KR20190060819A - 액체 분리기 - Google Patents

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KR20190060819A
KR20190060819A KR1020197012754A KR20197012754A KR20190060819A KR 20190060819 A KR20190060819 A KR 20190060819A KR 1020197012754 A KR1020197012754 A KR 1020197012754A KR 20197012754 A KR20197012754 A KR 20197012754A KR 20190060819 A KR20190060819 A KR 20190060819A
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야네즈 파블로 마누엘 프라구엘라
엘리자베트 아니카 시몬 라배이
톰 안드레 제니 포터스
빅토르 모리츠 잉그리드 브리엔스
카렌 안나 레온 마리엔
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아틀라스 캅코 에어파워, 남로체 벤누트삽
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Abstract

본 발명은, 일단부(5)에서는 베이스(6)에 의해 그리고 타단부(7)에서는 리드(8)에 의해 폐쇄되어 있는 분리 챔버(4)를 획정하는 적어도 부분적으로 원통형인 벽을 포함하고, 처리된 가스의 배출을 위한 가스 출구(14)가 있는 하우징(2)을 구비하는 액체 분리기로서, 상기 분리 챔버(4)에는 상기 리드(8)로부터 상기 분리 챔버(4)의 상기 가스 출구(14)를 둘러싸는 차폐부(13)가 마련되어 있고, 상기 액체 분리기(1)는 처리 대상 액체-가스 혼합물을 위한 입구(15)를 갖는 것인 액체 분리기에 있어서, 상기 액체-가스 혼합물이 상기 벽(3)과 상기 차폐부(13) 사이의 공간(28)에서 상기 분리 챔버에 접선방향으로 들어가도록 상기 입구(15)가 상기 리드(8)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분리기를 제공한다.

Description

액체 분리기
본 발명은 액체 분리기에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 본 발명은 물 등과 같은 액체를 압축기로부터의 압축 가스로부터 분리하는 것을 대상으로 한다.
윤활, 밀봉 및 냉각을 위해 오일이 로터 챔버에 주입되는 오일-주입 압축기는 이미 알려져 있다. 결과적으로, 압축 공기에는 오일이 들어 있을 것이다.
그러나, 제약 산업, 도료 산업의 경우에 그리고 식품 관련 및 전자 제품 용례에서, 무(無)오일 압축 공기를 제공할 필요가 있다.
따라서, 공기로부터 오일을 여과하기 위해 압축기 요소 뒤에 필터가 마련된다.
그러나, 이러한 필터가 결코 모든 오일을 공기로부터 제거하지는 않을 것이므로, 이 공기는 전술한 분야들에 있어서 대단히 중요한 또는 매우 까다로운 용례에는 사용될 수 없는데, 이는 제약, 도료, 전자 제품 또는 식품 용례에서는 미소량의 오일도 제품을 사용할 수 없게 만들어 모두 폐기해야만 하기 때문이다.
추가적으로, 이들 필터의 고장의 우려가 있는데, 이러한 고장으로 인해 오일은 공기를 그리고 이에 따라 상기 공기를 이용하는 용례 또는 장치를 오염시킬 것이고, 결과적으로 모두 악영향을 끼칠 것이다.
100% 무오일 압축 공기를 제공하도록 오일이 주입되지 않는, 무오일 압축기도 또한 알려져 있다. 단점은, 냉각의 부족으로 인해, 가스 온도가 매우 높이 상승하고, 이에 따라 추가적인 냉각을 필요로 한다는 점이다.
냉각, 윤활 및 밀봉을 위해 물이 압축기 요소에 주입되는 물-주입 압축기도 또한 알려져 있다.
이러한 압축기는, 제약, 전자 제품, 도료 및 식품 분야의 용례에서 오일 오염의 위험이 없다는 장점을 갖는다.
압축 공기로부터 물을 제거할 수 있기 위해, 일단부에서는 베이스에 의해 그리고 타단부에서는 리드(lid)에 의해 폐쇄되어 있는 분리 챔버를 획정하는 적어도 부분적으로 원통형인 벽을 포함하고 처리된 가스의 배출을 위한 가스 출구가 있는 하우징이 마련되어 있는 액체 분리기로서, 상기 분리 챔버에는 상기 분리 챔버의 상기 가스 출구 주위에서 상기 리드로부터 연장되는 차폐부가 마련되어 있는 것인 액체 분리기가 사용된다.
액체 분리기의 하우징에는, 처리 대상 액체-가스 혼합물을 위한 접선방향으로 배치된 입구로서 압축기 요소 출구에 연결될 수 있는 입구가 추가적으로 마련되어 있다.
원심 분리기라고도 지칭되며, 예를 들어 가압 공기로부터 오일 또는 물을 분리하는 데 사용되는 상기한 공지의 액체 분리기에서, 액체-가스 혼합물은, 혼합물의 사이클론 유동에 의해 유발되며 하우징의 원통형 벽에 접선방향으로 배치된 입구에 의해 발생되는 원심력에 의하여 하우징의 벽에 대해 부딪치고 있거나 또는 사출되고 있는 보다 무거운 액체 입자가 존재함으로써 정제될 것이다.
