KR900008834B1 - 유체 분리기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 분리기

제1도는 본 발명에 따라 구성된 개선된 유체 분리기의 실시예를 도시하는 횡단면도.

제2도는 제1도의 유체 분리기와 함께 결합되어 있는 유체 배출기의 실시예를 도시하는 사시도.

제3도는 제1도의 유체 분리기와 함께 결합되어 사용되는 유체 배출기의 다른 실시예를 도시하는 사시도.

제4도는 제3도의 선 4-4를 따라 도시된 유체 배출기의 부분 횡단면도.

제5도는 제1도의 유체 분리기와 함께 결합되어 사용되는 유체 배출기의 또다른 실시예를 도시하는 사시도.

제6도는 본 발명에 따라 구성된 개선된 유체 분리기의 다른 실시예를 도시하는 사시도.

제7도는 본 발명의 개선된 유체 분리기와 함께 결합되어 사용되는 유체 가열기의 실시예를 도시하는 횡단면을 지니는 사시도.

제8도는 다른 비중을 지니는 다수의 비혼합성 유체 혼합물의 유체를 분리하기 위해서 본 발명에 따라 구성된 개선된 유체 분리기의 다른 실시예를 도시하는 부분 횡단면을 지니는 사시도.

제9도는 제8도의 선 9-9에 따라 취한 장치의 횡단면 측면도.

제10도는 다수의 유체 혼합물의 유체를 분리시키기 위해서 본 발명에 따라 구성된 개선된 유체 분리기의 또 다른 실시예를 도시하는 부분 횡단면을 지니는 사시도.

본 발명은 다른 비중을 지니는 최소한 2개의 비혼합성 유체의 혼합물을 분리하는 개선된 장치에 관한 것이다

최소한 2개의 비혼합성 유체가 비중에 의해서 분리되는 유체 분리기는 종래에 알려져 왔다. 예를 들면, 미합중국 특허 제365,259호, 제405,047호, 제554,598호, 제597,258호, 제654,965호, 제757,448호, 제774,577호, 제802,243호, 제1,123,128호, 제1,159,044호, 제1,249,749호, 제1,574,157호, 제1,627,569호, 제1,716,934호, 제2,083,861호, 제2,203,718호 및 제3,297,537호에 이러한 장치들이 도시된다. 일반적으로, 이러한 분리기들은 특별한 비중의 유체가 보다큰 비중을 지니는 다른 유체속에서 떠 있어 이것을 다른 유체로부터 분리시키는 원리로 작동된다. 그 결과, 유체는 다른 유체로부터 장치에 의해서 분리되어 배출된다.

종래에 공지된 분리기의 단점은 혼합물로부터 유체를 분리시키는 속도가 비교적 늦고, 분리기로부터 취출하는데 제어하기가 어렵고 분리의 질이 시간과 생산량에 따라서 가변된다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 장치의 상기 단점을 극복하고 혼합물에서 2개의 비혼합성 유체를 신속하게 분리하며 분리된 유체의 순도를 높이는 개선된 유체 분리기를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 자동적으로 작동되고 높거나 낮은 생산속도로 조절될 수 있고 다른 비중을 지니는 여러 가지 유체를 효과적으로 처리하며 장치로부터 취출되는 양을 조절할 수 있고 구성하고 작동하는데 간단하고 값이 싸며 어떠한 탱크를 분리기로 간단히 값싸게 변환시킬 수 있는 개선된 유체 분리기를 제공하는데 있다.

본 발명의 기타 목적은 밀폐된 분리실, 유체 혼합물을 분리기속에 주입시키기 위해 분리실에 연결된 유체 인입장치 및 분리실속으로 연장되고 분리실의 바닥근처의 한단부에서 개방된 제1의 수직하게 위치된 긴 유체 기둥 장치로 구성되는 다른 비중을 지니는 최소한 2개의 비혼합성 유체의 혼합물을 분리시키는 유체 분리기에서 이루어진다. 유체 기둥 장치의 반대쪽 단부는 분리실위로 수직하게 연장되어 보다큰 비중을 지니는 비혼합성 유체 혼합물을 분리실로부터 배출하도록 그 외부로 개방되어 있다. 유체 기둥 장치는 분리실의 바닥근처에 개방된 한단부와 반대쪽 단부 사이의 예정된 길이 H를 지닌다. 또한, 이 장치는 분리실로부터 수직하게 상부로 연장되는 제2의 연장된 유체 기둥 장치를 지닌다. 제2의 연장된 유체 기둥 장치의 하단부는 분리실의 상부분에서는 분리실속으로 개방되고 그 상부의 개방단부는 거리 d로 제1의 연장된 유체 기둥 장치의 상단부위로 수직하게 연장되며, 여기서 거리 d는

과 거의 같고, Sw는 보다큰 비중을 지니는 비혼합성 유체의 비중을 나타내며, Sc는 혼합물의 나머지 유체의 비중을 나타낸다.

