KR100852136B1 - 액체 유입방지 기능을 갖는 기액분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체와 액체가 혼합된 혼합유체를 기체와 액체로 분리하는 기액분리기에 관한 것으로, 더 상세하게는 혼합유체에서 분리된 기체가 회전되면서 상승하여 기체배출관을 통하여 배출되는 과정에서 그 기체에 함유된 일부의 액체와 내측면으로 타고 상승하는 액체가 기체배출관으로 유입되지 않도록 하기 위하여,

하향으로 기울기를 갖도록 형성된 유입관으로 유입된 혼합유체가 쉘의 내부에서 소용돌이 치면서 기체와 액체로 분리되면서 액체는 하헤더에 형성된 액체배출관으로, 기체는 상헤더에 형성된 기체배출관을 통하여 배출하는 기액분리기에 있어서, 상기 쉘의 내부 기체배출관과 상헤더가 접한 부분에 회전되면서 상승되는 기체에 함유된 액체가 유입되는 것을 방지하기 위한 유입방지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 유입방지 기능을 갖는 기액분리기에 관한 것이다.

기액분리, 액체, 상승, 유입, 방지, 차단

Description

액체 유입방지 기능을 갖는 기액분리기{water-liquid separator}

도 1은 본 발명이 기액분리기에 적용된 상태의 요부 종단면도.

도 2는 도 1의 A부분 요부 확대 단면도.

도 3은 본 발명의 작용 상태를 개략적으로 나타낸 요부 확대도.

도 4a 내지 도 4i는 도 2에 따른 또 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도.

도 6a 내지 도 6i는 도 5에 따른 또 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도.

도 9는 일반적인 기액분리기를 개략적으로 나타낸 요부 종단면도.

도 10은 도 9에 따른 개략적인 요부 횡단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 유입방지수단

10 : 차단리이브

12 : 차단부 12a,12b : 턱

12c,12d : 홈

20 : 망체

30 : 차단부재

32 : 다공판 34 : 망체부재

본 발명은 기체와 액체가 혼합된 혼합유체를 기체와 액체로 분리하는 기액분리기에 관한 것으로, 더 상세하게는 혼합유체에서 분리된 기체가 회전되면서 상승하여 기체배출관을 통하여 배출되는 과정에서 그 기체에 함유된 일부의 액체와 내측면으로 타고 상승하는 액체가 기체배출관으로 유입되지 않도록 한 액체 유입방지 기능을 갖는 기액분리기에 관한 것이다.

일반적으로 기액분리기(100)는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 관형태의 쉘(110)의 상,하부에 각각의 헤더(120)(130)가 형성되고, 상기 상헤더(120)에는 기체가 배출되는 기체배출관(122)이, 하헤더(130)에는 분리된 액체가 배출되는 액체배출관(132)이 각각 형성되며, 상기 쉘의 상단부 양측에는 접선방향으로 기울기를 하향으로 갖도록 형성되어 기체와 액체의 혼합유체가 유입되면서 상기 쉘의 내부에서 소용돌이 치면서 낙하되도록 다수의 유입관(140)이 형성된다.

상기와 같이 구성된 종래 기액분리기에서 기체와 액체의 분리과정은 먼저, 유입관을 통하여 유입되는 기체와 액체가 혼합된 혼합유체는 하향으로 기울기를 가 지면서 서로 접선방향으로 형성된 유입관에 의해 쉘의 내주면서 소용돌이 치면서 낙하되고, 이런 소용돌이 중심에는 비중이 가벼운 기체가 상승하는 사이크론 현상이 발생하게 되며, 그로 인해 혼합유체의 기체에서 분리된 액체가 하헤더에서 응집되면서 액체배출관을 통하여 배출되어 진다.

이렇게, 혼합유체에 포함된 액체는 상기 사이클론 현상에 의해 대부분이 분리되어 지고, 분리된 기체는 쉘의 내부 중심을 따라 회전하면서 상승하여 상헤더에 형성된 기체배출관을 통하여 배출되어 지는 것이다.

