KR20220137750A - 유체 혼합물 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 수소, 공기, 질소 또는 희가스와 같은 기체 및 특히 이온성 액체, 유압유 또는 공정 액체와 같은 액체를 함유하는 유체 혼합물의 처리 장치에 관한 것이며, 상기 처리 장치는 상기 유체 혼합물을 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 적어도 하나의 분리단(30)을 포함하고, 상기 액체 성분은 수집 챔버(32)로 안내되어 플로트(44)를 상승시키며, 상기 플로트(44)는 상기 수집 챔버(32)의 특정 액체 레벨의 경우 센서 장치(42)를 비접촉식으로 활성화하고, 상기 센서 장치(42)는 상기 플로트(44)를 하강시키기 위해 상기 수집 챔버(32)를 배수할 목적으로 바람직하게는 배수 장치를 작동시킨다. 상기 처리 장치는, 플로트(44)의 외주가 수집 챔버(32)의 하우징 벽(54)의 내부를 따라 축방향으로 이동가능하게 안내되며, 플로트(44)가 플로트(44)에 의해 서로 공간적으로 분리된 수집 챔버(32)의 부분들을 매체 전달 방식으로 서로 연결하는, 기체 및/또는 액체용 적어도 하나의 통로(50)를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

유체 혼합물 처리 장치

본 발명은 특히 수소, 공기, 질소 또는 희가스와 같은 기체, 및 특히 이온성 액체, 유압유 또는 공정 액체와 같은 액체를 함유하는 유체 혼합물의 처리 장치에 관한 것이며, 상기 처리 장치는 유체 혼합물을 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 적어도 하나의 분리단을 포함하고, 상기 액체 성분은 수집 챔버로 안내되어 플로트(float)를 상승시키며, 상기 플로트는 수집 챔버의 특정 액체 레벨의 경우 센서 장치를 비접촉식으로 활성화하고, 상기 센서 장치는 상기 플로트를 하강시키기 위해 수집 챔버를 배수할 목적으로 바람직하게는 배수 장치를 작동시킨다. 특히, 상기 처리 장치는 수소와 같은 기체와 이온성 액체와 같은 소량의 액체를 포함하는 고압 유체 혼합물의 처리에 관련된다.

최근에 수소는 약 500~1000 바아의 고압을 갖는 수소 동력 차량용 주유소에서 제공된다. 종래의 피스톤 압축기에 필적하는 설계를 갖는 소위 이온 압축기가 수소 압축을 위해 사용되는 것이 유리하지만, 피스톤 대신에 압력 전달을 위해 이온성 액체 칼럼이 사용된다. 변위 요소로서 작용하는 액체는 변위 피스톤에 비해, 일정량이 압축기로부터 나온 압축 가스로 이송되기 때문에 발생된 열을 더 잘 분산시킬 수 있다는 장점을 갖는다. 이온성 액체는 알려진 바와 같이 물과 같은 용매에 염이 용해되지 않고 100℃ 미만의 온도에서 액체인 유기 염이다. 고압 레벨에서 이온 압축기의 작동 중, 예를 들어 시일 고장, 다이어프램 파열 등에 의해 액체 성분이 의도치 않게 기체로 유입된다. 이 유입은 기술적으로 캐리오버라고도 하며 유체 혼합물의 처리를 필요로 한다. 처리하지 않으면 내연 기관 및 연료 전지에 심각한 손상이 발생할 수 있다.

DE 10 2014 012 094 A1에는 이러한 유체 혼합물의 처리 장치가 알려져 있으며, 이 처리 장치는 유체 혼합물을 액체 성분과 기체 성분으로 분리하기 위한 제 1 분리단을 포함하고, 상기 기체 성분은 나머지 액체 성분으로 오염될 수 있다. 알려진 해결책에서, 처리 장치의 수집 챔버에 수용된 액체 성분을 처리 장치로부터 배출하기 전에 세정하는 추가 분리단이 제공된다. 알려진 해결책에서 분리 과정은 여러 단계로 수행되기 때문에, 제 1 분리 과정의 수행 후 상기 제 2 분리단에서 미세 분리가 수행되고, 그에 따라 이온성 액체와 같은 해당 액체 성분은 사용에 필요한 순도로 다시 이용될 수 있고 압축 프로세스로 직접 러턴될 수 있다.

