KR101571302B1

KR101571302B1 - 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기

Info

Publication number: KR101571302B1
Application number: KR1020147016597A
Authority: KR
Inventors: 다카오 요시다; 마사루 나가스
Original assignee: 도모에고교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2013-10-11
Publication date: 2015-11-24
Also published as: EP2782677A1; WO2014068872A1; CN104768654B; US9463474B2; CA2865080A1; CN104768654A; JP5220950B1; JP2014091077A; US20150011372A1; CA2865080C; KR20140093280A; EP2782677B1

Abstract

보울의 회전구동을 위한 소비 에너지를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 처리원액에 포함된 고형분이 분사노즐을 통하여 액체회수계로 배출되는 문제 및 처리조건을 변경하는 경우에 배출되는 고형분의 함수율에 악영향을 끼치는 문제를 회피할 수 있는 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기가 제공된다.
댐(7)의 오버플로우 에지(7a) 위로 넘쳐흐르서 보울(2)로부터 배출된 분리액을 회수하는 분리액 분사장치(9)가, 각 액체배출구(6)에서 반경방향으로 외측인 위치에서 프론트 허브(8)에 부착된다. 상기 분리액 분사장치(9)는 회수한 분리액을 내부에서 일시적으로 저장하는 분리액 저장실(12)을 구비하고, 보울(2)의 회전방향과 반대방향으로 개구되고 또한 분리액 저장실(12) 내부에 있는 분리액을 외부로 분사하는 분사노즐(10)이 측부(9a)에 배치되어 있다.

Description

분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기{CENTRIFUGAL SEPARATOR EQUIPPED WITH SEPARATED LIQUID JET NOZZLE}

본 발명은, 처리원액(處理原液)을 액체(液體)와 고형분(固形分)으로 분리하는 디캔터형(decanter-type)의 원심분리기(遠心分離機)에 관한 것으로서, 특히, 보울(bowl)의 회전구동을 위한 보조력을 발생시킬 수 있는 분리액 분사노즐(分離液噴射nozzle)을 구비한 디캔터형 원심분리기에 관한 것이다.

고액(固液)의 분리에 사용되는 디캔터형 원심분리기(1)는, 도8에 나타나 있는 바와 같이, 중공(中空)의 보울(2)과 그 내부에서 보울(2)과 동축(同軸)으로 배치된 스크루 컨베이어(screw conveyor)(3)를 구비한다. 원심분리기(1)는, 보울(2)과 스크루 컨베이어(3)를 고속으로 회전시킴으로써 피드튜브(feed tube)(4)를 통하여 보울(2)내에 유입된 처리원액을 원심력(遠心力)에 의해 액체(액상(液相))와 고형분(고상(固相))으로 분리하고, 그 2개의 상(相)들이 액체회수계(液體回收系)와 고형분회수계(固形分回收系)로 개별적으로 배출되도록, 구성되어 있다.

보다 구체적으로는, 고속으로 회전하는 보울(2)내에 처리원액이 유입되면, 원심력의 작용에 의하여 밀도가 큰 고형분은 보울(2)의 내주면(內周面)에 가까운 위치에 침강(沈降)하고, 밀도가 작은 액체는 침강된 고형분보다도 반경방향(半徑方向)으로 내측에 위치하여, 외측의 고상과 내측의 액상으로 분리된 상태가 된다. 침강된 고형분은, 보울(2)에 대하여 소정의 속도차이를 갖고 회전하는 스크루 컨베이어(3)에 의하여, 보울(2)의 일측 단부(端部)(도8에서 좌측 단부)에 형성된 고형분배출구(5)를 향하여 반송되고, 고형분배출구(5)로부터 보울(2)의 외부(고형분회수계)로 배출된다. 한편 분리액은, 보울(2)의 반대측의 단부(端部)(도8에서 우측 단부)에 형성된 액체배출구(6)로부터 보울(2)의 외부(액체회수계)로 배출된다. 액체배출구(6)에는 액위(液位; liquid level)를 결정하는 댐(dam)(7)이 배치되어 있고, 분리액은 이 댐(7)의 오버플로우 에지(overflow edge) 위(반경방향내측)로 넘쳐흘러서 배출된다.

