KR101135471B1 - 공압 바이브레이터를 이용한 반응생성물 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공압에 의해 작동하는 바이브레이터를 챔버에 설치하여 진동에 의해 스크린상에 놓여있는 반응생성물을 원하는 크기의 입자를 취하고 건조되도록 함과 동시에, 반응생성물로부터 생성물질(product)과 반응물질을 용이하게 분리할 수 있고, 실린더의 승강작동에 의해 분리된 생성물질을 자동적으로 배출할 수 있는 공압 바이브레이터를 이용한 생성물 여과장치에 관한 것이다.

본 발명은, 화학반응을 완료한 반응생성물이 투입되며, 내부가 진공상태로 유지되는 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되어 반응생성물로부터 생성물질과 반응물질을 분리하는 스크린; 상기 챔버의 저부에 설치되며 상기 챔버에 공압에 의한 진동을 부여하여 스크린상에 놓여진 반응생성물을 입자상으로 분리하고, 분산시키기 위한 공압 바이브레이터; 상기 챔버의 외면에 감싸여져 반응생성물을 건조시키기 위해 열원을 발생하는 열교환자켓; 상기 챔버의 외부에 설치되어 챔버에 진공을 부여하기 위한 진공수단; 및 상기 진공수단의 작동에 의해 반응생성물에 포함된 휘발성 유기용제를 흡출하여 액화상태로 배출하기 위한 콘덴서를 포함하는 공압바이브레이터를 이용한 생성물 여과장치를 제공한다.

여과장치, 공압바이브레이터, 공압실린더, 챔버, 스크린, 자켓, 진공펌프

Description

공압 바이브레이터를 이용한 반응생성물 여과장치{Product drying and filtering apparatus using air pressure vibrator}

본 발명은 화학공정 플랜트등에서 반응생성물로부터 생성물질과 반응물질을 분리하기 위해 사용되는 여과 및 건조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공압 바이브레이터의 구동에 의한 진동을 부여하여 반응생성물을 입자상으로 여과하여 균일하게 건조하며, 생성물질을 안정적으로 추출함과 동시에 여과효율을 증대시키고, 여과에 따른 반응물질과 분리된 생성물질을 자동적으로 배출할 수 있도록 한 공압 바이브레이터를 이용한 반응생성물 여과장치에 관한 것이다.

일반적으로, 여과장치는 고순도를 요구하는 의약품, 전자소재 산업 등에서 요구하는 제품을 얻기 위해 화학반응을 수행한 특정혼합물, 즉 반응생성물로부터 고형분의 생성물질(product)과 액상의 반응물질을 분리하기 위해 사용된다. 많은 화학 공정에서, 특정혼합물로부터 원하는 물질을 분리하는데 다양한 분리 방법이 있다. 이러한 분리는 액체로부터 액체를 분리하는 것 또는 고체로부터 액체를 분리 하는 것이 될 수 있다. 실험실이나 연구실 등에서 수행하고 있는 화학공정에서는 각종 화학적 반응물질의 반응 후, 추출물로부터 용매를 분리하기 위한 여과장치가 요구된다. 일예로 대부분의 의약품 제조에는 반응, 추출, 여과, 건조, 분쇄, 포장순서로 진행되는데, 이때 여과와 건조를 한곳에서 처리하므로 우수 의약품 제조에 매우 유리하다.

도1은 종래기술에 따른 여과장치의 구성을 나타낸 외관도이다.

