KR100596121B1 - 가스 정화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

가스 내에서 부유하면서 가스보다 더 무거운 미립자로부터의 가스의 정화와 관련하여 미립자가 원심력에 의해 가스로부터 분리되고 고정된 하우징을 향해 이탈되도록 가스는 고정된 하우징(1)에 의해 경계가 결정되는 챔버(2) 내에서 회전하게 된다. 가스의 회전은 서로 동일축 방향으로 그리고 상기 회전축과 동심적으로 배열되는 적층의 원추형 분리 디스크(22)를 포함하는 회전자(8)에 의해 달성된다. 정화될 가스는 회전하면서 분리 디스크 사이의 간격부를 통해 유동하게 되고, 미립자는 원심력에 의해 분리 디스크의 내부와 접촉하게 된다. 분리 디스크의 내벽과 접촉함으로써, 미립자는 먼저 분리 디스크의 모선을 따라 이동하고 그 후 상기 내부면과 접촉하면서 배열된 기울어진 가이드 부재(26)를 따라 이동한다. 가이드 부재(26)는 분리 디스크의 다른 섹터를 가로질러 이동하는 미립자를 수집하고 분리 디스크의 주위 에지부 주위에 배분된 분리 영역으로 미립자를 안내한다. 이러한 영역으로부터 응축되거나 합체된 형태의 미립자는 분리 디스크로부터 고정된 하우징(1)을 향해 멀리 이탈된다.

하우징, 챔버, 가이드 부재, 에지부, 분리 디스크

Description

가스 정화 방법 및 장치 {A METHOD AND AN APPARATUS FOR CLEANING OF GAS}

본 발명은 가스 내에 부유하면서 가스보다 큰 밀도를 가지는 고체 또는 액체 미립자로부터, 원심력에 의해 가스를 정화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 오일 및/또는 그을음 형태의 미립자로부터, 소위 크랭크 케이스 가스, 예를 들면, 연소 엔진 내에 형성되는 가스의 정화와 관련하여 사용하기 위한 것이다. 그러나, 다르게는, 다른 것과 관련하여 사용될 수도 있다.

더 구체적으로 본 발명은 가스는 고정된 하우징에 의해 경계가 결정되는 챔버를 통해 안내되고, 챔버 내에서 회전축 주위에서 회전이 유지되는 회전자에 의해 회전하게 되며, 미립자는 발생하는 원심력에 의해 가스로부터 분리되고 고정된 하우징을 향해 이탈되도록 하는 방식의 가스 정화에 관한 것이다.

이러한 방식의 가스 정화용 장치는 연소 엔진으로부터 발생하는 크랭크 케이스 가스의 정화를 기재하는, 예컨대 덴마크 특허 제35 41 204 A1호 및 덴마크 특허 제43 11 906 A1호 각각을 통해 공지되었다.

따라서 덴마크 특허 제35 41 204 A1호는 상기 챔버 내부의 아래로부터 유입하는 정화될 가스에 의해 회전하도록 구성된, 회전자가 터빈 또는 펌프 휠로서 형성되는 종류의 장치를 도시한다. 정화될 가스는 터빈 또는 펌프 휠을 통해 중심으 로부터 외연으로 유동하게 되어, 이러한 휠과 동일한 속도로 회전하면서, 터빈 또는 펌프 휠을 떠난다. 미립자는 원심력에 의해 챔버 내에서 회전하는 가스로부터 분리되고, 정화된 가스는 상부에서 출구를 통해 챔버를 떠난다. 가스로부터 분리된 미립자는 챔버의 주위벽 상에 퇴적하고, 이어서 주위벽 상에서 합체한 액체 미립자 및 액체는 벽을 따라 미립자를 흘러내리고 챔버의 바닥부에 위치한 출구를 통해 흘러 나간다.

덴마크 특허 제43 11 906 A1호는 회전자가 연소 엔진으로부터 발생하는 가압된 윤활유에 의해 구동하도록 구성되고 크랭크 케이스 가스는 장치 내에서 정화되는, 크랭크 케이스 가스를 정화하기 위한 유사한 장치를 도시한다. 구동 윤활유는 중심에서 회전자에 공급되고 회전자의 회전축으로부터 떨어져 위치한 접선 방향의 출구를 통해 회전자를 떠난다. 이러한 경우에 있어서, 회전자는 구동 윤활유를 정화하기 위한 장치를 그 자체에 포함한다. 정화된 윤활유는 크랭크 케이스 가스가 정화되기 위해 통과하는 챔버 내의 하부에서 해제되고, 연소 엔진의 윤활유 시스템에 복귀된다. 크랭크 케이스 가스는 회전자와 주위의 고정된 하우징 사이에서 챔버 내의 경계가 결정되는 좁은 공간을 통해 축방향으로 통과하게 된다. 공간 내에서 회전하는 가스는 부유하는 미립자로부터 해제되고, 미립자는 고정된 하우징의 내부 상에 퇴적되며, 액체 미립자가 합체되어 액체가 형성되고 이어서 출구를 향해 유동한다.

