KR20140007805A - 원심 분리기 - Google Patents

Abstract

밀도가 다른 2개의 액상을 가진 액체용 원심 분리기는, 케이싱 내에 제 1 후방 영역(111)을 규정하는 베이스(103)를 구비한 보울을 포함한다. 상기 베이스(103)를 통해 적어도 2개의 출구 통로(145, 169)가 연장된다. 제 1 출구 통로는 액체를 제 1 후방 영역(111)으로 배출하는 제 1 출구 개구와 소통하고, 제 2 출구 통로(145)는 액체를 상기 제 1 후방 영역(111)의 후방에 있는 제 2 후방 영역(113)으로 배출하는 제 2 출구 개구(158)와 소통한다. 상기 보울에 플랜지(107)가 부착되고, 사이에 환형 시일(175, 179)을 구비한 케이싱의 격벽(35a)은 상기 제 1 및 제 2 후방 영역들을 분할한다.

Description

원심 분리기{A CENTRIFUGAL SEPARATOR}

본 발명은 밀도가 다른 2개의 액상을 분리하기 위한 원심 분리기, 특히 디캔터 원심 분리기에 관한 것으로, 상기 원심 분리기는 사용시 바람직하게는 수평 회전축을 중심으로 한 회전 방향으로 회전하는 회전체를 포함하며, 상기 회전축은 상기 회전체의 종방향으로 연장되고, 상기 종방향에 대해 수직으로 반경 방향이 연장되며; 상기 회전체는 보울을 포함하고, 상기 보울은 상기 보울의 종방향 후방 단부에 제공된 베이스를 포함하며, 상기 베이스는 상기 베이스의 후방에 상기 원심 분리기의 제 1 종방향 후방 영역을 규정하고, 상기 베이스를 통해 적어도 2개의 출구 통로가 연장되며, 상기 출구 통로들은 각각의 레벨에 있는 각각의 위어(weir) 에지들과 소통하고, 상기 위어 에지들은 사용시 보울 내의 액체의 레벨과 보울 내의 2개의 액상들 사이의 계면의 레벨을 규정하며, 상기 출구 통로들 중 제 1 출구 통로는 사용시 상기 회전체로부터 액체를 상기 제 1 종방향 후방 영역으로 배출하는 제 1 출구 개구까지 축방향으로 연장되고, 상기 출구 통로들 중 제 2 출구 통로는 사용시 상기 회전체로부터 액체를 상기 제 1 종방향 후방 영역의 후방에 있는 제 2 종방향 후방 영역으로 배출하는 제 2 출구 개구까지 연장된 도관을 포함하며, 상기 제 2 출구 개구는 상기 제 2 출구 개구와 소통하는 상기 위어 에지의 레벨 위가 아닌 레벨에 위치하는 회전축에 대해 원위 에지를 갖도록 배치된다.

FR-A-2 120 537은 이러한 기술의 원심 분리기를 개시하고 있다.

EP-A-1 480 754는 베이스가 사용시 제 1 출구 통로의 위어를 통과한 가벼운 액상을 수용하는 내측 환형 공간을 포함하는 원심 분리기를 개시하고 있으며, 상기 환형 공간으로부터 상기 액체는, 일 실시예에서(도 2 참조), 스키밍(skimming) 디스크에 의해 원심 분리기의 유입관을 중심으로 제공된 중앙 덕트로 운반된다. 다른 실시예에서(도 3 참조), 상기 내측 환형 공간은 회전체로부터 액체를 배출하는 출구 개구를 반경 방향으로 연장시키는 통로와 연결되어 있다. 양 실시예들에서, 제 2 출구 통로는 베이스의 내측면에 위어를 포함하며, 상기 제 2 출구 통로는 베이스의 외측면의 출구 개구까지 회전축에 대해 분기되는 방식으로 연장되고, 상기 베이스에는 무거운 액상의 월류량을 제어하기 위해 조절가능한 스로틀 장치가 제공된다.

인용에 의해 본 명세서에 통합된 WO-A-2009/127212는 가벼운 액상과 무거운 액상 각각을 위해 2개의 출구 통로를 구비한 베이스를 가진 원심 분리기를 개시하고 있으며, 하나의 출구 통로는 베이스를 통해 축방향으로 연장되는 반면, 다른 출구 통로는 베이스 내부의 출구 챔버를 통해 베이스로부터 노즐까지 반경 방향으로 연장되며, 상기 노즐은 회전 방향에 대해 반대 방향으로 유출 액체를 유도한다.

본 발명의 목적은, 원심 분리기의 에너지 소모를 줄이기 위해, 회전축으로부터 비교적 작은 반경 또는 거리에 경상(輕相)과 중상(重相)이 모두 회전체로부터 배출되는 서두에서 언급한 기술의 원심 분리기를 제공하는 것이다.

