KR20230024900A - 자체-비움 분리기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직 회전축을 가지며 고체 배출 개구들(7)이 제공된 회전 가능한 원심 드럼(1)을 가지는 자체-비움 분리기(self-emptying separator)에 관한 것으로서, 상기 고체 배출 개구들(7)에는 피스톤 밸브(6)를 가진 비움 기구(emptying mechanism)가 할당되고, 상기 피스톤 밸브는 유체-작동 방식으로, 특히 유체에 의해 개방 위치와 폐쇄 위치로 이동될 수 있으며, 상기 비움 기구는 상기 피스톤 밸브(6)의 개방 및 폐쇄 동작을 제어하기 위해 상기 피스톤 밸브(6)에 할당된 제어 조립체(28)를 더 포함하고, 상기 제어 조립체(28)는 제어 장치(24)와 개방 과정을 위해 요구되는 유체의 양, 특히 액체의 양을 계량하고 분배하기 위한 계량 장치(metering device)(14)를 구비하며, 상기 계량 장치(14)는 계량 챔버(16) 내에서 이동 가능한 계량 요소(17)를 가지고, 상기 계량 요소(17)는 상기 계량 챔버(16)를 유체 챔버(18)와 압축 공기가 공급되는 압력 챔버(19)로 세분하며, 상기 계량 장치(14)는 개방 과정을 위해 요구되는 상기 유체 챔버(18) 내의 유체의 양, 특히 액체의 양을 계량하기 위한 조절 시스템을 가지고, 상기 조절 시스템은 유체 측정 원리에 기초하는 측정 장치(15)를 가진다.
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 자체-비움 분리기(self-emptying separator) 및 청구항 제9항에 따른 원심분리 물질(centrifugal material)을 처리하는 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 정의된 바와 같이 불연속적으로 비우는 분리기는, 하나 이상의 액상(liquid phase)을 위한 하나 이상의 출구에 추가하여, 특히 유체로서 액체를 사용하는 유체-작동식 피스톤 밸브를 가진 비움 기구(emptying mechanism)를 가지며, 피스톤 밸브는 개방 위치와 폐쇄 위치로 교대로 이동될 수 있고, 그 결과로서 피스톤 밸브는 드럼 벽 내의 고체 배출 개구들을 개방하고(개방 위치) 폐쇄한다(폐쇄 위치). 개방 위치에서, 고상(solid phase)은 원심 드럼으로부터 배출된다. 폐쇄 위치에서는 그렇지 않다.
자체-비움 분리기의 이러한 드럼 비움 시스템의 정밀한 작동을 보장하기 위해, 피스톤 밸브를 가진 유체 공급 및 배출 시스템을 가질 수 있다. 이는 피스톤 밸브의 챔버에 유체(액체)를 채우는 역할을 하며, 고체를 비우기 위해 피스톤 밸브의 챔버로부터 유체가 빠져나가 피스톤 밸브가 이동할 수 있도록 하는 역할을 한다. 예를 들어, 수직 회전축을 가진 분리기에서, 유체는 피스톤 밸브 아래로 빠져나와 드럼 내의 제품이 피스톤 밸브를 수직 아래로 밀어내도록 한다. 여기에서 목표는 배출 중의 짧은 시간 내에 원심 드럼의 유압 시스템에 가능한 한 정확하게 측정된 액체("개방 유체(opening fluid)")의 부피를 공급하는 것이다. 따라서, 개방 유체의 부피가 배출량을 결정한다.
많은 분리 공정에서, 전자 제어 장치를 통해 비움 부피(emptying volume)를 유연하게 설정 또는 조절하거나 보다 일반적으로 변경할 수 있는 것이 유리하다. 여기에서 문제는, 유체 공급부 내의 상류 압력이 상당한 변동을 겪는 경우에도, 필요에 따라 변하며 특정 요건에 대해 가능한 한 정확한 유체 부피를 신뢰성 있게 계량하는 것이다.