앞에서 설명된 공지된 두 개의 크랭크 케이스 가스 정화용 장치는 관통하는 유동 가스로부터 미립자를 분리하는 경우에 오히려 열악한 효율을 가진다.

본 발명의 주요한 목적은 앞에서 설명된 가스 정화 방법보다 실질적으로 더 효율적인, 가스 특히 크랭크 케이스 가스를 정화하는 방법을 완성시키는 것이다. 크랭크 케이스 가스를 정화하기 위해 앞에서 언급된 것보다도, 특정의 이미 공지된 기술이 활용되고 향상되어질 것이 제안된다.

따라서, 처음에 언급된 것에 따라서,

- 회전자는 고정된 주위벽에 의해 경계가 결정되는 챔버 내의 회전축 주위에서 회전이 유지되고, 회전자는 서로에 대해 동축 방향으로 그리고 상기 회전축에 대해 동심적으로 배열되는 적층의 원추형 분리 디스크를 포함하고, 상기 분리 디스크에는 반경 방향의 외측 주위 에지부가 제공되고,

- 가스가 회전자에 의해 회전되고, 발생된 원심력으로 인해 미립자가 분리 디스크의 내부와 접촉하게 되도록, 정화될 가스는 분리 디스크 사이에 형성되는 간격부를 통해 가스 입구로부터 회전자의 회전축으로부터 다른 거리로 멀리 떨어져 위치한 가스 출구까지 안내되고,

- 회전자의 회전에 의해 분리된 미립자는 먼저 상기 주위 에지부를 향해 실질적으로 모선을 따라 분리 디스크와 접촉하며 일정 거리를 이동하게 되고 이어서 상기 주위벽을 향해 분리 디스크로부터 이탈되게 되는 것이 제안된다.

이러한 기술은 예컨대 미국 특허 제2,104,683호 및 미국 특허 제3,234,716호를 통해 이미 공지되었다. 이러한 특허 명세서 각각에 있어서, 원추형 분리 디스크의 내부와 접촉하게되는 미립자가 원심력에 의해 분리 디스크의 주위 에지부를 향해 이동되는 방법이 설명된다.

미국 특허 제2,104,683호는 분리 디스크의 반경 방향의 내부 영역 내의 미립자는 유동 가스에 의해 매우 큰 범위로 영향을 받음으로써, 이러한 모선과 일정 각도를 형성하는 방향으로 이동하는 반면에, 분리 디스크의 반경 방향으로 최외부 영역 내의 미립자는 실질적으로 원심력에 의해서만 영향을 받고 실질적으로 분리 디스크의 모선을 따라, 즉, 회전자의 회전축으로부터 그어진 반경을 따른 직선 경로로 이동하는 것을 설명한다(도2 참조). 유동 가스는 분리 디스크 사이에서 실질적으로 자유롭게 이동할 수도 있고 다른 것들 중에서 가스가 분리 디스크 사이의 간격부로 유입하는 속도 및 회전하는 분리 디스크로부터의 영향 정도에 의해 결정되는 유동 방향을 채택할 수도 있다.

미국 특허 제3,234,716호는 미립자가 원추형 분리 디스크 사이의 간격부 내에서 분리되는 방법을 설명한다(도3 및 도4 참조). 분리 디스크의 내부와 접촉한 이후에 분리된 미립자는 회전자의 회전축으로부터 분리 디스크의 주위 에지부를 향해 실질적으로 반경 방향의 외측으로 이동한다.

이러한 이미 공지된 기술의 사용에 대한 분리 효율의 향상을 위해 본 발명에 따르면,

- 실질적으로 모선을 따라 분리 디스크와 접촉하며 이동하는 분리된 미립자가 상기 모선과 일정 각도를 형성하는 경로를 따라 분리 디스크의 상기 주위 에지부를 향해, 유사한 방식으로 포획된 다른 미립자와 함께 포획되고 안내되고,

- 분리된 미립자가 상기 경로를 떠나고 개별의 분리 디스크의 주위 에지부를 따라 서로로부터 이격된 제한된 영역에서만 실질적으로 분리 디스크로부터 이탈되는 것이 제안된다.

