KR101477440B1 - 원심 분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전축(R)을 중심으로 회전 가능한 회전자(2)를 포함하는 원심 분리기(1)에 관한 것으로, 회전자(2)는 고체 입자를 포함하는 액체 혼합물을 위한 입구(7, 9, 11)를 갖춘 분리 챔버(10)와, 액체 혼합물로부터 분리된 액체를 위한 하나 이상의 액체 출구(18, 19, 20)와, 분리된 고체 입자를 위한 고체 출구(22, 26, 27)를 포함하고, 회전자(2) 내부에서 회전축(R)을 중심으로 회전자(2)와 다른 속력으로 회전하도록 스크류 컨베이어(3)가 배열되고, 스크류 컨베이어(3)는 분리 챔버(10) 내의 분리된 고체 입자를 고체 출구(22)를 향해 외부로 이송하기 위해 하나 이상의 컨베이어 플라이트(3c)를 포함하며, 컨베이어 플라이트(3c)는 그 에지를 따라 배열된 내마모성 요소(23)를 구비하며, 내마모성 요소(23)는 상호 인접한 내마모성 요소들(23) 사이의 간격(23a)만큼 이격된다.

Description

원심 분리기 {A CENTRIFUGAL SEPARATOR}

본 발명은 회전축을 중심으로 회전 가능한 회전자를 포함하는 원심 분리기에 관한 것이며, 회전자는 고체 입자를 포함하는 액체 혼합물을 위한 입구를 갖춘 분리 챔버와, 액체 혼합물로부터 분리된 액체를 위한 하나 이상의 액체 출구와, 분리된 고체 입자를 위한 고체 출구를 포함하고, 회전자 내부에서 회전축을 중심으로 회전자와 다른 속력으로 회전하도록 스크류 컨베이어가 배열되고, 스크류 컨베이어는 회전자 내의 분리된 고체 입자를 고체 출구를 향해 외부로 이송하기 위해 하나 이상의 컨베이어 플라이트(conveyor flight)를 포함하며, 컨베이어 플라이트는 그 에지를 따라 배열된 내마모성 요소를 구비한다.

이러한 종류의 원심 분리기와 관련된 일반적인 문제로서, 분리된 고체가 매우 거칠 경우에는 컨베이어 플라이트가 급격히 마모될 수 있다. 그러한 분리된 고체는 소정 조건 하에서 경질의 아주 거친 고체 케이크를 회전자 내부 벽에 형성하고, 이는 주로 회전자의 고속 회전으로부터 야기된 높은 원심력과 함께, 분리된 고체의 고유한 특성 때문이다. 따라서, 이러한 연마 고체로부터 보호하기 위해, 내마모성 요소가 컨베이어 플라이트의 에지, 즉 그 주변을 따라 배열된다.

컨베이어 플라이트의 에지에 부착되는 내마모성 요소에 관한 다양한 공지된 선행 문헌이 있다. 선행 문헌 미국 US 4519496 A와 WO 94/13403 A1은 모두 컨베이어 플라이트에 부착된 내마모성 요소(또는 소위 타일)를 구비하는 공지된 스크류 컨베이어를 기재하고, 여기서 인접한 타일들은 마모로부터 보호를 위해 컨베이어 플라이트의 에지를 따라 병렬식으로 배열된다. 세라믹 또는 탄화 텅스텐판으로 된 이러한 타일을 고정하는 공지 방법에는, 나중에 컨베이어 플라이트에 용접될 배킹 플레이트(backing plate)에 그것들을 리벳팅(riveting)하거나, 브레이징(brazing)하거나 또는 에폭시 접착하는 것을 포함한다. 이러한 타일은 상대적으로 고가의 내마모성 물질로 제조되며, 컨베이어 플라이트의 에지에 그것들 모두를 부착하는 것은 아주 복잡하고 많은 시간이 걸릴 수 있으며, 결과적으로 스크류 컨베이어의 총 생산 비용을 증가시킨다. 게다가, 예컨대, 약 13 내지 16 g/cm³ 의 탄화 텅스텐 같은 상대적으로 높은 밀도의 내마모성 물질을 사용하고 컨베이어 플라이트의 에지에 이러한 물질로 된 타일을 배열하면, 총 무게를 증가시키고, 특히 스크류 컨베이어의 관성 모멘트를 증가시키게 되어, 스크류 컨베이어를 회전시키는데 요구되는 에너지가 증가된다. 또한, 이러한 공지된 타일이 우수한 마모 보호 기능을 제공하더라도, 여전히 회전자 내부 벽으로부터 경질의 고체 케이크를 배출하는 것이 상당히 어려운 것으로 알려져 있다.

