KR100623114B1 - 분리 장치 - Google Patents

Abstract

용기(1) 내에 존재하는 액체로부터 입자들을 분리하기 위한 분리 장치에서, 원심 로터(7)는 수직 회전축(R) 주위로 회전 가능하다. 원심 로터(7)는 처리될 액체 내의 하방으로 연장하고 원심 로터의 회전시에 액체를 원심 로터 내의 상향으로 펌핑하도록 되는 펌핑 부재를 형성하는 관형 입구 부재(8)를 구비한다. 본 발명에 따라, 회전식 입구 부재(8)는 비회전식 벽(12)에 의해 둘러싸여 있고, 밀봉 장치는 비회전식 벽(12)과 회전식 입구 부재(8) 사이를 밀봉하도록 된다. 이에 따라 액체가 입구 부재의 외부 상에서 상향 펌핑되는 것을 피하게 된다. 또한, 입구 부재(8)의 외부의 가능한 가장 작은 부분이 용기(1) 내의 액체면의 수위와는 상관 없이 액체와 접촉할 수 있다.

용기, 입구 부재, 액체 본체, 원심 로터, 밀봉 장치

Description

분리 장치{A SEPARATION DEVICE}

본 발명은 내부에 부유되어 있고 액체 보다 더 가볍거나 더 무거운 고체 또는 액체 입자들로부터의 액체의 세정을 위한 분리 장치에 관한 것이고, 그 분리 장치는 수직 회전축 주위로 회전하도록 된 원심 로터와, 원심 로터를 상기 회전축 주위로 회전하도록 하는 구동 장치와, 원심 로터에 연결되고 원심 로터로부터 입구 부재에 의해 원심 로터 내로 펌핑되는 액체의 본체 내의 하류로 연장하도록 되는 관형 입구 부재를 포함한다.

이러한 종류의 분리 장치는 일예로 미국 특허 제1,927,822호, 제3,424,375호 또는 유럽 특허 제0 047 677 A2호에 공지되어 있다. 분리 장치는 세정될 액체를 함유한 용기 상에 직접 적용될 수 있다.

액체용 용기 내의 액체면을 소정 수위로 일정하게 세정되도록 유지하는 것은 종종 가능하지 않게 된다. 이전에 공지된 종류의 관형 입구 부재의 분리 장치를 사용할 때에, 이와 유사한 경우에 분리 장치는 액체 내에 다소간 침지되게 된다. 액체면이 비교적 낮은 높이에 있을 때, 입구 부재가 액체면 하방에 도달해야 하기 때문에, 액체면이 비교적 높은 높이에 있을 때 바람직하지 않은 입구 부재의 상당 부분이 액체 내에 침지하게 됨을 의미한다.

회전 입구 부재가 세정될 액체 내에서 필요 이상으로 침지되어서는 안되는 하나의 이유는 필요 이상으로 침지되는 것이 용기 내의 액체의 회전을 야기시킨다는 점이다. 이는 입구 부재의 펌핑 효과를 감소시키고 바람직하지 않은 입자 분열을 야기하여, 이후에 원심 분리기 내의 액체로부터 분리되게 된다. 또 다른 이유는 불필요하게 많은 에너지가 원심 로터의 작동에 요구된다는 점이다.

본 발명의 목적은 처음에 정의된 종류의 분리 장치에 관련되는 기술된 문제점을 회피하기 위한 것이다.

이러한 목적은 본 발명에 따라 상기 액체 본체 내에서 회전식 입구 부재의 적어도 일부를 둘러싸도록 되는 비회전식 벽과, 비회전식 벽과 회전식 입구 부재 사이를 밀봉하도록 되는 밀봉 장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 의해, 액체면이 존재하는 그 수위에 관계 없이 세정될 액체와 접촉하게 되는 회전식 입구 부재의 표면을 최소화하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 용기 내에 존재하고 입구 부재를 통해 상향 펌핑되는 액체의 회전이 최소화된다. 또한, 본 발명에 의해 액체가 입구 부재의 회전의 결과로서 입구 부재의 외부 상에서 상향 펌핑되는 것을 피하게 된다.

밀봉 장치는 임의의 적절한 구성을 갖게될 수 있다. 일예로, 고무 또는 몇몇 탄성 재료로 된 소위 환형 립(lip) 가스켓은 비회전식 벽에 의해 지지될 수 있고 입구 부재와 시일을 그 외부에 대해 방사상으로 둘러쌀 수 있다. 달리, 유사한 환형 립 가스켓은 회전식 입구 부재에 의해 지탱될 수 있어, 원심력에 의해 가스켓 은 둘러싸는 비회전식 벽에 대해 방사상 외향으로 압박될 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 분리 장치와 분리 장치에 의해 세정될 액체를 함유한 용기를 도시한 도면.