"레벨"이라는 표현은 회전축으로부터 반경 방향의 거리를 의미하며, 지구의 중력장과 유사하게, "상방(up)"은 회전축의 향한 방향을 의미하고, "하방(down)"은 반대 방향을 의미한다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명에 따르면, 상기 회전체의 샤프트부는 상기 베이스로부터 회전축과 동축으로 연장되며, 상기 샤프트부는 플랜지를 구비하고, 상기 도관은 상기 베이스로부터 상기 플랜지를 통해 상기 제 2 출구 개구까지 연장되며, 상기 플랜지는 상기 제 1 종방향 후방 영역과 상기 제 2 종방향 후방 영역을 분할한다. 상기 플랜지는 각 출구 개구들로부터 배출된 후 2개의 상들이 재혼합되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 플랜지는 상기 도관을 지지하는 것을 도울 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 원심 분리기는 상기 회전체를 수납하는 케이싱을 포함하며, 상기 케이싱은 상기 제 1 출구 개구를 통해 상기 회전체로부터 배출된 액체를 수용하기 위한 근위 격실과 상기 제 2 출구 개구를 통해 상기 회전체로부터 배출된 액체를 수용하기 위한 원위 격실을 포함하고, 상기 격실들은 격벽에 의해 분리되어 있다. 이에 따라, 상기 근위 격실은 상기 제 1 종방향 후방 영역을 연장시키고, 상기 원위 격실은 상기 제 2 종방향 후방 영역을 연장시킨다. 따라서, 2개의 액상들의 재혼합을 방지할 수 있다. 상기 격벽을 포함하는 케이싱은 덮개를 포함하는 적어도 2개의 부분들로 분할됨으로써, 적어도 상기 덮개가 폐쇄 위치에 있을 때, 전술한 플랜지는 환형 시일에 의해 둘러싸이고, 상기 격벽은 상기 환형 시일과 결합한다. 따라서, 2개의 액상들의 재혼합을 더 방지할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 원위 에지는 상기 제 2 출구 개구와 소통하는 상기 위어 에지를 구성한다.

일 실시예에서, 상기 환형 시일은, 상기 덮개가 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 플랜지와 슬라이딩 결합(sliding engagement)하는 내측 환형 밀봉 부재와, 상기 격벽과 슬라이딩 결합하지 않도록 제공된 외측 가요성 부재를 포함한다.

다른 실시예에서, 상기 환형 시일은 상기 격벽의 2개의 부분들 중 어느 하나에 부착된 2개의 반원형 부분들을 포함하여, 상기 덮개를 그의 폐쇄 위치로 함으로써 상기 케이싱의 2개의 부분들과 이에 따라 상기 격벽의 2개의 부분들이 서로 합체되었을 때, 상기 반원형 부분들이 상기 격벽의 각 부분에 바람직하게는 견고하게 장착됨으로써 환형 시일을 형성한다.

바람직하게, 상기 제 2 종방향 후방 영역에 출구 하우징이 배치되며, 상기 출구 하우징은 상기 도관의 일부를 구성하고, 상기 출구 하우징은 조절축을 중심으로 회전가능하며, 상기 출구 하우징은 상기 조절축으로부터 오프셋된 측벽을 포함하고, 상기 제 2 출구 개구는 상기 측벽 내에 위치한다. 실용적인 실시예에서, 상기 출구 하우징을 구비한 상기 도관은 상기 베이스에 회전가능하게 연결된 연결편을 가진 출구 요소의 일부이다. 다른 실용적인 실시예에서, 상기 출구 부재는 관형이며, 상기 조절축과 동축인 관축을 갖는다. 바람직하게, 상기 조절축은 상기 회전축과 평행하다. 이와 같이 회전가능한 출구 하우징의 측벽에 출구 개구를 제공함으로써, 상기 출구 개구에 의해 배출되는 액체가 회전 방향과 반대의 방향으로 배출될 수 있음으로써, 배출되는 액체로부터 에너지를 회수할 수 있다. 또한, 상기 출구 개구의 원위 에지가 당해 출구 통로의 위어 에지를 제공하는 경우, 상기 출구 하우징의 회전은 위어 에지의 레벨을 조절하게 될 것이다.

일반적으로, 원심 분리기, 특히 디캔터 원심 분리기의 보울을 포함하는 회전체의, 예컨대, 플랜지와 같은 회전 부재와, 특히 케이싱의 구획된 격벽 사이에 시일이 필요한 경우에 있어서, 본 발명에 따르면, 환형 시일은, 예컨대, 상기 격벽의 섹션을 지지하고 있는 덮개가 폐쇄 위치로 옮겨짐으로써, 상기 격벽의 섹션들이 합체되었을 때, 상기 플랜지와 슬라이딩 결합하는 내측 환형 밀봉 부재와 상기 격벽과 슬라이딩 결합하지 않도록 제공된 외측 가요성 부재를 포함한다.

본 발명에 따르면, 상기 위어 에지들 중 적어도 하나가 상기 베이스와 평행한 평면에서 연장되는 것도 가능하다.

이하, 개략도를 참조하여, 실시예를 예로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1은 종래 기술의 디캔터 원심 분리기의 회전체의 종단면도이다.
도 2는 종래 기술의 디캔터 원심 분리기의 출구를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 4는 덮개가 개방된 종래 기술의 디캔터 원심 분리기를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명과 함께 사용될 수 있는 출구 구조의 일 실시예를 도시한 부분 종단면도이다.
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선을 따라 취한 단면도이다.
도 7은 제 1 출구를 나타낸 본 발명에 따른 회전체의 부분 종단면도이다.
도 8은 제 2 출구를 나타낸 도 7의 회전체의 부분 종단면도이다.
도 9는 도 7 및 도 8의 회전체의 부분 사시도이다.
도 10a는, 도 10b의 Xa-Xa 선으로 나타낸 바와 같은, 제 2 실시예의 디캔터 원심 분리기의 베이스의 단부도이다.
도 10b는 도 10a의 Xb-Xb 선을 따라 취한 단면도이다.
도 10c는 도 10a의 Xc-Xc 선을 따라 취한 단면도이다.
도 11은 도 10a 내지 도 10c에 도시된 실시예의 변형예로서, 도 10b에 대응하는 단면도이다.
도 12는 도 8과 유사한 도면으로서, 케이싱의 격벽과 회전체의 종단면도이다.
도 13은 밀봉 부재의 평면도이다.

