KR100339774B1 - 인버터블 여과기 장착 원심분리기 - Google Patents
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Abstract
회전 구동되는 원심분리 드럼과, 이 원심분리 드럼 위에 배치되는 인버터블 여과기 섬유와, 여과기 섬유가 원심분리 드럼 방향 내측으로 향한 상태에서 원심분리에 의하여 액체-고체 혼합물로부터 분리되는 액체 여과물을 받아들이고 방출하기 위한 여과물 하우징과, 여과기 섬유가 외측으로 향한 상태에서 원심분리 드럼이 회전하는 동안 액체-고체 혼합물로부터 분리된 고체(여과기 케이크)를 받아들이고 방출하기 위한 고체 하우징과, 상기 여과물 하우징과 상기 고체 하우징의 영역 내에서 원심분리 드럼의 에지를 둘러싸는 환형 갭을 포함하는, 액체-고체 혼합물을 분리하기 위한 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
방호 수단이 상기 인버터블 여과기 장착 원심분리기에 구비되며, 이 방호수단으로 인하여 기체 봉쇄 매개물의 유동이 드럼 에지를 둘러싸는 환형 갭(15)의 내부에서 발생될 수 있고, 이 유동은 여과물 하우징 및/또는 고체 하우징 사이의 기체, 액체 및/또는 고체 물질의 어떠한 불필요한 전달도 방지한다.
Description
본 발명 형태의 인버터블 여과기 장착 원심분리기는 DE-37 40 411 A1 에 공지되어 있다.
상기 원심분리기가 가능한 최대의 분리 효과를 성취하기 위해서는, 원심분리 드럼은 가능한 최대 회전 속도로 구동되어 드럼 에지에서 매우 높은 원주 속도가 이루어져야 한다. 이런 원심분리기의 경우, 원심분리 드럼의 요동이 불가피한 불균형으로 인해 발생되므로, 환형 갭이 여과물과 고체 챔버 영역 내의 회전 원심분리 드럼과 고정 하우징 사이에 구비되고, 가요성이고 탄성인 밀봉부(seal)(DE-34 30 506 C2)도 또한 구비된다. 원심분리 드럼이 위와 같은 환형 갭 내에서 고속 회전할 때, 환형 갭은 적어도 최대 불균형에서 발생되는 상기 드럼의 요동이 회전 원심분리 드럼과 고정 하우징 부품의 접촉으로 이어지지 않을 정도의 크기여야 한다. 환형 갭 내에서 밀봉부를 사용할 때에는, 이것은 원심분리 드럼의 상당한 원주 속도와 접촉시 발생하는 열 증가 때문에 회전하는 기계 부품과 극히 조금만 접촉하게 될 것이다.
상기 드럼의 요동과 관련해 필수적인 환형 갭으로 인하여 여과물 하우징과 고체 하우징 사이에는 어떠한 절대적인 밀봉부도 가능하지 않다는 사실을 나타낸다.
원심분리 드럼은 회전하는 동안 통풍기처럼 작동하므로, 고체 하우징과 비교하여 볼 때, 기본적으로 여과기 하우징과 고체 하우징 사이의 가스 교환을 일으키는 초과 압력이, 그 내부에서 여과 과정 중에 드럼이 닫힌 상태로 회전하는 여과물 하우징 내에서 발생된다. 원심분리 과정 중에 드럼 케이싱 내의 구멍과 여과기 섬유를 통해 배출되는 액체는 상기 여과물 하우징 내에서 분산되는데, 다시 말하면, 이 하우징 내에 존재하는 가스가 상기 환형 갭을 통해 고체 하우징에 이를 수 있는 액체 에어로졸로 농축된다는 것이다. 외부의 소위 '가스-셔틀 파이프'가 흔히 여과기 하우징과 고체 하우징 사이에 구비되고 이 파이프는 상기 두 하우징 사이의 압력 균형에 영향을 미치는데도 불구하고, 고체 하우징으로의 바람직하지 못한 액체 전달이 여과기 하우징 내에 널리 퍼진 난류로 인해 환형 갭을 통하여 발생할 수 있다. 더욱이, 여과 액체로 포화된 가스가 불필요하게 고체 하우징으로 들어가 응결될 뿐만 아니라, 액체 에어로졸도 또한 가스-셔틀 파이프를 통해 상기와 마찬가지로 고체 하우징을 통과할 수 있다.