종래의 여과장치는 도면에 도시한 바와 같이, 내부에 반응이 완료되고 난 후의 반응생성물이 투입되어 혼합 및 교반작업이 수행되는 챔버(chamber)(102)와; 상기 챔버(102)의 상부에 설치되는 쉘(shell)(104)과; 상기 쉘(104)의 외면에 설치되며 반응생성물을 챔버(102)측으로 투입하기 위한 인넷노즐(inlet nozzle)(106)과; 상기 인넷노즐(106) 일측에 설치되며, 반응생성물로부터 생성물질과 용매를 분리할 수 있도록 질소(N2)를 챔버(102) 측으로 주입하기 위한 질소인넷노즐(N2 inlet nozzle)(108)과; 상기 인넷노즐(106)의 타측에 설치된 배기구(110)와; 상기 챔버(102)의 하단부에 설치되며, 반응생성물로부터 얻어진 생성물질을 용매와 분리하기 위한 스크린(112)과; 상기 스크린(112)의 하단부에 설치되어 용매를 배출하기 위한 진공배출노즐(114) 및 상기 스크린에서 분리된 여액을 담는 여액탱크(도시하지 않음) 및 상기 스크린으로부터 분리된 고형물을 유입하는 스토리지 탱크(storage tank)(도시하지 않음)를 포함한다.

상기한 구성을 갖는 종래의 여과장치는 화한반응을 거친 후 쉘(104)에 구비된 인넷노즐(106)을 통해 반응생성물을 챔버(102)내부에 투입하고, 질소인넷노 즐(108)을 통하여 질소를 챔버(102) 내부에 충전하게 되면, 상기 챔버(102) 내부에 있는 반응생성물이 혼합 및 교반하게 된다. 이때, 덩어리 형태로 챔버에 유입되는 반응생성물이 고르게 건조될 수 있도록 수작업 또는 별도의 기구를 이용하여 반응생성물을 분산시키는 작업을 수행하고, 전기히터(도시하지 않음)에 의한 건조과정을 수행하게 된다. 건조과정에서 스크린(112)을 통과한 폐액 즉 용매는 하부 배출노즐(114)을 통해 여과기 밖으로 배출되며, 상기 스크린(112)에서 걸러진 생성물질 입자들은 셀을 열고 스토리지 탱크로 배출하게 된다.

상기한 바와 같은 일련의 과정을 거치는 종래의 여과장치는 작업자의 수작업에 의존하여 챔버내에 투입된 반응생성물을 고르게 펼쳐야 하기 때문에, 반응생성물을 입자상으로 분리하는 작업이 번거로울 뿐만 아니라, 반응생성물의 고른 건조를 위해 수행되는 스크린상에서 넓게 분산하는 작업이 매우 번거로운 문제점이 있다. 특히, 반응생성물의 분산과정에서 스크린의 통과홀이 폐색되는 경우가 다발하여 여과효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 상기 챔버를 열고 스크린에 의해 분리된 생성물질을 스토리지 탱크측으로 수동으로 투입해야하는 번거로운 문제점이 있었다. 특히, 화학반응을 위해 반응생성물에 투입되었던 용매에 포함된 유기용제가 전기히터에 의한 건조과정에서 폭발될 위험성이 존재하는 문제점을 내포하고 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 공압에 의해 작동하는 바이브레이터를 챔버에 설치하여 진동에 의해 스크린상에 놓여있는 반응생성물을 입자형태로 여과시켜 고른 분포로 건조되도록 함과 동시에, 반응생성물로부터 생성물질(product)과 반응물질을 용이하게 분리할 수 있고, 실린더의 승강작동에 의해 분리된 생성물질을 자동적으로 배출할 수 있는 공압 바이브레이터를 이용한 생성물여과장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 챔버의 외부에 온수를 매개로 한 열교환자켓을 설치하여 반응완료된 반응생성물의 건조를 진행할 수 있으며, 또 상기 반응생성물로부터 생성물질과 액상의 반응물질을 분리하는 과정에서 공압에 의한 바이브레이터를 사용하기 때문에 반응물질에 포함된 유기용제가 폭발될 위험성이 전혀 없고, 상기 챔버를 상하로 분리하는 구조를 채택하여 내부의 청소를 용이하게 수행할 수 있는 공압바이브레이터를 이용한 생성물 여과장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화학반응을 완료한 반응생성물이 투입되며, 내부가 진공상태로 유지되는 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되어 반응생성물로부터 생성물질과 반응물질을 분리하는 스크린; 상기 챔버의 저부에 설치되며 상기 챔버에 공압에 의한 진동을 부여하여 스크린상에 놓여진 반응생성물을 입자상 으로 분리하고, 여과시키기 위한 공압 바이브레이터; 상기 챔버의 외면에 감싸여져 반응생성물을 건조시키기 위해 열원을 발생하는 열교환자켓; 상기 챔버의 외부에 설치되어 챔버에 진공을 부여하기 위한 진공수단; 및 상기 진공수단의 작동에 의해 반응생성물에 포함된 휘발성 유기용제를 흡출하여 액화상태로 배출하기 위한 콘덴서를 포함하는 공압바이브레이터를 이용한 생성물 여과장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에서는 상기 챔버의 양측에 설치되며, 공압에 의해 승강동작하면서 상기 챔버에 기울기를 부여하여 여과된 생성물질을 샘플링포트를 통해 배출되도록 하는 승강실린더를 더 포함한다. 상기 승강실린더는 그의 상부에 장착되어 바이브레이터의 구동에 의해 진동되는 챔버가 완충적으로 유동되도록 하기 위한 완충스프링을 더 포함한다.