본 발명의 주요한 목적은 상기 문제를 감소시키는 원심 분리기와 스크류 컨베이어를 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1에 따른 원심 분리기와 청구항 16에 따른 스크류 컨베이어에 의해 각각 달성된다. 따라서 본 발명에 따르면, 처음에 정의된 원심 분리기는 내마모성 요소가 상호 인접한 내마모성 요소들 사이의 간격만큼 이격되는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명에 따르면, 내마모성 요소가 컨베이어 플라이트의 에지를 따라서 병렬식으로(즉, 서로 접합식으로) 배열되지 않는다. 대신에, 그들은 내마모성 요소가 없는 컨베이어 플라이트의 중간 부분, 즉 상기 간격을 남기고 서로 멀리 분포된다. 이런 이유로, 보다 적은 내마모성 요소가 컨베이어 플라이트의 에지, 즉 그 주변을 따라 배열되며, 스크류 컨베이어의 무게와 특히 관성 모멘트를 감소시킬 뿐만 아니라 총 생산 시간 및 비용을 감소시킨다. 내마모성 요소들 사이의 거리는 상황에 따라 변할 수 있다. 그러나 내마모성 요소들이 너무 멀리 떨어져 있으면, 컨베이어 플라이트에 부적절한 마모 보호를 제공할 수도 있다. 이러한 경우, 마모 보호는 단순히 내마모성 요소들 사이의 거리를 감소시킴으로써 향상될 수 있다. 내마모성 요소의 이격은 스크류 컨베이어의 작동 조건 또는 스크류 컨베이어의 비용 대비 내구성과 같은 다른 양상에 의해 결정될 수 있다.