수집 챔버 내의 레벨 표시기에 의해 작동될 수 있는 밸브 제어 시스템은 바람직하게는 처리 장치의 수집 챔버로부터의 배수 과정을 제어하는데 사용된다. 구체적으로, 수집 챔버에서 동시에 변위 측정 시스템용 측정 섹션을 형성하는 로드형 가이드에서 안내되는 플로트가 제공되고, 예를 들어 도파관이 로드형 가이드 내에서 고정되며 플로트 자체가 플로트의 이동 운동 동안 도파관을 제어하기 위한 영구 자석을 지지하는, 소위 자기변형 측정 방법을 사용하여, 비접촉식 센서 장치가 구현된다.

이러한 선행 기술에 기초하여, 본 발명의 과제는 알려진 해결책의 장점을 유지하면서, 바람직하게는 수집 챔버용 배수 장치의 방해 없는 작동이 플로트 제어에 의해 달성되며 플로트 자체가 분리단으로부터 액체를 수집할 때 수집 챔버에서 방해 없이 자유롭게 이동할 수 있도록, 알려진 해결책을 개선하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제 1 항의 특징들을 전체적으로 갖는 처리 장치에 의해 해결된다.

청구항 제 1 항의 특징부에 따르면, 플로트의 외주는 수집 챔버의 하우징 벽 내부를 따라 축 방향으로 이동 가능하게 안내되고, 상기 플로트는 플로트에 의해 서로 공간적으로 분리된 수집 챔버의 부분들을 매체 전달 방식으로 서로 연결하는, 기체 및/또는 액체용 적어도 하나의 통로를 갖기 때문에, 플로트 본체는 방해 없이 수집 챔버에서 안내되고, 액체 성분의 플로팅 과정에 영향을 미치는 압력 차이는 플로트의 각 통로를 통해 최소화된다.

정상 작동 중에는 공정 가스(이 경우, 수소 가스)에 액체 성분이 전혀 없거나 또는 매우 소량만 예상된다. 분리단으로서의 유착 필터 요소는 공정 가스로부터 액체(이 경우, 이온성 액체 형태)를 분리하는데 사용되며, 이 액체는 처리 장치가 통상적으로 수직으로 설치된 경우 중력에 의해 아래쪽으로 처리 장치 하우징의 수집 챔버 내로, 즉 유착 필터 요소를 갖는 처리 장치 영역 아래로 흐른다. 이 경우 수집 챔버에서 액체가 분리되면 플로트는 수집 챔버의 현재 액체 레벨에 따라 부력체로서 부상한다; 센서 장치에 의해 검출되는 과정. 센서 장치는 바람직하게는 플로트를 지속적으로 모니터링할 수 있고, 어떤 경우에도 플로트 레벨의 미리 설정된 임계값에서 배수 과정은 센서 장치에 의해, 예를 들어 밸브 장치를 활성화함으로써, 트리거될 수 있다. 수집 챔버로부터 액체를 완전히 비우는 것과 같은 의미일 수 있는 가장 낮은 레벨로 플로트가 하강하면, 센서 장치가 비여기(unexcited) 상태로 되고, 할당된 밸브가 닫히기 때문에 배수 장치가 닫힌다. 수집 챔버는 공정 가스로부터 액체를 수집하기 위해 다시 사용될 수 있다.

플로트의 안전한 안내를 위해 플로트는 처리 장치의 내벽 또는 수집 챔버를 따라 안내된다. 이것은 반드시 플로트와 처리 장치 하우징의 벽 부분들이 맞닿아 있다는 것을 의미하지는 않는다. 오히려, 상기 벽 부분들 사이의 환형 갭은 일종의 액막이 형성됨으로써 자유롭게 유지될 수 있고, 상기 액막의 형성은 플로트 내의 각각의 압력 보상 통로에 의해 촉진된다.

본 발명에 따른 유체 혼합물 처리 장치는 압축된 수소의 유체 처리로 제한될 필요가 없고, 공기를 포함하는 임의의 형태의 공정 가스로부터 액체 성분을 분리하는데 사용될 수 있다. 그러나 고압 적용을 위한 처리 장치의 사용이 특히 바람직한 것으로 나타났다.