본 발명의 양호한 실시예에서는, 제1 및 제2의 연장된 유체 기둥 장치가 긴 광형도관을 지니며 이것중 제1도관은 분리실로부터 내부로 또는 외부로 수직하게 하방으로 연장된다. 분리실 위로 수직하게 연장되는 제1의 연장된 유체 기둥 장치의 일부분과 제2의 연장된 유체 기둥 장치는 분리실의 유체 인입장치의 횡단면적보다 각기 최소한 10배 큰 횡단면적을 지니며 제2의 연장된 유체 기둥 장치가 제1의 연장된 유체 기둥 장치의 상단부에 대해 분리실위의 상부개구의 수직높이를 조절하기 위한 장치를 지닌다. 이 장치는 분리실속에 위치된 가열코일과 같은 유체 가열장치 또는 분리실의 유체 인입장치에 연결된 파이프장치의 내부에 위치되는 유체 장애물장치를 지니는 파이프장치를 지닌다. 유체 배출장치는 분리실로부터 비혼합성 유체를 분리하여 배출시키도록 제1 및 제2의 연장된 유체 기둥 장치의 상부 개방단위에 연결된다. 배출장치는 제1 및 제2의 연장된 유체 기둥 장치의 면적과 각기 같거나 보다 크고 유체 배출기로부터 유체를 배출시키는 동안에 제1 및 제2의 유체 기둥 장치속에서 유체 배압을 발생되지 않게 하는 크기로 이루어진 횡단면적을 지닌다. 또한 유체 배출기는 제1 및 제2의 연장된 유체 기둥 장치와 유체 배출기로부터 유체를 배출시키기 위해서 수직하게 기울어진 하향으로 연장되는 도관장치를 지닌다. 제2의 연장된 유체 기둥 장치의 수직 높이는 조절하는 장치가 미끄럼가능한 게이트 밸브장치 또는 미끄럼 가능한 파이프 장치를 지닌다.

또한, 이 장치의 분리실은 다른 비중을 지니는 비혼합성 유체의 다수의 혼합물을 동시에 분리시키기 위해서 분리실은 다수의 격실로 나누는 다수의 수직한 판부재 또는 실린더와 같은 장치를 지닌다. 본 발명의 이러한 실시예는 하나의 제1의 연장된 유체 기둥 장치가 분리실속으로 연장되며 분리실속에 형성된 다수의 격실과 연결된다. 다수의 제2의 연장된 유체 기둥 장치는 분할장치에 의해서 형성된 각각의 격실위에 각기 수직하게 상부로 연장된다. 또한, 격실은 필요하면 밸브장치가 설치된 유체도관에 의해서 상호 연결되어 있다.

본 발명은 육상, 해양 또는 해변에 사용하는데 유리하다. 본 발명의 장치는 자동적으로 분리된 유체를 취출할 수 있고(단, 시동 및 종료작동기간은 제외)작동중에 인력을 필요로 하지 않는다. 2개의 유체를 취출하는 것이 신뢰성이 있고 다른 비중을 지니는 여러 가지 유체가 효과적으로 처리된다. 또한, 취출량의 제어가 미리 조절되며 장치의 작동중에 다시 조절되며 고도의 제어장치가 필요하지 않고, 혼합물을 분리실 속으로 양수하고 필요하면 혼합물을 가열하는데만 에너지가 소비되므로 장치의 작동이 매우 간단하며 값이 싸게 든다. 또한, 이 장치는 이동 조건에서도 조절가능하며 연장된 기둥이 적은 횡단면적을 지니기 때문에 적은 경계면적이 분리 공정의 최종단계와 분리공정의 말기의 떠내는 작동중에 존재한다.

본 발명의 기타 장점이 하기의 상세한 설명으로 보다 명백해진다. 도면을 참조하면, 유사한 참조번호가 유사한 요소를 나타내는 것을 알 수 있다.