그러나, 상기와 같이 쉘의 내부 중심을 따라 회전하면서 상승하여 기체배출관을 통하여 배출되는 기체에는 일부의 액체가 함유되어 있을 뿐만 아니라 회전되면서 승상되는 기체에 의해 상헤더와 기체배출관의 내측면을 타고 일부의 액체 또한 배출되는 현상이 발생하는 관계로, 배출되는 기체에는 일부의 액체가 포함되어 기액분리기의 효율성이 저하되는 문제점이 초래되었다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하고자 안출한 것으로, 그 목적은 혼합유체에서 분리된 기체가 회전되면서 상승하여 기체배출관을 통하여 배출되는 과정에서 그 기체에 함유된 일부의 미세한 액체까지 걸러주면서 내측면으로 타고 상승하는 액체가 기체배출관으로 유입되지 않도록 한 액체 유입방지 기능을 갖는 기액분리기를 제공하는 데 있다.

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본 발명의 또 다른 목적은, 기액분리기의 용도나 특성에 따라 유입방지수단의 구조를 선택적으로 사용할 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하향으로 기울기를 갖도록 형성된 유입관으로 유입된 혼합유체가 쉘의 내부에서 소용돌이 치면서 기체와 액체로 분리되면서 액체는 하헤더에 형성된 액체배출관으로, 기체는 상헤더에 형성된 기체배출관을 통하여 배출하는 기액분리기에 있어서, 상기 쉘의 내부 기체배출관과 상헤더가 접한 부분에 회전되면서 상승되는 기체에 함유된 액체가 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 기체배출관과 상헤더가 접한 부분에서 하향으로 관통된 형태로 연장된 차단리이브가 형성되는 유입방지수단을 구비하되, 상기 차단리이브의 내부에는 액체의 상승을 차단하는 망체가 구비되는 것을 특징으로 한다.

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하향으로 기울기를 갖도록 형성된 유입관으로 유입된 혼합유체가 쉘의 내부에서 소용돌이 치면서 기체와 액체로 분리되면서 액체는 하헤더에 형성된 액체배출관으로, 기체는 상헤더에 형성된 기체배출관을 통하여 배출하는 기액분리기에 있어서, 상기 쉘의 내부 기체배출관과 상헤더가 접한 부분에 회전되면서 상승되는 기체에 함유된 액체가 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 기체배출관과 상헤더가 접한 부분의 기체배출관의 인입부에 차단부재가 형성되는 유입방지수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 차단부재는 수개의 통공이 형성되는 다공판인 것을 특징으로 한다.

상기 차단부재는 망체부재인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명이 기액분리기에 적용된 상태의 요부 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A부분 요부 확대 단면도이다.

도시된 바와 같이 하향으로 기울기를 갖도록 형성된 유입관(140)으로 유입된 혼합유체가 쉘(110)의 내부에서 소용돌이 치면서 기체와 액체로 분리되면서 액체는 하헤더(130)에 형성된 액체배출관(132)으로, 기체는 회전되면서 상승되어 상헤더(120)에 형성된 기체배출관(122)을 통하여 배출하는 기액분리기(100)에 있어서,

본 발명은, 상기 혼합유체에서 분리된 기체가 회전되면서 상승되어 기체배출관을 통하여 배출되는 과정에서 그 기체에 함유된 일부의 액체와 내측면으로 타고 상승하는 액체가 기체배출관으로 유입되지 않도록 하기 위하여,

상기 쉘(110)의 내부 기체배출관(122)과 상헤더(120)가 접한 부분에 회전되면서 상승되는 기체에 함유된 액체가 유입되는 것을 방지하기 위한 유입방지수단(1)을 구비하는 것을 나타낸 것이다.

상기 유입방지수단(1)은 기체배출관(122)과 상헤더(120)가 접한 부분에서 하향으로 관통된 형태로 연장 형성되는 차단리이브(10)인 것이 바람직하다.