반면에, 여과기 섬유가 뒤집어지고 그에 따라 이 섬유에서 상기 고체가 제거될 경우는, 여과기 섬유를 고정하고 있는 베이스 판이 플런저 피스톤처럼 고체 하우징 속으로 이동된다. 이 결과로, 초과압력이 여과물 하우징과 비교하여 볼 때, 적어도 여과기 섬유가 접착된 고체를 여전히 가지고 있는 동안에는, 상기 하우징 내에 발생되고, 따라서 압력 감소가 여과기 섬유를 통해 발생될 수 없다. 여과기 섬유가 뒤집어진 이후에는, 건조한 고체가 고체 하우징 내부로 방사된다. 이런 관점에서, 이 하우징 내의 가스는 먼지와 같은 고체 성분에 의해 고체 에어로졸로 농축된다. 이미 언급했다시피, 압력 균형을 잡는 가스-셔틀 파이프가 존재하지만, 환형 갭을 통한 여과물 하우징으로의 불필요한 고체 전달이, 원심분리 드럼이 회전하는 동안 수행되는 고체의 분산 과정 중에, 고체 하우징 내에 퍼져 있는 난류 때문에 발생될 수 있다. 더욱이, 고체 에어로졸은 가스-셔틀 파이프를 통해 여과물 하우징에 이를 수 있다.
여과물의 고체 하우징으로의 전달과 그 역으로 고체의 여과물 하우징으로의 전달은 거기에서 파생되는 오염 때문에 극히 바람직하지 못하지만, 그것은 원심분리 드럼과 기계 하우징 간의 갭 때문에, 설사 환형 갭이 밀봉장치를 포함하더라도, 불가피하였다.
본 발명은, 회전 구동되는 원심분리 드럼과, 이 원심분리 드럼 위에 배치되는 인버터블 여과기 섬유와, 여과기 섬유가 원심분리 드럼 쪽으로 내측 방향을 취한 상태에서 원심분리에 의하여 액체-고체 혼합물로부터 분리된 액체 여과물을 받아들이고 방출하기 위한 여과물 하우징과, 여과기 섬유가 외측 방향을 취한 상태에서 원심분리 드럼이 회전하는 동안 액체-고체 혼합물로부터 분리된 고체(여과 케이크)를 받아들이고 방출하기 위한 고체 하우징과, 상기 여과물 하우징과 상기 고체 하우징의 영역 내에서 원심분리 드럼의 에지를 둘러싸는 환형 갭을 포함하는, 액체-고체 혼합물을 분리하기 위한 인버터블 여과기 장착 원심분리기에 관한 것이다.
도1은 원심분리 드럼이 닫힌 상태의 인버터블 여과기 장착 원심분리기의 개략도.
도2는 원심분리 드럼이 열린 상태의 도1의 인버터블 여과기 장착 원심분리기를 도시한 도면.
도3과 도4는 도1에서 일점쇄선으로 표시한 원 X 영역의 부분도.
도5는 원심분리 드럼이 열린 상태의 인버터블 여과기 장착 원심분리기의 개량된 실시예를 도시한 도면.
도6과 도7은 인버터블 여과기 장착 원심분리기의 개량된 실시예에 대한 도1에서 일점쇄선으로 표시한 원 X 영역의 부분도.
도8은 드럼이 닫힌 상태의 인버터블 여과기 장착 원심분리기의 또다른 개량된 실시예를 도시한 도면.
본 발명의 목적은 분리된 물질의 순도를 떨어뜨리는 여과물 하우징과 고체 하우징 사이의 가스, 액체 그리고 고체 물질의 통과를 양 방향으로 모두 신뢰할 수 있게 방지하도록 일반적인 인버터블 여과기 장착 원심분리기를 개선하는 것이다.
상기 목적은, 일반적인 인버터블 여과기 장착 원심분리기에서, 봉쇄 가스 발생 수단의 형태인 방호 수단이 상기 인버터블 여과기 장착 원심분리기에 구비되는 본 발명에 의해 달성되는데, 상기 수단의 도움으로 양 방향으로 실행되는 봉쇄 가스 유동이 상기 드럼의 에지를 둘러싸는 환형 갭에서 발생될 수 있고, 이 유동은 효과적으로 여과물 하우징 및/또는 고체 하우징으로의 가스, 액체, 및/또는 고체 물질의 어떠한 불필요한 전달도 효과적으로 방지한다.
따라서, 본 발명은 여과물 하우징과 고체 하우징 사이의 환형 갭에서 이들 하우징 영역 사이의 어떠한 불필요한 물질 교환도 방지하는 기체 매개물 유동을 발생시키는 일반적인 접근법에 기초를 두고 있다.