특허 명세서 DE 31 15 875 C1에 따르면, 하우징과 하우징 내에서 이동 가능하게 안내되는 계량 요소를 가지는 계량 장치는, 예를 들어, 계량 피스톤 또는 계량 다이어프램일 수 있으며, 개방 유체의 부피를 계량하는 데 사용된다. 하우징이 유체로 채워질 때, 계량 요소가 이동되어 조절 나사의 정지부(stop)에 대해 가압된다. 이러한 방식으로 측정된 액체의 양은 개방 유체로서, 즉, 원심 드럼 내의 피스톤 밸브를 개방시키기 위해 사용된다. 이를 위해, 계량 요소는, 예컨대, 공압식으로, 가압되어 단부 위치로 되돌아가고, 이에 의해 유체는 원심 드럼 내부로 그리고 이에 따라 대응되는 밸브 위치에 있는 피스톤 밸브로 이송되거나 이송될 수 있다.
세트 스크류(set screw)를 조절함으로써, 계량 요소의 정지 위치가 필요에 따라 변경되며, 이는 결국 계량 장치에 의해 계량되는 액체의 양을 변경한다. 그러나, 이는 작업자가 요구되는 비움 부피를 기계에서 직접 수동으로 설정해야 함을 의미한다. DE 31 15 875 C1에서는, 변형 가능한 다이어프램이 계량 요소로서 사용된다.
이 계량 장치의 변형예는 DE 10 2005 049 941 A1에 설명되어 있다. 여기에서, 하우징으로서 실린더 내에서 안내되는 계량 피스톤이 계량 요소로 사용된다. 계량 피스톤의 행정은 계량 피스톤을 위한 정지부(stop)를 형성하는 나사형 막대에 의해 제한된다. 정지부의 위치는 전기 모터에 의해 조정될 수 있어서 개방 유체의 부피는 전자 제어 시스템을 통해 설정되거나, 선택적으로, 자동으로 조절될 수 있다.
종래 기술에 따른 계량 장치들은 실제로 그 자체가 잘 입증되었지만, 이러한 해법들은 나사형 스핀들에 의해 피스톤의 원하는 위치로 이동하기 위해 계량을 위한 기계적 액추에이터들을 요구한다. 이는 고체 배출에 대한 규제 프로세스(regulating process)에 대한 높은 동적 요건들의 경우에 방해가 될 수 있다.
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명은 청구항 제1항의 주제에 의해 이 목적을 달성한다. 본 발명은 또한 청구항 제9항의 방법을 제공한다.
청구항 제1항에 따르면 자체-비움 분리기(self-emptying separator)가 제공되며, 이는 수직 회전축을 가지며 고체 배출 개구들이 제공된 회전 가능한 원심 드럼을 포함하며, 상기 고체 배출 개구들에는 피스톤 밸브를 가진 비움 기구(emptying mechanism)가 할당되고, 상기 피스톤 밸브는 유체-작동 방식으로, 특히 유체에 의해 개방 위치와 폐쇄 위치로 이동될 수 있으며, 상기 비움 기구는 상기 피스톤 밸브의 개방 및 폐쇄 동작을 제어하기 위해 상기 피스톤 밸브에 할당된 제어 조립체를 더 포함하고, 상기 제어 조립체는 제어 장치와 개방 과정을 위해 요구되는 유체의 양, 특히 액체의 양을 계량하고 분배하기 위한 계량 장치(metering device)를 구비하며, 상기 계량 장치는 계량 챔버 내에서 변위 가능한 계량 요소를 가지고, 상기 계량 요소는 상기 계량 챔버를 유체 챔버와 압축 공기의 적용을 위한 압력 챔버로 세분하며, 상기 계량 장치는 개방 과정을 위해 요구되는 상기 유체 챔버 내의 유체의 양, 특히 액체의 양을 계량하기 위한 조절 시스템을 가지고, 상기 조절 시스템은 측정 장치를 가진다.
본 발명에 따르면, 특히 구현하기 쉽고 정밀하게 작동하며, 유체 측정 원리에 기초하는 측정 장치가 더 제공된다. 바람직하게는, 개방 유체 부피를 조절하기 위해 나사형 스핀들과 같은 기계적 액추에이터들이 요구되지 않는다. 따라서, 상기 계량 장치는 유리하게는 고체 배출을 위한 규제 프로세스의 매우 높은 동적 요건들을 충족할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유체 측정 원리에 기초한 상기 측정 장치를 가진 상기 조절 시스템은 상기 압력 챔버에 배치되어 상기 압력 챔버 내의 압력을 결정할 수 있는 압력 측정 장치를 가지며, 상기 압력 챔버 내의 압력은 개방 과정을 위해 요구되는 유체의 양의 계량을 위한 기초를 형성한다. 이러한 방식으로, 비접촉식 측정 원리의 특징은 특히 유리하고 구조적으로 간단한 방식으로 구현된다.
