KR20160132477A - 디캔터 원심분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 고형물 배출 포트(11) 및 적어도 하나의 정제 액체 배출 포트(15)를 구비한 회전 통(1)과, 회전 통 안에 동축으로 배치되어 상기 회전 통과 상이한 회전 속도로 동일한 방향에서 회전하는 스크류 컨베이어(2)를 구비하며, 분리할 공급 현탁액은 스크류 컨베이어의 단부에 고정되고 적어도 하나의 베어링에 지지된 중앙 공급관을 통하여 상기 회전 통(1)과 상기 스크류 컨베이어(2) 사이에 형성된 링 형상 공간 내로 도입되며, 고상은 상기 고형물 배출 포트로부터 배출되고 액상은 상기 정제 액체 배출 포트로부터 배출되도록 원심력에 의해서 고상과 액상으로 분리될 수 있는, 디캔터 원심분리기에 관한 것이다. 본 발명에 따라 액상 도관(4)은 베어링(16, 18)의 외측으로 액상을 안내하는 회전 통(1)의 중공형 샤프트에 배열되고, 액상 배출 밸브(14)는 상기 회전 통(1)과 스크류(2)로부터 떨어져 마주하는 쪽의 베어링 외측에 구비되고, 그리고 공급관(10)의 단부에서 시일(6) 액상 도관에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 한다. 따라서, 통의 고형물 운송부에서 고형물 운송을 지원하기 위하여 시스템에 압력을 가하고 공급 펌프로부터의 압력을 사용할 수 있으며, 이에 의해 가변 속도 컨베이어 제어 및 설비에 대한 필요성을 제거한다.

Description

디캔터 원심분리기{DECANTER CENTRIFUGE}

본 발명은 적어도 하나의 고형물 배출 포트 및 적어도 하나의 정제 액체 배출 포트를 구비한 회전 통과, 회전 통 안에 동축으로 배치되어 상기 회전 통과 상이한 회전 속도로 동일한 방향에서 회전하는 스크류 컨베이어를 구비한 디캔터 원심분리기에 관한 것이며, 여기에서 분리할 공급 현탁액은 스크류 컨베이어의 단부에 고정되고 적어도 하나의 베어링에 지지된 중앙 공급관을 통하여 상기 회전 통과 상기 스크류 컨베이어 사이에 형성된 링 형상 공간 내로 도입되며, 고상은 상기 고형물 배출 포트로부터 배출되고 액상은 상기 정제 액체 배출 포트로부터 배출되도록 원심력에 의해서 고상과 액상으로 분리될 수 있다.

종래 기술의 디캔터 원심분리기가 EP 0447742 A2호에 개시되어 있는데, 이 장치에서 고형물 배출 포트는 공급관 단부 베어링의 안에 배열된다. 정제된 액체를 위한 액체 배출 포트는 단부 플레이트의 쪽에서 통의 구동축에 연결되며 보(weir)가 설치되어 있는데, 보는 보의 판을 조절함으로써 그 높이를 조절할 수 있다. 구동축은 일반적으로 스크류 샤프트의 범위 내의 소정 직경을 갖고 있기 때문에, 액체 배출구는 축으로부터 커다란 거리를 두고 떨어져 있다. 이것은 고에너지 소비로 이어진다.

그러므로, 본 발명의 목표는 배출 반경을 절대 최소로 감소시키는 것에 의해 가속 액체 및 고형물에서의 파워 손실을 감소시키는 것이다.

이러한 목표는 액상 도관이 베어링의 외측으로 액상을 안내하는 샤프트에 배열되고, 액상 밸브가 통과 스크류로부터 떨어져 마주하는 쪽에서 베어링 외측에 구비되며, 공급관의 단부에서 시일(sealing)이 액상 도관에 의해 둘러싸이는 것에 의해서 달성된다. 공급관은 일반적인 구동축에 비해 직경이 작으며 정제 액체는 공급관 주위의 도관을 통해 배출되기 때문에, 에너지 소비가 매우 낮다.

본 발명의 다른 실시예는 공급관 단부에서 시일이 이중 축선방향 시일(double axial sealing)로서 제공되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 하나의 시일은 공급 현탁액을 위한 고정 공급관과 회전 공급관 사이를 밀봉하고 다른 하나의 시일은 로터의 헤드벽 샤프트와 디캔터 원심분리기의 고정부 사이를 밀봉하도록 관리될 수 있다. 이것은 통의 고형물 운송부에서 고형물 운송을 지원하기 위하여 공급 펌프로부터의 압력을 사용할 수 있게 된다는 것을 의미하며, 이에 의해 가변 속도 컨베이어 제어 및 설비에 대한 필요성을 제거한다.