차폐부는, 혼합물이 사이클론 유동을 통과하는 일 없이 출구를 통해 직접 분리 챔버에서 나가는 것을 방지할 것이다.
그러나, 녹 등으로 인한 문제점을 피하기 위해, 물 분리기는 아이녹스(inox)라고도 하는 스테인리스 강으로 대개 제조되며, 그 결과 물 분리기는 그리고 이에 따라 압축기는 매우 고가의 것이 되고 매우 무거워진다.
따라서, 업계에서는, 압축 공기의 오일 오염의 위험성이 있는, 필터를 구비하거나 구비하지 않는 오일-주입 압축기의 보다 저렴한 해결책이 종종 사용된다.
본 발명의 목적은, 무오일 압축 공기가 보다 저렴한 기계로 발생될 수 있게 하도록 물-주입 압축기에 사용될 수 있는 저렴하고 가벼운 액체 분리기를 제공함으로써, 전술한 결점 및 그 밖의 결점 중 적어도 하나에 대한 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 액체 분리기는 또한 다른 기계에도 사용될 수 있다는 것이 분명하다.
본 발명은, 일단부에서는 베이스에 의해 그리고 타단부에서는 리드에 의해 폐쇄되어 있는 분리 챔버를 획정하는 적어도 부분적으로 원통형인 벽을 포함하고 처리된 가스의 배출을 위해 가스 출구가 마련되어 있는 하우징을 구비하는 액체 분리기로서, 상기 분리 챔버에는 상기 분리 챔버의 상기 가스 출구 주위에서 상기 리드로부터 연장되는 차폐부가 마련되어 있고, 상기 액체 분리기에는 처리 대상 액체-가스 혼합물을 위한 입구가 마련되어 있으며, 상기 액체-가스 혼합물이 상기 벽과 상기 차폐부 사이의 공간에서 상기 분리 챔버에 접선방향으로 들어가도록 상기 입구가 상기 리드에 배치되어 있는 것인 액체 분리기에 관한 것이다.
입구를 리드에 마련함으로써, 하우징 벽의 강도에 유해한 입구를 더 이상 하우징 벽에 마련할 필요가 없다는 것이 장점이다.
이로써, 벽에 접선방향으로 배치된 입구가 하우징을 약화시킬 것이라는 위험성이 존재하지 않는 하우징에 대해 스테인리스 강 이외의 재료를 사용할 가능성이 열린다.
다른 장점은, 이와 같이 입구를 구성함으로써, 액체-가스 혼합물이 상기 벽과 상기 차폐부 사이의 공간에서 상기 분리 챔버에 접선방향으로 들어가, 액체-가스 혼합물이 벽을 따라 차폐부 주위에서 사이클론 경로를 따를 것이라는 것이다.
결과적으로, 혼합물에 존재하는 액체 입자 또는 액체 방울의 분리는, 상기 액체 입자 또는 액체 방울이 벽에 대해 퇴적함으로써 효율적으로 일어날 것이다.
가장 바람직한 실시형태에서, 하우징의 벽은 슬리브로 구성되고, 그 주위에 복합재가 설치 또는 권취되어 있다. 이는 예를 들어 영어로 "필라멘트 와인딩"이라고 하는 기술을 이용하여 실시될 수 있다.
상기 슬리브는 예를 들어 PE, HDPE, LDPE, PET, 또는 플루오폴리머 등과 같은 폴리머 또는 플라스틱으로 제조될 수 있다. 이러한 슬리브는 예를 들어 "블로우 성형", "회전 성형"을 통해 또는 슬리브를 형성하도록 용접 및/또는 접착을 하거나 하지 않고서 하나 이상의 층을 감싸는 것을 통해 사전 제조될 수 있다. 다른 재료가 이러한 슬리브에 대해 사용되는 것은 배제되지 않는다. 또한, 이러한 슬리브를 형성하도록, 직물 또는 소위 부직포를 감싸고 수지에 함침시킬 수 있다.
이러한 슬리브를 영어로 "라이너"라고도 한다.
복합재는 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 비닐 수지 혹은 유사한 수지를 모재로 하여 유리 섬유, 아라미드, 탄소 섬유, 또는 현무암 섬유로 만들어질 수 있다. 복합재가 갖는 장점은, 가볍고, 강하며 부식에 민감하지 않다는 것이다.
슬리브로 구성되고 이에 따라 복합재가 이 슬리브의 주위에 설치 또는 권취되는 하우징의 이러한 구조가 갖는 장점은, 액체 분리기의 무게를 대폭 줄이는 것이다.
입구를 리드에 마련함으로써, 이러한 입구를 구현하기 위해 개구를 복합재에 만들 필요가 없어지고, 이에 따라 복합재의 강도가 보장된다.
다른 장점은, 복합재가 주위에 감싸여 있는 슬리브를 사용함으로써, 매끄러운 내벽이 마련될 수 있고, 이에 따라 상기 내벽에 대해 퇴적된 물 입자가 액체 분리기의 베이스로 쉽게 떨어질 수 있으며, 분리된 액체를 위한 배수부에 의해 배출될 수 있다는 점이다.