개방 과정에서 사용되는 유체는 액체이며, 바람직하게는 물 또는 분리기 내에서 처리될 유동성 제품 또는 이 제품(product)의 상(phase)과 같은 다른 액체가 사용될 수 있다.
본 발명의 바람직한 예시적인 변형예에서, 상기 제어 조립체는 개방 유체(opening fluid)를 위한 주입 챔버(injection chamber)와 폐쇄 유체(closing fluid)를 위한 주입 챔버를 가지며, 이 주입 챔버들에는 개방 및 폐쇄 동작들을 활성화시키기 위해 개방 유체 밸브와 폐쇄 유체 밸브가 각각 배치된 개방 유체 공급라인과 폐쇄 유체 공급라인을 통해 유체, 특히 물이 공급될 수 있으며, 바람직하게는 상기 계량 장치는 개방 유체 공급라인에 할당된다. 이는 정의된 양의 고체(상)를 분리기로부터 빠르고 안전하고 정확하게 비울 수 있는 장치를 생성한다.
이와 관련하여 바람직하게는, 상기 계량 장치는, 계량 챔버 내에서 이동 가능하며 계량 챔버를 유체 챔버와 압축 공기가 적용되는 압력 챔버로 세분하는 계량 요소를 가진다. 이는 유리하게는 구조적으로 간단한 계량 장치를 생성한다.
특히, 상기 계량 요소는 피스톤인 것이 유리할 수 있다. 이는 강건하고 정확하게 사용 가능한 계량 요소를 생성한다. 그러나, 상기 계량 요소는 본질적으로 변형 가능한 다이어프램을 가질 수도 있다.
선택적으로, 상기 압력 챔버는 온도 센서를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 유체 챔버를 채울 때 제어 시스템이 이에 따라 압력 설정값을 변경하거나 조절한다는 점에서, 계량 장치의 압력 챔버 내의 온도 변동은 설계에 의해 간단하게 보상될 수 있다.
본 발명의 추가적인 변형예에 따르면, 상기 계량 요소 아래의 압력 챔버는 기밀(gas-tight)로 설계될 수 있다. 이는 압력 변동 또는 압력 측정 장치의 부정확한 측정과 이에 따른 개방 유체의 부정확한 계량과 같은 악영향을 유리하게 최소화한다.
추가적인 옵션에 따르면, 유체 챔버가 최대로 채워진 경우에도 개방 유체 공급 장치의 압력이 압력 챔버의 역압보다 여전히 높도록 압력 챔버의 부피가 결정되는 경우에도 유리합니다. . 이는 간단한 설계 조치의 결과로 계량 장치의 안전한 작동을 초래합니다.
상기 압력 챔버의 부피는, 상기 유체 챔버가 최대로 채워진 때에도, 개방 유체 공급라인 내의 압력이 상기 압력 챔버 내의 역압(counterpressure)보다 여전히 높도록 크기가 결정되는 것이 유리하다. 이는 간단한 설계 조치의 결과로서 계량 장치의 안전한 작동을 초래한다.
또한, 하나의 옵션에 따르면, 개방 유체 공급 라인 내에 오리피스 플레이트(orifice plate)가 설치되는 것이 유리하다. 이는 개방 유체의 유입량을 제한함으로써 높은 유체 압력에서도 충전 과정이 늦추어질 수 있도록 하여 계량 요소가 목표 위치에 안전하게 접근될 수 있도록 한다.
본 발명의 추가적인 유리한 변형 실시예에서, 상기 오리피스 플레이트는 충전 밸브의 바로 상류에 배치된다. 이는 오리피스 플레이트를 개방 유체 공급라인 내에 쉽게 통합할 수 있게 한다. 예를 들어, 오리피스 플레이트는 파이프라인과 밸브 사이의 나사 연결부 내에 통합될 수 있다.
