KR101612908B1 - 회전 나이프, 세정 칼럼, 및 세정 칼럼에서 결정층을 분해하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

액체 내의 고형 입자들의 현탁액을 처리하는 세정 칼럼 내에 형성된 결정층을 분해하기 위한 회전 나이프가 제공된다. 그 회전 나이프에는 스포크 지지대가 제공된다. 스포크 지지대는 적어도 두 개의 스포크들을 포함한다. 스포크들의 상대 각도는 대략 20° 내지 대략 80° 사이이다.

Description

회전 나이프, 세정 칼럼, 및 세정 칼럼에서 결정층을 분해하기 위한 방법{Rotating knife, washing column, and method for disintegrating a crystal bed in a washing column}

본 발명은 세정 칼럼 내에 형성된 결정층을 분해하기 위한 회전 나이프에 관한 것이다.

세정 칼럼은 액체 내의 고형 입자들을 갖는 현탁액(suspension)을 처리하기 위한 것으로서 일반적으로 알려져 있다. 세정 칼럼은 불순한 용해물 내의 현탁액으로부터 유기 결정들을 분리하기 위하여 이용될 수도 있다.

일반적으로, 세정 칼럼 내에서는, 오염된 액체 분량(liquid fraction)(모 용액(mother liquor))으로부터 상대적으로 순수한 고형 입자들을 분리하기 위하여, 예를 들어 내부에 (용해되지 않거나 결정화된) 고형 입자(solid particle)들을 가진 용해물을 포함하는 현탁액이 세정 칼럼을 통과하게 된다. 세정 칼럼은 하나 이상의 필터들을 포함하는바, 그 필터들 각각은 별도의 파이프 내에 포함되며, 그 파이프는 세정 칼럼의 내부를 통하여 길이 방향으로 연장되고, 현탁액은 그 칼럼의 일 말단부에서 공급되어 그 칼럼의 다른 말단부 방향으로 파이프들을 따라서 이동하게 된다. 모 용액은 필터들을 지나가고, 따라서 파이프의 끝에서 방출된다. 필터들을 경유함에 따라서, 모 용액은 현탁액으로부터 추출되어, 입자들의 다공성 층이 세정 칼럼 내에 형성된다. 그 칼럼의 다른 말단부에서는, 형성된 입자들의 층을 분해 또는 파괴하기 위한 수단이 제공된다. 방출된 고형 (결정성) 재료는 용해되고, 이 용해물의 일부분은 그 자신의 용해물 내의 입자들을 세정하가 위하여 세정 액체로서 입자층으로 공급된다. 형성된 결정층을 분해 또는 파괴하기 위한 수단은 나이프를 포함한다. 그 나이프는 통상적으로 회전하는 보유체(carrier)에 장착된다. 그러므로, 나이프를 구비한 회전 보유체는 흔히 '회전 나이프'로 알려져 있다. 회전 나이프는 통상적으로 샤프트(shaft)에 의해서 구동된다.

WO 03/041833 에는 샤프트에서 중앙이 지지된 회전 나이프가 개시되어 있다. 그 중앙의 지지에 부가하여, 회전 나이프와 샤프트 사이에는 보강재(stiffener)들이 제공될 수 있다.

회전 나이프의 단점은, 결정층의 분해된 입자들을 방출하기가 상대적으로 곤란하다는 점에 있다. 다른 단점은, 큰 힘으로 인하여 보유체의 구조물이 상대적으로 무겁다는 점에 있다.

본 발명의 목적은 전술된 단점들 중 적어도 하나를 완화시키면서도 장점들을 유지하는 회전 나이프를 제공하는 것이다.

상기 목적을 위하여, 본 발명은 세정 칼럼 내에 형성된 결정층을 분해하기 위한 회전 나이프를 제공하는바, 그 회전 나이프에는 스포크 지지대가 제공된다.