추가적으로, 상기한 슬리브는 또한 하우징의 기밀성을 보장할 수 있다.
제1 실용적인 실시형태에서, 상기 리드의 외경은 하우징의 원통형 벽의 외경보다 작거나, 및/또는 상기 베이스의 외경은 상기 하우징의 원통형 벽의 외경보다 작다.
특히, 이러한 실용적인 실시형태에서, 복합재는 리드 및/또는 베이스 위에 또는 주위에 부착된다. 이는, 상기 원통형 벽과 상기 리드 및/또는 베이스의 사이에 강한 연결이 구현된다는 장점을 갖는다.
추가적인 개선된 실시형태에서, 상기 리드 및/또는 베이스의 주변에는 하나 이상의 표면 요철이 마련되어 있다. 이는, 상기 표면 요철에 또는 위에 복합재를 부착함으로써, 상기 리드 및/또는 베이스와 상기 원통형 벽의 복합재의 사이에 비회전 연결이 구현될 수 있다는 장점을 갖는다.
제2 실용적인 실시형태에서, 상기 리드의 외경은 단부에서 상기 하우징의 원통형 벽의 내경보다 작거나, 및/또는 상기 베이스의 외경은 단부에서 상기 원통형 벽의 내경보다 작다.
구체적으로 이러한 실시형태에서는, 하나 이상의 부품의 밖에 존재하며 하우징의 원통형 벽의 단부의 내측에 있는 홈에 배치되는 하나 이상의 유지 링을 통해, 상기 리드 및/또는 베이스가 하우징에 부착된다. 이는, 상기 리드 및/또는 베이스가 하우징에 간단하고 신속한 방식으로 장착될 수 있다는 장점을 갖는다. 또한, 상기 리드 및/또는 베이스는 또한 간단하고 신속한 방식으로 분해될 수도 있는데, 이는 액체 분리기의 검사를 그리고 가능한 세척을 허용한다.
보다 구체적으로, 상기 리드 및/또는 베이스는, 예를 들어 US 2011/233,126호에 기술된 바와 유사한 방식으로, 소위 단부 캡을 역삼투압 용기에 고정하는 것에 알려진 바와 같이 고정될 수 있다.
제1 실시형태뿐만 아니라 제2 실시형태에서도, 상기 베이스와 상기 슬리브의 사이에 및/또는 상기 리드와 상기 슬리브의 사이에 밀봉부가 제공될 수 있다. 예를 들어, O-링이 밀봉부로서 적용될 수 있다.
제1 실시형태뿐만 아니라 제2 실시형태에서도, 상기 리드 및/또는 상기 베이스는 양극 산화 알루미늄으로 제조될 수 있다. 스테인리스 강 또는 청동 합금 등과 같은 다른 스테인리스 금속도 적합하다는 점에 주목해야 할 필요가 있다.
제1 또는 제2 실용적인 실시형태의 추가적인 실용적인 실시형태에서, 입구는 리드 내에 그리고 리드를 통과하게 덕트로서 구성되며, 이 경우 바람직하게는 덕트의 단면은, 액체-가스 혼합물의 유동 방향에서 보아, 거의 원형에서부터 D형으로 점점 변화된 후, C형으로 되고, 이 C형의 개구는 슬리브에 면하며, 상기 덕트는 적어도 C형 단면에서 구부러져 있고, 하우징의 형상을 따른다.
이는, 원형 입구가 압축기의 출구 또는 액체-가스 혼합물의 다른 입구 도관을 연결하는 것을 용이하게 해준다는 장점을 갖는다.
덕트의 만곡된 형상은, 액체-가스 혼합물이 사이클론 유동 경로를 따라 분리 챔버에 들어가서, 사이클론 분리가 최적으로 수행될 수 있는 것을 보장할 것이다. 액체-가스 혼합물은, 이를테면, 슬리브에 대해 사출될 것이다.
또한, 덕트의 단부에 있어서의 C형상은, 액체-가스 혼합물의 액체 입자가 벽과 접촉하게 될 수 있고 분리 챔버에 들어갈 때 분리될 수 있다는 것을 보장할 것이다.
결국, 액체 입자는 벽에 닿자마자, 쉽게 액체 분리기의 베이스에 떨어질 수 있으며, 분리된 액체를 위한 배수부에 의해 배출될 수 있다.
한편, 덕트의 벽에 대해 퇴적된 액체 입자는, 액체-가스 혼합물의 유동에 의해 덕트로부터 휩쓸려 갈 것이고 혼합물에 되돌아갈 것이다.
추가적인 실용적인 실시형태에서, 덕트는 액체-가스 혼합물의 유동 방향에서 보아, 개방 나선형을 따라 만곡된다.
바람직한 실시형태에서, 가스 출구는 리드의 중앙에 배치된다.