본 발명에 따른 처리 장치의 바람직한 실시예에서, 플로트는 중량력을 보상하기 위한 부력 보조기를 구비하고, 상기 부력 보조기는 분리 장치를 통해 안내된 가스 성분을 적어도 부분적으로, 상기 분리 장치의 방향으로 매체 전달 방식으로 폐쇄된 플로트의 내부로 안내한다. 부력체로서의 플로트는 특정 용도에 대해 최적의 부력 결과를 제공하는 소정 밀도를 갖는다. 그러나 실제로는 밀도가 더 낮은 액체가 시스템에 나타날 수 있다. 이는 액체의 부력이 더 이상 플로트의 중량력을 초과하지 않으며 수집 챔버에서 신뢰할 수 있는 액체 검출이 불가능하게 한다. 바람직하게는 플로트 내부에 위치하고 장치의 수직 작동 위치에서 막힌 구멍으로 형성되어 아래로부터 플로트 내로 삽입되는 챔버들은 정상 작동 중에 유체 혼합물의 기체 성분을 가둘 수 있고, 상기 기체 성분은 플로트의 전체 중량을 줄이는데 도움이 된다.

앞에서 설명한 것처럼, 플로트는 처리 장치 하우징의 매우 매끄러운 벽에 의해 안내되므로, 플로트는 훨씬 낮은 밀도의 액체에도 사용될 수 있으며 센서 기능 및 배수 기능이 보장된다. 그러나 일부 액체들은 점도가 높아 모세관 작용이 높기 때문에 플로트의 둥근 원통형 형상에서 하우징 벽과 인접한 플로트 벽 사이에 갭을 형성하여 분리된 액체 성분이 플로트의 부력을 위해 상부로부터 플로트 아래 하부 영역으로 도달할 수 있게 하는데 충분하지 않다. 또한 처리 장치 하우징에서 플로트가 뒤집어질 위험이 있으므로, 원통형 디자인의 경우 외부 직경의 특정 공차가 준수되어야 한다. 이 문제를 피하기 위해, 본 발명에 따른 처리 장치의 바람직한 실시예에서, 플로트는 외주를 따라 홈 형태로 플로트 내로 도입되어 각각의 통로의 역할을 하는 길이 방향 채널들을 갖고, 이 길이 방향 채널들은 플로트의 서로 반대편 단부면에서 개방되며 수집 챔버에서 플로트의 서로 반대의 이동 방향에 평행하게 연장된다. 이 길이 방향 채널들은 일종의 모세관을 형성할 수 있으며, 이는 한편으로는 플로트의 중량을 더욱 줄이는데 도움이 되며 동시에 위에서부터 플로트 아래 영역으로 고점도 액체의 교환을 허용한다.

따라서, 개선된 안내를 위해, 처리 장치의 바람직한 실시예에서, 플로트는 로드형 가이드를 따라 플로트를 안내하는 중앙 리세스를 가질 수도 있다. 플로트는, 로드형 가이드에서 멀어지는 방향으로 플로트 내로 도입되며 플로트의 반대편 단부면에서 개방되는 각각의 통로로서 홈형 길이 방향 채널을 추가로 갖는다. 그러면 로드 가이드는 동시에 센서 장치의 일부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 처리 장치의 특히 바람직한 실시예에서, 작동 위치에서 볼 때, 림은 플로트의 하부면에 배치되고, 이 림은 원주의 나머지 부분에 대해 오목하며 적어도 하나의 오리피스를 갖고 적어도 플로트의 추가 길이 방향 채널과 기체 성분을 안내하는 할당 가능한 챔버 사이에서 매체 전달 방식 연결을 형성한다. 상기 오리피스는 각각 내부 채널과 외부 채널 사이에 일종의 댐핑을 도입하며, 이 댐핑은 특히 점성이 높은 액체 성분의 경우 처리 장치 하우징에서 플로트의 각각의 횡이동 방향으로 플로트의 방해 없는 작동을 가능하게 한다. 또한, 플로트의 오목한 림은 수집 챔버를 배수하는 과정에서 중앙에 배치된 선택적 유체 출구를 확실하게 닫을 수 있도록 한다. 그렇지 않으면 플로트 내로 영구 자석을 삽입하기 위한 오리피스 개구부들의 적어도 일부는 센서 장치의 구성 요소로서 사용될 수 있다.

