KR20110063558A - 원심 분리기 - Google Patents

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KR20110063558A KR1020117009114A KR20117009114A KR20110063558A KR 20110063558 A KR20110063558 A KR 20110063558A KR 1020117009114 A KR1020117009114 A KR 1020117009114A KR 20117009114 A KR20117009114 A KR 20117009114A KR 20110063558 A KR20110063558 A KR 20110063558A
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셸 클린텐스테트
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Abstract

본 발명은 고정 파트, 상기 고정 파트에 탄성적으로 연결되는 비회전 파트, 및 회전 축(x)을 중심으로 회전하도록 구성되며 원심 분리기 로터(6)와 회전 베어링 수용 요소(9)를 포함하는 회전 파트를 갖는 원심 분리기에 관한 것이다. 상기 원심 분리기 로터(6)는 복수의 분리 디스크들(14)을 갖는 디스크 패키지(13)를 포함한다. 상기 회전 파트는 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트가 상기 고정 파트에 대하여 공동으로 피봇하는 방식으로 상기 비회전 파트 내에 단단하게 저널된다. 구동 장치는 회전 축(x)을 중심으로 회전수의 범위 내에서 상기 회전 파트를 회전하도록 구동시킨다. 입구 채널(16)은 분리될 매체의 공급을 위하여 상기 내부 분리 공간(8) 내로 연장한다. 출구 채널(17)은 분리된 결과물의 배출을 위하여 상기 내부 분리 공간(8)으로부터 연장한다. 상기 베어링 수용 요소(9)는 관형이다. 적어도 하나의 상기 입구 채널 및 상기 출구 채널이 상기 베어링 수용 요소를 관통하여 연장한다.

Description

원심 분리기{CENTRIFUGAL SEPARATOR}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따르는 원심 분리기에 관한 것이다. (스웨덴 특허 제SE-C-507,107호 참조)
스웨덴 특허 제SE-C-507,107호는 기저부를 형성하는 고정 파트, 브래킷을 포함하며 상기 고정 파트에 탄성의 연결부에 의해 탄성적으로 연결되는 비회전 파트, 및 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되며 원심 분리기 로터를 포함하는 회전 파트를 포함하는 원심 분리기를 개시한다. 상기 원심 분리기 로터는 내부 분리 공간을 형성하는 로터 케이싱, 및 스핀들(spindle) 형태로 회전 베어링 수용 요소를 포함한다. 상기 원심 분리기 로터는 복수의 분리 디스크들을 갖는 디스크 패키지를 포함한다. 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트가 상기 고정 파트에 대하여 상기 탄성의 연결부에 의하여 공동으로 함께 피봇할 수 있는 방식으로, 상기 회전 파트는 상기 비회전 파트 내에 단단(stiff)하게 저널(journal)된다. 구동 장치는, 소정의 회전수의 범위 내에서 상기 회전 파트를 회전 축을 중심으로 회전하도록 구동시키는데, 상기 범위는 0부터 가장 높은 분당 회전수까지 연장하며 적어도 하나의 작동 회전수를 포함한다. (도시되지 않은) 입구 채널은 분리될 매체의 공급을 위하여 상기 내부 분리 공간 내로 연장한다. 상기 고정 파트에 고정되게 부착되는 출구 채널은 분리된 결과물의 배출을 위하여 상기 내부 분리 공간으로부터 외부로 연장한다.
국제 공개 WO2007/125066호는 상기 구동 모터의 고정자가 고정되게 상기 고정 파트에 연결되는 또 다른 유사한 분리기를 개시한다.
역사적으로, 원심 분리기들은 통상적으로, 상기 원심 분리기 로터가 측방향으로 피봇(pivot)하거나 진동하는 것을 허용하는 비교적 길고 가는 스핀들로 설계되어 왔다. 모든 원심 분리기들은 상기 원심 분리기 로터의 이러한 피봇팅 또는 측방향의 편향(deflection)이 일어나는 다수의 임계 회전수들을 갖는다. 효과적인 분리를 달성하기 위하여 원심 분리기들을 비교적 높은 회전수들에서 구동하는 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 회전수들은 보통 적어도 제1 임계 회전수보다는 더 높다. 따라서 분리 공정을 시작할 때 상기 제1 임계 회전수를 넘을 필요가 있다. 상기 제1 임계 회전수를 넘는 회전수 범위 내에서 안정적인 작동이 달성된다.
