KR20080077001A - Solids recovery using cross-flow microfilter and automatic piston discharge centrifuge - Google Patents

Solids recovery using cross-flow microfilter and automatic piston discharge centrifuge Download PDF

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KR20080077001A
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로버트 비. 카르
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와그너 디벨로프먼트, 인크.
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Abstract

In a system for combined centrifugation and microfiltration, retentate from a cross-flow microfilter is fed to an automatic piston discharge centrifuge for solids removal, thereby enhancing the efficiency of both processes. The centrifuge includes a cylindrical bowl having a conical lower end with an opening through which feed liquid is injected. Solids separate from the feed liquid and accumulate along the inner surface of the bowl as the bowl rotates at high speed. A microfiltration membrane can be added to improve solids retention in the bowl and provide a filtered centrate. During solids discharge, a piston is urged downward along a vertical axis.. The downward movement of the piston forces accumulated solids from the bowl via the opening in the conical lower end thereof.

Description

교차 유동 미세필터 및 자동 피스톤 방출 원심분리기를 이용한 고체 회수 {SOLIDS RECOVERY USING CROSS-FLOW MICROFILTER AND AUTOMATIC PISTON DISCHARGE CENTRIFUGE}Solid recovery with cross flow microfilter and automatic piston discharge centrifuge {SOLIDS RECOVERY USING CROSS-FLOW MICROFILTER AND AUTOMATIC PISTON DISCHARGE CENTRIFUGE}

*관련 출원의 교차 참조* Cross-reference to related applications

이 출원은 2005년 9월 1일 출원된 출원 계속 중인 미국 특허출원 제 11/218,280호의 연속출원이고 2006년 8월 25일 출원된 국체 특허출원 제 PCT/IB2006/002411호의 연속출원이다. 이 출원은 2005년 12월 5일 출원된 미국 가출원 제 60/742,558호와 2006년 1월 4일 출원된 미국 가출원 제 60/756,381호를 우선권으로서 주장하고 있다. 이 관련 출원은 여기서 각각 참조로서 인용된다. This application is a continuation of the pending US patent application Ser. No. 11 / 218,280, filed September 1, 2005 and a continuation of the national patent application PCT / IB2006 / 002411, filed August 25, 2006. This application claims priority to US Provisional Application No. 60 / 742,558, filed December 5, 2005 and US Provisional Application No. 60 / 756,381, filed January 4, 2006. These related applications are each hereby incorporated by reference.

원심분리기의 많은 다른 형태가 특별한 중력에 기초하여 불균질 혼합물을 구성성분으로 분리하기 위해 공지되어 있다. 일반적으로, 주입 물질 또는 액체로서도 지칭될 수 있는 불균질 혼합물은 원심분리기의 회전 보울로 주입된다. 회전 보울은 고속으로 회전하고 이 혼합물의 구성성분에 힘을 가하며, 이는 높은 특별한 중력을 가지고 이에 의해 이로부터 침전에 의해 분리된다. 결과적으로, 조밀한 고 체는 보울의 내부면 또는 내벽에 대해 단단하게 케이크(cake)처럼 압축되고, 정해진 액체는 케이크로부터 방사상으로 내부로 형성된다. 이 보울은 중력보다 20,000배 큰 힘을 만들기에 충분한 속도로 회전할 수 있고, 이에 의해 센트레이트(centrate)로부터 고체를 분리한다. Many other forms of centrifuges are known for separating the heterogeneous mixture into components based on particular gravity. Generally, heterogeneous mixtures, which may also be referred to as injection materials or liquids, are injected into the rotating bowl of the centrifuge. The rotating bowl rotates at high speed and exerts a force on the constituents of this mixture, which have a high specific gravity and are thereby separated by precipitation. As a result, the dense solid is pressed like a cake firmly against the inner surface or inner wall of the bowl, and a defined liquid is formed radially inward from the cake. This bowl can rotate at a speed sufficient to produce a force 20,000 times greater than gravity, thereby separating the solid from the centrate.

고체가 보울의 벽을 따라 축적되기 때문에, 정해진 액체는 보울로부터 빠져나가고 "센트레이트"로서 분리기를 떠난다. 축적된 고체의 원하는 양이 결정되면, 분리기는 방출 모드에 놓이고 이 모드에서 고체는 분리기로부터 제거된다. 종종, 예를 들면, 내부 스크레이퍼(scraper)가 보울의 벽으로부터 고체를 벗겨내도록 이용된다. Because solids accumulate along the walls of the bowl, the set liquid exits the bowl and leaves the separator as "centrate." Once the desired amount of accumulated solid is determined, the separator is placed in the release mode in which the solid is removed from the separator. Often, for example, an internal scraper is used to peel off solids from the walls of the bowl.

특별한 종류의 고체 및 액체를 방출할 때, 종래의 분리기는 많은 단점을 갖는다. 예를 들면, 일정한 분리기는 끈적거리는 고체를 완전히 방출할 수 없고, 이는 열등한 수율을 초래할 수 있다. 열등한 수율은 의약품 프로세스에서 요구되는 것과 같은 고부가가치의 고체에 대해 특히 문제가 될 수 있다. 또한, 물질을 보울의 회전 속도로 가속시킬 때, 종래의 분리기는 주입 물질에 매우 높은 전단력이 미치게 하고, 이는 예를 들어 원형 셀(intact cells)과 같은 민감한 화학적 또는 생물학적 물질에 손상을 입힐 수 있다. When releasing special types of solids and liquids, conventional separators have many disadvantages. For example, certain separators cannot completely release sticky solids, which can lead to inferior yields. Inferior yields can be particularly problematic for high value added solids such as those required in pharmaceutical processes. In addition, when accelerating the material at the rotational speed of the bowl, conventional separators have a very high shear force on the injected material, which can damage sensitive chemical or biological materials such as, for example, intact cells. .

또한, 다른 분리기는 민감한 고체를 다루고 회수하는 편리한 수단을 제공하지 못한다. 예를 들면, 작동자는 고체 방출 및 회수를 모두 돕도록 공통적으로 이용된다. 이러한 작동 개입을 필요로 하는 분리기는 종종 오염 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 일정한 분리기는 다수의 기계적 구성요소를 이용하여 고체 회수를 촉 진하고, 이는 분리기 내구도에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 구성요소는 일반적으로 분리기 외부에 있거나 또는 추가적인 장비의 행태를 가지고, 이는 크기 및 호환성의 문제를 모두 일으킬 수 있다. 또한, 종래의 분리기는 상당한 유지 비용의 증가 없이는 세정 또는 살균하기 어려운 경향이 있다. In addition, other separators do not provide a convenient means of handling and recovering sensitive solids. For example, operators are commonly used to aid in both solid release and recovery. Separators that require this operating intervention can often cause contamination problems. In addition, certain separators utilize a number of mechanical components to promote solid recovery, which can affect separator durability. These components are generally outside the separator or have additional equipment behavior, which can cause both size and compatibility issues. In addition, conventional separators tend to be difficult to clean or sterilize without a significant increase in maintenance costs.

끈적이는 축적을 초래하거나 또는 원심분리 동안 생성된 전단력에 대해 민감한 상기에서 설명된 형태의 고체에 효과적으로 이용될 수 있는 원심분리기를 갖는 것이 요구된다. 또한, 외부 오염 가능성 또는 추가적인 기계적 장비 없이 이러한 고체를 쉽게 회수할 수 있는 분리기를 갖는 것이 유용할 것이다. 또한, 이러한 분리기는 편리하게 그 자리에서 세정되거나 또는 살균될 수도 있다. It is desired to have a centrifuge that can be effectively used for the solids of the type described above that result in sticky buildup or are sensitive to the shear forces generated during centrifugation. It would also be useful to have a separator that can easily recover this solid without the possibility of external contamination or additional mechanical equipment. Such separators may also be conveniently cleaned or sterilized in place.

또한, 일반적인 교차 유동 미세여과 시스템은 주입 액체의 예비처리를 이용하고, 이에 의해 고체 농도가 충분히 문턱값 아래에 있게 하는 것을 보장하고, 이 문턱값에서 필터 멤브레인은 오염될 것이다. 백워싱(backwashing)은 프로세싱에서 지연을 일으키는 필터 멤브레인 상의 축적된 고체의 농도를 감소시키는데 종종 필요하다. 또한, 일정한 메커니즘은 잔류물 탱크로부터와 같이 축적된 고체를 추출하도록 제공되어야만 한다. 이러한 메커니즘은 잔류물의 비교적 상당한 양에 의해 적셔진 고체를 제거하는 결과를 초래한다. 미리 처리한 액체의 제공과 이러한 고체 제거 메커니즘은 프로세싱 시간, 복잡성, 그리고 비용을 증가시키는 결과를 초래하면서, 차선(suboptimal) 고체 건조 성능을 제공한다. In addition, a common cross-flow microfiltration system utilizes pretreatment of the injection liquid, thereby ensuring that the solid concentration is well below the threshold, at which threshold the filter membrane will be contaminated. Backwashing is often necessary to reduce the concentration of accumulated solids on the filter membrane causing a delay in processing. In addition, certain mechanisms must be provided to extract accumulated solids, such as from residue tanks. This mechanism results in the removal of solids wetted by a relatively significant amount of residue. The provision of pretreated liquids and this solid removal mechanism provide suboptimal solid drying performance, resulting in increased processing time, complexity and cost.

이전의 미세여과 시스템과 연관된 문제점을 완화하기 위해, 여기서 개시된 시스템은 미세여과 시스템과 함께 자동 피스톤 방출(APD) 원심분리기를 이용한다. 탁도 또는 밀도 측정에 의해 탐지되는 것처럼 잔류물에서 고체 농도가 문턱값(threshold)에 도달할 때, 잔류물은 매우 효과적인 분리가 일어나는 원심분리기로 향한다. 대안적으로 또는 부가적으로, 투명한 여과액의 압력은 원심분리기를 이용하여 고체 제거를 위한 필요 그리고 고체 축적의 표시로서 모니터될 수 있다. 건조한 고체는 원심분리기의 고체 방출 사이클을 통해 제거되고 제거된 센트레이트는 부유된 고체를 위해 분석된다. 존재한다면, 센트레이트는 프로세스 경로로 되돌아간다. 그렇지 않다면, 투명한 센트레이트는 시스템으로부터 제거된다. To alleviate the problems associated with previous microfiltration systems, the system disclosed herein utilizes an automatic piston discharge (APD) centrifuge with a microfiltration system. When the solids concentration in the residue reaches a threshold, as detected by turbidity or density measurements, the residue is directed to a centrifuge where very effective separation occurs. Alternatively or additionally, the pressure of the clear filtrate can be monitored using a centrifuge as an indication of the solid accumulation and the need for solid removal. Dry solids are removed through the solid release cycle of the centrifuge and the removed centrates are analyzed for suspended solids. If present, the centrate returns to the process path. If not, the transparent centrate is removed from the system.

필터 멤브레인 상에서 고체가 쌓이는 것을 피하기 때문에, 미세필터를 통한 높은 처리량이 얻어진다. 원심분리기에 의해 제거되는 고체는 종래 기술의 방법과 비교할 때 훨씬 건조하다. 주입 흐름이 집중되기 때문에, 비교적 작은 원심분리기가 이용될 수 있다. 잔류물 고체 농도 위의 이러한 동적인 제어로, 큰 잔류물 탱크가 필요하지 않고, 또한 비용 절감에 기여한다. Since the accumulation of solids on the filter membrane is avoided, a high throughput through the microfilter is obtained. The solid removed by the centrifuge is much drier compared to the prior art methods. Since the injection flow is concentrated, relatively small centrifuges can be used. With this dynamic control over the residue solids concentration, no large residue tank is needed and also contribute to cost savings.

본 발명에 따르면, 시스템은 통합된 미세필터 및 원심분리기에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소를 분리 및 회수하기 위해 제공된다. 이 시스템은 미세여과 하위시스템 및 원심분리기 하위시스템을 포함한다. According to the invention, a system is provided for separating and recovering solid and / or liquid components from a solid containing suspension by means of integrated microfilters and centrifuges. This system includes a microfiltration subsystem and a centrifuge subsystem.

미세여과 하위시스템은 교차 유동 미세필터, 잔류물 탱크, 잔류물 펌프, 제 1 밸브 및 제 1 센서를 포함한다. 이 미세필터는 시스템으로 부유물의 유입을 위한 주입 입력부, 시스템으로부터 여과액을 우회시키기 위한 여과액 출력부, 및 잔류물 출력부를 갖는다. 잔류물 탱크는 미세필터의 잔류물 출력부로부터 주입된다. 잔류물 펌프는 잔류물 탱크의 출력부로부터 주입된다. 제 1 밸브는 잔류물 펌프의 출력부에 유동적으로 연결된다. 제 1 센서는 잔류물에서 고체 농도를 감지하고 제 1 밸브를 제어한다. 제 1 미리 설정된 고체 농도 아래에서, 제 1 밸브는 이 잔류물을 미세필터의 주입 입력부로 되돌린다. 제 1 미리 설정된 고체 농도 위에서, 제 1 밸브는 이 잔류물을 원심분리기 하위시스템으로 우회시킨다. The microfiltration subsystem includes a cross flow microfilter, a residue tank, a residue pump, a first valve and a first sensor. The microfilter has an injection input for the inflow of suspended solids into the system, a filtrate output for bypassing the filtrate from the system, and a residue output. The residue tank is injected from the residue output of the microfilter. The residue pump is injected from the output of the residue tank. The first valve is fluidly connected to the output of the residue pump. The first sensor senses the solid concentration in the residue and controls the first valve. Below the first preset solid concentration, the first valve returns this residue to the injection input of the microfilter. Above the first preset solid concentration, the first valve diverts this residue to the centrifuge subsystem.

원심분리기 하위시스템은 주입 입력부를 갖는 자동 피스톤 방출 원심분리기, 이 시스템으로부터 고체를 우회시키기 위한 고체 방출 출력부, 및 센트레이트 출력부를 포함한다. 원심분리기 하위시스템은 또한 센트레이트 출력부에 유동적으로 연결된 제 2 밸브와 제 2 밸브를 제어하고 센트레이트 출력부에서 고체 농도를 감지할 수 있는 제 2 센서를 추가로 포함한다. 제 2 미리 설정된 고체 농도 위에서, 제 2 밸브는 센트레이트를 잔류물 탱크로 되돌린다. 제 2 미리 설정된 고체 농도 아래에서, 제 2 밸브는 센트레이트를 시스템으로부터 우회시킨다. The centrifuge subsystem includes an automatic piston discharge centrifuge with an injection input, a solid discharge output for bypassing solids from the system, and a centrate output. The centrifuge subsystem also includes a second valve fluidly connected to the centrate output and a second sensor capable of controlling the second valve and sensing solid concentration at the centrate output. Above the second preset solid concentration, the second valve returns the centrate back to the residue tank. Below the second preset solid concentration, the second valve bypasses the centrate from the system.

본 발명의 다른 태양은 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 액체 구성요소 또는 고체 구성요소를 회수하는 방법이다. 이 방법은 상기 설명된 미세여과 하위시스템 및 원심분리 하위시스템을 포함하는 시스템을 제공하는 단계, 고체 함유 부유물을 잔류물 탱크에 첨가하는 단계, 잔류물 펌프로 미세필터를 통해 이 부유물을 펌프하는 단계, 제 1 센서로 잔류물의 고체 밀도를 감지하는 단계, 제 2 센서로 센트레이트의 고체 농도를 감지하는 단계, 미세필터로부터 여과액을 수집하는 단계, 원심분리기로부터 센트레이트를 수집하는 단계, 및 원심분리기로부터 고체를 수집하는 단계를 포함한다. 잔류물의 고체 농도가 제 1 미리 설정된 고체 농도 아래에 있다면, 제 1 밸브는 잔류물을 미세필터의 주입 입력부로 되돌리도록 조정된다. 잔류물의 고체 농도가 제 1 미리 설정된 고체 농도 위에 있다면, 제 1 밸브는 이 잔류물을 원심분리 하위시스템으로 우회시키도록 조정된다. 센트레이트의 고체 농도가 제 2 미리 설정된 고체 농도보다 위에 있다면, 제 2 밸브는 센트레이트를 잔류물 탱크로 되돌린다. 센트레이트의 고체 농도가 제 2 미리 실정된 고체 농도보다 아래에 있다면, 제 2 밸브는 수집을 위해 센트레이트를 우회시키도록 조정된다. Another aspect of the invention is a method for recovering a liquid component or solid component from a solid containing suspension by integrated microfiltration and centrifugation. The method comprises the steps of providing a system comprising the microfiltration subsystem and the centrifugation subsystem described above, adding solids containing suspended solids to the residue tank, pumping the suspended solids through a microfilter with a residue pump. Detecting the solid density of the residue with a first sensor, detecting the solid concentration of the centrate with a second sensor, collecting the filtrate from the microfilter, collecting the centrate from the centrifuge, and centrifugation Collecting solids from the separator. If the solids concentration of the residue is below the first preset solids concentration, the first valve is adjusted to return the residue to the injection input of the microfilter. If the solids concentration of the residue is above the first preset solids concentration, the first valve is adjusted to divert the residue to the centrifugation subsystem. If the solid concentration of the centrate is above the second preset solid concentration, the second valve returns the centrate to the residue tank. If the solid concentration of the centrate is below the second predetermined solid concentration, the second valve is adjusted to bypass the centrate for collection.

또 다른 실시예에서, 본 발명은 보울, 고체 방출 어셈블리, 미세필터, 다이어프램, 및 고체 방출 밸브를 포함하는 자동 피스톤 방출 원심분리기를 제공한다. 실린더 형태의 보울은 개구를 구비한 하단부를 가지며 주입 액체로부터 고체를 분리하기 위해 고속으로 회전하도록 작동의 주입 모드 동안 작동하고, 고체는 보울의 내부면을 따라 축적된다. 고체 방출 어셈블리는 보울의 내부면에 대해 이동 가능하게 배치된 실린더 형태의 외부 피스톤, 보울의 축을 따라 연장하는 샤프트의 단부에 배치된 내부 피스톤을 포함한다. 내부 피스톤은 거의 실린더 형태의 부분과 거의 원뿔 형태의 부분을 갖는다. 미세필터는 보울의 축 주위로 실린더 형태로 배치되고 보울의 내부면 및 미세필터의 외부면 사이의 외부 갭에서 고체를 보유한다. 미세필터는 여과된 센트레이트가 미세필터의 내부면에 인접한 내부 갭을 통해 보울을 빠져나가는 것을 가능하게 한다. 미세필터의 외부 지름은 외부 피스톤의 내부 지름보다 작다. 다이어프램은 보울의 축 주위로 실린더 형태로 배치되고 내부 갭에 인접한다. In yet another embodiment, the present invention provides an automatic piston discharge centrifuge that includes a bowl, a solid discharge assembly, a microfilter, a diaphragm, and a solid discharge valve. The cylindrical bowl has a lower end with an opening and operates during the injection mode of operation to rotate at high speed to separate the solid from the injection liquid, and solids accumulate along the inner surface of the bowl. The solid release assembly includes an outer piston in the form of a cylinder movably disposed relative to the inner surface of the bowl, and an inner piston disposed at the end of the shaft extending along the axis of the bowl. The inner piston has an almost cylindrical portion and an almost conical portion. The microfilter is disposed cylindrically around the axis of the bowl and retains solids in the outer gap between the inner surface of the bowl and the outer surface of the microfilter. The microfilter allows the filtered centrate to exit the bowl through an inner gap adjacent the inner surface of the microfilter. The outer diameter of the microfilter is smaller than the inner diameter of the outer piston. The diaphragm is disposed in the form of a cylinder around the axis of the bowl and adjacent the inner gap.

또한, 본 발명에 따르면, 원심분리가 개시되고, 이 원심분리기는 끈적한 고체로 잘 수행하고 주입 물질의 낮은-전단 가속(low-shear accelaration)을 나타낸다. 이 분리기는 화학적 또는 생물학적 물질과 같은 민감한 고체에 대해 특히 유용할 수 있다. 본 발명의 분리기는 작동자 개입 또는 추가적인 기계적 장비 없이 민감한 고체, 액체, 물질 또는 이의 조합을 회수할 수 있다. 또한, 이 분리기는 쉽게 그 자리에서 세정되거나 또는 살균될 수 있다. In addition, according to the present invention, centrifugation is disclosed, which performs well with sticky solids and exhibits low-shear accelaration of the injection material. This separator may be particularly useful for sensitive solids such as chemical or biological materials. The separator of the present invention can recover sensitive solids, liquids, materials or combinations thereof without operator intervention or additional mechanical equipment. In addition, the separator can be easily cleaned in place or sterilized.

이 분리기는 개구를 구비한 원뿔형 하단부를 갖는 실린더 형태의 보울을 포함할 수 있고, 이 개구를 통해 주입 물질 또는 액체가 작동의 주입 모드 동안 주입된다. 보울이 고속으로 스핀 또는 회전할 때, 주입된 주입 액체는 보울의 원뿔형 하단부의 경사진 표면과 만난다. 액체가 방사상으로 외부로 그 이동을 계속함에 따라 회전 가속력은 비교적 점진적으로 전달된다. 이후 고체는 주입 액체로부터 분리되고 예를 들면 케이크와 같이 보울의 내부면을 따라 축적된다. The separator may comprise a cylindrical bowl having a conical bottom with openings through which the injection material or liquid is injected during the injection mode of operation. When the bowl spins or rotates at high speed, the injected injection liquid meets the sloped surface of the conical bottom of the bowl. As the liquid continues its movement radially outward, the rotational acceleration force is transferred relatively gradually. The solid is then separated from the injection liquid and accumulates along the inner surface of the bowl, for example as a cake.

또한, 분리기는 내부면과 꼭 맞도록 보울 내부에 배치된 피스톤 어셈블리를 포함할 수 있다. 피스톤은 상부 피스톤 및 하부 원뿔형부를 특징으로 하고, 이 상부 피스톤 및 하부 원뿔형부는 분리기 작동의 서로 다른 모드 동안 공압 또는 유압에 의해 접촉된다. 예를 들면, 고체 방출 모드에서, 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체는 피스톤의 상부에 대해 작용하고 이를 축방향으로 아래 방향으로 추진하며, 이에 의해 원뿔형 하단부의 개구를 통해 보울로부터 축적된 고체에 힘을 가한다. 피스톤을 이동시키기 위한 압축 가스의 예시적 형태는 질소 및 아르곤을 포함한다. 유사하게, 보울에서 피스톤을 이동시키기 위한 예시적 유압액은 증류수를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 보울의 하단부와 피스톤의 하부는 상보적인 형태를 가지고, 이에 의해 고체의 비교적 완전한 방출을 향상시킨다. 예를 들면, 보울의 하단부 및 피스톤의 하단부는 거의 절두원뿔형(frustoconical)의 형태의 특징을 가질 수 있다. The separator may also include a piston assembly disposed inside the bowl to fit snugly with the inner surface. The piston features an upper piston and a lower conical portion, which are contacted by pneumatic or hydraulic pressure during different modes of separator operation. For example, in solid discharge mode, fluids such as compressed gas or hydraulic fluid act on the top of the piston and push it downward in an axial direction, thereby forcing the solid accumulated from the bowl through the opening of the conical bottom. Add. Exemplary forms of compressed gas for moving the piston include nitrogen and argon. Similarly, an exemplary hydraulic fluid for moving the piston in the bowl may include distilled water. In one embodiment, the bottom of the bowl and the bottom of the piston have a complementary configuration, thereby improving the relatively complete release of the solid. For example, the bottom of the bowl and the bottom of the piston may be characterized in the form of a nearly frustoconical shape.

본 발명의 분리기에 있어서, 피스톤은 보울의 벽 또는 내부벽 및 하나 이상의 피스톤 시일 사이의 마찰력뿐만 아니라 주입 액체로부터의 유압에 의해 작동의 주입 모드 동안 최상부 위치에서 유지될 수 있다. 이러한 시일은 보울의 내부면에 인접하여 피스톤 주위로 배치될 수 있다. 피스톤은 주입 모드 동안 개방된 채로 추진될 수 있는 센트레이트 밸브를 포함하고, 이에 의해 고체가 분리된 이후 주입 액체가 정해진 액체로서 보울의 밖으로 그리고 센트레이트 배출구 포트로 유도되는 통로를 갖는 센트레이트 케이스로 유동되는 것을 가능하게 한다. 피스톤이 고체 방출 동안 상부에 대해 작용하는 유체에 의해 아래 방향으로 추진될 때 센트레이트 밸브는 자동적으로 닫히고 이에 의해 센트레이트 케이스로 축적된 고체가 통과한느 것을 막는다. In the separator of the invention, the piston can be maintained in the top position during the injection mode of operation by the hydraulic force from the injection liquid as well as the friction force between the wall or inner wall of the bowl and the one or more piston seals. Such a seal may be disposed around the piston adjacent the inner surface of the bowl. The piston includes a centrate valve that can be pushed open during the injection mode, whereby the solid is separated into a centrate case having a passageway leading out of the bowl as a defined liquid and into the centrate outlet port after the solids have been separated. Makes it possible to flow. When the piston is pushed downward by the fluid acting on the top during solid discharge, the centrate valve automatically closes, thereby preventing the accumulated solid from passing through to the centrate case.

피스톤이 최상부 위치에서 유지된 채, 주입 액체로부터 고체의 고속 분리가 수행될 때 보울을 회전시키는 것이 허용된다. 주입 모드 및 고체 분리 동안, 정해진 액체가 보울을 빠져나가고 센트레이트 케이스로 들어간다. 또한, 센트레이트 케이스는 분리 밸브를 포함하고, 이 분리 밸브는 공압 또는 유압에 의해 개방 또는 닫히도록 추진될 수 있다. 예를 들면, 분리 밸브는 주입 모드에서 개방되고 이에 의해 정해진 액체가 센트레이트 배출구 포트 및 개방된 센트레이트 배출구 포트 밸브를 통해 유동하는 것을 가능하게 하며 이로써 센트레이트로서 분리기를 빠져나간다. 주입 모드가 끝날 때, 주입 액체로부터의 유압이 감소되고, 이에 의해 피스톤은 보울 내부체 축적된 고체뿐만 아니라 보울의 내벽과 하나 이상의 피스톤 시일 사이의 마찰력에 의해 거의 그 최상부 위치에서 유지된다. 작동의 주입 모드가 완료될 때, 보울은 회전을 멈추고, 분리기의 잔여 또는 잔존 액체는 원뿔형 하단부의 개구를 통해 중력에 의해 유동한다. With the piston held in the top position, it is allowed to rotate the bowl when a high speed separation of solids from the injection liquid is performed. During the injection mode and solid separation, a predetermined liquid exits the bowl and enters the centrate case. The centrifugal case also includes a separation valve, which can be pushed open or closed by pneumatic or hydraulic pressure. For example, the separation valve opens in the infusion mode, thereby enabling liquid to flow through the centrifugal outlet port and the open centrate outlet port valve, thereby exiting the separator as a centrate. At the end of the injection mode, the hydraulic pressure from the injection liquid is reduced, whereby the piston is maintained almost at its top position by frictional forces between the bowl inner body accumulated solids as well as the inner wall of the bowl and one or more piston seals. When the injection mode of operation is complete, the bowl stops rotating, and residual or residual liquid in the separator flows by gravity through the opening of the conical bottom end.