회전 나이프에 스포크 지지대를 제공함으로써, 그 나이프는 안정적이고 신뢰성있는 방식으로 지지될 수 있다. 스포크 지지대 덕분에, 나이프를 포함하는 보유체는 보다 가볍게 될 수 있고, 따라서 제작 비용이 적게 소요된다. 또한, 스포크 지지대는 상대적으로 개방된 지지대를 제공하는바, 이에 의하여 결정층의 분해된 입자들이 용이하게 방출될 수 있다.

회전 나이프에 감소된 원주상 측부 에지(reduced circumferential side edge)를 제공함으로써, 지나가는 고형 입자들에 의하여 유발되는 회전 나이프와 세정 칼럼의 측벽 사이의 마찰이 최소화될 수 있다. 감소된 원주상 측부 에지를 가진 회전 나이프는 독립된 발명으로서 고찰될 수도 있다.

추가적인 유리한 실시예들은 종속항들에 기재되어 있다.

본 발명은 현탁액을 처리하기 위한 세정 칼럼에 관한 것이기도 하다.

또한, 본 발명은 세정 칼럼 내에서 결정층을 분해하기 위한 방법에 관한 것이기도 하다.

본 발명에 의하여, 전술된 단점들 중 적어도 하나를 완화시키면서도 장점들을 유지하는 회전 나이프가 제공된다.

본 발명은 하기의 도면에 제시된 예시적인 실시예들을 기초로 하여 상세히 설명될 것이다. 그 예시적인 실시예들은 본 발명의 비 제한적인 예로서 제시된 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 회전 나이프를 구비한 세정 칼럼의 실시예의 개략도이고;
도 2 는 본 발명에 따른 회전 나이프의 개략적인 측면도이고;
도 3 은 본 발명에 따른 회전 나이프의 개략적인 평면도이고;
도 4a 및 도 4b 는 본 발명에 따른 스포크 지지대의 개략적인 측면도 및 평면도이고;
도 5a, 도 5b, 도 5c, 및 도 5d 는 본 발명에 따른 나이프 에지(knife edge)의 개략적인 측면도이다.
상기 도면들은 비제한적인 예시적 실시예들로서 주어지는 본 발명의 바람직한 실시예들을 개략적으로 도시한 것에 불과하다는 것에 유의하여야 한다. 도면들에서, 동일 또는 대응되는 부분들은 동일한 참조번호로서 표시되어 있다.

도 1 에는 세정 칼럼(3)이 도시되어 있는데, 여기에는 예를 들어 용해물 및 고형 입자들을 포함하는 현탁액이 펌프(5)에 의하여 라인(line; 4)을 거쳐서 공급된다. 현탁액은 세정 칼럼의 상부에서 세정 칼럼(3)으로 공급되어 하향으로 유동하여 현탁액 구역(suspension zone; 21)으로 간다. 세정 칼럼(3)은 필터(7)를 구비한 복수의 파이프(6)들을 포함한다. 필터(7)들의 영역에서는, 현탁액으로부터의 액체 분량(모 용액)이 파이프(6)들 안으로 유동한다. 액체 분량(모 용액)은 라인(11)을 거쳐서 파이프(6)들로부터 방출된다. 고형 입자들은 필터(7)들을 지나갈 수 없고, 세정 칼럼(3) 내에 잔류하여 응집/농밀 구역(concentration/thickening zone; 20) 내에 결정층을 형성한다.

결정층은 회전 나이프(9)에 의하여 분해 또는 긁혀진다. 도 2 에는, 회전 나이프(9)의 접촉면(contact face; 25)이 어떻게 결정층과 접촉하여서 회전 나이프(9)의 접촉면(25) 측에 제공된 나이프 블레이드(knife blade; 1)들에 의해 결정층이 분해되는지가 상세히 도시되어 있다. 나이프 블레이드(1)들이 결정층의 입자들을 긁어내는바, 그 다음에 그 입자들은 인접한 슬롯들 또는 다른 형태의 개구들을 통해서 지나가게 되어, 그 긁혀 내어진 입자들이 나이프(9)를 지나갈 수 있도록 허용된다.