본 발명의 다른 실시예는 정제 액체를 위한 액상 배출구가 베어링과 시일 사이에 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 장치의 또 다른 실시예는 액상 밸브가 조절 가능하다는 것을 특징으로 하는데, 액상 밸브는 디캔터 원심분리기의 작동 중에 조절 가능 및/또는 액상 밸브는 모터에 의해 조절 가능하다. 이 밸브에 의해 액상 배출에 대한 가압이 생성되며, 이에 의해 로터의 고정부에서 고형물 운송을 제어된 방식으로 지원하도록 펌프 압력을 적용한다.

본 발명의 다른 유리한 실시예는 윤활수(lubrication water)를 위한 채널이 두 개의 시일 사이에 제공되며 회전 스크류의 단부에서 베어링은 회전 통의 샤프트와 회전 스크류의 샤프트 사이에 동심으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 유리한 실시예는 액상 도관이 회전 통의 샤프트에 배열되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 액상 도관은 분리된 부분이 전혀 없이 메인 부분에 통합된다.

도 1은 본 발명에 따른 디캔터 원심분리기를 도시한 도면이다.
도 2는 액상 밸브를 구비한 디캔터 원심분리기의 공급 단부를 도시한 도면이다.
도 3은 3-상(three-phase) 적용을 위한 대안적인 장치를 도시한 도면이다.

본 발명의 바람직한 실시예들이 명확하게 도시되어 있는 첨부 도면들을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 1은 아래에서 설명하는 구조를 구비한, 본 발명에 따른 디캔터 원심분리기를 도시하고 있다. 회전 통(1)은 원뿔형 섹션과 원통형 섹션이 조합된 것이다. 통 헤드부(3)는 회전 통(1)을 폐쇄하도록 회전 통(1)의 반경이 큰 쪽에 고정된다. 통 헤드부(3)의 중공형 샤프트(8)가 회전 통(1)의 중공부와 연통하도록 통 헤드부(3)로부터 연장된다. 회전 통(1)의 반경이 작은 다른 쪽에는, 중공형 샤프트(9)가 회전 통(1)의 중공부와 연통하도록 통(1)의 후단부로부터 연장된다. 통 헤드부(3)의 중공형 샤프트(8) 및 통(1)의 중공형 샤프트(9)는 베어링(18 및 19)에서 각각 회전된다.

그러므로, 회전 통(1)은 수평으로 지지될 수 있으며 회전 구동 수단(도시 생략)에 의해 전달되는 회전력에 의해 고속으로 회전될 수 있다.

회전 통(1)의 중공부에, 스크류 컨베이어(2)가 제공된다. 스크류 컨베이어(2)는 베어링(16 및 17)에 의해 통(1)의 회전 수평 축선과 동축으로 회전된다. 스크류 컨베이어(2)의 중공형 관(12)이 회전 통(1)의 중심에 동축으로 제공된다. 스크류 블레이드(13)는 통(1)의 내면에 거의 도달하도록 중공형 관(12)의 전체 길이에 나선형으로 연장한다. 후단부의 중공형 샤프트(9)에 변형 샤프트(20)가 제공된다. 그 한쪽 단부는 스크류 컨베이어(2)의 중공형 관(12)의 단부에 연결되고, 다른쪽 단부는 컨베이어 구동기(22)에 연결된다. 따라서, 스크류 컨베이어(2)와 함께 통(1)이 고속으로 회전될 수 있다. 회전 통(1) 및 스크류 컨베이어(2)는 동일한 방향으로 회전되는 한편, 이들 사이에는 약간의 속도 차이가 있다. 이것은 기어 유닛 또는 다른 유형의 컨베이어 구동기에 의해 달성될 수 있다.

함께 폐기되는 고화된 입자들이 고형물 배출 포트(11)로부터 배출될 수 있도록 고형물 배출 포트(11)가 회전 통(1)의 작은 반경 쪽에 형성된다.

본 발명은 정제 액체가 배출되는 부분을 특징으로 하기 때문에, 이 부분은 도 2를 참조하여 상세하게 설명될 것이다.