여기에서 얻을 수 있는 개량점은 가스로부터 일단 분리된 미립자는 이미 공지된 기술의 사용에 비해 가스로부터 분리되어 유지될 가능성이 증가되고, 따라서 미립자가 회전자로부터 고정된 주위벽까지의 경로 상에서 통과해야만 하는 공간을 통해 고속으로 유동하는 가스에 의해 다시 수반되지 않는다는 것이다. 따라서, 미립자는 가이드 또는 유도 부재에 의해 수집되고, 이어서 더 큰 미립자로 응집되거나 합체되면서 원심력에 의해 분리 디스크의 주위 에지부를 향해 계속 안내된다. 이어서 응집된 형태 또는 비교적 큰 물방울 형태로 분리된 미립자는 분리 디스크의 주위 에지부를 따라 분배된 제한된 영역에서 고정된 주위벽을 향해 이탈되고, 반면에 이러한 영역 사이에는 가스가 분리 디스크 사이의 간격부의 내외로 유동하기 위한 공간이 남겨진다.

정화될 가스는 회전자의 회전축으로부터 멀어지는 또는 회전축을 향하는 방향 중 하나인 분리 디스크의 사이에서 유동하게 될 수도 있다. 유동이 가스 상에서 회전자의 펌핑 효과를 받기 때문에, 유동은 회전축에서 멀어지는 방향으로 일어나는 것이 바람직하다. 따라서, 가스가 회전하는 분리 디스크 사이의 간격부를 통해 유동하도록 하기 위한 보조 수단을 필요로 하지 않는다. 정화된 가스는 간격부의 외측으로 적층의 분리 디스크를 둘러싸는, 상기 챔버 내의 출구 공간으로 안내되는 반면에, 정화될 가스는 적층의 분리 디스크 내의 중심에서 경계가 결정되는 입구 공간을 통해 간격부로 안내되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 가스에 부유하는 미립자로부터 가스를 정화하기 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 종류의 장치는 챔버의 경계를 정하고 챔버로의 가스 입구, 챔버로부터의 가스 출구 및 정화될 가스를 챔버 내에서 회전시키도록 구성된 회전축 주위에서 회전 가능한 회전자를 가지는, 고정된 하우징을 포함한다. 본 발명에 따른 장치는

- 회전자는 서로 동일축 방향으로 그리고 상기 회전축과 동심으로 배열된 적층의 원추형 분리 디스크를 포함하고, 상기 분리 디스크는 가스의 관통 유동을 위한 그들 자체의 간격부 사이에 경계를 정하고,

- 적어도 제1 유동 공간은 적층의 분리 디스크 내의 중심에서 경계가 정해져 분리 디스크 사이 간격부의 반경 방향의 내부와 연통하고,

- 적어도 제2 유동 공간은 적층의 분리 디스크와 고정된 하우징에 의해 그 사이에서 경계가 정해져 분리 디스크 사이의 간격부의 반경 방향 외부와 연통하고,

- 상기 제1 유동 공간은 상기 가스 입구 및 가스 출구 중 하나와, 상기 제2 유동 공간은 상기 가스 입구 및 가스 출구 중 다른 하나와 각기 연통하고, 장치는 상기 챔버로의 가스 입구를 통해 공급된 모든 가스를 분리 디스크 사이의 간격부를 통해 실질적으로 안내하도록 형성되고,

- 내부의, 각각의 원추형 분리 디스크는 연장된 유도 부재와 접촉하거나 연결되고, 회전자의 회전축에서 제1 거리에 있는 지점으로부터 회전자의 회전축에서 제2 거리 있는 지점까지 분리 디스크의 모선과 일정 각도로 연장하고, 각각의 분리 디스크에 대한 상기 유도 부재는 주위 에지부를 따라 관찰하면 서로로부터 이격된 분리 디스크의 주위 에지부 근처에서 종결되는 것을 특징으로 한다.