특히 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 영구 자석과 같은 센서 장치의 부품들은 유도 변위 측정 시스템을 구현하기 위해 처리 장치 하우징 및/또는 가이드 로드에서 센서 장치의 다른 구성 요소들과 작동 연결되어 있다. 영구 자석 또는 자화 가능한 부품을 플로트 내로 삽입하면, 플로트의 중량력이 의도하지 않게 증가하지만 이는 플로트의 각각의 부력 보조기에 의해 보상된다.

이하에서, 본 발명에 따른 해결책은 도면에 도시된 2개의 실시예를 참고로 더 상세히 설명될 것이다.

도 1은 처리 장치의 제 1 실시예를 부분적으로는 길이방향 단면도로 도시한다.
도 2 내지 도 5는 도 1에 따른 처리 장치에 사용되는 플로트를 다양한 도면 및 길이방향 단면도로 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 해결책의 제 2 실시예를 부분적으로는 길이방향 단면도로 도시한다.
도 7 내지 도 10은 도 6에 따른 실시예에 사용된 플로트를 다양한 도면 및 길이방향 단면도로 도시한다.

도 1에 도시된 처리 장치의 실시예는 도 1의 방향에서 볼 때 외부의 헤드형 하우징 부분(12)에 의해 상부가 폐쇄된 긴 컵형 하우징(10)을 갖는다. 특히, 도 1에 도시된 처리 장치의 작동 위치에서, 내부 나사 연결부(14)는 헤드형 하우징 부분(12)을 실질적으로 원통형인 하우징(10)에 연결하는데 사용된다. 헤드형 하우징 부분(12)은 직경이 감소된 원통형 내부 칼라(16)를 갖고, 상기 내부 칼라(16)는 컵형 하우징(10)의 원통형 내벽(18)과 접촉하며, 또한 하우징 부분(12)은 단부 영역에, 하우징(10)의 내부 챔버(22)를 환경으로부터 밀봉하는 환형 시일(20)을 갖는다.

헤드형 하우징 부분(12)은 통상적인 방식으로, 이온성 액체와 같은 액체 성분과 의도치 않게 유체 혼합물을 형성할 수 있는 수소와 같은 기체를 위한 입구 채널(24) 및 출구 채널(26)을 더 포함한다. 입구 채널(24)과 출구 채널(26)은 모두 도 1의 방향에서 볼 때 수직으로 연장되고 상단에서 횡방향 연결 구멍들(28)로 개방되며, 상기 구멍들(28)은 도시되지 않은 전체 수소 생성 시스템의 구성요소인, 도시되지 않은 매체 전달 라인을 연결하는데 사용된다. 그 하단에서, 입구 채널(24)은 유착 필터 요소의 형태인 분리단(30)으로 중앙에서 개방된다. 이러한 필터 요소는 DE 10 2012 017 101 A1에 예시로 나타나 있으며, 수소와 같은 기체의 기체 성분으로부터 액체 성분을 분리하는 것 외에도 가스 흐름 또는 유체 혼합물로부터 미립자 오염 물질을 분리하는 것도 가능하다. 세정 또는 분리는 요소(30)와 관련해서, 내부에서 외부로 수행되고, 처리 장치에서 상승하는 수소 가스와 같은 기체는 출구 채널(26) 및 연결 구멍(28)을 통해 처리 장치를 떠난다. 그런 다음, 이 가스 흐름으로부터, 필터 요소(30)에 남아 있는 미립자 오염 물질이 제거된다. 필터 요소(30)의 유착 특성으로 인해 액체 성분은 액적을 형성하면서 필터 요소(30)의 바닥 단부에서 분리되어 수집 챔버(32)로 들어가고, 상기 수집 챔버(32)는 에지 측에서 필터 요소(30)를 지나 컵형 하우징(10)의 다른 내부 챔버(22)로 전이된다.