도 2는 통 헤드부(3) 쪽에서 디캔터 원심분리기의 단부를 도시한다. 통 헤드부(3)는 회전 통(1)에 고정된다. 회전 속도는 예컨대 대략 4000 rpm일 수 있다. 내부에는 중공형 관(12)을 구비한 회전하는 스크류 컨베이어(2) 및 그 표면상에 고정된 블레이드(13)가 있다. 스크류 컨베이어(2)는 통(1)과 동일한 방향으로 회전한다. 스크류 컨베이어가 더 빠른 경우에, 스크류 컨베이어는 회전 통(1)의 회전 속도와 약간 상이한 대략 4012 rpm의 속도로 회전할 수 있다. 스크류 컨베이어(2)는 베어링(16)에 의해 통(1)의 회전 수평 축선과 동축으로 회전된다. 통 헤드부(3)는 베어링 스탠드(18)에 의해 지지되는 중공형 샤프트(8)에 의해서 연장된다. 공급관(10)은 스크류 컨베이어(2)의 중공형 관(12)으로부터 회전 통(1)의 중공형 샤프트(8) 내부로 돌출하며 스크류 컨베이어와 함께 회전한다. 분리할 공급 현탁액이 공급관(10)으로부터 공급되는 경우, 회전 통(1)과 스크류 컨베이어(2)가 각각 고속으로 회전하는 동안 공급 현탁액은 종래 기술에 알려진 바와 같은 공급 포트(24)를 통해 중공형 관(12)의 외측에 도입된다. 도입된 공급 현탁액은 회전 통(1)의 회전에 의해 야기되는 원심력에 의해 회전 통(1)의 내면 둘레를 향하여 연속적으로 튀기어 진다. 그러므로, 회전 통(1)의 내면 둘레를 따라 링 형상 풀(ring shaped pool)이 형성된다. 공급 현탁액의 액체보다 밀도가 높은 고형물 입자들은 회전 속도에 의해 생성되는 높은 중력 가속도에 의해 정제 액체로부터 분리되어 풀의 바닥에 침전된다. 이 입자들은 스크류 블레이드(13)에 의해 도 1의 통(1)의 원뿔형 단부 쪽으로 긁어 내어지고 고형물 배출 통로(11)로부터 배출된다.

다른 쪽에서 중공형 관(12)의 외면에 수집되는 정제 액체는 채널(15)로 유동하고 샤트트(8)에 형성되어 있는 액상 도관(4)에 들어간다. 이 액상 도관(4)은 통 헤드부(3) 및 베어링 스탠드(18)를 통해 연장하며 액상 배출구(5) 내로 개방되어 있다. 액상 도관(4)이 통(1)과 함께 회전하는 반면에, 액상 배출구(5)는 고정이다. 액상(정제 액체)의 양은 액상 배출 밸브(14)에 의해 제어될 수 있다. 이 액상 배출 밸브(14)는 트랜스미션을 통한 수동 핸들(23) 또는 대안으로 모터에 의해 변화될 수 있다. 액상 배출 밸브(14)를 변화시킴으로써, 통(1)의 고형물 운송부에서 고형물 운송을 지원하기 위해 공급 펌프(도시 생략)로부터의 압력을 이용하는 것이 가능해지고, 이에 의해 가변 속도 컨베이어 제어 및 설비에 대한 필요성을 제거한다.

통(1)이 회전할 때, 통 캐비티 내로 공급된 액체 및 고형물은 링 형상 체적부를 형성할 것이며, 액체보다 높은 밀도를 갖는 고형물이 분리되어 풀을 형성하는 통(1)의 내부에 축적될 것이다. 액체만이 공급된다면, 통 내부의 액체의 레벨은 일정하게 되고 회전 중심으로부터 가장 큰 반경을 갖는 배출 포트(11)에 의해 한정될 것이다. 컨베이어에 배열된 배플 디스크(baffle disk)(21)는 통 캐비티의 고형물 운송부와 분리부 사이에 장벽을 형성할 것이며, 통 벽과 배플 둘레 사이에는 작은 간극만이 남을 것이다. 컨베이어가 분리된 고형물을 고형물 배출 포트를 향하여 운송하기 시작할 때, 이 간극은 고점성의 고형물로 채워지게 되고 이에 의해 액체 배출 반경(고형물 배출 반경보다 작음)에 도달할 때까지 통의 분리부에서 액체 레벨이 회전 중심에 더욱 가까워지게 하는 플러그를 형성한다. 간극에서의 압력은 액체 레벨 높이에 전체적으로 비례하기 때문에, 배플의 분리측에서의 압력은 배플의 운송측의 압력보다 커질 것이며 이러한 압력 차이는 간극을 통한 고형물의 운송을 지원하며 고형물 배출 레벨까지 커질 것이다. 공급 펌프와 통 캐비티 사이에서 도관이 밀봉되어 있기 때문에, 캐비티 안의 레벨이 액체 배출 반경보다 회전 축선에 더욱 가까워진다면 공급 펌프로부터의 압력이 캐비티 안의 압력에 더해질 것이다. 부분적으로 폐쇄되는 경우, 액상 배출 밸브(14)는 액체 배출 포트를 가로질러 압력 손실을 증가시키고 이에 의해 액체 배출 레벨을 축선과 일치하게 될 때까지 증가시키며, 통 캐비티는 충전된다. 캐비티가 충전될 때, 공급 펌프로부터의 압력은 원심력에 의해 생성된 배플 간극에서의 압력에 직접적으로 더해지고, 따라서 간극을 통한 고형물 유동은 액상 밸브 간극의 조절에 의해 제어될 수 있다.

