KR101631578B1 - 로타리 분배 장치 - Google Patents

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Abstract

로타리 분배 장치는 정지된, 원통형 내측 코어(27), 및 상기 내측 코어(27)를 중심으로 배치된 회전 가능한, 원통형 외측 쉘(25)을 포함하며, 상기 외측 쉘(25)은 이들 사이의 복수의 환형 유체 분배 챔버들을 한정한다. 상기 로타리 분배 장치는 이를 통과해 제공된 복수의 유동 통로들을 가지는 회전 가능한 인덱싱 디스크(23)로서, 이의 연결 포트들은 상기 외측 쉘(25)에 있는 포트들과 유동 소통되는 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크(23); 및 이를 통과해 제공된 복수의 유동 통로들을 가지는 정지된 인덱싱 디스크(22)로서, 이의 연결 포트들은 적절한 공정 용기들과 유체 소통되는 상기 정지된 인덱싱 디스크(22)를 추가로 포함한다. 상기 로타리 분배 장치는: 상기 정지된 코어(27)가 고정된 정지된 샤프트(28); 및 상기 정지된 샤프트(28)를 중심으로 회전 가능한 회전 가능한 슬리브(24)를 포함하는 구동장치를 포함하며, 상기 회전 가능한 슬리브(24)는 상기 회전 가능한 외측 쉘(25) 및 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크(23)를 구동한다.

Description

로타리 분배 장치{ROTARY DISTRIBUTION APPARATUS}
본 발명은 로타리 분배 장치에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 설탕 정제 공정에서 사용하기에 적합한 로타리 분배 장치에 관한 것이지만 오직 이에만 한정되는 것은 아니다.
많은 공정들에서, 상이한 공급 도관들 및 배출 도관들을 순차적으로 장비의 공정 챔버들에 연결하는 것이 필요하다. 하나의 전형적인 접근 방법은 다양한 챔버들 사이에 원하는 유동 분배를 달성하기 위해 복수의 도관들 및 밸브들을 사용하는 것이다. 그러나, 공급 및 배출 도관들의 수 및/또는 공정 챔버들의 수가 증가됨에 따라, 복잡성, 공간 및 원가 고려 사항들로 인해 종래의 파이핑 및 밸브들의 사용이 어렵게 된다. 밸브들의 수는 각각의 공정 챔버에서 멀티 포트 밸브들의 사용을 통해 감소될 수 있지만, 파이핑 배치의 복잡성이 여전히 남아 있게 된다.
위의 공정 요구 사항들이 달성될 수 있는 하나의 대안의 방식은 "로타리 분배 장치"라는 명칭의 출원인의 선행 발명인 WO2004/02949에 개시된 바와 같은 로타리 분배 장치를 이용하는 것이며, 그의 내용이 여기에 참고로 포함된다. 이와 같은 로타리 분배 장치의 추가적인 개량들과 변형들이 또한 "인덱싱 장치(Indexing Arrangement)"라는 명칭의 출원인의 특허인 WO2007/031857, 및 "인터스테이지 펌프(Interstage Pump)들을 포함하는 로타리 분배 장치"라는 명칭의 출원인의 특허인 WO2009/127978에 개시되며, 그의 내용이 또한 참고로 여기에 포함된다.