분리 디스크는 원뿔의 완전체 또는 절단체 중 하나의 형태를 가질 수도 있고, 각각의 분리 디스크는 정화될 가스 또는 정화된 가스의 관통 유동을 위한 하나의 큰 구멍 또는 수 개의 작은 구멍을 그 중심부에 가진다. 분리 디스크 사이의 간격부와 함께 분리 디스크 내의 이러한 구멍은 적층의 분리 디스크 내의 중심에서 하나 이상의 입구 또는 출구 공간의 중심부를 형성한다. 앞에서의 이유 때문에 정화될 가스가 분리 디스크 사이의 간격부를 통해 회전자의 회전축으로부터의 방향으로 유동하게 되도록, 적층의 분리 디스크 내의 중심에 있는 유동 공간은 입구와 연통하고 분리 디스크를 둘러싸는 유동 공간은 가스 출구와 연통하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 장치의 작동에 있어서, 분리 디스크의 표면 상에 퇴적되는 액체 미립자는 큰 물방울로 합체되고, 상기 유도 부재에 도달하여 이를 따라 이동할 때 더 큰 물방울로 합체된다. 따라서, 분리 디스크를 떠나는 액체 물방울은 실질적으로 아직 정화되지 않은 가스 내에 함유된 액체 미립자보다 더 크다. 분리 디스크의 표면 상에 퇴적하는 고체 미립자도 분리 디스크의 주위 에지부로부터 이탈되기 전에 실질적으로 더 큰 유닛으로 축적되거나 응집된다.

분리 디스크와 접촉하게 되는 미립자는 실질적으로 모선을 따라 이동하기 때문에, 전술한 종류의 유도 부재는 회전자의 회전축의 주위에 분배되고 두 개의 인접하는 유도 부재가 하나의 모선 및 회전자의 회전축으로부터 다양한 거리로 떨어져 위치한 지점에서 분리 디스크의 동일한 모선을 교차하도록 하는 연장부를 가진 다. 이것에 의해, 분리 디스크와 접촉하게 되는 실질적으로 모든 미립자가 유도 부재에 의해 포획되고 분리 디스크의 주위벽을 향하는 도중에 이들 유도 부재에서 또는 유도 부재 상에서 다른 미립자와 더 큰 유닛으로 응집하거나 합체될 수도 있음이 확실해진다.

유도 부재는 인접하는 분리 디스크 사이의 이격 부재로서 기능할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 이어서, 각각의 유도 부재는 연장부의 전체 또는 부분을 따라 두 개의 인접하는 분리 디스크 사이의 전체 거리에 다리를 놓을 수도 있다. 또한, 몇몇 유도 부재는 분리 디스크 사이에서 유동하는 가스의 유동 방향을 결정한다. 그러나, 모든 유도 부재 또는 몇몇 유도 부재가 인접하는 분리 디스크 사이의 축방향 거리의 교차 부분만 연장하는 것은 방지하지 못한다. 바람직하게는, 유도 부재는 분리 디스크에 확실히 연결된다.

바람직하게는 회전자를 둘러싸는 고정된 하우징은 오염된 가스로부터 분리되고 챔버의 주위벽 상에 퇴적된 액체 또는 슬러지용 출구를 챔버의 하부에 가진다.

본 발명에 따른 장치에 있어서, 회전자는 적합한 구동 장치, 예를 들면, 전기식, 수력식 또는 공기식 구동 모터에 의해 구동될 수도 있다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 이하에서 더 상세히 설명된다.

도1은 본 발명에 따라 형성된 장치를 관통하는 종단면을 도시한다.

도2는 도1의 라인 Ⅱ-Ⅱ을 따라 취한 단면을 도시한다.

도면에 있어서 도1은 본 발명에 따라 형성되고 가스 내에 부유하고 가스보다 더 큰 밀도를 가지는 미립자로부터 가스를 정화하기 위한 장치의 단면도를 도시한다. 장치는 챔버(2)의 경계를 정하는 고정된 하우징(1)을 포함한다. 하우징은 정화될 가스를 위한 챔버(2)로의 가스 입구(3) 및 정화된 가스를 위한 챔버(2)로부터의 가스 출구(4)를 형성한다. 또한 하우징은 가스로부터 분리된 미립자를 위한 챔버(2)로부터의 미립자 출구(5)를 형성한다.

하우징(1)은 다수의 나사(6)에 의해 함께 유지되는 두 부분을 포함한다. 이러한 나사(6)는 하우징을 일종의 탄성 재료로 만들어진 현가 부재(7)에 고정된 채로 유지시키도록 구성되고, 이를 통해 하우징은 지지부(도시 생략) 상에서 지지될 수도 있다.

챔버(2)의 내부에는 수직 회전축(R)의 주위에서 회전 가능한 회전자(8)가 배열된다. 모터(9), 예를 들면 전기 모터가 회전자(8)의 회전을 위해 배열된다. 회전자(8)는 상단부가 베어링(11) 및 베어링 홀더(12)를 통해 하우징(1) 내에 저어널(journal)되고 되고 하단부가 베어링(13) 및 베어링 홀더(14)를 통해 하우징(1) 내에 저어널되는 수직으로 연장하는 중심 스핀들(10)을 포함한다. 베어링 홀더(14)는 하우징의 가스 입구(3) 내에 위치되고, 따라서 정화될 가스를 챔버(2) 내로 받아들이기 위한 관통 구멍(15)이 제공된다.