서두에서 언급한 DE-37 40 411에서는, 과도 압력 또는 과소 압력이 원심분리 드럼에서 직접 발생될 수 있고 여과물 하우징이나 고체 하우징에서는 발생되지 않을 수 있다. 소위 여과기 섬유를 장착한 인버터블 여과기 장착 원심분리기의 정상 작동 상태 동안에는, 원심분리 드럼에서 발생되는 압력은 둘러싼 여과물 하우징에 영향을 끼칠 수 없고, 따라서 여과물 하우징과 고체 하우징 사이의 기체, 액체 및/또는 고체 물질의 어떠한 전달도 모두 방지하는 것은 불가능하다.
DE-83 31 079 U1은 다른 형태의 원심분리기, 즉 웜(worm) 원심분리기를 공개하는 데, 이 형태는 어떠한 고체 방출도 방지하기 위한 봉쇄 가스가 외부 원심분리 드럼 표면과 고체 집합물 하우징 사이의 영역에 가하여질 수 있다. 상기 봉쇄 가스는 인버터블 여과기 장착 원심분리기에는 불리하다고 밝혀진 환형 노즐로 가하여 진다. 여과기 하우징으로부터의 외부물질 이탈 방지는 상기 인용 간행물에 기술되어 있지 않다.
이하 본 발명의 양호한 실시예의 기술은 첨부된 도면과 함께 본 발명을 보다 상세하게 설명하는 데 도움을 줄 것이다.
도1과 도2에서 도시된 인버터블 여과기 장착 원심분리기는 개략적으로 도시된 기계 하우징(1)을 포함하며, 상기 기계 하우징은 도면에서는 보이지 않지만 각각 상기 도면들의 우측에 배치된 원심분리기의 구동부를 포함하며, 그 내부에서는 중공축(3)이 고정 기계 프레임(2) 위로 베어링(4,5)의 내부에서 회전할 수 있도록 지지된다. 상기 중공축(3)은 도면상에 도시되지는 않은 모터에 의해 빠르게 회전 구동될 수 있다. 그것은 기계 프레임(2), 베어링(4) 그리고 분할 벽(6)을 지나 연장되어 있고, 기계 하우징(1)을 전면에서 밀폐시키고 기계 프레임(2)과 봉합 연결되어 있고, 웨지형 부품(9)이 그 내부에서 축 방향으로 이동할 수 있는 축 방향으로 연장된 웨지형 홈(도시되지는 않음)을 가진다. 이 웨지형 부품(9)은 상기 중공축(3) 내부에서 가동 축(12)과 단단하게 결합된다. 따라서 상기 축(12)은 중공축(3)과 함께 회전하지만 중공축 내부에서 축 방향으로 이동할 수 있다.
화분형 원심분리 드럼(16)은 회전하지 않도록 분할벽(6)을 지나 돌출되어 있는 중공축(3)의 끝부분 위에 있는 베이스(17)와 플랜지로 결합되어 있다. 원통형 측 벽에서 상기 원심분리 드럼(16)은 방사상으로 연장되는 통과구멍(18)을 가진다. 상기 원심분리 드럼(16)은 베이스(17) 반대편에 위치한 끝면에서 개방되어 있다. 필수적으로 원통형으로 디자인된 여과기 섬유(22)의 한쪽 에지는 홀딩 링(21)에 의해 플랜지형 구멍 에지(19)에 밀봉 고정된다. 여과기 섬유(22)의 다른쪽 에지는 상기 베이스(17)를 자유로이 관통하는 가동 축(12)과 단단히 결합되어 있는 베이스 판(23)과 상기 방법과 유사하게 밀봉 연결된다.
원심분리 챔버 덮개(25)는 그 사이에 간격을 두고 스페이서 볼트(24)를 통해 베이스 판(23)과 단단히 결합된다. 도1에서, 이 덮개는 원심분리 드럼(16)의 내부를 구멍 에지(19) 상의 결합에 의해 밀폐시키고, 도2에서는 중공축(3) 밖으로 축(12)의 축 방향 이동의 결과로 상기 베이스 판(23)과 함께 원심분리 드럼(16)으로부터 자유롭게 떨어져서 이동된다. 도1에서, 여과기 섬유(22)는 원심분리 드럼(16)의 내부를 향하고, 도2에서는 외부를 향한다.
