一种用于海上磁流体薄油膜回收装置的磁流体通道技术领域
本发明涉及一种海上磁流体薄油膜回收装置，特别涉及一种用于海上毫米级及以下的海
上薄油膜回收分离装置的部件。
背景技术
近年来，随着国内对环境问题的重视，海上溢油的回收与处理也逐步提上议程。2014
年国际溢油应急研讨会提出了我国渤海出现一些不知来源的溢油黑斑，经分析可能为海上长
年浮油的积聚，并对海上溢油回收彻底性提出了更高的要求。
海上溢油应急处理中，通常将厚度为1～10mm的油层称为薄油层。根据波恩协议，厚
度小于1mm的油层为油膜。目前国际国内对于薄油膜的回收还没有一种较为成熟的技术手
段，对于海上的薄油层的处理都是采用喷洒消油剂的方法。此方法在一定程度上会造成二次
污染，而且受海浪影响较大难以消除干净。2004年中国专利02142835.2公开了一种磁流体
动力回收海面浮油的方法和装置，这是一种新型的薄油膜的回收技术，利用油和海水两相介
质在电磁力和重力作用下呈现不同的流体运动状态实现了海面薄油层的回收分离。在此专利
技术的基础上，中国专利201410032239.7公开了一整套海上磁流体薄油膜回收分离装置，并
在实验室取得了很好的实验结果。但该技术主要还处在实验室原理性验证试验，使用的电极
材料较为昂贵，结构实用性离工程化还有一定的距离，为进一步推进磁流体动力回收分离海
面浮油技术的实用化，从结构及电极材料的角度进行改进以提高磁流体动力回收分离技术的
可靠性，降低其成本造价，是一个主要的方向。
目前，磁流体浮油回收分离技术主要由三大部分组成，一为装置适波性技术；二为磁流
体回收技术；三为油水分离技术。磁流体通道为磁流体回收技术中关键环节之一，其也是其
中较为薄弱的环节之一，一种好的磁流体通道结构及工艺有助于促进磁流体薄油膜的回收分
离技术的实用化。
磁流体通道为连接适波性装置与分离装置的中间部分，其前端连接适波性撇油器，后端
连接油水分离箱，因此对通道尺寸结构要求最为精确，并且其材料相对于装置中其他环节强
度相对较弱，在结构上属于薄弱环节。为了增加永磁体的气隙的利用率，通道中的有效截面
积要求越大越好，而从结构的角度，通道有效截面积越小强度越容易保证，因此需对通道结
构进行优化处理。磁流体通道的主要技术问题有通道密封的问题和通道电极合理选用的问
题。以往通道电极的工艺：阳极一般使用昂贵的金属铂或者钛镀铂的工艺、电极与通道壁之
间大多采用胶粘密封。由于电解海水的恶劣环境的影响，在试验中经常出现电极背面与通道
壁脱胶问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提出一种用于海上磁流体薄油膜回收装置的磁流
体通道。本发明可靠性好、经济性强、结构强度高，可以降低通道的阻力损失，延长通道寿
命。本发明可方便快捷安装于海上磁流体薄油膜回收装置。
本发明的磁流体通道采用以下技术方案实现：
所述的磁流体通道主要由矩形通道基体、电极盖板、通道电极及出口连接法兰段四部分
组成。所述的矩形通道基体为一矩形通道；所述矩形通道基体的左端为一方形法兰口，右端
为一方形直口，前、后、上、下四壁组成平滑的矩形通道。矩形通道基体的通道上、下壁表
面挖空成为框架结构。所述的电极盖板为中心处留有通道电极的引线接口孔的平板，所述通
道电极为中心处焊有电极引线的矩形平板，通道电极安装于电极盖板的下面，通道电极的电
极引线穿过电极盖板的引线接口孔；通道电极及电极盖板各有两块，一个通道电极与一块电
极盖板组成一对装配体。矩形通道基体为磁流体通道的主体结构，由通道电极与电极盖板组
成的两对装配体分别嵌于矩形通道基体上壁和下壁的框架结构中。矩形通道基体的左端为磁
流体通道的油污海水的入口处；矩形通道基体的右端与出口连接法兰段嵌套连接；出口连接
法兰段的左端为磁流体通道的出口端。