이런 종류의 디캔터형 원심분리기(1)에서는, 보울(2) 및 스크루 컨베이어(3)를 고속으로 회전시키기 위해서 매우 큰 구동 에너지(전력)가 필요하다. 따라서 소비 에너지를 절감할 수 있도록 다양한 수단이 사용되어 왔다.

예를 들면 ＵＳ2004/0072667A1 및 ＵＳ2004/0072668A1은, 댐 또는 그 근방에 보울을 관통하는 관통공(貫通孔)을 형성하고, 분사노즐(噴射nozzle)을 이 관통공으로부터 보울의 외측으로 돌출하게 하면서 또한 보울의 회전방향과 반대방향을 향하여 개구(開口)되도록 부착하여, 보울내의 분리액이 댐의 오버플로우 에지 위로부터 넘쳐흐를 뿐만 아니라 이 분사노즐로부터 배출되도록 구성된 원심분리기를 개시한다. 이러한 원심분리기에서는, 분사노즐로부터 보울내의 분리액을 분사할 때에 발생하는 반력(反力; counterforce)을 보울의 회전구동을 위한 보조력으로 이용할 수 있다. 그 결과, 보울의 회전구동을 위한 소비 에너지를 줄일 수 있다.

또한 특표2010-525945호 공보는, 액체배출구에 대하여 댐을 부착하는 대신에, 보울의 회전방향과 반대방향을 향하여 개구되는 배출개구부(36)를 형성하는 케이싱(33)을 액체배출구에 부착하고, 배출개구부(36)에 배치된 댐플레이트(45)의 오버플로우 에지(39) 위로 넘쳐흐르는 분리액이, 보울의 회전방향과 반대방향으로 배출되도록 구성된 원심분리기를 개시한다. 이러한 원심분리기에서는, 회전하는 분리액의 에너지를 배출개구부에서 다시 얻을 수 있다. 그 결과, 분리액을 회전방향과 반대방향으로 배출할 때에, 10 ∼ 15% 범위의 동력을 얻을 수 있다.

특허문헌1: ＵＳ2004/0072667A1 공보 특허문헌2: ＵＳ2004/0072668A1 공보 특허문헌3: ＪＰ2010-525945A 공보

그러나 특허문헌1, 2에 기재되어 있는 것과 같은 디캔터형 원심분리기는, 보울의 회전구동을 위한 소비 에너지를 줄일 수는 있지만, 처리원액에 포함된 고형분이 분사노즐을 통하여 액체회수계로 배출되는 문제가 있다. 처리조건을 변경하는 경우에는, 고형분배출구로부터 배출되는 고형분의 함수율(含水率)에 악영향을 끼친다는 다른 문제도 있다.

특히 디캔터형 원심분리기를 사용해서 처리원액에 대한 고액분리(固液分離)를 연속적으로 실시하고자 하는 경우, 즉 처리원액을 보울내에 연속적으로 유입하여 분리액과 고형분을 연속적으로 배출시키고자 하는 경우에, 도9에서 농담(濃淡; gradation)으로 나타나 있는 바와 같이, 보울(2)내의 분리액(20) 중에는 어느 정도의 비율로 고형분이 존재한다. 고형분의 농도는 액위(2점쇄선(L)의 위치) 부근에서는 매우 낮지만 액위로부터 깊어짐에 따라(액위로부터 멀어져서 고상(21)과의 계면(界面)(22)에 접근함에 따라) 점차 증가하게 된다.