액체 분리기의 하우징에는, 데미스터 또는 액적 분리기 추가적으로 마련될 수 있다. 이러한 방식으로, 하우징의 내벽에 대해 사출되지 않은 가스 유동 내의 유체 입자의 일부가 포획될 수 있다. 이러한 목적으로, 예를 들어 오픈 폼(open foam) 등과 같은, 몇몇 재료가 사용될 수 있다는 것은 잘 알려져 있다.
추가적인 실용적인 실시형태에서, 유체 분리기에는 하우징에서의 유체의 레벨을 결정하는 수단이 마련된다. 이 수단은, 하우징의 중앙에 또는 하우징의 내벽에 배치되는 센서의 형태일 수 있다. 대안적으로, 측정 튜브 또는 오일 게이지가 하우징의 외부에 배치될 수 있고, 이에 따라 일단부가 베이스 내의 통로와 연결되며 타단부가 리드 내의 통로와 연결된다.
유체 분리기를 섀시 상에, 표면에, 또는 압축기 설비 상에 장착할 수 있도록, 베이스에는 지지부 또는 레그 또는 유사한 것이 추가적으로 마련될 수 있다.
액체 분리기에는 압력 경감 밸브가 추가적으로 마련될 수 있는데, 이 압력 경감 밸브는 바람직하게는 리드 또는 베이스 상에 장착된다.
액체 분리기에는 최저 압력 밸브가 추가적으로 마련될 수 있는데, 이 압력 경감 밸브는 바람직하게는 리드 상에 장착된다.
또한, 액체 분리기는 압축기 설비의 일부분일 수 있고, 이에 따라 액체 분리기의 입구는 압축기 요소의 출구와 연결된다. 액체 분리기는 공기로부터 물을 분리하기 위한 액체 분리기, 특히 소위 물-주입 압축기 설비의 일부분으로서의 액체 분리기일 수 있고, 이에 따라 유체 분리기의 입구는 물-주입 압축기 요소의 출구와 연결된다.
본 발명의 특징을 보다 잘 보여주려는 의도로, 본 발명에 따른 액체 분리기의 몇몇 바람직한 변형례를, 이하에 첨부 도면을 참조로 하여 제한의 속성은 전혀 없는 예로서 기술한다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 액체 분리기를 개략적으로 나타내고;
도 2는 도 1의 액체 분리기의 수직 단면을 개략적으로 나타내며;
도 3 및 도 4는 도 1 및 도 2의 액체 분리기의 베이스를 개략적으로 나타내고;
도 5 내지 도 8은 도 1 및 도 2의 액체 분리기 리드에 대한 다른 도면과 단면도를 개략적으로 나타내며;
도 9는 역삼투압 용기에 적용된 것과 유사한 하우징을 갖는 본 발명에 따른 액체 분리기를 개략적으로 나타내고;
도 10은 본 발명에 따른 액체 분리기를 포함하는 압축기 설비의 일부분을 개략적으로 나타낸다.
도 1 및 도 2에 개략적으로 나타내어진 바와 같은 본 발명에 따른 액체 분리기(1)는, 일단부, 즉 하단측(5)에서는, 베이스(6)에 의해 폐쇄되어 있고 타단부, 즉 상단측(7)에서는, 리드(8)에 의해 폐쇄되어 있는 분리 챔버(4)를 획정하는 적어도 부분적으로 원통형인 벽(3)으로 구성되는 하우징(2)을 주로 포함한다.
도 2에 도시된 예에 도시된 바와 같이, 하우징(2)의 벽(3)은 슬리브(9)로 구성되고, 그 주위에 복합재(10)가 설치 또는 랩핑되어 있다.
슬리브(9)는 예를 들어 HDPE 등과 같은 플라스틱 또는 폴리머로 제조되지만, 다른 재료가 사용되는 것은 배제되지 않는다.
복합재(10)는 에폭시 수지 등을 모재로 하여 유리 섬유, 아라미드, 또는 탄소 섬유로 이루어진다.
이 경우, 베이스(6)와 리드(8) 양자 모두는 양극 산화 알루미늄으로 이루어진다. 이 재료는 예를 들어 스테인리스 강보다 저렴하고 가볍다.
양호한 밀봉을 보장하기 위해, 한편에서는 베이스(6) 및 리드(8)와 다른 한편에서는 슬리브(9)의 사이에 시일(11)이 제공된다.
이는 도 2에 도시되어 있는데, 이 실시형태에서는 O-링이 시일(11)로서 사용되지만, 다른 타입의 시일(11)이 사용될 수 있는 것은 배제되지 않는다. 도 3은 이 O-링이 양호한 밀봉을 목적으로 설치된 홈(12)을 갖는 베이스(6)에 제공되는 것을 보여준다.
전술한 분리 챔버(4)에서는, 전술한 리드(8)로부터 그리고 이 리드(8)에 마련되는 처리된 가스를 위한 가스 출구(14) 주위에서 연장되는 차폐부(13)가 마련된다.
이 경우 차폐부(13)는 튜브로서 구성되고, 이 경우 HDPE로 제조된다.