상기 차단리이브(10)는 상부 측의 직경(w) 보다 하부 측의 직경(W)이 더 넓은 통상적인 수축관 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 유입방지수단은 상헤더나 기체배출관에 통상적인 결합 고정방식인 용접 등에 의해 고정할 수 있을 뿐만 아니라 기밀성을 갖도록 나사 결합방식에 의해 결합 고정하여도 무방하다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 도 1과 도 3을 참고하여 작용관계를 설명하면, 상기 유입관(140)을 통하여 유입되는 기체와 액체의 혼합유체는 쉘(110)의 내부에서 소용돌이 치면서 액체는 하부로 낙하되어 하헤더(130)의 액체배출관(132)을 통하여 배출되어 지고, 상기 액체와 분리된 기체는 상부 측으로 회전되면서 상승하게 되는 데, 이때 기체에 함유되어 있는 일부의 액체는 기체 보다 밀도가 높은 관계로, 회전되면서 상승되는 원심력에 의해 소용돌이의 바깥쪽으로 위치하여 회전되면서 상승하게 된다. 즉, 소용돌이의 바깥쪽에 위치한 액체에 함유된 액체의 밀도는 상대적으로 높은 것이다.

이렇게, 회전되면서 상승되는 기체에 함유된 액체는 유입방지수단(1)인 차단리이브(10)와 접하게 되는 데, 상기 소용돌이 중심부에 위치한 기체는 그 차단리이브(10)의 내부를 통과하여 기체배출관(122)을 통하여 배출되고, 소용돌이 바깥쪽에 위치한 기체에 함유된 일부의 액체는 차단리이브(10)의 외측면과 상헤더(120)의 내측면 상에서 응집되면서 부피 및 무게가 점차적으로 증가하게 되고, 일정 이상의 부피와 무게로 증가된 액체는 하부로 낙하되어 지게 되는 것이다.

그에 따라 회전되면서 상승되는 기체에 함유된 액체는 유입방지수단(1)인 차단리이브(10)에 의해 기체배출관으로 유입되는 것을 방지하는 조건을 가질 뿐만 아니라 액체를 포함하는 기체로부터 수분을 재 분리하는 역할 또한 가지는 부수적인 조건도 가지게 되는 것이다.

또한, 상기 상헤더(120)의 내측면과 기체배출관(122)의 내측면을 타고 상승하였던 일부의 액체도 상기 유입방지수단(1)인 차단리이브(10)에 의해 기체배출관(122)의 내부로 유입되지 않게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 기체에 함유되는 액체가 기체배출관으로 유입되지 않도록 유입방지수단에 의해 차단하는 과정에서, 그 유입방지수단인 차단리이브의 내측면이나 외측면에서 응집된 액체는 기체배출관으로 배기되는 기체의 빠른 상승 속도에 의해 중력과 반대방향으로 내측면으로 타고 재상승할 경우가 발생하게 되는 데, 이때, 상기 차단리이브(10)의 내,외측면에는 도 4a 내지 도 4d에서와 같이 그 차단리이브(10)의 내,외측면으로 재상승하는 액체의 상승을 차단하기 위하여 통상의 턱(12a)(12b) 또는 홈(12c)(12d) 형태의 차단부(12)를 구비하는 것이 바람직하다.

그에 따라 차단리이브의 내,외측면에서 기체의 빠른 상승 속도에 의해 중력과 반대방향으로 재상승되는 액체를 턱이나 홈 형태의 차단부에서 재차 차단함으로써, 상기 기체배출관으로의 액체가 유입되는 것을 원천적으로 차단하게 되는 것이다.

그리고, 상기 차단부는 그 지지리이브에 도 4a 내지 도 4d에서와 같이 수평 방향으로 형성할 수 있을 뿐만 아니라 도 4e 내지 도 4h에서와 같이 수직방향으로 형성하여도 무방하다.