여과물 하우징(10)과 고체 하우징(11)은 기계 하우징(1)과 원심분리 드럼(16) 영역에서 인접한다. 양 하우징은 대응하는 벽에 의해 밀봉된다. 원심분리 드럼(16)의 구멍 에지(19) 주변에서, 상기 여과물 하우징(10)과 고체 하우징(11)은 환형 끝 벽(14)에 의해 서로 구분된다. 이 환형 끝 벽(14)의 구멍은, 환형 갭(15)은 자유로이 둔 채, 원심분리 드럼(16)의 외부 에지를 둘러싼다. 이 환형 갭(15)은 상기 원심분리 드럼이 높은 회전 속도에서도 환형 끝 벽(14) 내에 형성된 구멍 안쪽 면과 접촉하지 않으면서 더 작은 진동을 이룰 수 있는 크기를 가진다. 더욱이, 그 자체로서 알려져 있고 완전한 원을 형성하는 밀봉부(41)가 상기 환형 갭(15) 내에 배치될 수 있었다. 탄성이고 유연성이 높은 물질로 이루어진 이 밀봉부는 분리 벽(14) 속으로 삽입되고 상기 드럼(16)의 외부 에지를 느슨하게 마찰하여 필요한 정도의 요동을 이룰 수 있게 하였다.(도4)
상기 여과물 하우징(10)은 원심분리 드럼(16)의 구멍(18)과 여과기 섬유(22)를 통하여 지나가는 액체 여과물을 받아들이고 배출한다. 여과물을 배출하기 위하여 체크 밸브(71)를 가진 배출 파이프(7)는 여과물 하우징(10)과 연결된다. 다음에 여과기 섬유(22)를 뒤집으면, 이 섬유 위에 축적되고 고체 물질인 여과기 조각이 고체 하우징(11)의 배출 파이프(8)를 통해 배출될 수 있고, 상기 파이프(8)는 체크 밸브(81)에 의해 밀봉 폐쇄될 수 있다.
도1에서는 고체 및 액체 성분으로 나누어지는 부유물을 원심분리 드럼(16)의 내부로 공급하는 역할을 하고, 도2에서 도시된 작동상태에서는 상기 가동 축(12)의 구멍(27)을 관통하는, 여과기 파이프(26)가 도면에서는 좌측에 위치한 인버터블 여과기 장착 원심분리기의 전면에 배치되고, 상기 축(12)의 이동과 이에 따른 원심분리 드럼(16)의 개폐가 (도면상에 도시되지는 않았으나 도면 우측에 위치하는) 구동 모터를 통해 예를 들면 유압적으로 일어난다. 원심분리 동작 즉 원심분리 도중, 상기 인버터블 여과기 장착 원심분리기는 도1에서 도시된 위치를 취한다. 상기 가동 축(12)은 중공축(3) 내부로 끌어당겨지고, 상기 축(12)에 연결된 베이스 판(23)은 상기 원심분리 드럼(16)의 베이스(17) 부근에 위치하고 여과기 섬유(22)는 내부의 통과 구멍(18)을 덮도록 상기 드럼의 내부로 향한다. 원심분리 챔버 덮개(25)는 상기 원심분리 드럼(16)의 구멍 에지(19) 위에 밀봉 결합되어 있다. 원심분리 드럼(16)이 빠르게 회전할 때, 여과될 부유물은 연속적으로 여과기 파이프(26)를 통해 유입된다. 상기 부유물의 액체 성분은 여과물로서 상기 여과기 섬유(22)와 상기 통과 구멍(18)를 통과하고 여과기 하우징(10)에 들어가고 그 후 조절판(36)에 의해 상기 여과기 하우징(10)에 연결된 배출 파이프(7)로 인도된다. 부유물의 고체 성분은 상기 여과기 섬유(22)에 의해 여과기 조각 형태로 보유된다.
상기 원심분리 드럼(16)이 회전을 계속할 때-보통 더욱 천천히-와 부유물 공급이 여과기 파이프(26)에서 중단된 후에, 상기 축(12)은 도2와 같이 좌측으로 이동되고, 상기 여과기 섬유(22)는 밖으로 향하며 거기에 붙은 여과물 조각의 고체 입자는 고체 하우징(11) 안으로 화살표(38) 방향으로 사출된다. 상기 여과기 조각 성분은 배출 파이프(8)를 통하여 배출된다.