종래 유형의 원심 분리기들은 또한 그 안에 제공되는 원심 분리기 로터 및 디스크 패키지가 얼마나 높게 제조될 수 있는지에 관하여 한계를 갖는다. 상기 한계는 적어도 부분적으로는 상기 원심 분리기 로터의 관성 모멘트들, 즉 상기 원심 분리기 로터의 극 관성 모멘트와 상기 원심 분리기 로터의 직경 관성 모멘트들의 관계에 의한다. 만약 상기 관성 모멘트들의 이러한 관계가 너무 작으면, 안정적인 작동을 달성하기 어렵다. 더 많은 분리 디스크들이 제공될 수 있고 분리 용량이 증가될 수 있기 때문에, 관성 모멘트들의 관계에 의해 형성되는 상기 한계에도 불구하고, 상기 원심 분리기 로터를 더 높게 제조할 수 있도록 하는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 목적은 전술된 상기 문제점들을 극복하는 것이다. 특히, 비교적 높은 원심 분리기 로터를 갖도록 제조될 수 있으며 안정적인 방식으로 작동될 수 있는 원심 분리기를 목적으로 한다. 또한, 다양한 높이들을 갖는 원심분리기 로터들에 용이하게 변경 및 채용될 수 있는 구조를 목적으로 한다.
상기 목적은 베어링 수용 요소가 관형이며 입구 채널 및 출구 채널 중 적어도 하나가 상기 베어링 수용 요소를 관통하여 연장하는 것을 특징으로 하는, 서두에 정의된 상기 원심 분리기에 의하여 달성된다. 이러한 관형의 베어링 수용 요소는 상기 분리 공간의 일 단부로부터의 접속이 달성될 수 있으면서 동시에 높은 강성을 가질 수 있다. 상기 탄성의 연결부 덕분에 상기 원심 분리기 로터 및 상기 베어링 수용 요소와 피봇하도록 허용되며 비교적 큰 공동으로 피봇하는 질량을 형성하는, 상기 비회전 파트와 결합하는 상기 비교적 단단한 베어링 수용 요소는 안정적인 작동, 특히 비교적 높은 원심 분리기 로터 및 비교적 높은 디스크 패키지에서 로터의 동적으로 안정한 작동을 허용한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 입구 채널은 상기 비회전 파트에 단단하게 연결되거나 포함된다. 바람직하게는, 상기 입구 채널은 상기 관형의 베어링 수용 요소를 관통하여 연장할 수 있다. 따라서 상기 입구 채널은 공동으로 피봇하는 질량의 일 부분을 형성한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 출구 채널은 상기 비회전 파트에 단단하게 연결되거나 포함된다. 바람직하게는, 상기 출구 채널은 상기 관형의 베어링 수용 요소를 관통하여 연장할 수 있다. 따라서 상기 출구 채널은 공동으로 피봇하는 질량의 일 부분을 형성한다. 상기 입구 및 출구 채널들이 상기 베어링 수용 요소를 관통하여 연장한다는 사실 덕분에, 상기 원심 분리기 로터 및 상기 내부 분리 공간으로의 모든 연결부들은 동일한 방향으로 연장할 수 있다. 따라서, 단지 상기 로터 케이싱을 관통하는 하나의 개구만이 필요하며, 이는 다양한 높이들을 갖는 디스크 패키지들에게 상기 구조가 용이하게 적용될 수 있음을 의미한다. 구체적으로 상기 베어링 수용 요소 내에 제공되며 그 자체로 단단하거나 또는 실질적으로 단단한, 상기 입구 및 출구 채널들이 비회전 파트의 일 부분을 포함하거나 형성하기 때문에, 한편으로는 상기 로터 케이싱과 다른 한편으로는 상기 입구 및 출구 채널들 사이의 상대 피봇 운동들이 회피될 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 베어링 수용 요소는 단단하며 전체 회전수 범위 내에서 회전 축과 평행하게 일정한 직선의 연장을 유지하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 디스크 패키지는 외경 D를 가지며 상기 베어링 수용 요소는 내경 d를 가지며, d/D는 0.2보다 크거나 같다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 디스크 패키지는 외경 D 및 높이 H를 가지며, H/D는 0.8보다 크거나 같다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 회전 파트는 두 개의 임계 회전수들을 포함하며, 이들은 모두 고정 파트에 대하여 반경 방향에서의 상기 피봇 가능성으로부터 유도되며, 작동 회전수는 상기 두 개의 임계 회전수들에 비하여 더 높다. 회전수의 범위 내에서 단지 두 개의 임계 회전수들을 얻기 위한 다양한 조건들이 있다. 