油田用改性纤维球过滤器技术领域
本发明涉及净化过滤器技术领域，特别涉及一种油田用改性纤维球过滤器。
背景技术
目前国内油田用过滤器主要有石英砂过滤器、核桃壳过滤器、纤维球过滤器及少量纤维束过滤器。其中石英砂过滤器是一种采用石英砂作为填料的过滤器，其虽然具有过滤阻力小，比表面积大，耐酸碱性强，抗污染性好等优点，但是其对污水处理精度不高,难以达到低渗透油田注水水质指标要求；核桃壳过滤器是以核桃壳为过滤介质，由于这种作为过滤介质的核桃壳进过特殊处理，所以具有表面面积大，吸附能力强，去除率高的优点，但是其也存在对污水处理精度不高和难以达到低渗透油田注水水质指标要求的问题；纤维球过滤器是一种采用纤维球滤料的过滤器，这种纤维球的纤维是由经过新的化学配方合成的特种纤维丝做成，其主要特点是经过本质的改性处理将纤维滤料由亲油型改变为亲水型，滤料直径可达几十微米甚至几微米，具有比表面积大，过滤阻力小等优点，同时还解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。是石英砂和核桃壳等颗粒状滤料过滤设备的更新换代产品。
但是现有的纤维球过滤器存在着几个缺陷，首先，在过滤器过滤过程中，由于过滤填料下方设置的滤板是带有孔槽结构的，难免会有一部分未过滤或者未完全过滤干净的污水直接通过滤板直接流出器外，导致得到的油田注水质量不高，使得注水越来越不能满足所需。再者，现如今所用的纤维球过滤填料中，器过滤效果虽然很好，但是其会出现散球、缠绕等问题，而且不易清洗，费水费时。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种油田用改性纤维球过滤器，通过改变现有过滤挡板的结构和设置多个滤液进出口，来提高现有过滤器的工作效率和油田注水质量，在一定的成本控制之下，使过滤器能适应生产需要。同时，提供一种更高效、易清洗和不散球的改性纤维球，进一步提高过滤效率，减少过滤器对过滤填料的使用量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种油田用改性纤维球过滤器，包括壳体，主轴和升降装置，所述壳体上方的两侧设有滤液进口，壳体中部的一侧设有过滤填料进出口，中部的另一侧设有一观察孔，壳体下部的两侧设有滤液出口，所述壳体上部的中间还设有一动力装置，下端的中间设有一搅拌器，所述主轴上设有一挡板。
由于上述结构的设置，通过增加滤液进出口的数量，来提高过滤器对滤液的吞吐量，提高过滤器的工作效率，使过滤器能得到充分利用。
进一步，所述主轴和所述挡板置于所述壳体内，所述挡板的下方设有过滤填料，所述过滤填料的下方设有过滤挡板，所述过滤挡板的下方设有一旋转轴，所述旋转轴的上端设有叶轮，旋转轴穿过所述过滤挡板的中间，并深入到所述过滤填料内，所述叶轮固定安装在所述旋转轴的上端并与旋转轴一起深入到所述过滤填料内，所述旋转轴的下端穿过所述壳体的下端与所述搅拌器连接，所述搅拌器传动连接所述旋转轴。
由于上述结构的设置，将搅拌装置设置成叶轮式结构，并且深入过滤填料内，使得在搅拌清洗过程中，能充分带动过滤填料快速转动，通过在过滤填料内造成紊流漩涡，使夹杂在过滤填料内的污物被充分洗涤出来，清洗效果良好。
进一步，所述过滤挡板中间设有一安装槽，过滤挡板上面还设有若干个单向进水孔，所述旋转轴通过所述安装槽与所述过滤挡板固定连接。
进一步，所述单向进水孔的上部设有密封套，所述密封套内设有瓣膜，密封套置于所述单向进水孔内，所述瓣膜为两个半月牙形薄片，彼此相对，根部与密封套内壁相连，瓣膜的游离缘朝向所述单向进水孔的下方。
进一步，所述密封套的厚度为0.2-0.5mm，所述瓣膜的厚度为0.5-1mm，根部用环氧树脂胶粘剂粘接在密封套内壁，瓣膜采用高弹性橡胶材料制成。
由于上述结构的设置，通过在过滤挡板上设置若干个单向进水口，使得在加料和过滤过程中，能避免一部分未过滤或者未完全过滤干净的污水直接通过滤板直接流出器外的问题，其工作原理是：单向进水孔内设有密封套，密封套内设有瓣膜，瓣膜的初始状态为贴合状态，阻隔了过滤填料内的滤液与滤液出口的连通，由于瓣膜为月牙形，在挡板下行压缩过滤填料时，过滤出来的油田注水会对单向进水孔内的瓣膜造成压强，当压强增大到一定大小时，贴合的瓣膜会被挤开而呈分离状，油田注水通过单向进水口流入到滤液出口进而排出器外。