상기 챔버는 상부뚜껑과 스크린이 놓여지는 하부몸체로 구성되며, 상기 상부뚜껑과 하부몸체는 힌지축을 매개로 연결되어 있으며, 상기 힌지축을 중심으로 상부뚜껑이 회동하여 열리는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 열교환자켓은 온수를 순환하기 위한 지그재그 형태의 수로가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 공압으로 작동하는 바이브레이터를 챔버에 채용하여 진동을 부여함으로써 별도의 수작업 없이도 스크린상에 놓여진 화학반응이 완료된 반응생성물을 입 자상으로 분리하고, 또 고른 분포로 분산하여 건조함으로써 반응생성물로부터 생성물질을 안정적으로 추출함과 동시에 여과효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 챔버의 양측에 설치된 실린더의 승강작동에 의해 상기 챔버가 기울어지도록 하여 반응물질과 분리된 생성물질이 자동으로 샘플링포트를 통해 외부로 배출될 수 있다.

셋째, 본 발명은 챔버에 진동을 부여하는 바이브레이터와 챔버에 기울기를 부여하는 실린더가 공압으로 구동되고, 또 온수에 의한 건조를 수행함으로써 전기의 사용을 배제하여 건조과정에서 반응생성물로부터 분리된 용매에 포함된 유기용제가 폭발되는 위험을 제거할 수 있다.

넷째, 상기 챔버의 상부뚜껑이 힌지축을 매개로 개방가능한 구조로 되어 있어 질소 퍼지를 통한 청소가 가능하며, 이로 인해 스크린의 통과홀이 폐색되지 않아 여과효율을 증대시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도2 내지 도5의 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 공압 바이브레이터를 이용한 반응생성물 여과장치는 챔버내에 공압 진동을 가하여 반응생성물을 고른 분포로 분산시켜 건조할 수 있고, 승강 실린더를 통해 챔버가 기울어지도록 하여 자동적으로 여과된 생성물질을 배출할 수 있도록 구현한 것이다.