이들 조건들은 이하의 조건들(주로 상기 회전 파트는 단단하게 상기 비회전 파트 내에 저널되는 것, 상기 회전 파트는 상기 비회전 파트에 대하여 축 방향으로 이동할 수 없는 것, 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트는 상기 고정 파트에 대하여 축 방향으로 진동할 수 없는 것, 및 상기 회전 파트 및 비회전 파트는 상기 고정 파트에 대해서 회전 축을 회전(비틀림 진동)시킬 수 없는 것) 중 적어도 몇몇을 포함한다. 상기 회전 파트가 상기 두 개의 임계 회전수들을 넘고 상기 작동 회전수, 즉 효과적인 분리를 위하여 상기 원심 분리기가 작동되는 바람직한 회전수에 다다를 때, 로터의 동적으로 안정한 작동이 달성된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 비회전 파트는, 회전 축에 대해 수직으로 연장하며 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트의 공통 질량 중심을 관통하는 횡방향 축에 대하여 관성 모멘트 JI를 가지며, 상기 회전 파트는 횡방향 축에 대하여 직경 관성 모멘트 JR을 가지고 회전 축에 대하여 극 관성 모멘트 JP를 가지며, 1.1 * JP는 JR + JI 보다 작다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 비회전 파트는 질량 mI를 가지며, 상기 회전 파트는 질량 mR을 가지며, mI/mR은 0.1보다 크거나 같다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 구동 장치는 전동기를 포함한다. 바람직하게는, 상기 전동기는 회전자 및 상기 비회전 파트에 포함되는 고정자를 포함할 수 있다. 또한, 상기 회전자는 상기 회전 파트에 포함되거나 상기 회전 파트 상에 제공될 수 있다. 또한 상기 구동 장치가 또한 동력 전달 요소를 포함하도록 할 수 있으며, 상기 동력 전달 요소는 상기 회전 파트에 포함되거나 상기 회전 파트 상에 제공되는 구동 휠과 결합하며, 상기 전동기로부터 상기 구동 휠로 구동력을 전달하도록 배치된다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 원심 분리기는 상기 고정 파트에 포함되며 상기 원심 분리기 로터를 둘러싸는 보호 커버를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 비회전 파트는 보유(carrying) 요소를 포함하며, 상기 원심 분리기는, 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트에 포함되며 상기 베어링 수용 요소와 상기 보유 요소 사이에 제공되며 이들에 연결되는, 베어링 장치를 포함하며, 상기 보유 요소, 상기 베어링 장치 및 상기 베어링 수용 요소는 단단한 유닛을 형성한다. 바람직하게는, 상기 고정자는 상기 보유 요소 상에 제공될 수 있고, 상기 보유 요소에 단단하게 연결될 수 있다.
본 발명은 이제 다양한 실시예들의 설명 및 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 더 구체적으로 설명된다.
도1은 본 발명에 따른 원심 분리기의 제1 실시예의 단면도를 도시한다.
도2는 본 발명에 따른 원심 분리기의 제2 실시예의 단면도를 도시한다.
도1은 고정 파트, 비회전 파트 및 회전 파트를 포함하거나 상기 파트들로 구성되는 원심 분리기를 도시한다.
상기 고정 파트는 예를 들어 바닥(floor)과 같은 지면 상에 위치하는 기저부(4)를 형성한다. 상기 비회전 파트는 탄성의 연결부(5)에 의하여 상기 고정 파트 즉, 상기 기저부(4)에 탄성적으로 연결된다. 상기 탄성의 연결부(5)는 탄성 및 완충 특성들을 갖는 다수의 탄성 요소들 또는 임의의 형태의 능동 감쇠 요소들을 포함할 수 있다. 상기 탄성 요소들은 회전 축(x)을 중심으로 배치되며 상기 기재된 실시예들 내에서, 환형의 구성으로 배치된다. 상기 회전 파트는 회전 축(x)을 중심으로 회전하도록 구성되며 원심 분리기 로터(6)를 포함한다. 상기 탄성의 연결부(5), 즉 상기 탄성 요소들 또는 임의의 다른 능동 감쇠 요소들은, 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트가 상기 고정 파트에 대하여 피봇하거나 진동할 수 있는 방식으로 및 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트가 축 방향으로 진동하거나 회전 축(x)을 회전시키지 않도록 하는 방식으로, 즉 비틀림 진동이 방지되도록 구성된다.