도 1에 개략적으로 도시된 종래 기술의 원심 분리기 또는 디캔터 원심 분리기의 회전체(1)는, 사용시 수평 회전축(5)을 중심으로 회전할 수 있게 되도록 샤프트(4)에 장착된 보울(2)과 스크루 컨베이어(3)를 포함하며, 회전축(5)은 보울(2)의 종방향으로 연장된다. 또한, 회전체(1)는 종방향에 대해 수직으로 연장되는 반경방향(5a)을 갖는다.

간명함을 위해, 본 명세서에서 "상방" 및 "하방"은 각각 회전축(5)을 향한 반경방향 및 회전축(5)으로부터 멀어지는 반경방향을 지칭하기 위해 사용된다.

보울(2)은 보울(2)의 일 종단부에 제공된 베이스 플레이트(6)를 포함하며, 베이스 플레이트(6)는 내측면(7) 및 외측면(8)을 갖는다. 베이스 플레이트(6)는 베이스 플레이트의 외측면(8)에 외부 개구를 가진 다수의 액상 출구 통로(9)를 구비한다. 또한, 보울(2)은 베이스 플레이트(6) 반대측의 단부에 고상 배출 개구(10)를 구비한다.

스크루 컨베이어(3)는 슬러리와 같은 공급물을 회전체(1)에 공급하기 위한 입구 개구(11)를 포함하며, 슬러리는 경상(輕相) 또는 액상(12)과, 중상(重相) 또는 고상(13)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 회전체(1)가 회전할 때, 액상(12)과 고상(13)의 상 분리가 이루어진다. 액상(12)은 베이스 플레이트(6)의 출구 통로(9)를 통해 배출되는 반면, 고상(13)은 스크루 컨베이어(3)에 의해 고상 배출 개구(10) 측으로 운반되어, 결국에는 고상 배출 개구를 통해 고상(13)이 배출된다.

도 2를 참조하면, 각 액상 출구 통로(9)의 외부 개구는 종래 기술에 따라 위어 플레이트(14)로 부분적으로 덮일 수 있다. 위어 플레이트(14)는 보울 내에서 액체의 레벨(15)(도 3 참조)을 결정하며, 액체의 실제적인 견지에서 보면 위어 플레이트(14) 위의 개구 영역(16)은 막혀있지 않기 때문에, 액체의 레벨은 위어 플레이트의 월류 에지(overflow edge)(17)를 실질적으로 초과할 수 없다. 위어 플레이트(14)는 지지 기구(21)의 주연부(19)의 홀(18)을 통해 돌출하는 볼트와 같은 형태의 고정 수단(미도시)에 의해 베이스 플레이트(6)에 견고하게 고정된다. 고정된 상태에서, 주연부(19)는 액상 출구 통로(9)의 외부 개구의 림(20)의 적어도 일부를 덮으며, 지지 기구(21)는 도 2에 참조번호 "22"로 표시된 레벨까지 위어 플레이트(14)를 부분적으로 덮는다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 취한 액상 출구 개구(9)의 단면도로서, 위어 플레이트(14)의 월류 에지(17)와 실질적으로 일치하는 액체의 레벨(15)을 나타내고 있다.

도 4는 케이싱(31) 내부에 장착된 회전체(30)를 포함하는 종래 기술의 디캔터 원심 분리기를 도시한 도면이며, 상기 케이싱은 하부(32)와 상기 하부(32)에 힌지(34)로 결합된 덮개(33)를 포함한다. 상기 덮개는 개방 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 케이싱이 구획된 수개의 격벽들을 포함함에 따라, 덮개가 폐쇄 위치에 놓일 때, 덮개(33)에 부착되어 있는 격벽의 상부 반원형 섹션(35)이 케이싱의 하부(32)에 있는 격벽의 하부 섹션(36)과 협동하게 된다. 이 격벽들은 회전체(30)와 케이싱(31)의 내벽들 사이의 공간을 격실(37)들로 분할하며, 이 격실들 중 일부는 회전체(30) 내부에서 분리된 공급물의 각 상들을 수집하기 위해 사용된다. 따라서, 중상 격실(37a)은 무거운 고상을 수집하며, 경상 격실(37b)은 가벼운 액상을 수집한다.

도 5 및 도 6은 보울(41), 베이스 플레이트 또는 베이스(42), 및 상기 베이스(42)에 연결된 샤프트부(43)를 포함하는 회전체(40)의 일부를 도시하고 있다. 회전체는 수평 회전축(45)을 갖는다. 지금까지 상기 회전체(40)는 도 1 및 도 4에 각각 도시된 회전체(1, 30)와 유사할 수 있다. 그러나, 본 발명과 함께 사용될 수 있는 출구 구조를 설명하면, 베이스(42)를 관통하고 있는 액상 출구 통로(47)에는 블라인드 단부(53)를 구비한 관형 출구 요소(51)의 원형 연결편(49)이 수용되어 있다. 따라서, 관형 출구 요소(51)는 출구 통로(47)를 연장시킨다.

상기 블라인드 단부(53)는 출구 하우징(55)에 원형의 원통형 측벽(57)을 제공한다. 상기 출구 요소(51)는, 회전축(45)에 대해 평행하게 연장되며 이하에서 구체적으로 설명하게 될 조절축(59)을 구성하는 축을 갖는다. 작동시, 상기 회전체(40)는 도 6에 나타낸 바와 같은 회전 방향(61)으로 회전한다. 출구 하우징(55)의 측벽(57)은 위어 에지(65)와 대향 에지(67)를 구비한 출구 개구(63)를 포함하며, 양 에지들은 원통형 측벽(57)의 기둥면의 각 모선을 따라 연장한다. 위어 에지(65)와 대향 에지(67)는 그들 사이의 각도(α)로 연장되며, 상기 각도는 바람직하게는 30°내지 75°이고, 더 바람직하게는 45°내지 60°이다.