본 발명은 또한 청구항 제9항에 따른 방법을 제공한다. 이는 전기한 항들 중 한 항에 따른 분리기로 유동성 제품의 처리에서 고체 배출을 수행하기 위한 유리하고 간단한 방법으로서, 상기 방법은:
a) 전기한 항들 중 어느 한 항에 따른 자체-비움 분리기를 제공하고 처리될 유동성 제품을 처리하여 적어도 액상과 고상으로 분리하는 단계;
b) 충전 밸브를 개방하여, 유입되는 유체로 인해 상기 계량 요소가 상기 압력 챔버 쪽으로 이동하게 하고, 상기 압력 챔버 내의 압력이 증가하는 단계;
c) 측정 장치로 상기 압력 챔버(19)에서 측정 또는 반복되는 측정들을 수행하고, 측정 결과를 수동으로 또는 제어 장치에 의해 미리 설정된 값과 비교하는 단계로서, 단계 c)에서 상기 압력 챔버 내의 압력은 압력 측정 장치에 의해 측정되며, 측정된 압력은 수동으로 또는 제어 장치에 의해 기본값으로서 미리 결정된 압력과 비교되는, 단계;
d) 측정값이 기본값에 대응될 때, 계량된 개방 유체 부피가 상기 유체 챔버 내에 존재하도록 상기 충전 밸브를 폐쇄하는 단계로서, 단계 d)에서 상기 충전 밸브의 폐쇄는 측정된 압력이 미리 결정된 압력에 대응될 때 일어남으로써 계량된 개방 유체 부피가 상기 유체 챔버 내에 존재하는, 단계;
e) 개방 유체 밸브와 압축 공기 라인의 밸브를 개방하여 상기 유체 챔버 내의 계량된 개방 유체 부피를 개방 유체 공급라인과 개방 유체를 위한 주입 챔버를 통해 상기 분리기 내부로 주입하고, 이에 의해 피스톤 밸브를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동시킴으로써 상기 고체 배출 개구들이 해제되고 상기 원심 드럼으로부터 고상이 배출되도록 하는, 단계;를 포함한다.
이 간단하고 정확한 방법은 장치 청구항 제1항과 관련하여 제공되는 최소한의 이점을 제공하고 계량 부피의 정밀한 조절 가능성으로 이어진다.
본 발명의 추가적인 유리한 설계는 나머지 종속항들에서 찾을 수 있다.
본 발명은 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들에 의해 아래에서 더 상세히 설명된다. 본 발명은 이러한 예시적인 실시예들에 제한되지 않으며, 문구에 따라 다른 방식으로 또는 다른 동등한 방식으로 실현될 수 있다.
도 1: 원심 드럼의 부분 단면도 및 고상을 위한 원심 드럼의 비움 기구의 블록도를 보여주며;
도 2: 본 발명에 따른 계량 장치의 단면도 및 계량 장치의 블록도를 보여주며, 여기에서 계량 장치는 제1 위치에 도시되며;
도 3: 계량 장치의 단면도 및 계량 장치의 블록도를 보여주며, 여기에서 계량 장치는 제2 위치에 도시된다.
도 1: 원심 드럼의 부분 단면도 및 고상을 위한 원심 드럼의 비움 기구의 블록도를 보여주며;
도 2: 본 발명에 따른 계량 장치의 단면도 및 계량 장치의 블록도를 보여주며, 여기에서 계량 장치는 제1 위치에 도시되며;
도 3: 계량 장치의 단면도 및 계량 장치의 블록도를 보여주며, 여기에서 계량 장치는 제2 위치에 도시된다.
다음의 도면들의 설명에서는 예시적인 실시예가 설명된다. 본 예시적인 실시예의 개별적인 특징들은 도시되지 않은 예시적인 실시예들과 조합될 수 있으며, 또한 각각 주된 청구항들과 종속항들 중 하나 이상에 기재된 주제들의 유리한 설계로서 적합할 수 있다.
도 1은 분리기로서 설계된 원심분리기(centrifuge)의 회전 가능한 원심 드럼(1)의 하부 측방향 단면도를 보여준다. 상기 원심 드럼(1)은 수직 회전축(D)을 가질 수 있다.
상기 원심 드럼은 단일, 및/또는, 이 경우와 같이, (하부 및/또는 상부에서 그리고, 특히, 내부에서) 이중 원뿔형일 수 있다. 상기 원심 드럼(1)은 바람직하게는 연속 작동을 위해 설계된다.
상기 원심 드럼(1)은 하부 드럼 부분(2)과 상부 드럼 부분(3)을 가질 수 있다. 이러한 드럼 부분들(2, 3)은 다양한 방식으로, 예컨대 잠금 링(27)에 의해 서로 연결될 수 있다.
제품 공급을 위한 분배기(distributor)(4)와 분리 디스크들의 디스크 스택(disk stack)(5)이 원심 드럼(1) 내에 배치된다.