제1도를 참조하면, 다른 비중을 지니는 최소한 2개의 비혼합성 유체 혼합물을 분리시키는데 적합한 유체 분리기가 도시된다. 이 장치는 밀폐된 분리실 10과 분리실에 연결되고 분리실에 비혼합성 유체 혼합물을 주입시키기 위하여 분리실 내부에 열려 있는 유체인입 파이프 11로서 도시되는 유체 인입장치를 지닌다. 원통형, 사각형 삼각형 또는 어떠한 적당한 단면 형상의 제1의 수직하게 위치된 긴 유체 기둥 12가 분리실 10속으로 연장되고 분리실의 바닥위의 거리 a, 예를 들어 약 40피트의 높이를 지니는 기둥 12에서 약 1-2피이트의 거리의 하단부 13에서 개방된다. 기둥 12의 반대쪽 단부 14는 분리실의 최상부 표면 15위로 수직하게 연장되고 보다 큰 비중을 지니는 혼합물의 유체를 분리실로부터 배출시키도록 그 외부에서 개방된다. 대개 기둥은 유체가 약 0의 배압에서 기둥의 상부 모서리를 넘어서 배출되는 크기를 지닌다. 기둥 12는 분리실 10과 이후에 설명되는 제2기둥 16속에서 예정된 정수압을 발생시키도록 그 하단부 13과 그 상단부 14사이의 예정된 길이 H를 지닌다.

본 발명의 도시된 실시예에서, 기둥 12는 분리실 10의 내부속에서 수직하게 하부로 연장한다. 그러나, 기둥이 분리실의 외부로, 예를 들어, 분리실의 외측벽을 따라서 수직하게 하부로 연장되고 분리실의 하부위의 거리 a보다 높은 지점에서 분리실 10의 내부속으로 개방되고 분리실에 연결되는 하단부 13을 지닌다는 것을 알아야 한다. 어떤 경우라도, 기둥 12의 하단부 13이 이미 설명한 것과 같이 분리실 10의 바닥위의 약 1-2피이트에 위치된다. 또한 기둥은 분리실과 일체로 또는 분리되어서 조립된다. 표면 15위로 연장하는 기둥 12의 부분은 분리실의 유체 인입파이프 11의 횡단면적보다 최소한 약 10배 큰 횡단면적을 지닌다. 표면 15아래의 기둥부분은 파이프 11보다 최소한 6배 큰 횡단면적을 지닌다.

제2기둥 16은 분리실 10의 최상부 표면 15로부터 상부로 수직하게 연장하며 그 수직한 하단부 17은 그 최상부에서 분리실 10속으로 개방된다. 기둥 16의 상단부 18은 거리 d만큼 기둥 12의 상단부 14위에 수직하게 연장하며, 이 거리 d는 대략 H(Sw/Sc)-H 또는

과 같다. 여기서 Sw는 보다 큰 비중을 지니는 혼합물의 비혼합성 유체의 비중을 나타내며, Sc는 혼합물의 다른 유체의 비중을 나타내고 H는 상기에 언급된 바와 같이 그 상단부 및 하단부 사이의 기둥 12의 길이를 나타낸다. 기둥 12와 유사한 기둥 16은 어떠한 적당한 횡단면 형상을 지니며 유체 인입파이프 11의 횡단면적보다 최소한 약 10배 큰 횡단면적을 지닌다. 가열 코일 19와 같은 가열장치는 유체 혼합물의 무거운 원유 또는 유사한 유체를 지닐 때 분리속도를 증가시키도록 분리실속에 위치된다. 코일 19는 분리실의 수직높이의 약 1/3 내지 1/2 사이의 분리실 10의 바닥위의 거리에 위치된다. 또 하나의 가열코일 20은 탱크를 청소하고 보수하도록 분리실 10의 바닥근처에 위치된다. 가열코일 19는 대개 분리실의 체적의 DH 80ft³에 대해 그 표면적이 약 1ft³의 비율로 제공되도록 설치되는 것이 좋다. 또한, 분리실 10은 무거운 비중 액체를 초기에 부분적으로 채우고 탱크를 청소하기 위해서 바닥의 인입 및 충전 라인 21을 설치하고 있고 적당한 탐지장치에 연결된 탐침 22가 혼합물의 비혼합성 유체중의 가벼운 것, 즉 오일의 궤적을 탐지하여 경보장치를 작동시키도록 분리실속으로 연장된다.