본 발명은 내마모성 요소들 사이의 보호되지 않은 중간 부분을 포함한 컨베이어 플라이트로 일반적으로 더 열악한 마모 보호를 낳는 것으로 보일 수 있다. 그러나 놀랍게도 이러한 배열은 실제로 특정 이점을 갖는 것으로 발견되었다. 내마모성 요소가 이격되더라도, 그들은 여전히 컨베이어 플라이트의 중간 부분, 즉 상기 간격에 대해 보호를 제공한다. 내마모성 요소의 이격에서 경질 고체 케이크에의 절단 효과가 달성된다. 스크류 컨베이어가 회전자와 다른 속력으로 회전하는 덕분에, 내마모성 요소는 경질의 고체 케이크에 접선방향 절단력을 제공하는 일종의 절단 삽입부로서 역할을 한다. 이러한 절단 효과는 경질의 연마 케이크를 느슨하게 하고, 배출을 더 쉽게 하며 컨베이어 플라이트에 덜 유해하게 한다. 일반적으로 내마모성 요소는 컨베이어 플라이트보다 더 경질인 어떤 물질로도 제조될 수 있다. 그러나 회전자 내부 벽에 경질 고체 케이크를 남기는 액체 혼합물의 고속 분리에서, 내마모성 요소는 또한 경질 고체 케이크보다 더 경질인 물질로 제조되어야 한다. 그러한 내마모성 요소는 산화물 또는 비산화물 세라믹, 다이아몬드 또는 합성 물질 또는 그들의 조합과 같은 적절한 내마모성 물질로 제조될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨베이어 플라이트의 에지를 따르는 상기 간격의 연장부가 컨베이어 플라이트의 에지를 따르는 각각의 내마모성 물질의 연장부보다 몇 배 크다. 따라서, 일종의 절단 삽입부로 역할하는 내마모성 요소가 서로로부터 상대적으로 멀게 컨베이어 플라이트에 부착되는 작은 파편의 내마모성 물질 또는 상대적으로 작은 강화된 삽입부의 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 상기 간격의 연장부는 스크류의 에지를 따르는 각각의 내마모성 요소 연장부의 2 내지 10배일 수 있다. 따라서, 서로 가까이 있는 상당한 크기의 다수의 타일을 제공할 필요가 없게 되므로, 이것은 스크류 컨베이어의 생산 비용을 더 감소시킨다. 게다가, 작은 파편 또는 더 작은 크기의 조각 형태로 내마모성 요소를 제공함으로써, 특히 상대적으로 취성인 내마모성 물질(예컨대, 세라믹)을 이용할 때, 작동 중에 조각으로 파손되어 회전자 및/또는 스크류 컨베이어를 손상시키는 위험을 감소시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스크류 컨베이어가 중합체로 제조된다. 플라스틱 또는 나일론 같은 중합체 물질은 낮은 밀도, 높은 화학적 안정성 및 낮은 생산 비용 덕분에 사용된다. 그러나 이러한 물질의 낮은 내마모성은 원심 분리기에서의 적용을 크게 제한한다. 그러나 본 발명에서는, 컨베이어 플라이트를 구비하는 전체 스크류 컨베이어가 일체형의 중합체 물질로 주조될 수 있으며, 내마모성 요소는 이격되고 적절한 마모 보호를 위해 컨베이어 플라이트에 부착된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 스크류 컨베이어의 표면은 내마모성 코팅을 더 포함한다. 따라서, 중합체 물질의 스크류 컨베이어는 내마모성 코팅으로 강화되어, 내마모성 요소와 내마모성 코팅의 조합이 전체 스크류 컨베이어를 위해 비용 효율적인 마모 보호를 제공한다. 그러한 코팅은 몇몇 종류의 코팅 방법으로 달성될 수 있다. 그러한 방법의 하나로 예컨대 유기 결합제와 내마모성 입자를 이용하는 슬러리 스프레이 코팅(slurry spray coating)이 있다. 내마모성 입자의 부피 퍼센트는 달라질 수 있으나, 바람직하게는 슬러리 전체 부피의 30 퍼센트 이상이어야 하며, 적절한 크기 분포의 입자는 높은 패키지 밀도를 달성하도록 이용될 수 있다. 결합제는 아크릴, 폴리에스테르, 멜라민 수지와 에폭시 같은 천연 및 합성 수지를 포함한다. 내마모성 입자는 모두 다른 경질을 가지고 다른 내마모성을 제공하는 다른 산화물, 탄화물, 질화물 및 다이아몬드일 수 있다. 슬러리 스프레이 코팅은 어떤 시중의 스프레이 기계로도 용이하게 시행될 수 있다. 이러한 실시예의 주요 이점은 증가된 마모 보호, 낮은 생산 비용 및 코팅의 용이한 두께 변형이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내마모성 요소는 적어도 부분적으로 컨베이어 플라이트의 물질에 내장된다. 내마모성 요소는 예컨대 컨베이어 플라이트의 물질 내로 주조될 수 있다. 컨베이어 플라이트는 또한 내마모성 요소가 끼워지고 나사결합, 기계 피팅(mechanical fitting), 점착 또는 그들의 조합과 같은 평범한 체결 수단으로 체결되는 그루브(groove)를 구비할 수 있다. 예컨대, 컨베이어 플라이트의 물질은 나사 형성부를 포함하는 내마모성 요소가 나사결합되는 원통형 구멍의 형태로 그루브와 함께 배열될 수 있다. 이러한 실시예로 내마모성 요소는 적어도 부분적으로 컨베이어 플라이트와 통합되어, 내장되지 않은 부분 또는 그루브의 개구를 통해 노출되는 내마모성 요소를 구비하는 매끄러운 컨베이어 플라이트 표면을 포함하는 스크류 컨베이어를 제공하는 것이 가능하다. 따라서, 각각의 내마모성 요소는 컨베이어 플라이트의 표면과 같은 높이이다. 그러나 내마모성 요소는 또한 컨베이어 플라이트의 표면 또는 에지에서 약간 돌출되거나 튀어나오게 배열될 수 있다. 특히, 그들은 회전자 내의 경질 고체 케이크 상에서 접선방향 절단 효과를 향상시키기 위해 다소 반경 방향으로(예컨대, 0.1 내지 0.5 mm) 돌출하게 배열될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 컨베이어 플라이트 물질은 스크류 컨베이어의 회전 동안 내마모성 요소가 원심력에 대항하여 유지되도록 대응 형태의 내마모성 요소를 수납하기 위한 언더컷(undercut) 그루브로 구성된다. 내마모성 요소는 예컨대 원반, 정육면체, 삼각형, 부등변 사각형, T형, 톱니 모양 또는 불규칙한 형상의 다른 형상일 수 있다. 따라서, 그루브는 작동 동안 스크류 컨베이어의 회전으로부터 야기되는 원심력에 대해 내마모성 요소를 유지하는 꼭 맞는 형태(form fit)를 제공하기 위한 대응 형상이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 언더컷 그루브는 회전자의 고체 출구 방향을 향하는 컨베이어 플라이트의 표면에 제공되며, 언더컷 그루브는 컨베이어 플라이트의 반경 방향 외측 에지에 개구를 제공하기 위해 반경 방향으로 연장하고, 내마모성 요소는 컨베이어 플라이트 표면에서 반경 방향 개구와 축방향 개구를 통해 노출되도록 그루브에 고정된다. 이러한 실시예를 통해, 내마모성 요소는 연마 고체에 더 노출된 컨베이어 플라이트 부분의 경질 고체 케이크에 절단 효과를 제공한다. 게다가, 내마모성 요소는 적어도 부분적으로 상기 언더컷 그루브를 통해 컨베이어 플라이트에 통합되며, 반경 방향과 축방향으로 절단 작용을 제공하는 일체형 내마모성 요소를 구비한 상대적으로 매끈한 표면(즉, 회전자의 고체 출구를 향하는 표면)을 포함하는 컨베이어 플라이트를 제공한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 회전자와 스크류 컨베이어는 회전축을 따라 원통부와 원뿔부를 형성하고, 내마모성 요소는 원통부와 원뿔부 사이의 천이 구역에 배치된 컨베이어 플라이트의 일부분을 따라 배열된다. 결과적으로, 내마모성 요소를 컨베이어 플라이트의 전체 길이를 따라 배열할 필요가 없다. 대신에, 그들은 경질 연마 고체 케이크의 영향을 받는 컨베이어 플라이트 부분을 따라서만 배열된다. 이러한 장소는 대부분의 경우에 스크류 컨베이어의 원통부와 원뿔부 사이의 천이 구역에 배치되는 것으로 발견된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 회전자는 스크류 컨베이어용 지지 장치와 함께 배열되며, 지지 장치는 회전자의 고체 출구에 배치된 유지 부재를 포함하고, 유지 부재와 스크류 컨베이어의 끝은 유지 부재가 컨베이어 플라이트 상의 내마모성 요소와 회전자 내부 벽 사이의 간극을 고정하기 위해 회전 가능하게 스크류 컨베이어의 끝을 수용하고 지지하는 방식으로 협동하도록 구성된다. 이러한 실시예를 통해, 지지 장치는 작동 동안 스크류 컨베이어의 회전자에 대한 병진 이동을 방지한다. 그렇지 않으면 내마모성 요소가 회전자의 내부 벽과 접촉하고 그것을 손상시킨다. 몇몇의 경우에 스크류 컨베이어는 또한 회전자에 대한 회전축을 따르는 방향으로 소정 병진 이동을 허용하도록 장착될 수 있다. 그러나 스크류 컨베이어가 회전자의 고체 출구를 향해 지나치게 이동하면, 스크류 컨베이어의 원뿔부(또는 원통부와 원뿔부 사이의 상기 천이 구역)이 회전자 내부 벽과 접촉하게 되는 위험이 있다. 축적되는 분리된 고체가 스크류 컨베이어를 고체 출구로부터 한 방향으로 가압하고 회전자 내부 벽으로부터 먼 거리에 내마모성 요소를 유지하므로, 이것은 보통 작동 동안 문제가 되지 않는다.