도시된 실시예에서, 상기 연결편(49)은, O링 시일(69)을 수용하고 있는 그로브(grove)로부터 이격된 출구 하우징(55)과 마찬가지로, 실질적으로 원통형이다. 출구 통로(47)를 둘러싸고 있는 리세스 내에 다른 O링 시일(71)이 수용되어 있다. 상기 출구 요소(51)는 원주상 칼라(73)를 포함하며, 상기 칼라는 출구 통로(47)를 둘러싸고 있는 다른 리세스 내에 부분적으로 수용되어 있다. 연결편(49)이 원형이므로, 출구 요소(51)의 나머지도 조절축(59)을 따라 회전가능하다.

출구 요소(51) 옆에 와셔(77)를 구비한 스크류(75)가 제공되며, 스크류(75)를 조이면, 칼라(73)에 대해 와셔(77)가 가압되어 이들이 클램핑됨으로써, 출구 요소(51)의 회전이 방지되고, 상기 스크류(75)와 상기 와셔(77)는 패스너의 일 실시예를 구성한다.

또한, 상기 칼라(73)를 수용하고 있는 리세스 옆의 베이스(42)의 표면에 스케일(79)이 제공되며, 상기 칼라에는 출구 요소(51)의 각위치를 나타내는 마크(81)가 제공되고, 상기 스케일(79)과 상기 마크(81)는 표시기의 일 실시예를 함께 구성한다.

도 5 및 도 6에는 오직 1개의 출구 통로(47)만이 도시되어 있으나, 이와 같은 원심 분리기에서는 일반적인 것처럼, 회전축을 중심으로 균등하게 분포된 복수의 출구 통로가 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

상기 출구 하우징(55)은 다음과 같이 작동된다.

사용시, 보울(41)이 상기 방향(61)으로 회전함으로써, 보울(41) 내의 공급물이 무거운 고상(미도시)과 레벨(83)에 액면을 가진 가벼운 액상으로 분리되고, 상기 레벨이 위어 에지(65)의 레벨보다 약간 높기 때문에, 출구 요소(51)와 출구 개구(63)를 통해 보울 외부로 액상을 유도하는 압력 수두를 제공하게 된다. 원심 분리기의 정상 사용시, 흐르는 유체의 자유 표면과 대향 에지(67) 사이가 막히지 않고 자유 공간 또는 통기공이 존재하도록, 출구 개구(63)는 커야 한다.

출구 요소(55)는 조절축(59)을 중심으로 회전하여, 보울 내부의 원하는 액체 레벨(83)과 대응하는 원하는 레벨에 위어 에지(65)가 위치되도록 하는 각위치에 놓이게 된다. 액체의 레벨을 조절할 필요가 있으면, 그에 대응하여 조절축(59)을 중심으로 출구 요소(55)를 회전시킴으로써 위어 에지(65)의 레벨을 조절한다. 원형의 조절 운동으로 인하여, 위어 에지(65)를 주어진 지점으로 상승시키면, 대향 에지(67)가 위어 에지(65)의 레벨에 근접하거나 그 아래의 위치로 낮아지게 되고, 그 지점에서 액체가 대향 에지(67) 위로 넘치게 되는 의도하지 않은 일이 발생할 것이다. 따라서, 위어 에지의 레벨을 조절할 수 있는 범위에 한계가 있다. 상기 각도(α)가 크면 클수록, 의도한 기능을 얻으면서 웨어 에지의 레벨을 조절할 수 있는 범위가 작아진다. 그러나, 각도(α)가 작으면 작을수록, 출구 개구(63)의 크기도 작아진다. 이들은 각도(α)를 결정할 때 당업자가 고려하게 되는 변수들이다.

출구 요소(51)의 각위치를 조절할 때, 액상을 회전 방향(61)에 대해 반대 방향으로 배출함으로써 배출된 액체로부터 에너지가 회수되도록 하기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이 출구 개구(63)가 회전 방향(61)에 대해 후방측을 향하도록 주의하여야 한다.

출구 요소(51)의 각위치를 조절하기 위해서는, 스크류(75)를 풀어 와셔(77)의 클램핑 작용으로부터 칼라(73)를 해제한다. 조절 각도를 제어하기 위해 스케일(79)과 마크(81)를 이용하여 조절축을 중심으로 출구 요소를 회전시키고, 스크류를 다시 조여 의도하지 않은 출구 요소(51)의 회전을 방지한다.

도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 회전체(101)의 일 실시예의 일부분을 도시하고 있다. 도시되지 않은 부분들은 도 1 내지 도 6에 도시된 실시예들의 대응하는 부분들과 유사할 수 있다. 그러나, 본 실시예는 밀도가 다른 2개의 액상들의 혼합물을 포함하는 액상 공급물을 분리하도록 구성되어 있다. 따라서, 보울 내부의 요소들(미도시)은 인용에 의해 본 명세서에 통합된 WO 2009/127212에 개시된 보울의 실시예 내부의 요소들과 유사할 수 있다. 회전체(101)는 회전축(102)을 가지며, 샤프트부(105)에 연결된 베이스(103)를 포함하고, 상기 샤프트부는 플랜지(107)와 동축 차폐물(109)을 구비하고 있다. 상기 베이스(103)와 플랜지(107)는 그들 사이에 원심 분리기의 제 1 종방향 후방 영역(111)을 형성하고, 상기 플랜지(107)와 차폐물(109)은 그들 사이에 원심 분리기의 제 2 종방향 후방 영역(113)을 형성한다. 이를 정의하면, 제 1 종방향 후방 영역(111)은 베이스(103)의 후방에 있고, 제 2 종방향 후방 영역(113)은 제 1 종방향 후방 영역(111)의 후방에 있다.