所述的磁流体通道整体安装于海上磁流体薄油膜回收装置的永磁体气隙内，与永磁体气
隙形成间隙配合。磁场从磁流体通道的通道基体的前壁穿入，从磁流体通道的通道基体的后
壁穿出；电流从磁流体通道的通道基体上壁的通道电极处流入，从磁流体通道的通道基体下
壁的通道电极处流出；油污海水即磁流体从磁流体通道的左端即入口端流入，从磁流体通道
的右端即出口端流出；磁场方向、电流方向及通道内流体流动方向，三个方向在磁流体通道
内满足左手定则。
所述的矩形通道基体采用绝缘、疏油、耐海水、不导磁的材料制作，由入口连接法兰、
通道定位段、矩形框架和前后通道壁组成。矩形框架为矩形通道基体的矩形通道框架，矩形
框架的左端装有入口连接法兰，矩形框架前、后框架上分别装有前通道壁和后通道壁，矩形
框架的右端为矩形通道基体的右端。矩形框架的上下框架面开有钢丝螺套孔及密封槽，用于
安装电极盖板。所述的入口连接法兰为方形法兰；所述的通道定位段位于入口连接法兰的右
端、矩形通道基体的上、下表面，通道定位段的高度略大于永磁体气隙，用于保证通道插入
磁体气隙时，通道电极处于磁体气隙中的匀场空间；所述前通道壁和后通道壁有止口结构，
安装于矩形框架前后框架上，并与矩形框架的内壁面平齐。
入口连接法兰及通道定位段位于矩形通道基体入口端，矩形通道基体的出口端为直口，
方便通道插入矩形永磁体气隙内。入口连接法兰为磁流体通道入口，与海上磁流体薄油膜回
收装置的适波性撇油器出口法兰相连接，两法兰之间采用法兰橡胶垫或密封圈密封。
矩形通道基体出口端的矩形框架上攻有钢丝螺套螺钉孔及密封槽，方便装配时，通道基
体与出口连接段法兰段紧固、密封。
所述磁流体通道的通道电极成对使用，分别为阳极板和阴极板。阳极板安装于矩形通道
基体的上壁面，阴极板安装于矩形通道基体的下壁面。阳极板与矩形通道基体的上壁内表面
齐平，阴极板连接分别与矩形通道基体的下壁内表面齐平，在矩形通道基体内形成平滑流道。
通电时在通道内两电极板间产生均匀电场；两块电极板均采用TAI1或TAI2的材料制成；
阳极板的导电过流面涂有铱钽金属氧化物涂层。在阳极板和阴极板的背面，靠近边缘处攻有
一圈紧固螺纹盲孔，螺纹孔的间距小于10倍螺纹直径，螺纹孔均匀分布，螺纹孔中心距通
道电极边缘的距离大于两倍螺纹直径；在通道电极背面中间位置焊有电极引线圆柱，以通过
直流电流；电极引线圆柱外攻有紧固螺纹，用于通道电极与电极盖板紧固与密封；电极引线
圆柱中心也攻有紧固螺纹孔，用于压紧电极引线、保持电极引线与通道电极的平面接触、保
证电极板在发热时电极引线不易松动。
所述的电极盖板有两块，分别与通道电极的阳极板和阴极板之相互配套使用。电极盖板
外表面钻有与通道电极相互配合的沉头螺钉孔及与矩形通道基体螺钉相配合的沉头螺钉孔，
螺钉孔交错分布；通道电极与电极盖板之间采用沉头螺钉连接，电极盖板与通道电极之间采
用密封橡胶条或环氧胶密封；电极盖板安装于矩形通道基体的上、下壁面，电极盖板不高于
矩形通道基体的外壁面，并采用螺钉与矩形通道基体内的钢丝螺套孔组成可拆式连接；电极
盖板与通道基体之间采用橡胶条密封。
所述的出口连接法兰段，使用柔性材料整体制作而成，从左到右分为前段部分、中间段
部分和后段部分三部分。出口连接段法兰的前段部分采用止口结构，止口外壁与矩形通道基
体出口端相套，止口内壁表面与矩形通道基体内表面相平齐；止口的外壁有螺钉孔，安装时，
在止口外壁压四块铝合金板，与矩形通道基体矩形框架出口端压紧密封。出口连接法兰段的
后段部分为磁流体通道出口部分，通过铝合金法兰与海上磁流体薄油膜回收装置的油水分离
箱的入口法兰连接，实现压紧密封。出口连接段法兰的中间段部分为过渡部分，使前段部分
与后段部分形成一个夹角，并留有一定的伸缩量，使前段部分与后段部分可实现14°-18°
的偏转。出口连接法兰段为柔性连接段，使通道能够适应海上船体随波上下左右摇动等恶劣