또, 도 4i에서와 같이 상기 차단리이브(10)의 내부에는 소용돌이 중심에서 그대로 배출되는 기체에 함유된 미세한 액체의 상승까지 차단할 수 있도록 망체(20)를 구비함으로써, 차단리이브의 내측면을 타고 상승하는 액체를 차단함은 물론 소용돌이 중심에서 그대로 배출되는 기체에 함유된 미세한 액체까지 걸러주어 기액분리의 효율성을 극대화할 수 있는 조건도 갖는다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 상기 기체배출관으로 유입되는 액체를 차단하기 위해 형성되는 상기 유입방지부의 차단리이브를 상측이 좁고 하측이 넓은 수축관 형태가 아닌 다른 형태로,

상기 차단리이브(10)는 상부 측과 하부 측의 직경(W1)이 동일한 것을 나타낸 것이다.

이렇게, 차단리이브의 상부 측과 하부 측의 직경이 동일한 경우에도 상기한 바와 같이 회전되면서 상승되는 기체에 함유된 액체를 차단하는 작용은 전술한 바와 같이 동일한 조건을 가지게 되는 것이다.

또한, 상부 측과 하부 측의 직경이 동일한 차단리이브의 경우에도 기체배출관으로 배기되는 기체의 빠른 상승 속도에 의해 중력과 반대방향으로 내측면으로 타고 재상승하는 액체를 차단하기 위하여, 상기 차단리이브(10)의 내,외측면에는 도 6a 내지 도 6d에서와 같이 그 차단리이브의 내,외측면으로 재상승하는 액체의 상승을 차단하기 위하여 통상의 턱(12a)(12b) 또는 홈(12c)(12d) 형태의 차단부(12)를 구비하는 것이 바람직하다.

또, 상기 차단부(12)는 그 차단리이브(10)에 도 6a 내지 도 6d에서와 같이 수평방향으로 형성할 수 있을 뿐만 아니라 도 6e 내지 도 6h에서와 같이 수직방향으로 형성하여도 무방하다.

그에 따라 상측과 하측이 동일한 직경을 갖는 차단리이브 또한 내,외측면에서 기체의 빠른 상승 속도에 의해 중력과 반대방향으로 재상승되는 액체를 턱이나 홈 형태의 차단부에서 재차 차단함으로써, 상기 기체배출관으로의 액체가 유입되는 것을 원천적으로 차단하게 되는 것이다.

또, 도 6i에서와 같이 상기 차단리이브(10)의 내부에는 그 내측면을 타고 상승되는 액체를 차단함과 아울러 소용돌이 중심에서 그대로 배출되는 기체에 함유된 미세한 액체의 상승까지 차단할 수 있도록 망체(20)를 구비하므로서, 소용돌이 중심에서 그대로 배출되는 기체에 함유된 미세한 액체까지 차단하여 기액분리의 효율성을 극대화할 수 있는 조건도 갖는다.

아울러, 상기한 유입방지수단인 차단리이브의 직경을 동일하게 하거나 또는 하측을 더 넓게 형성하는 것은, 기액분리기의 용량이나 특성에 따라 선택적으로 사용할 수 있는 것으로, 즉 차단리이브의 하측 직경이 좁을 경우 배출되는 기체의 건도를 향상시킬 수 있으나, 압력손실이 증가하고, 하측의 직경이 넓을 경우 압력손실은 감소시킬 수 있으나, 기체배출관으로 배출되는 액체가 증가하여 건도가 감소할 수 있는 것이다.

그에 따라 차단리이브의 직경은 기액분리기의 용량이나 특성에 따라 알맞는 것을 채택하여 사용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 요부도이다.

도시된 바와 같이 상기한 구성에서, 유입방지수단을 관형태로 형성하는 것이 아니라 기체에 함유된 액체의 유입을 방지하는 역할을 동일하게 수행하면서 보다 간단한 구조를 갖도록 하기 위하여,

상기 유입방지수단(1)은 기체배출관(122)과 상헤더(120)가 접한 부분의 기체배출관(122)의 인입부에 수개의 통공이 형성되는 다공판(32) 형태의 차단부재(30)가 구비되는 것을 나타낸 것이다.