상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트가 상기 고정 파트에 대하여 상기 탄성의 연결부(5)에 의하여 공동으로 피봇할 수 있는 방식으로 상기 회전 파트는 상기 비회전 파트 내에 단단하게 저널된다.
상기 원심 분리기 로터(6)는 내부 분리 공간(8)을 정의하는 로터 케이싱(7)을 포함한다. 상기 원심 분리기 로터(6)는 또한 회전 베어링 수용 요소(9)를 포함한다. 상기 베어링 수용 요소(9)는 원심 분리기의 스핀들을 형성하거나 이에 대응한다. 따라서 상기 베어링 수용 요소(9)는 회전 축(x)을 따라서 또는 이에 평행하게 연장한다. 또한, 상기 베어링 수용 요소(9)는 관형이며 회전 축(x)을 따라서 또는 이에 평행하게 연장하는 통로를 형성한다. 상기 베어링 수용 요소(9)는 상부의 외향으로 돌출하거나, 반경 방향으로 돌출하는 파트(9')에 연결된다. 상기 로터 케이싱(7)은 파트(9')에 연결된다. 기재된 실시예들에서 상기 베어링 수용 요소(9) 및 외향으로 돌출하는 파트(9')는 하나의 피스로 설계된다. 또한, 상기 원심 분리기 로터(6)의 상기 로터 케이싱(7) 및 상기 외향으로 돌출하는 파트(9')는 서로에게 고정되게 연결되는 두 개의 분리된 파트들로 설계된다.
상기 비회전 파트는 보유 요소(10)를 포함한다. 도1에서 도시되는 바와 같이, 상기 탄성의 연결부(5), 즉 상기 탄성 요소들은 상기 보유 요소(10)와 상기 기저부(4) 사이에서 제공된다. 또한, 하나, 둘 또는 몇몇의 베어링들(11, 11')을 포함하는, 베어링 장치는 상기 회전 파트와 상기 비회전 파트의 사이에서 제공되고 이들에 포함된다. 기재된 실시예들에서, 상기 베어링 장치는 상기 베어링 수용 요소(9)와 상기 보유 요소(10) 사이에서 제공되며 이들에 연결되는 제1 베어링(11) 및 제2 베어링(11')을 포함한다. 상기 보유 요소(10), 상기 베어링 장치(11, 11') 및 상기 베어링 수용 요소(9)는 상기 베어링 수용 요소(9)가 상기 보유 요소(10)에 대하여 회전하도록 허용되는 단단한 유닛을 형성한다.
상기 원심 분리기는 또한, 상기 고정 파트에 포함되며 상기 원심 분리기 로터(6)를 둘러싸거나 에워싸는 보호 커버(12)를 포함한다. 상기 보호 커버(12)는 기재된 실시예들에서 상기 기저부(4)에 부착된다.
상기 원심 분리기 로터(6)는 복수의 분리 디스크들(14), 분배기(15) 및 분배기 지지부(15')를 포함하는 디스크 패키지(13)를 포함한다. 상기 분리 디스크들(14)은 기재된 실시예들에서와 같이 원추형일 수 있거나 실질적인 적용을 위한 임의의 다른 적합한 형상일 수 있다. 상기 디스크 패키지(13)는 상기 베어링 수용 요소(9)의 상기 돌출 파트(9') 상에 놓인다. 상기 디스크 패키지(13) 및 이의 분리 디스크들(14)은 상기 돌출 파트(9')와 상기 로터 케이싱(7) 사이에서 압축된다.