이와 관련하여, 수소와 같은 기체와 유체 혼합물에서 발생하는 임의의 액체 성분을 수용하기 위한 수집 챔버(32)는 다른 내부 챔버(22)의 직경과 비교하여 직경이 감소하고, 이와 관련하여 바닥 단부에 약간의 방사상 돌출부가 있지만 축방향으로 일정 거리를 유지하는 필터 요소(30)는 내주가 원통형인 수집 챔버(32)와 겹친다. 필터 요소(30)는 가스 흐름으로부터 미립자 오염 물질을 반드시 걸러낼 필요는 없으며; 오히려 가스 흐름으로부터 액체 성분의 분리가 안전한 작동을 위해 충분할 수 있다.

배수 구멍(34)은 수집 챔버(32)의 바닥 단부에 횡방향으로 도입되고, 배수 구멍(34)에는 밸브 장치(38)를 갖는 액체 라인(36)이 연결된다. 밸브 장치(38)는 통전 가능한 작동 자석에 의해 일반적인 방식으로 제어될 수 있는 종래의 2/2-방향 전환 밸브로 구성될 수 있다. 그러한 밸브 장치(38)는 통상적이며 따라서 블랙 박스로만 도시된다.

밸브 장치(38)의 작동 자석은 중앙 제어 장치(40)에 연결되며, 상기 중앙 제어 장치(40)는 통상적인 설계에서 블랙 박스로 도시되고, 전체적으로 도면 번호 42로 표시된 센서 장치로부터 입력 신호를 수신한다. 제어 신호가 센서 장치(42)를 통해 제어 장치(40)로 전송되면, 제어 장치(40)는 밸브 장치(38)의 작동 자석을 통전시키며 2/2-방향 전환 밸브를 그 개방 위치로 이동시키고, 상기 개방 위치에서 액체 라인(36)은 할당된 배수 구멍(34)을 통해 처리 장치의 수집 챔버(32)에 매체 전달 방식으로 연결된다. 밸브 장치(38)의 작동 자석이 통전되지 않으면, 밸브 장치(38)가 닫히고 이러한 방식으로 액체 라인(36)이 차단되며, 수집 챔버(32)에 있는 모든 액체는 더 이상 처리 장치를 떠날 수 없다.

필터 요소(30)는 요소(30)로부터의 공정 가스의 배출을 용이하게 하기 위해 내벽(18)으로부터 반경 방향 거리를 두고 하우징(10)에 의해 반경 방향으로 둘러싸인다. 또한, 요소(30)는 바아형 오프셋 연장부를 통해 헤드형 하우징 부분(12)에 교체 가능한 방식으로 장착되고 헤드 측에서 이 위치에 고정된다.

실질적으로 원통형인 플로트(44)는 도 2 내지 도 5에 상세히 도시된 바와 같이, 원통형 수집 챔버(32)에 배치된다. 플로트(44)는, 요소(30)로부터 분리된 액체가 수집 챔버(32)에 없는 상태에 해당하는 하단 위치로 도 1에 도시되어 있다. 도 1의 도시에 따르면, 플로트(44)는 바닥의 초기 위치로부터 플로트(44)의 상부가 요소(30)의 바닥과 접하는 최대 유체 레벨까지 상승할 수 있다.

플로트(44)의 길이방향 단면에서 볼 때, 처리 장치의 길이방향을 횡단하는 폭은 상기 수직 길이방향에서의 축방향 전체 길이와 동일하다. 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 원통형 플로트(44)는 길이 방향에서 볼 때 2개의 서로 반대편 평면형 단부면(45, 46)을 갖고, 하부 단부면(46)은 아래로 돌출하는 오목한 원통형 림(48)을 가지며, 상기 림(48)은 도 1에 따라 플로트(44)의 가장 낮은 레벨에서 센서 장치(42)의 하우징측 부품의 헤드에 접촉하고 있다.

도 2 내지 도 4에 추가로 도시된 바와 같이, 플로트(44)는 외주에, 특히 도 4에 따라 바닥 측에서 가상의 원호를 따르는 개별 홈형 길이 방향 채널들(50)(총 8개)을 갖는다. 개별 길이 방향 채널들(50)은 외주측에서 서로 등간격으로 배치되고, 길이 방향 채널(50)의 홈 베이스는 외부로부터 볼 때 모양이 볼록한 반면, 길이 방향 바아(52)는 외부로 돌출된 오목 곡률을 갖는다. 세그먼트형 길이방향 바아(52)의 오목한 곡률은 에지 측에서 가상의 완전한 원을 형성하며, 그 직경은 수집 챔버(32)의 내벽(54)의 직경과 동일하거나 약간 더 작게 설계되고, 그에 따라 길이방향 바아들(52)에 의해 형성된 플로트(44)의 외벽과 수집 챔버(32)의 원통형 내벽(54) 사이에 플로트(42)의 전체 길이에 걸쳐 작은 유체 전달 환형 갭(56)이 형성된다. 플로트(44)에 연속적으로 연장되는 길이방향 채널들(50)은 각각 플로트(44) 위와 아래의 수집 챔버(32)의 부분들을 서로 유체 전달 방식으로 연결하는 연속 통로를 형성한다.