상세하게 도시되지는 않았으나 도 4에 도시된 케이싱에 대응하는 케이싱의 격벽들은 도 8 및 도 9에 상부 섹션(35a, 35b, 35c)들로 표시되어 있다. 상부 섹션(35a)과 플랜지(107)는 상부 섹션(35b)과 함께 제 1 종방향 후방 영역(111)에 근위 격실을 형성하고, 상부 섹션(35a)과 플랜지(107)는 상부 섹션(35c) 및 차폐물(109)과 함께 제 2 종방향 후방 영역(113)에 원위 격실을 형성한다.

2개의 액상들을 포함하는 공급물에 적합하도록, 상기 베이스(103)는 회전축(102)에 대해 서로 다른 각위치에 제공된 2개의 출구 통로들을 포함하고 있다.

이에 따라, 도 7은 제 1 출구 통로(115)와, 제 1 출구 통로를 연장시키는 제 1 원형 원통형 출구 요소(121)의 연결편(119)을 수용하는 리세스(117)를 도시하고 있다. 상기 출구 요소(121)의 블라인드 단부는 플랜지(107)의 개구(125)에 수용된 연결편(123)으로서 형성되어 있다. 이에 따라, 출구 요소(121)는 베이스(103)와 플랜지(107)에 의해 유지된다. 연결편(119, 123)의 각 그루브에는 O링 시일(127)이 제공된다. 연결편(119, 123)들 사이의 출구 요소(121)의 부분은 제 1 출구 개구(128)를 구비한 출구 하우징(126)의 원형의 원통형 측벽을 구성하고, 제 1 출구 개구는 제 1 위어 에지(129)와 대향 에지(131)를 갖는다. 상기 제 1 출구 하우징(126)은, 연결편(119, 123)이 원형이므로, 조절축(133)을 중심으로 회전가능하다. 베이스의 내면에서 출구 통로(115)에는 리세스(135)가 제공된다. 상기 리세스(135)는 관통로(139)를 구비한 채널 부재(137)를 수용하며, 상기 관통로는 출구 통로(115) 속으로 개방됨으로써 출구 통로를 연장시킨다.

이에 따라, 사용시, 출구 하우징(126)과 그 위어 에지(129)는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 출구 하우징(55)과 유사하게 작동하며, 상기 위어 에지(129)는 보울 내부에서 액체의 레벨(141)을 규정한다. 이에 따라, 사용시, 보울로부터 가벼운 액상이 제 1 출구 개구(128)에서 제 1 종방향 후방 영역(111)의 근위 격실로 배출될 것이다.

그러나, 본 실시예에서의 회전체의 회전 방향이 도 5 및 도 6에 도시된 실시예의 회전체의 회전 방향과 반대임을 출구 개구(128)의 방위가 나타내고 있음을 유의하여야 한다.

도 8은 제 2 출구 통로(145)와, 제 2 출구 통로를 연장시키는 제 2 원형 원통형 출구 요소(151)의 연결편(149)을 수용하는 리세스(147)를 도시하고 있다. 상기 출구 요소(151)의 블라인드 단부는 원형의 원통형 측벽(156)을 구비한 제 2 출구 하우징(154)으로서 형성되어 있으며, 상기 측벽은 회전축(102)으로부터 원위된 원위 에지(160)와 회전축(102)으로부터 근위된 대향 에지(161)를 구비한 제 2 출구 개구(158)를 포함하며, 양 에지들은 원통형 측벽(156)의 기둥면의 각 모선을 따라 연장한다. 본 실시예에서, 원위 에지(160)는 제 2 위어 에지(159)를 구성한다. 출구 요소(151)는 플랜지(107)의 오목한 견부에 의해 개구(155)에 수용된 중간 연결편(153)을 구비한다. 이에 따라, 출구 요소(151)는 베이스(103)와 플랜지(107)에 의해 유지된다. 연결편(149, 153)의 각 그루브에는 O링 시일(157)이 제공된다. 연결편(149, 153)들 사이의 출구 요소(151)의 부분은 관형 도관(162)을 구성한다. 상기 제 2 출구 하우징(154)은, 연결편(149, 153)이 원형이므로, 조절축(163)을 중심으로 회전가능하다. 베이스의 내면에서 제 2 출구 통로(145)에는 리세스(165)가 제공된다. 상기 리세스(165)는 무거운 액상이 존재하는 보울 내의 하위 레벨로 제 2 출구 통로(145)를 연장시키는 통로(169)를 구비한 제 2 채널 부재(167)를 수용한다. 이에 따라, 제 2 채널 부재(167)는 사용시 보울 내의 가벼운 액상으로부터 제 2 출구 통로(145)를 차폐한다.