도2는 본 발명에 의한 공압 바이브레이터를 이용한 반응생성물 여과장치의 일실시예 구성을 나타낸 개략도이고, 도3은 본 발명의 요부인 공압 바이브레이터와 승강실린더의 장착상태를 나타낸 세부구성도이고, 도4는 도3의 측면도이고, 도5는 본 발명의 요부인 각 구성부의 세부구성도로서, 도5a는 챔버의 구성도, 도5b는 스크린의 구성도 및 도5c는 자켓의 구성도이다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명은 내부가 진공상태로 유지된 상태에서 화학반응을 완료한 반응생성물이 투입되며, 상부뚜껑(2a)과 하부몸체(2b)로 분할되는 챔버(2)와; 상기 챔버(2)의 상부뚜껑(2a)과 하부몸체(2b)의 경계부에 설치되며, 공압에 의해 상부뚜껑(2a)의 오픈을 위한 회전 중심축 기능을 수행하는 힌지축(3)과; 상기 챔버(2)의 하부몸체(2b) 내부에 설치되어 반응생성물로부터 고형의 생성물질(product)과 액상의 반응물질을 분리하는 스크린(4)(도5b에 도시)과; 상기 챔버(2)의 저부 중앙에 설치되며, 챔버(2)에 진동을 부여하여 상기 스크린(4)상에 놓여진 반응생성물 덩어리를 입자상으로 분리하고, 고른 분포로 분산되도록 하기 위한 공압 바이브레이터(6)와; 상기 챔버(2)의 외면에 감싸여져 반응생성물을 건조시키기 위해 열원을 챔버(2) 내부에 제공하는 자켓(8)과; 상기 챔버(2)의 외부에 설치되며, 챔버(2)의 내부를 진공상태로 만들기 위한 진공펌프(10)와; 상기 진공펌프(10)의 작동에 의해 반응생성물로부터 분리된 반응물질에 포함된 휘발성 유기용제를 흡출하여 액화상태로 스토리지 탱크(13)로 배출하기 위한 콘덴서(12); 및 상기 챔버(2)의 양측 하단부에 설치되며, 공압에 의해 승강동작하면서 상기 챔버(2)에 기울기를 부여하여 여과된 생성물질이 샘플링포트를 통하여 외부로 배출되도록 하기 위한 승강실린더(14)와; 상기 승강실린더의 상부에 장착되며, 공압 바이브레이터(6)의 구동에 의해 진동되는 챔버(2)가 완충적으로 유동되도록 하기 위한 완충스프링(16); 및 상기 챔버(2)의 외부에 설치되며, 스크린(4)을 통해 반응물질로부터 생성물질과 분리되어 스크린(4) 하부로 떨어지는 액상의 반응물질을 집수하는 여액탱크(18)를 포함한다.

여기서, 상기 자켓(8)은 도5c에 도시한 바와 같이 온수의 유출입관로(8a, 8b)가 구비되며, 상기 온수가 순화되도록 내부에 지그재그 형태의 수로벽(8c)이 형성된 구조로 이루어져 있다.

미설명부호 20은 반응생성물의 화학반응을 수행하여 챔버에 공급하기 위한 피드용기(feed vessel)이며, 22는 피드용기(20)와 챔버(2)의 공급라인상에 설치되어 챔버(2)의 내부를 청소하기 위한 질소퍼지장치를 나타낸다.

상기한 본 발명의 구성에 따른 작용상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 피드용기(20)에서 화학반응한 반응생성물이 챔버(2)에 투입되어 스크린(4)에 놓이게 되면, 공압 바이브레이터(6)가 작동하여 챔버(2)에 진동을 전달한다. 이때, 상기 승강실린더(14)의 상부에 설치된 완충스프링(16)에 의해 챔버(2)가 완충적으로 유동된다. 상기 챔버(2)의 진동은 스크린(4)에도 전달되어 덩어리상태로 투입된 반응생성물을 입자상으로 분리하고, 상기 입자상의 반응생성물을 스크린(4)상에 넓게 분산시킨다.

이어서, 상기 챔버(2)를 둘러싼 자켓(8)에 온수가 유입되어 챔버(2) 내부의 온도를 상승시키게 되며, 이에 따라 스크린(4)상에서 넓게 분산된 반응생성물 입자들이 건조되고, 스크린(4)을 통해 고형의 생성물질과 액상의 반응물질을 분리하여 여과하게 된다. 상기 스크린(4)을 통과하여 떨어지는 액상의 반응물질은 챔버(2) 바깥의 여액탱크(18)에 집수된다.