또한, 회전자(8)는 중심 스핀들(10)에 연결되는 2개의 단부벽인, 상단부벽(16) 및 하단부벽(17)을 포함한다. 회전자의 내부가 가스 입구(3)와 연통할 수도 있도록, 중심부 내의 하단부벽(17)에는 관통 구멍(18)이 제공된다. 또한, 가스 입구(3)를 통해 유입하는 가스가 전술한 구멍(18)을 통해 회전자(8)의 내부로 안내되도록, 하단부벽(17)에는 환형 플랜지(19)가 제공되고, 베어링 홀더(14)의 유사한 환형 플랜지(20)와 상호 작동하도록 구성된다. 플랜지(19, 20)는 서로에 대해 완전히 밀봉되도록 구성될 수도 있지만, 그 사이의 완전한 밀봉은 불필요하다. 이에 대한 이유는 나중에 설명될 것이다.

하단부벽(17)은 단부벽(17)으로부터 축방향의 상향으로 연장하고 중심 스핀들(10)을 밀봉식으로 둘러싸는 중공 칼럼(21)과 일체식으로 형성된다. 칼럼은 상단부벽(16)까지 계속 위로 연장한다. 칼럼(21)의 영역에 있어서, 중심 스핀들(10)은 원통형, 바람직하게는 비용상의 이유로 원형의 원통형이고, 칼럼(21)의 내부는 스핀들의 외부와 동일한 방식으로 형성된다. 도2에서 알 수 있는 바와 같이, 칼럼(21)의 외부는 비원형인 단면 형태를 가진다.

적층의 원추형 분리 디스크(22)는 단부벽(16, 17) 사이에 배열된다. 각각의 분리 디스크는 절두 원추부 및 이와 일체형인 칼럼(21)과 가장 근접한 평면부(23)를 가진다. 도2에서 알 수 있는 바와 같이, 분리 디스크가 칼럼(21)에 대해 회전할 수 없게 하기 위해 평면부가 비원형 칼럼(21)에 결합할 수도 있도록 형성된다. 또한, 평면부(23)에는 몇몇의 관통 구멍(24)이 제공된다. 다양한 분리 디스크(22) 내의 구멍들이 서로에 대해 축방향으로 정렬되었는가에 관계없이, 구멍들은 분리 디스크(22)의 중심부 사이의 간격부와 함께 가스 입구(3)와 연통하는, 회전자(8, 도1 참조) 내부의 제1 유동 공간(25)을 형성한다.

이해를 쉽게 하기 위해, 도면은 큰 축방향 간격부를 가지는 단지 몇 개의 분 리 디스크(22)를 도시한다. 실제에 있어서는, 디스크들 사이에서 비교적 얇은 간격부가 형성되도록 수 개 이상의 분리 디스크가 단부벽(16, 17) 사이에 배열되어야 한다.

도2는 도1에서 상향으로 대면하는 분리 디스크(22) 측면을 도시한다. 회전자의 회전축에 대해 안쪽 방향으로 대면하기 때문에, 이후에서 이 측면은 분리 디스크의 내부로 칭해진다. 알 수 있는 바와 같이, 분리 디스크에는 그 내부 상에 분리 디스크와 디스크의 적층 내에서 그 위에 위치하는 인접하는 분리 디스크 사이에 이격 부재를 형성하는 몇몇의 긴 리브(26)가 제공된다. 도2에 도시된 바와 같이, 리브(26)는 만곡된 경로를 따라 연장하고 분리 디스크의 반경 방향의 외측 주위부에서 분리 디스크의 모선과 일정 각도를 형성한다. 리브(26)의 만곡 형상의 결과로서, 정화될 가스의 유동 통로(27)는 대응하는 방식의 만곡된 경로를 따라 연장한다. 바람직하게는 리브(26)는 모든 분리 디스크의 원추부 전체를 실질적으로 가로질러 연장하고 분리 디스크의 반경 방향 외측의 주위 에지부 근처에서 종결된다.

환형 공간(28)은 하우징(1) 내의 회전자(8)를 둘러싸고 챔버(2)의 일부분을 형성한다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 장치는 가스 안에 부유하고 가스보다 더 큰 밀도를 가지는 미립자로부터 가스를 정화할 때 다음의 방식으로 작동한다. 이러한 경우에 있어서 미립자는 두 종류 즉, 일부분은 고체, 예를 들면 그을음 미립자, 일부분은 액체 미립자, 예를 들면 오일 미립자가 있는 것으로 가정된다.