그러나 회전자에 축적된 고체가 없는 분리 시작 단계, 특히 원심 분리기가 회전 수직축에 배열될 때(즉, 원심 분리기를 매달 때), 내마모성 요소가 회전자의 내부 벽과 접촉하여 그것을 손상시킬 위험이 있다. 따라서, 이러한 실시예는 컨베이어 플라이트 상의 내마모성 요소와 회전자 내부 벽 사이의 간극을 고정한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 유지 부재는 스크류 컨베이어의 예리한 끝을 수용하고 지지하기에 적합한 오목 단부를 포함한다. 이로써, 유지 부재와 스크류 컨베이어의 끝은 유지 부재가 회전 가능하게 스크류 컨베이어의 끝을 수용하고 지지하는 방식으로 협동하도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 유지 부재는 스크류 컨베이어 끝의 리세스(recess)와 결합하기에 적합한 예리한 단부를 가진다. 이로써, 유지 부재와 스크류 컨베이어의 끝은 유지 부재가 회전 가능하게 스크류 컨베이어의 끝을 수용하고 지지하는 식으로 협동하도록 구성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 스크류 컨베이어는 회전자에 대해 회전축을 따르는 방향으로 소정 병진 이동을 허용하도록 장착되며, 지지 장치는 회전축을 따르는 방향으로 유지 부재의 위치를 변화시키기 위한 조정 기구와 함께 배열되어, 회전자에 대한 스크류 컨베이어의 간극 및 위치의 조정이 달성된다. 결과적으로, 이러한 실시예는 컨베이어 플라이트 상의 내마모성 요소와 회전자 내부 벽 사이의 간극을 조정하는 수단을 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 지지 장치의 조정 기구는 회전자에 배열된 홀더 몸체와 나사 결합 가능한 나사 유지 부재를 포함하고, 유지 부재는 유지 부재의 위치를 회전축을 따라 변화시키기 위해 홀더 몸체에 나사 결합하도록 배열된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지지 장치는 해제 가능한 체결 수단을 통해 회전자에 연결된다. 지지 장치는 그것을 회전자의 개구 단부, 즉 회전자의 고체 출구 단부에 나사 결합 또는 클램핑하는 것과 같이 체결 수단을 통해 부착될 수 있다. 지지 장치는 이로써 고체 출구를 형성하는 어퍼쳐(aperture)를 포함하는 회전자의 연장부를 단부에 형성한다.

본 발명은 또한 상기 원심 분리기용 스크류 컨베이어뿐만 아니라 지지 장치에 관한 것이다.

본 발명은 다음 첨부 도면과 함께 실시예의 기재로 더 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 원심 분리기의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스크류 컨베이어의 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 스크류 컨베이어용 지지 장치의 단면도이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원심 분리기(1)를 도시한다. 원심 분리기(1)는 수직 회전축 R을 중심으로 소정 속력으로 회전 가능한 회전자(2)와, 회전자(2)에 배열되고 동일한 회전축 R을 중심으로 회전 가능하지만 회전자(2)의 회전 속력과 다른 속력으로 회전 가능한 스크류 컨베이어(3)를 포함한다.

원심 분리기(1)는 WO 99/65610 A1에 기재된 방식으로 수직으로 현수된다. 따라서, 원심 분리기(1)를 현수하고 구동하는 장치는 여기에 기재되지 않는다.