제2도를 참조하면, 취출 또는 배출구조물 23으로 도시되는 유체 제거장치가 기둥 12의 상단부 14에 연결되어 있다. 본 발명의 도시된 실시예에서는 취출구조물이 사각형이며 기둥 12로부터 분리된 유체의 전 흐름에서 약 0의 배압을 지니는 크기로 되어 있다. 이러한 취출구조물이 기둥 12와 결합되어 사용되면, 기둥 12의 하단부 13과 상단부 14사이의 높이 H가 하단부 13으로부터 취출구조물 23속에 설치된 사각형 구멍 25의 모서리 24까지 측정되어진다. 구조물 23은 하향으로 경사진 도관 26을 지니는데, 이 도관 내부 27는 배출 파이프 또는 유사물에 연결되며 그로부터 기둥 12속의 유체가 작동중에 분리탱크로부터 배출되어 이동된다. 분리기 작동의 평형 조건은 모서리 24의 높이가 기준이 되며 기둥 12속의 유체는 분리공정중에 이러한 대략 높이로 유지되어야 한다. 따라서, 무거운 비중 유체를 공급하기 위한 분리된 작은 이송라인(도시안됨)은 기둥 12에 연결되어야 하며 자동의 플로우트 밸브는 상단부 14의 모서리 바로 아래로 기둥속의 유체의 높이를 유지시켜서 유체가 이러한 높이 아래에 있게 한다. 또한, 취출구조물은 통기공 28, 그 내부에 연결된 액체 높이 표시계 29 및 취출구조물 23의 내부를 보여주는 유리 검사판 30을 지닌다.

제3도 및 제4도를 참조하면, 기둥 16에는 기둥 12에 연결된 취출구조물 23과 유사하며 기둥으로부터의 분리된 유체의 전 흐름속도에서 대략 0의 배압을 지니는 크기로 되어 있는 취출 또는 배출구조물 31이 설치되어 있다. 취출구조물 31은 사각형이며 액체 높이 표시계 32, 통기공 33, 유리 검사판 34 및 기둥 16으로부터 유체를 배출하는 수직으로 경사진 하부로 연장하는 배출도관 35를 지닌다. 구조물 23과는 다른 취출구조물 31이 수직하게 조절가능한 상부 모서리 36을 지닌다. 이러한 모서리는 취출구조물 31속에 미끄러지게 위치되고 나선의 상승하지 않는 스템 39에 의해서 판 37에 연결된 밸브 휘일 38에 의해서 이동되는 사각형 판 37을 지니는 미끄럼 가능한 게이트 밸브의 일부분이다. 스템 39는 미끄럼 가능한 판 37의 내부표면에 부착된 외부로 연장하는 연결부재 40속에 제공된 나선구멍과 나사 결합한다. 이러한 구성은 판 37과 취출구조물 23의 모서리 24에 대한 모서리 36의 높이가 기둥 16으로부터 유체의 배출흐름을 조절하도록 수직하게 상승하거나 하강하게 된다. 취출구조물 31은 판 37의 모서리 36의 최하부 위치가 취출구조물 23의 상부 모서리 24의 수직높이 약간 밑에 있는 것이 좋다. 또는, 배출구조물이 제5도에 도시되듯이 원통형이고 미끄럼가능한 밸브대신에 원통형 취출구조물속에 미끄러지게 위치된 원통형 파이프 37'를 지니는 미끄럼 가능한 파이프 게이트를 지닌다.

본 발명의 분리기는 유체 기둥이 덜 무거운 비중의 비혼합성의 수용된 유체를 지지하는 원리에서 작동되며 따라서 그 수직 상부표면이 무거운 비중의 유체의 상부표면 높이위의 일정거리에 위치되며 이것은 보다 무거운 비중의 액체기둥의 높이와 유체의 비중의 차이에 상응한다. 따라서, 본 발명의 장치의 작동에 있어서, 기둥 12속의 무거운 유체에 의해서 발생되는 정수압은 기둥 16의 가벼운 유체의 높이에 대한 예정된 계수를 제공한다.

기둥 16속의 유체가 장치의 작동중에 기둥 12의 하단부위로 상승되는 높이 h는 다음식으로 주어진다.