그에 따라 보다 간단한 구조에 의해 상기한 바와 같이 기체배출관으로 기체에 함유된 액체가 상기 차단부재인 다공판에 의해 그 기체배출관 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있을 뿐만 아니라 소용돌이 중심에서 직접 배출되는 기체에 함유된 미세한 액체까지 상기 다공판의 통공으로 배출되는 이외의 액체를 걸러 줄 수 있는 조건도 가지게 되는 것이다.

또한, 상기 차단부재(30)를 다공판 형태로 형성하는 것이 아니라 도 8에서와 같이 망체부재(34)로 형성하여도 무방하며, 상기 망체의 경우에도 소용돌이 중심에서 직접 배출되는 기체에 함유된 미세한 액체까지 걸러주어 기액분리의 효율성을 더욱더 높일 수 있는 조건을 가지게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 기액분리기에 유입되는 혼합유체에서 분리된 기체가 회전되면서 상승되어 기체배출관을 통하여 배출되는 과정에서 그 기체에 함유된 일부의 미세한 액체까지 걸러주면서 내측면으로 타고 상승하는 액체가 기체배출관으로 유입되지 않도록 유입방지수단을 구비함으로써, 기체와 액체를 분리시 배출되는 기체에 액체를 최소한 함유되도록 함에 따라 기액분리기의 효율성을 최대한 높일 수 있는 효과를 가지는 것이다.

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또, 유입방지수단에 구비되는 망체나 다공판에 의해 배출되는 기체에 함유된 미세한 액체까지 걸러 줄 수 있도록 하므로서, 기액분리기의 효율성을 극대화할 수 있는 효과도 갖는 것이다.

또, 기액분리기의 용량이나 특성에 따라 유입방지수단의 구조를 선택적으로 사용할 수 있도록 하므로서, 기액분리기의 용량이나 특성에 따라 효율성을 최대한 높일 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims (11)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 하향으로 기울기를 갖도록 형성된 유입관으로 유입된 혼합유체가 쉘의 내부에서 소용돌이 치면서 기체와 액체로 분리되면서 액체는 하헤더에 형성된 액체배출관으로, 기체는 상헤더에 형성된 기체배출관을 통하여 배출하는 기액분리기에 있어서,

   상기 쉘(110)의 내부 기체배출관(122)과 상헤더(120)가 접한 부분에 회전되면서 상승되는 기체에 함유된 액체가 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 기체배출관과 상헤더가 접한 부분에서 하향으로 관통된 형태로 연장된 차단리이브(10)가 형성되는 유입방지수단(1)을 구비하되, 상기 차단리이브(10)의 내부에는 액체의 상승을 차단하는 망체(20)가 구비되는 것을 특징으로 하는 액체 유입방지 기능을 갖는 기액분리기.
9. 하향으로 기울기를 갖도록 형성된 유입관으로 유입된 혼합유체가 쉘의 내부에서 소용돌이 치면서 기체와 액체로 분리되면서 액체는 하헤더에 형성된 액체배출관으로, 기체는 상헤더에 형성된 기체배출관을 통하여 배출하는 기액분리기에 있어서,

   상기 쉘(110)의 내부 기체배출관(122)과 상헤더(120)가 접한 부분에 회전되면서 상승되는 기체에 함유된 액체가 유입되는 것을 방지하기 위해 기체배출관(122)과 상헤더(120)가 접한 부분의 기체배출관의 인입부에 차단부재(30)가 형성되는 유입방지수단(1)을 구비하는 것을 특징으로 하는 액체 유입방지 기능을 갖는 기액분리기.
10. 제9항에 있어서, 상기 차단부재(30)는 수개의 통공이 형성되는 다공판(32)인 것을 특징으로 하는 액체 유입방지 기능을 갖는 기액분리기.
11. 제9항에 있어서, 상기 차단부재(30)는 망체부재(34)인 것을 특징으로 하는 액체 유입방지 기능을 갖는 기액분리기.

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