도2는 도1의 분리 장치의 일부를 확대 도시한 도면.

도3 내지 도5는 도2의 해당 선들을 따라 각각 취한 단면 A-A와 B-B 및 C-C를 도시한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 밀봉 장치는 축방향 가동 환형 밀봉 부재와, 비회전식 벽 또는 그에 연결된 비회전식 부재 및 회전식 입구 부재 간에 축방향 밀봉력을 이루도록 되는 수단을 포함한다. 밀봉 부재는 입구 부재와 함께 회전할 수 있으나, 비회전식이고 밀봉면에 대해, 바람직하게는 회전식 입구 부재의 단부면에 대해 축방향 압박되도록 되는 것이 바람직하다.

가능한 최상의 필수 조건을 얻기 위해, 밀봉 장치의 기능에 대해, 원심 로터가 가요성 서스펜션 장치에 매달려있게 된다면, 비회전식 벽은 동일한 가요성 서스펜션 장치에 매달려있게 된다. 이러한 방식으로 회전식 입구 부재와 비회전식 벽 간의 상대 진자 운동은 원심 로터의 작동 중에 회피된다.

본 발명에 대해 첨부 도면을 참고로 하여 다음과 같이 설명하기로 한다.

도1은 세정될 액체용 입구(2)와, 내부에 부유된 입자로부터 세정될 액체용 출구(3)를 구비한 용기(1)를 도시한다. 비교적 가벼운 일부 입자가 표면층에 축적 되고 비교적 무거운 일부 입자가 기부층에 축적되는 액체 본체(4)가 용기(1) 내에 존재한다.

용기(1)는 개구(6)를 구비한 상부벽(5)을 구비한다. 용기 내의 하방으로 연장하는 본 발명에 따른 분리 장치가 벽(5) 상에 장착된다. 분리 장치는 원심 로터(7)와, 원심 로터에 연결된 관형상의 회전식 입구 부재(8)와, 원심 로터(7)와 관형상의 회전식 입구 부재(8)를 수직 회전축(R) 주위로 회전시키는 모터(9)를 포함한다.

관형이고 약간 원뿔형인 관형상의 회전식 입구 부재(8)는 로크 링(10)에 의해 원심 로터에 연결되고 용기(1) 내의 하향으로 연장하여, 액체 본체(4) 내에 침지된다. 원심 로터(7)와 관형상의 회전식 입구 부재(8) 모두는 용기(1) 내의 하향으로 또한 연장하는 고정 케이싱(11)에 의해 둘러싸여, 액체 본체(4) 내에서 관형상의 회전식 입구 부재(8) 주위로 침지된다.

케이싱(11)을 포함하는 전체 분리 장치는 가요성 서스펜션 장치(11a) 내에서 용기 벽(5)의 상부측 상에서 탄력적으로 매달려 있다. 따라서, 원심 로터(7)와 관형상의 회전식 입구 부재(8)가 작동 중에 진동하거나 작은 진자 운동을 수행하게 되면, 케이싱(11)은 또한 동일 방식으로 운동하게 된다.

용기(1)의 액체 자유부로부터 액체 본체(4) 내의 하방으로 연장하는 원통형 주변 벽(12)을 형성하는 케이싱(11)은 관형상의 회전식 입구 부재(8)에 가장 근접해 있다. 그 하부에서 주변 벽(12)은 고정 주변 벽(12)과 관형상의 회전식 입구 부재(8) 사이에 밀봉을 이루도록 되는 밀봉 장치(13)를 지탱한다.

도2에 양호하게 도시된 대로, 밀봉 장치(13)는 축방향 가동 슬리브를 형성한 밀봉 부재(14)를 포함한다. 밀봉 부재(14)는 상부(14a)를 통해 원통형 주변 벽(12)의 내부에 대해 그 주연 주위로 밀봉식으로 맞닿게 된다. 주변 벽(12)에 연결된 환형 플랜지(16) 상에 존재하는 나사 스프링 등과 같은 축방향 밀봉력을 형성시키는 수단(15)에 의해, 밀봉 부재(14)는 도2를 참고로 하여 축방향 상향으로 압박된다. 이에 따라, 밀봉 부재(14)의 하부(14b)는 관형상의 회전식 입구 부재(8)의 최하부에 연결된 또 다른 밀봉 부재(17)에 대해 축방향으로 압박된다. 따라서, 밀봉 부재(14, 17)는 각각의 축방향 밀봉면을 통해 서로에 대해 맞닿게 된다.

밀봉 부재(14)의 상기 하부(14b)는 분리 장치 아래의 용기(1) 내에 존재하는 액체의 회전을 방해하게 되는 날개(18)에 의해 연결되는 중앙 관통 개구를 구비한다. 날개(18)의 신장부는 또한 도5에 도시되어 있다.