사용시, 제 2 출구 하우징(154)과 그 위어 에지(159)는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 출구 하우징(55)과 유사하게 작동하며, 도 7을 참조하여 설명한 출구 하우징(126)과 유사하게 작동한다. 그러나, 상기 위어 에지(159)는 보울 내부에서 액체의 레벨(141)을 규정하지 않고, 제 1 위어 에지(129)와 함께, 보울 내부에 주어진 가벼운 액상과 무거운 액상 간의 계면의 레벨(171)을 규정한다. 상기 계면의 실제 레벨(171)이 경상과 중상의 밀도 비율에 따라서도 좌우된다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 이에 따라, 사용시, 보울로부터 무거운 액상이 제 2 출구 개구(158)에서 제 2 종방향 후방 영역(113)의 원위 격실로 배출될 것이다.

상기 제 2 출구 하우징(154)과 상기 관형 도관(162)은, 본 실시예에서 일체형 요소의 일부이며, 제 1 축방향 길이를 가진 세장형 출구 하우징을 구성하며, 상기 제 2 출구 개구(158)는 제 1 축방향 길이의 절반 이하인 제 2 축방향 길이를 연장시킨다. 이에 따라, 제 2 출구 개구(158)는 베이스(103)로부터 멀리 배치된다. 이는 제 1 종방향 후방 영역(111) 옆에 있는 제 2 종방향 후방 영역(113)으로 액상들 중 하나가 배출될 수 있도록 하면서, 보울 내의 액체의 레벨에 가까운 레벨로 상기 액상을 배출시킴으로써, 에너지 손실을 최소화하도록 돕는다. 회전 방향과 반대의 방향으로 액체를 배출함으로써, 에너지 손실을 더 최소화하도록 돕거나, 회전체로부터 보울 내의 액체의 에너지의 회수를 수반한다.

레벨(141, 171)을 조절하기 위해서는, 회전을 제어하는 도시되지 않은 표시기를 이용하고 회전을 허용하는 도시되지 않은 패스너를 풀어서, 제 1 및 제 2 출구 요소(121, 151)를 그들의 각 조절축(133, 163)을 중심으로 회전시킨다. 이는 도 5 및 도 6에 도시된 실시예를 참조하여 설명한 조절과 유사하다.

도 7 내지 도 9에 도시된 실시예를 참조하여, 경상이 근위 격실로 배출되고 중상이 원위 격실로 배출되는 것으로 설명하였으나, 채널 부재(137, 167)들을 상호교환하고 그에 대응하여 제 1 및 제 2 위어 에지(129, 159)들의 레벨을 재조절함으로써, 중상이 근위 격실로 배출되고 경상이 원위 격실로 배출되도록, 변화될 수 있다.

각 출구 개구(128, 158)로부터 배출된 후 2개의 액상이 재혼합되지 않도록 하기 위해, 플랜지(107)와 상기 플랜지와 함께 협동하는 케이싱의 격벽 사이에 시일이 제공된다. 도 8 및 도 9는 족부(足部)(173)를 포함하는 상기 격벽의 상부 섹션(35a)을 도시하고 있다. 상기 플랜지(107)는 플랜지(107)에 부착된 환형 유지 요소(177)에 의해 장착되는 내측의 환형 밀봉 부재(175)를 구비하고 있다. 상기 환형 밀봉 부재(175)는 플랜지(107)와 슬라이딩 결합(sliding engagement)되어 있으며, 비교적 강한 플라스틱 물질로 제조됨이 바람직하다. 상기 환형 밀봉 부재(175)는 O링 시일(179) 형태의 외측 가요성 부재를 수용하는 그루브를 갖는다. 격벽의 상부 섹션(35a)의 위치로 도 8 및 도 9에 표시한 바와 같이, 케이싱의 덮개가 그 폐쇄 위치에 있을 때, 족부(173)가 O링 시일(179)에 대해 압착됨으로써 환형 밀봉 부재(175)의 회전을 방지하는 한편, 플랜지(107)와 환형 밀봉 부재(175)의 슬라이딩 결합은 회전체(101)의 회전을 허용한다. 이러한 밀봉 구조가 다른 격벽들과 회전체의 대응하는 부분들 사이에도 사용될 수 있다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바람직한 실시예는 도 5 및 도 6에 도시된 출구 구조를 이용하고 있으나, 제 1 및/또는 제 2 출구 하우징(126, 156)을 생략하는 대신, 예컨대, 도 2 및 도 3에 도시된 위어와 같은 위어들을 제공함으로써, 제 1 출구 통로(115)로부터 하나의 액상을 위어 에지(17)를 넘어 근위 격실로 직접 배출하거나, 및/또는 관형 도관(162)으로부터 다른 액상을, 예컨대, 위어 에지(17)를 넘어 원위 격실로 직접 배출하는 것도 본 발명의 범위 내에 속한다.

이에 따라, 도 10a, 도 10b 및 도 10c는 회전축(202)을 갖고 베이스(203)를 포함하는 회전체(201)를 구비한 실시예를 도시하고 있다. 상기 베이스(203)에 플랜지(207)를 구비한 샤프트부(205)가 연결되어 있다. 제 1 출구 통로(215)가 베이스(203)를 통해 제 1 출구 개구(228)까지 연장되며, 상기 제 1 출구 개구에는 제 1 위어 에지(229)를 구비한 제 1 위어 플레이트(229a)가 제공되어 있다. 상기 베이스의 내면에서, 차폐 채널 부재(267)가 제 1 출구 통로(215)를 보울 내에서 가벼운 액상과 무거운 액상 사이의 계면(271) 아래의 레벨로 연장시킨다. 이에 따라, 상기 차폐 채널 부재(267)는 사용시 회전체(201)의 보울 내에서 가벼운 액상으로부터 제 1 출구 통로(215)를 차폐한다. 이에 따라, 사용시, 보울 내의 무거운 액상이 제 1 출구 개구(228)로부터 제 1 종방향 후방 영역(211)의 근위 격실로 배출될 것이다.