도2의 위치에서, 상기 여과기 파이프(26)는 덮개(25)와 베이스 판(23)의 대응하는 개방의 결과로서 상기 축(12)의 구멍(27)을 관통한다. 여과기 조각을 형성하는 고체 입자가 최종적으로 원심력의 작용에 의해 떨어지고 나면, 여과기 장착 원심분리기는 상기 축(12)의 복귀에 의해 도1의 작동 위치로 되돌아 오고, 상기 여과기 섬유(22)는 다시 반대 방향으로 뒤집혀진다. 이런 식으로, 계속적인 회전을 하는 원심분리 드럼(16)을 구비하는 원심분리기의 작동이 가능한 것이다.
서두에서 언급했듯이, 상기 회전 원심분리 드럼(16)은 여과물 챔버(10)의 내부에서 마치 통풍기처럼 작동하여 압력 구배를 여과물 하우징(10) 외부에서 고체 하우징(11) 내부로 향하게 하며 따라서 가스 유동이 여과물 하우징(10) 밖으로 나와 고체 하우징(11) 내부로 향하게 함으로써, 불필요한 물질, 특히 액체 에어로졸과 증발 액체가 환형 갭(15)을 통해 고체 하우징(11)으로 들어갈 수 있다. 이것을 신뢰할 수 있게 방지하기 위해서는, 상기 고체 하우징(11) 내에 일정한 가스 초과 압력을 얻기 위한 수단이나 방지 장치가 구비되고, 이것으로 인해 예를 들면 공기같은 기체 봉쇄 매개물의 일정 유동이 환형 갭을 통해 발생되어, 여과물 하우징(10)에서 고체 하우징(11)으로의 특히 기체와 액체 물질의 어떠한 불필요한 전달도 방지한다. 이 목적을 위해, 기체 매개물, 예를 들어 공기나 불활성 기체를 상기 화살표 방향으로 고체 하우징(11) 안으로 주입시키는 압력 가스 소스(압력 펌프)가 상기 고체 하우징(11)에 구비되는 짧은 가스 입구 파이프(51)에 연결된다. 상기 고체 하우징(11)에서 사용되는 과도 압력은, 예를 들어 5에서 50mbar, 양호하게는 10에서 30 mbar 일 수 있다. 여과물 하우징(10)은 가장 간단한 경우로서 대기와 통하는 부가적인 짧은 연결 파이프(52)를 가진다. 따라서, 압력 균형이, 적절한 방향을 지니는 가스 유동의 형성과 함께, 환형 갭(15)을 통해 발생될 수 있고, 상기 가스 유동은 어떠한 외부물질이 액체 하우징(10)으로부터 고체 하우징(11)으로 전달되는 것을 방지한다.
원심분리 드럼(16)이 열려 있을 때(도2 참조), 여과기 섬유(22)에 연결된 베이스 판(23)은 플런저 피스톤처럼 고체 하우징(11)을 통과하고, 그 안에서 적어도 잠시동안은 환형 갭(15)을 통해 고체 하우징(11)으로부터 여과물 하우징(10)으로의 가스 교환을 일으키는 강한 과도 압력을 발생시키고, 이경우 주로 소위 고체 에어로졸을 따라서 불필요한 외부물질이 다시 따라 올 수 있다. 이것을 방지하기 위해 도1의 반대 방향으로 환형 갭(15)을 통해 흐르는 가스 유동(도2에서 각각 화살표로 표시됨)이 짧은 파이프 연결부(51, 52)를 통하여 발생되고, 이 가스 유동은 불필요한 물질 전달을 방지한다. 이 경우, 압력 가스 소스(압력 펌프)는, 짧은 파이프 연결부(51)가 대기 중으로 개방되어 있는 동안, 상기 짧은 파이프 연결부(52)와 연결된다. 위에서 한정된 범위의 조그만 압력차 생성으로도 또한 충분하다.
도1의 작동 뿐만 아니라 도2의 작동 중에도 상기 배출 파이프(7, 8) 내부의 체크 밸브(71, 81)는 각각 요구되는 대로 닫혀져 있다.
도1, 2에서 보여지듯이, 상기 여과물 하우징(10)과 고체 하우징(11)은 두 하우징에서 뻗어나와 그 내부에 도면에서 도시된 체크 밸브(54)를 포함하는 '가스-셔틀 파이프'에 의해 서로 연결된다. 이 체크 밸브(54)는 공지의 인버터블 여과기 장착 원심분리기에는 없던 것이고, 따라서 상기 원심분리기의 정상 작동 중 여과물 하우징(10)과 고체 하우징(11) 사이의 소위 양 방향으로의 압력 균형은 위에서 언급한 형태의 압력 차이가 발생될 때 일어날 수 있다. 이러한 측면에서, 외부 입자는 결여된 체크 밸브(54)로 인하여 당연히 한 하우징에서 다른 하우징으로 통과할 수 있다. 이런 이유로, 상기 체크 밸브(54)는 과도압력이 두 하우징(10, 11) 중 어느 하나에서 앞서 언급한 대로 발생될 때 어떠한 불필요한 외부물질의 전달도 방지하기 위하여, 상기 가스-셔틀 파이프(53) 내에 구비되고 이 과도압력이 발생되는 동안 닫혀 있다.