이 경우에, 전술한 가스 출구(14)는 리드(8)의 중앙에 배치되지만, 이는 필수적인 것은 아니다.
본 발명에 따른 리드(8)에는 처리 대상인 액체-가스 혼합물을 위한 입구(15)도 또한 마련되어 있다.
또한, 분리된 액체를 위한 배수부(16)가 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 베이스(6)에 있어서 하단측(5)에 마련되어 있다. 이 배수부(16)가 베이스(6)에 가까운 하우징(2)의 벽(3)에 배치되는 구성은 배제되지 않는다.
베이스(6)에는, 액체 분리기(1)를 표면 또는 기계에 부착하기 위한 보조 기구(17)가 갖춰져 있다. 이 경우에는 받침대 또는 레그이지만, 상기 보조 기구(17)가 다른 방식으로 구성될 수 있은 분명하다.
또한, 대개 스폰지 및/또는 연질 재료로 구성되는 데미스터 또는 액적 분리기(18)가 하우징(2)에 마련되어 있다. 이 액적 분리기(18)는 하우징(2)에 있어서 하단측(5)에 마련되어 있다.
또한, 하우징(2)에는 하우징(2)에 있어서의 액체의 레벨을 결정하기 위한 컨트롤러들(19)이 마련되어 있다.
도시된 예에서, 이들 컨트롤러(19)는 하우징(2)의 중앙에 배치된 센서의 형태로 구성된다.
그러나, 센서가 예를 들어 슬리브(9)의 내벽(20) 상에 배치되거나 또는 내벽에 맞대어 놓이는 구성은 배제되지 않는다.
도 5 내지 도 8에서는, 리드(8)가 보다 상세히 도시되어 있다. 이 리드(8)는 베이스(6)의 반대편인, 원통형 벽(3)의 상단측(7)에 배치된다.
입구(15)는 리드(8) 내에 있는 그리고 리드를 관통하는 덕트(21)로서 형성된다. 덕트(21)는 처리 대상인 액체-가스 혼합물을 분리 챔버(4)로 그리고 분리 챔버 내로 안내할 것이다.
이 경우, 덕트(2)는 액체-가스 혼합물의 유동 방향에서 보아, 개방 나선형으로 구부러진다.
이러한 방식에서, 액체-가스 혼합물은 사이클론 또는 볼텍스-형상의 유동으로 분리 챔버(4)에 들어갈 것이고, 이에 따라 슬리브(9)의 내벽(20)에 대한 사이클론 분리가 최적화될 수 있다.
도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 덕트(21)의 일부분이 리드(8) 상에 있는 또는 리드에 맞대어 놓인 도관 또는 튜브로서 배치된다. 그러나, 리드(8)를 더 두껍게 만드는 구성 그리고 덕트(21)를 리드(8)에 일체화하는 구성도 또한 가능하다.
또한, 덕트(21)의 단면 형상은 덕트(21)의 길이를 따라 가변적이다.
이 경우, 덕트(21)를 통과하는 액체-가스 혼합물의 유동 방향에서 보아, 상기 단면은 거의 원형(도 6)에서부터 D형(도 8)으로 점점 변화된 후, C형(도 6과 도 7)에 이르게 될 것이다.
덕트(21)의 원형 입구(22)는, 예를 들어 압축기로부터의 도관에 대해 용이한 연결을 제공할 것이다.
이 경우, C형은 덕트가 일측에서 개방될 것이라는 것을 의미한다. 이는, D형의 직선측(23)이 특정 위치에서 개방될 것이라는 것을, 즉 개방된 C형 단면이 얻어지도록 직선측(23)이 없어질 것이라는 것을 의미한다.
덕트(21)의 배출부(24)에서의 C형 단면은, C형의 개구가 슬리브(9)를 향해 지향되어 있도록 경사져 있을 것이고, 이에 따라 덕트(21)는 C형 단면에서 구부러지거나 만곡되며 슬리브(9)의 내벽(20) 또는 하우징(2)의 형상을 따른다.
예시된 예에서, 덕트(21)는 그 전체 길이를 따라 구부러져 있지만, 덕트가 C형 단면에서만 구부러져 있는 구성이 가능하다.
예시된 예에서, 덕트(21)는 분리 챔버(4)에 들어가는 순간부터, 즉 슬리브(9)의 내벽(2)에 대한 액체 입자의 퇴적에 의해 액체-가스 혼합물의 분리가 일어날 수 있는 순간부터, C형 단면을 갖는다.
도 5 내지 도 7은, 덕트의 일단부, 즉 배출부(24)가 리드(8)에 있어서 분리 챔버(4)에 면하는 측에 위치해 있고, 덕트의 타단부, 즉 입구(12)가 리드(8)에 있어서 분리 챔버(4)로부터 멀어지는 방향을 향하는 측에 위치해 있는 것을 분명히 보여준다. 다시 말하면, 입구(22)와 배출부(24) 양자 모두 좌우에 배치되어 있지 않다.
그 결과, 리드(8)의 주변(25)에는 통로가 없다.
이는 본 발명에 따른 액체 분리기(1)의 제조에 유익한 영향을 미칠 것이다.