회전자(2)는 대체로 원통형인 상단 회전자부(2a)와, 대체로 원뿔형인 하단 회전자부(2b)를 포함하며, 회전자부(2a, 2b)는 나사에 의해 서로 연결된다. 다른 연결 부재가 물론 사용될 수 있다. 원통형 회전자부(2a)는 중공의 회전자 샤프트(4) 형태의 축방향 상향 연장부를 포함하고, 이는 회전축 R을 중심으로 회전자(2)를 회전시키기 위한 구동 장치(미도시)에 연결된다.

또한, 추가적인 중공 샤프트(5)가 중공 회전자 샤프트(4)의 내부를 통해 회전자(2)로 연장된다. 중공 샤프트(5)는 나사(6)에 의해 스크류 컨베이어(3)를 지지하며, 스크류 컨베이어에 구동식으로 연결되고, 이하에서는 컨베이어 샤프트(5)로 지칭된다. 스크류 컨베이어(3)는 원통형 회전자부(2a) 내부에서 축방향으로 연장하는 원통형 상단 컨베이어부(3a)와, 원뿔형 하단 회전자부(2b) 내부에서 축방향으로 연장하는 원뿔형 하단 컨베이어부(3b)와, 스크류 컨베이어(3)의 상단 원통부(3a)와 하단 원뿔부(3b)를 따라 나선형으로 연장하는 컨베이어 플라이트(3c)를 포함한다. 스크류 컨베이어(3)는 물론 하나 이상의 컨베이어 플라이트(3c), 예컨대 두 개 또는 세 개의 컨베이어 플라이트를 포함할 수 있고, 이는 모두 회전자(2) 내부를 따라 나선형으로 연장한다.

회전자(2)에서 처리될 액체 혼합물을 위한 입구 파이프(7)는 컨베이어 샤프트(5)를 통해 연장하고, 스크류 컨베이어(3) 내부의 중심 슬리브(8)로 이어진다. 중심 슬리브(8)는 액체 혼합물을 위한 입구 챔버(9)의 경계를 이루며, 입구 챔버(9)는 반경 방향으로 연장하는 분배 채널(11)을 통해 분리 챔버(10)와 연통한다.

분리 챔버(10)는 입구 챔버(9)를 둘러싸는 환형의 공간이며, 원뿔대형 분리 디스크(12)의 적층체를 포함한다. 적층체는 스크류 컨베이어(3)의 원통부(3a) 내부에서 반경 방향으로 고정되고, 회전축 R과 동축으로 배열된다. 원뿔형 분리 디스크(12)는 상단 원뿔대형 지지판(13)과 하단 원뿔대형 지지판(14) 사이에서 함께 축방향으로 유지된다. 다음과 같이, 하단 지지판(14)은 중심 슬리브(8)와 일체형으로 형성된다. 분리 디스크(12)는 분리 디스크(12)의 적층체를 통한 액체의 축방향 흐름 및 분배를 위한 채널(15)을 형성하는 구멍을 포함한다. 하단 지지판(14)은 대응 구멍(미도시)을 포함하며, 이로써 분배 채널(11)은 분리 디스크(12) 적층체 내 액체의 축방향 흐름을 위해 채널(15)과 연통된다. 상단 지지판(13)은 분리 디스크(12)의 적층체 내에서 반경 방향 내측 환형 공간(17)과 액체 출구 챔버(18)를 연결하는 여러 개의 구멍(16)을 포함한다. 이러한 액체는 예컨대 오일일 수 있다. 정제된 액체를 배출하기 위해 소위 제거 디스크(paring disc; 19)가 출구 챔버(18) 내에 배치된다. 제거 디스크(19)는 입구 파이프(7)에 고정적으로 견고하게 연결되며, 제거 디스크(19)는 입구 파이프(7)를 둘러싸는 출구 파이프에서 연장하는 출구 채널(20)과 연통한다.

스크류 컨베이어(3)의 원통부(3a)는 반경 방향으로 분리 디스크(12)의 적층체를 둘러싸고, 원통부(3a)는 회전축 R 주위에 분포되고 축방향으로 연장된 다수의 어퍼쳐(21)를 포함한다. 축방향으로 연장한 어퍼쳐(21)는 분리된 입자들이 통과하고 회전자(2)의 원통부(2a)의 내부 벽에 침전되도록 하기 위해 제공된다. 액체는 물론 스크류 컨베이어(3)의 원통부(3a)의 어퍼쳐(21)를 또한 통과할 수 있다.