이것을 좀더 명확히 하기 위해, 상기 조건들이 도3과 도4에서 다시 명확히 도식적으로 도시된다. 도3은 도1의 원형 영역 X에 대응하며 분리벽(14)과 원심분리 드럼(16)의 에지 사이의 환형 갭(15)을 도시한다. 원심분리 드럼(16)이 닫힌 상태를 수반하는 도1의 작동 상태에서, 여과물 하우징(10)으로 들어가는 화살표 I 방향의 가스 유동이 발생되고, 공기가 예를 들면 봉쇄 매개물로서 역할한다. 반면 도2에서 고체가 뒤집어진 여과기 섬유(22)로부터 사출될 때, 상기 환형 갭(15)을 통해 화살표 II 방향의 기체 봉쇄 매개물의 유동이 발생된다. 같은 방법이 도4에서 도시된 바와 같이, 링 모양으로 원심분리 드럼(16)을 둘러싸는 두 개의 밀봉 스트립(41)을 가진 환형 갭(15)에 적용된다.
압력 펌프를 각각 상기 짧은 파이프 연결부(51)(도1)와 상기 짧은 파이프 연결부(52)(도2)에 연결하는 대신, 가스 배출 역할을 하는 상기 각각 관련된 짧은 파이프 연결부(52, 51)가 진공 파이프(흡입 파이프)에 각각 연결될 수도 있다. 이것은 작동 모드, 즉 상기 환형 갭(15) 내에 기체 봉쇄 매개물로 이루어지는 유동이 발생되는 모드를 바꾸지는 않는다.
도5는 인버터블 여과기 장착 원심분리기의 변경된 실시예를 도시하며, 단지 상기 가스-셔틀 파이프(53)의 구조와 배치만이 도1, 2의 실시예에 대해 변경된다. 상기 가스-셔틀 파이프(53) 내의 체크 밸브(54)와는 별도로, 이 파이프(53)는 보조 체크 밸브(55)를 포함한다. 더욱이 상기 파이프(53)는 고체 하우징(11) 내부로 보조 브랜치(branch:56)를 가지며, 이 브랜치는 부가 체크 밸브(57)와 먼지나 고체 여과기(58)를 가진다.
대체로, 도5의 상기 인버터블 여과기 장착 원심분리기는 도1, 2의 인버터블 여과기 장착 원심분리기와 같은 방법으로 작동될 수 있다. 그러나 원심분리 드럼(16)(도5)이 열리며 고체가 배출되는 동안 상기 봉쇄 매개물이 환형 갭(15)을 통해 여과물 하우징(10)으로부터 고체 하우징(11)의 방향으로 흐를 때, 상기 짧은 파이프 연결부(51)를 밀봉하고 게다가 상기 두 체크 밸브(54, 55)도 또한 닫아서 어떠한 가스도 배출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 체크 밸브(57)는 열린다. 상기 짧은 파이프 연결부(52)를 통해 공급되는 기체 봉쇄 매개물은 환형 갭(15)을 통해 여과물 하우징(10)에서 나와 고체 하우징(11)으로 들어가고, 거기서 열린 체크 밸브(57)을 통해 고체 입자가 다시 걸러지는 먼지 여과기(58)로 이동되며, 최종적으로 가스-셔틀 파이프(53)를 통하여 배기 가스 파이프(59)로 이동된다. 상기 배기 가스 파이프(59)는 전 시스템에서 일정 압력을 유지하도록 하는 압력-조절 밸브(61)를 가진다.
이미 설명되었다시피, 상기 환형 갭(15) 내의 기체 봉쇄 매개물의 유동은 여과물 하우징이나 고체 하우징을 형성하는 챔버중 어느 하나에서의 과도압력 또는 진공에 의하여 바라는 방향으로 발생될 수 있다. 이 챔버들 내부에서의 과도압력과 과소압력의 조합 또한 가능하다.