전술한 바와 같이 고형물 운송이 액상 배출 밸브(14)에 의해 제어될 수 있기 때문에, 컨베이어 속도의 고형물 건조의 의존성은 작아지며, 컨베이어 속도를 위한 제어 시스템을 제거하는 것이 가능하며 컨베이어 트랜스미션 비율에 의해 정의되는 고정 속도만을 갖도록 하는 것이 가능해질 것이다.

공급 단부에, 회전 공급관(10)은 축선방향 시일(6)에 의해 밀봉되는 한편, 회전 통(1)은 축선방향 시일(7)에 의해서 밀봉된다. 축선방향 시일(6)과 축선방향 시일(7) 사이에는 냉각수 또는 윤활수가 압력하에서 도입되는 공간(24)이 있다. 이 물은 윤활수 채널(25)을 통해 베어링(16)으로 유동한다. 여기에서, 정제 액체의 일부가 윤활수로 사용될 수 있으며, 따라서 신선한 물은 전혀 필요하지 않다.

도 3에는 3 상이 존재하는 경우에 유용한, 본 발명의 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예는 도 1 및 도 2의 실시예와 유사하게 작동하므로, 고형물은 회전 통(1)(이 도면에는 도시 생략)의 작은 반경의 단부에서 배출되고 액상은 가벼운 상과 무거운 상으로 분리될 수 있다. 가벼운 상은 액상 도관(4)을 통해 액상 배출구(5) 내로 앞서 이미 설명한 방식을 추종하는 한편, 가벼운 상과 무거운 상을 분리하는 추가적인 원뿔형 링 보(conical ring weir)(26)가 제공된다. 다음에, 무거운 상은 개구의 높이를 조절하기 위하여 링 형상 보(28)에 의해서 커버되는 개구(27)를 통과하며, 따라서 상들의 특성을 조절하는 가능성을 부여한다. 다른 부분들은 도면에서의 상응하는 부분과 동일한 도면 부호를 갖는다.

바람직한 실시예들이 도면들에 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 특정 실시예들로 국한되지 않는다는 것은 분명하다.

Claims (8)

1. 적어도 하나의 고형물 배출 포트 및 적어도 하나의 정제 액체 배출 포트를 구비한 회전 통과, 회전 통 안에 동축으로 배치되어 상기 회전 통과 상이한 회전 속도로 동일한 방향에서 회전하는 스크류 컨베이어를 구비하며, 분리할 공급 현탁액은 스크류 컨베이어의 단부에 고정되고 적어도 하나의 베어링에 지지된 중앙 공급관을 통하여 상기 회전 통과 상기 스크류 컨베이어 사이에 형성된 링 형상 공간 내로 도입되며, 고상은 상기 고형물 배출 포트로부터 배출되고 액상은 상기 정제 액체 배출 포트로부터 배출되도록 원심력에 의해서 고상과 액상으로 분리될 수 있는, 디캔터 원심분리기에 있어서,
   베어링의 외측으로 액상을 안내하는 샤프트에 배열된 액상 도관,
   상기 회전 통과 스크류로부터 떨어져 마주하는 쪽에서 베어링 외측에 구비된 액상 배출 밸브, 그리고
   공급관의 단부에서 액상 도관에 의해 둘러싸인 시일을 포함하는 것을 특징으로 하는 디캔터 원심분리기.
2. 제1항에 있어서,
   공급관의 단부의 시일은 이중 축선방향 시일로 제공되는 것을 특징으로 하는 디캔터 원심분리기.
3. 제1항에 있어서,
   정제 액체를 위한 액상 배출구가 베어링과 시일 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 디캔터 원심분리기.
4. 제1항에 있어서,
   액상 배출 밸브는 조절 가능한 것을 특징으로 하는 디캔터 원심분리기.
5. 제4항에 있어서,
   액상 배출 밸브는 디캔터 원심분리기의 작동 중에 조절 가능한 것을 특징으로 하는 디캔터 원심분리기.
6. 제4항에 있어서,
   액상 배출 밸브는 모터에 의해 조절 가능한 것을 특징으로 하는 디캔터 원심분리기.
7. 제2항에 있어서,
   윤활수를 위한 채널이 두 개의 시일 사이에 제공되며 회전 스크류의 단부에서 베어링은 회전 통의 샤프트와 회전 스크류의 샤프트 사이에 동심으로 배열되는 것을 특징으로 하는 디캔터 원심분리기.
8. 제1항에 있어서,
   액상 도관이 회전 통의 샤프트에 배열되는 것을 특징으로 하는 디캔터 원심분리기.

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