또한, 잔여물 우회 밸브가 보울의 원뿔형 하단부의 개구에 있을 때, 분리기는 회전 가능한 잔여물 우회 밸브 아래에 이동 가능하게 위치한 고체 우회 밸브를 포함하는 우회 어셈블리를 특징으로 할 수 있다. 잔여물 액체가 보울로부터 배수될 때, 잔여물 우회 밸브가 닫힌 위치에 있고 이에 의해 액체가 보울로부터 잔여물 액체 배수 통로로 유동하는 것을 가능하게 한다. 액체 배수 통로를 배수 포트로 유도하고, 이 경우 잔여물 액체가 분리기를 빠져나간다. 예를 들면, 잔여물 액체가 분리기 보울로부터 거의 배수된 이후 작동의 고체 방출 모드가 시작할 수 있다. In addition, when the residue bypass valve is in the opening of the conical bottom of the bowl, the separator may be characterized by a bypass assembly including a solid bypass valve movably positioned below the rotatable residue bypass valve. When the residue liquid is drained from the bowl, the residue bypass valve is in the closed position thereby enabling liquid to flow from the bowl into the residue liquid drain passage. Guide the liquid drain passage to the drain port, in which case the residue liquid exits the separator. For example, the solid release mode of operation may begin after the residue liquid has been drained almost from the separator bowl.

고체 방출 모드에서, 잔여물 우회 밸브 액츄에이터는 잔여물 우회 밸브를 개방 위치로 회전시키고, 이에 의해 고체 우회 피스톤에 의해 고체 우회 밸브가 보울의 개구와 소통하도록 윗 방향으로 추진될 수 있다. 이후 센트레이트 배출구 포트가 닫히고 우회 어셈블리를 위한 고체 배출구 포트 밸브가 개방된다. 또한, 분리 밸브는 분리 밸브와 연관된 환형 부재에 대해 작용하는 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체에 의해 닫히도록 추진되고, 이 분리 밸브는 그 구동 및 이동을 제어한다. 또한, 상기에서 설명된 것처럼, 이 피스톤은 그 상부에 대해 작용하는 유체에 의해 고체 방출 동안 수직축을 따라 아래 방향으로 추진된다. 이후 피스톤은 보울로부터 고체 통로로 축적된 고체를 푸쉬하거나 또는 "펌프"하고, 이 고체 통로는 개방 고체 배출구 포트 밸브를 특징으로 하는 고체 배출구 포트로 유도한다. In solid discharge mode, the residue bypass valve actuator rotates the residue bypass valve to an open position, whereby the solid bypass piston can be pushed upwards to communicate with the opening of the bowl. The central outlet port is then closed and the solid outlet port valve for the bypass assembly is opened. In addition, the separation valve is propelled to close by a fluid such as a compressed gas or hydraulic fluid acting on the annular member associated with the separation valve, which controls its drive and movement. Also, as explained above, this piston is pushed downward along the vertical axis during solid discharge by the fluid acting on its top. The piston then pushes or “pumps” the solid accumulated from the bowl into the solid passageway, which leads to a solid outlet port characterized by an open solid outlet port valve.

일 실시예에서, 분리기를 위한 고체 방출 어셈블리는 보울의 내부면에 대해 이동 가능하게 배치된 피스톤을 특징으로 한다. 이 피스톤은 상부 및 하부를 포함할 수 있다. 또한, 고체 방출 어셈블리는 피스톤의 상부 위에서 보울로 유체를 유입하도록 작동하는 구동 포트를 특징으로 할 수 있다. 피스톤의 상부 위에서 보울의 유체 압력이 피스톤의 하부 아래의 유체 압력에 대해 증가될 때, 피스톤은 보울 내부에서 이동한다. 예를 들면, 고체 방출 동안, 피스톤의 상부 위에서 보울로의 유체의 유입은 축방향으로 아래 방향으로 피스톤을 이동시킬 수 있다. 바람직하게, 피스톤은 보울에 대해 축방향으로 아래 방향으로 추진된다. 상기에서 설명된 것처럼, 작동의 고체 방출 모드 동안, 그 상부 위에서 보울로 유체의 유입은 피스톤이 보울의 내부면을 따라 축적된 고체를 푸쉬하게 한다. In one embodiment, the solid release assembly for the separator features a piston movably disposed relative to the inner surface of the bowl. This piston may comprise a top and a bottom. The solid release assembly may also feature a drive port that operates to introduce fluid into the bowl above the top of the piston. When the fluid pressure of the bowl above the top of the piston is increased relative to the fluid pressure below the bottom of the piston, the piston moves inside the bowl. For example, during solid discharge, the inflow of fluid into the bowl above the top of the piston may move the piston in the axial direction downwards. Preferably, the piston is pushed downward in the axial direction with respect to the bowl. As described above, during the solid release mode of operation, the inflow of fluid into the bowl above its top causes the piston to push accumulated solids along the inner surface of the bowl.

또한, 고체 방출 어셈블리는 피스톤의 하부 아래에서 보울로 유체를 유입시키도록 작동하는 포트를 포함할 수 있다. 피스톤의 하부 아래에서 보울의 유체 압력은 피스톤의 상부 위에서의 유체 압력에 대해 증가할 때, 피스톤은 보울 내부에서 이동한다. 예를 들면, 피스톤의 하부 아래에서 보울로의 유체의 유입은 피스톤이 보울의 상단부를 향해 이동하는 것을 가능하게 할 수 있다. 다른 실시예에서, 또한 분리기는 상단부 영역의 밸브를 포함하고, 이는 피스톤의 상부 위에서 보울의 가압을 가능하게 하도록 작동 가능하다. 이러한 밸브는 작동 가능하게 연관된 환형 부재에 대해 가해진 유체 압력에 반응하여 구동될 수 있다. The solid release assembly may also include a port operative to introduce fluid into the bowl below the bottom of the piston. When the fluid pressure of the bowl below the bottom of the piston increases with respect to the fluid pressure above the top of the piston, the piston moves inside the bowl. For example, the inflow of fluid into the bowl below the bottom of the piston may enable the piston to move toward the top of the bowl. In another embodiment, the separator also includes a valve in the upper region, which is operable to enable pressurization of the bowl over the top of the piston. Such a valve can be actuated in response to a fluid pressure applied against an operatively associated annular member.

다른 실시예에서, 본 발명의 분리기는 개구를 구비한 하단부를 갖는 실린더 형태의 보울을 포함할 수 있다. 작동의 주입 모드 동안, 보울은 주입 액체로부터 고체를 분리하기 위해 고속으로 회전하도록 작동된다. 상기에서 설명된 것처럼, 고체는 보울의 내부면을 따라 축적된다. 또한, 분리기는 고체 방출 어셈블리 및 제 1 밸브 부재를 특징으로 할 수 있고, 이 제 1 밸브 부재는 배수 통로를 형성한다. 제 1 밸브 부재가 닫힌 위치에 있을 때 배수 통로는 보울의 개구로부터 액체가 배수되는 것을 가능하게 하도록 작동된다. 바람직하게, 배수 통로와 보울의 개구는 보울로부터 통로로 중력에 의해 액체가 배수되는 것을 가능하게 하도록 구성 가능하다. In another embodiment, the separator of the present invention may comprise a bowl in the form of a cylinder having a lower end with an opening. During the injection mode of operation, the bowl is operated to rotate at high speed to separate solids from the injection liquid. As explained above, solids accumulate along the inner surface of the bowl. The separator can also be characterized by a solid discharge assembly and a first valve member, the first valve member forming a drain passage. When the first valve member is in the closed position, the drain passage is activated to enable liquid to be drained from the opening of the bowl. Preferably, the drain passage and the opening of the bowl are configurable to enable liquid to drain by gravity from the bowl to the passage.

또한, 제 1 밸브 부재는 주입 통로를 형성할 수 있고, 이 주입 통로는 작동의 주입 모드 동안 보울의 개구에 인접하여 있고 이와 함께 상호작용한다. 주입 통로는 보울로 주입 액체가 보울로 주입되는 것을 가능하게 한다. 또한, 제 1 밸브 부재는 회전축 주위로 이 부재를 회전시키기 위해 밸브 액츄에이터에 대해 작동적으로 결합될 수 있다. 일 실시예에서, 분리기는, 제 1 밸브 부재가 닫힌 위치에 있을 때 제 1 밸브 부재의 하부면과 상호작용하는 제 2 밸브 부재를 포함할 수도 있다. 또한, 분리기는 최상단부를 갖는 밸브 피스톤을 특징으로 할 수 있고, 이 최상단부에서 제 2 밸브 부재는 인접하게 배치된다. 밸브 피스톤은 보울에 대해 제 2 밸브 부재를 이동시키도록 작동될 수 있다. 예를 들면, 고체 방출 동안, 밸브 피스톤은 수직축을 따라 윗 방향으로 제 2 밸브 부재를 이동시킬 수 있고, 이에 의해 보울의 개구와 상호작용한다. 유사하게, 작동의 주입 모드 동안, 제 1 밸브 부재는 닫힌 위치에 있고 주입 통로를 형성하며, 상기에서 설명한 것처럼 이 주입 통로는 보울의 개구와 상호작용할 수 있고, 이에 의해 주입 액체가 그 내부로 주입되는 것을 가능하게 한다. The first valve member may also form an injection passage, which is adjacent to and interacts with the opening of the bowl during the injection mode of operation. The injection passage allows the injection liquid to be injected into the bowl. The first valve member may also be operatively coupled to the valve actuator to rotate the member about the axis of rotation. In one embodiment, the separator may include a second valve member that interacts with the bottom surface of the first valve member when the first valve member is in the closed position. The separator may also be characterized by a valve piston having a top end, at which the second valve member is disposed adjacent. The valve piston can be operated to move the second valve member relative to the bowl. For example, during solid discharge, the valve piston can move the second valve member upward along the vertical axis, thereby interacting with the opening of the bowl. Similarly, during the injection mode of operation, the first valve member is in a closed position and forms an injection passage, which, as described above, can interact with the opening of the bowl, whereby injection liquid is injected into it. Makes it possible to become

일 실시예에서, 본 발명의 분리기는 밸브 피스톤 내부에 부분적으로 배치된 제 1 통로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 통로는 밸브 피스톤의 최상단부에서 제 2 밸브 부재와 상호작용할 수 있다. 또한, 제 1 통로와 분리기 보울의 개구는, 보울로부터의 고체가 고체 방출 동안 제 1 통로를 통과하는 것을 가능하게 하는 구성을 가질 수 있다. 또한, 제 1 통로는 제 2 통로와 상호 작용하고, 이 제 2 통로는 밸브 피스톤에 부분적으로 배치되며, 이에 의해 제 2 통로를 위한 포트를 통해 유입된 액체가 제 1 통로로 들어갈 수 있고, 이로써 그 내부의 고체와 접촉한다. 바람직하게, 제 1 통로의 밸브 부재가 개방될 때 제 2 통로를 위한 포트를 통래 유입된 유체는 제 1 통로로 들어가서 그 내부의 고체와 접촉한다. 또한, 분리기의 밸브 피스톤은 그 주위로 배치된 환형 플랜지를 특징으로 할 수 있고, 이에 의해 밸브 피스톤은 환형 플랜지에 대해 가해진 유체 압력에 반응하여 이동한다. In one embodiment, the separator of the present invention may include a first passageway partially disposed within the valve piston. For example, the first passageway can interact with the second valve member at the top of the valve piston. In addition, the opening of the first passageway and the separator bowl may have a configuration that allows solids from the bowl to pass through the first passageway during solid release. In addition, the first passageway interacts with the second passageway, the second passageway being partly disposed in the valve piston, whereby liquid introduced through the port for the second passageway can enter the first passageway, whereby Contact with the solids inside it. Preferably, when the valve member of the first passage is opened, the fluid generally introduced through the port for the second passage enters the first passage and contacts the solid therein. In addition, the valve piston of the separator may be characterized by an annular flange disposed around it, whereby the valve piston moves in response to the fluid pressure applied to the annular flange.

일 실시예에서, 분리기는 밸브 피스톤 내부에 부분적으로 배치된 제 1 통로를 포함한다. 제 1 통로는 예를 들면 밸브 피스톤의 최상단부에서 제 2 밸브 부재와 그리고 밸브 피스톤 내부에 부분적으로 배치된 제 2 통로와 상호 작용할 수 있다. 바람직하게, 제 1 통로의 밸브 부재가 닫힐 때, 제 2 통로를 위한 포트를 통해 유입된 유체는 피스톤의 하부 아래에서 보울로 들어간다. 포트를 통해 유입된 유체는 상부 위에서의 유체 압력에 대해 피스톤의 하부 아래에서 보울의 유체 압력을 증가시키고, 이에 의해 피스톤이 보울의 상단부를 향해 이동하게 한다. In one embodiment, the separator includes a first passageway partially disposed inside the valve piston. The first passage may interact with, for example, the second valve member at the top of the valve piston and the second passage partially disposed within the valve piston. Preferably, when the valve member of the first passage is closed, the fluid introduced through the port for the second passage enters the bowl below the bottom of the piston. Fluid introduced through the port increases the fluid pressure of the bowl below the bottom of the piston relative to the fluid pressure above the top, thereby causing the piston to move toward the top of the bowl.

또한, 본 발명은 원심분리기로부터 고체를 방출시키기 위한 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 이 방법은 상기에서 설명된 분리기 및/또는 고체 방출 어셈블리를 제공하는 단계와 구동 포트를 통해 유체를 유입시키는 단계를 포함하고, 이러한 유체의 유입에 의해 피스톤의 상부 위에서 보울의 유체 압력을 그 하부 아래의 유체 압력보다 증가시킴으로써 피스톤이 보울 내부에서 움직이게 한다. 또한, 이 방법은 보울의 내부면을 따라 축적된 고체를 방출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 추가적으로, 이 방법은 보울의 고속 회전에 의해 고체 분리를 위해 보울로 주입 액체를 주입하는 단계를 특징으로 한다. 바람직하게, 주입 액체는 구동 포트를 통해 유체를 유입시키기 이전에 보울로 주입된다. 또한, 본 발명의 방법은 거의 최상부 위치로 피스톤을 되돌리는 단계를 포함한다. 피스톤은 피스톤의 하부 아래에서 보울로 유체를 유입시킴에 의해 거의 그 최상부 위치로 되돌릴 수 있고, 이에 의해 그 상부 위에서의 유체 압력에 대해 피스톤의 하부 아래에서의 보울의 유체 압력을 증가시킨다. 보울의 내부면을 따라 축적된 고체를 방출한 이후, 피스톤은 거의 그 최상부 위치로 되돌아가는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명은 특별한 순서 또는 방식으로 상기 방법을 수행하는 것도 예상하고 있다. The present invention also provides a method for releasing solids from a centrifuge. In one embodiment, the method includes providing a separator and / or solid discharge assembly as described above and introducing a fluid through a drive port, wherein the fluid in the bowl is over the top of the piston by the inflow of such fluid. Increasing the pressure above the fluid pressure below its bottom causes the piston to move inside the bowl. In addition, the method may further comprise the step of releasing the accumulated solid along the inner surface of the bowl. Additionally, the method features the step of injecting injection liquid into the bowl for solid separation by high speed rotation of the bowl. Preferably, the injection liquid is injected into the bowl prior to introducing the fluid through the drive port. The method also includes returning the piston to the near top position. The piston can be returned to its nearly top position by introducing fluid into the bowl below the bottom of the piston, thereby increasing the fluid pressure of the bowl below the bottom of the piston relative to the fluid pressure above that top. After releasing the accumulated solid along the inner surface of the bowl, the piston is preferably returned to its topmost position. The present invention also contemplates carrying out the method in a particular order or manner.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 이하의 상세한 설명으로부터 분명하게 나타날 것이다. Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description of the invention in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 원심분리기 실시예의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a centrifuge embodiment according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 원심분리기 실시예의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a centrifuge embodiment according to the present invention.

도 3은 레이저 센서 어셈블리의 특징을 나타내는 도 2의 원심분리기의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of the centrifuge of FIG. 2 showing features of the laser sensor assembly.

도 4는 주입 모드의 작동을 나타내는 도 1의 원심분리기의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of the centrifuge of FIG. 1 showing operation in the injection mode.

도 5는 주입 모드의 작동을 나타내는 도 1의 원심분리기의 피스톤 및 보울(bowl)을 포함하는 상세 단면도이다. FIG. 5 is a detailed cross-sectional view including the piston and bowl of the centrifuge of FIG. 1 showing operation in the injection mode. FIG.

도 6은 잔여 액체가 보울로부터 배수될 때 작동을 도시하는 도 1의 원심분리기의 단면도이다. 6 is a cross-sectional view of the centrifuge of FIG. 1 showing operation when residual liquid is drained from the bowl.

도 7은 고체 방출 모드에서의 작동을 도시하는 도 1의 원심분리기의 단면도이다. 7 is a cross-sectional view of the centrifuge of FIG. 1 showing operation in the solid release mode.

도 8은 피스톤이 거의 그 최상부 위치로 돌아올 때 고체 방출 모드 이후의 작동을 도시하는 도 1의 원심분리기의 단면도이다. 8 is a cross-sectional view of the centrifuge of FIG. 1 showing operation after the solid release mode when the piston is returned to its nearly top position.

도 9는 고체 통로가 세정되었을 때 도 1의 원심분리기의 하단부 영역의 상세 단면도이다. 9 is a detailed cross-sectional view of the bottom region of the centrifuge of FIG. 1 when the solid passage is cleaned.

도 10은 주입 모드에서 도 1의 원심분리기의 상부의 상세 단면도이다. 10 is a detailed cross-sectional view of the top of the centrifuge of FIG. 1 in injection mode.

도 11은 고체 방출 모드에서 도 1의 원심분리기의 상단부의 상세 단면도이 다. FIG. 11 is a detailed cross-sectional view of the top of the centrifuge of FIG. 1 in the solid release mode.

도 12는 본 발명에 따른 통합된 미세여과 및 원심분리를 위한 시스템의 실시예를 도시한다. 12 shows an embodiment of a system for integrated microfiltration and centrifugation in accordance with the present invention.

도 13은 본 발명에 따른 원심분리기 실시예의 단면도이다. 이 실시예는 주위 외부 피스톤 및 내부 피스톤을 가지고 또한 미세여과 멤브레인 및 다이어프램(diaphragm)을 갖는다. 13 is a cross-sectional view of a centrifuge embodiment according to the present invention. This embodiment has a peripheral outer piston and an inner piston and also has a microfiltration membrane and a diaphragm.

도 14는 주입 모드에서 도 13의 원심분리기 실시예의 단면도이다. 14 is a cross-sectional view of the centrifuge embodiment of FIG. 13 in an injection mode.

도 15는 방출 모드에서 도 13의 원심분리기 실시예의 단면도이다. 15 is a cross-sectional view of the centrifuge embodiment of FIG. 13 in a release mode.

도 16은 방출 모드에서 도 13의 원심분리기 실시예의 단면도이다. 16 is a cross-sectional view of the centrifuge embodiment of FIG. 13 in a release mode.

도 17은 수축 모드에서 도 13의 원심분리기 실시예의 단면도이다. 17 is a cross-sectional view of the centrifuge embodiment of FIG. 13 in a retracted mode.

도 18은 도 13의 원심분리기 실시예의 단면도를 도시하고, 미세여과 멤브레인에 걸친 고체의 통과를 도시한다. FIG. 18 shows a cross-sectional view of the centrifuge embodiment of FIG. 13 and shows the passage of solids across the microfiltration membrane.

도 19는 도 13의 원심분리기 실시예의 단면도를 도시하고, 미세여과 멤브레인에 걸친 고체의 통과를 도시한다. FIG. 19 shows a cross-sectional view of the centrifuge embodiment of FIG. 13 and shows the passage of solids across the microfiltration membrane.

도 20은 도 13의 원심분리기 실시예의 단면도를 도시하고, 미세여과 멤브레인에 걸친 고체의 통과를 도시한다. FIG. 20 shows a cross-sectional view of the centrifuge embodiment of FIG. 13 and shows the passage of solids across the microfiltration membrane.

도 1은 수직 단면으로 원심분리기를 도시하고, 이 경우 중간부는 제거되어 수평 단면도 잘 도시한다. 원심분리기는 분리기 하우징(13)의 중앙 영역(11)에 장 착된 실린더 형태의 분리기 보울(10)을 포함한다. 바람직하게, 분리기 보울은 그 지름보다 긴 길이를 가질 수 있다. 그 지름보다 긴 보울의 길이를 가짐에 의해, 보울에서의 "단부 효과(end effects)"가 보울의 내부 부피에 대해 최소화될 수 있다. 일반적으로, 단부 효과는 보울의 내부에서 특히 그 단부 근처에서 각진 부분을 따라 유체 소용돌이(fluid eddies)에 의해 일어날 수 있다. 일 실시예에서, 분리기 보울(10)은 비교적 작은 지름(D) 및 길이(L)를 갖는 실린더 형태의 보울일 수 있고, 이에 의해 L/D의 비는 약 5/1 또는 그 초과이다. 이러한 L/D의 비는 축방향 웨이브가 보울 내부에서 진행해 나가는 것을 막고, 웨이브는 보울의 길이를 이동함에 따라 거의 사라진다. 약 5/1 또는 그 초과의 L/D 비를 이용함에 의해, 본 발명의 분리기는 보울 내에서 종래의 분리기에서 축방향 웨이브를 최소화하기 위해 이용되는 방해물(baffles)에 대한 필요를 없앨 수 있다. Figure 1 shows the centrifuge in a vertical cross section, in which case the middle part is removed to show a good horizontal cross section. The centrifuge includes a separator bowl 10 in the form of a cylinder mounted in the central region 11 of the separator housing 13. Preferably, the separator bowl may have a length longer than its diameter. By having a bowl length longer than its diameter, the "end effects" in the bowl can be minimized with respect to the bowl's internal volume. Generally, the end effect can be caused by fluid eddies along the angled portion inside the bowl, especially near its end. In one embodiment, separator bowl 10 may be a cylindrical bowl having a relatively small diameter D and length L, whereby the ratio of L / D is about 5/1 or more. This ratio of L / D prevents the axial wave from propagating inside the bowl, and the wave almost disappears as it moves through the bowl. By using an L / D ratio of about 5/1 or more, the separator of the present invention can eliminate the need for baffles used to minimize axial waves in conventional separators within the bowl.

또한, 도 1에서 분리기는 피스톤(12)을 포함하는 피스톤 어셈블리를 포함한다. 도시된 것처럼, 피스톤(12)은 하단 원뿔형부를 가질 수 있고, 이는 보울(10)의 원뿔 하단부(17)의 형태와 맞는다. 원뿔 하단부(17)는 분리기의 작동의 주입 모드 동안 주입 액체의 회전 가속기로서 작용한다. 또한, 상부(19)에서, 분리기는 공압식 또는 유압식 압력에 의해 개방 또는 닫히는 분리 밸브(26)를 갖는 센트레이트 케이스(centrate case; 30)를 특징으로 할 수 있다. In addition, the separator in FIG. 1 includes a piston assembly comprising a piston 12. As shown, the piston 12 may have a bottom cone, which fits into the shape of the cone bottom 17 of the bowl 10. The cone bottom 17 acts as a rotational accelerator of the injection liquid during the injection mode of operation of the separator. In addition, at the top 19, the separator may be characterized by a central case 30 having a separation valve 26 which is opened or closed by pneumatic or hydraulic pressure.

또한, 변속 구동 모터(16)는 구동 벨트(5)에 의해 분리기 하우징(13)에 대해 상단부의 칼라와 같은 확장부(22)에 위치한 스핀들 어셈블리(spindle assembly; 23) 및 장착된 베어링의 구동 풀리(drive pulley; 18)로 연결될 수 있다. 또한, 본 발명의 분리기는 다른 종래의 모터 및 구동 시스템을 이용하여 작동될 수도 있다. 바람직하게, 베어링 및 스핀들 어셈블리(23)는 반구형부(1)와 짧은 실린더 형태의 스핀들부(20)를 포함할 수 있고, 다른 적절한 어셈블리 구성은 본 발명에 따라 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 반구형부는 상부 반구형부 및 하부 반구형부를 포함한다. 선택적으로, 반구형부(1)는 하나 이상의 시트(seat)의 일치 표면(mating surface)에 대해 위치할 수 있다. 예를 들면, 도 1은 반구형부(1)의 상부 및 하부 반구형부와 각각 압축력 접촉(compressive contact)하는 시트(24, 25)를 도시한다. 본 발명의 분리기에서 이용될 수 있는 예시적인 반구형부는 여기서 참조로 인용된 미국 특허출원 제 10/874,150호에 의해 설명된다. In addition, the variable speed drive motor 16 is driven by a drive belt 5 and a spindle assembly 23 located in an extension 22 such as a collar at the upper end with respect to the separator housing 13 and a drive pulley of the mounted bearing. (drive pulley; 18). The separator of the present invention may also be operated using other conventional motors and drive systems. Preferably, the bearing and spindle assembly 23 may comprise a hemispherical portion 1 and a spindle portion 20 in the form of a short cylinder, and other suitable assembly configurations may be used according to the invention. In one embodiment, the hemispherical portion includes an upper hemisphere and a lower hemisphere. Optionally, the hemispherical portion 1 may be positioned relative to the mating surface of one or more seats. For example, FIG. 1 shows the sheets 24, 25 in compressive contact with the upper and lower hemispherical portions of the hemispherical portion 1, respectively. Exemplary hemispherical portions that can be used in the separator of the present invention are described by US patent application Ser. No. 10 / 874,150, incorporated herein by reference.

예시적인 시트(24, 25)는 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 또는 테플론계(E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 마켓 스트리트, 윌밍턴, 델라웨어 19898) 물질과 같은 저마찰 구성요소를 포함할 수 있고, 이에 의해 분리기의 중앙 수직축(41) 주위로 반구형부(1)의 이동의 범위를 허용한다. 시트(24, 25)는 반구형부(1)가 방사상으로 외부로 그리고 축방향으로 위로 또는 아래로 처리하는 것을 막는 경향이 있다. 또한, 시트(24, 25)는 스핀들부가 작동 동안 고속으로 분리기의 중앙 수직축(41)을 주위로 회전할 때 스핀들부(20)의 수직 및 수평 스위블링(swiveling)의 양을 제한할 수 있다. 또한, 스핀들부(20)의 스위블링은 예를 들면 고무로 만들어진 선택적 스윙 저항성 링(21)에 의해 완충될 수도 있다. 스위블링의 양을 제한하고 이러한 방사방향 또는 축방향 프로세싱을 막음에 의해, 회전 보울(10)의 고유 주파수와 관련된 진동이 감소될 수 있다. 또한, 시트(24, 25)는 예를 들어 시팅 요소(seating element)로 아치형태로 될 수 있고, 이는 어셈블리(23) 또는 그 하우징의 회전 이동과 같은 이동을 거의 막는다. 일반적으로, 이러한 이동을 막는 것은 반구형부(1)를 작동적으로 안정화시킬 수 있다. Exemplary sheets 24 and 25 may include low friction components, such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or Teflon-based (EI du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898) materials. Thereby allowing a range of movement of the hemispherical part 1 around the central vertical axis 41 of the separator. The sheets 24, 25 tend to prevent the hemispherical portion 1 from being processed radially outwardly and up or down in the axial direction. In addition, the seats 24, 25 may limit the amount of vertical and horizontal swiveling of the spindle portion 20 as the spindle portion rotates about the central vertical axis 41 of the separator at high speed during operation. The swiveling of the spindle portion 20 may also be cushioned by an optional swing resistant ring 21 made of rubber, for example. By limiting the amount of swivel and preventing this radial or axial processing, vibrations associated with the natural frequency of the rotating bowl 10 can be reduced. In addition, the seats 24, 25 can be arched, for example with a seating element, which almost prevents movement, such as rotational movement of the assembly 23 or its housing. In general, preventing such a movement can operatively stabilize the hemispherical part 1.