상기 디스크 패키지(13)는 상기 회전 축(x)에 대하여 반경 방향으로 각각의 분리 디스크(14)의 외경과 대응하는 외경 D, 및 회전 축(x)과 평행하게 상기 디스크 패키지(13) 내에서 최하부의 분리 디스크(14)의 외부 에지로부터 최상부의 분리 디스크(14)의 외부 에지까지 연장하는 높이 H를 갖는다. 상기 디스크 패키지(13)는 그것의 직경에 비하여 비교적 큰 높이를 가질 수 있으며, 이는 H/D가 0.8보다 크거나 같을 수 있고, 바람직하게는 1보다 크거나 같을 수 있고, 더 바람직하게는 1.5보다 크거나 같을 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 상기 디스크 패키지(13)는 또한 종래의 원심 분리기들에 비해서 큰 높이를 가질 수 있다. 상기 베어링 수용 요소(9)는 회전 축(x)에 평행하게 연장하는 통로의 내경 d를 갖는다. 상기 내경 d는 특히 상기 디스크 패키지(13)의 외경 D에 비하여 비교적 크다. 즉, d/D는 0.2보다 크거나 같다.
또한, 상기 원심 분리기는 분리될 매체의 공급을 위해 상기 내부 분리 공간(8) 내로 연장하는 입구 채널(16), 및 분리된 결과물의 배출을 위해 상기 내부 분리 공간(8)으로부터 외부로 연장하는 적어도 하나의 출구 채널(17)을 포함한다. 그 자체로 공지된 바와 같은 방식으로 다양한 분리된 결과물들의 배출을 위하여 몇몇의 출구 채널들을 갖는 상기 원심 분리기를 제공하는 것이 가능하다. 상기 원심 분리기는 또한 슬러지(sludge)의 배출을 위해 그 자체로 공지된 개구들, 또는 노즐들을 포함할 수 있다. 상기 입구 채널(16) 및 출구 채널(17)은 상기 보유 파트(10)에 고정되게 연결된다. 기재된 실시예들에서, 상기 입구 채널(16) 및 출구 채널(17)은 상기 베어링 수용 요소(9)를 관통하여 연장하는 공동의 파이프(18) 내의 분리된 채널들로서, 즉 상기 언급된 통로 내에서, 회전 축(x)과 평행하게 수납되며, 홀딩 요소(19)에 의하여 상기 보유 파트(10)에 고정되게 연결된다.
또한, 상기 원심 분리기는 0부터 가장 높은 분당 회전수까지의 회전수 범위 내에서, 예를 들어 분당 10,000 회전, 바람직하게는 분당 12,000 회전에서 회전 축(x)을 중심으로 회전하도록 상기 회전 파트를 구동하는 구동 장치를 포함한다. 상기 회전 파트는 상기 회전수의 범위 내에 있는 적어도 하나의 작동 회전수에서 작동한다. 제1 실시예에서, 상기 구동 장치는, 상기 회전 파트에 포함되며 회전 파트 상에 제공되는 회전자(21)를 갖는 전동기(20), 및 상기 비회전 파트에 포함되는 고정자(22)를 포함한다. 기재된 실시예들에서 상기 고정자(22)는 상기 회전자(21) 내에 그리고 상기 보유 요소(10) 상에 제공된다. 상기 회전자(21)는 회전 지지 부재(23) 상에 제공되며, 상기 회전 지지 부재(23)는 회전 대칭이며 상기 베어링 수용 요소(9), 더 구체적으로는 상기 베어링 수용 요소(9)의 일 부분을 형성하거나 이에 연결되는 상기 돌출 파트(9')에, 고정되게 연결되거나 일 피스로 구성된다.
상기 입구 채널 및 상기 출구 채널(17)은 회전수의 범위 내에서 그 자체로 단단하거나, 실질적으로 단단하다. 또한, 상기 입구 채널(16) 및 상기 출구 채널(17)은 상기 비회전 파트에 단단하게, 또는 실질적으로 단단하게, 상기 입구 채널(16) 및 상기 출구 채널(17)이 상기 비회전 파트에 포함되는 식의 방식으로 연결된다. 상기 단단한, 또는 실질적으로 단단한 연결은 기재된 실시예들에서 공통의 파이프(18) 및 상기 홀딩 요소(19)에 의하여 얻어진다. 상기 단단한, 또는 실질적으로 단단한 연결은 상기 입구 채널(16) 및 상기 출구 채널(17)이 공동으로 피봇하는 질량의 일 부분을 형성하는데 기여하며, 즉 상기 고정 파트에 대하여 상기 회전 및 비회전 파트들과 함께 피봇할 수 있다.