모터(9)에 의해, 회전자(8)는 회전을 유지한다. 미립자에 의해 오염된 가스는 입구(3)를 통해 아래로부터 하우징(1)의 내부로 도입되고 또한 제1 유동 공간(25) 내부로 안내된다. 여기서부터 가스는 분리 디스크(22) 사이의 간격부를 통해 내부 및 반경 방향의 외측으로 유동한다.

가스가 분리 디스크(22) 사이에서 유동하면서, 가스는 회전자의 회전의 결과로 회전하게 된다. 이로써, 가스 내에서 부유하는 미립자는 원심력에 의해 분리 디스크의 내부 예를 들면, 도1에서 상향으로 대면하는 분리 디스크의 측면을 향해 접촉하며 이동하도록 강압된다. 분리 디스크와 접촉에 따라, 미립자는 수반되고, 이어서 미립자가 분리 디스크의 모선을 따라 반경 방향의 외측으로 이동하게 하는 원심력에 의해 크게 영향을 받게 된다. 이러한 모선을 따른 미립자의 이동은 도2의 화살표에 의해 도시된다.

분리 디스크의 모선과 일정 각도를 형성하는 리브(26) 때문에 리브는 주위 에지부를 향해 분리 디스크와 접촉하며 이동하는 미립자를 포획한다. 또한 포획된 미립자는 미립자에 대한 가이드 부재로서 기능하는 리브(26)를 따라 안내된다.

분리된 액체 미립자에 대해서는, 분리 디스크(22)와 접촉하며 이동하면서 더큰 미립자로 합체된다. 또한 이러한 합체는 액체 미립자가 분리 디스크의 주위 에지부를 향해 리브(26)를 따라 이동할 때 일어난다. 또한 후자의 이동은 원심력의 영향에 의해 일어난다. 액체 미립자가 분리 디스크의 주위 에지부에 도달 시에 액체가 비교적 큰 액체 물방울의 형태로 회전자의 외측으로 이탈될 정도로 합체가 진행된다. 이러한 액체 물방울은 하우징(1)의 주위벽을 때리고, 이어서 형성된 액체 는 이러한 주위벽을 따라 하향으로 흘러내리고 미립자 출구(5)를 통해 흘러나간다.

상기 액체 물방울은 개별의 분리 디스크의 주위 에지부를 따라서 서로로부터 일정 거리에 위치한 제한된 영역, 예를 들면 리브(26)의 반경 방향의 외부 단부의 영역 내에서 분리 디스크를 떠난다.

분리된 고체에 대해서는, 이들 역시 상기 리브(26)를 향해 분리 디스크(22)와 접촉하며 이동하고, 또한 분리 디스크의 최외측 에지부를 향해 이들 리브와 접촉하며 이동한다. 액체 물방울과 함께 미립자는 회전자로부터 하우징(1)의 주위벽에 대항하여 이탈되고, 미립자 출구(5) 및 그를 통해 외부로 아래로 흘러 내리는 액체에 의해 수반된다.

도2에서 알 수 있는 바와 같이, 리브(26)는 동일한 분리 디스크 상의 두 개의 인접하는 리브가 하나의 모선 및 회전자의 회전축으로부터 다양한 거리에 있는 분리 디스크의 동일한 모선을 교차하도록 하는 위치 및 연장부를 가진다. 바꾸어 말하면, 리브가 회전축으로부터 관찰되는 경우에, 회전축 주위로 분배된 리브(26)는 서로 부분적으로 중첩된다. 분리 디스크의 밑면과 접촉하게 되는 실질적으로 모든 미립자가 이러한 종류의 만곡된 리브에 의해 포획되고 또한 리브에 의해 분리 디스크의 주위 에지부를 향해 안내될 수 있도록 이러한 중첩은 크거나 작은 범위일 수도 있다.

앞에서 설명된 만곡된 리브(26)의 기능은 회전자의 선택된 회전 방향과는 별개로 얻어진다. 리브는 도2에 도시된 바와 같이 반드시 만곡될 필요는 없다. 주요한 점은 분리 디스크의 모선과 일정 각도를 형성하고 이러한 각도가 리브에 의해 포획된 미립자가 분리 디스크의 주위 에지부를 향해 이들 리브를 따라 안내될 수도 있도록 한다는 점이다. 고체 미립자에 있어서, 미립자의 대응 각도는 각각의 특정 케이스에 따라 고려되어야 한다.