工作环境，可靠运行。
附图说明
图1为本发明磁流体通道在磁流体薄油膜回收装中安装示意图，图中1为适波性撇油器，
2为永磁体，3为磁流体通道，4为油水分离器；
图2为本发明磁流体通道的结构剖面示意图，图中：5为矩形通道基体，6为电极盖板，
7为通道电极，8为出口连接法兰段；
图3为本发明通道基体结构剖面示意图，图中：9为入口连接法兰，10为通道定位段，
11为矩形框架，12为前后通道壁；
图4为出口连接法兰段结构剖面示意图，图中：13为铝合金板，14为柔性连接段，14
为前段部分，15为中间段部分，16为后段部分，17为铝合金法兰。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。
如图1所示，磁流体通道3安装于海上磁流体薄油膜回收装置永磁体2的气隙内，通道
外尺寸略小于永磁体气隙尺寸，永磁体气隙与永磁体气隙实现间隙配合；其入口连接法兰与
海上磁流体薄油膜回收装置的适波性撇油器1相连接，其出口连接法兰段与海上磁流体薄油
膜回收装置的油水分离箱相4连接。磁流体通道装配时，磁体磁场N极从磁流体通道的通道
基体的前壁穿入，从磁流体通道的通道基体的后壁穿出；电流从磁流体通道的通道基体上壁
的通道电极处流入，从磁流体通道的通道基体下壁的通道电极处流出；油污海水即磁流体从
磁流体通道的左端即入口端流入，从磁流体通道的右端即出口端流出；磁场方向、电流方向
及通道内磁流体流动方向，三个方向在磁流体通道内满足左手定则。
工作时，油污海水通过适波性撇油器1运送至磁流体通道3入口处，由磁流体通道吸入
通道中，由于磁流体效应，油污海水由磁流体通道入口往磁流体通道出口平稳流动，在流动
过程中，不扰乱油水分层状态，使海水中的油上浮至表层实现初步分离，并从磁流体通道3
出口处流至油水分离器4中实现进一步分离。
如图2所示，本发明磁流体通道的实施例主要由矩形通道基体5、电极盖板6、通道电
极7及出口连接法兰段8四部分组成。所述的矩形通道基体5为一矩形通道结构；、矩形通
道结构的左端为一方形法兰口，右端为一方形直口，前、后、上、下四壁组成的平滑矩形通
道。所述矩形通道基体的通道上、下壁表面挖空为框架结构。所述的电极盖板6为中心处留
有通道电极7的引线接口孔的平板，所述通道电极7为中心处焊有电极引线的矩形平板，通
道电极7安装于电极盖板6的下表面，通道电极7的电极引线穿过电极盖板的引线接口孔；
通道电极7及电极盖板6各有两块，一个通道电极7与一块电极盖板6组成一对装配体。矩
形通道基体5为磁流体通道的主体结构，由通道电极7与电极盖板6组成的两对装配体分别
嵌于矩形通道基体5上壁和下壁的框架结构中；矩形通道基体5的左端为磁流体通道1的油
污海水的入口处；矩形通道基体5的右端与出口连接法兰段8嵌套连接；出口连接法兰段8
的左端为磁流体通道1的出口端。
如图3所示，所述的矩形通道基体5采用绝缘、疏油、耐海水、不导磁的材料制作，由
入口连接法兰9、通道定位段10、矩形框架11和前、后通道壁12组成。矩形框架9为矩形
通道基体5的矩形通道框架，其左端装有入口连接法兰9，其前后框架上分别装有前通道壁
和后通道壁12，其右端为矩形通道基体5的右端。矩形框架9的上下框架上开有钢丝螺套孔
及密封槽，用于安装电极盖板6。所述的入口连接法兰9为方形法兰；所述的通道定位段10
位于入口连接法兰的右端、矩形通道基体5的上下表面，通道定位段10的高度略大于永磁
体气隙，用于保证通道插入磁体气隙时，通道电极7处于磁体气隙中的匀场强位置。所述前
后通道壁12有止口结构，安装于矩形框架前后框架上，并与矩形框架9的内壁面平齐。
入口连接法兰9及通道定位段10位于矩形通道基体5的入口端，矩形通道基体5的出
口端为直口，方便磁流体通道插入矩形永磁体气隙内。入口连接法兰9为磁流体通道入口，