일 실시예에서, 시트(24, 25)는 연속적인 링 부재, 불연속적인 안정화 부재 또는 이러한 부재들의 조합으로서 형성될 수 있다. 또한, 시트(24, 25)는 조정될 수 있고, 이에 의해 반구형부(1)와의 압축 접촉은 예를 들어 분리기를 위한 특별한 프로세스 요구에 따라 변경될 수 있다. 시트(24, 25)의 이러한 조정 가능성은 예를 들면 이와 함께 관련된 하나 이상의 조정 부재의 이용에 의해 촉진될 수 있다. 상기에서 설명된 것처럼, 본 발명은 또한 개별적인 시트의 이용도 가능하고, 이 개별적인 시트는 반구형부(1)의 상부 및/또는 하부 반구형부와 압축 접촉될 수 있다. In one embodiment, the sheets 24 and 25 may be formed as continuous ring members, discontinuous stabilizing members, or a combination of these members. In addition, the sheets 24, 25 can be adjusted, whereby the compressive contact with the hemispherical part 1 can be changed depending on the particular process requirements for the separator, for example. This adjustability of the seats 24, 25 can be facilitated, for example, by the use of one or more adjusting members associated therewith. As described above, the invention also allows the use of separate sheets, which can be in compression contact with the upper and / or lower hemispherical portions of the hemispherical part 1.

또한, 장착된 베어링 및 스핀들 어셈블리(23)의 회전은 예를 들어 회전 방지 핀(29)과 같은 위치 부재(positioning member)에 의해 방지될 수 있다. 예를 들면, 도 1은 어셈블리(23)에서의 확장 개구를 통해 연장하도록 위치한 핀(29)을 도시한다. 일 실시예에서, 이러한 위치 부재는 어셈블리(23) 또는 그 하우징의 예를 들어 회전 이동과 같은 이동을 실질적으로 막도록 베어링 및 스핀들 어셈블리(23)를 위한 장착 영역과 상호작용할 수 있다. 도시된 것처럼, 회전 방지 핀(29)은 어셈블리(23)의 개구 내에서 이동할 수 있고, 이에 의해 이는 스핀들부(20)의 스위블링을 방해하지 않는다. 분리기에 의한 스위블링 및 회전의 범위는 고속 분리가 일어나는 속도와 관련이 있을 수 있다. 또한, 구동 모터(16)는 주입 액체의 분리를 위해 원하는 속도로 분리기 보울(10)을 회전시키도록 제어 가능하게 작동될 수 있다. In addition, the rotation of the mounted bearing and spindle assembly 23 can be prevented by a positioning member, such as for example an anti-rotation pin 29. For example, FIG. 1 shows the pin 29 positioned to extend through the expansion opening in the assembly 23. In one embodiment, this positioning member can interact with the mounting area for the bearing and spindle assembly 23 to substantially block movement, such as for example rotational movement of the assembly 23 or its housing. As shown, the anti-rotation pin 29 can move within the opening of the assembly 23, whereby it does not interfere with the swiveling of the spindle portion 20. The range of swiveling and rotation by the separator may be related to the speed at which fast separation occurs. In addition, the drive motor 16 may be controllably operated to rotate the separator bowl 10 at a desired speed for separation of the injection liquid.

또한, 센트레이트 케이스(30), 센트레이트 케이스(30), 센트레이트 배출구 포트(32), 센트레이트 배출구 포트 밸브(33) 및 센트레이트 밸브(34)가 도 1에서 도시되고, 이들 모두는 작동 동안 분리기로부터 센트레이트를 그리고 보울(10)로부터 정해진 액체를 제거하는데 관련된다. 이하에서 상세하게 설명되는 것처럼, 센트레이트 케이스(30)는 분리 밸브(26)를 포함하고, 이 밸브는 주입 액체가 주입 모드에서 보울(10)로 들어갈 때 개방된다. 분리 밸브(26)는 바람직하게 그 주위에 배치된 환형 부재(9)를 포함한다. 주입 모드 동안, 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)는 개방된 채 유지된다. 반대로, 절연(26) 및 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)는 모두 고체가 분리기로부터 펌프될 때 닫혀있다. 분리 밸브는 도 10과 관련하여 이하에서 더욱 자세하게 설명되고, 이는 주입 모드 동안 분리기의 상부(19)를 도시한다. 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)는 종래의 자동 밸브 제어 어셈블리를 통해 또는 수동식으로 닫힐 수 있다. 또한, 분리기는 분리기 하우징(13)의 하단부 영역(39)을 포함한다. In addition, the centralized case 30, the centralized case 30, the centralized outlet port 32, the centralized outlet port valve 33 and the centralized valve 34 are shown in FIG. 1, all of which are actuated. While removing the centrate from the separator and removing the defined liquid from the bowl 10. As will be described in detail below, the central case 30 includes a separation valve 26, which opens when the injection liquid enters the bowl 10 in the injection mode. The separation valve 26 preferably comprises an annular member 9 arranged around it. During the infusion mode, the centrifugal outlet port valve 33 remains open. In contrast, the insulation 26 and the central outlet port valve 33 are both closed when solids are pumped out of the separator. The separation valve is described in more detail below in connection with FIG. 10, which shows the top 19 of the separator during the injection mode. The central outlet port valve 33 can be closed manually or through a conventional automatic valve control assembly. The separator also includes a bottom region 39 of the separator housing 13.

또한, 도 1은 회전 가능한 잔여물 우회 밸브(rotatable residual divert valve; 92)의 하부 표면 아래로 분리기 하우징(13)의 하단부 영역(39)에 이동 가능하게 위치한 고체 우회 밸브(90)를 갖는 분리기의 실시예를 도시한다. 선택적으로, 잔여물 우회 밸브(92)의 하부면은 고체 우회 밸브(90) 내에서 부분적으로 연장하는 피쳐를 가질 수 있다. 보울(10)의 원뿔형 하단부(17)의 개구(76)에 위치한 잔여물 우회 밸브(92)는 닫힌 위치로 도시되고, 이는 주입 모드 동안 유지된다. 닫혀 있을 때, 밸브(92)는 주입 액체 포트(96)와 소통하는 주입 액체 통로(94)뿐만 아니라 잔여물 액체 배수 포트(100)와 소통하는 잔여물 배수 통로(98)를 형성한다. 또한, 잔여물 우회 밸브(92)는 밸브 수용 부재(10) 내에서 소통하도록 배치될 수 있고, 분리기 하우징(13)의 하단부(39)가 일체화되도록 제공될 수 있다. 또한, 밸브(92)는 축(6) 주위로 그 닫힌 위치로부터 회전될 수 있고, 이에 의해 고체 우회 밸브(90)는 보울로 개구(76)와 소통하도록 윗 방향으로 추진될 수 있다. FIG. 1 also shows a separator having a solid bypass valve 90 movably located in the lower region 39 of the separator housing 13 below the lower surface of the rotatable residual divert valve 92. An example is shown. Optionally, the bottom surface of the residue bypass valve 92 may have a feature that partially extends within the solid bypass valve 90. The residue bypass valve 92 located in the opening 76 of the conical bottom portion 17 of the bowl 10 is shown in a closed position, which is maintained during the injection mode. When closed, the valve 92 forms the residue liquid passageway 98 in communication with the residue liquid drainage port 100 as well as the injection liquid passageway 94 in communication with the injection liquid port 96. In addition, the residue bypass valve 92 may be arranged to communicate within the valve receiving member 10, and may be provided to integrate the lower end 39 of the separator housing 13. In addition, the valve 92 can be rotated from its closed position about the axis 6, whereby the solid bypass valve 90 can be pushed upward to communicate with the bowl opening 76.

또한, 도 1에서 도시된 것처럼, 본 발명의 분리기는, 바람직하게 고체 배출구 포트 밸브(107) 및 고체 배출구 포트(106)를 통합하도록 하단부의 우회 피스톤(102)을 넘어 연장하고 고체 우회 피스톤(102) 내에서 축방향으로 배치된 고체 통로(104)를 포함할 수 있다. 통로(104), 피스톤(102), 포트(106) 및 밸브(107)는 각각 작동의 고체 방출 모드 동안 원심 분리기로부터 축적된 고체를 제거하는 것과 연관된다. 고체는 분리기 보울(10)로부터 펌프되고, 고체 배출구 포트 밸브(107)는 예를 들어 고체가 고체 통로(104)로부터 고체 배출구 포트(106)를 통해 분리기를 빠져나가도록 통과하는 것을 가능하게 하도록 개방될 수 있다. In addition, as shown in FIG. 1, the separator of the present invention preferably extends beyond the bottom bypass piston 102 and solid bypass piston 102 to incorporate the solid outlet port valve 107 and the solid outlet port 106. And a solid passageway 104 disposed axially within the cavity. Passage 104, piston 102, port 106 and valve 107 are each associated with removing accumulated solids from the centrifuge during the solid discharge mode of operation. Solids are pumped from separator bowl 10, and solid outlet port valve 107 is opened to allow for example to allow solids to pass from solid passage 104 through solid outlet port 106 to exit separator. Can be.

고체 배출구 포트 밸브(107)는 종래의 자동 밸브 제어 어셈블리를 통해 또는 수동식으로 개방될 수 있다. 고체 방출 모드는 일반적으로 예를 들어 원형 셀(intact cells)과 같은 민감한 고체를 펌프하고 회수하며, 추가적인 작업 없이 저장 용기 또는 다른 프로세스로 이 고체를 통과시킬 수 있다. 고체는 작동자에 의해 작업되지 않고, 이는 손상되거나 또는 오염되기 쉽지 않다. 예를 들어 도 1 의 분리기와 같은 본 발명의 분리기는 상기에서 설명된 것과 같은 통로, 밸브, 피스톤, 액츄에이터, 어셈블리, 포트, 부재 등과 같은 구성 또는 배열을 특징으로 할 수 있고, 이는 특별한 이용에 대해 적절할 것이다. The solid outlet port valve 107 may be opened manually or through a conventional automatic valve control assembly. Solid release mode generally pumps and recovers sensitive solids such as, for example, intact cells, and can pass these solids to storage vessels or other processes without further work. The solid is not worked by the operator, which is not easy to be damaged or contaminated. For example, the separator of the present invention, such as the separator of FIG. 1, may be characterized by a configuration or arrangement, such as passages, valves, pistons, actuators, assemblies, ports, members, etc., as described above, for particular use. Will be appropriate.

또한, 세정 통로(108)는 바람직하게 고체 통로(104)에 평행하게 고체 우회 피스톤(102) 내부에 배치될 수 있고, 선택적으로 세정 포트(111)를 통합하기 위해 하단부의 피스톤(102)을 넘어 연장한다. 상단부에서, 세정 통로(108)는 고체 통로(104)와 소통할 수 있다. 세정 포트(111) 및 통로(108)는 함께 분리기의 세정 또는 살균에서 그리고 고체 방출 모드를 뒤따르는 통로(104)에 남아 있는 어떠한 고체의 회수을 도울 수 있다. 또한, 고체 방출 모드가 완료되면, 세정 포트(111) 및 통로(108)는 축방향으로 윗 방향으로 피스톤(12)을 추진하도록 작동할 수 있다. In addition, the cleaning passage 108 may be disposed inside the solid bypass piston 102, preferably parallel to the solid passage 104, and optionally beyond the piston 102 at the bottom to incorporate the cleaning port 111. Extend. At the top, the cleaning passage 108 may be in communication with the solid passage 104. The cleaning port 111 and the passage 108 may together assist in the recovery or sterilization of the separator and the recovery of any solids remaining in the passage 104 following the solid release mode. In addition, once the solid release mode is complete, the cleaning port 111 and passageway 108 can operate to propel the piston 12 in an axial upward direction.

특히, 고체가 분리기로부터 펌프된 이후, 고체 배출구 포트 밸브(107)는 닫힐 수 있고, 이에 의해 세정 포트(111) 및 통로(108)를 통해 유입된 예를 들어 압축된 가스 또는 유압액과 같은 액체가 피스톤(12)의 하부 원뿔형부와 접촉하고 작동의 다음 주입 모드를 위해 거의 상단부 위치로 되돌아 갈 때까지 피스톤을 윗 방향으로 추진한다. 피스톤(12)을 이동시키기 위한 압축 가스의 예시적 형태를 질소 및 아르곤을 포함한다. 유사하게, 보울(10) 내에서 피스톤(12)을 움직이는데 이용될 수 있는 예시적인 유압액은 증류수를 포함할 수 있다. In particular, after the solid has been pumped out of the separator, the solid outlet port valve 107 can be closed, thereby allowing liquid such as, for example, compressed gas or hydraulic fluid introduced through the cleaning port 111 and the passage 108. The piston is pushed upward until it contacts the lower conical portion of the piston 12 and returns to the nearly upper position for the next injection mode of operation. Exemplary forms of compressed gas for moving the piston 12 include nitrogen and argon. Similarly, an exemplary hydraulic fluid that can be used to move the piston 12 in the bowl 10 can include distilled water.

다른 실시예에서, 본 발명의 분리기는 예를 들어 고체 방출을 촉진하기 위해 핀치 또는 볼 형태 밸브 어셈블리를 특징으로 할 수 있다. 종래의 핀치 형태 밸브 어셈블리는 작동 동안 페스트와 같은 고체와 부딪히는 분리기를 위해 바람직할 수 있다. 예시적인 볼 형태의 밸브 어셈블리는 분리기 하우징의 하단부 영역에 배치된 절반의 볼 형태의 배출 밸브를 포함할 수 있다. 또한, 볼 형태의 밸브 어셈블리의 방출 밸브는 분리기 보울로부터 배수되는 잔여물 액체 및 주입 액체를 위한 통로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방출 밸브는 각각 작동의 주입 모드 및 고체 방출 모드 동안 닫힌 위치 그리고 개방 위치 사이에서 회전할 수 있다. In another embodiment, the separator of the present invention can be characterized by a pinch or ball shaped valve assembly, for example to facilitate solid release. Conventional pinch-type valve assemblies may be desirable for separators that encounter solids such as pests during operation. The exemplary ball shaped valve assembly can include a half ball shaped discharge valve disposed in the bottom region of the separator housing. In addition, the discharge valve of the valve assembly in the form of a ball may include passages for residue liquid and injection liquid drained from the separator bowl. For example, the release valve can rotate between the closed position and the open position during the injection mode and the solid release mode of operation, respectively.

주입 모드 동안, 분리기 하우징은 볼 형태의 밸브 어셈블리의 주입 및 잔여물 유체 통로를 제외하고는 닫힐 수 있고, 이는 예를 들어 보울의 원뿔형 하단부에서의 개구와 소통할 수 있다. 예를 들면, 볼 형태의 밸브 어셈블리는 피스톤 수축 및 분리기 세정 또는 살균을 위한 하나 이상의 포트를 포함할 수 있다. 본 발명의 분리기에서 이용될 수 있는 예시적인 볼 형태의 밸브 어셈블리는 여기서 참조로 인용된 미국 특허 제 6,776,752호에서 설명된다. During the injection mode, the separator housing can be closed except for the injection and residue fluid passageways of the valve assembly in the form of a ball, which can communicate with the opening at the conical bottom of the bowl, for example. For example, a ball assembly valve assembly may include one or more ports for piston contraction and separator cleaning or sterilization. An exemplary ball shaped valve assembly that can be used in the separator of the present invention is described in US Pat. No. 6,776,752, incorporated herein by reference.

도 2는 분리기 하우징(13)의 하단부 영역(39)에 배치된 볼 형태 밸브 어셈블리(40)를 포함하는 본 발명의 분리기의 일 실시예를 도시한다. 바람직하게, 도시된 것처럼, 볼 형태 밸브 어셈블리(40)는 방출 밸브(42)를 특징으로 한다. 예를 들면, 방출 밸브(42)는 내부를 향하는 플랜지(43) 아래에 장착될 수 있다. 일 실시예에서, 방출 밸브(42)는 잔여물 액체 배수 포트(47)와 소통하는 잔여물 액체 배수 통로(46)뿐만 아니라 주입 액체 포트(45)와 소통하는 주입 액체 통로(44)를 통합할 수 있다. 또한, 밸브 시일(valve seal; 48)은 플랜지(43)의 하부면 상에 배치될 수 있다. FIG. 2 shows one embodiment of the separator of the present invention that includes a ball shaped valve assembly 40 disposed in the bottom region 39 of the separator housing 13. Preferably, as shown, the ball shaped valve assembly 40 features a discharge valve 42. For example, the release valve 42 may be mounted under an inwardly facing flange 43. In one embodiment, the discharge valve 42 incorporates an injection liquid passage 44 in communication with the injection liquid port 45 as well as a residue liquid drain passage 46 in communication with the residue liquid drain port 47. Can be. In addition, a valve seal 48 may be disposed on the bottom surface of the flange 43.

주입 모드 동안, 도 2의 분리기는 닫힌 위치에서 방출 밸브(42)를 특징으로 하고, 이 닫힌 위치에서 외부 상부면은 밸브 시일(48)에 대해 놓인다. 예를 들면 밸브 시일(48)은 밸브 액츄에이터(49)를 통해 유입된 예를 들어 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체에 의해 팽창될 수 있다. 바람직하게, 밸브 시일(48)은 주입 모드를 통해 팽창된 채 남아 있다. 도 2는 고체를 지닌 주입 액체(solids-bearing feed liquid)가 주입 액체 포트(45)를 통해 유입될 수 있다. 주입 액체는 주입 액체 포트(45)로부터 주입 액체 통로(44)로 유동할 수 있다. 바람직하게, 주입 액체 통로(44)는 메인 통로(50)와 소통하고, 이는 피스톤 수축 액츄에이터(52) 내에서 축방향으로 배치될 수 있다. 메인 통로(50)의 상단부는 주입 모드 동안 보울(10)의 원뿔형 하단부(17)의 개구(76)로 주입 액체를 분사하기 위한 분사 포트(154)를 포함할 수 있다. During the injection mode, the separator of FIG. 2 features the discharge valve 42 in the closed position, in which the outer top surface lies against the valve seal 48. For example, the valve seal 48 may be inflated by a fluid, such as, for example, compressed gas or hydraulic fluid, introduced through the valve actuator 49. Preferably, the valve seal 48 remains inflated through the injection mode. 2, solids-bearing feed liquid may be introduced through the injection liquid port 45. Injection liquid may flow from injection liquid port 45 into injection liquid passage 44. Preferably, the injection liquid passage 44 is in communication with the main passage 50, which may be disposed axially within the piston contraction actuator 52. The upper end of the main passage 50 may include an injection port 154 for injecting injection liquid into the opening 76 of the conical lower end 17 of the bowl 10 during the injection mode.

본 발명의 분리기를 위한 작동의 주입 모드는 도 4와 관련하여 이하에서 더욱 자세히 설명되고, 이는 회전 가능한 잔여물 우회 밸브의 하부면 아래로 분리기 하우징(13)의 하단부 영역(39)에 이동 가능하게 위치한 고체 우회 밸브의 특징을 갖는 분리기의 실시예를 도시한다. 도 2와 관련하여, 예를 들면, 주입 모드는 분리기 보울(10)의 원뿔형 하단부(17)와 접촉하는 피스톤 수축 액츄에이터(52)를 가짐에 의해 추가적으로 특징지어질 수 있다. 도시된 것처럼, 피스톤 수축 액츄에이터(52)는 예를 들어 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체에 반응하여 축방향으로 위로 그리고 아래로 이동할 수 있다. The injection mode of operation for the separator of the present invention is described in more detail below in connection with FIG. 4, which is movable in the lower region 39 of the separator housing 13 below the bottom surface of the rotatable residue bypass valve. An embodiment of a separator having the features of a solid bypass valve positioned is shown. In connection with FIG. 2, for example, the injection mode may be further characterized by having a piston retracting actuator 52 in contact with the conical bottom 17 of the separator bowl 10. As shown, the piston contraction actuator 52 may move up and down in the axial direction in response to a fluid such as, for example, compressed gas or hydraulic fluid.

고체가 주입 액체로부터 분리된 이후, 상기에서 설명된 것처럼 닫힌 위치로 남아 있는 방출 밸브(42)의 형상화된 표면 상으로 개구(76)를 통해 보울의 잔여물 액체가 배수될 때, 피스톤은 분리기 보울(10)과 접촉한 채로 있다. 도 2에서 도시된 것처럼, 잔여물 액체는 방출 밸브(42)의 형상화된 표면에 의해 채널될 수 있고, 이에 의해 잔여물 액체 배수 통로(46)를 통과한다. 잔여물 액체는 배수 통로(46)를 통과하고, 마지막으로 잔여물 액체 배수 포트(47)를 통해 분리기를 빠져나간다. After the solid has been separated from the injection liquid, when the residual liquid in the bowl is drained through the opening 76 onto the shaped surface of the discharge valve 42 that remains in the closed position as described above, the piston Stay in contact with (10). As shown in FIG. 2, the residue liquid may be channeled by the shaped surface of the discharge valve 42, thereby passing through the residue liquid drain passage 46. Residue liquid passes through drain passage 46 and finally exits separator through residue liquid drain port 47.

일 실시예에서, 유체 포트(58)에 유입된 유체 압력은 수축 액츄에이터(52)를 윗 방향으로 추진하기 위해 피스톤 수축 액츄에이터(52) 주위에 배치된 환형 액츄에이터 플랜지(57)의 하부면에 대해 작용한다. 또한, 피스톤 수축 액츄에이터(52)의 축방향 이동은 액츄에이터 제어 포트(54)를 통해 유입된 유체에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 액츄에이터 제어 포트(54)는 분리기 하우징(13)의 하단부 영역(39)에 제공될 수 있고, 이에 의해 유체는 포트(54)로 들어가고 피스톤 수축 액츄에이터(52)의 주위에 배치된 환형 액츄에이터 플랜지(57)의 상부면과 접촉한다. In one embodiment, the fluid pressure introduced into the fluid port 58 acts on the bottom surface of the annular actuator flange 57 disposed around the piston shrink actuator 52 to propel the shrink actuator 52 upwards. do. In addition, the axial movement of the piston contraction actuator 52 may be controlled by the fluid introduced through the actuator control port 54. For example, the actuator control port 54 may be provided in the lower end region 39 of the separator housing 13, whereby fluid enters the port 54 and is annular disposed around the piston contraction actuator 52. In contact with the upper surface of the actuator flange (57).

또한, 액츄에이터 제어기(54) 및 유체 포트(58)는 부수적으로 환형 액츄에이터 플랜지(57)의 상부 및 하부면을 유체와 접촉시킴에 의해 피스톤 수축 액츄에이터(52)를 구동하고 이동시키도록 작용할 수 있다. 예를 들면, 환형 액츄에이터 플랜지(57)의 상부면에 작용하는 압력이 그 하부면에 작용하는 압력보다 작을 때 피스톤 수축 액츄에이터(52)는 윗 방향으로 추진될 수 있다. 주입 모드 동안, 피스톤 수축 액츄에이터(52)는 보울(10)의 개구(76)와 가스-밀폐 소통하도록 지지되고 축방향으로 윗 방향으로 추진될 수 있다. 또한, 보울 개구(76) 및 피스톤 수축 액츄에이터(52)의 계면은 예를 들어 그 사이에 배치된 PTFE 또는 TEFLON-계(E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 마켓 스트리트, 윌밍턴, 델라웨어 19898) 탄성체 시일에 의해 밀봉될 수 있다. In addition, the actuator controller 54 and the fluid port 58 may additionally act to drive and move the piston contraction actuator 52 by contacting the upper and lower surfaces of the annular actuator flange 57 with the fluid. For example, when the pressure acting on the upper surface of the annular actuator flange 57 is less than the pressure acting on its lower surface, the piston contraction actuator 52 can be pushed upwards. During the injection mode, the piston contraction actuator 52 may be supported in gas-tight communication with the opening 76 of the bowl 10 and may be pushed upward in the axial direction. In addition, the interface of the bowl opening 76 and the piston shrinkage actuator 52 may be, for example, PTFE or TEFLON-based (EI du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898) disposed therebetween. It can be sealed by an elastomeric seal.

바람직하게, 피스톤 수축 액츄에이터(52)는 피스톤(12)이 거의 그 최상부 위치로 돌아오는 동안 보울(10)의 개구(76)와 가스-밀폐 소통하고, 최상부 위치는 일반적으로 고체 방출 모드 이후에 온다. 상기에서 설명된 것처럼, 이러한 가스-밀폐 소통은 유체 포트(58)를 통해 유입된 유체 압력을 통해 이루어질 수 있고, 이는 피스톤 수축 액츄에이터(52) 주위에 배치된 환형 액츄에이터 플랜지(57)의 하부면에 작용한다. 유체는 액츄에이터 제어기 포트(54)에서 분리기로 들어갈 수도 있지만, 플랜지(57)의 상부면 상에 가해진 압력은 가스-밀폐 소통을 유지하도록 그 하부면에 대해 작용하는 압력보다 작을 것이다. 또한, 액츄에이터 제어기 포트(54)가 플랜지(57)의 상부면으로 유체를 유입시키지 않도록 하는 것이 바람직하고, 이에 의해 유체 포트(58)는 피스톤 수축 액츄에이터(52)의 이동을 완전히 제어할 것이다. Preferably, the piston contraction actuator 52 is gas-tight in communication with the opening 76 of the bowl 10 while the piston 12 returns to its topmost position, the top position generally coming after the solid release mode. . As described above, this gas-sealed communication can be through the fluid pressure introduced through the fluid port 58, which is connected to the lower surface of the annular actuator flange 57 disposed around the piston contraction actuator 52. Works. The fluid may enter the separator at the actuator controller port 54, but the pressure exerted on the upper surface of the flange 57 will be less than the pressure acting on the lower surface to maintain gas-tight communication. It is also desirable to ensure that the actuator controller port 54 does not introduce fluid into the top surface of the flange 57, whereby the fluid port 58 will fully control the movement of the piston contraction actuator 52.

피스톤(12)을 거의 그 최상부 위치로 되돌리기 위해, 보울 개구(76)와 소통하도록 유체 압력이 수직축(41)을 따라 윗 방향으로 피스톤 수축 액츄에이터(52)를 추진한 이후 유체는 피스톤(12)의 하부 원뿔형부와 접촉한다. 피스톤이 거의 그 최상부 위치로 돌아올 때, 주입 유체 포트(45)를 통해 유입된 유체는 불연속적일 수 있다. 이후 피스톤(12)은 보울(10)의 내벽에 인접한 하나 이상의 피스톤 시일 사이에서 마찰력에 의해 거의 그 최상부 위치에서 유지된다. 도 2에서 도시된 것처럼, 환형 피스톤 시일(59)은 피스톤(12) 주위로 배치되고 보울(10)의 내벽과 접촉한다. 시일(59)은 예를 들어 PTFE 또는 TEFLON-계(E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 마켓 스트리트, 윌밍턴, 델라웨어 19898) 탄성체 물질과 같은 구성요소를 포함할 수 있다. To return the piston 12 to its nearly top position, the fluid pressure pushes the piston contraction actuator 52 upward along the vertical axis 41 to communicate with the bowl opening 76 and then the fluid Contact with the lower cone. When the piston returns to its nearly top position, the fluid introduced through the injection fluid port 45 may be discontinuous. The piston 12 is then held in its most upper position by friction between one or more piston seals adjacent the inner wall of the bowl 10. As shown in FIG. 2, the annular piston seal 59 is disposed around the piston 12 and in contact with the inner wall of the bowl 10. Seal 59 may include components such as, for example, PTFE or TEFLON-based (E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898) elastomeric materials.

피스톤(12)이 거의 그 최상부 위치로 돌아가기 이전에, 분리기는 고체 방출 모드에서 일반적으로 작동되고, 이 모드에서 고체는 보울(10)로부터 펌프된다. 도 2에서 도시된 본 발명의 분리기에서, 고체 방출 모드는 개방 위치로 회전축(6) 주위로 회전되는 방출 밸브(42)에 의해 특징지어지고, 이에 의해 피스톤(12)이 축방향으로 아래 방향으로 이동할 때 고체는 분리기를 떠날 수 있다. 또한, 고체 방출 모드 이후, 바람직하게 분리기는 쉽게 세정되거나 또는 그 자리에서 살균될(sterilized-in-place) 수 있으며, 방출 밸브(42)는 개방 위치로 회전된다. Before the piston 12 returns to its topmost position, the separator is generally operated in solid discharge mode, in which the solid is pumped out of the bowl 10. In the separator of the invention shown in FIG. 2, the solid discharge mode is characterized by a discharge valve 42 which is rotated about the axis of rotation 6 in the open position, whereby the piston 12 is axially downwards. When moving, the solid may leave the separator. In addition, after the solid release mode, the separator may be easily cleaned or sterilized-in-place, and the discharge valve 42 is rotated to an open position.