본 발명에 다르면, 회전 나이프(9)에는 스포크 지지대(8)가 제공된다. 스포크 지지대(8)는 샤프트(12)에 장착되도록 구성된다. 샤프트(12)는 회전 나이프(9)에 대해 장애가 되지 않으며 또한 결정층의 형성에도 장애가 되지 않는다. 이 실시예에서, 회전 나이프(9)는 샤프트(12)에 의하여 구동된다. 결정층은 회전 나이프(9)의 대략적으로 전체의 표면에 걸쳐서 긁혀 내어질 수 있고, 또한 회전 나이프(9)의 중앙부에서도 긁혀 내어질 수 있으며, 나아가 회전 나이프(9)의 측부 에지에 상대적으로 가까운 곳에서도 긁혀 내어질 수 있다.

긁혀 내어진 고형 입자들은 순환하는 용해물과 함께 라인(13)을 거쳐서 용해기(melter; 14)로 이송된다. 용해물은 펌프(15)에 의하여 순환된다. 용해된 긁혀진 입자들은 밸브(18) 및 라인(16)을 거쳐서 방출된다. 밸브(18)에 의하여, 순환하는 용해물 내의 압력은, 당시에 움직이는 입자들을 구비한 순환하는 용해물 카운터(melt counter)의 적은 분량을 세정 칼럼(3)의 저부로 강제하는 값으로 설정된다. 이 용해물의 분량은 세정 구역(washing zone; 19) 내의 결정성 입자들을 세정하는 역할을 하여서, 용해물의 바람직하지 못한 성분이 칼럼(3)의 저부로 스며나가는 것을 방지한다.

도 2 및 도 3 에는 본 발명에 따른 스포크 지지대(8)를 구비한 회전 나이프(9)의 상세가 도시되어 있다. 샤프트(12)에 대해 상대적인 스포크(22)들의 각도는 대략 20° 내지 대략 80° 사이일 수 있다. 스포크 지지대(8)에는 도 3 에 도시된 바와 같이 하나 이상의 스포크(22)들이 제공될 수 있다. 바람직하게는, 스포크 지지대(8)가, 회전 나이프(9)의 안정적인 지지를 위하여, 둘 이상의 스포크(22)들을 구비한다. 스포크 지지대(8)는 상대적으로 개방되어 있는바, 이것은 분해된 입자들의 방출을 용이하게 한다. 스포크(22)들은 회전 나이프(9) 아래의 여유 공간을 제공하는바, 특히 회전 나이프(9)의 중앙 영역 아래의 공간은 분해된 입자들이 통과하여 지나가는 것을 허용하도록 여유가 있다. 도 4a 및 도 4b 에 도시된 스포크 지지대(8)는 6 개의 동등하게 이격된 스포크(22)들을 구비한다. 스포크(22)들 사이의 개방 공간(30)은 모든 스포크(22)들에 대해 어느 정도 동일하다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이, 스포크(22)는 샤프트(12)와 회전 나이프(9) 사이에서 연장된다. 일 단부에서, 스포크(22)는 회전 나이프(9)와의 연결을 위한 구성을 갖는다. 스포크(22)는, 회전 나이프(9)의 원주상 에지 가까이에서, 또는 회전 나이프(9)의 중앙과 그 원주상 에지 사이의 임의의 공간에서 회전 나이프(9)에 연결될 수 있다. 스포크(22)는 접촉면(25)의 반대측에 있는 회전 나이프(9)의 저부면(26)에서 회전 나이프에 연결된다. 바람직하게는, 안정적이고 효과적인 지지를 위하여, 스포크(22)들이, 회전 나이프(9)의 원주상 에지와 중앙 사이의 반경방향 길이의 대략 절반과 원주상 에지의 사이에서 회전 나이프(9)에 연결된다. 스포크 지지대(8)로 인하여, 회전 나이프(9)는 덜 무거우면서도 강직성있는 구조물로서 제작될 수 있다. 회전 나이프(9)가 상대적으로 가벼운 구조를 가짐으로써 비용 면에서의 장점을 제공하기도 한다.