进一步，所述过滤填料由改性纤维球组成，所述改性纤维球含有改性纤维丝，所述改性纤维丝为改性聚酰胺酯纤维丝，所述改性聚酰胺酯纤维丝是由对苯二甲酸与乙二醇酯化反应得到苯二甲酸乙二醇酯后，与脂肪族聚酰胺进行缩聚反应得到的。
进一步，所述改性纤维球中还含有天然纤维素纤维、涤纶丝和棉纶丝，所述天然纤维素纤维占所述改性纤维球的质量百分比为13-20%，所述涤纶丝占所述改性纤维球的质量百分比为7-9%，所述棉纶丝占所述改性纤维球的质量百分比为9-15%，所述改性聚酰胺酯纤维丝占所述改性纤维球的质量百分比为56-71%。
进一步，所述改性纤维球的制备方法包括以下几个步骤：
步骤1、将改性聚酰胺酯纤维丝、天然纤维素纤维和涤纶丝按设定比例配比整形成纤维束后，用多个支撑夹具支撑起配比成的纤维束的两端并拉紧，使纤维束呈直线状；
步骤2、步骤1完成后，在位于每一支撑夹具支撑点位置的纤维束上用超声波焊接头将此位置熔化以形成改性纤维球的球心；
步骤3、步骤2完成后，根据设定的纤维球的尺寸切分每一支撑夹具的支撑点两侧的纤维束，然后将每一个切分后的纤维束用棉纶丝捆扎并整形成球。
在本发明的改性纤维球中，改性聚酰胺酯纤维丝具有成本低廉、热稳定性好和低的特性粘度降等特点，是一种性能优异的仿棉材料，以此作为改性纤维球的主料，使得纤维球具有棉丝相似的特点，如弹性好，蓬松卷曲而柔软，能明显提高纤维球的比表面积，对油及有机物的吸附能力增强，能直接拦截、惯性拦截和电化吸附油及有机物，还能提高纤维球的孔隙率，使得在过滤时，滤层孔隙率沿水流方向逐渐减小，形成了比较理想的滤料上大下小的孔隙分布状态，过滤后的油田注水质量高，此外由于改性聚酰胺酯纤维丝还具有易清洗，稳定性好的特点，能显著延长纤维球的使用周期，减少过滤器对过滤填料的使用量；天然纤维素纤维具有抗拉强度高、耐腐蚀性强和耐磨耗性好的特点，能增强纤维球的抗拉强度，提高纤维球的耐腐蚀性，由于在过滤和洗涤过程中，纤维彼此之间会发生相互摩擦、彼此挤压等复杂过程，纤维丝会破裂而发生原纤化，导致产生起毛、白污等问题而严重影响到纤维球的使用寿命，天然纤维素纤维的加入能明提高纤维球的耐磨耗性，延长纤维球的使用寿命；涤纶丝的加入是为了提高纤维球的耐洗涤性、强度和耐磨耗性，但涤纶丝的吸水性差，会降低纤维球的过滤效果，添加量不宜过多，因此本发明添加的涤纶丝含量在7-9%范围内。最终制得的改性纤维球具备优异的各项性能，性能稳定，过滤效果好，使用周期长。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：通过改变现有过滤挡板的结构和设置多个滤液进出口，来提高现有过滤器的工作效率和油田注水质量，在一定的成本控制之下，使过滤器能适应生产需要。同时，提供一种更高效、易清洗和不散球的改性纤维球，进一步提高过滤效率，减少过滤器对过滤填料的使用量。
附图说明
图1是本发明的一种油田用改性纤维球过滤器结构示意图。
图2是本发明的一种油田用改性纤维球过滤器的过滤挡板结构示意图。
图3是图2中A-A截面的部分结构示意图。
图中标记：1为壳体，2为主轴，3为升降装置，4为搅拌器，5为滤液进口，6为过滤填料进出口，7为观察孔，8为动力装置，9为挡板，10为过滤填料，11为过滤挡板，12为旋转轴，13为叶轮，14为滤液出口，15为单向进水孔，16为密封套，17为瓣膜。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，一种油田用改性纤维球过滤器，包括壳体1，主轴2和升降装置3，其特征在于，所述壳体1上方的两侧设有滤液进口5，壳体1中部的一侧设有过滤填料进出口6，中部的另一侧设有一观察孔7，壳体下部的两侧设有滤液出口14，所述壳体1上部的中间还设有一动力装置8，下端的中间设有一搅拌器4，所述主轴2上设有一挡板9；所述主轴2和所述挡板9置于所述壳体1内，所述挡板9的下方设有过滤填料10，所述过滤填料10的下方设有过滤挡板11，所述过滤挡板11的下方设有一旋转轴12，所述旋转轴12的上端设有叶轮13，旋转轴12穿过所述过滤挡板11的中间，并深入到所述过滤填料10内，所述叶轮13固定安装在所述旋转轴12的上端并与旋转轴12一起深入到所述过滤填料10内，所述旋转轴12的下端穿过所述壳体1的下端与所述搅拌器4连接，所述搅拌器4传动连接所述旋转轴12。