회전자(2)는 하단 단부에서, 분리된 입자(고체)를 위한 고체 출구(22)를 포함한다. 이러한 고체 출구(22)와 관련하여, 회전자는 고체 출구(22)를 떠나는 고체를 차단하고 수집하기 위한 용기(미도시)에 의해 둘러싸여질 수 있다. 고체는 컨베이어 플라이트(3c)에 의해 고체 출구(22) 방향으로 및 외부로 수송된다. 따라서, 작동 중에, 스크류 컨베이어(3)는 회전자(2)와 다른 속력으로 회전하도록 배열되고, 이로써 고체는 스크류 컨베이어(3)의 컨베이어 플라이트(3c)에 의해 배출된다. 이러한 회전자(2)와 스크류 컨베이어(3) 사이의 차등 속력은 공지된 방법에 의해 일정하거나 다양해질 수 있고, 이는 예컨대 배출되는 고체의 원하는 건도 및/또는 고체의 배출을 위해 스크류 컨베이어(3)를 구동하는데 필요한 토크의 크기에 의존한다. 고체의 배출이 어려운 경우, 회전자(2)는 심지어 분리 단계보다 회전 속도가 느린 고체 배출 단계를 포함하는 주기로 작동될 수 있다. 이러한 방법으로, 고체는 회전자(2) 내부의 원심력이 낮은 속력으로 감소함에 따라 더 용이하게 배출된다. 그러한 주기에서 원심 분리기를 작동하는 공지된 방법은 WO 2011/053224 A1에 더 기재되어 있다. 게다가, 중단(또는 정지) 동작 후에, 원심 분리기는 재시작 이전에 청소될 필요가 있을 수 있다. 따라서, 분리 디스크(12) 적층체 내부에 약간의 고체와 액체 혼합물의 잔여물이 있을 수 있으며, 이는 분리 작동을 재개하기 전에 청소되어야 한다. 이것은 분리 디스크(12)의 적층체와 함께 스크류 컨베이어(3)를 고정(및 비어 있는) 회전자(2) 내부에서 회전시킴으로써 달성될 수 있다. 이러한 방법으로, 잔여 혼합물은 적층체 외측으로 및 고정 회전자의 내부 벽으로 분출되고, 그것은 중력과 회전하는 스크류 컨베이어(3)에 의해 고체 출구(22) 외부로 용이하게 배출된다.

스크류 컨베이어(3)는 섬유 강화(fibre-reinforced)될 수 있는 플라스틱 또는 나일론 같은 중합체 물질로 일체형으로 제조된다. 원뿔부(3b)는 주변에 개방되거나 밀폐되는 중공 내부 또는 공동을 포함한다. 원한다면, 공동은 셀룰러 플라스틱(cellular plastic) 등과 같이 상대적으로 낮은 밀도를 가지는 소정 물질로 충전될 수 있다. 게다가, 회전자(2)의 하단 원뿔부(2b)는 스크류 컨베이어를 위해 지지 장치(24)와 함께 배열되고, 이는 도 3과 관련하여 더 기재될 것이다.

도 2는 분리된 스크류 컨베이어(3)와, 컨베이어 플라이트 에지를 따라 배열된 내마모성 요소(23)가 구비된 컨베이어 플라이트(3c)의 확대부를 도시한다. 내마모성 요소(23)는 상호 인접한 내마모성 요소들(23) 사이의 간격만큼, 즉 내마모성 요소가 없는 컨베이어 플라이트의 중간 부분을 두고 이격된다. 컨베이어 플라이트(3c)의 중간 부분의 연장부는 각각의 플라이트(3c)의 에지를 따르는 내마모성 요소(23)의 연장부보다 적어도 5배 크다. 보는 바와 같이, 내마모성 요소(23)는 상대적으로 작은 절단 삽입부 또는 내마모성 물질의 파편의 형태이며, 이는 컨베이어 플라이트(3c)에서 서로 상대적으로 먼 거리로 부착된다. 내마모성 요소(23)는 금속과 다이아몬드 합성물로 제조되고 경질 연마 케이크를 절단하기 위해 배열된 상대적으로 예리한 에지를 갖는다.

내마모성 요소(23)는 컨베이어 플라이트(3c)의 일부를 따라서만 배열된다. 따라서, 내마모성 요소(23)는 스크류 컨베이어(3)의 원통부(3a)와 원뿔부(3b) 사이의 천이 구역(3ab)에 배치된 컨베이어 플라이트(3c)의 일부를 따라 배열된다. 이러한 특정 실시예에서, 컨베이어 플라이트(3c)의 상기 일부는 경질 고체 케이크에 의한 마모에 가장 많이 노출된다. 따라서, 이러한 실시예에서, 고체가 경질 연마 케이크를 회전자(2)의 내부 벽 상의 원통부(2a)와 원뿔부(2b) 사이의 상기 천이 구역에 축적되고 적층되려는 경향이 있다는 것이 발견되었다.