예를 들면, 주입 모드 동안, 닫힌 위치로부터 개방 위치로 방출 밸브(42)를 회전시키기 위해, 고체 방출 모드 동안 밸브 시일(48)이 수축될 수 있다. 밸브 시일은 예를 들면 밸브 액츄에이터(49)에서 유체의 유입을 불연속적으로 함에 의해 수축될 수 있다. 피스톤 수축 액츄에이터(52)를 포함할 수 있는 방출 밸브(42)의 상부 오프셋 부분은 플랜지(43)의 내부 에지에 의해 형성된 개구로부터 멀리 회전축(6) 주위로 90℃ 회전되는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 고체 방출 모드를 위해 개방 위치로 방출 밸브(42)를 회전시키기 이전에, 피스톤 수축 액츄에이터(52)는 보울(10)의 개구(76)와 가스-밀폐 소통으로부터 제거된다. 액츄에이 터(52)는 예를 들어 상기에서 설명된 것처럼 보울(10)로부터 멀리 축방향으로 아래 방향으로 이동할 수 있다. For example, during the injection mode, the valve seal 48 may be retracted during the solid release mode to rotate the discharge valve 42 from the closed position to the open position. The valve seal may be retracted, for example, by discontinuously influencing the inflow of fluid in the valve actuator 49. The upper offset portion of the discharge valve 42, which may include a piston retracting actuator 52, is preferably rotated 90 ° C. around the axis of rotation 6 away from the opening formed by the inner edge of the flange 43. In one embodiment, prior to rotating the discharge valve 42 to the open position for the solid discharge mode, the piston contraction actuator 52 is removed from gas-tight communication with the opening 76 of the bowl 10. Actuator 52 may move axially downward, for example away from bowl 10 as described above.

피스톤 수축 액츄에이터(52)는 보울 개구(76)와의 가스-밀폐 소통으로부터 제거되고 방출 밸브(42)는 개방 위치로 회전되며, 고체는 분리기로부터 보울(10)의 원뿔형 하단부(17)를 통해 펌프될 수 있다. 바람직하게, 피스톤(12)이 축방향으로 아래 방향으로 이동할 때 고체는 분리기 보울로부터 펌프된다. 일반적으로, 고체 방출 모드는 도 7의 분리기와 관련하여 이하에서 더욱 자세히 설명되는 것과 같은 분리기의 상부(19)에서 시작한다. 도 2에서 도시된 것처럼, 피스톤(12)은 나이프-에지(62)를 특징으로 할 수 있고, 이는 분리기 보울(10)의 개구(76)에서 또는 원뿔형 하단부(17) 근처에 고정되는 예외적으로 페이스트와 같은 고체의 분리를 도울 수 있다. The piston contraction actuator 52 is removed from gas-tight communication with the bowl opening 76 and the discharge valve 42 is rotated to an open position, and solids are pumped from the separator through the conical bottom 17 of the bowl 10. Can be. Preferably, the solid is pumped out of the separator bowl when the piston 12 moves axially downward. In general, the solid release mode starts at the top 19 of the separator as described in more detail below with respect to the separator of FIG. As shown in FIG. 2, the piston 12 may be characterized by a knife-edge 62, which is an exceptionally paste which is fixed at or near the conical bottom 17 of the opening 76 of the separator bowl 10. To help separate solids.

도 3은 레이저 센서 어셈블리(122)의 특징을 나타내는 도 2의 분리기의 단면도이다. 예를 들면, 어셈블리(122)는 적절한 수단에 의해 분리기 하우징(13)의 외부에 또는 그 내부에 장착될 수 있다. 일반적으로, 예를 들어 포커싱(focusing) 및 반사 부재와 같은 광학 요소는, 어셈블리(122)를 위한 어떠한 적절한 장착 옵션, 구성 또는 배열을 촉진시키는데 이용될 수 있다. 도시된 것처럼, 레이저 센서 어셈블리는 분리기의 상부(19)에 또는 그 위에 배치될 수 있다. 바람직하게, 어셈블리(122)는 분리기 하우징(13)을 위한 상단부의 칼라와 같은 연장부(22) 위에 배치된다. 레이저 센서 어셈블리(122)는 분리기 보울(10) 내에서 피스톤(12)의 축방향 이동을 모니터하는데 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 분리기는 예를 들면 종 래 형태의 레이저 광 방사 소자일 수 있다. 3 is a cross-sectional view of the separator of FIG. 2 showing features of the laser sensor assembly 122. For example, assembly 122 may be mounted on or outside of separator housing 13 by suitable means. In general, optical elements such as, for example, focusing and reflective members, may be used to facilitate any suitable mounting option, configuration, or arrangement for assembly 122. As shown, the laser sensor assembly may be disposed on or above the top 19 of the separator. Preferably, assembly 122 is disposed above extension 22, such as the collar of the upper end for separator housing 13. The laser sensor assembly 122 can be used to monitor the axial movement of the piston 12 within the separator bowl 10. In one embodiment, the separator may be, for example, a conventional laser light emitting element.

예를 들면, 도 3의 레이저 센서 어셈블리(122)는 펄스된 레이저 광(124)을 방사함에 의해 피스톤(12)의 축방향 이동을 모니터할 수 있다. 이 기술 분야의 당업자에 의해 이해되는 것처럼, 방사 이후 펄스된 레이저 광(124)을 탐지함에 의해, 어셈블리(122)는 타임-투-트레블(time-to-travel) 측정을 제공할 수 있고, 이로부터 보울(10) 내에서 피스톤(12)의 위치가 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 피스톤(12)과 연관되고 바람직하게 보울(10)의 허브(60) 내에서 광학 경로를 통해서와 같이 레이저 센서 어셈블리(122)와 광학적으로 정렬된 반사 표면 또는 부재는 레이저 광을 어셈블리(122)로 반사시킬 수 있다. 또한, 이러한 타임-투-트레블 측정은 작동기에 피스톤(12)이 이동하는 축방향 거래에 관한 입력을 제공할 수 있다. 도 3의 레이저 센서 어셈블리(122)는 예를 들면 보울(10) 내에서 피스톤(12)을 이동시키는데 이용되는 압력에 의해 축방향으로 윗 방향으로 또는 아래 방향으로 피스톤이 이동함에 따라 보울 내에서 피스톤(12)을 모니터하는데 이용될 수 있다. 또한, 본 발명은 예를 들어 피스톤의 이동을 모니터하기 위해 초음파, 적외선 또는 복사 에너지 방사 수단에 기초한 다른 종래의 어셈블리 또는 장치를 이용할 수도 있다. For example, the laser sensor assembly 122 of FIG. 3 can monitor the axial movement of the piston 12 by emitting pulsed laser light 124. As will be appreciated by those skilled in the art, by detecting the pulsed laser light 124 after radiation, the assembly 122 can provide a time-to-travel measurement The position of the piston 12 within the bowl 10 can be determined. In one embodiment, the reflective surface or member associated with the piston 12 and preferably optically aligned with the laser sensor assembly 122, such as through an optical path in the hub 60 of the bowl 10, receives the laser light. Can be reflected to assembly 122. This time-to-treble measurement may also provide input to the actuator regarding the axial transaction in which the piston 12 moves. The laser sensor assembly 122 of FIG. 3 has a piston in the bowl as the piston moves upward or downward in an axial direction, for example, by the pressure used to move the piston 12 in the bowl 10. (12) can be used to monitor. The invention may also use other conventional assemblies or devices based on ultrasonic, infrared or radiant energy radiating means, for example, to monitor the movement of the piston.

도 4는 주입 모드 동안 작동하는 본 발명의 분리기를 도시하고, 이 주입 모드에서 보울(10) 및 피스톤(12)은 고속으로 함께 회전한다. 예를 들면, 고체를 지닌 주입 액체가 보울로 주입되고 보울의 원뿔형 하단부(17)의 내부면 위의 경로(64)로 유동한다. 바람직하게, 피스톤(12)은 정해진 액체(72)로부터의 유압에 의해 상단부 위치에서 유지되고, 이에 의해 보울의 허브(60)에 대해 추진되고, 이로써 개방 위치로 센트레이트 밸브(34)를 유지시킨다. 일 실시예에서, 센트레이트 밸브(34)는 허브(60)로부터 피스톤(12)으로 연장하는 핀(67)에 의해 개방된 채로 추진되고, 이에 의해 수직축(41)을 따라 아래 방향으로 밸브를 민다. 센트레이트 밸브(34)는 고체 방출 모드 동안 닫힐 수 있고, 예를 들면 스프링(66)은 윗 방향으로 추진되며, 이는 이하에서 더욱 자세히 설명된다. 4 shows the separator of the present invention operating during the injection mode, in which the bowl 10 and the piston 12 rotate together at high speed. For example, an injection liquid with a solid is injected into the bowl and flows into the path 64 over the inner surface of the conical bottom 17 of the bowl. Preferably, the piston 12 is held in the upper end position by hydraulic pressure from the defined liquid 72, thereby being pushed against the hub 60 of the bowl, thereby holding the centrifugal valve 34 in the open position. . In one embodiment, the central valve 34 is propelled open by a pin 67 extending from the hub 60 to the piston 12, thereby pushing the valve downward along the vertical axis 41. . The centrate valve 34 can be closed during the solid release mode, for example the spring 66 is pushed upwards, as described in more detail below.

또한, 센트레이트 밸브(34) 및 피스톤(12)은 예를 들면 하나 이상의 시일을 포함할 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 시일은 센트레이트 밸브와 함께 이용될 수 있고, 이에 의해 정해진 액체가 분리기 보울의 내부로부터 빠져나간 이후 분리기 보울(10)의 내부로 다시 돌아오는 것을 막는다. 또한, 이러한 시일은 고체 방출 모드로 피스톤(12)의 아래 방향으로의 이동 동안 고체가 센트레이트 케이스(30)로 들어가는 것을 막도록 이용될 수 있다. 또한, 이러한 시일은 피스톤(12) 위의 분리기 보울(10)의 일부가 압력을 받게 할 수 있고, 이에 의해 피스톤은 고체 방출 모드 동안 유체 압력에 의해 아래 방향으로 효과적으로 추진될 수 있다. 또한, 센트레이트 밸브(34) 및 피스톤(12)과 연관된 시일은 정해진 액체가 피스톤(12) 및 보울(10)의 내부면 사이에서 유동하는 것을 막을 수 있다. 또한, 본 발명은 통로, 밸브, 피스톤, 액츄에이터, 어셈블리, 포트, 부재 및 여기서 설명된 이와 유사한 것 중 하나 또는 모두와 연관된 하나 이상의 시일을 이용할 수도 있다. In addition, centrifugal valve 34 and piston 12 may comprise, for example, one or more seals. Preferably, one or more seals may be used with the centrate valve, thereby preventing a given liquid from returning inside the separator bowl 10 after exiting from the interior of the separator bowl. This seal may also be used to prevent solids from entering the centrifugal case 30 during the downward movement of the piston 12 in the solid release mode. In addition, such a seal can cause a portion of separator bowl 10 above piston 12 to be pressurized, whereby the piston can be effectively pushed down by the fluid pressure during the solid discharge mode. In addition, the seal associated with the centrifugal valve 34 and the piston 12 may prevent a given liquid from flowing between the piston 12 and the inner surface of the bowl 10. In addition, the present invention may utilize one or more seals associated with one or all of the passages, valves, pistons, actuators, assemblies, ports, members, and the like described herein.

센트레이트 밸브(34) 및 피스톤(12)의 예시적인 시일은 예를 들면 PTFE 또는 TEFLON-계(E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 마켓 스트리트, 윌밍턴, 델라웨어 19898) 탄성체 물질과 같은 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이러한 시일은 도 10에서 도시된 분리기를 참고로 하여 이하에서 더욱 자세하게 설명된다. 도 4에서 도시된 것처럼, 피스톤(12)은 보울(10)의 내벽에 인접한 피스톤 시일(56) 사이에서의 마찰력에 의해 거의 최상부 위치에서 유지될 수 있다. 바람직하게, 이러한 시일(56)은 보울(10)의 내벽과 접촉하고 피스톤(12) 주위로 배치된다. 일 실시예에서, 시일(56)은 피스톤(12) 상의 선형부에 의해 서로로부터 분리될 수 있다. 예를 들면, 시일(56)은 그 축방향 이동 동안 피스톤의 비정렬을 막을 수 있고 보울의 내부면과 균일한 소통을 제공할 수 있으며, 이에 의해 보울은 피스톤(12) 위로 또는 아래로 효과적으로 압력을 받을 수 있다. 다른 실시예에서, 피스톤(12)은 보울(10)의 내벽과 접촉하고 주위에 배치된 다수의 시일을 특징으로 할 수 있다. 또한, 시일(56) 대신에, 예를 들어 도 2에서 도시된 것과 같은 단일 시일(59)이 피스톤(12) 주위에 배치될 수 있다. Exemplary seals of centrifugal valve 34 and piston 12 include components such as, for example, PTFE or TEFLON-based (EI du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898) elastomeric materials. It may include. For example, such a seal is described in more detail below with reference to the separator shown in FIG. 10. As shown in FIG. 4, the piston 12 may be held in a near top position by frictional force between the piston seals 56 adjacent to the inner wall of the bowl 10. Preferably, this seal 56 is in contact with the inner wall of the bowl 10 and disposed about the piston 12. In one embodiment, the seals 56 may be separated from each other by linear portions on the piston 12. For example, the seal 56 may prevent misalignment of the piston during its axial movement and provide uniform communication with the inner surface of the bowl, whereby the bowl effectively pressures up or down the piston 12. Can be received. In other embodiments, the piston 12 may be characterized by a number of seals disposed in contact with and surrounding the inner wall of the bowl 10. Also, instead of the seal 56, a single seal 59 such as, for example, shown in FIG. 2, may be disposed around the piston 12.

일 실시예에서, 본 발명의 분리기의 보울(10)의 내부는 스크래치 저항성 형태의 코팅을 특징으로 할 수 있다. 예를 들면, 이러한 코팅은 보울(10)의 전체 내부면 또는 일부를 따라 배치될 수 있다. 분리기 보울의 내부를 위한 예시적 코팅은 단단한 크롬, 붕소-질화물, 티타늄 또는 이의 조합물을 포함할 수 있다. 바람직하게, 스크래치 저항성 형태의 코팅은 보울에 대한 마멸을 막을 수 있다. 이러한 마멸은 주입 액체 전단변형(shearing)을 유도할 수 있고, 이는 효과적인 고체 분리 및 회수을 방해할 수 있다. 또한, 보울 내에서 스크래치 저항성 형태의 코팅은 그 내부면 및 피스톤(12) 주위로 배치된 하나 이상의 시일 사이에서 균일한 소 통을 제공할 수 있다. 보울의 내부면 및 피스톤(12) 주위로 배치된 하나 이상의 시일 사이의 균일한 소통은 상기에서 설명된 것과 같은 보울의 효과적인 가압 및 축적된 고체의 효과적인 회수을 도울 수 있다. In one embodiment, the interior of the bowl 10 of the separator of the present invention may be characterized by a coating in scratch resistant form. For example, such a coating may be disposed along the entire inner surface or a portion of the bowl 10. Exemplary coatings for the interior of the separator bowl may include hard chromium, boron-nitride, titanium or combinations thereof. Preferably, the coating in scratch resistant form can prevent wear to the bowl. Such wear can lead to injection liquid shearing, which can interfere with effective solid separation and recovery. In addition, a scratch resistant coating in the bowl may provide uniform communication between its inner surface and one or more seals disposed around the piston 12. Uniform communication between the inner surface of the bowl and one or more seals disposed around the piston 12 can assist in effective pressurization of the bowl as described above and effective recovery of accumulated solids.

보울(10)의 고속 회전에 의해 생성된 분리력 하에서, 도 4는 축적된 고체(70) 및 정해진 액체(72)로 분리된 주입 액체를 도시한다. 정해진 액체(72)는 센트레이트 밸브(34)를 통해 경로(64)를 따라 위로 계속되고, 센트레이트 방출 구멍(74)에서 보울을 빠져나간다. 일 실시예에서, 센트레이트 방출 구멍(74)은 분리기 보울(10)에 또는 거의 그 상단부에 배치될 수 있다. 바람직하게, 방출 구멍(74)은 센트레이트 케이스(30)로 유도되고, 이 케이스는 예를 들면 작동의 주입 모드 동안 개방되어 있는 분리 밸브(26)를 특징으로 할 수 있다. 분리 밸브(26)는 밸브(26) 주위로 배치된 환형 부재(9)에 대해 작용하는 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체에 의해 개방된 채 유지될 수 있다. Under the separation force created by the high speed rotation of the bowl 10, FIG. 4 shows the injection liquid separated into accumulated solid 70 and defined liquid 72. The defined liquid 72 continues up along the path 64 through the centrate valve 34 and exits the bowl at the centrifugal discharge hole 74. In one embodiment, the centrifugal discharge holes 74 may be disposed in or near the top of the separator bowl 10. Preferably, the release hole 74 is led to a central case 30, which may be characterized by a separation valve 26 that is open, for example, during the injection mode of operation. The separation valve 26 may be kept open by a fluid such as a compressed gas or hydraulic fluid acting on the annular member 9 disposed around the valve 26.

예를 들면, 주입 모드에서, 유체는 하부 포트(4)를 통해 환형 부재(9)의 하부면으로 유입될 수 있다. 이후 정해진 액체(72)는 센트레이트 케이스(30)로부터 센트레이트 출구 포트(32)로 통과할 수 있고, 이는 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)를 특징으로 한다. 바람직하게, 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)는 주입 모드 동안 개방되고, 이에 의해 정해진 액체(72)가 센트레이트(73)로서 분리기를 빠져나가도록 한다. For example, in the injection mode, fluid may enter the lower surface of the annular member 9 through the lower port 4. The defined liquid 72 can then pass from the central case 30 to the central outlet port 32, which is characterized by a central outlet port valve 33. Preferably, the centrifugal outlet port valve 33 is opened during the injection mode, thereby allowing the defined liquid 72 to exit the separator as the centrate 73.

또한, 본 발명의 분리기는 그로부터 빠져나가는 센트레이트(73)의 품질을 유지하기 위한 요구가 있는 이용에서 이용될 수 있다. 예를 들면, 센트레이트로서 분리기를 빠져나가는 민감한 유기 폴리머는 주어진 분리로부터 오직 원하는 수율(yield)일 수 있다. 본 발명은 센트레이트 및 고체가 원하는 수율인 이용에서도 이용될 수 있다. 분리기를 빠져나가는 센트레이트의 품질을 유지하는 것이 중요한 이용에서, 본 발명의 분리기가 이용될 수 있고 이에 의해 정해진 액체의 전체적인 전단변형 및 그로부터 초래되는 센트레이트를 감소시키는데 이용될 수 있다. 일반적으로, 이러한 전단변형은 예를 들어 민감한 센트레이트의 품질을 떨어뜨릴 수 있다. In addition, the separator of the present invention can be used in demanding use to maintain the quality of the centrate 73 exiting therefrom. For example, sensitive organic polymers exiting the separator as centrates may only yield the desired yield from a given separation. The invention can also be used in applications where the centrate and the solid are the desired yields. In applications where it is important to maintain the quality of the centrate exiting the separator, the separator of the present invention can be used and thereby used to reduce the overall shear strain of a given liquid and the centrate resulting therefrom. In general, such shear deformations can degrade the quality of sensitive centrates, for example.

일 실시예에서, 본 발명의 분리기는 예를 들어 회전하는 보울 대신에 또는 이에 추가하여 분리 및/또는 고체 회수 수단을 이용할 수 있다. 분리 수단의 일례는 종래의 쌍을 이룬 디스크(pairing-disc) 어셈블리이다. 본 발명의 분리기는 쌍을 이룬 디스크 어셈블리를 포함할 수 있고, 이에 의해 예를 들어 정해진 액체 및 이로부터 초래되는 센트레이트의 전체 전단변형을 감소시킨다. 예를 들면, 쌍을 이룬 디스크 어셈블리는 본 발명의 분리기를 위한 이용에서 이용될 수 있고, 이 경우 센트레이트의 품질을 유지하는 것이 바람직하다. 이 기술 분야의 당업자에 의해 이해될 것처럼, 쌍을 이룬 디스크 어셈블리는 예를 들면 원하는 센트레이트의 최소 전체 전단 변형으로 주입 액체로부터 고체를 연속적으로 분리하는 것을 일반적으로 수행할 수 있다. In one embodiment, the separator of the present invention may employ separation and / or solid recovery means, for example in place of or in addition to a rotating bowl. One example of the separating means is a conventional pairing-disc assembly. The separator of the present invention may comprise a paired disk assembly, thereby reducing, for example, the overall shear deformation of a given liquid and the centrate resulting therefrom. For example, a paired disk assembly can be used in use for the separator of the present invention, in which case it is desirable to maintain the quality of the centrate. As will be appreciated by one of ordinary skill in the art, a paired disk assembly can generally perform the continuous separation of solids from the injection liquid, for example with a minimum overall shear deformation of the desired centrate.

또한, 본 발명의 분리기는 예를 들면 고정 및 장착 수단과 같은 하나 이상의 피쳐(feature)를 포함할 수 있고, 이에 의해 보울(10)은 분리기 하우징(13)으로부터 분리될 수 있다. 바람직하게, 분리된 보울(10)과 함께, 피스톤(12) 및 이와 연 관된 어셈블리는 상기에서 설명된 쌍을 이룬 디스크 어셈블리와 같은 분리 및/또는 고체 회수 수단으로 대체될 수 있다. 분리 및/또는 고체 회수을 대체하는 데 이용되기에 적절한 분리기 보울은 이후 하나 이상의 피쳐를 통해서 본 발명의 분리기에 결합될 수 있다. 이후 본 발명의 분리기는 특별한 이용에 대해 이용될 수 있다. 주어진 고체 분리 이용에 대한 본 발명의 분리기의 구성을 변경하는 능력은 여기에서 참조로 인용된 미국 특허 제 6,776,752호에 의해 설명된 피스톤-돌출 어셈블리 또는 축방향 스크래퍼(scarper)와 같은 분리 및/또는 고체 회수 수단의 이용을 허용한다. In addition, the separator of the present invention may comprise one or more features such as, for example, fastening and mounting means, whereby the bowl 10 may be separated from the separator housing 13. Preferably, together with the separate bowl 10, the piston 12 and its associated assembly may be replaced by a separation and / or solid recovery means such as the paired disk assembly described above. Separator bowls suitable for use in replacing separation and / or solid recovery may then be coupled to the separator of the present invention through one or more features. The separator of the present invention can then be used for a particular use. The ability to modify the configuration of the separator of the present invention for a given solid separation use is such as separation and / or solids, such as piston-projection assemblies or axial scarpers described by US Pat. No. 6,776,752, incorporated herein by reference. Allow use of recovery means.

도 4의 분리기에서 도시된 것처럼, 작동의 주입 모드에서, 고체 우회 밸브(90)는 가스-밀폐 방식으로 잔여물 우회 밸브(92)의 하부면에 대해 윗 방향으로 유지될 수 있다. 일 실시예에서, 고체 우회 밸브(90)는 예를 들어 그 위에 배치된 것과 같은 하나 이상의 시일을 특징으로 할 수 있다. 예를 들면, 이러한 시일은 바람직하게 피스톤(12)의 상부 위에서 보울(10) 및 분리기 하우징(13)의 가압을 가능하게 하는데 이용될 수 있고, 이에 의해 피스톤(12)의 이동을 제공한다. 이러한 시일은 예를 들어 PTFE 또는 TEFLON-계(E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 마켓 스트리트, 윌밍턴, 델라웨어 19898) 탄성체 물질과 같은 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 시일은 보울(10) 및 분리기 하우징(13)의 가압을 가능하게 하고, 바람직하게 피스톤(12)의 상부 위에 분리 밸브(26)가 예를 들어 고체 방출 모드 동안 개방된 채로 있을 수 있다. 도 4에서 분리기의 분리 밸브가 예를 들어 작동의 고체 방출 모드 동안 개방된 채로 있는 구성은 특별한 이용에 대해 유리할 수 있다. In the injection mode of operation, as shown in the separator of FIG. 4, the solid bypass valve 90 may be maintained upward relative to the bottom surface of the residue bypass valve 92 in a gas-tight manner. In one embodiment, the solid bypass valve 90 may be characterized by one or more seals such as, for example, disposed thereon. For example, such a seal can preferably be used to enable pressurization of the bowl 10 and separator housing 13 above the top of the piston 12, thereby providing movement of the piston 12. Such seals may include components such as, for example, PTFE or TEFLON-based (E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898) elastomeric materials. Such a seal enables pressurization of the bowl 10 and the separator housing 13, and preferably the separation valve 26 can be left open for example during the solid discharge mode on top of the piston 12. A configuration in which the separator valve of the separator in FIG. 4 remains open, for example during the solid release mode of operation, may be advantageous for particular use.

바람직하게, 도 4에서 도시된 분리기는 하나 이상의 시일을 구비한 고체 우회 밸브(90)를 특징으로 한다. 이러한 시일은 예를 들어 분리 밸브(26)가 고체 방출 모드 동안과 같은 닫힌 위치에 있을 때 바람직하게 피스톤(12)의 상부 위에서 분리기 보울(10)의 효과적인 가압을 제공할 수 있다. 예를 들면, 작동의 고체 방출 모드 동안 분리 밸브(26)를 닫음으로써, 가압에 필요한 시간 및 보울 내에서 피스톤을 이동시키기 위해 가압되는 부피가 감소될 수 있다. 도 2와 관련하여 상기에서 설명된 것과 같은 본 발명의 분리기는, 작동의 고체 방출 모드 동안과 같이 피스톤을 축방향으로 이동시키기 위해 예를 들어 피스톤(12)의 상부 위에서 분리기 보울(10)을 가압하는 것이 바람직할 때, 닫힌 위치의 분리 밸브(26)의 특징을 갖는다. 분리 밸브가 닫힌 채, 하우징(13) 및 보울(10) 사이의 부피는 가압될 필요가 없고 따라서 하우징도 또한 이러한 가압을 유지할 수 있도록 구성될 필요가 없다. Preferably, the separator shown in FIG. 4 features a solid bypass valve 90 with one or more seals. Such a seal may preferably provide effective pressurization of the separator bowl 10 above the top of the piston 12 when the isolation valve 26 is in a closed position, such as during a solid release mode. For example, by closing the separation valve 26 during solid discharge mode of operation, the time required for pressurization and the volume pressurized to move the piston within the bowl can be reduced. The separator of the present invention as described above in connection with FIG. 2 presses the separator bowl 10 over the top of the piston 12, for example to move the piston axially, such as during a solid release mode of operation. When desired, it is characterized by a disconnect valve 26 in the closed position. With the separation valve closed, the volume between the housing 13 and the bowl 10 does not need to be pressurized and therefore the housing does not need to be configured to be able to maintain this pressurization as well.