在本实施例中，所述过滤挡板11中间设有一安装槽，过滤挡板11上面还设有若干个单向进水孔15，所述旋转轴12通过所述安装槽与所述过滤挡板11固定连接；所述单向进水孔15的上部设有密封套16，所述密封套16内设有瓣膜17，密封套16置于所述单向进水孔15内，所述瓣膜17为两个半月牙形薄片，彼此相对，根部与密封套16内壁相连，瓣膜17的游离缘朝向所述单向进水孔15的下方；所述密封套16的厚度为0.2-0.5mm（最佳厚度为0.3mm，根据单向进水孔15孔径大小，也可以选择0.2mm或者为0.5mm），所述瓣膜17的厚度为0.5-1mm（最佳厚度为0.7mm，根据单向进水孔15孔径大小，也可以选择0.5mm或者为1mm），根部用环氧树脂胶粘剂粘接在密封套16内壁，瓣膜17采用高弹性橡胶材料制成。
当滤液从滤液进口5进入并流通到过滤填料10内时，通过过滤挡板11上的单向进水孔15的阻隔作用，使滤液无法透过过滤挡板11而渗透到壳体1底部的滤液出口14处；当挡板9下行压缩过滤填料10时，过滤出来的滤液会对单向进水孔15内的瓣膜17造成压强，当压强增大到一定大小时，贴合的瓣膜17会被挤开而呈分离状，滤液通过单向进水孔15流入到滤液出口进而排出器外。
在本实施例中，所述过滤填料10由改性纤维球组成，所述改性纤维球含有改性纤维丝，所述改性纤维丝为改性聚酰胺酯纤维丝，所述改性聚酰胺酯纤维丝是由对苯二甲酸与乙二醇酯化反应得到苯二甲酸乙二醇酯后，与脂肪族聚酰胺进行缩聚反应得到的。
在本实施例中，所述改性纤维球中还含有天然纤维素纤维、涤纶丝和棉纶丝，所述天然纤维素纤维占所述改性纤维球的质量百分比为13%，所述涤纶丝占所述改性纤维球的质量百分比为7%，所述棉纶丝占所述改性纤维球的质量百分比为9%，所述改性聚酰胺酯纤维丝占所述改性纤维球的质量百分比为71%，所述改性纤维球的制备方法包括以下几个步骤：
步骤1、将改性聚酰胺酯纤维丝、天然纤维素纤维和涤纶丝按设定比例配比整形成纤维束后，用多个支撑夹具支撑起配比成的纤维束的两端并拉紧，使纤维束呈直线状；
步骤2、步骤1完成后，在位于每一支撑夹具支撑点位置的纤维束上用超声波焊接头将此位置熔化以形成改性纤维球的球心；
步骤3、步骤2完成后，根据设定的纤维球的尺寸切分每一支撑夹具的支撑点两侧的纤维束，然后将每一个切分后的纤维束用棉纶丝捆扎并整形成球。
实施例二
该实施例与实施例一相同，其不同之处在于，所述改性纤维球中还含有天然纤维素纤维、涤纶丝和棉纶丝，所述天然纤维素纤维占所述改性纤维球的质量百分比为20%，所述涤纶丝占所述改性纤维球的质量百分比为9%，所述棉纶丝占所述改性纤维球的质量百分比为15%，所述改性聚酰胺酯纤维丝占所述改性纤维球的质量百分比为56%，所述改性纤维球的制备方法包括以下几个步骤：
步骤1、将改性聚酰胺酯纤维丝、天然纤维素纤维和涤纶丝按设定比例配比整形成纤维束后，用多个支撑夹具支撑起配比成的纤维束的两端并拉紧，使纤维束呈直线状；
步骤2、步骤1完成后，在位于每一支撑夹具支撑点位置的纤维束上用超声波焊接头将此位置熔化以形成改性纤维球的球心；
步骤3、步骤2完成后，根据设定的纤维球的尺寸切分每一支撑夹具的支撑点两侧的纤维束，然后将每一个切分后的纤维束用棉纶丝捆扎并整形成球。
实施例三
该实施例与实施例一和实施例二相同，其不同之处在于，所述改性纤维球中还含有天然纤维素纤维、涤纶丝和棉纶丝，所述天然纤维素纤维占所述改性纤维球的质量百分比为16%，所述涤纶丝占所述改性纤维球的质量百分比为8%，所述棉纶丝占所述改性纤维球的质量百分比为12%，所述改性聚酰胺酯纤维丝占所述改性纤维球的质量百分比为64%，所述改性纤维球的制备方法包括以下几个步骤：
步骤1、将改性聚酰胺酯纤维丝、天然纤维素纤维和涤纶丝按设定比例配比整形成纤维束后，用多个支撑夹具支撑起配比成的纤维束的两端并拉紧，使纤维束呈直线状；
步骤2、步骤1完成后，在位于每一支撑夹具支撑点位置的纤维束上用超声波焊接头将此位置熔化以形成改性纤维球的球心；m2/m3，
步骤3、步骤2完成后，根据设定的纤维球的尺寸切分每一支撑夹具的支撑点两侧的纤维束，然后将每一个切分后的纤维束用棉纶丝捆扎并整形成球。
上述各实施例制得的改性纤维球其主要性能指标如下表所示：
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以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。