연속적인 이온 교환, 흡착 및 크로마토그래프 분리 공정들에서 적용되는 기존의 로타리 분배 장치의 일 실시예가 도 1에 도시된다. 이 장치는 고정된 공급 및 생산물 파이프들(2)이 그 내부로 연장되는 정지된, 원통형 중앙 코어(1)를 가진다. 환형 유체 분배 챔버들(3)의 세트가, 실제로, 공급 또는 생산물 스트림(feed or product stream) 당 일 분배 챔버로, 코어를 중심으로 회전하는 외측 바렐(barrel) (또는 쉘(shell))(4)과 코어(1) 사이에 한정된다. 바렐(4)과 함께 회전하는 파이프들(5)은 바렐과 함께 회전하는 인덱싱 디스크(6)에 있는 선택된 포트들과 선택된 분배 챔버들 사이에 연결된다. 인덱싱 디스크(6)는 정지된 파이핑(8)에 의해 복수의 공정 챔버들(9)에 연결된 정지된 디스크(7)에 대해 회전한다. 유체 스트림들은 중앙 코어(1) 내에서 파이프들(2)을 통해 로타리 분배 장치로 들어 가고 그 다음에 회전하는 파이핑(5)을 통해 인덱싱 디스크(6)로 공급되고, 그 다음에 정지된 디스크(7) 및 정지된 파이핑(8)을 통해 선택된 공정 챔버들(9)로 공급된다. 유체 스트림들은 공정 챔버들로부터 되돌아 와서 역으로 유사한 통로를 따르며 결국에는 이 장치로부터 고정된 파이프들(2)을 통해 배출된다. 인덱싱 디스크(6)의 회전은 유동이 선택된 공정 챔버들로 향하게 하고, 선택된 공정 챔버들은 정지된 디스크와 유동 소통이 된다.
베어링 및 구동 장치는 인덱싱 디스크와 정지된 디스크 사이에 정렬 및 밀봉 압력을 유지하도록 요구된다. 표준 로타리 분배 장치의 설계에서, 스루 링(slew ring)(10)은 정지된 디스크 및 인덱싱 디스크에 볼트로 연결된다. 스루 링은 이 유닛을 구동하는데 사용되는 외측 기어(11)를 가진다. 스루 링의 사용은 디스크들의 중앙에 있는 영역이 공급 및 생산물 파이프들이 상부 또는 하부로부터 또는 이들 모두로부터 중앙 코어로 들어 가도록 비어 있다는 이점을 가진다. 표준 설계에서, 이 바렐은 디스크들의 상부에 장착된다.
이 설계(및 밀봉 시스템)의 결과로, 스루 링이 인덱싱 디스크들로의 파이프들의 수평, 측면 도입(side entry)을 방지하므로, 회전하는 디스크와 정지된 디스크를 연결하는 파이프들이 수직 방향으로 배향된다. 몇몇의, 일반적으로 소규모의, 적용들에서, 원가, 복잡성 및 공간 고려 사항들로 인해, 인덱싱 디스크 또는 정지된 디스크로의 수평 연결을 가지는 것이 유리하게 된다. 그러나, 스루 링 베어링의 사용은 이를 실행할 수 없게 만든다.
WO2004/02949, WO2007/031857, 및 WO2009/127978
따라서, 본 발명의 목적은 적어도 부분적으로 위의 단점들을 완화시킬 수 있는, 새로운 로타리 분배 장치를 제공하는 것이고, 특히 이를 위한 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 기존의 로타리 분배 장치들 및 구동 장치들에 대한 유용한 대안이 될, 새로운 로타리 분배 장치를 제공하는 것이고, 특히 이를 위한 구동 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면,
정지된, 원통형 내측 코어;
상기 내측 코어 및 회전 가능한, 원통형 외측 쉘은 이들 사이의 복수의 환형 유체 분배 챔버들을 한정하고, 상기 내측 코어를 중심으로 배치된 상기 회전 가능한, 원통형 외측 쉘;
회전 가능한 인덱싱 디스크를 통과해 제공된 복수의 유동 통로들을 가지며, 이의 연결 포트들은 상기 외측 쉘에 있는 포트들과 유동 소통되는 회전 가능한 인덱싱 디스크; 및
정지된 인덱싱 디스크를 통과해 제공된 복수의 유동 통로들을 가지며, 이의 연결 포트들은 적절한 공정 용기들과 유체 소통되는 정지된 인덱싱 디스크;를 포함하는 로타리 분배 장치가 제공되며;
상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들은, 상기 외측 쉘에 있는 포트들과 유동 소통되는 연결 포트들 및 인덱싱 포트들을 가지고,
상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들의 연결 포트들 및 인덱싱 포트들은 각각 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들의 제1말단들 및 제2말단들에 형성되며,