공급 파이프와 액체 출구들은 도시되지 않았다. 이들은 어떤 식으로든 실현될 수 있다.
비움 기구(emptying mechanism)는 고상(solid phase)을 배출하기 위해 사용되며, 이는 고체 배출 개구들(7)을 개방 및 폐쇄하기 위한 피스톤 밸브(6)를 포함하고, 이 피스톤 밸브는 원심 드럼(1)의 가장 큰 직경의 영역에서 원주방향으로 분포되는 방식으로 형성될 수 있다. 상기 비움 기구는 피스톤 밸브의 개방 및 폐쇄 동작들을 제어하기 위해 피스톤 밸브(6)와 연관된 제어 조립체(28)를 더 포함한다.
상기 제어 조립체(28)는 제어 장치(24)를 포함한다. 상기 제어 조립체(28)는 유체를 개방하기 위한 주입 챔버(injection chamber)(8)와 유체를 폐쇄하기 위한 주입 챔버(9)를 더 포함하고, 이 주입 챔버들(8, 9)에는 개방 유체 공급라인(10)과 폐쇄 유체 공급라인(11)을 통해 유체, 특히 물이 공급될 수 있으며, 이 공급라인들(10, 11)에는 개방 및 폐쇄 동작들을 활성화시키기 위한 개방 유체 밸브(12)와 폐쇄 유체 밸브(13)가 각각 배치될 수 있다.
상기 개방 유체 밸브(12)의 상류에 연결되는 계량 장치(metering device)(14)는 상기 개방 유체 공급라인(10)과 관련된다.
상기 계량 장치(14)(도 2 참조)는 계량 챔버(16) 내에서 이동 가능한, 특히 변위 가능한 계량 요소(17)를 가지며, 이 계량 요소는 계량 챔버(16)를 유체 챔버(18), 및 유체, 특히 압축 공기와 같은 기체의 유입을 위한 압력 챔버(19)로 세분한다. 상기 계량 요소(17)는 여기에서 변위 가능한 피스톤으로서 설계된다. 피스톤의 대안으로서, 움직일 수 있는, 특히 본질적으로 변형 가능한, 다이어프램도 계량 요소(17)로서 사용될 수 있다.
상기 유체 챔버(18)는 충전 밸브(filling valve)(21)와 개방 유체 밸브(12)와 계량 요소(17) 사이에 형성된다.
밸브(23)가 연결된 압축 공기 라인(22)은 압력 챔버(19) 내부로 개방된다. 모든 제어 가능한 밸브들의 제어 입력부는 상기 제어 장치(24)에 연결될 수 있다.
상기 원심 드럼(1)의 벽 내부에 삽입되는 피스톤 밸브(25)는 상기 피스톤 밸브(6)의 개방 및 폐쇄 동작들을 수행하는 데 사용되는 유체의 제어되는 배출을 위해 사용된다(도 1 참조).
또한, 유체 공급 라인(20)에는 오리피스 플레이트(orifice plate)가 추가로 설치할 수 있으며, 이 오리피스 플레이트는 개방 유체의 유입량을 제한하여 높은 유체 압력에서도 충전 과정을 늦춤으로써, 미리 선택된 압력에 도달되는 목표 위치에 계량 요소(17)가 안전하게 접근될 수 있도록 한다. 상기 오리피스 플레이트의 유리한 위치는 - 흐름의 방향으로 보았을 때 - 충전 밸브(21)의 바로 상류이다.
제1 측(이 경우 계량 요소(17) "아래")에 있는 상기 압력 챔버(19)는 압축 공기 라인(22)을 통해 유체, 특히 공기로 채워질 수 있어서 그 내부에 압력이 형성될 수 있다. 그러나, 이 압력 챔버는 또한 이 밸브(23)를 통해 "배기(vented)"될 수 있다. 압력 챔버(19)는 이러한 목적을 위해 상응하게 기밀(gas-tight)로 설계된다.
다른 측(여기에서는 순전히 도면상 계량 요소(17) "위")에 있는 상기 유체 챔버(18)를 유체 공급 라인(20)을 통해 유체, 특히 개방 유체로 채울 때, 상기 압력 챔버(19) 내의 유체, 특히 공기가 압축되어 계량 요소(17) "아래"의 제1 측에 있는 압력 챔버(19) 내에서 압력 증가가 일어나며, 압력 챔버(19) 내의 이러한 압력 증가는 본질적으로 계량 챔버(16) 내의 계량 요소(17)의 위치의 변화(여기에서는 예를 들어 도 2의 위치로부터 시작함)에 비례한다.