상기 베어링 수용 요소(9)는 관형이며 상기 입구 채널(16) 및 상기 출구 채널(17)을 에워싸거나 둘러싸며, 상기 채널들은 따라서 상기 베어링 수용 요소(9)를 관통하여 회전 축(x)을 따라서 연장한다. 따라서 상기 입구 채널(16) 및 상기 출구 채널(17) 모두 상기 비회전 파트에 포함된다. 적어도 하나의 밀봉(25)이, 예를 들어 라비린스(labyrinth) 밀봉이, 상기 베어링 수용 요소(9)와 상기 입구 및 출구 채널들(16, 17) 사이에 제공된다. 기재된 실시예들에서, 상기 밀봉(25)은 상기 베어링 수용 요소(9)와 상기 입구 및 출구 채널들(16, 17)을 둘러싸는 상기 파이프(18) 사이에 제공된다. 상기 베어링 수용 요소(9)가 관형인 덕분에, 상기 요소(9)는 단단할 수 있고 전체 회전수 범위 내에서 회전 축(x)과 평행하게 일정한 직선의 연장을 유지하도록 구성될 수 있다.
상기 입구 채널(16)은 상기 내부 분리 공간(8) 및 상기 베어링 수용 요소(9)의 외부에 위치하는 제1 개구(26), 및 상기 내부 분리 공간(8) 내에 위치하는 제2 개구(27) 포함한다. 상기 출구 채널(17)은 상기 내부 분리 공간(8) 내에 위치하는 제1 개구(28), 및 상기 내부 분리 공간(8) 및 상기 베어링 수용 요소(9)의 외부에 위치하는 제2 개구(29)를 포함한다. 상기 출구 채널(17)의 상기 제1 개구(28)는 상기 출구 채널(17)로부터 분리된 결과물의 배출을 위하여 그 자체로 공지된 제거(paring) 부재로서 설계될 수 있다.
상기 회전 파트는 질량 mR을 가지며 상기 비회전 파트는 질량 mI를 갖는다. 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트는 공통 질량 중심(31)을 갖는다. 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트의 질량 관계 mI/mR은 0.1보다 크거나 같다. 상기 비회전 파트는 상기 회전 파트에 비해서 비교적 큰 질량을 가지며, 상기 비회전 파트는 상기 고정 파트에 대해서 상기 회전 파트와 함께 피봇하도록 제공되는 것에 적어도 부분적으로 의존하여, 상기 전체 회전수의 범위 내에서 안정한 작동이 달성된다. 서로 및 공통 질량 중심에 대한 질량들의 배치 또한 로터의 동적으로 안정한 작동을 달성하기 위하여 중요함을 알 수 있다. 이는 다양한 관성 모멘트들을 위해 이하에서 정의될 조건들에 반영된다. 또한, 상기 회전 파트는 상기 회전 파트 상에서 회전 축(x)과 동심을 가지며 제공되는 밸런스 링(33)을 포함할 수 있다. 상기 밸런스 링(33)은 그 자체로 공지되었으며 상기 원심 분리기의 안정한 작동에 더 기여한다.
상기 비회전 파트는 또한, 회전 축(x)과 수직으로 연장하며 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트의 공통 질량 중심(31)을 관통하는 횡방향 축(t)에 대하여 관성 모멘트 JI를 갖는다. 상기 회전 파트는 횡방향 축(t)에 대하여 직경 관성 모멘트 JR을 가지며 회전 축(x)에 대하여 극 관성 모멘트 JP를 가진다. 직경 관성 모멘트 JR과 관성 모멘트 JI의 합은 극 관성 모멘트 JP 보다 크게 되며, 더 구체적으로는 1.1 * JP는 JR + JI 보다 작은 관계를 따른다.