예를 들어 PTFE 또는 TEFLON-계(E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 마켓 스트리트, 윌밍턴, 델라웨어 19898) 탄성체 물질과 같은 구성요소를 포함하는 시일이 잔여물 우회 밸브(92) 상에 배치되거나 또는 이와 연관될 수 있고 이에 의해 바람직하게 밸브(92) 및 고체 우회 밸브(90) 사이의 계면을 밀봉한다. 일 실시예에서, 고체 우회 밸브(90)는 고체 우회 피스톤(102)에 의해 윗 방향으로 추진될 수 있고, 그 위에 밸브(90)가 피스톤(102)의 고체 통로(104)와 소통하도록 최상단부에 배치된다. 도 4에서 도시된 것처럼, 액츄에이터 포트(112)에 유입된 공압 또는 유압은 피스톤(102)을 윗 방향으로 추진하기 위해 고체 우회 피스톤 주위로 배치된 환형 플랜지(110)의 하부면에 대해 작용한다. Seals comprising components such as, for example, PTFE or TEFLON-based (EI du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898) elastomeric materials are disposed on the residue bypass valve 92 or Or in connection with it, preferably sealing the interface between the valve 92 and the solid bypass valve 90. In one embodiment, the solid bypass valve 90 may be pushed upward by the solid bypass piston 102, on top of which the valve 90 communicates with the solid passage 104 of the piston 102. Is placed on. As shown in FIG. 4, the pneumatic or hydraulic pressure introduced into the actuator port 112 acts against the bottom surface of the annular flange 110 disposed around the solid bypass piston to propel the piston 102 upwards.

고체 우회 피스톤(102)은 공압 또는 유압에 반응하여 축방향으로 위로 그리고 아래로 이동한다. 또한, 우회 피스톤(102)의 축방향 이동은 제어 포트(113)를 통해 유입된 압축 가스 또는 유압액에 의해 제어될 수 있다. 제어 포트(113)는 분리기의 하단부 영역(39)에 제공되고, 이에 의해 압축 가스 또는 유압액은 포트(113)로 들어가고 고체 우회 피스톤(102)의 주위에 배치된 환형 플랜지(110)의 상부면과 접촉한다. 또한, 제어 포트(113) 및 액츄에이터 포트(112)는 압축 가스 또는 유압액과 환형 플랜지(110)의 상부면 및 하부면을 동시에 접촉시킴에 의해 우회 피스톤을 함께 이동시키고 구동하도록 작용할 수 있다. The solid bypass piston 102 moves up and down axially in response to pneumatic or hydraulic pressure. Further, the axial movement of the bypass piston 102 can be controlled by the compressed gas or hydraulic fluid introduced through the control port 113. The control port 113 is provided in the lower end region 39 of the separator, whereby compressed gas or hydraulic fluid enters the port 113 and the top surface of the annular flange 110 disposed around the solid bypass piston 102. Contact with In addition, the control port 113 and actuator port 112 may act to move and drive the bypass piston together by simultaneously contacting the compressed gas or hydraulic fluid with the upper and lower surfaces of the annular flange 110.

또한, 도 4에서는 보울(10)의 바닥부의 개구(76)에 위치한 닫힌 위치의 잔여물 우회 밸브(92)가 도시된다. 밸브(92)는 주입 액체 포트(96)와 소통하는 주입 액체 통로(94)를 형성하고, 이에 의해 주입 액체는 경로(64)를 따라서 보울(10)로 주입될 수 있다. 주입 액체는 갭을 가로질러 보울(10)로 주입되고 이에 의해 잔여물 우회 밸브(92)는 회전할 때 보울(10)과 접촉할 필요가 없고, 이에 의해 밸브(92) 및 보울(10)의 기계적 마멸을 막는다. 잔여물 우회 밸브 액츄에이터(114)는 밸브(92)에 작동적으로 결합된다. 공압식 또는 유압식 실린더일 수 있는 액츄에이터(114)는 그 닫힌 위치로부터 축(6) 주위로 잔여물 우회 밸브(92)를 회전시킨다. 주입 액체는 주입 액체 통로(94)를 통해서 보울(10)의 바닥부로 주입되고, 고체 우회 피스톤(102)의 고체 배출구 포트(106)는 닫힌 위치에서 고체 배출구 포트 밸브(107)의 특징을 갖는다. Also shown in FIG. 4 is a residue bypass valve 92 in the closed position located in the opening 76 at the bottom of the bowl 10. The valve 92 forms an injection liquid passage 94 in communication with the injection liquid port 96, whereby the injection liquid can be injected into the bowl 10 along the path 64. Injection liquid is injected into the bowl 10 across the gap so that the residue bypass valve 92 does not need to contact the bowl 10 as it rotates, thereby reducing the flow of the valve 92 and bowl 10. Prevent mechanical wear Residue bypass valve actuator 114 is operatively coupled to valve 92. Actuator 114, which may be a pneumatic or hydraulic cylinder, rotates a residue bypass valve 92 about its axis 6 from its closed position. Injection liquid is injected through the injection liquid passageway 94 into the bottom of the bowl 10 and the solid outlet port 106 of the solid bypass piston 102 features the solid outlet port valve 107 in the closed position.

일 실시예에서, 본 발명의 분리기는 경로(64)를 따라 위를 향하여 통과할 때 센트레이트 밸브(34)를 통해 정해진 액체(72)의 전체적인 전단변형의 정도를 감소시킬 수 있고 센트레이트 방출 구멍(74)에서 보울(10)을 빠져나갈 수 있다. 예를 들면, 정해진 액체(72)의 전체적인 전단변형의 정도는 도 5에서 도시된 것과 같은 정해진 액체(72)의 이동에 의해 감소될 수 있다. 도 5는 본 발명의 분리기와 특히 센트레이트 밸브(34)가 설계에 의해 언더플로우(underflow) 경로(129)를 따라 정해진 액체의 언더플로우 효과를 일으킬 수 있다. In one embodiment, the separator of the present invention can reduce the degree of overall shear deformation of a given liquid 72 through the centrate valve 34 as it passes upward along the path 64 and the centrifugal ejection hole. At 74 can exit bowl 10. For example, the overall degree of shear strain of a given liquid 72 may be reduced by the movement of the given liquid 72 as shown in FIG. 5. FIG. 5 shows that the separator of the present invention and in particular the central valve 34 can cause the underflow effect of the liquid defined along the underflow path 129 by design.

도 5에서 도시된 언더플로우 경로는 주입 모드 동안 예를 들어 보울(10) 및 센트레이트 밸브(34)의 구성 및/또는 배열에 의해 정해진 액체(72)의 외부 경계(130) 밑으로 잠긴다. 바람직하게, 외부 경계(130) 바로 밑에 언더플로우 경로(130)가 잠김에 의해, 에어 흐름, 표면 웨이브, 보울(10)의 비동심적 효과 등은 일반적으로 정해진 액체의 이동을 방해하지 않는 경향이 있다. 예를 들면, 정해진 책에의 이동을 방해하지 않음에 의해, 이의 전체 전단변형의 정도는 본 발명의 분리기를 이용하여 최소화될 수 있다. The underflow path shown in FIG. 5 is locked under the outer boundary 130 of the liquid 72 defined by, for example, the configuration and / or arrangement of the bowl 10 and the centrifugal valve 34 during the injection mode. Preferably, by the underflow path 130 being locked just below the outer boundary 130, airflow, surface waves, non-concentric effects of the bowl 10, etc. generally tend not to impede the movement of a given liquid. . For example, by not disturbing the movement to a given book, the extent of its overall shear deformation can be minimized using the separator of the present invention.

도 5에서 도시된 것처럼, 언더플로우 경로(129)도 보울(10)의 내부면을 따라 축적된 고체(70)와의 접촉을 피하는 경향이 있고, 이에 의해 이러한 접촉으로부터 초래될 수 있는 정해진 액체의 전단변형을 피한다. 일반적으로, 종래의 분리기에서, 정해진 액체의 유동은 예를 들어 분리기 보울에 대해 내부의 표면에서 또는 축적된 고체에서 그 경계와 같은 표면 경계를 따른다. 특히, 종래의 분리기 내부에 서의 코리올리 가속 효과(coriolis acceleration effect)는 보울의 내부에서 그 표면 경계를 따라 정해진 액체가 유동하게 하고, 이에 의해 액체를 보울의 어떠한 잠재적인 전단변형력에 노출시킨다. 본 발명의 분리기에서 정해진 액체(72)의 언더플로우 경로(129)는 어떠한 표면 경계를 피하고, 이에 의해 전체적인 전단변형의 정도를 제한한다. As shown in FIG. 5, the underflow path 129 also tends to avoid contact with accumulated solids 70 along the inner surface of the bowl 10, thereby shearing the defined liquid that may result from such contact. Avoid deformation In general, in conventional separators, the flow of a given liquid follows a surface boundary, such as that boundary at the interior surface or at accumulated solids, for example with respect to the separator bowl. In particular, the Coriolis acceleration effect inside a conventional separator causes a defined liquid to flow along its surface boundary inside the bowl, thereby exposing the liquid to any potential shear strain of the bowl. The underflow path 129 of the liquid 72 defined in the separator of the present invention avoids any surface boundaries, thereby limiting the overall degree of shear deformation.

도 6은 분리기를 도시하고, 이 분리기는 잔여물 우회 밸브(92)를 구비하며 이 밸브는 잔여물 액체(132)가 보울(10)로부터 배수되어 잔여물 액체 배수 통로(98)로 들어가게 하도록 닫혀 있다. 배수 경로(98)는 잔여물 액체 배수 포트(100)에 이르고, 여기서 잔여물 액체(132)는 분리기로부터 마침내 배수된다. 일 실시예에서, 잔여물 액체(132)는 예를 들어 분리기와 연관된 주입 탱크로 되돌아오도록 공급될 수 있다. 이후 주입 탱크는 예를 들어 추가적인 고체 분리를 위해 주입 액체에서의 잔여물 액체를 분리기에 제공한다. 주입 모드가 완료되고 고속 회전 분리가 수행된 이후, 액체(132)는 일반적으로 중력에 의해 분리기로부터 배수된다. 또한, 주입 액체 포트(96)는 닫혀 있거나 또는 충분한 배압(back pressure) 하에 있고, 이에 의해 액체(132)가 주입 액체 통로(94)를 통해 분리기를 빠져나가는 것을 막는다. 보울(10) 및 피스톤(12)은 더 이상 회전하지 않지만, 축적된 고체(70)는 분리기 보울(10)의 내부면에 대해 단단하게 가압된 채 존재한다. 축적된 고체(70)는 작동의 고체 방출 모드 동안 보울(10)로부터 회수될 수 있다. 6 shows a separator, which has a residue bypass valve 92 which is closed to allow residue liquid 132 to drain from the bowl 10 and enter the residue liquid drain passage 98. have. Drainage path 98 leads to residue liquid drain port 100, where residue liquid 132 is finally drained from the separator. In one embodiment, residue liquid 132 may be supplied to return to an injection tank associated with, for example, a separator. The injection tank then provides the separator with residual liquid in the injection liquid, for example for further solid separation. After the injection mode is complete and high speed rotary separation is performed, the liquid 132 is generally drained from the separator by gravity. In addition, the injection liquid port 96 is closed or under sufficient back pressure, thereby preventing liquid 132 from exiting the separator through the injection liquid passageway 94. The bowl 10 and the piston 12 no longer rotate, but the accumulated solid 70 remains tightly pressed against the inner surface of the separator bowl 10. Accumulated solid 70 may be recovered from bowl 10 during the solid release mode of operation.

잔여물 액체(132)가 보울(10)로부터 배수될 때, 피스톤(12)은 보울(10)의 내벽에 인접한 시일(56) 또는 피스톤 시일 사이에서의 마찰력에 의해 주로 거의 그 최상부 위치에서 유지된다. 도 6에서, 고체 배출구 포트 밸브(107)가 닫혀 있고 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)는 개방된 채, 분리기가 도시된다. 또한, 센트레이트(30)의 분리 밸브(26)는 작동의 주입 모드를 통해 개방된 채로 유지된다. 또한, 피스톤(102) 주위로 배치된 환형 플랜지(110) 및 고체 우회 피스톤(102)이 도시된다. 환형 플랜지(110)의 하부면은 예를 들어 액츄에이터 포트(!12)를 통해 유입된 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체에 의해 접촉되고, 이에 의해 고체 우회 피스톤(102)은 잔여물 우회 밸브(92)와 가스-밀폐로 일치하게(in gas-tight agreement with) 고체 우회 밸브(90)를 윗 방향으로 유지시킨다. 고체 우회 밸브(90) 및 잔여물 우회 밸브(92) 사이의 일치는 잔여물 액체(132)가 보울(10)로부터 잔여물 액체 배수 통로(98)로 배수되도록 하고, 이 경우 액체는 분리기는 빠져나간다. When the residual liquid 132 is drained from the bowl 10, the piston 12 is maintained in its nearly uppermost position primarily by friction between the seal 56 or the piston seal adjacent the inner wall of the bowl 10. . In FIG. 6, the separator is shown with the solid outlet port valve 107 closed and the central outlet port valve 33 open. In addition, the isolation valve 26 of the centrate 30 remains open through the injection mode of operation. Also shown is an annular flange 110 and a solid bypass piston 102 disposed around the piston 102. The lower surface of the annular flange 110 is contacted by a fluid such as, for example, compressed gas or hydraulic fluid introduced through the actuator port (! 12), whereby the solid bypass piston 102 causes the residue bypass valve 92 ) And in gas-tight agreement with the solid bypass valve 90 upwards. The correspondence between the solid bypass valve 90 and the residue bypass valve 92 causes the residue liquid 132 to drain from the bowl 10 into the residue liquid drain passage 98, in which case the liquid exits the separator. I'm going.

잔여물 액체(132)가 보울(10)로부터 거의 배수된 이후, 분리기는 고체 방출 모드로 축적된 고체(70)의 펌핑을 준비한다. 센트레이트 배출구 포트 밸브(33) 및 그 분리 밸브(26)는 고체 펌핑 이전에 닫힌다. 상기에서 설명된 것처럼, 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)는 수동적으로 또는 자동 밸브 제어 어셈블리를 통해 닫힐 수 있다. 분리 밸브(26)는 분리기의 하부 포트(4)를 통해 유입된 유체를 불연속적으로 함에 의해 닫힌다. 유체는 분리 밸브(26)를 개방된 채로 유지시키기 위해 이 분리밸브 주위에 배치된 환형 부재(9)의 하부면 상에 작용한다. 도 7에서 도시된 것처럼, 고체 방출 모드에 대해, 예를 들어 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체는 대신 환형 부재(9)의 상부면과 접촉하고, 이에 의해 분리 밸브(26)를 구동시키고 닫는다. 액체는 고체 방출 동안 상부 포트(61)를 통해 유입되고, 환형 부재(9)와 접촉하여 분리 밸브(26)를 분리기의 상부(19)에 배치된 플랜지(51)에 대해 추진시킨다. After the residue liquid 132 is almost drained from the bowl 10, the separator prepares for pumping up the accumulated solid 70 in solid discharge mode. The central outlet port valve 33 and its separation valve 26 are closed before solid pumping. As described above, the central outlet port valve 33 can be closed manually or via an automatic valve control assembly. Separation valve 26 is closed by discontinuously flowing the fluid introduced through the lower port 4 of the separator. The fluid acts on the bottom surface of the annular member 9 disposed around the separator valve to keep the separator valve 26 open. As shown in FIG. 7, for the solid discharge mode, a fluid, for example compressed gas or hydraulic fluid, instead contacts the upper surface of the annular member 9, thereby driving and closing the separation valve 26. The liquid enters through the upper port 61 during solid discharge and contacts the annular member 9 to push the separation valve 26 against the flange 51 arranged at the top 19 of the separator.

도 7은 작동의 고체 방출 모드에서 작동하는 분리기를 도시한다. 도 7은 세로로 분리되어 있고, 이에 의해 피스톤(12)의 두 분리 위치를 도시한다. 좌측에서, 피스톤은 어느 정도 그 하부 이동을 통하고 있고, 우측에서 피스톤은 방출 작동을 완료하는 스트로크(stroke)의 최하부 지점에 있으며, 그 하부 원뿔형부는 보울(10)의 원뿔형 하단부(17)의 내부면에 위치한다. 도시된 것처럼, 피스톤은 예를 들어 피스톤(12)의 상부에 대해 작용하는 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체에 의해 수직축(41)을 따라 아래로 추진된다. 또한, 스프링(66)의 윗 방향으로의 추진력 하에서 센트레이트 밸브(34)는 닫힌 위치로 도시된다. 스프링(66)은 그 아래 방향 이동 동안 피스톤(12)의 하부 원뿔형부 및 축적된 고체(70) 사이의 상호작용에 의해 윗 방향으로 추진된다. 피스톤(12)을 아래 방향으로 이동하고, 축적된 고체(70)는 보울(10)의 바닥부에서 개구(76) 밖으로 프레스된다. 7 shows a separator operating in a solid release mode of operation. 7 is vertically separated, thereby showing two separate positions of the piston 12. On the left, the piston is to some extent through its downward movement, and on the right, the piston is at the lowest point of the stroke to complete the ejection operation, the lower cone of which is inside the conical lower end 17 of the bowl 10. It is located on the side. As shown, the piston is pushed down along the vertical axis 41 by a fluid, such as a compressed gas or hydraulic fluid, which acts against the top of the piston 12, for example. In addition, the centrifugal valve 34 is shown in the closed position under the upward force of the spring 66. The spring 66 is pushed upwards by the interaction between the lower conical portion of the piston 12 and the accumulated solid 70 during its downward movement. The piston 12 moves downward, and the accumulated solid 70 is pressed out of the opening 76 at the bottom of the bowl 10.

피스톤(12)의 하부 원뿔형부 및 보울(10)의 원뿔형 하단부(17)의 내부면은 가능한 축적된 고체(70)를 많이 효과적으로 제거하도록 정밀하게 맞도록 기계가공된다. 수직축(41)을 따른 피스톤(12)의 이동은 분리기의 상부(19)에서의 구동 포트(2)를 통해 유입된 액체의 의해 주로 야기된다. 센트레이트 케이스(30) 및 내부에 배치된 피스톤(12)의 상부 위의 보울(10)의 섹션이 완전히 밀봉되고 가압될 때, 구동 포트(2)에서 유입된 유체 압력이 마침내 피스톤(12)의 상부와 접촉한다. 센 트레이트 케이스(30) 및 피스톤(12)의 상부 위의 보울(10)의 섹션은 분리 밸브(26)가 닫힐 때 밀봉되고 가압될 수 있다. The lower conical portion of the piston 12 and the inner surface of the conical lower portion 17 of the bowl 10 are machined to precisely fit to effectively remove as much accumulated solid 70 as possible. Movement of the piston 12 along the vertical axis 41 is mainly caused by the liquid introduced through the drive port 2 at the top 19 of the separator. When the section of the bowl 10 above the centrifugal case 30 and the top of the piston 12 disposed therein is completely sealed and pressurized, the fluid pressure introduced in the drive port 2 finally reaches the Contact with the top. The section of the bowl 10 above the top of the strong transfer case 30 and the piston 12 may be sealed and pressurized when the isolation valve 26 is closed.

또한, 상부 포트(61)를 통해 유입된 압축 가스 또는 유압액에 의해 플랜지(51)에 대해 아래 방향으로 추진될 때 분리 밸브(26)는 닫힌다. 압축 가스 또는 유압액은 환형 부재(9)의 상부면과 마침내 접촉하고, 이는 분리 밸브(26)를 구동시킨다. 센트레이트 배출구 포트(32)를 위한 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)는 고체 방출 모드 동안 수동식으로 또는 자동 밸브 제어 어셈블리에 의해 닫힌다. 분리 밸브(26)는 도 11과 관련하여 아래에서 더욱 자세하게 설명되고, 이는 고체 방출 모드 동안 분리기의 상부(19)를 도시한다. In addition, the separation valve 26 is closed when the gas is pushed downward with respect to the flange 51 by the compressed gas or hydraulic fluid introduced through the upper port 61. The compressed gas or hydraulic fluid finally contacts the upper surface of the annular member 9, which drives the separation valve 26. The central outlet port valve 33 for the central outlet port 32 is closed manually or by an automatic valve control assembly during the solid discharge mode. The separation valve 26 is described in more detail below in connection with FIG. 11, which shows the top 19 of the separator during the solid discharge mode.

피스톤(12)이 축방향으로 아래 방향으로 추진될 때 고체 방출 모드는 분리기의 상부(19)에서 시작한다. 분리기 하단부 영역(39)에서, 잔여물 우회 밸브(92)가 잔여물 우회 밸브 액츄에이터(114)에 의해 그 닫힌 위치로부터 회전될 때 펌핑 모드가 시작한다. 밸브 액츄에이터(114)는 예를 들어 유체 압력에 반응하여 축(6) 주위로 잔여물 우회 밸브를 회전시킨다. 고체 우회 피스톤(90)이 잔여물 우회 밸브(92)와의 접촉으로부터 수직축(41)을 따라 아래로 내려진 이후, 밸브(92)는 그 닫힌 위치로부터 90℃ 회전하는 것이 바람직하다. 이후 예를 들어 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체가 환형 플랜지(110)의 하부면 상에 작용하기 위해 액츄에이터 포트(112)를 통해 가해질 때, 고체 우회 피스톤(90)은 수직축(41)을 따라 윗 방향으로 추진된다. 또한, 고체 우회 피스톤(102)의 이동은 제어 포트(113)를 통해 유입된 유체 압력에 의해 제어될 수 있고, 이는 액츄에이터 포트(112)와 함께 작용할 수 있다. 제어 포트(113)는 유체가 환형 플랜지(110)의 상부면과 접촉하게 한다. 이후, 환형 플랜지(110)의 상부면에 대해 작용하는 압력이 그 하부면에 대해 작용하는 압력보다 작을 때 고체 우회 피스톤(102)은 윗 방향으로 추진된다. The solid release mode starts at the top 19 of the separator when the piston 12 is pushed downward in the axial direction. In the separator bottom region 39, the pumping mode begins when the residue bypass valve 92 is rotated from its closed position by the residue bypass valve actuator 114. The valve actuator 114 rotates the residue bypass valve around the axis 6, for example in response to fluid pressure. After the solid bypass piston 90 is lowered down along the vertical axis 41 from contact with the residue bypass valve 92, the valve 92 preferably rotates 90 ° C. from its closed position. Then, for example, when a fluid, such as compressed gas or hydraulic fluid, is applied through the actuator port 112 to act on the lower surface of the annular flange 110, the solid bypass piston 90 moves upward along the vertical axis 41. Is pushed in the direction. In addition, the movement of the solid bypass piston 102 may be controlled by the fluid pressure introduced through the control port 113, which may work with the actuator port 112. The control port 113 allows fluid to contact the top surface of the annular flange 110. The solid bypass piston 102 is then propelled upwards when the pressure acting on the top surface of the annular flange 110 is less than the pressure acting on its bottom surface.

도시된 것처럼, 고체 우회 피스톤(102)은 축방향으로 윗 방향으로 추진되고, 이에 의해 고체 우회 밸브(90)는 분리기 보울(10)의 바닥부에서 개구(76)와 가스-밀폐 소통되도록 유지된다. 또한, 보울 개구(76) 및 고체 우회 밸브(90)의 계면은 그 사이에 배치된 시일에 의해 밀봉될 수 있고, 이 시일은 PTFE 또는 TEFLON-계(E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 마켓 스트리트, 윌밍턴, 델라웨어 19898) 탄성체 물질과 같은 구성요소를 포함하며, 이에 의해 보울(10)로부터 펌프되는 고체는 주위의 환경과 접촉에 의해 오염되지 않을 것이다. 또한, 밀봉된 계면은 회수 동안 축적된 고체(70)가 소실되는 것을 막는다. As shown, the solid bypass piston 102 is pushed upward in the axial direction, whereby the solid bypass valve 90 is maintained in gas-tight communication with the opening 76 at the bottom of the separator bowl 10. . In addition, the interface of the bowl opening 76 and the solid bypass valve 90 may be sealed by a seal disposed therebetween, the seal being PTFE or TEFLON-based (EI du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street). , Wilmington, Delaware 19898), such as an elastomeric material, whereby the solids pumped from the bowl 10 will not be contaminated by contact with the surrounding environment. The sealed interface also prevents the solids 70 accumulated during recovery from disappearing.

보울(10)의 바닥부에서 개구(76)를 통해 푸쉬(push)되는 축적된 고체(70)는 고체 우회 밸브(90) 아래의 고체 우회 피스톤(102) 내부에 부분적으로 배치된 고체 통로(104)로 통과한다. 고체 통로(104)는 고체 배출구 포트(106)에 이르는 피스톤(102)의 최하단부를 넘어 연장한다. 상기에서 설명된 것처럼, 배출구 포트(106)를 위한 고체 배출구 포트 밸브(107)는 방출 이전에 개방되고, 이에 의해 펌프된 고체는 배출구 포트 및 밸브(106, 107)를 통과하여 분리기를 빠져나갈 수 있다. 고체 배출구 포트 및 밸브(106, 107)는 또한 펌프된 고체가 다른 프로세스로 또는 작동자에 의한 추가적인 조작 없이 저장 용기로 통과될 수 있도록 구성되고, 이는 오염의 기회 또는 가능성을 감소시킨다. The accumulated solid 70, which is pushed through the opening 76 at the bottom of the bowl 10, is partially disposed within the solid bypass piston 102 under the solid bypass valve 90. To pass). The solid passage 104 extends beyond the bottom end of the piston 102 to the solid outlet port 106. As described above, the solid outlet port valve 107 for the outlet port 106 is opened prior to discharge, whereby the pumped solid can pass through the outlet port and valves 106 and 107 to exit the separator. have. The solid outlet ports and valves 106, 107 are also configured to allow the pumped solid to pass into the storage vessel without further manipulation by another process or by the operator, which reduces the chance or possibility of contamination.

피스톤(12)이 그 아래 방향의 스트로크의 최하단부 지점에 이르고 보울(10)에 대한 원뿔형 하단부(17)의 내부면에 대해 놓일 때 고체 방출이 완료된다. 축적된 고체(70)가 보울(10)로부터 방출된 이후, 피스톤(12)은 도 8에서 도시된 것처럼, 피스톤(12)의 하부 원뿔형부에 대해 작용하는 유체에 의해 거의 그 최상단 위치까지 되돌아간다. 예를 들면, 피스톤(12)의 상부 상에 작용하는 분리기의 상부(19)에서의 구동 포트(2)에 유입된 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체는, 피스톤이 수직축(41)을 따라 윗 방향으로 추진될 수 있기 전에 불연속 된다. 또한, 세정 포트(111)로부터 세정 통로(108)를 통해 분리기로 들어간 이후, 피스톤(12)의 하부 원뿔형부와 접촉하는 유체가 도 8에서 도시된다. 고체 배출구 포트 밸브(107)가 닫힐 때, 세정 포트(111)에 유입된 유체는 보울 개구(76)를 마침내 통과하고, 이에 의해 피스톤(12)을 윗 방향으로 추진한다. 또한, 분리기 보울(10)이 세정되거나 또는 그 자리에서 살균될 수 있고, 피스톤(12)은 윗 방향으로 이동하거나 또는 그 최상단 위치에 거의 도달한 이후이다. Solid release is complete when the piston 12 reaches the lowest point of the stroke in its downward direction and lies against the inner face of the conical bottom 17 relative to the bowl 10. After the accumulated solid 70 is discharged from the bowl 10, the piston 12 is returned to its nearly top position by the fluid acting on the lower cone of the piston 12, as shown in FIG. 8. . For example, fluid such as compressed gas or hydraulic fluid introduced into the drive port 2 at the top 19 of the separator acting on the top of the piston 12, the piston is directed upward along the vertical axis 41. It is discontinuous before it can be propelled. Also shown in FIG. 8 is a fluid contacting the lower conical portion of the piston 12 after entering the separator from the cleaning port 111 through the cleaning passage 108. When the solid outlet port valve 107 is closed, fluid entering the cleaning port 111 finally passes through the bowl opening 76, thereby pushing the piston 12 upwards. Also, separator bowl 10 may be cleaned or sterilized in place, after piston 12 has moved upwards or near its top position.