특히 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 하부 단부면(46)의 방향에서 본 플로트(44)의 저면도 및 플로트(44)의 길이방향 단면도와 관련하여, 개별 길이방향 구멍(58)이 아래쪽으로부터 도입되고, 상기 구멍(58)의 중심은 길이방향 바아(52)의 오목한 곡률에 의해 형성된 공통 가상 외경보다 작은 직경을 가진 가상 원주 원 상에 놓인다. 또한, 개별 길이방향 구멍들(58)은 각각 할당 가능한 길이 방향 바아(52) 아래에서, 반경 방향으로 볼 때, 플로트(44)에 있는 2개의 홈형 길이방향 채널(50) 사이에 수용된다.

특히 도 5에 따른 길이방향 단면도에 도시된 바와 같이, 플로트(44)는 또한 추가의 길이방향 구멍의 방식으로 중앙 채널(60)을 가지며, 이 중앙 채널(60)로부터 날개 방식으로 바깥쪽으로 돌출하는 2개의 경사 구멍(62)이 연장되고, 상기 구멍들(62)은 밀봉 플러그(64) 위에서 중앙 채널(60)로부터 나와 2개의 인접하게 연결된 수직 길이방향 구멍(58)으로 합쳐진다. 길이방향 구멍(58) 및 선택적으로 2개의 측면 경사 구멍(62)을 갖는 중앙 채널(60)은 중량을 줄이기 위해 및/또는 플로트(44)의 부력 증가를 위해 공정 가스를 포획하기 위해 및/또는 영구 자석(도시되지 않음)을 수용하기 위해 플로트(44) 내로 도입되고, 상기 영구 자석은 센서 장치(42)의 일부로서, 처리 장치 하우징(20)의 바닥측 단부에서 상기 처리 장치 하우징(20) 내로 그 길이방향 축을 따라 삽입되는 센서 장치(42)의 다른 부분과 상호 작용한다. 이와 관련하여, 단일 자석 장치로 구성될 수 있거나 자화 가능한 금속 구성요소로 구성될 수 있는 플로트(44)의 각각의 영구 자석은 센서 장치(42)의 다른 부분을 사용하여 유도 변위 측정 장치를 형성한다.

기체 처리 중에 유착 필터 요소(30)를 통한 액체 분리가 발생하면 액체 성분은 하부 수집 챔버(32)에 축적되고 이러한 방식으로 외부로부터 플로트(44) 주위로 흘러, 축적된 액체가 플로트(44) 아래에 놓이게 되고 부력으로 인해 플로트(44)를 들어 올린다. 플로트(44) 및 센서 장치(42)는 액체 레벨의 변화를 지속적으로 모니터링하는데 사용될 수 있으며, 미리 정해질 수 있는 임계값에서 센서 장치(42)는 위에서 설명한 바와 같이 제어 장치(40)를 제어하며, 상기 제어 장치(40)는 밸브 장치(38)의 작동 자석을 제어하므로, 액체 라인(36)이 개방될 때 처리 장치 하우징(10)의 바닥에 축적된 액체 매체는 수집 챔버(32)를 떠난다. 이 과정에서, 플로트(44)는 도 1의 방향에서 볼 때 그 하부 출발 위치로 되돌아가고, 이것은 센서 장치(42)에 의해 검출되며, 제어 장치(40) 및 밸브 장치(38)의 작동 자석이 적절하게 제어될 때 밸브 장치(38)가 폐쇄되고, 이에 액체 라인(36)의 차단이 수반되며, 수집 챔버(32)는 기체 성분으로부터 분리된 액체에 대한 새로운 수집 과정에 사용될 수 있다.