도3은 도2의 선 A-A를 따른 관형상의 회전식 입구 부재(8)를 통한 단면을 도시한 것이다. 도시된 대로, 입구 부재는 (도1에 도시된) 전체 관형상의 회전식 입구 부재(8)를 통해 원심 로터(7) 까지 방사상 및 축방향 모두로 연장하는 3 개의 내부 날개(19)를 구비한다. 날개(19)는 분리 장치의 작동 중에 입구 부재의 회전에 있어서 액체를 동반하도록 된다.

도4는 도2의 선 B-B를 따른 케이싱(11)을 통한 단면을 도시한 것이다. 케이싱은 방사상 및 축방향 모두로 연장하고 용기(1) 내의 액체의 회전을 방해하는 목적을 갖는 날개(20)를 그 외부 상에 구비한다.

도1 및 도2로부터 알 수 있는 바와 같이, 3 개의 채널(22)을 통해 분리 장치 아래의 용기(1)의 내부와 연통하는 공간(21)이 케이싱(11) 내에 범위를 정하고 있다.

원심 로터(7)는 상이한 구성을 갖는 공지된 종류의 임의의 적절한 원심 로터로 대치될 수 있기 때문에 이하에 상세히 설명하지 않기로 한다. 적절한 원심 로터의 상세한 설명을 위해 일예로 유럽 특허 제312 233 B1호, 유럽 특허 제312 279 B1호, 국제 공보 WO 96/33021 및 WO 96/33022를 참고하기로 한다.

관형상의 회전식 입구 부재(8)와 원심 로터(7) 간의 연결 구역에서 원심 로터 내에 입구 챔버(23)의 범위가 정해져 있다. 입구 챔버(23)는 입구 채널(24)을 통해 분리 챔버(25)와 연통한다. 원심 로터(7)는 비교적 가벼운 분리 액체용 출구(26)와 비교적 무거운 분리 액체용 출구(27)를 구비한다.

주변 케이싱(11)은 수납 챔버(28)와, 원심 로터를 떠나는 가벼운 분리 액체용 출구(29)를 구비한다. 또한, 케이싱(11)은 원심 로터를 떠나는 무거운 분리 액체용 수납 챔버(30)를 구비한다. 수납 챔버(30)는 케이싱(11) 내의 전술된 공간(21)과 연통한다.

전술된 분리 장치는 액체 보다 더 가벼운 액체 입자들과 액체 보다 더 무거운 고체 입자들 모두를 포함한 액체의 세정시에 다음과 같은 방식으로 작동한다.

모터(9)가 원심 로터(7)와 회전축(R) 주위로 원심 로터에 연결된 관형상의 회전식 입구 부재(8)의 구동을 위해 운전 개시될 때, 관형상의 회전식 입구 부재(8)는 펌핑 부재로서 작동하고, 그에 의해 액체는 액체 본체(4)로부터 원심 로터로 펌핑된다. 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 입구 부재의 하부로부터 원심 로터의 입구 챔버(23)로 줄곧 연장하는 실제 원통형 액체면은 관형상의 회전식 입구 부재(8) 내에 형성된다. 이렇게 관형상의 회전식 입구 부재(8) 내에 형성되고 그 회전에 있어서 (도3에 도시된) 날개(19)에 의해 동반되는 액체 본체에서의 액체는 도1 및 도2의 화살표에 의해 도시된 대로 축방향 상향 흐르게 된다. 필요하다면 관형상의 회전식 입구 부재(8)를 둘러싸는 공기와 연통할 수 있는 공기로 채워진 공간이 관형상의 회전식 입구 부재(8) 내의 중앙에 남아있게 된다. 이러한 목적을 위해 관형상의 회전식 입구 부재(8)는 입구 부재의 중앙으로부터 입구 부재의 외부로 방사상 외향 연장하는 얇은 관을 구비할 수 있다. 이러한 종류의 관은 도1의 관형상의 회전식 입구 부재(8)의 상부에서 점선에 의해 나타나게 된다.

관형상의 회전식 입구 부재(8)를 통해 원심 로터(7)의 입구 챔버(23) 내로 들어가는 액체는 그로부터 입구 채널(24)을 거쳐 분리 챔버(25) 내로 안내된다. 그들 간에 얇은 분리 공간을 형성하는 한 세트의 원뿔형 분리 디스크가 그 내부에 배치되어 있다. 분리 공간 내에서 액체 내에 부유되는 상이한 종류의 입자들은 원심 로터의 회전축을 향해 이동시키는 원심력에 의해 압박되는 가벼운 액체 입자로 인해 분리되고, 연속 단계로 유착된 후에, 출구(26)를 통해 또한 분리되고, 한편 무거운 고체 입자들은 분리 챔버(25)의 방사상 최외측부를 향해 이동하도록 압박되어, 원심 로터의 주연벽 상에 쌓이게 된다. 세정된 액체는 우선 원심 로터의 회전축으로부터 상기 분리 공간의 외부 방향으로 흐르게 되고 그후에 하나 이상의 수집 채널을 거쳐 비교적 무거운 분리 액체용 원심 로터 출구(27)로의 회전축을 향해 다시 흐르게 된다.