특허문헌1, 2에 기재되어 있는 것과 같은 원심분리기에 있어서는, 보울(2)내로부터 분사노즐로 분리액(20)을 흘러내리게 하는 관통공(23a)(또는 관통공(23b))이, 보울(2)내에 있어서 분리액(20)의 액위를 결정하는 댐(7)의 오버플로우 에지(7a)에서 반경방향으로 외측에 형성된다. 따라서, 액위에서 반경방향으로 외측에 위치하는 분리액(20), 즉 액위 부근의 분리액보다 고형분농도가 큰 분리액(20)이, 관통공(23a)(또는 관통공(23b))을 통해서 보울(2) 외부로 배출된다. 그 결과, 처리원액에 포함된 고형분이 액체회수계로 배출된다.

또한 보울(2)내의 분리액(20)이 댐(7)의 오버플로우 에지(7a)에서 반경방향으로 외측에 형성된 관통공(23a)(또는 관통공(23b))으로 배출되는 구조가 사용되면, 최초에 설정한 원심력이나 처리량이 변경되는 경우에, 보울(2)내의 액위(L)가 낮아져서 고형분배출구(5)로부터 배출되는 고형분의 함수율값이 목표범위로부터 벗어나게 될 가능성이 있다.

한편 특허문헌3에 기재되어 있는 원심분리기에서는, 분리액을 배출하는 배출개구부(36)가 큰 개구면적(開口面積)을 가져서 배출개구부(36)가 보울내 분리액의 최고액위를 넘는 위치까지 반경방향 내측으로 연장되는데, 원심분리기가 분리액을 분사하도록 구성되어 있지 않다. 따라서 충분한 회전보조력을 얻는 것을 기대할 수 없다.

특허문헌3에는, 분리액을 분사시키는 것이 가능한 오리피스(orifice)(37)가 댐플레이트(45)에 형성되어 있지만, 이 오리피스(37)는 댐플레이트(45)의 오버플로우 에지(39)에서 반경방향으로 외측에 형성되어 있다. 그 결과, 특허문헌1, 2와 마찬가지로, 처리원액에 포함된 고형분이 액체회수계로 배출되는 문제나 배출되는 고형분의 함수율에 악영향을 끼치는 문제가 있다.

본 발명은, 상기와 같은 종래기술에 존재하는 문제를 해결하고자 발명된 것으로서, 보울의 회전구동을 위한 소비 에너지를 줄일 수 있고, 처리원액에 포함된 고형분이 분사노즐을 통하여 액체회수계로 배출되는 문제 및 처리조건을 변경한 경우에 배출되는 고형분의 함수율에 악영향을 끼치는 문제를 회피할 수 있는, 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기는 중공(中空)의 보울(bowl)과 상기 보울의 내부에 상기 보울과 동축(同軸)으로 배치된 스크루 컨베이어(screw conveyor)를 구비하고, 상기 원심분리기는, 상기 보울과 상기 스크루 컨베이어를 회전시킴으로써, 원심력(遠心力)에 의해 상기 보울내에 유입된 처리원액(處理原液)을 액체(液體)와 고형분(固形分)으로 분리하며, 상기 보울에 대하여 속도 차이를 갖고 회전하는 상기 스크루 컨베이어에 의하여, 상기 분리된 고형분이 상기 보울의 일측(一側) 단부(端部)에 형성된 고형분배출구(固形分排出口)로 반송되어 상기 보울의 외부로 배출되고, 상기 분리된 액체는 상기 보울의 반대측(反對側) 단부를 구성하는 프론트 허브(front hub)에 형성된 복수의 액체배출구(液體排出口)로부터 상기 보울의 외부로 배출되도록 구성되어 있으며, 상기 복수의 액체배출구 각각에는 상기 보울내의 액위(液位)를 결정하는 댐(dam)이 배치되고, 상기 댐의 오버플로우 에지(overflow edge) 위로 넘쳐흘러서 상기 보울로부터 배출되는 상기 분리액을 회수하는 분리액 분사장치(分離液噴射裝置)가, 상기 프론트 허브에 있어서 상기 복수의 액체배출구 각각에서 반경방향(半徑方向)으로 외측(外側)인 위치에 부착되고, 상기 분리액 분사장치는 상기 회수한 분리액을 내부에 일시적으로 저장하는 분리액 저장실을 구비하고, 상기 보울의 회전방향과 반대방향으로 개구되고 또한 상기 분리액 저장실내에 있는 상기 분리액을 외부로 분사하는 분사노즐이 상기 분리액 분사장치의 어느 하나의 측부(side section) 또는 바닥부(bottom section)에 배치된다.

