中，水进入到控制器当中以后，油和水不互溶，控制器内产生一个有水分界线，越来越多的水进入到控制器当中的时候，控制器内的油就越来越少，控制器当中产生的油水分界线也逐渐上升，直到第二浮球8的合力为零的时，但是由于流体压头的作用，第二浮球8不会浮起，继续起到关闭阀座9的作用，控制器不会排水。油水分界线继续上升，当油水分界线上升到第一浮球1的时候，第一浮球1的密度也比水小比油大，此时第一浮球1受到的浮力大小也随着油水分界线的上升而逐渐增大，当油水分界线继续上升直到第一浮球1浮起，浮球阀4打开，水会沿导管7流入第一阀筒17内，当第二浮球8所受合力达到一定数值的时候，第二浮球8浮起，同时排水口被打开，控制器开始排水。当控制水排完后，排水口自动关闭，此时完成一个工作过程，由此控制器开始下一个循环工作过程。

本发明的技术关键点在于：

1.名称不同：不但是“全自动”，而且是“可调”的，即可以满足不同情况的使用。

2.是一个可任意调式的。可以根据不同的储存介质进行调节，即可用于任何介质的排液过程或不同介质的分离过程。

3.第二浮球8及相关联的装置也可用一个一般阀门所代替，即不用第二浮球8来当作阀辨来密封。

4．技术关键点为磁铁的吸引性、阀筒小孔的排水性、引流管形成负压作用、双阀配合性、第二阀筒10及橡胶球形成压力平衡作用。

5．可将第一浮球1与第二浮球8水平并排放置，这样可降低底排水高度，也便于制造安装和维护。

6．在排水管上可设置一排水控制阀，以满足控制器的有时工艺的要求。