축적된 고체가 거의 분리기로부터 펌프된 이후, 고체 배출구 포트 밸브(107)는 개방 위치로부터 닫힌 위치로 변환된다. 배출구 포트 밸브(107)는 닫힌 위치에 남아 있고, 피스톤(12)은 작동의 다음 주입 사이클을 통해 윗 방향으로 추진된다. 또한, 도 8은 피스톤(12)의 하부 원뿔형부가 예를 들면 압축 가스 또는 유압액에 의해 접촉되기 이전에, 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)와 센트레이트 케이스(30)를 위한 분리 밸브(26)가 개방되어 있다는 것을 도시한다. 또한, 유체는 분리기의 상부(19)의 상부 포트(61)를 통해 더 이상 유입되지 않는다. 대신, 예를 들어 압 축 가스 또는 유압액과 같은 유체가 하부 포트(4)를 통해 분리기로 들어가고, 이에 의해 밸브(26)를 개방하기 위해 분리 밸브(26) 주위로 배치된 환형 부재(9)의 하부면과 마침내 접촉한다. 피스톤(12)의 윗 방향으로의 스트로크가 완료된 이후, 피스톤은 보울(10)의 내벽에 인접한 피스톤 시일(56) 사이의 마찰력에 의해 거의 최상부 위치에서 유지된다. After the accumulated solid is almost pumped from the separator, the solid outlet port valve 107 is switched from the open position to the closed position. The outlet port valve 107 remains in the closed position and the piston 12 is pushed upward through the next injection cycle of operation. 8 also shows a separation valve 26 for the centralized outlet port valve 33 and the centralized case 30 before the lower conical portion of the piston 12 is contacted, for example by compressed gas or hydraulic fluid. Shows that it is open. In addition, the fluid no longer enters through the upper port 61 of the top 19 of the separator. Instead, a fluid such as, for example, compressed gas or hydraulic fluid enters the separator through the lower port 4, whereby an annular member 9 arranged around the separation valve 26 to open the valve 26. Finally comes into contact with the bottom surface of. After the stroke in the upward direction of the piston 12 is completed, the piston is held in a near top position by the frictional force between the piston seals 56 adjacent to the inner wall of the bowl 10.

피스톤(12)이 윗방향으로 추진되면서, 고체 우회 피스톤(102)은 보울(10)의 바닥부의 개구(76)와 가스-밀폐 소통된 채 남아 있다. 가스-밀폐 소통은 액츄에이터 포트를 통해 유입된 유체 압력에 의해 이루어지고, 이는 고체 우회 피스톤(102) 주위로 배치된 환형 플랜지(110)의 하부면에 대해 작용한다. 예를 들면 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체가 제어 포트(113)에서 분리기로 들어가지만, 환형 플랜지(110)의 상부면 상에 작용하는 압력은 그 하부면에 대해 작용하는 압력보다 작을 것이고 이에 의해 가스-밀폐 소통을 유지시킨다. 또한, 제어 포트(113)는 환형 플랜지(110)의 상부면으로 유체를 유입시키지 않는 것이 바람직할 수 있고, 이에 의해 액츄에이터 포트(112)는 고체 우회 피스톤(102)의 이동을 완전히 제어할 것이다. As the piston 12 is pushed upwards, the solid bypass piston 102 remains in gas-tight communication with the opening 76 at the bottom of the bowl 10. Gas-tight communication is achieved by the fluid pressure introduced through the actuator port, which acts on the lower surface of the annular flange 110 disposed around the solid bypass piston 102. For example, a fluid, such as compressed gas or hydraulic fluid, enters the separator at the control port 113, but the pressure acting on the top face of the annular flange 110 will be less than the pressure acting on the bottom face thereof. Maintain gas-tight communication. It may also be desirable for the control port 113 to not introduce fluid into the top surface of the annular flange 110, whereby the actuator port 112 will fully control the movement of the solid bypass piston 102.

피스톤(12)이 그 최상부 위치에 거의 도달할 때, 고체 우회 밸브(90)는 고체 우회 피스톤(102)에 의한 이동에 반응하여 그 수직축(41)을 따라 아래 방향으로 이끌어지고, 이에 의해 잔여물 우회 밸브(92)는 회전축(6) 주위로 그 닫힌 위치로 회전될 수 있다. 잔여물 우회 밸브(92)는 잔여물 우회 밸브 액츄에이터(114)에 의해 닫힌 채 회전된다. 고체 우회 피스톤(102)은 액츄에이터 포트(112)에 이전에 가해 진 유체 압력을 감소시키거나 또는 불연속적으로 함에 의해 아래로 내려질 수 있다. 또한, 고체 우회 피스톤(102)의 이동은 제어 포트(113)를 통해 유입된 유체 압력에 의해 제어될 수도 있고, 이는 액츄에이터 포트(!12)와 함께 작용할 수 있다. 제어 포트(113)는 예를 들면 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체가 환형 플랜지(110)의 상부면과 접촉하게 한다. 이후 환형 플랜지(110)의 상부면에 대해 작용하는 압력이 그 하부면에 대해 작용하는 압력보다 클 때, 고체 우회 피스톤(102)은 아래 방향으로 추진된다. When the piston 12 nearly reaches its top position, the solid bypass valve 90 is directed downward along its vertical axis 41 in response to movement by the solid bypass piston 102, thereby leaving a residue. The bypass valve 92 can be rotated to its closed position about the axis of rotation 6. The residue bypass valve 92 is rotated closed by the residue bypass valve actuator 114. Solid bypass piston 102 may be lowered by reducing or discontinuously reducing the fluid pressure previously applied to actuator port 112. In addition, the movement of the solid bypass piston 102 may be controlled by the fluid pressure introduced through the control port 113, which may act in conjunction with the actuator port! 12. Control port 113 allows fluid such as, for example, compressed gas or hydraulic fluid to contact the top surface of annular flange 110. Then when the pressure acting on the upper surface of the annular flange 110 is greater than the pressure acting on its lower surface, the solid bypass piston 102 is pushed downward.

도 9는 더욱 자세히 분리기의 하단부 영역(39)을 도시하고, 이 경우 잔여물 우회 밸브(92)는 그 닫힌 위치로 되돌아 간다. 도시되진 않았지만, 피스톤은 보울 내부에서 거의 그 최상부 위치로 되돌아 간다. 상기에서 설명된 것처럼, 피스톤은 보울의 내벽에 인접한 피스톤 시일 사이에서의 마찰력에 의해 그 최상부 위치에서 유지될 수 있다. 도 9에서 고체 우회 밸브(90)는 고체 우회 피스톤(102)에 의해 잔여물 우회 밸브(92)의 하부면에 대해 윗 방향으로 유지된다. 도시된 것처럼, 예를 들어 액츄에이터 포트(!12)를 통해 유입된 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체는 우회 피스톤(102) 주위로 배치된 환형 플랜지(110)의 하부면에 대해 작용하고, 이에 의해 수직축(41)을 따라 윗 방향으로 추진한다. 고체 방출 모드가 완료된 이후, 고체는 피스톤(102)의 고체 통로(104)에 남아 있을 수 있다. 남아 있는 고체를 제거하기 위해, 예를 들면 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체가 세정 통로(108)의 세정 포트(111)를 통해 유입되고, 고체 배출구 포트 밸브(107)는 개방된다. 9 shows in more detail the bottom region 39 of the separator, in which case the residue bypass valve 92 returns to its closed position. Although not shown, the piston returns to its topmost position within the bowl. As described above, the piston can be held in its top position by friction between piston seals adjacent to the inner wall of the bowl. In FIG. 9, the solid bypass valve 90 is held upward by the solid bypass piston 102 relative to the bottom surface of the residue bypass valve 92. As shown, a fluid such as, for example, compressed gas or hydraulic fluid introduced through the actuator port (! 12) acts on the lower surface of the annular flange 110 disposed around the bypass piston 102, thereby Propulses upward along the vertical axis 41. After the solid release mode is complete, solids may remain in the solid passage 104 of the piston 102. To remove the remaining solids, fluid such as, for example, compressed gas or hydraulic fluid is introduced through the cleaning port 111 of the cleaning passage 108 and the solid outlet port valve 107 is opened.

세정 통로(108) 및 세정 포트(111)는 고체 우회 피스톤(102)의 최하단부를 넘어 연장하고, 세정 통로는 피스톤(102)의 내부에서 부분적으로 배치된다. 또한, 세정 통로(108)는 피스톤(102)의 고체 통로(104)와 그 최상부에서 소통한다. 이 소통은 세정 포트(111)에 유입된 유체가 세정 통로(108)를 통해 고체 통로(104)로 통과하는 것을 가능하게 한다. 고체 배출구 포트 밸브(107)가 개방된 때, 유체는 통로(104)에 남아 있는 고체를 고체 배출구 포트(106)를 향해 푸쉬한다. 상기에서 설명된 것처럼, 고체 배출구 포트 밸브(107)가 닫힌 때, 세정 통로(108) 및 포트(108)는 피스톤(12)을 축방향으로 위로 추진하고 작동의 다음 주입 사이클을 위해 거의 최상부 위치로 되돌아 가도록 작동한다. The cleaning passage 108 and the cleaning port 111 extend beyond the bottom end of the solid bypass piston 102, and the cleaning passage is partially disposed inside the piston 102. The cleaning passage 108 also communicates with and at the top of the solid passage 104 of the piston 102. This communication allows fluid entering the cleaning port 111 to pass through the cleaning passage 108 to the solid passage 104. When the solid outlet port valve 107 is open, the fluid pushes the solids remaining in the passage 104 toward the solid outlet port 106. As described above, when the solid outlet port valve 107 is closed, the cleaning passageway 108 and the port 108 push the piston 12 up in the axial direction and return to the nearly top position for the next injection cycle of operation. Works to go.

도시된 것처럼, 고체 통로(104)는 고체 배출구 포트(106)와 소통하고, 이에 의해 통로(104)에 남아 있는 고체는 고체 배출구 포트 밸브(107)를 통과함에 의해 분리기를 빠져나갈 수 있다. 고체 배출구 포트(106)는 예를 들어 작동자에 의한 것과 같은 추가적인 조작 없이 저장 용기 또는 다른 프로세스로 회수된 고체를 통과시킬 수 있다. 또한, 세정 통로(108) 및 포트(111)는 고체 통로(104)와 고체 배출구 포트(106) 및 밸브(107)를 세정하고 살균하는데 이용될 수 있다. 이러한 그 자리에서의 세정 또는 그 자리에서의 살균 프로세스는 다음 사이클의 작동을 위해 원심분리기를 준비하는데 있어서 편리하다. 또한, 이러한 프로세스는 고체 회수 수율을 증가시키고 오염에 대한 가능성 또는 기회를 감소시킬 수 있다. As shown, the solid passage 104 communicates with the solid outlet port 106 whereby solids remaining in the passage 104 may exit the separator by passing through the solid outlet port valve 107. The solid outlet port 106 may pass the recovered solids to a storage vessel or other process without further manipulation, for example by an operator. In addition, the cleaning passageway 108 and the port 111 may be used to clean and sterilize the solid passage 104 and the solid outlet port 106 and the valve 107. This in-situ cleaning or in-situ sterilization process is convenient for preparing the centrifuge for operation of the next cycle. In addition, this process can increase solid recovery yields and reduce the likelihood or opportunity for contamination.

도 10은 작동의 주입 모드 동안 상세하게 분리기의 상부(19)를 도시하고, 이 경우 분리 밸브(26)는 개방 위치에 있다. 주입 모드에서, 상기에서 설명된 것처 럼, 피스톤(12)은 보울(10)의 내벽에 인접한 피스톤 시일(56) 사이의 마찰력뿐만 아니라 주입 액체로부터의 유체 압력에 의해 그 최상부 위치에서 유지된다. 도시된 것처럼, 분리 밸브(26)는 수직축(41)을 따라 각각 윗 방향으로 또는 아래 방향으로 이동에 의해 개방되거나 또는 닫히도록 추진될 수 있다. 분리 밸브(26)는 밸브(26) 주위로 배치된 환형 부재(9)의 하부면에 대해 작용하는 예를 들어 압축 가스 또는 유압액에 의해 윗 방향으로 추진된다. 압축 가스 또는 유압액은 하부 포트(4)를 통해 환형 부재(9)의 하부면으로 제공된다. 10 shows the upper part 19 of the separator in detail during the injection mode of operation, in which case the separation valve 26 is in the open position. In the injection mode, as described above, the piston 12 is maintained at its top position by the frictional force between the piston seal 56 adjacent the inner wall of the bowl 10 as well as the fluid pressure from the injection liquid. As shown, the isolation valve 26 may be pushed to open or close by moving upward or downward, respectively, along the vertical axis 41. The separation valve 26 is propelled upwards by, for example, compressed gas or hydraulic fluid, which acts on the lower surface of the annular member 9 arranged around the valve 26. Compressed gas or hydraulic fluid is provided through the lower port 4 to the lower surface of the annular member 9.

또한, 도 10은 센트레이트 밸브(34)를 위한 광학 시일(140)을 도시하고 피스톤(12)을 위한 시일(145)을 도시한다. 바람직하게, 시일(145)은 정해진 액체가 분리기 보울(10)의 내부면 및 피스톤(12) 사이에서 유동하는 것을 막을 수 있다. 상기에서 설명된 것처럼, 시일(140)은 고체 방출 모드에서 피스톤(12)의 아래 방향으로의 이동 동안 센트레이트 케이스(30)로 고체가 들어가는 것을 막도록 이용될 수 있다. 시일(145)은 피스톤(12) 위의 보울(10)이 가압된 채로 되어 남아 있을 수 있도록 하고, 이에 의해 피스톤은 고체 방출 모드 동안 유체 압력에 의해 아래 방향으로 효과적으로 추진될 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 실시예 중 어느 하나에서 이용될 수 있는 추가적인 시일을 이용할 수 있다. 10 also shows an optical seal 140 for the centrate valve 34 and a seal 145 for the piston 12. Desirably, the seal 145 may prevent a given liquid from flowing between the inner surface of the separator bowl 10 and the piston 12. As described above, the seal 140 may be used to prevent solids from entering the centrifugal case 30 during the downward movement of the piston 12 in the solid release mode. The seal 145 allows the bowl 10 above the piston 12 to remain pressurized, whereby the piston can be effectively pushed down by the fluid pressure during the solid release mode. In addition, the present invention may utilize additional seals that may be used in any of the embodiments of the present invention.

플랜지(51)로부터 분리된 분리 밸브(26)가 도 10에서 도시되고, 이에 의해 피스톤(12) 및 보울(10)은 상당한 기계적 마멸 없이 자유롭게 회전할 수 있다. 분리 밸브가 개방 위치에 있는 경우, 센트레이트(70)는 센트레이트 방출 개구(74)를 통과함에 의해 센트레이트 케이스(30)로 들어가게 된다. 센트레이트(70)는 주입 모드에서 개방 위치에서 유지되는 센트레이트 배출구 포트 밸브(33) 및 센트레이트 배출구 포트(32)를 통과한 이후 분리기를 마침내 빠져나간다. 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)는 수동식으로 또는 자동 밸브 제어에 의해 개방될 수 있다. A separate valve 26 separated from the flange 51 is shown in FIG. 10 whereby the piston 12 and the bowl 10 can rotate freely without significant mechanical wear. When the separation valve is in the open position, the centrate 70 enters the centrifugal case 30 by passing through the centrifugal discharge opening 74. The centrate 70 finally exits the separator after it has passed through the central outlet port valve 33 and the central outlet port 32, which are held in the open position in the injection mode. The central outlet port valve 33 can be opened manually or by automatic valve control.

도 11은 작동의 고체 방출 모드 동안 더욱 상세하게 분리기의 상부(19)를 도시한다. 도시된 것처럼, 분리 밸브(26)는 수직축(41)을 따라 개별적으로 윗 방향으로 또는 아래 방향으로 이동에 의해 개방되거나 또는 닫히도록 추진될 수 있다. 분리 밸브(26)는 밸브(26) 주위로 배치된 환형 부재(9)의 상부면에 대해 작용하는 예를 들어 압축 가스 또는 유압액과 같은 유체에 의해 아래 방향으로 추진된다. 이 유체는 상부 포트(61)를 통해 환형 부재(9)의 상부면으로 제공된다. 고체 방출 모드 이전에, 환형 부재(9)의 하부면으로 유입된 유체는 불연속적인 것이 바람직하고, 분리 밸브(26)를 개방된 채로 유지시킨다. 또한, 보울(10) 및 피스톤(12)은 더 이상 회전하지 않고, 이에 의해 이후 분리 밸브(26)는 플랜지(51)에 대해 놓일 수 있다. 11 shows the top 19 of the separator in more detail during the solid release mode of operation. As shown, the isolation valve 26 may be pushed to open or close by moving individually upward or downward along the vertical axis 41. The separation valve 26 is propelled downward by a fluid such as, for example, compressed gas or hydraulic fluid, which acts on the upper surface of the annular member 9 arranged around the valve 26. This fluid is provided through the upper port 61 to the upper surface of the annular member 9. Prior to the solid discharge mode, the fluid entering the lower surface of the annular member 9 is preferably discontinuous and keeps the separation valve 26 open. In addition, the bowl 10 and the piston 12 no longer rotate, whereby the separation valve 26 can then be placed relative to the flange 51.

상기에서 설명된 것처럼, 분리 밸브(26)는 플랜지(51)에 접촉하고 센트레이트 배출구 포트 밸브(33)는 닫혀 있으며, 그 안에 배치된 피스톤(12)의 상부 위의 보울(10)의 섹션 및 센트레이트 케이스(30)는 가압될 수 있다. 피스톤(12)의 상부 위의 보울(10)의 섹션 및 센트레이트 케이스(30)의 가압이 일어나고, 예를 들어 압축 가스 또는 유압액과 같은 액체가 구동 포트(2)에서 분리기로 유입된다. 밸브(26) 및 플랜지(51) 사이의 가스-밀폐 일치에 의해 유체는 센트레이트 케이스(30) 또는 보울(10)을 빠져나가지 않는다. 또한, 얘를 들어 PTFE 또는 TEFLON- 계(E. I. du Pont de Nemours and Company, 1007 마켓 스트리트, 윌밍턴, 델라웨어 19898) 탄성체 물질과 같은 구성요소로 만들어진 시일이 플랜지(51)와의 계면을 밀봉하기 위해 밸브(26) 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서, 밸브(26)와 연관된 시일과 같은 것은 정해진 액체가 분리기 하우징(13)을 통과하지 못하게 할 수 있다. As described above, the isolation valve 26 contacts the flange 51 and the central outlet port valve 33 is closed, with the section of the bowl 10 above the top of the piston 12 disposed therein and The central case 30 may be pressurized. The section of the bowl 10 above the top of the piston 12 and the pressurization of the centrifugal case 30 take place, for example liquid, such as compressed gas or hydraulic fluid, enters the separator at the drive port 2. The gas-tight seal between the valve 26 and the flange 51 does not allow the fluid to exit the centrifugal case 30 or the bowl 10. In addition, seals made of components such as PTFE or TEFLON-based (EI du Pont de Nemours and Company, 1007 Market Street, Wilmington, Delaware 19898) elastomeric materials may be used to seal the interface with the flange 51. May be disposed on the valve 26. For example, in one embodiment, such as a seal associated with valve 26, may prevent defined liquids from passing through separator housing 13.

피스톤(12) 위의 보울(10)의 섹션 및 센트레이트 케이스(30)가 가압될 때, 분리 밸브(26)는 플랜지(51)에 대해 닫힌 채 유지된다. 피스톤(12)의 상부 위의 보울(10)의 섹션 및 센트레이트 케이스(30)의 가압은 마침내 그 하부 원뿔형부 미만 보다 피스톤(12) 위에 큰 압력을 제공한다. 유체가 피스톤의 상부와 접촉할 때 압력차는 피스톤(12)이 그 수직축(14)을 따라 아래 방향으로 추진되도록 한다. 도 7에서 도시되고 상기에서 설명된 것처럼, 피스톤(12)의 아래 방향으로의 축방향 이동은 원뿔형 하단부(17)에서의 개구(76)를 통해 보울(10)의 내벽을 따라 축적된 고체(72)를 푸쉬한다. When the section of the bowl 10 above the piston 12 and the central case 30 are pressurized, the separation valve 26 remains closed relative to the flange 51. The pressurization of the section of the bowl 10 and the centrifugal case 30 above the top of the piston 12 finally provides a greater pressure on the piston 12 than less than its lower conical portion. When the fluid contacts the top of the piston, the pressure difference causes the piston 12 to be pushed down along its vertical axis 14. As shown in FIG. 7 and described above, the axial movement of the piston 12 downwards accumulated along the inner wall of the bowl 10 through the opening 76 at the conical bottom 17. Push).

이하의 표는 상기에서 설명된 본 발명의 다양한 실시예에 대한 작동 모드를 더욱 자세하게 설명하고 특징을 나타내도록 제시된다. 표 I은 예시로서 도 1의 분리기에 대한 작동의 주입 및 고체 방출 모드 동안 분리 밸브(26), 센트레이트 밸브(34), 센트레이트 배출구 포트 밸브(33), 고체 배출구 포트 밸브(107), 고체 우회 밸브(90) 및 잔여물 우회 밸브(92)의 위치 또는 구성을 제공한다. 표 I은 또한 예시로서 센트레이트가 보울로부터 배수되고, 피스톤이 고체 방출을 따르는 거의 최상부 위치로 되돌아 갈 때 그리고 도 1의 분리기가 그 자리에서 세정 또는 살균 될 때 도 1의 분리기의 각각의 밸브의 위치 또는 구성을 제공한다. 밸브(26, 34, 33, 107, 90, 92)는 도 1에 의해 분리기에서 각각 도시된다. 표 I은 본 발명의 특별한 실시예 또는 개시 내용의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. The following table is presented to further illustrate and characterize the modes of operation for the various embodiments of the invention described above. Table I shows, by way of example, the isolation valve 26, the centralized valve 34, the centralized outlet port valve 33, the solid outlet port valve 107, solid during the injection and solid discharge modes of operation for the separator of FIG. 1. Provide the location or configuration of the bypass valve 90 and the residue bypass valve 92. Table I also shows, by way of example, the respective valves of the separator of FIG. 1 when the centrate is drained from the bowl, the piston is returned to a near top position following solid discharge and the separator of FIG. 1 is cleaned or sterilized in place. Provide location or configuration. The valves 26, 34, 33, 107, 90, 92 are shown in the separator respectively by FIG. 1. Table I is not intended to limit the scope of a particular embodiment or disclosure of the invention.

표 ITable I

Figure 112008048930961-PCT00001
Figure 112008048930961-PCT00001

통합된 integrated APDAPD 원심분리 및 교차 유동( Centrifugation and cross-flow ( CrossCross -- flowflow ) 미세 여과 시스템A) fine filtration system

독립 시스템으로서 작동할 때, 교차 유동 미세필터는, 고체의 농도가 너무 높아서 필터 멤브레인이 더러워질 때까지, 계속하여 고체를 잔류물 유동(retentate flow)으로 집중시키고, 여과액 유동(filtrate flow)을 감소시킨다. APD 원심분리기에 추가하여, 고체는 매우 농축된 상태로 잔류물 유동으로부터 연속적으로 제거되고, 잔류물 고체 농도는 여과액 유동이 감소되지 않을 정도로 충분히 낮게 유지된다. When operating as a standalone system, the cross-flow microfilter continues to concentrate the solids into a retentate flow until the concentration of the solids is so high that the filter membrane becomes dirty, and the filtrate flow is maintained. Decrease. In addition to the APD centrifuge, the solids are continuously removed from the residue flow in a highly concentrated state, and the residue solid concentration is kept low enough that the filtrate flow is not reduced.

도 12에는 통합된 미세 여과 및 APD 원심분리를 위한 시스템의 일 실시예의 개략도가 도시된다. 고체 함유 부유물(207)은 탱크(202)로 주입되고 이후 미세 다공성 멤브레인 필터로 펌프된다(203). 부유물 유동에서의 고체 농도는 부유물 펌프(203)를 제어하는데 이용되는 탁도계(turbidity meter) 또는 밀도계(204)를 이용하여 직접 감지함에 의해 제어될 수 있거나 또는 유동 또는 여과 배출구 압력(205)으로부터 추론될 수 있다. 이 정보는 예를 들어 잔류물(236)을 주입(230)으로서의 밸브(235)에 의해 잔류물을 APD 원심분리기(210)로 우회시킬 것인지 또는 미세필터(201)로 되돌릴 것인지 결정하는데 이용될 수 있다. 또한, 이 정보는 포지티브 변위(positive displacement) 변속 펌프(234)를 통해 주입 속도를 제어하는데 이용될 수 있고, 이는 제어된 고체 제거를 초래한다. 또한, 탁도계 또는 밀도계(220)는 APD 보울이 고체로 가득 차 있는 때를 나타내고 고체 방출(104)을 야기할 필요를 신호하기 위해 APD 원심분리기(210)의 센트레이트 출력 상에 설치될 수 있다. 또한, 센트레이트의 탁도 또는 밀도는 센트레이트 펌프(222)를 제어하는데 이용될 수 있고, 시스템으로부터 센트레이트를 방출할 것인지(228) 또는 밸브(223)에 의해 잔류물 탱크(202)로 센트레이트를 되돌릴 것인지(224)를 결정하는데 이용될 수 있다. 12 shows a schematic of one embodiment of a system for integrated microfiltration and APD centrifugation. Solid-containing suspension 207 is injected into tank 202 and then pumped to a microporous membrane filter (203). Solid concentration in the float flow may be controlled by direct sensing using a turbidity meter or density meter 204 used to control the float pump 203 or inferred from the flow or filtration outlet pressure 205. Can be. This information can be used to determine, for example, whether the residue 236 will be diverted to the APD centrifuge 210 or returned to the microfilter 201 by the valve 235 as the injection 230. have. This information can also be used to control the feed rate via positive displacement shift pump 234, which results in controlled solid removal. In addition, a turbidimeter or density meter 220 can be installed on the centrate output of the APD centrifuge 210 to signal when the APD bowl is full of solids and to signal the need to cause solid discharge 104. . In addition, the turbidity or density of the centrates can be used to control the centrate pump 222 and will centrate to the residue tank 202 by valve 223 or whether to discharge the centrate from the system (228). Can be used to determine whether to return 224.

APD 원심 분리 및 미세여과를 통합한 시스템의 이용은 다수의 장점을 갖는다. 잔류물 라인에는 고체의 초과 농도가 없기 때문에, 미세필터는 최적의 조건 하에서 작동한다. 고체 부착물(fouling)이 적고, 필터를 가로지르는 유속은 비교적 일정하게 유지될 수 있다. APD 원심분리기는 주입 흐름이 더욱 농축적이기 때문에 미세 여과가 이용되지 않는 경우보다 더 작은 크기일 수 있다. APD 원심분리 기는 미세 여과 동안 고체 제거를 위해 이용될 수 있는 다른 소자보다 건조한 고체 방출을 전달할 것이다. 따라서, 장비의 모든 부품은 최적으로 작동하고 자본 비용이 감소된다. APD에 의한 연속적인 고체 제거는 통합 시스템의 연속적인 작동을 초래한다. 고체의 더 적은 더럽혀짐이 잔류물에서의 낮은 고체 농도에 의해 잔류물 유동에서 일어날 것이다. 마지막으로, 잔류물/주입 탱크는 고체 제거를 위한 APD 원심분리기 없이 작동되는 미세여과 시스템과 비교할 때 약 10배 만큼 작을 수 있다. The use of a system incorporating APD centrifugation and microfiltration has a number of advantages. Since there is no excess concentration of solids in the residue line, the microfilter operates under optimal conditions. There is less solid fouling, and the flow rate across the filter can be kept relatively constant. APD centrifuges may be smaller in size than when no microfiltration is used because the injection flow is more concentrated. The APD centrifuge will deliver a dry solid release than other devices that can be used for solid removal during microfiltration. Thus, all parts of the equipment operate optimally and the capital cost is reduced. Continuous solid removal by APD results in continuous operation of the integrated system. Less fouling of the solid will occur in the residue flow due to the low solids concentration in the residue. Finally, the residue / injection tank can be as small as about 10 times as compared to a microfiltration system operated without an APD centrifuge for solids removal.