상기 분리액 저장실내에 저장되는 상기 분리액의 과잉분(過剩分)을 방출하는 방출구(放出口)가, 상기 분리액 분사장치에 있어서 상기 분사노즐에서 반경방향으로 내측(內側)인 위치에 형성되는 것이 바람직하고, 상기 방출구는, 상기 방출구의 하부 테두리(lower edge)가 상기 댐의 상기 오버플로우 에지에서 반경방향으로 외측에 위치하도록, 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 분사노즐이, 상기 댐의 상기 오버플로우 에지로부터 상기 프론트 허브의 외주(外周)까지 거리의 50%만큼 상기 댐의 상기 오버플로우 에지로부터 떨어진 위치에서, 반경방향으로 외측인 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기에 있어서는, 댐의 오버플로우 에지 위를 넘쳐흘러서 액체배출구로부터 보울의 외부로 연속적으로 배출되는 분리액이, 액체배출구에서 반경방향으로 외측에 배치되는 분리액 분사장치에 의해 회수되고, 보울의 회전방향과 반대방향으로 개구되는 분사노즐로부터 보울의 회전방향과 반대방향으로 분사되며, 분리액을 분사함으로써 발생하는 반력이 보울의 회전구동을 위한 보조력으로 이용될 수 있다. 그 결과, 보울의 회전구동을 위한 소비 에너지를 줄일 수 있다. 또한 고형분농도가 매우 낮은 분리액이 분사노즐로부터 분사되도록 구성되어 있기 때문에, 처리원액에 포함된 고형분이 액체회수계로 배출되는 문제를 적절하게 회피할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기는 댐의 오버플로우 에지를 넘어서 보울로부터 유출된 분리액을 회수해서 분사하도록 구성되기 때문에, 처리조건을 변경하는 경우에도 보울내에서 액위의 저하가 방지될 수 있다. 따라서 고형분배출구로부터 배출되는 고형분의 함수율값이 목표범위로부터 벗어나는 문제를 적절하게 회피할 수 있다.

또한 분리액의 방출구가 분리액 분사장치에 있어서 분사노즐에서 반경방향으로 내측인 위치에 형성되고, 방출구의 하부 테두리가 댐의 오버플로우 에지에서 반경방향으로 외측에 위치하는 경우에는, 분리액 저장실내에 저장되는 분리액의 액위가 상승하는 경우에도, 과잉분을 분리액 분사장치 외부로 방출할 수 있고, 분리액 저장실내에서 분리액의 액위를 댐의 오버플로우 에지에서 반경방향으로 외측인 위치로 제한할 수 있다.

도1은 본 발명에 따른 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기(제1실시예)를 구성하는 보울(2)의 액체배출측의 단부의 정면도이다.
도2는 본 발명에 따른 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기(제1실시예)를 구성하는 보울(2)의 액체배출측의 단부의 사시도이다.
도3은 도1에 나타내는 Ⅲ-Ⅲ선에 의한 보울(2)의 하반부의 단면도이다.
도4는 도1∼도3에 나타내는 분리액 분사장치(9)의 단면사시도이다.
도5는 본 발명에 따른 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기(제2실시예)를 구성하는 보울(2)의 액체배출측의 단부의 정면도이다.
도6은 본 발명에 따른 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기(제3실시예)를 구성하는 보울(2)의 액체배출측의 단부의 정면도이다.
도7은 본 발명에 따른 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기(제3실시예)를 구성하는 보울(2)의 액체배출측의 단부의 절단사시도이다.
도8은 디캔터형 원심분리기(1)의 일반적인 구조를 나타내는 도면이다.
도9는 종래의 디캔터형 원심분리기에 있어서의 보울(2)의 구조의 일례를 나타내는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 분리액 분사노즐(分離液噴射nozzle)을 구비한 원심분리기(遠心分離機)(제1실시예)는, 도1 ∼ 도4에 나타나 있는 바와 같이, 보울(bowl)(2)의 액체배출측 단부(端部)를 형성하는 프론트 허브(front hub)(8)에 있어서, 보울(2)내에 있는 분리액을 배출하기 위한 복수(본 실시예에 있어서는 4개)의 액체배출구(液體排出口)(6)가 보울(2)의 중심축선 둘레에 동일한 간격 및 동일한 반경의 위치에 배치되어 있다.