측정 장치(15)는 압력 챔버(19) 내에 배치되거나 또는 이러한 측정 장치는 압력 챔버(19)에 연결되며, 이에 의해 압력 챔버(19) 내의 압력이 결정될 수 있다.
상기 압력 측정 장치(15)에 의해, 압력 챔버(19) 내의 압력은 계량 요소(17)의 위치가 미리-저장된 테이블 또는 저장된 함수 관계 등을 통해 결정될 수 있는 방식으로 한 번 또는 반복적으로 측정될 수 있다. 이 위치는 결국 유체 챔버(18) 내의 현재 유체 부피를 결정하는 것을 가능하게 한다.
이를 위해, 측정된 압력값은 제어 장치(24)로 전달되며, 제어 장치(24)에 의해 또는 제어 장치(24)를 통해 이 측정값에 기초하여 측정들에 의해 공급되는 유체의 부피가 반복적으로 결정될 수 있고 또한 이에 따라 정확하게 설정될 수 있다. 상기 유체 챔버(18)의 충전은 원하는 충전 또는 원하는 미리 설정된 계량 부피에 도달하거나 설정되었을 때 중단될 수 있다.
대안으로서, 상기 압력 측정 장치(15)에서의 압력값은 또한 수동으로 판독될 수 있고 이러한 방식으로 조절을 위해 사용될 수 있다.
이러한 방식으로, 상기 계량 장치(14)는 상기 비움 기구를 작동시키기 위해 유체의 양(이 경우에는 개방 유체 부피)을 측정하기 위한 조절 시스템을 가지며, 이는 유체 측정 원리에 기초한다. 도시된 시스템의 변형예들이 전문 기술의 범위 내에서 실현될 수 있다.
상기 계량 요소(17)의 제1 측에 있는 압력 챔버(19)의 부피와 계량 요소(17)의 다른 측에 있는 유체 챔버(18)의 부피는 바람직하게는, 유체 챔버(18)가 최대로 채워진 때에도, 유체 공급 라인(20) 내의 압력이 압력 챔버(19) 내의 배압보다 여전히 높도록 각각의 크기가 결정된다.
상기 압력 챔버(19) 내의 추가적인 온도 센서(미도시)는, 유체 챔버(18)를 채울 때 제어 장치(24)가 이에 따라 압력 설정값을 변경하도록 허용함으로써, 온도 변화를 보상하기 위해 사용될 수 있다.
원심분리 물질(centrifugal material)의 처리에서 이 장치의 기능은 다시 간략하게 요약될 수 있다.
도 2에 도시된 계량 장치(14)의 제1 위치에서, 상기 계량 요소(17)의 위치는 유체 챔버(18)의 부피가 작도록 "위" 또는 유체 챔버(18) 쪽에 있다. 상기 압력 챔버(19)는 대기압이다. 대안으로서, 상기 압력 챔버(19)는 정의된 상류 압력을 가질 수도 있다. 상기 유체 챔버(18)를 향한 충전 밸브(21)는 폐쇄된다. 상기 개방 유체 밸브(12)는 폐쇄된다. 상기 압축 공기 라인(22)의 밸브(23)도 폐쇄된다.
이제, 상기 충전 밸브(21)가 개방된다. 유입되는 유체는 도 3에 도시된 바와 같이 계량 요소(17)를 제2 위치로 아래쪽으로 이동시키고, 압력 챔버(19) 내의 압력의 측정값이 증가한다. 측정값이 유체 챔버(18) 내의 정의된 유체 부피에 대응되는 미리 선택된 설정값에 도달한 때, 수동으로 또는 제어 장치(24)에 의해 자동으로 제어되는 충전 밸브(21)가 폐쇄된다. 예를 들어, 이러한 방식으로, 압력 챔버 내의 압력은 유리하게는 개방을 위해 요구되는 유체 부피의 계량의 기초를 형성할 수 있다.