스포크(22)의 타측 단부에서, 스포크(22)는 샤프트(12)와의 연결을 위한 구성을 갖는다. 도 1 및 도 2 에 도시된 실시예들에서, 샤프트(12)는 회전 나이프(9) 아래에서 종료되고 회전 나이프(9)에 직접적으로 연결되지 않는다. 샤프트(12)는 스포크(22)들을 거쳐서 회전 나이프(9)에 연결된다. 회전 나이프(9)의 중앙 영역 아래에는 이렇게 형성된 공간이 있는데, 이 공간은 분해된 입자들이 지지대(8)를 용이하게 통과하는 것을 허용한다.

스포크(22)들은 예를 들어 용접, 볼트체결, 나사체결에 의하여 회전 나이프(9) 및/또는 샤프트(12)에 연결되거나, 또는 스포크(22)가 예를 들어 도 4a 에 도시된 바와 같이 스포크 지지대(8)의 일체적 부분일 수 있다. 그러면 스포크 지지대(8)는 예를 들어 주조에 의하여 단일체로서 제작될 수 있다.

도 3 에 도시된 회전 나이프(9)의 평면도에는 회전 나이프(9)를 형성하기 위하여 보유체(23)에 장착된 나이프 블레이드(1)들이 도시되어 있다. 이 실시예에서, 나이프 블레이드(1)들은 보유체(23)의 중앙과 보유체(23)의 원주상 에지 사이에서 연장된다. 수 개의 나이프 블레이드(1)들이 제공되는바, 이들은 보유체(23)에서 서로에 대해 상대적으로 각도상으로 변위되게 배치된다. 나이프 블레이드의 다른 구성형태도 가능하다. 예를 들어, 중앙과 원주상 에지 사이에서 연장되는 하나의 나이프 블레이드 대신에, 수 개의 짧은 나이프 블레이드들이 이용될 수 있다. 짧은 나이프 블레이드들은, 예를 들어 하나의 반경방향 선 상에 배치되거나 또는 예를 들어 수 개의 상대적으로 짧은 나이프들 및/또는 다른 긁음 도구를 포함하는 나이프 구역(knife zone) 내에 모여 있을 수 있다. 나이프 구역은 예를 들어 긁음용 요소를 구비한 복수의 구멍들을 포함할 수 있다. 또한, 보유체에 나이프가 장착되는 대신에, 나이프가 스포크에 의하여 개별적으로 지지되는 개별의 긁음 장치로서 제공될 수 있다. 나이프들이 장착되는 보유체는 슬롯이 형성된 원판일 수도 있으되, 예를 들어 중량 절감을 위하여 상대적으로 개방된 구조를 가질 수 있다. 또한, 보유체(23)는, 상대적으로 가볍고 얇게 구성될 수 있으며, 스포크(22)들과의 연결을 제공하고 또한 국지적으로 보유체(23)를 보강하기 위하여 지지 링(24)들을 구비할 수 있다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 회전 나이프(9)의 직경은 세정 칼럼의 직경과 대략적으로 동일하다. 세정 칼럼(3)의 측벽(2)과 회전 나이프(9)의 에지 사이에는 상대적으로 작은 공간만이 있을 뿐이다. 긁혀진 고형 입자들로 인한 회전 나이프(9)와 측벽(2) 간의 마찰을 저감시키기 위하여, 회전 나이프(9)의 원주상 측부 에지(10)는 도 2 에 도시된 바와 같이 반경방향 외향의 방향으로 감소하는 두께를 가질 수 있다. 다시 말하면, 원주상 에지(10) 가까이에서 보유체(23)의 두께는 원주상 에지를 향하여 갈수록 더 작게 된다. 이 경우, 상기 원주상 측부 에지(10)는 "감소된 원주상 측부 에지"라고 호칭될 수 있다. 바람직하게는, 회전 나이프(9)의 접촉면(25)은 대략적으로 편평하게 유지되고, 회전 나이프(9)의 저부면(26)은 도 5a 및 도 5b 에 도시된 바와 같이 곡선화, 경사화, 또는 단차화된 부분을 거쳐서 원주상 에지를 향하여 연장된다. 도 5c 에는 나이프(9)의 단차진 에지 부분의 대안적인 실시예가 도시되어 있다. 회전 나이프(9a)에는 원주상 링(31)이 배치될 수 있다. 감소된 원주상 측부 에지(10)의 접촉면(25)에 대해 상대적인 각도는 대략 20° 내지 대략 80° 사이일 수 있고, 바람직하게는 대략 45°이다. 감소된 원주상 측부 에지를 가진 회전 나이프(9)는, 나이프 에지의 통과 후에 긁혀진 입자들에게 더 큰 공간을 제공함으로써, 긁혀진 입자들, 세정 칼럼의 측벽(2), 및 나이프(9) 간의 마찰을 저감시킨다. 도 5d 에 도시된 다른 실시예에서, 나이프(9)의 지지대-측(support-side)에서 그리고/또는 나이프에서 세정 칼럼의 측벽(2a)에는 나이프(9)의 층-측(bed-side)에서의 세정 칼럼의 측벽(2)보다 더 큰 내측 직경이 제공될 수 있다.