인접하는 분리 디스크 사이의 각각의 간격부 내에서 미립자로부터 해방된 가스는, 분리된 미립자가 고정된 하우징을 향해 분리 디스크로부터 멀리 이탈되는 전술한 영역 사이에 위치한 공간을 통해 간격부를 떠난다. 정화된 가스는 가스 출구(4)를 통해 챔버(2)를 떠난다. 회전자 회전의 결과로 분리 디스크(22) 사이의 간격부를 통해 유동하는 가스는 압력이 증가하게 된다. 따라서, 고압의 가스는 제1 유동 공간(25) 및 가스 입구(3)의 내에서보다는 회전자(1) 주위의 공간 및 가스 출구(4)의 영역 내에서 퍼져나간다. 이는 플랜지(19, 20) 사이에서 가능한 누출이 실질적으로 중요하지 않음을 의미한다. 따라서, 정화되지 않은 가스는 플랜지(19, 20) 사이에서 가스 입구(3)로부터 가스 출구(4)까지 직접적으로 유동하지 않을 수도 있으나, 대신에, 어느 정도로 정화된 가스는 제1 유동 공간(25) 내부로 다시 유동하지 않는다.

앞에서 설명된 분리 디스크의 표면 특히, 이격 부재(26)에 근접한 미립자의 농축 및 응집으로 인해, 가스로부터 분리된 고체 또는 액체 물질은 실질적인 범위에 있어 공간(28)을 통한 가스 유동에 의해 하우징(1)의 외측으로 수반되지 않는 정도로 큰 미립자 응축체 및 물방울의 형태로 분리 디스크를 떠난다.

설명되고 도시된 장치는 높은 분리 효율을 가지고 장치의 다른 부분에 대한 재료의 적합한 선택에 의해 저가로 생산될 수도 있다. 따라서, 장치 부품의 대부 분이 플라스틱으로 만들어질 수도 있다. 바람직하게는 나사 및 베어링과는 별도로 중심 스핀들(10)만은 금속으로 만들어져야 한다.

앞선 언급된 바와 같이, 로터 및 칼럼(21)의 하단부벽(17)은 적절하게는 플라스틱으로 일체식으로 만들어질 수도 있다. 이러한 방식으로 형성된 회전자의 부품은 분리 디스크(22)의 자동화된 장착을 위해 적절하게는 플라스틱으로 만들어진 기부를 형성할 수도 있다. 스핀들(10)을 갖추든 또는 갖추지 않든, 이러한 방식으로 장착된 전체 회전자는 용이하게 교환 가능한, 완성된 장치를 위한 저가의 유닛을 형성할 수도 있다.

Claims (10)

1. 가스 내에서 부유하면서 가스보다 큰 밀도를 가지는 고체 또는 액체 미립자로부터 가스를 정화하는 가스 정화 방법에 있어서,

   회전자(8)는 고정된 하우징(1)의 주위벽에 의해 형성되는 챔버(2) 내의 회전축(R) 중심으로 회전이 유지되고, 상기 회전자는 서로 동축 방향으로 그리고 상기 회전축과 동심으로 배열되며 반경 방향의 외측 주위 에지부가 제공되는 적층의 원추형 분리 디스크(22)를 포함하고,

   가스가 회전자에 의해 회전됨으로써, 미립자가 발생될 원심력의 결과로서 분리 디스크(22)의 내부와 접촉하게 되도록, 정화될 가스는 분리 디스크(22) 사이에 형성되는 간격부를 통해 가스 입구로부터 회전자의 회전축(R)으로부터 다양한 거리에 위치한 가스 출구까지 안내되고,

   회전자의 회전에 의해 분리된 미립자는 먼저 상기 주위 에지부를 향해 실질적으로 모선을 따라 분리 디스크(22)와 접촉하며 일정 거리를 이동하게 되고 그 후 상기 하우징(1)의 주위벽을 향해 분리 디스크로부터 이탈되게 되고,

   실질적으로 모선을 따라 분리 디스크(22)와 접촉하며 이동하는 분리된 미립자는 포획되고 유사한 방식으로 포획된 다른 미립자와 함께 상기 모선과 일정 각도를 형성하는 경로를 따라 분리 디스크의 상기 주위 에지부를 향해 안내되고,