결국, 이는 복합재(10)를 적어도 부분적으로 리드(8) 위에 또는 주위에 설치할 가능성을 열어 준다. 이는 도 2에 도시되어 있다.
가능한 배출부(16)를 베이스(6)에 있어서 적절한 위치에 제공함으로써, 베이스(6)의 주변(26)에도 또한 통로가 없을 것이고, 이에 따라 복합재(10)가 베이스(6) 위에 또는 주위에 설치될 수 있다.
그 결과, 하우징을 형성하는 복합재(10)가 입구(15) 또는 배출부(16)를 폐쇄 또는 차단하는 일 없이 베이스(6), 리드(8) 및 슬리브(9)를 함께 유지할 수 있을 가능성이 열릴 것이다.
추가적으로, 복합재(10)에 통로가 만들어질 필요가 없으므로, 복합재(10)는 그 강도를 유지할 것이다.
도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 표면 유닛(27)이 리드(8)와 베이스(6)의 주변(25, 26)에 마련된다.
이 경우, 이들 유닛은 복합재(10)가 설치되는 국부적인 리세스(27)이지만, 이들 유닛은 복합재(10)가 설치되는 국부적인 돌출부인 구성도 또한 가능하다.
이로써, 복합재(10)와 리드(8) 및 베이스(6) 사이에 회전 연결을 달성하는 것이 가능해진다.
국부적인 리세스(27)에 설치된 복합재(10)는 복합재(10) 및 슬리브(9)에 대한 리드(8) 및 베이스(6)의 상대 회전을 막거나 또는 방지할 것이다.
도시된 예에서는, 리드(8) 및 베이스(6)의 주변(25, 26)을 따라 6개의 리세스(27)가 마련되어 있지만, 본 발명이 이에 국한되는 것이 아님은 분명하다. 원칙적으로는, 1개의 리세스(27)가 충분할 것이지만, 개수는 자유롭게 선택할 수 있다.
물론, 리드(8)에만 또는 베이스(6)에만 하나 이상의 표면 유닛(27)이 마련되는 구성도 또한 가능하다.
베이스(6) 또는 리드(8)에 표면 유닛(27)이 없는 경우, 베이스 및 리드는 여전히 슬리브(9) 및 복합재(10)에 대해 회전 가능할 수 있다. 이러한 회전성은, 액체 분리기(1)를 설치하는 경우에 이용되어 최종적인 조정을 가능하게 할 수 있고, 그 결과 예를 들어 모든 도관이 액체 분리기(1)에 용이하게 연결될 수 있다.
도 9에서는, 역삼투용으로, 예를 들어 해수의 염분 제거용으로 사용되는, 튜브 형상 압력 용기에 의해 형성되는 벽(3)을 하우징(2)이 포함하는 유체 분리기(1)가 나타내어져 있다. 벽(3)은 바람직하게는 내부에서 슬리브(9)(도 9에서는 도시 생략)의 주위에 있는 복합재(10)로 이루어진다. 유체 분리기(1) 내에, 분리 챔버(4)가 있다. 베이스(6)는 하단의 단부(5)에 부착되고 리드(8)는 상단의 단부(7)에 부착된다. 이를 목적으로, 링 형상의 홈(30)이 하우징(2)의 양단부(5, 7)의 내측에 마련된다. 베이스(6)와 리드(8)는 링 형상 홈(30)에 장착된 유지 링(31)으로 부착된다. 유지 링(31)을 베이스(6) 및/또는 리드(8)에 부착하기 위해 추가적인 도움 수단, 예를 들어 볼트 연결이 사용되는 구성이 가능하다. 베이스(6)와 리드(8)에는 둘레부에 홈이 추가적으로 마련되고, 이 홈에 시일(11)이 제공된다. 또한, 베이스(6)를 통과하는 통로 및 리드(8)를 통과하는 통로를 통하여 분리 챔버(4)와 연결되어 있는, 상기 레벨을 결정하기 위한 수단(19)이, 이 경우에는 외부에 부착된 측정 튜브가, 제공된다.
액체 분리기(1)의 작동은 매우 간단하며 아래와 같다.
예를 들어 물-주입 압축기 요소로부터의 물-공기 혼합물을 포함하는 액체-가스 혼합물은, 하우징(2)의 상단측(7)에 있는 액체 분리기(1)의 분리 챔버(4)에 입구(15)를 통하여 도입되어 벽(3)과 차폐부(13) 사이의 공간(28)으로 도입된다. 이로써 혼합물은 덕트(21)를 통해 유동할 것이다.
액체-가스 혼합물이 하우징(2)의 원통형 벽(3)을 따라 이동함으로써, 액체-가스 혼합물은 상기 공간(28)을 위에서부터 아래로, 즉 리드에서부터 베이스에까지 통과하는 데, 이는 덕트(21)는, 혼합물이 분리 챔버(4)에 접선방향으로 흘러 들어가는 방식으로 구부러져 있기 때문이다. 따라서, 이러한 이동 중에, 혼합물은 하우징(2)의 둘레보다 수 배나 더 긴 거리를 이동한다.