이하에서, 제 2 실시예가 도 6 내지 도 9를 참조하여 더 상세히 설명된다. 이와 관련하여, 제 1 실시예에서와 동일한 구성요소에 대해 동일한 도면 부호가 사용되며, 그러한 점에서 제 1 실시예에 대한 설명은 이전의 실시예와 실질적으로 다른 점만 설명되는 제 2 실시예에도 적용된다.

특히 도 6에 도시된 바와 같이, 수집 챔버(32)는 숄더 없이 직접 하우징(10)의 내부 챔버(22)로 이행되므로, 내부 챔버(22)와 수집 챔버(32)의 내경이 동일하다. 도 6에 따른 실시예에서, 플로트(44)는 가이드 로드(66)를 따라 추가로 안내되며, 캡(68)은 상부에서 가이드 로드(66)를 폐쇄하고, 이 캡(68)은 플로트(44)가 가이드 로드(66)로부터 미끄러지는 것을 방지하기 위한 것이다. 가이드 로드(66)가 사용될 때, 전체가 도면 번호 42로 표시된 센서 장치는 자기변형 측정 시스템으로서 설계될 수 있다. 그러나 위에서 설명한 것처럼 유도 측정 시스템을 구현하는 것도 가능하다.

도 1에 따른 해결책과는 달리, 도 6에 따른 실시예는 수집 챔버(32)를 비우는 것을 제공하지 않는다. 여기서는, 공정 모니터링만 수행되며 수집 챔버(32)에 액체가 생기는 경우 전체 프로세스가 중지되고 필터(30)가 수동으로 청소된다. 1000 bar 범위의 수소 압력을 갖는 수소 응용 분야의 경우, 누출 위험을 최소화하기 위해 가능한 한 적은 밀봉 지점을 갖는 구성 요소들이 사용된다. 그러나, 원칙적으로 분리된 액체의 배수은 제 1 실시예에 따라 제공되거나 하우징(10)의 길이 방향으로의 배수도 제공될 수 있다.

비교를 위해 도 4에 따른 플로트(44)의 하부면을 도시하는 도 10에 따른 도시에서 알 수 있는 바와 같이, 중량을 줄이기 위해 추가의 길이방향 구멍을 갖는 추가의 내부 구멍 열(70)이 제공된다. 또한, 도 7, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 플로트(44)는 전체에 걸쳐 가이드 로드(66)를 따른 가이드 역할을 하는 중앙 리세스(72)를 갖는다. 이와 관련하여, 변형된 실시예의 플로트(44)는 중앙 리세스(72)로부터 시작하여 추가의 홈형 길이 방향 채널(74)(총 4개)을 가지며, 이 채널들(74)은 각각 통로의 역할을 하고 플로트(44)의 반대쪽 단부면(45, 46)에서 개방된다.

작동 위치에서 볼 때, 플로트(44)의 하부면에 림(48)이 있으며, 이 림(48)은 다른 원주에 대해 오목하고, 플로트의 길이방향 축에 대해 정반대편에 센서 장치(42)용 도시되지 않은 영구 자석을 수용하기 위한 2개의 오리피스형 리셉터클(76)을 갖는다. 이러한 리셉터클들(76)에 영구 자석이 제공되지 않으면, 이 리셉터클들은 플로트(44)와 수집 챔버(32)의 내벽(54) 사이의 환형 간극(56)과 중앙 리세스(72) 사이에 유체 전달 방식 연결을 형성하는 일종의 오리피스를 형성할 수도 있다. 이러한 방식으로 플로트(44)의 균일해진 운동으로 유체 흐름이 댐핑된다. 오목한 림(48)의 하부면에 상부를 향해 원추형으로 넓어진 접촉면(78)이 제공될 수 있으며, 상기 접촉면(78)은 액체 제거 개구가 수집 챔버(32)의 하부면에 배치되어야 하는 경우 중요한 폐쇄된 주변 에지(도시되지 않음)를 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 장치 해결책은 수소의 적용으로 제한될 필요는 없으며, 공정 가스가 유체 혼합물을 형성하면서 액체 성분을 가질 수 있는 모든 곳에서 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 해결책은 실질적으로 밀봉 지점을 필요로 하지 않기 때문에, 300 내지 1000 bar의 매우 높은 압력에서 유체 혼합물의 적용에 특히 적합하다. 사용되는 필터(30)는 미립자 오염 물질을 제거하는 데에도 사용될 수 있기 때문에 차량에서 수소 작동 중 연료 전지의 손상이 크게 방지된다.