보는 바와 같이, 내마모성 요소(23)는 부분적으로 컨베이어 플라이트 물질에 내장되고, 그 물질은 대응 형태의 내마모성 요소(23)를 수용하기 위한 언더컷 그루브(3d)로 구성된다. 이러한 언더컷 그루브(3d)는 회전자(2)의 고체 출구(22) 방향을 향하는 컨베이어 플라이트의 표면에 제공되며, 언더컷 그루브(23)는 컨베이어 플라이트(3c)의 반경 방향 외측 에지에 개구를 제공하기 위해 반경 방향으로 연장되고, 내마모성 요소(23)는 컨베이어 플라이트의 상기 표면에서 반경 방향 개구와 축방향 개구를 통해 노출되도록 그루브(3d)에 끼워진다. 이러한 경우, 각각의 언더컷 그루브(3d)는 작동 중에 스크류 컨베이어(3)의 회전에 의해 발생되는 원심력에 대해 부등변 삼각형의 내마모성 요소(23)를 유지하기 위해 꼭 맞는 형태를 제공하도록 부등변 삼각형 형태를 가진다. 게다가, 이러한 내마모성 요소(23)는 에폭시 수지 접착제를 이용하여 그루브(3d)에 견고하게 부착된다.

도 3은 회전자(2)의 하단 원뿔부(2b)가 스크류 컨베이어(3)를 위한 지지 장치(24)와 함께 배열된 것을 도시한다. 지지 장치(24)는 하단 원뿔형 회전자부(2b)의 연장부를 형성하는 컵 모양 홀더 몸체(25)를 포함한다. 컵 모양의 몸체의 하부는 회전자(2)로부터 고체를 배출하기 위한 축방향 및 반경 방향 출구 구멍(26, 27)을 구비한다. 게다가, 컵 모양 몸체(25)는 홀더 몸체(25)의 하단 중심부와 나사 결합 가능한 유지 부재(28)를 구비한다. 보는 바와 같이, 유지 부재(28)는 스크류 컨베이어(3)의 끝에 배열된 디스크(31) 내의 리세스(30)와 결합하기에 적합한 날카로운 단부(29)를 갖춘 나사 볼트 형태를 가진다. 이로써, 유지 부재(28)와 스크류 컨베이어(3)의 끝은 유지 부재(28)가 컨베이어 플라이트상의 내마모성 요소와 회전자 내부 벽 사이의 간극을 고정하기 위해 스크류 컨베이어(3)의 끝을 회전 가능하게 수용하고 지지하는 방식으로 협동하도록 구성된다. 따라서, 지지 장치(24)는 작동 중에 스크류 컨베이어(3)의 회전자(2)에 대한 병진 이동을 방지한다.

이러한 실시예에서, 스크류 컨베이어(3)는 회전자(2)에 대한 회전축 R을 따르는 방향으로 소정 병진 이동을 허용하도록 장착된다. 유지 부재(28)의 위치를 변경시켜 스크류 컨베이어가 회전축 R을 따르는 방향으로 변경하기 위한 조정 기구가 위 실시예에서 제공된다. 이것은 유지 부재(28)를 컵 모양 홀더 몸체(25) 내에서 나사 결합함으로써 달성되며, 컨베이어 플라이트(3c) 상의 내마모성 요소(23)와 회전자(2)의 내부 벽 사이의 위치 및 간극의 조정이 달성된다. 유지 부재(28)는 홀더 몸체(25)의 외부에 배치된 유지 부재(28)의 일부분에 나사 결합되는 너트(31)에 의해 원하는 위치에 고정된다.

전체 지지 장치(24)는 컵 모양 홀더 몸체(25)의 상단 테두리부와, 원뿔형 회전자부(2b)의 대응하는 하단 테두리부 각각에 배열된 마운팅 플랜지(33, 34)에 나사 결합하는 나사 또는 볼트(32)에 의해 회전자(2)의 하단 원뿔부(2b)에 착탈식으로 연결된다.

본 발명은 개시된 실시예로 한정되지 않으며 아래 청구항 세트의 범위 내에서 변경되고 수정될 수 있다.

Claims (17)