상기 고체 하우징(11)으로부터 배기 가스 파이프(59)를 통해 배출된 가스는 재생될 수 있다. 반대 방향으로의 봉쇄 가스 유동이 사용될 때, 즉 상기 가스가 고체 하우징(11)의 밖으로 배출되지 않고 여과물 하우징(10)의 밖으로 배출될 때, 상기 밸브(55)는-밸브(54, 57)는 닫힌 채-열리고 가스는 재생 목적으로 배기 가스 파이프(59)로 유도된다. 이 경우, 상기 가스는, 예를 들면, 상기 짧은 파이프 연결부(52)가 닫힌 밀봉 상태에서 짧은 파이프 연결부(51)를 통해 고체 하우징(11)으로 유입될 수 있다.
상기 기체 봉쇄 매개물을 여과기 하우징(10)이나 고체 하우징(11)으로 대응하는 압력 구배의 형성에 의해 유도하는 대신, 그것을 상기 환형 갭(15)으로 직접 공급하고 거기서부터 적합한 하우징 챔버로 직접 꺽여 들어가도록 할 수 있다. 그것은 도6에서 가스 공급이 여과물 하우징(10) 뿐만 아니라 고체 하우징(11)으로 유도되어 그 결과로 외부 입자들의 통과에 대해 이중의 밀봉 효과를 얻을 때 특히 유리하다. 도6은 이 목적을 위한 분리 벽(14) 내부의 두 개의 가스 공급 파이프(62, 63)를 개략적으로 도시한다. 일반적으로, 예를 들어 공통 환형 파이프로부터 시작되어 환형 갭(15) 내부로 열려져 있는 다수의 상기와 같은 파이프(62, 63)가 상기 분할 벽(14)의 내부에서 원심 방향으로 뻗어있고, 이 파이프들은 각각 방향이 I와 II인 소망의 봉쇄 가스 유동을 발생시킨다. 상기 환형 파이프는 가스 소스(펌프)에 연결된다.(도시되지 않음)
도7의 변형된 실시예에서는, 상기의 두 파이프(62, 63) 대신에 단지 하나의 파이프(64)가 상기 분리 벽(14)에 구비되고, 이 파이프는, 예를 들어 원심분리 드럼(16)을 둘러싸고 펌프에 연결된 환형 파이프로부터의 방사상 브랜치로서 간주될 수 있다. 이 경우, 방향 I, II의 봉쇄 매개물의 두 유동이 하나의 구멍으로부터 나와 반대 방향으로 각각 진행한다.
도7의 상기 환형 갭(15)은 드럼(16)을 둘러싸고 분리벽(14)에 붙어 있는 두 개의 밀봉 스트립(41)을 포함한다. 상기 파이프(64)를 통한 봉쇄 매개물의 도입이 밀봉 스트립들(41) 사이에서 일어난다. 또한 기체 봉쇄 매개물은 도6과 도7에 따라 두 방향 I, II로 환형 갭(15) 내부로 유도되는 것이 아니라, 인버터블 여과기 장착 원심분리기의 작동 상태에 따라 단지 I 방향 또는 단지 II 방향으로만 유도될 수 있다.
도6과 도7에 도시된 방향 I, II로 흐르는 가스 유동은, 소위 여과물하우징(10)이나 고체 하우징(11) 내부의, 파이프(62, 63, 64) 과도압력 또는 상기 유동을 받아들이는 각각의 챔버의 진공의 결과로 인해 발생될 수 있다.
마지막으로, 도8은 인버터블 여과기 장착 원심분리기의 마지막 실시예를 도시한다. 산업 공정상 그리고 안전 기술상 용인될 수 있고 비용 측면에서도 적절할 때에, 봉쇄 가스 유동에 필요한 상기 압력 구배는 또한 앞의 실시예에서 기술된 부가적인 가스 공급이 없더라도 실현될 수 있다. 도8에서, 흡입펌프 P 는 예를 들어 가스-셔틀 파이프(53)로 교체될 수 있다. 이 흡입펌프는 액체 분리기(91)와 열린 체크 밸브(55)를 통해 상기 여과물 하우징(10)으로부터 기체 매개물을 끌어내고, 체크 밸브(57)가 닫히고 체크 밸브(54)가 열리면 상기 매개물을 고체 하우징(11)으로 공급하고, 따라서 상기 환형 갭(15)을 통과하는 일정한 자가-함유 봉쇄 매개물 유동(도3, 4의 화살표 I)을 유지한다. 짧은 파이프 연결부(51)는 이 경우 닫혀져 있다.