이제, 개방 유체 밸브(12)와 압축 공기 라인(22)의 밸브(23)가 개방되어, 유체 챔버(18) 내의 계량된 개방 유체 부피가 개방 유체 공급라인(10)과 개방 유체를 위한 주입 챔버(8)를 통해 드럼 내부로 주입되고, 피스톤 밸브(25)가 개방되며 이에 의해 피스톤 밸브(6)가 개방 위치로 (여기에서는 수직 아래로) 이동됨으로써, 고체 배출 개구들(7)이 해제되고 고상(solid phase)이 원심 드럼(1)으로부터 배출된다.
따라서, 측정 원리는 일종의 비접촉식 측정 원리일 수 있다. 바람직하게는, 개방 유체 부피를 조절하기 위해 나사형 스핀들과 같은 기계적 액추에이터들이 요구되지 않는다. 따라서, 상기 계량 장치(14)는 유리하게는 고체 배출을 위한 규제 프로세스의 매우 높은 동적 요건들을 충족시킬 수 있다.
상기 제어 장치(24)는 분리기 제어 및 조절을 인수하고, 필요할 경우, 피스톤 밸브의 작동, 특히 계량, 특히 측정의 성능 및 실행을 제어하는 컴퓨터 프로그램 제품에 의해 제어될 수 있다.
개방 유체 부피를 측정하기 위한 기계식 액추에이터들을 가진 계량 장치를 가진 기존의 원심 분리기는 유리하게는 본 발명에 따른 계량 장치(14)로 쉽게 개조 또는 변환될 수 있으며, 이는 보통은 오직 나사형 막대와 같은 기계식 액추에이터들이 측정 장치(15)로 교체되고 제어 시스템의 소프트웨어만 수정되어야 하기 때문이다.
1.
원심 드럼
2. 하단 드럼 부분
3. 상부 드럼 부분
4. 분배기
5. 디스크 스택
6. 피스톤 밸브
7. 고체 배출 개구
8. 개방 유체를 위한 주입 챔버
9. 폐쇄 유체를 위한 주입 챔버
10. 개방 유체 공급라인
11. 폐쇄 유체 공급라인
12. 개방 유체 밸브
13. 폐쇄 유체 밸브
14. 계량 장치
15. 측정 장치
16. 계량 챔버
17. 계량 요소
18. 유체 챔버
19. 압력 챔버
20. 유체 공급 라인
21. 충전 밸브
22. 압축 공기 라인
23. 밸브
24. 제어 장치
25. 피스톤 밸브
27. 잠금 링
28. 제어 조립체
D. 회전축
2. 하단 드럼 부분
3. 상부 드럼 부분
4. 분배기
5. 디스크 스택
6. 피스톤 밸브
7. 고체 배출 개구
8. 개방 유체를 위한 주입 챔버
9. 폐쇄 유체를 위한 주입 챔버
10. 개방 유체 공급라인
11. 폐쇄 유체 공급라인
12. 개방 유체 밸브
13. 폐쇄 유체 밸브
14. 계량 장치
15. 측정 장치
16. 계량 챔버
17. 계량 요소
18. 유체 챔버
19. 압력 챔버
20. 유체 공급 라인
21. 충전 밸브
22. 압축 공기 라인
23. 밸브
24. 제어 장치
25. 피스톤 밸브
27. 잠금 링
28. 제어 조립체
D. 회전축
Claims (9)
- 수직 회전축을 가지며 고체 배출 개구들(7)이 제공된 회전 가능한 원심 드럼(1)을 포함하는 자체-비움 분리기(self-emptying separator)로서,
상기 고체 배출 개구들(7)에는 피스톤 밸브(6)를 가진 비움 기구(emptying mechanism)가 할당되고, 상기 피스톤 밸브는 유체-작동 방식으로, 특히 유체에 의해 개방 위치와 폐쇄 위치로 이동될 수 있으며, 상기 비움 기구는 상기 피스톤 밸브(6)의 개방 및 폐쇄 동작을 제어하기 위해 상기 피스톤 밸브(6)에 할당된 제어 조립체(28)를 더 포함하고, 상기 제어 조립체(28)는 제어 장치(24)와 개방 과정을 위해 요구되는 유체의 양, 특히 액체의 양을 계량하고 분배하기 위한 계량 장치(metering device)(14)를 구비하며, 상기 계량 장치(14)는 계량 챔버(16) 내에서 변위 가능한 계량 요소(17)를 가지고, 상기 계량 요소(17)는 상기 계량 챔버(16)를 유체 챔버(18)와 압축 공기의 적용을 위한 압력 챔버(19)로 세분하며, 상기 계량 장치(14)는 개방 과정을 위해 요구되는 상기 유체 챔버(18) 내의 유체의 양, 특히 액체의 양을 계량하기 위한 조절 시스템을 가지고, 상기 조절 시스템은 측정 장치(15)를 가지며, 상기 측정 장치는 유체 측정 원리에 기초하고, 유체 측정 원리에 기초한 상기 측정 장치를 가진 상기 조절 시스템은 상기 압력 챔버(19)에 배치되어 상기 압력 챔버(19) 내의 압력을 결정할 수 있는 압력 측정 장치(15)를 가지며, 상기 압력 챔버(19) 내의 압력은 개방 과정을 위해 요구되는 유체의 양의 계량을 위한 기초를 형성하는, 자체-비움 분리기. - 제1항에 있어서,