미세여과와 함께 이용되는 APD 원심분리기는 "원심분리기를 위한 가스 구동 고체 방출 및 펌핑 피스톤"이라는 명칭으로 2005년 9월 1일 출원된 미국 특허출원 제 11/218,280호에서 설명된 형태가 바람직하다. 다른 원심분리기 시스템이 이용될 수도 있는데, 이는 이하의 특허 및 특허 출원에서 설명된 시스템을 포함한다: "고체의 자동 제거를 위한 축방향으로 이동 가능한 스크레이핑 어셈블리를 갖는 원심분리기"라는 명칭의 미국 특허 제 6,632,166호; "스크레이퍼 또는 피스톤을 이용하여 고체 방출과 함께 액체 및 고체의 원심 분리를 위한 자동 튜브-보울 원심분리기"라는 명칭의 미국 특허 제 6,776,752호; "피스톤 또는 스크레이퍼를 이용하여 고체 방출과 함께 액체 및 고체의 분리를 위한 원심분리기"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 10/874,150호; "원뿔형 피스톤 고체 방출 원심분리기"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 10/823,844호; 및 "원뿔형 피스톤 고체 방출 및 펌핑 원심분리기"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 10/973,949호. 이 모두는 여기서 참조로 인용된다. APD centrifuges used with microfiltration are preferably in the form described in US patent application Ser. No. 11 / 218,280, filed Sep. 1, 2005, entitled “Gas Driven Solid Emission and Pumping Piston for Centrifuge”. Other centrifuge systems may also be used, including the systems described in the following patents and patent applications: a US centrifuge with the name "centrifuge with an axially movable scraping assembly for automatic removal of solids". Patent 6,632,166; US Pat. No. 6,776,752, entitled “Automated Tube-Bowl Centrifuge for Centrifugation of Liquids and Solids with Solid Release Using a Scraper or Piston; US Patent Application No. 10 / 874,150 entitled "Centrifuge for Separation of Liquids and Solids with Solid Release Using Pistons or Scrapers"; US Patent Application No. 10 / 823,844 entitled "Conical Piston Solid Discharge Centrifuge"; And US patent application Ser. No. 10 / 973,949 entitled "Conical Piston Solid Discharge and Pumping Centrifuge". All of these are incorporated herein by reference.

'280 출원에서, 실린더 형태의 보울 원심분리기가 도시되고, 이는 하나의 부 품으로 된 가스 구동 피스톤을 갖는다. 피스톤 헤드는 주입 액체 유입 및 원심 분리 동안 실린더의 상부에 위치한다. 보울 회전의 중단 및 분리 이후, 가스 압력은 보울을 통해 피스톤 헤드를 아래 방향으로 이동시키는데 이용되고, 이에 의해 보울의 앞으로 그리고 보울로부터 밖으로 축적된 고체를 푸쉬한다. In the '280 application, a bowl-type centrifuge in the form of a cylinder is shown, which has a one-part gas driven piston. The piston head is located on top of the cylinder during injection liquid inlet and centrifugation. After interruption and separation of the bowl rotation, gas pressure is used to move the piston head downward through the bowl, thereby pushing solids accumulated in front of and out of the bowl.

APD 원심분리 및 미세 여과를 위한 시스템은 단일 하우징에 통합될 수 있다. 예를 들면, 미세 필터는 APD 원심분리기의 보울로 통합될 수 있고, 이에 의해 피스톤 돌출은 미세 여과 멤브레인의 존재를 수용한다. 이 실시예를 위해, '280 출원의 단일 피스톤이 주변의 외부 피스톤 및 내부 피스톤으로 대체될 수 있다. 도 13은 미세 필터를 포함하는 APD 원심분리기의 실시예를 도시한다. 이 장치는 고체 방출 사이클의 시작에서 도시된 것이다. 실린더 형태의 보울(10)은 구동 모터(16)가 정지부로 브레이크 될 때 느려진다. 고체(70)는 보울의 내벽 상에 축적된다. 주입 포트(96)는 닫히고, 잔류물 액체(132)는 잔류물 액체 포트(100)를 통해 보울로부터 배수된다. 실린더 형태의 미세 다공성 멤브레인(180)은 보울 내부에 위치한다. 멤르베인 내부에 실린더 형태의 고무 다이어프램(diaphragm; 190)이 있다. 또한, 외부 고체 방출 피스톤으로서 지칭되는 외부 피스톤(12a)은 실린더 형태이고, 아래 그리고 내부로의 경사를 갖는 하부면을 갖는다. 내부 피스톤(12b)은 중공형 샤프트(12c)의 단부에 배치되고, 이 중공형 샤프트는 실린더 형태의 보울의 대칭축을 따라 연장한다. 내부 피스톤은 실린더부 그리고 거의 원뿔형부로 이루어진 합성 구조물이다. 내부 피스톤의 하단부는 아래 방향으로 향하는 오목한 함몰부를 갖는다. The system for APD centrifugation and microfiltration can be integrated into a single housing. For example, the micro filter can be integrated into the bowl of an APD centrifuge whereby the piston protrusions accommodate the presence of the micro filtration membrane. For this embodiment, a single piston of the '280 application can be replaced with a peripheral outer piston and inner piston. 13 shows an embodiment of an APD centrifuge comprising a fine filter. This device is shown at the start of a solid release cycle. The cylindrical bowl 10 slows down when the drive motor 16 brakes to the stop. Solid 70 accumulates on the inner wall of the bowl. Injection port 96 is closed and residue liquid 132 is drained from the bowl through residue liquid port 100. The cylindrical microporous membrane 180 is located inside the bowl. Inside the membrane is a rubber diaphragm 190 in the form of a cylinder. The outer piston 12a, also referred to as the outer solid release piston, is in the form of a cylinder and has a bottom surface with a slope down and inward. The inner piston 12b is disposed at the end of the hollow shaft 12c, which extends along the axis of symmetry of the bowl in the form of a cylinder. The inner piston is a composite structure consisting of a cylinder part and an almost conical part. The lower end of the inner piston has a concave depression that points downward.

내부 피스톤 샤프트의 상단부에서, 외부로 돌출하는 원형 플랜지는 플랜지 바로 아래에서 샤프트의 상단부 주위로 배치된 스프링과 충돌하도록 이루어진 하부면을 갖는다. 또한, 샤프트 상단부에 위로 돌출하는 실린더 형태의 부재가 제공되고, 이 부재는 그 주위로 배치된 원형 시일을 갖는다. 위로 돌출하는 실린더 형태의 부재는 샤프트의 중공형 내부와 소통하는 중공형 내부를 갖는다. 샤프트는 이하에서 설명될 것처럼, 제한된 수직 이동을 하도록 이루어진다. At the upper end of the inner piston shaft, the outwardly circular circular flange has a lower surface adapted to collide with a spring disposed about the upper end of the shaft just below the flange. Also provided is a member in the form of a cylinder that projects upwards on the shaft upper end, which member has a circular seal disposed around it. The upwardly cylindrical member has a hollow interior in communication with the hollow interior of the shaft. The shaft is made for limited vertical movement, as will be explained below.

유체-밀폐 관계의 선택적으로 맞도록 치수를 가진 수직으로 이동 가능한 압력 커플링(coupling)이 수직 샤프트 위에 있고, 이는 위로 돌출하는 샤프트의 실린더 형태의 부재를 구비한다. 또한, 샤프트 상단부에는 위로 돌출하는 실린더 형태의 부재가 제공되고, 이 부재는 그 주위로 배치된 환형 시일을 갖는다. 이 커플링의 상단부의 포트는 가압된 가스 소스로의 연결을 가능하게 한다. 커플링 상에 제공된 주변 플랜지는 시스템 하우징 내에 배치되고, 커플링 플랜지 소자의 위로 또는 아래로의 가압된 가스의 유입은 각각 아래로 또는 위로 커플링을 구동한다. Vertically movable pressure couplings dimensioned to selectively fit the fluid-sealing relationship are above the vertical shaft, which has a cylindrical member of the shaft protruding upwards. The shaft upper end is also provided with a member in the form of a cylinder which projects upward, which member has an annular seal disposed around it. The port at the top of this coupling enables the connection to a pressurized gas source. A peripheral flange provided on the coupling is disposed in the system housing, and the inflow of pressurized gas up or down the coupling flange element drives the coupling down or up, respectively.

커플링의 하부 주위에는 내부 피스톤 액츄에이터가 제공된다. 커플링과 유사하게, 액츄에이터 플랜지 위로 또는 아래로 가압된 가스의 유입을 위한 포트를 갖는 개별적인 하우징에 배치된 주변 플랜지가 액츄에이터에 제공되고, 이에 의해 각각 액츄에이터를 아래로 또는 위로 구동시킨다. 아래로 구동될 때, 액츄에이터는 샤프트의 상단부로 프레스하고, 이에 의해 실린더 형태의 보울의 하단부로 그리고 궁극적으로 이에 대해 아래로 내부 피스톤을 구동시키고, 이는 또한 낮은 전단 원뿔형 주입 가속기로서 지칭된다. 샤프트의 상단부에 위치한 스프링의 하단부는 보울 하우징의 숄더부(shoulder portion)에 대해 프레스하고, 이에 의해 상부 위치에서 샤프트를 편향시킨다. 원뿔형 주입 가속기 및 내부 피스톤의 하부면은 상보적인 형태를 가지고, 이에 의해 내부 피스톤이 아래 방향으로 구동될 때 그 사이에 배치된 고체는 하부 출구 포트로 압착되어 나간다. An inner piston actuator is provided around the bottom of the coupling. Similar to the coupling, a peripheral flange disposed in a separate housing having a port for the introduction of pressurized gas above or below the actuator flange is provided to the actuator, thereby driving the actuator down or up, respectively. When driven down, the actuator presses into the upper end of the shaft, thereby driving the inner piston down to and ultimately down against the cylindrical shaped bowl, which is also referred to as a low shear conical injection accelerator. The lower end of the spring located at the upper end of the shaft presses against the shoulder portion of the bowl housing, thereby deflecting the shaft in the upper position. The conical injection accelerator and the lower surface of the inner piston have a complementary shape, whereby the solids disposed therebetween are compressed into the lower outlet port when the inner piston is driven downward.

실린더 형태의 보울 내부에서, 샤프트 주변에 관 형태의 고무 다이어프램(190)이 있다. 다이어프램의 상단부 및 하단부는 보울에 고정된다. 샤프트에 형성된 포트는 커플링의 프토에서 유입된 가압된 가스가 다이어프램을 팽창시키는 것을 가능하게 하고, 이는 이후 설명될 것이다. Inside the cylindrical bowl, there is a tubular rubber diaphragm 190 around the shaft. The upper and lower ends of the diaphragm are fixed to the bowl. The port formed in the shaft allows the pressurized gas introduced at the foot of the coupling to inflate the diaphragm, which will be described later.

예를 들어 세라믹 또는 소결된 금속으로 형성된 실린더 형태의 미세 여과 멤브레인(180)은 고무 다이어프램 주위에 배치되고, 상단부 및 하단부에서 실린더 형태의 보울에 고정된다. 다이어프램이 가압된 가스에 의해 팽창되지 않을 때 실린더 형태의 내부 에어갭이 멤브레인 및 다이어프램 사이에 존재한다. For example, a microfiltration membrane 180 in the form of a cylinder formed of ceramic or sintered metal is disposed around the rubber diaphragm and secured to the bowl in the form of a cylinder at the top and bottom. When the diaphragm is not expanded by the pressurized gas, an inner air gap in the form of a cylinder exists between the membrane and the diaphragm.

실린더 형태의 외부 에어갭은 실린더 형태의 보울의 내부면 및 멤브레인의 외부면 사이에 형성된다. 이러한 외부 에어갭에서, 외부 피스톤은 고체 부착을 따라서 이동한다. 외부 에어갭의 바닥부를 형성하는 실린더 형태의 보울의 하단부는 내부로 캔트된(canted) 외부 피스톤의 하부면과 동일한 형태를 갖고, 이에 의해 이하에서 설명되는 것처럼 외부 피스톤이 아래 방향으로 구동된다면 외부 에어갭에 축적된 고체의 완전한 분출을 가능하게 한다. An outer air gap in the form of a cylinder is formed between the inner surface of the bowl in the form of a cylinder and the outer surface of the membrane. In this outer air gap, the outer piston moves along the solid attachment. The lower end of the cylindrical bowl, which forms the bottom of the outer air gap, has the same shape as the lower surface of the outer piston that is canted therein, so that if the outer piston is driven downward as described below, the outer air It allows the complete ejection of solids accumulated in the gap.

다수의 도관은 멤브레인 아래로 그리고 내부 피스톤 위로 내부 및 외부 에어갭 사이에서 형성되고, 이에 의해 분리 이후 보울로부터 잔류물 액체의 배수를 가 능하게 한다. 유사하게, 다수의 도관이 하부 전단 원뿔형 주입 가속기 위의 구역 및 외부 에어갭 사이에 형성되어 액체가 주입 액체 유입 동안 외부 에어갭으로 통과하는 것을 가능하게 하고, 이에 의해 분리 이후 잔류물 액체가 배수되는 것을 가능하게 하며, 고체가 외부 피스톤에 의해 보울로부터 밖으로 힘을 받는 것을 가능하게 하고, 상부 위치로 외부 피스톤을 구동하기 위해 가압 가스가 보울의 하단부에 유입되는 것을 가능하게 한다. Multiple conduits are formed between the inner and outer air gaps below the membrane and above the inner piston, thereby allowing drainage of residue liquid from the bowl after separation. Similarly, a number of conduits are formed between the area above the lower shear conical injection accelerator and the external air gap to allow liquid to pass into the external air gap during injection liquid inflow, thereby draining the residue liquid after separation. It enables the solids to be forced out of the bowl by the outer piston and to enable pressurized gas to enter the lower end of the bowl to drive the outer piston to the upper position.

실린더 형태의 보울의 상단부에는 원형으로 배열된 도관의 두 세트가 제공된다. 도관의 가장 바깥 세트로부터 방사상으로 외부로 그리고 이에 인접하여 센트레이트 케이스 분리 밸브가 있다. 이 밸브는 주변 플랜지를 가지고, 그 양 측부 상에 개방 및 닫힌 위치 사이에서 센트레이트 밸브를 이동시키기 위한 압력차가 생성될 수 있다. 여기서, 개방의 의미는 하우징 및 실린더 형태의 보울 외부면 사이에 에어갭이 없고 실린더 형태의 보울 위의 정해진 액체 케이스 또는 센트레이트 사이에 배리어가 없음을 의미한다. 닫힌 위치에서, 센트레이트 밸브는 이러한 영역 사이에서 가스-밀폐 배리어를 생성한다. 보울 회전 동안, 센트레이트 밸브는 개방 위치에서 유지되고, 이에 의해 밸브 및 보울 사이에서의 충돌을 피한다. 개방 및 닫힌 위치 사이의 이동은 하우징의 외부에 형성된 분리 피스톤 제어 포트로 가압된 가스를 선택적으로 유입시킴에 의해 이루어진다. The upper end of the cylindrical bowl is provided with two sets of conduits arranged in a circle. There is a central case disconnect valve radially outward and adjacent from the outermost set of conduits. The valve has a peripheral flange and a pressure difference can be created for moving the centrifugal valve between the open and closed positions on both sides thereof. Here, open means that there is no air gap between the housing and the outer surface of the bowl in the form of a cylinder and there is no barrier between a defined liquid case or centrate on the bowl in the form of a cylinder. In the closed position, the central valve creates a gas-tight barrier between these areas. During bowl rotation, the central valve is held in the open position, thereby avoiding collision between the valve and the bowl. Movement between the open and closed positions is made by selectively introducing pressurized gas into a separate piston control port formed outside of the housing.

또한, 도관은 그 자체로 센트레이트 케이스 분리 밸브를 통해 형성된다. 보울 배향에 따라, 이러한 도관 중 적어도 하나가 하우징 외부면 상에 형성된 고체 방출 피스톤 가스 공급 포트와 정렬되고, 고체 방출 피스톤 가스 공급 포트로 가해 진 가압된 가스는 외부 피스톤을 아래 방향으로 힘을 가하기 위해 보울 상단부 가장 바깥 도관 및 센트레이트 케이스 분리 밸브 도관을 통과한다. In addition, the conduit itself is formed via a centralized case isolation valve. Depending on the bowl orientation, at least one of these conduits is aligned with the solid discharge piston gas supply port formed on the outer surface of the housing, and the pressurized gas applied to the solid discharge piston gas supply port to force the outer piston downwards. The upper end of the bowl passes through the outermost conduit and the central case isolation valve conduit.

보울 상단부에 형성된 도관의 가장 안쪽 세트는 미세 여과 멤브레인 및 관형 고무 다이어프램 사이의 내부 에어갭을 정해진 액체 또는 센트레이트 케이스와 연결시킨다. 이하에서 설명되는 것처럼, 최초 분리 동안, 이러한 가장 안쪽 도관은 정해진 액체가 실린더 형태의 보울의 위로 그리고 바깥으로의, 센트레이트 케이스 안으로의 그리고 센트레이트 포트의 외부로 프로세스하는 것을 가능하게 한다. The innermost set of conduits formed at the top of the bowl connect the inner air gap between the microfiltration membrane and the tubular rubber diaphragm with a defined liquid or centrate case. As described below, during the initial separation, this innermost conduit enables the defined liquid to process up and out of the cylindrical shaped bowl, into and out of the centrifugal port.

실린더 형태의 보울의 하단부에는 고체 밸브(91)가 제공된다. 실린더 형태의 보울의 회전축에 수직인 회전축 주위로의 그 배향에 따라, 고체 밸브는 개방 및 닫힌 위치를 갖는다. 도 13-14 그리고 17은 닫힌 위치의 고체 밸브를 도시하고, 도 15-16은 개방 위치로 회전축 주위로 90도 회전된(보는 사람으로부터 멀리) 고체 밸브를 도시한다. 고체 밸브 액츄에이터(96) 및 연관된 결합(linkage)은 이러한 밸브의 위치시킴을 제어한다. 액츄에이터는 공압식 또는 유압식일 수 있다. At the lower end of the cylindrical bowl is provided a solid valve 91. Depending on its orientation around the axis of rotation perpendicular to the axis of rotation of the bowl in the form of a cylinder, the solid valve has open and closed positions. 13-14 and 17 show the solid valve in the closed position, and FIGS. 15-16 show the solid valve rotated 90 degrees (away from the viewer) about the axis of rotation in the open position. Solid valve actuator 96 and associated linkages control the positioning of such valves. The actuator may be pneumatic or hydraulic.

보울 하부 범위와 기계적 소통하도록 고체 밸브 피스톤을 선택적으로 위키시키는 피스톤 수축 액츄에이터(52)를 갖는 피스톤이 고체 밸브 내부에 배치된다. 주변으로 배치된 플랜지는 플랜지의 대향부 상에서 가스 압력 차이가 피스톤 위치를 제어하는 것을 가능하게 한다. 고체 밸브 상에 형성된 두 개의 포트는 이러한 압력 차이의 형성을 가능하게 한다. 고체 밸브로 실린더 형태의 보울 하우징의 하단부를 밀봉하기 위해, 원형의 팽창 가능한 외부 고체 밸브 시일(93)이 제공된다. 하우징 외부 상에 형성된 포트는 가압된 가스 소스(195)를 선택적 팽창을 위한 이 러한 시일에 연결시킨다. A piston with a piston contraction actuator 52 that selectively wikis the solid valve piston in mechanical communication with the bowl lower range is disposed inside the solid valve. The peripherally arranged flange enables the gas pressure difference on the opposite side of the flange to control the piston position. Two ports formed on the solid valve enable the formation of this pressure difference. In order to seal the lower end of the cylindrical bowl housing with a solid valve, a circular expandable outer solid valve seal 93 is provided. Ports formed on the exterior of the housing connect the pressurized gas source 195 to this seal for selective expansion.

또한, 주입 액체 도관이 고체 밸브 내부에 형성된다. 이 도관은 고체 밸브 외부 상에 포트(155)를 가지고 고체 밸브 피스톤의 하부 범위 아래에서 끝난다. 내부 고체 방출 피스톤의 오목한 하부 범위와 피스톤의 중공형 내부는 184로서 도 14에서 도시된 것처럼 반지름(R1)의 주입 입구 풀(pool)을 형성하도록 형상화된다. In addition, an injection liquid conduit is formed inside the solid valve. This conduit has a port 155 on the outside of the solid valve and ends below the lower range of the solid valve piston. The concave lower range of the inner solid release piston and the hollow interior of the piston are shaped to form an injection inlet pool of radius R1 as shown in FIG. 14 as 184.

잔여물 액체 배수관(100으로서 도 13에서 도시됨)는 고체 밸브의 주입 액체 도관 및 피스톤 액츄에이터 제어 경로에 대향하여 있고, 이 배수관은 폐기물에 연결될 수 있거나 또는 배수된 액체를 재활용하거나 또는 회수하기 위한 시스템에 연결될 수 있다. The residue liquid drain pipe (shown in FIG. 13 as 100) is opposed to the injection liquid conduit and the piston actuator control path of the solid valve, which drain pipe can be connected to the waste or a system for recycling or recovering the drained liquid. Can be connected to.

도 14는 주입 모드에서 도 13의 실시예를 도시한다. 내부 피스톤(12b)은 스프링 바이어싱(biasing)에 의해 그 상부 위치에서 유지된다. 외부 피스톤(12a)은 분리되는 유입된 주입 액체에 의해 가해진 마찰 및 압력을 통해 그 상부 위치에서 유지된다. 센트레이트 케이스 분리 피스톤(194)은 그 개방 위치로 높여지고, 센트레이트(73)는 중력 하에서 밖으로 유동한다. 고체 밸브 내부에서, 피스톤 수축 액츄에이터(52)가 보울의 하부 범위로부터 멀리 아래로 구동된다. 모터(16)는 고속으로 구동되고, 따라서 보울(10)의 빠른 회전을 초래한다. 14 shows the embodiment of FIG. 13 in an injection mode. The inner piston 12b is held in its upper position by spring biasing. The outer piston 12a is held in its upper position through the friction and pressure exerted by the introduced infusion liquid being separated. The centrate case separation piston 194 is raised to its open position and the centrate 73 flows out under gravity. Inside the solid valve, the piston contraction actuator 52 is driven far down from the lower range of the bowl. The motor 16 is driven at high speed, resulting in a rapid rotation of the bowl 10.

고체 밸브(91)를 통해 유입된 주입 액체(155)는 고체 밸브 피스톤을 빠져나갈 때 제트(jet; 154)를 형성한다. 이 제트는 하부 전단 주입 가속기의 원뿔형 표면(17)에 대해 반지름(R1)의 입구 풀(184)을 형성하고 내부 피스톤의 오목한 하부 면을 때린다. 이후, 주입 액체는 외부 에어갭으로 도관을 통과한다. 고체(70)는 보울 내벽에 대해 수집된다. 여과된 센트레이트(182)는 멤브레인을 통과하여 보울 내부 지름을 향한다. 에어 또는 유압(195)은 피스톤 수축 액츄에이터(52)를 아래로 유지시키고 고체 밸브 시일을 팽창된 채로(93) 유지시킨다. The injection liquid 155 introduced through the solid valve 91 forms a jet 154 as it exits the solid valve piston. This jet forms an inlet pool 184 of radius R1 against the conical surface 17 of the lower shear injection accelerator and strikes the concave bottom surface of the inner piston. The injection liquid then passes through the conduit to the outer air gap. Solid 70 is collected against the bowl inner wall. The filtered centrate 182 passes through the membrane and towards the inside diameter of the bowl. Air or hydraulic pressure 195 keeps the piston contraction actuator 52 down and keeps the solid valve seal inflated 93.

관형 고무 다이어프램(190)은 원심력의 작용에 의해 외부로 힘을 받고, 센트레이트 출구 포트 반지름(R2)(185)은 주입 풀 반지름(R1)(184)보다 크기 때문에 여과된 센트레이트(182)는 멤브레인으로부터 멀리 푸쉬된다. The tubular rubber diaphragm 190 is forced outward by the action of centrifugal force, and the filtered centrate 182 is larger because the centrifugal outlet port radius (R2) 185 is larger than the injection pull radius (R1) 184. Is pushed away from the membrane.

주입 모드 이후, 배수 모드가 개시된다. 여기서, 보울 회전이 멈추고, 이에 의해 잔류물 액체가 내부 및 외부 에어갭으로부터, 보울 내부 범위를 통해, 밀봉된 고체 밸브 위의 구역으로, 그리고 잔류물 액체 배수 포트를 통해 배수되는 것을 가능하게 한다. 주입 액체 압력은 잔류물 액체가 고체 밸브 피스톤 및 주입 액체 경로로 통과하는 것을 막도록 유지되는 것이 바람직하다. 수집된 고체는 보울 외부벽에 남아 있다. After the injection mode, the drainage mode is started. Here, the bowl rotation stops, thereby allowing the residue liquid to be drained from the inner and outer air gaps, through the bowl inner range, to the area above the sealed solid valve, and through the residue liquid drain port. The injection liquid pressure is preferably maintained to prevent the residue liquid from passing through the solid valve piston and the injection liquid path. The collected solids remain on the outer wall of the bowl.

방출 모드는 도 15 및 16에서 도시된다. 도 15에서, 에어 또는 유압(195)이 내부 피스톤 샤프트 위의 실린더 형태의 부재와 가스-밀폐 소통되도록 수직으로 이동 가능한 압력 커플링을 아래로 구동시키는데 이용된다. 가압된 가스(195)는 센트레이트 케이스 분리 밸브를 닫는데도 이용된다. 고체 방출 밸브 시일(93)은 수축되고, 고체 방출 밸브 피스톤은 수축되며, 고체 방출 밸브(91) 그 자체는 그 개방 위치로 회전된다. 압력 커플링에 가해진 가압 가스는 고무 다이어프램 및 샤프트 사이의 내부 에어갭 그리고 샤프트 내부의 가압을 초래하고, 이에 의해 다이어 프램(190)이 멤브레인 내부면과 접촉하도록 힘을 가한다. 이후, 이는 멤브레인을 밀봉하고, 이에 의해 밀봉이 외부 피스톤(12a)에 의해 벗겨질(scraped) 때 고체가 멤브레인 안으로 이동되는 것을 막는다. 이러한 벗겨짐은 가압 가스가 하우징 표면 상의 외부 고체 피스톤 압력 공급 포트로 유입될 때 일어난다. 이 가스는 분리 밸브도관을 통해, 실린더 형태의 보울 상단부에 형성된 가장 바깥 세트의 도관을 통해 유동하고, 이에 의해 외부 피스톤 위의 외부 에어갭으로 유동한다. 이 압력은 외부 피스톤을 아래로 구동시키고, 이는 축적된 고체가 내부 피스톤 아래의 구역 및 외부 에어갭을 연결시키는 도관을 통해 실린더 형태의 보울 내부면 그리고 멤브레인 외부면으로부터 벗겨져, 보울의 개구를 통해 압출되는(71) 것을 초래한다. The release mode is shown in FIGS. 15 and 16. In FIG. 15, air or hydraulic pressure 195 is used to drive the vertically movable pressure coupling down to gas-tightly communicate with the cylindrical member on the inner piston shaft. Pressurized gas 195 is also used to close the central case disconnect valve. The solid discharge valve seal 93 is retracted, the solid discharge valve piston is retracted, and the solid discharge valve 91 itself is rotated to its open position. The pressurized gas applied to the pressure coupling causes an internal air gap between the rubber diaphragm and the shaft and pressurization inside the shaft, thereby forcing the diaphragm 190 to contact the membrane inner surface. This then seals the membrane, thereby preventing the solids from moving into the membrane when the seal is scraped off by the outer piston 12a. This peeling occurs when pressurized gas enters the external solid piston pressure supply port on the housing surface. This gas flows through the isolation valve conduit through the outermost set of conduits formed at the top of the bowl in the form of a cylinder, thereby flowing into the outer air gap above the outer piston. This pressure drives the outer piston down, which is extruded from the inside of the cylindrical bowl and the membrane outer surface through a conduit connecting the area below the inner piston and the outer air gap, extruded through the opening of the bowl. Results in being 71.