이들 액체배출구(6) 각각에는 보울(2)내의 액위(液位)를 결정하는 댐(dam)(7)이 각각 배치되어 있고, 보울(2)내에 있는 분리액은 각 댐(7)의 오버플로우 에지(overflow edge)(7a) 위(반경방향내측)로 넘쳐흘러서 배출된다. 도1 및 도3에 도시된 2점쇄선(L)은 댐(7)에 의해 결정되는 보울(2)내 분리액의 액위의 위치를 나타내고 있다. 또한 댐(7)은 프론트 허브(8)에 대하여 착탈가능하게 구성되어 있어, 오버플로우 에지(7a)의 위치나 형상 등이 다른 복수의 댐(7)을 준비해 두고, 처리 대상물의 성상(性狀), 처리량(處理量), 원심력(遠心力)과 같은 운전조건에 따라 적합한 댐(7)을 부착함으로써, 보울(2)내의 액위를 적절하게 설정하고 변경할 수 있다.

프론트 허브(8)에는, 도1의 좌반부에 나타나 있는 바와 같은 외관형상 및 우반부에 나타나 있는 바와 같은 단면형상을 가진 분리액 분사장치(分離液噴射裝置)(9)가, 각 액체배출구(6)의 근방에 부착되어 있다. 이들 분리액 분사장치(9)는, 댐(7)의 오버플로우 에지(7a) 위로 넘쳐흘러 보울(2)로부터 배출되는 분리액을 회수할 수 있도록, 액체배출구(6)에서 반경방향으로 외측에 배치되고, 또한 분리액 분사장치(9)는 회수한 분리액을 내부에서 일시적으로 저장하는 분리액 저장실(12)을 구비한다.

분리액 분사장치(9)의 측부(9a)(보울(2)의 회전방향에 있어서 후방측 측부)에는, 관통공(貫通孔)을 통하여 분리액 저장실(12) 내부와 통하고, 보울(2)의 회전방향과 반대방향으로 개구되며, 분리액 저장실(12) 내부에 있는 분리액을 외부로 분사하는 분사노즐(10)이 부착된다. 본 실시예의 원심분리기에 있어서는, 보울(2)이 도1에서 시계방향으로 회전하도록 구성된다. 따라서 분사노즐(10)은 도1에서 반시계방향으로 개구된다. 또한 본 실시예에 있어서는, 분사노즐(10)은 보울(2)의 회전방향에 있어서 후방측의 측부(9a)에 형성된 관통공과 통하도록 부착되지만, 분사노즐(10)이 보울(2)의 회전방향과 반대방향으로 개구되어 있는 한, 프론트 허브(8)와 평행한 정면측의 측부(9b) 또는 바닥부(9c)에 형성된 관통공과 통하게 부착되도록 분사노즐(10)이 구성되더라도 좋다.

상기 구성을 갖는 본 실시예의 원심분리기에서 고속으로 회전하는 보울(2)내에 처리원액을 연속적으로 유입해서 고액분리의 처리를 실행하면, 보울(2) 내부 액위 부근의 고형분농도가 매우 낮은 분리액이 댐(7)의 오버플로우 에지(7a) 위로 넘쳐흘러서 액체배출구(6)로부터 보울(2) 외부로 연속적으로 배출되고, 이 배출된 분리액은 액체배출구(6)에서 반경방향으로 외측에 배치되는 분리액 분사장치(9)에 의해 회수되어 분리액 저장실(12)내에 일시적으로 저장된다.