도 10b는 제 2 출구 통로(245)와, 출구 요소(251)의 연결편을 수용하는 리세스(247)를 도시하고 있으며, 상기 출구 요소는 플랜지(207)를 통해 연장되어 상기 제 2 출구 통로(245)를 제 2 출구 개구(258)까지 연장시키는 관형 도관(262)을 제공하며, 상기 제 2 출구 개구는 제 2 위어 에지(259)를 구비한 제 2 위어 플레이트(259a)에 의해 한정되고, 상기 제 2 위어 에지는 상기 제 2 출구 개구(258)의 원위 에지(260)를 구성한다. 상기 제 2 위어 에지(259)는 보울 내부에서 액체의 레벨(241)을 규정한다. 이에 따라, 사용시, 보울로부터 가벼운 액상이 제 2 출구 개구(258)에서 제 2 종방향 후방 영역(213)의 원위 격실로 배출될 것이다.

본 실시예에서는 위어 플레이트(229a, 259a)와 위어 에지(229, 259)가 베이스(203)와 플랜지(207)에 대해 각각 평행하게 연장되며, 또한, 본 실시예에서는 베이스(203)와 플랜지(207)가 모두 회전축(202)에 대해 수직인 각각의 평면에서 연장되고 있다.

도 11은 도 10a, 도 10b 및 도 10c에 도시된 실시예의 변형예로서 도 10b에 대응하는 도면이다. 따라서, 동일한 요소들을 동일한 참조번호로 표시하였다. 도 11의 실시예에서는, 제 2 출구 통로(245)와 소통하는 위어 에지를 포함하는 위어 플레이트가 제 2 출구 개구(258)로부터 제거되었다. 그 대신, 제 2 위어 에지(359)를 구비한 제 2 위어 플레이트(359a)가 베이스의 내면에서 제 2 출구 통로(245)의 입구를 제한하기 위해 제공되어 있다. 제 2 위어 에지(359)는 회전체(201)의 보울 내부에서 액체의 레벨(241)을 규정한다. 이 경우에서, 상기 제 2 출구 개구(258)의 하부는 상기 제 2 출구 개구의 원위 에지(360)를 구성한다. 이에 따라, 상기 원위 에지(360)가 위어 에지(359)의 레벨 아래의 레벨에 위치됨으로써, 위어 에지(359)를 통과한 액체가 제 2 출구 개구(258)까지 자유롭게 흘러서 상기 제 2 출구 개구로부터 제 2 종방향 후방 영역(213)의 원위 격실로 흐를 수 있게 되며, 관형 도관(262)으로 흐르는 액체의 레벨이 위어 에지(359)를 넘어 연장함으로써 보울 내부에서 액체의 레벨(241)을 제어하기 위한 수단으로서의 상기 위어 에지(359)의 기능을 저해하게 되는 현상은 발생하지 않는다.

예컨대, 전술한 실시예들을 조합하는 것이 가능하며, 이에 따라, 도 10 및 도 11의 실시예들의 출구들 중 하나가 도 5 내지 도 8과 관련하여 설명한 출구 하우징을 구비할 수 있음을 유의하여야 한다.

도 12 및 도 13은 회전체에 부착된 플랜지와 격벽 사이의 환형 시일의 다른 실시예를 도시하고 있다. 도 8에 도시된 요소들과 유사하거나 유사할 수 있는 요소들에 대해 도 8에서 사용된 것과 동일한 참조번호가 부여되어 있다.

이에 따라, 도 12는 베이스(103), 샤프트부(105), 회전축(102), 차폐물(109), 및 제 2 출구 개구(158)를 구비한 제 2 원형 출구 요소(151)를 포함하는 회전체의 일부를 도시하고 있다. 상기 샤프트부(105)는 플랜지(107a)를 구비하고 있으며, 상기 플래지(107a)를 통해 제 2 원형 출구 요소(151)가 연장되고 있다. 도 12는 케이싱의 격벽의 상부 섹션(35a', 35b, 35c)들을 더 도시하고 있다. 상부 섹션(35a', 35b, 35c)들이 도 4에 도시된 바와 같이 케이싱의 덮개에 부착되어 있음을 유의하여야 한다. 플랜지(107a)와 상부 섹션(35a', 35b, 35c)들로 표시된 격벽들은 함께 제 1 종방향 후방 영역(111)과 제 2 종방향 후방 영역(113)을 분할한다.

상부 섹션(35a')은 족부(173a)를 가지며, 상기 족부는 반원형 밀봉 요소(175a)를 장착하기 위한 스크류(401)(1개만 도시됨)를 수용하기에 충분한 크기를 갖고 있다. 도 13은 반원형 밀봉 요소(175a)의 평면도로서, 적어도 장착 위치에서의 그 형상을 도시하고 있다. 상기 격벽의 상부 섹션(35a')에 대응하는 하부 섹션에 유사한 반원형 밀봉 요소(175a)가 장착되고, 상기 하부 섹션은 상부 섹션(35a')에 대향하는 케이싱의 하부에 장착되며, 상기 상부 섹션은 전술한 바와 같이 상기 케이싱의 덮개에 장착됨을 이해하여야 한다.

도 12 및 도 13의 실시예에서, 회전체가 도 4에 도시된 바와 같이 케이싱에 장착되고 덮개가 폐쇄되었을 때, 2개의 반원형 밀봉 요소(175a)들이 구획된 환형 시일을 형성하게 될 것이며, 이 시일은 도 8에 도시된 환형 밀봉 부재(175)의 기능과 유사한 기능을 수행하도록 플랜지(107a)의 원주면과 슬라이딩 결합됨을 당업자는 이해할 것이다.