30: 분리단
32: 수집 챔버
42: 센서 장치
44: 플로트
45, 46: 단부면
48: 림
54: 하우징 벽
66: 가이드
72: 중앙 리세스

Claims (10)

1. 특히 수소, 공기, 질소 또는 희가스와 같은 기체, 및 특히 이온성 액체, 유압유 또는 공정 액체와 같은 액체를 함유하는 유체 혼합물의 처리 장치로서, 상기 처리 장치는 유체 혼합물을 기체 성분과 액체 성분으로 분리하기 위한 적어도 하나의 분리단(30)을 포함하며, 상기 액체 성분은 수집 챔버(32)로 안내되어 플로트(44)를 상승시키고, 상기 플로트(44)는 상기 수집 챔버(32)의 특정 액체 레벨의 경우 센서 장치(42)를 비접촉식으로 활성화하고, 상기 센서 장치(42)는 상기 플로트(44)를 하강시키기 위해 상기 수집 챔버(32)를 배수할 목적으로 바람직하게는 배수 장치를 작동시키는, 상기 유체 혼합물 처리 장치에 있어서,
   상기 플로트(44)의 외주가 상기 수집 챔버(32)의 하우징 벽(54)의 내부를 따라 축방향으로 이동가능하게 안내되며, 상기 플로트(44)가 상기 플로트(44)에 의해 서로 공간적으로 분리된 상기 수집 챔버(32)의 부분들을 매체 전달 방식으로 서로 연결하는, 기체 및/또는 액체용 적어도 하나의 통로(50)를 갖는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 플로트(44)는 그 중량력을 보상하기 위해 부력 보조기를 갖고, 상기 부력 보조기는 상기 분리단(30)을 통해 안내된 기체 성분을 적어도 부분적으로, 상기 분리단(30)의 방향으로 폐쇄된 상기 플로트(44)의 내부로 안내하는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 유체 혼합물의 기체 성분을 수용할 목적으로 적어도 하나의 챔버(58)가 상기 플로트(44)의 내부에 도입되는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 장치의 수직 작동 위치에서, 각각의 챔버는 막힌 구멍(58, 70)으로서 아래로부터 상기 플로트(44) 내로 도입되는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플로트(44)는 그 외주를 따라 길이방향 채널들(50)을 갖고, 상기 길이방향 채널들(50)은 홈형으로 플로트(44) 내로 도입되며 각각 통로의 역할을 하고, 상기 플로트(44)의 서로 반대편 단부면(45, 46)에서 개방되며 상기 수집 챔버(32) 내의 상기 플로트(44)의 서로 반대되는 이동 방향에 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플로트(44)는 회전 대칭으로, 특히 실질적으로 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플로트(44)는 상기 플로트(44)를 로드형 가이드(66)를 따라 안내하는 중앙 리세스(72)를 갖고, 상기 플로트(44)는, 로드형 가이드(66)로부터 멀어지는 방향으로 상기 플로트(44) 내로 도입되며 상기 플로트(44)의 반대편 단부면(45, 46)에서 개방되는 각각의 통로로서 추가의 홈형 길이 방향 채널(74)을 갖는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동 위치에서 볼 때, 림(48)은 상기 플로트(44)의 하부면(46)에 배치되고, 상기 림(48)은 원주의 나머지 부분에 대해 오목하며, 적어도 하나의 오리피스(76)를 갖고, 적어도 추가 길이 방향 채널(74)과 상기 플로트(44)에서 기체 성분을 안내하는 할당 가능한 챔버(58) 사이에서 매체 전달 방식 연결을 형성하는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플로트(44)의 중량을 감소시키기 위해, 특히 구멍(70) 형태의 추가 리세스들 및/또는 외부를 향해 폐쇄된 중공 챔버들이 제공되는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 영구 자석과 같은 상기 센서 장치(42)의 부분은 상기 플로트(44)의 중량력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 유체 혼합물 처리 장치.

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