상기 챔버(2)내 반응생성물의 건조과정에서, 자켓(8)의 순환온수에 의해 반응생성물로부터 기화되는 유기용제는 진공펌프(10)의 작동에 의해 진공과 함께 흡출되는데, 이때 상기 진공펌프(10)와 챔버(2)의 연결라인상에서 분기된 콘덴서(12)에서 상기 유기용제를 포획하고, 브라인(brine)를 냉매로 하여 열교환한다. 이에 따라, 기화된 유기용제는 액화되어 스토리지탱크(13)내로 집수된다.

상기 반응생성물의 여과가 완료되면 승강실린더가 작동하여 챔버(2)를 소정 각도만큼 기울이게 된다. 이에 따라 상기 스크린(4) 상에 남아있는 고형 생성물질이 샘플링 포트를 통해 외부로 배출된다.

상기 반응생성물의 여과가 완료된 후에는 질소퍼지장치를 가동시켜, 챔버(2)내부에 주입시킴으로써 챔버 내부를 청소하게 되고, 이에 따라 여과과정에서 스크린 통과홀을 폐색시켰던 생성물질입자를 제거하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

도1은 종래기술에 따른 여과장치의 구성을 나타낸 외관도,

도2는 본 발명에 의한 공압 바이브레이터를 이용한 반응생성물 여과장치의 일실시예 구성을 나타낸 개략도,

도3은 본 발명의 요부인 바이브레이터와 승강실린더의 장착상태를 나타낸 세부구성도,

도4는 도3의 측면도,

도5는 본 발명의 요부인 각 구성부의 세부구성을 나타낸 평면도로서, 도5a는 챔버의 구성도, 도5b는 스크린의 구성도 및 도5c는 자켓의 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2: 챔버 3: 힌지축

4: 스크린 6: 공압 바이브레이터

8: 자켓 10: 진공펌프

12: 콘덴서 14: 승강실린더

16: 완충스프링 18: 여액탱크

20: 피드용기(feed vessel) 22: 질소퍼지장치

Claims (5)

1. 삭제
2. 화학반응을 완료한 반응생성물이 투입되며, 내부가 진공상태로 유지되는 챔버;

   상기 챔버의 내부에 설치되어 반응생성물로부터 생성물질과 반응물질을 분리하는 스크린;

   상기 챔버의 저부에 설치되며 상기 챔버에 공압에 의한 진동을 부여하여 스크린상에 놓여진 반응생성물을 입자상으로 분리하고, 분산시키기 위한 공압 바이브레이터;

   상기 챔버의 외면에 감싸여져 반응생성물을 건조시키기 위해 열원을 발생하는 열교환자켓;

   상기 챔버의 외부에 설치되어 챔버에 진공을 부여하기 위한 진공수단;

   상기 진공수단의 작동에 의해 반응생성물에 포함된 휘발성 유기용제를 흡출하여 액화상태로 배출하기 위한 콘덴서; 및

   상기 챔버의 양측에 설치되며, 공압에 의해 승강동작하면서 상기 챔버에 기울기를 부여하여 여과된 생성물질을 샘플링포트를 통해 배출되도록 하는 승강실린더

   를 포함하는 공압 바이브레이터를 이용한 생성물 여과장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 승강실린더는 그의 상부에 장착되어 바이브레이터의 구동에 의해 진동되는 챔버가 완충적으로 유동되도록 하기 위한 완충스프링을 더 포함하는 공압 바이브레이터를 이용한 생성물 여과장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 챔버는 상부뚜껑과 스크린이 놓여지는 하부몸체로 구성되며, 상기 상부뚜껑과 하부몸체는 힌지축을 매개로 연결되어 있으며, 상기 힌지축을 중심으로 상부뚜껑이 회동하여 열리는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 공압 바이브레이터를 이용한 생성물 여과장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 열교환자켓은 온수를 순환하기 위한 지그재그 형태의 수로가 형성되어 있는 것을 특징으로 공압 바이브레이터를 이용한 생성물 여과장치.

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