Claims (10)

1. 밀도가 다른 2개의 액상을 분리하기 위한 원심 분리기로서,
   상기 원심 분리기는 사용시 회전축(102; 202)을 중심으로 한 회전 방향으로 회전하는 회전체(101; 201)를 포함하며, 상기 회전축은 상기 회전체의 종방향으로 연장되고,
   상기 종방향에 대해 수직으로 반경 방향이 연장되며;
   상기 회전체(101; 201)는 보울을 포함하고,
   상기 보울은 상기 보울의 종방향 후방 단부에 제공된 베이스(103; 203)를 포함하며, 상기 베이스는 상기 베이스의 후방에 있는 상기 원심 분리기의 제 1 종방향 후방 영역(111; 211)을 향하고,
   상기 베이스(103; 203)를 통해 적어도 2개의 출구 통로(115,139, 145,169; 215, 245)가 연장되며, 상기 출구 통로들은 각각의 레벨에 있는 각각의 위어 에지(129, 159; 229, 259; 359)들과 소통하고, 상기 위어 에지(129, 159; 229, 259; 359)들은 사용시 보울 내의 액체의 레벨(141; 241)과 보울 내의 2개의 액상들 사이의 계면의 레벨(171; 271)을 규정하며, 상기 출구 통로들 중 제 1 출구 통로(115, 139; 215)는 사용시 상기 회전체로부터 액체를 상기 제 1 종방향 후방 영역(111; 211)으로 배출하는 제 1 출구 개구(128; 228)까지 축방향으로 연장되고, 상기 출구 통로들 중 제 2 출구 통로(145, 169; 245)는 사용시 상기 회전체로부터 액체를 상기 제 1 종방향 후방 영역(111; 211)의 후방에 있는 제 2 종방향 후방 영역(113; 213)으로 배출하는 제 2 출구 개구(158; 258)까지 연장된 도관(162; 262)을 포함하며, 상기 제 2 출구 개구(158; 258)는 상기 제 2 출구 개구(158; 258)와 소통하는 상기 위어 에지(159; 259; 359)의 레벨 위가 아닌 레벨에 위치하는 회전축(102; 202)에 대해 원위 에지(160; 260; 360)를 갖도록 배치되고,
   상기 회전체(101; 201)의 샤프트부(105; 205)는 상기 베이스(103; 203)로부터 회전축(102; 202)과 동축으로 연장되며, 상기 샤프트부는 플랜지(107; 207)를 구비하고, 상기 도관(162; 262)은 상기 베이스(103; 203)로부터 상기 플랜지(107; 207)를 통해 상기 제 2 출구 개구(158; 258)까지 연장되며, 상기 플랜지는 상기 제 1 종방향 후방 영역(111; 211)과 상기 제 2 종방향 후방 영역(113; 213)을 분할하고,
   상기 원심 분리기는 상기 회전체(101)를 수납하는 케이싱(31)을 포함하며, 상기 케이싱은 상기 제 1 출구 개구(128)를 통해 상기 회전체로부터 배출된 액체를 수용하기 위한 근위 격실과 상기 제 2 출구 개구(158)를 통해 상기 회전체로부터 배출된 액체를 수용하기 위한 원위 격실을 포함하고, 상기 격실들은 격벽(35a)에 의해 분리되어 있으며,
   상기 격벽을 포함하는 케이싱은 덮개(33)를 포함하는 적어도 2개의 부분들로 분할되고, 적어도 상기 덮개가 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 플랜지(107)는 환형 시일(175, 179)에 의해 둘러싸이고, 상기 격벽(35a)은 상기 환형 시일과 결합하는 원심 분리기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 원위 에지(160; 260)는 상기 제 2 출구 개구(158; 258)와 소통하는 상기 위어 에지(159; 259)를 구성하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 환형 시일은, 상기 덮개가 폐쇄 위치에 있을 때, 상기 플랜지(107)와 슬라이딩 결합하는 내측 환형 밀봉 부재(175)와, 상기 격벽(35a)과 슬라이딩 결합하지 않도록 제공된 외측 가요성 부재(179)를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 환형 시일은 상기 격벽의 2개의 부분(35a', 36)들 중 어느 하나에 부착된 2개의 반원형 부분(175a)들을 포함하여, 상기 덮개를 그의 폐쇄 위치로 함으로써 상기 케이싱의 2개의 부분들과 이에 따라 상기 격벽의 2개의 부분들이 서로 합체되었을 때, 상기 반원형 부분들이 환형 시일을 형성하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 반원형 부분들이 상기 격벽의 각 부분에 견고하게 장착되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 2 종방향 후방 영역(113)에 출구 하우징(154)이 배치되며, 상기 출구 하우징은 상기 도관의 일부를 구성하고, 상기 출구 하우징은 조절축(163)을 중심으로 회전가능하며, 상기 출구 하우징은 상기 조절축으로부터 오프셋된 측벽(156)을 포함하고, 상기 제 2 출구 개구(158)는 상기 측벽 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
7. 제 6 항에 있어서,
   출구 하우징을 구비한 상기 도관은 상기 베이스(103)에 회전가능하게 연결된 연결편(149)을 가진 출구 요소(151)의 일부인 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 출구 부재는 관형이며, 상기 조절축과 동축인 관축을 갖는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 조절축은 상기 회전축과 평행한 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
10. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위어 에지(229, 259)들 중 적어도 하나가 상기 베이스(203)와 평행한 평면에서 연장되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.

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