상기 회전 파트는 적어도 두 개의 임계 회전수들을 포함한다. 이들 두 임계 회전수들은 고정 파트에 대한 상기 원심 분리기의 상기 언급된 피봇 가능성 또는 편향으로부터 유도된다. 상기 작동 회전수는 이들 임계 회전수들에 비하여 더 높다. 상기 원심 분리기 로터가 이러한 작동 회전수에서 작동할 때, 로터의 동적으로 안정한 작동이 달성된다. 몇몇의 임계 회전수들이 있을 수 있음을 알 수 있다. 그러나 상기 언급한 바와 같이, 상기 회전 파트는 상기 비회전 파트 내에 단단하게 저널되고 상기 비회전 파트에 대하여 축 방향으로 이동하지 않을 수 있으며, 상기 회전 및 비회전 파트들이 하나의 유닛 또는 공동으로 피봇하는 질량으로서 축 방향으로 진동하지 않거나 회전 축(x)을 회전시키지 않게 할 수 있는 본 발명에 따라 정의된 구조에서, 상기 회전 파트의 축 방향 이동으로부터 유도되는 임계 회전수들이 무시되거나 또는 실질적으로 무시될 수 있다.
도2는 상기 구동 장치가 상기 원심 분리기 로터와 동심을 가지지 않고 상기 베어링 수용 요소(9)에 대하여 측방향으로 제공되는 전동기(20)를 포함하는 점에서, 제1 실시예와 다른 제2 실시예를 도시한다. 상기 구동 장치는 또한 동력 전달 요소(40)를 포함하며, 상기 동력 전달 요소(40)는 제2 실시예에서는 구동 벨트를 포함한다. 상기 동력 전달 요소는 또한, 예를 들어 기어 박스를 통하는 것과 같은, 다른 방법들로 실현될 수 있다. 상기 동력 전달 요소(40)는 상기 회전 파트에 포함되며 상기 회전 파트 상에, 더 구체적으로는 상기 베어링 수용 요소(9) 상에 제공되는 구동 휠(41), 및 전동기(20)의 구동 축(43) 상에 제공되는 구동 휠(42)과 결합한다. 상기 동력 전달 부재(40)는 상기 전동기(20) 및 상기 구동 휠(42)로부터 상기 구동 휠(41) 및 상기 회전 파트로 구동력을 전달하도록 배치된다. 도2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 전동기(20)는 상기 보유 요소(10) 상에 제공되며 따라서 상기 비회전 파트의 일 부분 및 상기 공동으로 피봇하는 질량의 일 부분을 형성한다. 상기 구동 장치는 각각의 동력 전달 부재(40)를 통하여 구동 휠(41) 상에 작용하는 둘, 셋 또는 몇몇의 모터들(20)을 포함할 수 있음을 알 수 있다.
상기 구동 장치는 상기 두 실시예들의 기재와 다르게도 설계될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어 상기 회전 파트는 상기 구동력이 유니버설 커플링을 통하여 전달되는 전동기에 의하여 구동될 수 있다. 이러한 구동 장치에서, 상기 전동기의 회전 축은 회전 축(x)과 동심일 수 있다. 또한, 제1 실시예에서의 상기 회전자(21) 및 고정자(22)를 또 다른 위치로 이동하는 것이 가능하다. 예를 들어 이들 요소들은 상기 베어링들(11, 11') 아래에 제공될 수 있다. 전동기의 대안으로써, 유압식 및/또는 공압식 구동이 사용될 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예들에 의하여 한정되지 않으며, 오히려 후술하는 청구항들의 범위 내에서 수정되거나 변동될 수 있다.