   분리된 미립자는 상기 경로를 떠나고 실질적으로 개별의 분리 디스크의 주위 에지부를 따라 서로로부터 떨어진 제한된 영역에서만 분리 디스크(22)로부터 이탈되는 것을 특징으로 하는 가스 정화 방법.
2. 제1항에 있어서, 정화될 가스는 분리 디스크(22) 사이에서 회전축(R)으로부터 분리 디스크의 상기 주위 에지부를 향하는 방향으로 안내되는 것을 특징으로 하는 가스 정화 방법.
3. 제2항에 있어서, 정화될 가스는 적층의 분리 디스크(22) 내의 제1 유동 공간(25) 내부로 안내되고 그로부터 분리 디스크(22) 사이의 간격부를 통해 안내되고 이어서 정화된 가스는 적층의 분리 디스크(22)와 고정된 하우징(1)의 주위벽에 의해 그 사이에 형성되는 제2 유동 공간(28)과 연통하는 가스 출구(4)를 통해 챔버(2) 외측으로 안내되는 것을 특징으로 하는 가스 정화 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 정화될 가스는 분리 디스크(22) 사이의 간격부를 통해 통과하면서 인접하는 분리 디스크 사이의 간격부를 브릿지시키는 부재(26)에 의해 회전자의 회전 내에 수반되는 것을 특징으로 하는 가스 정화 방법.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가스는 분리된 미립자를 위한 상기 경로와 실질적으로 평행한 유동 경로(27)를 따라 분리 디스크(22) 사이에서 안내되는 것을 특징으로 하는 가스 정화 방법.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 연소 엔진으로부터 크랭크 케이스 가스를 정화하는 방법.
7. 챔버(2)의 경계를 정하는 고정된 하우징(1)을 포함하고 챔버로의 가스 입구(3), 챔버로부터의 가스 출구(4) 및 회전축(R) 주위에서 회전 가능한 회전자(8)를 가지고, 가스가 챔버(2) 내에서 회전으로 정화되도록 구성되어, 가스 내에서 부유하면서 가스보다 터 큰 밀도를 가지는 고체 및 액체 미립자로부터 가스를 정화하는 가스 정화 장치에 있어서,

   회전자(8)는 서로 동축 방향으로 그리고 상기 회전축과 동심으로 배열되는 적층의 원추형 분리 디스크(22)를 포함하고, 상기 분리 디스크는 그들 사이에 가스의 관통 유동을 위한 간격부의 경계를 정하고,

   적어도 제1 유동 공간(25)은 적층의 분리 디스크(22) 내의 중심에서 경계가 정해지고 분리 디스크(22) 사이 간격부의 반경 방향의 내부와 연통하고,

   적어도 제2 유동 공간(28)은 적층의 분리 디스크(22)와 고정된 하우징(1)에 의해 그 사이에서 경계가 정해지고 분리 디스크(22) 사이 간격부의 반경 방향의 외부와 연통하고,

   각기 상기 제1 유동 공간(25)은 상기 가스 입구(3) 및 가스 출구(4) 중 하나와 연통하고 상기 제2 유동 공간(28)은 상기 가스 입구(3) 및 가스 출구(4) 중 다른 하나와 연통하고, 장치는 상기 챔버(2)로의 가스 입구를 통해 공급된 실질적으로 모든 가스를 분리 디스크 사이의 간격부를 통해 안내하도록 형성되고,

   내부의 각각의 원추형 분리 디스크(22)는 연장된 가이드 부재(26)와 접촉하거나 연결되고, 회전자의 회전축(R)에서 제1 거리에 있는 지점으로부터 회전자의 회전축(R)에서 제2 거리에 있는 지점까지 분리 디스크(22)의 모선과 일정 각도로 연장하는, 각각의 분리 디스크(22)에 대한 상기 가이드 부재(26)는 주위 에지부를 따라 관찰하면 서로로부터 이격된 분리 디스크의 주위 에지부 근처에서 종결되는 것을 특징으로 하는 가스 정화 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 가이드 부재(26)는 회전자의 회전축 주위에 분배되고 두 개의 인접하는 가이드 부재(26)가 모선 및 회전자의 회전축(R)으로부터 다양한 거리에 있는 지점에서 상기 분리 디스크의 동일한 모선을 교차하도록 연장부를 가지는 것을 특징으로 하는 가스 정화 장치.
9. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 가이드 부재(26)는 인접하는 분리 디스크(22) 사이의 공간을 브릿지시키는 것을 특징으로 하는 가스 정화 장치.
10. 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 유동 공간(25)은 가스 입구(3)와 연통하고 상기 다른 유동 공간(28)은 가스 출구(4)와 연통하는 것을 특징으로 하는 가스 정화 장치.

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