1. 회전축(R)을 중심으로 회전 가능한 회전자(2)를 포함하는 원심 분리기(1)이며,
   상기 회전자(2)는 고체 입자를 포함하는 액체 혼합물을 위한 입구(7, 9, 11)를 갖춘 분리 챔버(10)와, 액체 혼합물로부터 분리된 액체를 위한 하나 이상의 액체 출구(18, 19, 20)와, 분리된 고체 입자를 위한 고체 출구(22, 26, 27)를 포함하고,
   상기 회전자(2) 내부에서 회전축(R)을 중심으로 회전자(2)와 다른 속력으로 회전하도록 스크류 컨베이어(3)가 배열되고, 스크류 컨베이어(3)는 회전자(2) 내의 분리된 고체 입자를 고체 출구(22)를 향해 외부로 이송하기 위해 하나 이상의 컨베이어 플라이트(3c)를 포함하며,
   상기 컨베이어 플라이트(3c)는 그 에지를 따라 배열된 내마모성 요소(23)를 구비하며,
   상기 내마모성 요소(23)는 상호 인접한 내마모성 요소(23) 사이의 간격만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
2. 제1항에 있어서, 상기 컨베이어 플라이트(3c)의 에지를 따르는 간격의 연장부는 컨베이어 플라이트(3c)의 에지를 따르는 각각의 내마모성 요소(23)의 연장부보다 몇 배 큰 원심 분리기.
3. 제1항에 있어서, 스크류 컨베이어(3)는 중합체로 제조되는 원심 분리기.
4. 제3항에 있어서, 스크류 컨베이어(3)의 표면은 내마모성 코팅을 더 포함하는 원심 분리기.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 내마모성 요소(23)는 적어도 부분적으로 컨베이어 플라이트(3c)의 물질에 내장되는 원심 분리기.
6. 제5항에 있어서, 내마모성 요소(23)는 컨베이어 플라이트에 주조, 나사 결합, 기계적 피팅, 접착 또는 그들의 조합에 의해 부착되는 원심 분리기.
7. 제5항에 있어서, 컨베이어 플라이트(3c)의 물질은 스크류 컨베이어의 회전 중에 내마모성 요소(23)가 원심력에 대항하여 유지되도록 대응하는 형태의 내마모성 요소(23)를 수용하기 위한 언더컷 그루브(3d)로 구성되는 원심 분리기.
8. 제7항에 있어서, 언더컷 그루브(3d)는 회전자(2)의 고체 출구(22) 방향을 향하는 컨베이어 플라이트의 표면(3e)에 제공되며, 언더컷 그루브(3d)는 컨베이어 플라이트(3c)의 반경 방향 외측 에지에 개구(3d')를 제공하기 위해 반경 방향으로 연장되고, 내마모성 요소(23)는 컨베이어 플라이트(3c) 표면(3e)에서 반경 방향 개구(3d')와 축방향 개구(3d'')를 통해 노출되도록 그루브(3d)에 끼워지는 원심 분리기.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(2)와 스크류 컨베이어(3)는 회전축(R)을 따라 원통부(2a, 3a)와 원뿔부(2b, 3b)를 형성하고, 내마모성 요소(23)는 원통부와 원뿔부 사이의 천이 구역(3ab)에 배치된 컨베이어 플라이트(3c)의 일부를 따라서 배열되는 원심 분리기.
10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 회전자(2)는 스크류 컨베이어(3)를 위한 지지 장치(24)와 함께 배열되며, 지지 장치(24)는, 회전자(22)에 부착되고 고체 출구(22)의 중심부에 배치되는 유지 부재(28)를 포함하고, 유지 부재(28)와 스크류 컨베이어(3)의 끝(30)은 유지 부재(28)가 컨베이어 플라이트(3c) 상의 내마모성 요소(23)와 회전자(2)의 내부 벽 사이의 간극을 고정하기 위해 회전 가능하게 스크류 컨베이어(3)의 끝을 수용하고 지지하는 방식으로 협동하도록 구성되는 원심 분리기.
11. 제10항에 있어서, 유지 부재(28)는 스크류 컨베이어(3)의 예리한 끝을 수용하고 지지하도록 구성된 오목 단부를 포함하는 원심 분리기.
12. 제10항에 있어서, 유지 부재(28)는 스크류 컨베이어(3)의 끝(30)의 리세스와 결합하도록 구성된 예리한 단부(29)를 가지는 원심 분리기.
13. 제10항에 있어서, 스크류 컨베이어(3)는 회전자(2)에 대한 회전축(R)을 따르는 방향으로 소정 병진 이동을 허용하도록 장착되며, 지지 장치(24)는 회전축(R)을 따르는 방향으로 유지 부재(28)의 위치를 변화시키기 위한 조정 기구(25, 28, 31)와 함께 배열되어, 회전자(2)에 대한 스크류 컨베이어(3)의 간극 및 위치의 조정이 달성되는 원심 분리기.
14. 제13항에 있어서, 지지 장치(24)의 조정 기구는 회전자(2)에 배열된 홀더 몸체(25)와 나사 결합 가능한 나사 유지 부재(28)를 포함하고, 유지 부재(28)는 유지 부재(28)의 위치를 회전축(R)을 따라 변화시키기 위해 홀더 몸체(25)에 나사 결합하도록 배열되는 원심 분리기.
15. 제9항에 있어서, 지지 장치(24)는 해제 가능한 채결 수단(32)을 통해 회전자(2)에 연결되는 원심 분리기.
16. 회전자(2) 내부에서 회전축(R)을 중심으로 회전자(2)와 다른 속력으로 회전하도록 배열된 스크류 컨베이어(3)이며,
    상기 스크류 컨베이어(3)는 회전자(2) 내의 분리된 고체 입자를 고체 출구(22)를 향해 외부로 이송하기 위해 하나 이상의 컨베이어 플라이트(3c)를 포함하며,
    상기 컨베이어 플라이트(3c)는 그 에지를 따라 배열된 내마모성 요소(23)를 구비하며,
    상기 내마모성 요소(23)는 상호 인접한 내마모성 요소(23) 사이의 간격만큼 이격되는 것을 특징으로 하는 스크류 컨베이어(3).
17. 제2항에 있어서, 스크류 컨베이어(3)는 중합체로 제조되는 원심 분리기.

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