비교적 가벼운 분리 액체가 케이싱(11) 내의 출구(29)를 거쳐 특정 용기로 안내되는 반면에, 세정된 액체는 출구(27)로부터 용기(1) 내의 액체 본체(4) 후방으로 안내된다. 따라서, 세정된 액체는 수납 챔버(30)를 거쳐 케이싱(11) 내의 공 간(21)으로 그리고 그로부터 채널(22)을 거쳐 액체 본체(4) 내의 외부로 안내된다.

더 무거운 액체로부터 분리된 가벼운 액체의 양이 적게 되면, 그로부터 원심 로터(7) 내로 펌핑되는 것과 실제 동일한 크기의 액체 유량이 액체 본체(4)로 복귀된다. 수위에 관한 어떠한 차이는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이 각각의 공간(21) 내의 액체면과 주변 용기(1) 사이에서 생기게 된다.

관형상의 회전식 입구 부재(8)를 둘러싸고 밀봉 장치(13)의 일부를 지지하는 고정벽(12)은 케이싱(11)에 의해 반드시 지탱될 필요는 없다. 벽(12)은 달리 용기(1)에 의해 지탱될 수도 있다. 그러나, 도면에 도시된 배치는 밀봉 장치(13)의 기능을 위해 유익하다. 따라서, 상호 협력 밀봉 부재(14, 17)는 하나의 동일한 서스펜션 장치에 의해 지탱되는 것이 유익하다. 회전식 원심 로터(7)용 서스펜션 장치는 가요성을 갖추어야 하기 때문에, 이에 따라 밀봉 장치(13)의 회전부는 탄력적으로 매달려 있게 되고, 또한 밀봉 장치의 비회전부는 탄력적으로 매달려 있어야 한다.

전술된 대로 본 발명에 따른 분리 장치는 액체가 액체 보다 더 무거운 입자 또는 액체 보다 더 가벼운 입자로부터 세정되는지의 여부에 관계 없이 액체의 세정에 이용될 수 있다. 물론, 원심 로터의 구성은 그후 문제의 분리 임무에 적합하여야 한다. 또한 액체로부터 분리될 입자-고체 또는 액체는 액체 자체 보다 더 유용하며 따라서 분리 작업을 실제로 액체 세정 작업으로 부를 수 없게 된다. 또한, 입자가 없는 액체가 용기(1)로 복귀되어야 하는 것은 본 발명의 필요 조건은 아니다.

Claims (5)

1. 수직 회전축(R) 주위로 회전하도록 된 원심 로터(7)와, 상기 원심 로터(7)를 상기 회전축(R) 주위로 회전하도록 하는 구동 장치(9)와, 상기 원심 로터(7)에 연결되고 원심 로터로부터 관형상의 회전식 입구 부재(8)에 의해 원심 로터(7) 내로 펌핑되는 액체의 액체 본체(4) 내의 하향으로 연장하도록 구성된 관형상의 회전식 입구 부재(8)를 포함하는 분리 장치에 있어서,

   상기 액체 본체(4) 내에서 관형상의 회전식 입구 부재(8)의 적어도 일부를 둘러싸도록 구성된 비회전식 벽(12)과, 상기 비회전식 벽(12)과 관형상의 회전식 입구 부재(8) 사이를 밀봉하도록 구성된 밀봉 장치(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리 장치.
2. 제1항에 있어서, 원심 로터(7)는 가요성 서스펜션 장치(11a)에 매달려 있고 비회전식 벽(12)은 원심 로터(7)의 작동 중에 관형상의 회전식 입구 부재(8)와 비회전식 벽(12) 간의 상대 진자 운동을 피하도록 동일한 가요성 서스펜션 장치(11a)에 매달려 있는 것을 특징으로 하는 분리 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밀봉 장치(13)는 축방향 가동 환형 밀봉 부재(14)와,

   비회전식 벽(12) 또는 비회전식 벽(12)에 연결된 비회전식 부재와 관형상의 회전식 입구 부재(8) 사이에 축방향 밀봉력을 형성시키는 수단(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 분리 장치.
4. 제3항에 있어서, 환형 밀봉 부재(14)는 비회전식이고 관형상의 회전식 입구 부재(8) 상에서 밀봉면에 대해 축방향 압박되도록 되는 것을 특징으로 하는 분리 장치.
5. 제4항에 있어서, 관형상의 회전식 입구 부재(8)의 단부면은 밀봉면을 형성하는 것을 특징으로 하는 분리 장치.

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