상기 정지된 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들은, 공정 용기들과 유동 소통되는 연결 포트들 및 인덱싱 포트들을 가지며,
상기 정지된 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들의 연결 포트들 및 인덱싱 포트들은 각각 상기 정지된 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들의 제1말단들 및 제2말단들에 형성되며,
상기 회전 가능한 인덱싱 디스크에 있는 상기 인덱싱 포트들 및 상기 정지된 인덱싱 디스크에 있는 상기 인덱싱 포트들은 사용 시에 축방향으로 배열되고,
상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 회전은, 상기 로타리 분배 장치를 통과하는 유동 경로를 선택적으로 변경하기 위해, 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 상기 인덱싱 포트들이 상기 정지된 인덱싱 디스크의 선택된 인덱싱 포트들과 선택적으로 유체 소통이 되게 하고,
상기 로타리 분배 장치는:
상기 정지된 코어가 고정된 정지된 샤프트, 및 상기 정지된 샤프트를 중심으로 회전 가능한 회전 가능한 슬리브를 포함하는 구동 장치; 및
상기 회전 가능한 슬리브를 구동하는 구동 수단;을 포함하고,
상기 회전 가능한 슬리브는 상기 회전 가능한 외측 쉘 및 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크를 구동하고,
상기 정지된 샤프트 및 상기 회전 가능한 슬리브는 상기 로타리 분배 장치의 내부에 그리고 중앙 축 상에 위치되고, 상기 구동 수단은 상기 로타리 분배 장치의 상부 또는 하부에 위치됨으로써, 상기 구동 수단이 상기 인덱싱 디스크들의 반경방향으로 외측에 위치되지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 구동 수단은 상기 정지된 인덱싱 디스크의 축방향으로 외측에 위치된다.
상기 회전 가능한 슬리브는 구동 디스크에 연결될 수 있고, 이는 이번에는 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크 및 상기 회전 가능한 외측 쉘을 구동한다.
상기 정지된 샤프트는 상기 구동 수단을 통해 연장되고, 상기 정지된 샤프트의 외측 단부는 상기 구동 수단의 부분을 형성하는 기어 박스의 하우징에 고정된다.
삭제
본 발명의 추가적인 특징에 따르면, 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 연결 포트들은 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 원주방향 외측 면에 위치된다. 또한, 상기 정지된 인덱싱 디스크의 연결 포트들은 상기 정지된 인덱싱 디스크의 원주방향 외측 면에 위치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는 비한정적인 예로서 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1은 기존의 로타리 분배 장치의 부분 절단 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 새로운 로타리 분배 장치의 단면 개략도이다.
위에서 설명된 기존의 로타리 분배 장치가 도 1에 도시된다. 특히, 이 장치는 스루잉 링 구동 장치(slewing ring driving arrangement)를 이용하며, 이의 스루잉 링은 인덱싱 디스크들에 인접하여 위치되고, 이에 따라서 인덱싱 디스크들의 외측 주변들 상에 연결 포트들을 제공하는 것을 방해하고, 인덱싱 디스크 내에 수직으로 연장되는 유동 도관들을 사용하는 것이 필요하게 된다.
도 2를 참조하면, 대안의 구동 장치를 포함하는 새로운 로타리 분배 장치의 비한정적인 예는 일반적으로 참조번호 20으로 표시된다.
이 새로운 장치에서, 이 실시예에서 기어 박스 및 베어링 하우징의 형태의, 구동 수단(21)은 정지된 인덱싱 디스크 (22) 위에 작동 가능하게 위치되고, 적절한 정지된 구조 (도시되지 않음)에 의해 지지된다.