분리액 저장실(12)내에 저장된 분리액은, 보울(2)의 회전방향과 반대방향으로 개구되는 분사노즐(10)로부터 보울(2)의 회전방향과 반대방향으로 분사되어 액체회수계로 배출된다. 이때에, 분사노즐(10)로부터 분리액을 분사함으로써 발생하는 반력(反力)을 보울(2)의 회전구동을 위한 보조력으로서 이용할 수 있고, 이에 따라 보울(2)의 회전구동을 위한 소비 에너지를 줄일 수 있다.

앞에서 언급한 바와 같이, 특허문헌1, 2에 기재되어 있는 것과 같은 종래의 원심분리기에서는, 분리액을 보울로부터 분사노즐로 흘러내리게 하는 관통공이 댐의 오버플로우 에지에서 반경방향으로 외측에 형성되기 때문에, 보울내 액위에서 반경방향으로 외측에 위치하는, 고형분농도가 비교적 큰 분리액이 분사노즐을 통하여 보울 외부로 유출되어, 처리원액에 포함된 고형분이 액체회수계로 배출되는 문제가 있었다. 그에 반해서 본 실시예에서는, 댐(7)의 오버플로우 에지(7a) 위를 넘쳐흘러서 보울(2) 외부로 배출되는, 고형분농도가 매우 낮은 분리액이 보울(2) 외부에서 회수된 후에 보울(2)의 회전방향과 반대방향으로 분사됨으로써, 보울(2)의 회전 보조력을 생성한다. 따라서 앞에서 언급된 문제를 적절하게 회피할 수 있다.

본 실시예의 원심분리기에서는, 분사노즐(10)이 프론트 허브(8)의 외주(8a)에 근접한 위치에 배치되기 때문에, 분사노즐(10)로부터 분사된 분리액이 보울(2)의 회전방향과 반대방향으로 인접하는 다른 분리액 분사장치(9)와 충돌하여 보울(2)에 있어서 회전 에너지의 손실이 발생하는 문제를 적절하게 회피할 수 있다.

또한 분사노즐(10)은, 오버플로우 에지(7a)로부터 프론트 허브(8)의 외주(外周)(8a)까지 거리의 50%만큼 오버플로우 에지(7a)로부터 떨어진, 도1에서 파선(K)으로 나타내는 위치에서 반경방향으로 외측인 위치에 배치된다. 그 결과, 댐(7)의 오버플로우 에지(7a) 위로 넘쳐흐른 직후의 분리액에 대하여 작용하는 원심력보다 큰 원심력이, 보울(2)로부터 배출되어 분리액 저장실(12)내에 일시적으로 저장된 분리액에 대하여 작용한다. 그러한 큰 원심력은 분사노즐(10)로부터 분사되는 분리액의 유속증가를 가능하게 한다. 그 결과, 보다 큰 반력(보울(2)의 회전구동을 위한 보조력)을 얻을 수 있고 보울(2)의 회전구동을 위한 소비 에너지를 효과적으로 줄일 수 있다.

본 실시예에 있어서 분사노즐(10)은 분리액 분사장치(9)의 본체에 대하여 착탈가능하도록 구성되어 있다. 따라서 개구직경(開口直徑)이 다른 복수의 분사노즐(10)을 준비하여 처리량, 분리액의 배출량, 원심력과 같은 운전조건에 따라 적절한 개구직경을 가진 분사노즐(10)을 부착함으로써, 분리액 저장실(12)내에 저장되는 분리액의 액위를 일정하게 유지하면서 분사노즐(10)로부터 분리액을 정량적으로 안정하게 분사시킬 수 있다.