Claims (18)

  1. 기저부(4)를 형성하는 고정 파트와,
    탄성의 연결부(5)에 의하여 상기 고정 파트에 탄성적으로 연결되는 비회전 파트와,
    회전 축(x)을 중심으로 회전하도록 구성되고 원심 분리기 로터(6)를 포함하는 회전 파트와,
    0부터 가장 높은 분당 회전수까지이며 적어도 하나의 작동 회전수를 포함하는 회전수의 범위 내에서 회전 축(x)을 중심으로 회전하도록 상기 회전 파트를 구동시키기 위한 구동 장치와,
    분리될 매체의 공급을 위하여 상기 내부 분리 공간(8) 내로 연장하는 입구 채널(16)과,
    분리된 결과물의 배출을 위하여 상기 내부 분리 공간(8)으로부터 외부로 연장하는 적어도 하나의 출구 채널(17)을 포함하며,
    상기 원심 분리기 로터(6)는 내부 분리 공간(8)을 형성하는 로터 케이싱(7), 및 회전 베어링 수용 요소(9)를 포함하며, 상기 원심 분리기 로터(6)는 복수의 분리 디스크들(14)을 갖는 디스크 패키지(13)를 포함하며, 상기 회전 파트는 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트가 상기 고정 파트에 대하여 상기 탄성의 연결부(5)에 의하여 공동으로 피봇할 수 있는 방식으로 상기 비회전 파트 내에 단단하게 저널(journal)되는, 원심 분리기에 있어서,
    상기 베어링 수용 요소(9)는 관형이며, 상기 입구 채널(16) 및 상기 출구 채널(17) 중 적어도 하나가 상기 베어링 수용 요소(9)를 관통하여 연장하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입구 채널(16)은 상기 비회전 파트에 단단하게 연결되며 상기 비회전 파트에 포함되는 원심 분리기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 입구 채널(16)은 상기 관형의 베어링 수용 요소(9)를 관통하여 연장하는 원심 분리기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출구 채널(17)은 상기 비회전 파트에 단단하게 연결되며 상기 비회전 파트에 포함되는 원심 분리기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 출구 채널(17)은 상기 관형의 베어링 수용 요소(9)를 관통하여 연장하는 원심 분리기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 수용 요소(9)는 단단하며 전체 회전수 범위 내에서 회전 축(x)과 평행한 일정한 직선의 연장을 유지하도록 구성되는 원심 분리기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크 패키지(13)는 외경 D를 가지며 상기 베어링 수용 요소(9)는 내경 d를 가지며, D/d는 0.2보다 크거나 같은 원심 분리기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스크 패키지(13)는 외경 D 및 높이 H를 가지며, H/D는 0.8보다 크거나 같은 원심 분리기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 파트는 두 개의 임계 회전수들을 포함하며, 상기 두 개의 임계 회전수들은 모두 상기 고정 파트에 대한 반경 방향으로의 상기 피봇 가능성으로부터 유도되며, 작동 회전수는 상기 두 개의 임계 회전수들보다 더 높은 원심 분리기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비회전 파트는 회전 축(x)에 수직으로 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트의 공통 질량 중심(31)을 관통하여 연장하는 횡방향 축(t)에 대하여 관성 모멘트 JI를 가지며, 상기 회전 파트는 상기 횡방향 축(t)에 대한 직경 관성 모멘트 JR과 상기 회전 축(x)에 대한 극 관성 모멘트 JP를 가지며, 1.1 * JP는 JR + JI 보다 작은 원심 분리기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비회전 파트는 질량 mI를 가지며, 상기 회전 파트는 질량 mR을 가지며, mI/mR은 0.1보다 크거나 같은 원심 분리기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 장치는 전동기(20)를 포함하는 원심 분리기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 전동기(20)는 회전자(21)와, 상기 비회전 파트에 포함되는 고정자(22)를 포함하는 원심 분리기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 회전자(21)는 상기 회전 파트에 포함되며 상기 회전 파트 상에 제공되는 원심 분리기.
  15. 제13항에 있어서, 상기 구동 장치는 동력 전달 요소(40)를 포함하며, 상기 동력 전달 요소(40)는, 상기 회전 파트에 포함되며 상기 회전 파트 상에 제공되는 구동 휠(41)과 결합하며, 상기 전동기로부터 상기 구동 휠(41)로 구동력을 전달하도록 배치되는 원심 분리기.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원심 분리기는, 상기 고정 파트에 포함되며 상기 원심 분리기 로터(6)를 둘러싸는 보호 커버(12)를 포함하는 원심 분리기.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비회전 파트는 보유 요소(10)를 포함하며, 상기 원심 분리기는, 상기 회전 파트 및 상기 비회전 파트에 포함되며 상기 베어링 수용 요소(9)와 상기 보유 요소(10) 사이에 제공되며 상기 베어링 수용 요소(9)와 상기 보유 요소(10)에 연결되는, 베어링 장치(11, 11')를 포함하며, 상기 보유 요소(10), 상기 베어링 장치(11, 11') 및 상기 베어링 수용 요소(9)는 단단한 유닛을 형성하는 원심 분리기.
  18. 제13항 및 제17항에 있어서, 상기 고정자(22)는 상기 보유 요소(10) 상에 제공되는 원심 분리기.
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