원심력으로 인해, 혼합물에 있어서 더 무거운 액체 입자들이 하우징(2)의 벽(3)에 대해, 보다 구체적으로는 슬리브(9)의 내벽(20)에 대해 사출되고, 그 결과 이들 입자는 이후에 상기 내벽(20)을 따라 아래쪽으로 유동한다.
분리되는 액체는 하우징(2)의 베이스에서 수집된다.
혼합물이 차폐부(13)의 아래쪽에 도달한 경우, 혼합물은 차폐부(13)의 자유 단부(29) 주위에서 유동한 후 위쪽으로 계속 유동해 간다.
혼합물은 180° 굽이지도록 강제되므로, 상기 더 무거운 액체 입자들은 그 관성으로 인하여 그 하방으로의 이동을 유지할 것이다. 이러한 방식으로, 제2 분리 단계가 일어난다.
데미스터(180) 또는 액적 분리기는 그 내부에 액체 입자들이 포획되게 할 것이고, 그 결과 혼합물의 상방으로의 이동의 영향을 받는 가장 가벼운 유체 입자들은, 혼합물에 의해 가스 출구(14)를 향해 끌어당겨지지 않는다.
혼합물의 진로가 상방으로 설정된 경우, 물의 99% 이상이 분리된다.
분리 챔버(4)의 가스 출구(14) 주위에서 리드(8)로부터 연장되며 차폐부(13)에 의해 둘러싸인 미세 필터가 또한 마련되어, 혼합물이 이 미세 필터를 통한 제3 분리 단계를 거치는 구성은 배제되지 않는다. 이러한 방식으로, 최대 99.99%의 액체가 혼합물로부터 추출될 수 있다.
처리된 가스는 리드(8) 내의 가스 출구(14)를 통해 액체 분리기(1)에서 나간다.
이후에 가스는, 하류에 배치된 어플리케이션에, 예를 들어 압축 공기의 경우 압축 공기 어플리케이션에 사용될 수 있다.
용어 "베이스(6)", "리드(8)", "상단측(7)", "하단측(5)", "베이스" 및 "하단"은 첨부된 도 1과 도 2의 관점에서 항상 사용된다. 그러나, 본 발명에 따른 액체 분리기(1)는 도면들에 도시된 바와 같은 완전한 수직 셋업을 반드시 가질 필요는 없고, 오히려 다른 자세로도 사용될 수 있다는 것은 분명하다.
도 10은 본 발명에 따른 액체 분리기(1)를 포함하는 압축기 설비(35)의 일부분을 개략적으로 나타낸다. 물-주입 스크류 압축기 요소(32)의 출구는 액체 분리기(1)의 입구와 연결된다. 액체 분리기(1)에서는, 압축 공기 내의 물의 일부분이, 액체 분리기(1)의 분리 챔버(4)에 사출함으로써 제거된다. 액체 분리기(1)를 통과한 후, 적어도 부분적으로 물을 빼앗긴 압축 가스는, 최저 압력 밸브(33)를 통하여 안내된다. 최저 압력 밸브(33)는 리드(8) 상에 직접적으로 장착될 수 있다. 액체 분리기(1)는 또한 압력 경감 밸브(34)를 통하여 환경에 연결된다. 액체 분리기(1) 내부의 압력이 너무 높은 경우, 압력은 상기 압력 경감 밸브(34)를 통해 빠져나갈 수 있다. 상기 압력 경감 밸브(34)는 리드(8) 또는 베이스(6) 상에 직접적으로 장착될 수 있다.
본 발명은 예로서 기술되어 있고 도면에 도시되어 있는 실시형태들에 결코 제한되지 않으며, 오히려 상기한 액체 분리기는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않은 모든 종류의 변형례로 구현될 수 있다.