회전 가능한 인덱싱 디스크(23)는 정지된 인덱싱 디스크(22)의 아래에 위치되고, 인덱싱 디스크들(22 및 23)의 고리들을 통과해 로타리 분배 장치(20)로 연장되는 구동 슬리브 또는 튜브(24)를 통해 기어 박스(21)의 출력 구동에 연결된다. 회전 가능한 외측 쉘 또는 바렐(25)은 회전 가능한 인덱싱 디스크(23)에 연결되고 회전 가능한 인덱싱 디스크(23)와 함께 회전한다. 특히, 구동 슬리브(24)의 단부는 구동 디스크(35)에 연결되고, 이는 이번에는 회전 가능한 인덱싱 디스크(23) 및 회전 가능한 외측 슬리브(25)에 연결된다.
인덱싱 디스크들(22 및 23) 사이의 밀봉력은 압력 링(26)을 통해 회전 가능한 인덱싱 디스크(23) 또는 정지된 인덱싱 디스크에 공기 압력을 가함으로써 달성된다. 압력 링(26)은 많은 상이한 구성들로 이루어질 수 있으며, 본 발명은 임의의 특정한 설계에 한정되지 않는다.
정지된 내측 또는 중앙 코어(27)는 구동 튜브(24) 내에 위치되고 기어 박스를 통과하고 기어 박스 하우징(또는 유사한 정지된 구성요소)에 고정된 정지된 중앙 샤프트(28)에 고정된다. 구동 튜브(24)는 정지된 중앙 샤프트(28)를 중심으로 회전하도록 구성된다.
공급 및 생산물 파이프들(29)은 정지된 중앙 샤프트(28)의 반대편에 있는 단부에서 중앙 코어(27)에 연결된다. 공급 및 생산물 파이프들(29)은 회전 가능한 쉘(25)과 정지된 코어(27)에 의해 형성되고 이들 사이에 위치된 환형 유체 분배 챔버들(32)와 유동 소통된다. 유체 분배 챔버들은 이번에는 회전하는 쉘(25) 및 회전 가능한 인덱싱 디스크(23)에 대해 정지 상태에 있고, 그러므로 인덱싱 디스크(23) 및 쉘(25)이 회전될 때에 로타리 분배 장치(20)를 중심으로 회전하는 파이프들(30)에 의해 회전 가능한 인덱싱 디스크(23)와 유동 소통된다. 정지된 파이프들(31)은 정지된 인덱싱 디스크(22)로부터 그리고 이의 내부로 연장되고, 로타리 분배 장치(20)와 임의의 요구되는 공정 도관(도시되지 않음) 사이에 유동 소통을 제공한다.
위의 구성은 회전 가능한 슬리브(24)의 형태의 구동 장치가 로타리 분배 장치 내에 내장되고, 구동 수단이 (이 장치의 배향에 따라서, 이 장치가 전도될 수 있다는 것이 주목됨) 이 장치의 위나 아래에 위치된다는 점에서 유리하다. 그러므로, 구동 장치는 인덱싱 디스크들의 외측 주변에 바로 인접한 영역을 방해하지 않을 것이며, 이에 따라 인덱싱 디스크들로의 도관들의 측면 도입을 허용한다. 측면 도입 (즉, 수평의) 구성은 특히, 소규모의 적용들이 관련될 때에, 원가 및 복잡성을 감소시키면서 이 장치를 단순화하고 이를 더 소형화할 것이다.
인덱싱 디스크들, 외측 쉘 및 내측 코어의 정확한 구성 및 설계는 이 특정 발명의 주제가 아니며, 이 구성요소들의 많은 상이한 실시예들은 본 발명의 신규성 및 독창적인 양상을 벗어나지 않고 사용될 수 있으며, 과거에 사용되어 온 외측 구동 장치에 반대되는 내측 구동 장치라는 것이 주목되어야 한다.
그러므로, 위의 것들은 본 발명의 오직 일 실시예이며 본 발명의 사상 및/또는 범위를 벗어나지 않는 많은 변형들이 존재할 수 있다는 것이 인정될 것이다.