与海上磁流体薄油膜回收装置的适波性撇油器1出口法兰相连接，两法兰之间采用法兰橡胶
垫或密封圈密封。
矩形通道基体5出口端的矩形框架11上攻有钢丝螺套螺钉孔及密封槽，方便装配时，
矩形通道基体5与出口连接段法兰段8紧固、密封。
所述磁流体通道的通道电极7成对使用，分别为阳极板和阴极板，阳极板安装于矩形通
道基体5的上壁，阴极板安装于矩形通道基体5的下壁，阳极板与矩形通道基体5的上壁内
表面齐平，阴极板与矩形通道基体5的下壁内表面齐平，在矩形通道基体5内形成平滑流道。
通电时在通道内两电极板间产生均匀电场；两块电极板均采用TAI1或TAI2的材料制成；
阳极板的导电过流面涂有铱钽金属氧化物涂层。在阳极板和阴极板的背面，靠近边缘处攻有
一圈紧固螺纹盲孔，螺纹孔的间距小于10倍螺纹直径，螺纹孔等距分布，螺纹孔中心距通
道电极边缘的距离大于两倍螺纹直径，在螺纹孔与极板边缘之间开有一圈密封槽；在通道电
极7背面中间位置焊有足够大的电极引线圆柱，以容许通过135A的直流电流；电极引线圆
柱外攻有紧固螺纹，用于通道电极7与电极盖板6的紧固与密封；电极引线圆柱中心也攻有
紧固螺纹孔，用于压紧电极引线、保持电极引线与通道电极7的平面接触、保证电极板在发
热时电极引线不易松动。
所述的电极盖板6有两块，分别与通道电极7的阳极板和阴极板相互配套使用。电极盖
板6外表面钻有，与通道电极7相互配合的沉头螺钉孔及与矩形通道基体5螺钉相配合的沉
头螺钉孔，螺钉孔交错分布；通道电极7与电极盖板6之间采用沉头螺钉连接，电极盖板6
与通道电极7之间采用密封橡胶条或环氧胶密封；电极盖板6安装于矩形通道基体5的上下
表面，电极盖板6不高于矩形通道基体5外表面，并采用螺钉与矩形通道基体5内的钢丝螺
套孔组成可拆式连接；电极盖板6与矩形通道基体5之间采用橡胶条密封。
如图4所示，所述的出口连接法兰段8，使用为柔性材料整体制作而成，从左到右分为
前段部分14、中间段部分15和后段部分16三部分。出口连接段法兰段8的前段部分14采
用止口结构，止口外壁与矩形通道基体出口端相套，止口内壁表面与矩形通道基体内表面相
平齐；止口的外壁有螺钉孔，安装时，在止口外壁压四块铝合金板13，与矩形通道基体矩形
框架11出口端压紧密封。出口连接法兰段8的后段部分16为磁流体通道出口部分，通过铝
合金法兰17与海上磁流体薄油膜回收装置的油水分离箱4的入口法兰连接，实现压紧密封。
出口连接段法兰段8的中间段部分15为过渡部分，使前段部分14与后段部分16形成一个
夹角，并留有一定的伸缩量，使前段部分14与后段部分16可实现14°-18°的偏转。出口
连接法兰段8为柔性连接段，使通道能够适应海上船体随波上下左右摇动等恶劣工作环境，
可靠运行。
本发明磁流体通道的工作过程说明如下：
如图1所示，磁流体通道3安装于海上磁流体薄油膜回收装置永磁体2的气隙内，通道
外尺寸略小于，永磁体气隙与永磁体气隙实现间隙配合；其入口连接法兰与海上磁流体薄油
膜回收装置的适波性撇油器1相连接，其出口连接法兰段与海上磁流体薄油膜回收装置的油
水分离箱相4连接。磁流体通道装配时，磁体磁场N极从磁流体通道的前壁穿入，从磁流体
通道的后壁穿出；电流从磁流体通道的上壁的通道电极处流入，从磁流体通道的下壁的通道
电极处流出；油污海水即磁流体从磁流体通道的左端即入口端流入，从磁流体通道的右端即
出口端流出；磁场方向、电流方向及通道内磁流体流动方向，三个方向在磁流体通道内满足
左手定则。
工作时，油污海水通过适波性撇油器1运送至磁流体通道3入口处，由磁流体通道吸入
通道中，由于磁流体效应，油污海水由磁流体通道入口往磁流体通道出口平稳流动，在流动
过程中，不扰乱油水分层状态，使海水中的油上浮至表层实现初步分离，并从磁流体通道3
出口处流至油水分离器4中实现进一步分离。