상기 제어 조립체(28)는 개방 유체(opening fluid)를 위한 주입 챔버(injection chamber)(8)를 가지며, 상기 주입 챔버(8)에는 개방 동작을 활성화시키기 위해 개방 유체 밸브(12)가 배치된 개방 유체 공급라인(10)을 통해 유체, 특히 물이 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는, 자체-비움 분리기. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 계량 요소(17)는 피스톤 또는 다이어프램으로 설계되는 것을 특징으로 하는, 자체-비움 분리기. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 압력 챔버(19)는 온도 센서를 가지는 것을 특징으로 하는, 자체-비움 분리기. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 압력 챔버(19)의 부피는, 상기 유체 챔버(18)가 최대로 채워진 때에도, 유체 공급 라인(20) 내의 압력이 상기 압력 챔버(19) 내의 역압(counterpressure)(P)보다 여전히 높은 방식으로 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는, 자체-비움 분리기. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 유체 챔버(18)는 충전 밸브(filling valve)(21)와 개방 유체 밸브(12) 사이에 연결되는 것을 특징으로 하는, 자체-비움 분리기. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
유체 공급 라인(20) 내에 오리피스 플레이트(orifice plate)가 통합되는 것을 특징으로 하는, 자체-비움 분리기. - 전기한 항들 중 한 항에 있어서,
상기 오리피스 플레이트는 충전 밸브(21)의 바로 상류에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자체-비움 분리기. - 전기한 항들 중 한 항에 따른 분리기로 유동성 제품의 처리에서 고체 배출을 수행하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
a. 전기한 항들 중 한 항에 따른 자체-비움 분리기를 제공하고 처리될 유동성 제품을 처리하여 적어도 액상과 고상으로 분리하는 단계;
b. 충전 밸브(21)를 개방하여, 유입되는 유체로 인해 상기 계량 요소(17)가 상기 압력 챔버(19) 쪽으로 이동하게 하고, 상기 압력 챔버(19) 내의 압력이 증가하는 단계;
c. 측정 장치(15)로 상기 압력 챔버(19)에서 측정 또는 반복되는 측정들을 수행하고, 측정 결과를 수동으로 또는 제어 장치(24)에 의해 미리 설정된 값과 비교하는 단계로서, 단계 c)에서 상기 압력 챔버 내의 압력(P)은 압력 측정 장치(15)에 의해 측정되며, 측정된 압력은 수동으로 또는 제어 장치(24)에 의해 기본값으로서 미리 결정된 압력과 비교되는, 단계;
d. 측정값이 기본값에 대응될 때, 계량된 개방 유체 부피가 상기 유체 챔버(18) 내에 존재하도록 상기 충전 밸브(21)를 폐쇄하는 단계로서, 단계 d)에서 상기 충전 밸브(21)의 폐쇄는 측정된 압력이 미리 결정된 압력에 대응될 때 일어남으로써 계량된 개방 유체 부피가 상기 유체 챔버(18) 내에 존재하는, 단계;
e. 개방 유체 밸브(12)와 압축 공기 라인(22)의 밸브(23)를 개방하여 상기 유체 챔버(18) 내의 계량된 개방 유체 부피를 개방 유체 공급라인(10)과 개방 유체를 위한 주입 챔버(8)를 통해 상기 분리기 내부로 주입하고, 피스톤 밸브(25)를 개방하여 이에 의해 피스톤 밸브(6)를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 이동시킴으로써 상기 고체 배출 개구들(7)이 해제되고 상기 원심 드럼(1)으로부터 고상이 배출되도록 하는, 단계;를 포함하는 방법.
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