고체 물질의 배출 중일 때, 즉, 원심분리 드럼이 열린 상태인 경우에는, 가스 유동이 상기 파이프(53) 내에 배치된 펌프 P에 의하여 반대쪽 방향(도3, 4의 화살표 II)으로 발생된다.
본 발명은, 예를 들어 기체 봉쇄 매개물로 구성되는 유동이 상기 환형 갭(15) 내에서 발생되고 이것이 여과물 하우징(10)과 고체 하우징(11) 사이의 어떠한 외부 물질 전달도 방지한다는 의미에서 프로세서로서 또한 구현될 수 있다.
Claims (13)
- 회전 구동되는 원심분리 드럼(16)과, 이 원심분리 드럼(16) 위에 배치되는 인버터블 여과기 섬유(22)와, 여과기 섬유(22)가 원심분리 드럼(16) 방향으로 내측으로 향한 상태에서 원심분리에 의하여 액체-고체 혼합물로부터 분리되는 액체 여과물을 받아들이고 방출하기 위한 여과물 하우징(10)과, 여과기 섬유(22)가 외측으로 향한 상태에서 원심분리 드럼(16)이 회전하는 동안 액체-고체 혼합물로부터 분리된 고체(여과 케이크)를 받아들이고 방출하기 위한 고체 하우징(11)과, 상기 여과물 하우징(10)과 상기 고체 하우징(11)의 영역 내에서 원심분리 드럼(16)의 에지를 둘러싸는 환형 갭(15)을 포함하는, 액체-고체 혼합물을 분리하기 위한 인버터블 여과기 장착 원심분리기에 있어서,봉쇄 가스 발생 수단 형태의 방호수단(51, 52, 62, 63, 64, P)이 상기 인버터블 여과기 장착 원심분리기에 구비되고,두 방향으로 실행되는 봉쇄 가스의 유동이 드럼 에지를 둘러싸는 환형 갭(15)의 내부에서 상기 수단에 의해 발생될 수 있고,상기 유동은 상기 여과물 하우징(10)과 고체 하우징(11) 모두 또는 어느 하나를 향하는 방향으로의 기체, 액체 및 고체 물질중 적어도 하나의 어떠한 불필요한 전달도 효과적으로 방지하는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제1항에 있어서, 상기 방호수단은 펌프(P)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제2항에 있어서, 상기 펌프(P)는 파이프 및 조절수단(51, 52, 53, 54, 55, 57)을 통해 여과물 하우징(10) 및 고체 하우징(11)과 연결되고, 봉쇄 가스가 상기 환형 갭(15)을 통해 각각 다른 하우징으로 흐르도록 양 하우징(10; 11) 중 하나에 선택적으로 과도압력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제2항에 있어서, 상기 펌프(P)는 파이프 및 조절수단(62, 63, 64)을 통해 드럼 에지를 둘러싸는 환형 갭(15)에 연결되고, 봉쇄 가스 유동을 상기 갭 내에서 직접 발생시키는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제4항에 있어서, 상기 펌프(P)는 환형 갭(15) 내에서 두 개의 봉쇄 가스 유동(I, II)을 발생시키고, 상기 두 유동 중 하나는 여과물 하우징(10)으로 향하고 다른 하나는 고체 하우징(11)으로 향하는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제1항에 있어서, 상기 봉쇄 가스는 공기 또는 불활성 기체인 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제1항에 있어서, 회전하는 원심분리 드럼(16)의 에지와 고정 기계 하우징 부품(14) 사이의 환형 갭(15) 내에 밀봉부(41)가 배치되는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제1항에 있어서, 배기 가스 파이프(59)가 구비되고, 봉쇄 가스가 여과물 하우징(10) 또는 고체 하우징(11) 밖으로 나와 상기 파이프로 유도될 수 있는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제8항에 있어서, 상기 배기 가스 파이프(59)는 압력-유지 밸브(61)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제1항에 있어서, 체크 밸브(54)를 구비한 가스-셔틀 파이프(53)가 여과물 하우징(10)과 고체 하우징(11) 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제2항 또는 제10항에 있어서, 상기 펌프(P)는 가스-셔틀 파이프(53) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제1항에 있어서, 상기 고체 하우징(11)으로부터 배출되는 봉쇄 가스 유동에 대한 고체 여과기(58)를 구비하는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
- 제1항에 있어서, 상기 여과물 하우징(10)으로부터 배출되는 봉쇄 가스 유동에 대한 액체 분리기(91)를 구비하는 것을 특징으로 하는 인버터블 여과기 장착 원심분리기.
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