Claims (7)

  1. 정지된, 원통형 내측 코어;
    상기 내측 코어 및 회전 가능한, 원통형 외측 쉘은 이들 사이의 복수의 환형 유체 분배 챔버들을 한정하고, 상기 내측 코어를 중심으로 배치된 상기 회전 가능한, 원통형 외측 쉘;
    회전 가능한 인덱싱 디스크를 통과해 제공된 복수의 유동 통로들을 가진 회전 가능한 인덱싱 디스크; 및
    정지된 인덱싱 디스크를 통과해 제공된 복수의 유동 통로들을 가진 정지된 인덱싱 디스크;를 포함하는 로타리 분배 장치로서,
    상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들은, 상기 외측 쉘에 있는 포트들과 유동 소통되는 연결 포트들 및 인덱싱 포트들을 가지고,
    상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들의 연결 포트들 및 인덱싱 포트들은 각각 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들의 제1말단들 및 제2말단들에 형성되며,
    상기 정지된 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들은, 공정 용기들과 유동 소통되는 연결 포트들 및 인덱싱 포트들을 가지며,
    상기 정지된 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들의 연결 포트들 및 인덱싱 포트들은 각각 상기 정지된 인덱싱 디스크의 복수의 유동 통로들의 제1말단들 및 제2말단들에 형성되며,
    상기 회전 가능한 인덱싱 디스크에 있는 상기 인덱싱 포트들 및 상기 정지된 인덱싱 디스크에 있는 상기 인덱싱 포트들은 사용 시에 축방향으로 배열되고,
    상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 회전은, 상기 로타리 분배 장치를 통과하는 유동 경로를 선택적으로 변경하기 위해, 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 상기 인덱싱 포트들이 상기 정지된 인덱싱 디스크의 선택된 인덱싱 포트들과 선택적으로 유체 소통이 되게 하고,
    상기 로타리 분배 장치는:
    상기 정지된 코어가 고정된 정지된 샤프트, 및 상기 정지된 샤프트를 중심으로 회전 가능한 슬리브를 포함하는 구동 장치; 및
    상기 회전 가능한 슬리브를 구동하는 구동 수단;을 포함하고,
    상기 회전 가능한 슬리브는 상기 회전 가능한 외측 쉘 및 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크를 구동하고,
    상기 정지된 샤프트 및 상기 회전 가능한 슬리브는 상기 로타리 분배 장치의 내부에 그리고 중앙 축 상에 위치되고, 상기 구동 수단은 상기 로타리 분배 장치의 상부 또는 하부에 위치됨으로써, 상기 구동 수단이 상기 인덱싱 디스크들의 반경방향으로 외측에 위치되지 않는 것을 특징으로 하는 로타리 분배 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 수단은 상기 정지된 인덱싱 디스크의 축방향으로 외측에 위치되는 것을 특징으로 하는 로타리 분배 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 가능한 슬리브는 구동 디스크에 연결되고, 상기 구동 디스크는 이번에는 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크 및 상기 회전 가능한 외측 쉘을 구동하는 것을 특징으로 하는 로타리 분배 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정지된 샤프트는 상기 구동 수단을 통해 연장되고,
    상기 정지된 샤프트의 외측 단부는 상기 구동 수단의 부분을 형성하는 기어 박스의 하우징에 고정되는 것을 특징으로 하는 로타리 분배 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 연결 포트들은 상기 회전 가능한 인덱싱 디스크의 원주방향 외측 면에 위치되는 것을 특징으로 하는 로타리 분배 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정지된 인덱싱 디스크의 연결 포트들은 상기 정지된 인덱싱 디스크의 원주방향 외측 면에 위치되는 것을 특징으로 하는 로타리 분배 장치.
KR1020147002024A 2011-06-27 2012-06-22 로타리 분배 장치 KR101631578B1 (ko)

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