도 16에서, 외부 피스톤(12a) 아래의 모든 고체는 내부 피스톤(12b) 아래의 구역으로 또는 보울의 외부로 힘을 받는다. 내부 피스톤 아래의 구역 및 외부 에어갭 사이의 도관의 지름은 최소화되어 폐기물을 최소화한다. 가스 압력(195)은 수직으로 이동 가능한 압력 커플링 내부에서 내부 피스톤 액츄에이터를 이동시키는데 이용된다. 이 가스 압력은 내부 피스톤 아래의 구역에 축적된 고체의 저항 및 스프링 바이어스를 압도한다. 내부 피스톤이 아래 방향으로 구동될 때, 잔여 고체는 보울로부터 구동된다. 내부 피스톤의 하부 범위 상에 형성된 오목한 영역의 주변부는 잔여 압출된 고체(71)가 보울 개구로부터 절단되는 것을 가능하게 하는 치수를 갖는다. In FIG. 16 all solids below the outer piston 12a are forced into the area below the inner piston 12b or out of the bowl. The diameter of the conduit between the zone under the inner piston and the outer air gap is minimized to minimize waste. Gas pressure 195 is used to move the internal piston actuator inside a vertically movable pressure coupling. This gas pressure overwhelms the spring bias and the resistance of the solid accumulated in the zone below the inner piston. When the inner piston is driven downwards, residual solids are driven from the bowl. The periphery of the concave region formed on the lower range of the inner piston is dimensioned to allow the residual extruded solid 71 to be cut out of the bowl opening.

도 17에서 도시된 것처럼, 고체 우회 밸브(91)는 닫히고, 고체 밸브 시 일(93)은 팽창되며, 고체 방출 밸브 피스톤(52)은 고체 방출 이후 올려진다. 가스 압력(195)은 내부 피스톤 액츄에이터를 그 상부 위치로 되돌아 가게 하는데 하는데 이용되고, 이에 의해 내부 피스톤(12b)을 수축시킨다. 또한, 가스 압력은 고체 우회 밸브의 주입 포트로 유입된다. 또한, 이는 내부 피스톤에 위로 향하는 힘을 가하고 또한 외부 피스톤(12a)에 위로 향하는 힘을 가한다. 가스 압력(195)은 압력 커플링에 가해지고, 이에 의해 멤브레인의 내부면에 대해 팽창된 고무 다이어프램을 유지시킨다. As shown in FIG. 17, the solid bypass valve 91 is closed, the solid valve seal 93 is expanded, and the solid discharge valve piston 52 is raised after solid discharge. Gas pressure 195 is used to return the inner piston actuator to its upper position, thereby retracting the inner piston 12b. In addition, gas pressure flows into the injection port of the solid bypass valve. It also exerts an upward force on the inner piston and also an upward force on the outer piston 12a. Gas pressure 195 is applied to the pressure coupling, thereby maintaining the expanded rubber diaphragm with respect to the inner surface of the membrane.

도 18, 19 및 20에서 도시된 것처럼, 주입 액체가 주입 액체 출구(즉, 실린더 형태의 보울 상단부에서 도관의 가장 안쪽 세트)를 향해 경로 상에서 멤브레인 구멍(183)을 통해 이동할 때 멤브레인의 부착물이 일어날 수 있다. 이 부착물은 멤브레인 외부면으로 주입 액체에 의해 운반되는 고체로부터 초래될 수 있고, 이는 멤브레인 상에 전체적인 또는 점액 같은(slime-like)(70a) 부착물 혹은 미립자(181)를 형성한다. 고속 회전 때문에, 미립자 또는 점액 같은 부착물은 마침내 충분한 질량을 갖게 되어 원심력 작용에 의해 멤브레인 외부면으로부터 바깥쪽으로 힘을 받게 된다. As shown in FIGS. 18, 19 and 20, attachment of the membrane occurs when the injection liquid moves through the membrane hole 183 on the path towards the injection liquid outlet (i.e., the innermost set of conduits at the top of the cylindrical bowl). Can be. This deposit may result from a solid carried by the injection liquid to the outer surface of the membrane, which forms a global or slime-like 70a deposit or particulate 181 on the membrane. Due to the high speed of rotation, deposits such as particulates or mucus finally have sufficient mass and are forced outward from the membrane outer surface by centrifugal action.

다양한 탄성적 및 비반응성 시일이 도면에서 도시되고 여기서는 자세히 설명되지 않는다. 반원형 베어링 및 베어링 하우징과 연관된 장점은 관련 특허 출원에서 설명된다. 도시된 것과 같은 시스템에서 이용되기 바람직한 물질은 '280 출원에서 설명된다. 미세여과 멤브레인은 소결 금속 또는 세라믹으로 제공되는 것이 바람직하다. Various elastic and non-reactive seals are shown in the drawings and are not described in detail herein. The advantages associated with semicircular bearings and bearing housings are described in the related patent application. Preferred materials for use in the system as shown are described in the '280 application. The microfiltration membrane is preferably provided by sintered metal or ceramic.

본 발명은 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었고, 본 발명의 당업자는 이전의 명세서를 읽은 후, 조성, 물건, 방법 및 장치 등에 대한 동등물 및 다른 대안의 다양한 변경, 치환을 생각할 수 있다. 예를 들면, 유체 압력은 제한 없이 전자기계적 힘에 의해 다른 실시예에서 대체될 수 있다. 유사하게, 피스톤 및 보울의 하부 및 단부는 각각 그 형태가 원뿔형이 아닐 수 있고, 다만 그 형태가 상보적이어서 고체 회수에 대해 바람직하면 된다. The present invention has been described in connection with the preferred embodiments, and those skilled in the art will, after reading the previous specification, contemplate various modifications, substitutions of equivalents and other alternatives to compositions, objects, methods and devices, and the like. For example, the fluid pressure may be replaced in other embodiments by electromechanical forces without limitation. Similarly, the lower and end portions of the piston and the bowl may each be non-conical in shape, provided they are complementary in shape and therefore desirable for solid recovery.

또한, 본 발명은 여기서 설명된 다양한 통로, 밸브, 피스톤, 액츄에이터, 어셈블리, 포트, 부재 등과 같은 것이 원심분리기의 작동에 적절한 어떠한 구성 또는 배열일 수도 있음을 생각하고 있다. 또한, 상기 설명된 실시예는 각각 모든 다른 실시예의 변경 사항을 포함하거나 또는 통합할 수도 있다. 예를 들면, 여기서 설명된 레이저 센서 어셈블리는 본 발명의 실시예 중 어느 하나 또는 모두와 함께 이용될 수 있다. 따라서, 특허에 의해 부여되는 보호는 첨부된 청구항 및 그 동등물에 포함된 정의에 의해서만 제한된다. In addition, the present invention contemplates that any of the various passages, valves, pistons, actuators, assemblies, ports, members, etc. described herein may be of any configuration or arrangement suitable for operation of the centrifuge. In addition, the embodiments described above may each incorporate or incorporate changes from all other embodiments. For example, the laser sensor assembly described herein may be used with any or all of the embodiments of the present invention. Accordingly, the protection afforded by patents is limited only by the definitions contained in the appended claims and their equivalents.

Claims (32)

통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물(suspension)로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템으로서,A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from a solid containing suspension by integrated microfiltration and centrifugation, 미세여과 하위시스템 및 원심분리 하위시스템을 포함하고,Including microfiltration subsystem and centrifugation subsystem, 상기 미세여과 하위 시스템은, The microfiltration subsystem, 교차 유동 미세필터(cross-flow microfilter)로서, 상기 시스템으로 상기 부유물의 유입을 위한 주입 입력부, 상기 시스템으로부터 여과액을 우회시키기 위한 여과액 출력부, 및 잔류물(retentate) 출력부를 갖는, 교차 유동 미세 필터;A cross-flow microfilter, having a inlet input for the inflow of suspended solids into the system, a filtrate output for diverting the filtrate from the system, and a retentate output. Fine filters; 상기 미세필터의 상기 잔류물 출력부로부터 주입된 잔류물 탱크;A residue tank injected from said residue output of said fine filter; 상기 잔류물 탱크의 출력부로부터 주입된 잔류물 펌프;A residue pump injected from the output of said residue tank; 상기 잔류물 펌프의 출력부에 유동적으로(fluidly) 연결된 제 1 밸브; 및A first valve fluidly connected to an output of said residue pump; And 상기 제 1 밸브를 제어하고 상기 잔류물에서 상기 고체 농도를 감지할 수 있는 제 1 센서를 포함하고,A first sensor capable of controlling said first valve and sensing said solids concentration in said residue, 제 1 미리 설정된 고체 농도 아래에서 상기 제 1 밸브는 상기 잔류물을 상기 미세필터의 상기 주입 입력부로 되돌리고, 상기 제 1 미리 설정된 고체 농도 위에서 상기 제 1 밸브가 상기 잔류물을 상기 원심분리 하위시스템으로 우회시키며,Under a first preset solid concentration the first valve returns the residue to the injection input of the microfilter and above the first preset solid concentration the first valve transfers the residue to the centrifugation subsystem. Bypass, 상기 원심분리 하위 시스템은,The centrifugation subsystem, 주입 입력부, 상기 시스템으로부터 고체를 우회시키기 위한 고체 방출 출력부, 및 센트레이트 출력부(centrate output)를 갖는 자동 피스톤 방출 원심분리기;An automatic piston discharge centrifuge having an injection input, a solid discharge output for bypassing solids from the system, and a centrate output; 상기 센트레이트 출력부에 유동적으로 연결된 제 2 밸브; 및A second valve fluidly connected to the centrifugal output; And 상기 제 2 밸브를 제어하고 상기 센트레이트 출력부에서 상기 고체 농도를 감지할 수 있는 제 2 센서를 포함하고,A second sensor capable of controlling said second valve and sensing said solids concentration at said centrifugal output; 제 2 미리 설정된 고체 농도 위에서 상기 제 2 밸브는 상기 센트레이트를 상기 센트레이트 탱크로 되돌리고, 상기 제 2 미리 설정된 고체 농도 아래에서 상기 제 2 밸브가 상기 시스템으로부터 상기 센트레이트를 우회시키는, Above the second preset solid concentration the second valve returns the centrate to the centrate tank and causes the second valve to bypass the centrate from the system below the second preset solid concentration, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고체 함유 부유물이 상기 잔류물 탱크로 주입되는,The solid containing suspension is injected into the residue tank, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 센서가 상기 잔류물의 탁도(turbidity) 또는 밀도를 측정하는,Wherein the first sensor measures the turbidity or density of the residue, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 센서가 상기 여과액 압력을 측정하는,The first sensor measures the filtrate pressure, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 센서가 상기 센트레이트의 탁도 또는 밀도를 측정하는,The second sensor measures the turbidity or density of the centrate, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 2 센서가 상기 원심분리기의 고체 방출 사이클을 제어하는,The second sensor controls the solid discharge cycle of the centrifuge, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 센트레이트 탱크를 추가로 포함하고, 상기 센트레이트가 상기 센트레이트 탱크에서 수집되는,Further comprising a centrate tank, wherein the centrate is collected from the centrate tank, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 여과액 및 센트레이트가 통합되는, The filtrate and centrate are integrated, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 센트레이트 펌프를 추가로 포함하는,Further comprising a centrifugal pump, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 센트레이트 펌프가 센트레이트를 상기 잔류물 탱크로 유도하는(route), The centrate pump routes the centrate to the residue tank, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 센트레이트 펌프가 센트레이트를 상기 시스템 밖으로 유도하는, The centrate pump directs the centrate out of the system, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 가변 속도 원심분리기 주입 펌프를 추가로 포함하고, 상기 가변 속도 원심분리기 주입 펌프의 입력부가 상기 잔류물 펌프의 출력부의 제 1 부분에 유동적으로 연결되며, 상기 잔류물 펌프의 출력부의 제 2 부분이 상기 미세필터로 향하고, 상기 가변 속도 원심분리기 펌프의 출력부가 상기 원심 분리기의 주입 입력부에 유동 적으로 연결된,And a variable speed centrifuge infusion pump, wherein an input of the variable speed centrifuge infusion pump is fluidly connected to a first portion of the output of the residue pump, and wherein the second portion of the output of the residue pump is Directed to a fine filter, the output of the variable speed centrifuge pump is fluidly connected to the inlet input of the centrifuge, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 제 1 센서가 상기 가변 속도 펌프를 제어하는,The first sensor controls the variable speed pump, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 제 1 센서가 상기 잔류물의 탁도 또는 밀도를 측정하고, 상기 잔류물의 탁도 또는 밀도에 기초하여 상기 가변 속도 펌프를 제어하는,Wherein the first sensor measures the turbidity or density of the residue and controls the variable speed pump based on the turbidity or density of the residue, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 제 1 센서가 여과 압력을 측정하고, 상기 여과 압력에 기초하여 상기 가변 속도 펌프를 제어하는,The first sensor measures the filtration pressure and controls the variable speed pump based on the filtration pressure, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미세여과 하위시스템, 상기 원심분리기 하위시스템, 또는 둘 모두가 온도 제어되는,The microfiltration subsystem, the centrifuge subsystem, or both, are temperature controlled, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 및/또는 액체 구성요소의 분리 및 회수를 위한 시스템.A system for the separation and recovery of solid and / or liquid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation. 자동 피스톤 방출 원심분리기로서,Automatic piston discharge centrifuge, 개구를 구비한 하단부를 갖는 원심분리기를 위한 실린더 형태의 보울로서, 주입 액체로부터 고체를 분리하기 위해 작동의 주입 모드 동안 상기 보울이 고속으로 회전하도록 작동되고, 상기 보울의 내부면을 따라 고체가 축적되는, 실린더 형태의 보울;A cylindrical bowl for a centrifuge having a lower end with an opening, the bowl being operated to rotate at high speed during an injection mode of operation to separate solids from the injection liquid, and solids accumulate along the inner surface of the bowl. A bowl in the form of a cylinder; 고체 방출 어셈블리로서, 상기 보울의 내부면에 대해 이동 가능하게 배치된 실린더 형태의 외부 피스톤; 및 상기 보울의 축을 따라 연장하는 샤프트의 단부에 배치되며 거의 실린더 형태 부분과 거의 원뿔형태 부분을 갖는 내부 피스톤을 포함 하는, 고체 방출 어셈블리;A solid discharge assembly, comprising: an outer piston in the form of a cylinder movably disposed relative to an inner surface of the bowl; And an inner piston disposed at an end of the shaft extending along the axis of the bowl and having an inner piston having a substantially cylindrical portion and a substantially conical portion; 상기 보울의 축 주위로 실린더 형태로 배치된 미세필터로서, 상기 보울의 내부면 및 상기 미세필터의 외부면 사이의 외부 갭에 고체를 보유하고, 여과된 센트레이트가 상기 미세필터의 내부면에 인접한 내부 갭을 통해 상기 보울을 빠져나가도록 하며, 상기 미세필터의 외부 지름이 상기 외부 피스톤의 내부 지름보다 작은, 미세필터;A microfilter disposed in the form of a cylinder around the axis of the bowl, the microfilter having a solid in an outer gap between the inner surface of the bowl and the outer surface of the microfilter, the filtered centrate being adjacent to the inner surface of the microfilter A microfilter configured to exit the bowl through an inner gap, the outer diameter of the microfilter being smaller than the inner diameter of the outer piston; 상기 내부 갭에 인접하고 상기 보울의 축 주위로 실린더 형태로 배치된 다이어프램(diaphragm); 및A diaphragm adjacent the inner gap and disposed in the form of a cylinder about the axis of the bowl; And 상기 보울의 하단부의 고체 방출 밸브를 포함하는,A solid discharge valve at the bottom of the bowl, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 미세필터가 세라믹 또는 소결된 금속을 포함하는,Wherein the microfilter comprises a ceramic or sintered metal, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 작동의 고체 방출 모드 동안, 가압 가스 또는 유체가 상기 보울에 대해 축방향으로 아래 방향으로 상기 외부 및 내부 피스톤을 독립적으로 이동시키는, During the solid release mode of operation, pressurized gas or fluid independently moves the outer and inner pistons in an axially downward direction relative to the bowl, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 외부 피스톤이 먼저 아래 방향으로 이동하고, 이후 상기 내부 피스톤이 아래 방향으로 이동하는,The outer piston first moves downward, and then the inner piston moves downward, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 19 항에 있어서,The method of claim 19, 상기 외부 피스톤의 아래 방향으로의 이동 동안, 가압 가스 또는 액체가 상기 다이어프램의 내측부에 유입되고, 상기 다이어프램이 상기 내부 갭을 닫으며 상기 미세필터의 상기 내부면을 밀봉하는,During the downward movement of the outer piston, pressurized gas or liquid flows into the inner part of the diaphragm, the diaphragm closing the inner gap and sealing the inner surface of the microfilter, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 보울이 원뿔형 바닥부를 포함하는,Wherein the bowl comprises a conical bottom portion, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 22 항에 있어서,The method of claim 22, 상기 내부 피스톤의 하부면이 상기 보울의 원뿔형 바닥부와 상보적인(complements) 원뿔 형태를 갖는,The lower surface of the inner piston has a conical shape complementary to the conical bottom of the bowl, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 외부 및 내부 피스톤이 상부 위치에서 스프링 바이어스되는(spring biased), The outer and inner pistons are spring biased in an upper position, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 가압 가스 또는 액체의 유입을 위한 하나 이상의 포트를 추가로 포함하는,Further comprising one or more ports for introduction of the pressurized gas or liquid, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 고체 방출 밸브가 보울 회전축에 대해 수직인 축에서의 회전에 의해 개방 위치 및 닫힌 위치 사이에서 스위치하는, The solid discharge valve switches between an open position and a closed position by rotation in an axis perpendicular to the bowl axis of rotation, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 고체 방출 밸브가 상기 보울로의 주입 액체의 유입을 위한 통로를 포함하는,The solid discharge valve comprises a passageway for the inlet of the injection liquid into the bowl, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 고체 방출 밸브가, 주입 고체 및 액체의 분리 이후 상기 보울로부터 잔여물 액체를 배수하기 위한 통로를 포함하는, Wherein said solid discharge valve includes a passage for draining residue liquid from said bowl after separation of the injected solid and liquid, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 개방 위치 및 닫힌 위치를 갖는 센트레이트 밸브를 추가로 포함하고,Further comprising a centrifugal valve having an open position and a closed position, 상기 센트레이트 밸브가 닫힌 위치에 있을 때 가스 밀봉 시일(seal)이 상기 보울을 에워싸는 하우징 및 상기 보울의 외부면 사이의 에어갭과 상기 센트레이트 사이에 형성되는,A gas sealing seal is formed between the centrifugal and the air gap between the housing surrounding the bowl and the outer surface of the bowl when the centrate valve is in the closed position, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 제 17 항에 있어서,The method of claim 17, 상기 보울을 에워싸는 하우징 및 상기 고체 방출 밸브 사이의 고체 밸브 시일을 추가로 포함하고, 상기 시일이 가압 가스 또는 액체로 팽창 가능한, Further comprising a solid valve seal between the housing surrounding the bowl and the solid discharge valve, the seal expandable with pressurized gas or liquid, 자동 피스톤 방출 원심분리기.Automatic piston discharge centrifuge. 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 구성요소 또는 액체 구성요소를 회수하는 방법으로서,A method for recovering a solid component or liquid component from a solid containing suspension by integrated microfiltration and centrifugation, 미세여과 하위시스템 및 원심분리 하위시스템을 제공하는 단계;Providing a microfiltration subsystem and a centrifugation subsystem; 상기 고체 함유 부유물을 잔류물 탱크에 첨가하는 단계;Adding the solid containing suspension to a residue tank; 상기 부유물을 잔류물 펌프로 미세필터를 통해 펌프하는 단계;Pumping the suspension through a fine filter with a residue pump; 제 1 센서로 상기 잔류물의 고체 농도를 감지하는 단계;Sensing a solids concentration of the residue with a first sensor; 제 2 센서로 센트레이트의 고체 농도를 감지하는 단계;Sensing the solids concentration of the centrate with a second sensor; 상기 미세필터로부터 여과액을 수집하는 단계;Collecting filtrate from the microfilter; 원심분리기로부터 센트레이트를 수집하는 단계; 및Collecting the centrates from the centrifuge; And 상기 원심분리기로부터 고체를 수집하는 단계를 포함하고,Collecting solids from the centrifuge, 상기 미세여과 하위시스템이,The microfiltration subsystem, 교차 유동 미세필터로서, 상기 시스템으로 상기 부유물의 유입을 위한 주입 입력부, 상기 시스템으로부터 여과액을 우회시키기 위한 여과액 출력부, 및 잔류물 출력부를 갖는, 교차 유동 미세 필터;A cross flow micro filter, comprising: a cross flow micro filter having an inlet input for inflow of the suspended matter into the system, a filtrate output for bypassing the filtrate from the system, and a residue output; 상기 미세필터의 상기 잔류물 출력부로부터 주입된 상기 잔류물 탱크;The residue tank injected from the residue output of the fine filter; 상기 잔류물 탱크의 출력부로부터 주입된 상기 잔류물 펌프;The residue pump injected from the output of the residue tank; 상기 잔류물 펌프의 출력부에 유동적으로 연결된 제 1 밸브; 및A first valve fluidly connected to the output of the residue pump; And 상기 제 1 밸브를 제어하고 상기 잔류물에서 상기 고체 농도를 감지할 수 있는 제 1 센서를 포함하며,A first sensor capable of controlling said first valve and sensing said solids concentration in said residue, 상기 원심분리 하위 시스템이,The centrifugation subsystem, 주입 입력부를 갖는 자동 피스톤 방출 원심분리기;Automatic piston discharge centrifuge with injection input; 상기 시스템으로부터 고체를 우회시키기 위한 고체 방출 출력부;A solid discharge output for bypassing the solid from the system; 센트레이트 출력부;A centrate output unit; 상기 센트레이트 출력부에 유동적으로 연결된 제 2 밸브; 및A second valve fluidly connected to the centrifugal output; And 상기 제 2 밸브를 제어하고 상기 센트레이트 출력부에서 상기 고체 농도를 감지할 수 있는 제 2 센서를 포함하고,A second sensor capable of controlling said second valve and sensing said solids concentration at said centrifugal output; 상기 고체 농도가 제 1 미리 설정된 고체 농도 아래에 있다면 상기 제 1 밸브가 상기 잔류물을 상기 미세필터의 주입 입력부로 되돌아가게 하도록 조정되고, 상기 고체 농도가 상기 제 1 미리 설정된 고체 농도 위에 있다면 상기 제 1 밸브가 상기 원심분리기 하위시스템으로 상기 잔류물을 우회시키도록 조정되며,The first valve is adjusted to return the residue to the injection input of the microfilter if the solid concentration is below a first preset solid concentration and the first valve if the solid concentration is above the first preset solid concentration. 1 valve is adjusted to bypass the residue to the centrifuge subsystem, 상기 고체 농도가 제 2 미리 설정된 고체 농도 위에 있다면 상기 제 2 밸브가 상기 센트레이트를 상기 잔류물 탱크로 되돌리고, 상기 고체 농도가 상기 제 2 미리 설정된 고체 농도 아래에 있다면, 상기 제 2 밸브가 수집을 위해 상기 센트레이트를 우회시키도록 조정되는,The second valve returns the centrate to the residue tank if the solid concentration is above a second preset solid concentration, and if the solid concentration is below the second preset solid concentration, the second valve stops collecting. To bypass the centrate for 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 구성요소 또는 액체 구성요소를 회수하는 방법.A method for recovering a solid component or liquid component from a solid containing suspension by integrated microfiltration and centrifugation. 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 구성요소를 회수하는 방법으로서,A process for recovering solid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation, 자동 피스톤 방출 원심분리기를 제공하는 단계;Providing an automatic piston discharge centrifuge; 보울의 고속 회전 동안 상기 보울로 상기 고체 함유 부유물을 유입시키는 단계;Introducing the solid containing suspended solids into the bowl during the high speed rotation of the bowl; 상기 보울의 회전을 멈추는 단계;Stopping rotation of the bowl; 고체 방출 밸브를 개방하는 단계;Opening the solid discharge valve; 미세필터의 내부면에 대해 다이어프램을 가압하는 단계; 및Pressing the diaphragm against the inner surface of the microfilter; And 외부 피스톤을 먼저 낮추고 이후 내부 피스톤을 낮춤에 의해 상기 보울의 개구를 통해 상기 보울의 내부면으로부터 축적된 고체를 방출하는 단계를 포함하고,Releasing the accumulated solid from the inner surface of the bowl through the opening of the bowl by first lowering the outer piston and then lowering the inner piston, 상기 자동 피스톤 방출 원심분리기가, The automatic piston discharge centrifuge, 개구를 구비한 하단부를 갖는 원심분리기를 위한 실린더 형태의 보울로서, 주입 액체로부터 고체를 분리하기 위해 작동의 주입 모드 동안 상기 보울이 고속으로 회전하도록 작동되고, 상기 보울의 내부면을 따라 고체가 축적되는, 실린더 형태의 보울;A cylindrical bowl for a centrifuge having a lower end with an opening, the bowl being operated to rotate at high speed during an injection mode of operation to separate solids from the injection liquid, and solids accumulate along the inner surface of the bowl. A bowl in the form of a cylinder; 고체 방출 어셈블리로서, 상기 보울의 내부면에 대해 이동 가능하게 배치된 실린더 형태의 외부 피스톤; 및 상기 보울의 축을 따라 연장하는 샤프트의 단부에 배치되며 거의 실린더 형태 부분과 거의 원뿔형태 부분을 갖는 내부 피스톤을 포함하는, 고체 방출 어셈블리;A solid discharge assembly, comprising: an outer piston in the form of a cylinder movably disposed relative to an inner surface of the bowl; And an inner piston disposed at an end of the shaft extending along the axis of the bowl and having an inner piston having a substantially cylindrical portion and a substantially conical portion; 상기 보울의 축 주위로 실린더 형태로 배치된 미세필터로서, 상기 보울의 내부면 및 상기 미세필터의 외부면 사이의 외부 갭에 고체를 보유하고, 여과된 센트레이트가 상기 미세필터의 내부면에 인접한 내부 갭을 통해 상기 보울을 빠져나가도록 하며, 상기 미세필터의 외부 지름이 상기 외부 피스톤의 내부 지름보다 작은, 미세필터;A microfilter disposed in the form of a cylinder around the axis of the bowl, the microfilter having a solid in an outer gap between the inner surface of the bowl and the outer surface of the microfilter, the filtered centrate being adjacent to the inner surface of the microfilter A microfilter configured to exit the bowl through an inner gap, the outer diameter of the microfilter being smaller than the inner diameter of the outer piston; 상기 내부 갭에 인접하고 상기 보울의 축 주위로 실린더 형태로 배치된 다이어프램; 및A diaphragm adjacent the inner gap and disposed in a cylindrical form around an axis of the bowl; And 상기 보울의 하단부의 고체 방출 밸브를 포함하는,A solid discharge valve at the bottom of the bowl, 통합된 미세여과 및 원심분리에 의해 고체 함유 부유물로부터 고체 구성요소를 회수하는 방법.A method for recovering solid components from solid containing suspensions by integrated microfiltration and centrifugation.
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