또한 본 실시예에 있어서는, 분리액의 방출구(11a)가 분리액 분사장치(9)에 있어서 분사노즐(10)의 상방(반경방향내측)에 형성되고, 이 방출구(11a)는 하부 테두리(1lb)가 댐(7)의 오버플로우 에지(7a)에서 반경방향으로 외측에 위치하도록 구성되어 있다. 따라서 처리량의 변경 등에 기인하여 보울(2)로부터의 분리액의 배출량이 분사노즐(10)로부터의 분사량을 상회하고, 분리액 저장실(12)내에 저장되는 분리액의 액위가 상승하는 경우에도, 과잉분을 방출구(11a)로부터 장치 외부로 방출함으로써, 분리액 저장실(12)내에서 분리액의 액위를 방출구(11a)의 하부 테두리(1lb)의 위치, 즉 댐(7)의 오버플로우 에지(7a)에서 반경방향으로 외측인 위치로 제한할 수 있다.

분리액 저장실(12)내에서 분리액의 액위가 댐(7)의 오버플로우 에지(7a)의 위치까지 상승하는 경우에는, 댐(7)이 보울(2)내에서 액위를 결정하는 기능을 상실하지만, 본 실시예에 있어서는, 상기와 같은 구성을 갖는 방출구(11a)가 형성되어 있기 때문에 그러한 문제를 적절하게 회피할 수 있다.

방출구(11a)의 크기 및 하부 테두리(1lb)의 위치는, 프론트 허브(8)에 부착되는 댐(7)과 관련된 조건에 따라, 프레임판(11)을 개구의 크기 또는 형성위치가 다른 프레임판으로 교체함으로써, 적절하게 변경될 수 있다.

또한 본 실시예에 있어서는, 분사노즐(10)과, 방출구(11a)를 구비하는 프레임판(11)이 분리액 분사장치(9)의 측부 중에서 보울(2)의 회전방향의 후방측에 위치하는 측부(9a)에 부착되어 있고, 방출구(11a)가 분사노즐(10)과 마찬가지로 보울(2)의 회전방향과 반대방향으로 개구되도록 구성되어 있지만, 방출구(11a)는 반드시 그 방향으로 개구되지 않더라도 좋다. 예를 들면, 도5에 나타내는 원심분리기(본 발명의 제2실시예)와 같이, 프론트 허브(8)와 평행한 정면측의 측부(9b)에 관통공을 형성함과 아울러 프레임판(11)을 부착하여 보울(2)의 회전축선(rotation axial line)의 방향과 동일한 방향으로 방출구(11a)가 개구되도록 구성하더라도 좋다.

이 경우에 댐(7)의 오버플로우 에지(7a) 위(반경방향내측)로 넘쳐흘러서 보울(2)로부터 배출되는 분리액이, 분리액 저장실(12)내에 저장되지 않고 직접적으로 방출구(11a)로부터 분리액 분사장치(9) 외부로 방출되는 것을 방지하기 위해서, 방출구(11a)가 보울(2)의 회전방향에서 전방측으로 액체배출구(6)로부터 시프트된 위치에 개구되도록 구성하는 것이 바람직하다.

도1 ∼ 도4에 도시된 제1실시예에 따른 원심분리기 및 도5에 도시된 제2실시예에 따른 원심분리기에 있어서는, 하나의 분리액 분사장치(9)가 각 액체배출구(6)에 부착되어 있지만, 액체배출구(6)와 분리액 분사장치(9)는 반드시 1대1 대응관계를 충족시킬 필요는 없다. 따라서 도6 및 도7에 도시된 원심분리기(본 발명의 제3실시예)와 같이, 단일의 분리액 저장실(12)을 구비하는 단일의 분리액 분사장치(9)에 의하여 전부의(또는 복수의) 액체배출구(6)가 커버되도록 구성하더라도 좋다. 이 경우에 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 분리액 분사장치(9)를 링 모양으로 구성함으로써, 회전하는 동안의 공기저항을 감소시킬 수 있어 소비 에너지를 더욱 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 상기 실시예들의 원심분리기에 있어서, 보울(2)의 프론트 허브(8)에 부착되는 분리액 분사장치(9)는 기존의 원심분리기에 대해서도 용이하게 부착될 수 있다. 따라서 이 분리액 분사장치(9)는 기존의 원심분리기에 대한 에너지 절약 수단으로서 사용될 수 있다.