또한, 짧은 나이프들이 회전 나이프에 걸쳐서 동등하게 이격되어 배분되는 방식으로 배치될 수 있는바, 이것은 반경방향으로 뿐만 아니라 축방향으로도 가능하다. 또한 나이프 구역들은 회전 나이프에 걸쳐서 분포되거나, 또는 분리된 나이프들과 조합될 수 있다.

본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 다양한 변형예들을 이해할 수 있을 것이다. 이 실시예에서, 스포크들은 실질적으로 직선형이 스포크들로서 도시되었다. 대안적으로 그리고/또는 부가적으로는, 스포크들이 곡선형이거나 또는 각도를 갖는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 스포크가 회전 나이프와 샤프트 사이에서 실질적으로 직각인 각도를 가질 수 있다. 이와 같은 그리고 다른 변형예들은, 첨부된 청구범위 내에 정의된 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

3: 세정 칼럼 5: 펌프
6: 파이프 7: 필터
20: 응집/농밀 구역 21: 현탁액 구역

Claims (9)

1. 액체 내의 고형 입자들의 현탁액을 처리하는 세정 칼럼(washing column) 내에 형성되는 결정층(crystal bed)을 분해하기 위한 회전 나이프(rotating knife)로서,
   분해될 결정층과 접촉하는 접촉면을 갖는 상기 회전 나이프에는 상기 접촉면의 반대측에 배치된 스포크 지지대(spoke support)가 제공되고, 상기 회전 나이프는 상기 분해될 결정층과 상기 스포크 지지대 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는, 회전 나이프.
2. 제 1 항에 있어서,
   회전 나이프는 반경방향 외향으로 감소하는 두께를 갖는 원주상 측부 에지를 포함하는, 회전 나이프.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 회전 나이프의 접촉면은 편평하고, 상기 접촉면 반대측의 저부면은 상기 원주상 측부 에지를 향하여 연장되는, 회전 나이프.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 스포크 지지대는 적어도 두 개의 스포크들을 포함하는, 회전 나이프.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 스포크 지지대는 샤프트에 장착되도록 구성된, 회전 나이프.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 샤프트에 대한 스포크들의 각도는 20° 내지 80° 사이인, 회전 나이프.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 회전 나이프의 직경은 세정 칼럼의 직경과 같은, 회전 나이프.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 회전 나이프를 포함하는, 액체 내의 고형 입자들의 현탁액을 처리하기 위한 세정 칼럼.
9. 스포크 지지대가 제공된 회전 나이프를 이용하여 세정 칼럼 내에 형성된 결정층을 분해시킴을 포함하는, 세정 칼럼 내에서 액체 내의 고형 입자들의 현탁액을 처리하기 위한 방법으로서,
   상기 스포크 지지대는 상기 회전 나이프의 결정층과의 접촉면에 대해 반대측에 배치되고, 상기 회전 나이프는 상기 분해될 결정층과 상기 스포크 지지대 사이에 배치된, 세정 칼럼 내에서 액체 내의 고형 입자들의 현탁액을 처리하기 위한 방법.

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