Claims (25)

  1. 일단부(5)에서는 베이스(6)에 의해 그리고 타단부(7)에서는 리드(8)에 의해 폐쇄되어 있는 분리 챔버(4)를 획정하는 적어도 부분적으로 원통형인 벽을 포함하고, 처리된 가스의 배출을 위한 가스 출구(14)가 있는 하우징(2)을 구비하는 액체 분리기로서, 상기 분리 챔버(4)에는 상기 리드(8)로부터 상기 분리 챔버(4)의 상기 가스 출구(14)를 둘러싸는 차폐부(13)가 마련되어 있고, 상기 액체 분리기(1)는 처리 대상 액체-가스 혼합물을 위한 입구(15)를 갖는 것인 액체 분리기에 있어서, 상기 액체-가스 혼합물이 상기 벽(3)과 상기 차폐부(13) 사이의 공간(28)에서 상기 분리 챔버에 접선방향으로 들어가도록 상기 입구(15)가 상기 리드(8)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  2. 제1항에 있어서, 하우징의 벽(3)은 슬리브(9)로 구성되고, 그 주위에 복합재(10)가 설치 또는 권취되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복합재(10)는 에폭시 수지 등을 모재로 하여 유리 섬유, 아라미드, 또는 탄소 섬유로 이루어지는 것을 및/또는 상기 슬리브(9)는 HDPE 등과 같은 플라스틱 또는 폴리머로 제조되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  4. 제2항 및/또는 제3항에 있어서, 상기 리드(8)의 외경은 하우징(2)의 원통형 벽(3)의 외경보다 작은 것을 및/또는 상기 베이스(6)의 외경은 상기 하우징(2)의 원통형 벽(3)의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  5. 제2항 내지 제4항 중 하나 이상의 항에 있어서, 복합재(10)는 적어도 부분적으로 상기 리드(8) 및 베이스(6) 위에 또는 주위에 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  6. 제5항에 있어서, 하나 이상의 표면 유닛(27)이 리드(8) 및/또는 베이스(6)의 주변(25, 26)에 마련되고, 복합재(10)와 리드(8) 및/또는 베이스(6) 사이에 회전 연결을 달성하도록 복합재가 상기 리드 및/또는 베이스에 설치되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  7. 제2항 및/또는 제3항에 있어서, 상기 리드(8)의 외경은 단부(7)에서 하우징(2)의 원통형 벽(3)의 내경보다 작은 것을 및/또는 상기 베이스(6)의 외경은 단부(5)에서 상기 하우징(2)의 원통형 벽(3)의 내경보다 작은 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  8. 제7항에 있어서, 하나 이상의 부품으로 구성되며 하우징(2)의 원통형 벽(3)의 단부(7, 5)의 내측에 있는 링 형상의 홈에 배치되는 하나 이상의 유지 링(31)으로, 상기 리드(8) 및/또는 베이스(6)가 하우징(2)에 고정되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  9. 제2항 내지 제8항 중 하나 이상의 항에 있어서, 베이스(6) 및 리드(8)와 슬리브(9)의 사이에 시일(11)이 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 시일(11)은 O-링인 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 베이스(6) 및/또는 리드(8)는 양극 산화 알루미늄, 스테인리스 강, 또는 청동 합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 하나 이상의 항에 있어서, 입구(15)는 리드(8) 내에 있는 그리고 리드를 관통하는 덕트(21)로서 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기
  13. 제12항에 있어서, 덕트(21)의 단면은, 액체-가스 혼합물의 유동 방향에서 보아, 거의 원형에서부터 D형으로 점점 변화된 후, C형으로 변화되고, 이에 따라 상기 C형의 개구는 슬리브(9)를 향하고 있으며, 상기 덕트(21)는 적어도 C형 단면에서 구부러져 있고, 하우징(2)의 형상을 따른 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  14. 제12항 및/또는 제13항에 있어서, 덕트(2)는 액체-가스 혼합물의 유동 방향에서 보아, 개방 나선형으로 구부러져 있는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  15. 제12항 내지 제14항 중 하나 이상의 항에 있어서, 덕트(21)의 일단부(24)는 리드(8)에 있어서 분리 챔버(4)에 면하는 측에 위치해 있고, 덕트(21)의 타단부(22)는 리드(8)에 있어서 분리 챔버(4)로부터 멀어지는 방향을 향하는 측에 위치해 있는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  16. 제1항 내지 제15항 중 하나 이상의 항에 있어서, 가스 출구(14)는 리드(8)의 중앙에 배치되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  17. 제1항 내지 제16항 중 하나 이상의 항에 있어서, 하우징(2)에 있어서의 액체의 레벨을 결정하기 위한 컨트롤러(들)(19)가 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 컨트롤러(들)(19)는 하우징(2)의 중앙에 또는 하우징(2)의 내벽(20)에 배치된 센서로서 구성되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  19. 제1항 내지 제18항 중 하나 이상의 항에 있어서, 데미스터(18) 또는 액적 분리기가 하우징(2)에 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  20. 제1항 내지 제19항 중 하나 이상의 항에 있어서, 분리된 액체를 위한 배수부(16)가, 베이스(6)에 또는 베이스(6)에 가까운 하우징(2)의 벽(3)에 배치되어, 액체 분리기(1)에 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  21. 제1항 내지 제20항 중 하나 이상의 항에 있어서, 베이스(6)에는, 액체 분리기(1)를 표면 또는 기계에 부착하기 위한 받침대 또는 레그 또는 보조 기구(17)가 갖춰지거나 또는 갖춰질 수 있는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  22. 제1항 내지 제21항 중 하나 이상의 항에 있어서, 리드(8) 또는 베이스(6)에 연결되는 압력 경감 밸브(34)가 액체 분리기(1)에 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  23. 제1항 내지 제22항 중 하나 이상의 항에 있어서, 리드(8)에 연결되는 최저 압력 밸브(33)가 액체 분리기(1)에 마련되는 것을 특징으로 하는 액체 분리기.
  24. 제1항 내지 제23항 중 하나 이상의 항에 따른 적어도 하나의 액체 분리기(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
  25. 제24항에 있어서, 압축기 설비는 적어도 하나의 물-주입 스크류 압축기 요소(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기 설비.
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