1: 원심분리기 2: 보울 3: 스크루 컨베이어
4: 피드튜브 5: 고형분배출구 6: 액체배출구
7: 댐 7a: 오버플로우 에지 8: 프론트 허브
8a: 외주 9: 분리액 분사장치 9a, 9b: 측부
9c: 바닥부 10: 분사노즐 11: 프레임판
11a: 방출구 1lb: 하부 테두리 12: 분리액 저장실
20: 분리액 21: 고상 22: 계면
23a, 23b: 관통구멍

Claims

중공(中空)의 보울(bowl)과,
상기 보울의 내부에 상기 보울과 동축(同軸)으로 배치된 스크루 컨베이어(screw conveyor)를
구비하는 분리액 분사노즐(分離液噴射nozzle)을 구비한 원심분리기(遠心分離機)에 있어서,
상기 원심분리기는,
상기 보울과 상기 스크루 컨베이어를 회전시킴으로써, 원심력(遠心力)에 의해 상기 보울내에 유입된 처리원액(處理原液)을 액체(液體)와 고형분(固形分)으로 분리하며,
상기 보울에 대하여 속도차이를 갖고 회전하는 상기 스크루 컨베이어에 의하여, 상기 분리된 고형분이 상기 보울의 일측(一側) 단부(端部)에 형성된 고형분배출구(固形分排出口)로 반송되어 상기 보울의 외부로 배출되고,
분리가 완료된 액체는 상기 보울의 반대측(反對側) 단부를 구성하는 프론트 허브(front hub)에 형성된 복수의 액체배출구(液體排出口)로부터 상기 보울의 외부로 배출하여 보울의 회전을 위한 보조력으로서 이용되도록
구성되어 있으며,
상기 복수의 액체배출구 각각에는 상기 보울내의 액위(液位)를 결정하는 댐(dam)이 배치되고,
상기 댐의 오버플로우 에지(overflow edge) 위로 넘쳐흘러서 상기 보울로부터 배출되는 상기 분리액을 회수하는 분리액 분사장치(分離液噴射裝置)가, 상기 프론트 허브에 있어서 상기 복수의 액체배출구 각각에서 반경방향(半徑方向)으로 외측(外側)인 위치에 부착되고,
상기 분리액 분사장치는 상기 회수한 분리액을 내부에 일시적으로 저장하는 분리액 저장실을 구비하고, 상기 보울의 회전방향과 반대방향으로 개구되고 또한 상기 분리액 저장실내에 있는 상기 분리액을 외부로 분사하는 분사노즐이 상기 분리액 분사장치의 어느 하나의 측부(side section) 또는 바닥부(bottom section)에 배치되는 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기.
제1항에 있어서,
상기 분리액 저장실내에 저장되는 상기 분리액의 과잉분(過剩分)을 방출하는 방출구(放出口)가, 상기 분리액 분사장치에 있어서 상기 분사노즐에서 반경방향으로 내측(內側)인 위치에 형성되는 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기.
제1항에 있어서,
상기 분리액 저장실내에 저장되는 상기 분리액의 과잉분(過剩分)을 방출하는 방출구(放出口)가, 상기 분리액 분사장치에 있어서 상기 분사노즐에서 반경방향으로 내측(內側)인 위치에 형성되며,
상기 방출구는, 상기 방출구의 하부 테두리(lower edge)가 상기 댐의 상기 오버플로우 에지에서 반경방향으로 외측에 위치하도록, 구성되는 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기.
제1항에 있어서,
상기 분사노즐이, 상기 댐의 상기 오버플로우 에지로부터 상기 프론트 허브의 외주(外周)까지 거리의 50%만큼 상기 댐의 상기 오버플로우 에지로부터 떨어진 위치에서, 반경방향으로 외측인 위치에 배치되는 분리액 분사노즐을 구비한 원심분리기.