H(Sw/Sc) (2)

여기서, H는 그 하단부 13 및 상단부 14사이의 기둥 12의(또는 취출구조물 23이 사용되는 경우에는, 하단부 13과 모서리 24사이의)높이이고, Sw는 무거운 비중을 지니는 유체의 비중을 나타내며, Sc는 가벼운 비중을 지니는 유체의 비중을 나타낸다. 유사하게, 기둥 12의 상단부위의 기둥 16속의 유체의 높이 h는 다음식으로 주어진다.

이것은, 쉽게 알 수 있듯이, 식(1)에 주어진 거리 d이다.

상기식들은 최적의 작동조건을 위해서 기둥 16의 높이를 결정하는데 유용하다. 그러나, 장치가 고정되어 있는지 비고정인지에 따른 장치의 사용에 있어서, 상기의 식(1), (2) 및 (3)의 값 H는 감소되어야 하는데 이것은 분리실속의 혼합된 유체의 영역이 기둥 12의 높이를 효과적으로 감소시키기 때문이다. 고정분리기에 대해 안전 계수를 제공하기 위해서, H는 약 0.25의 계수에 의해서 감소되고 거리 d를 구하는 식은 다음과 같이 된다.

비고정 분리기에 대해서는, H는 약 0.40의 계수에 의해서 감소되는 것이 좋으며, d는 다음에서 구해진다.

예를 들어, 기둥 12의 높이 H가 40피이트이고 분리기는 고정되어 있으며 분리기에 공급된 혼합물이 해수(비중 1.025)와 가벼운 연료오일(비중 0.925)의 혼합물이라면, 거리 d는 다음식에서 구해진다.

그러나, 분리실의 크기, 혼합물 속에 담겨진 비중의 유체 및 비고정 분리기 때문에, 장치에 가해지는 운동의 형태와 크기는 변화하며 상기 계수는 단지 예시적인 것이다. 일단, 기둥 12위의 기둥 16속의 유체의 높이가 적당한 식에 의해서 결정되면, 기둥 12의 상단부 14(또는 취출구조물 23의 모서리 24)위의 기둥 16의 상단부 18(또는 취출구조물 31의 모서리 36)은 요구되는 배출 유체의 순도에 따라서 기둥 12의 상단부위의 거리 d속의 위치에 고정되고, 기둥 16의 상단부(또는 취출구조물 31의 상단부)가 하부로 이동하면 배출유체의 순도가 감소되고 상부로 이동하면 순도가 증가된다. 이렇게 되면, 분리기는 자동적으로 작동하여 혼합물이 인입파이프 11에 의해서 분리실 10에 주입될 때 기둥 12 및 16으로부터 분리된 유체의 연속적인 흐름이 제공한다.

제1도 내지 제5도에 도시된 본 발명의 실시예는 이것이 지상에서 사용 가능하지만, 오일 탱크 및 기타 선박과 같은 해상 용도에서도 특히 유용하다. 해상에서 사용되면, 분리기는 원유, 석유 생성물, 몇 개의 폐기물 및 식물성 기름을 해수로부터 분리시키는데 사용될 수 있다. 이것은 하나의 분리작동만을 필요로 하기 때문에, 다른 비중이 몇가지 생성물이 함께 섞인 상태로 처리되더라도 배출과정은 단순하다. 해상에서는, 지상에서와 같이 장치의 효율이 기둥 12의 높이가 커질수록 증가된다. 따라서, 약 110피이트의 선체 깊이를 지니는 해양 선박 및 탱커들은 이러한 장치를 사용하기에 특히 적합하다. 다음의 실시예들은 기둥 12의 높이가 불용성 유체의 여러 가지 혼합물에서 커지면 이루어지는 증가된 효율의 정도를 도시한다.

A. 해수(비중 1.025)와 무거운 연료오일(비중 0.96)의 혼합물

H d

40피이트 2.7피이트

80피이트 5.42피이트

B. 해수와 가벼운 연료오일(비중 0.925)의 혼합물

H d

40피이트 4.3피이트

80피이트 8.65피이트

C. 해수와 나프타(비중 0.80)의 혼합물

H d

40피이트 11.25피이트

80피이트 22.5피이트

해상에서 기둥 12의 양호한 높이는 혼합물속의 2개의 유체의 비중의 차이가 적으면(예를 들면, 해수와 무거운 연료오일) 40피이트 이상이며 비중의 차이가 상기의 실시예 C 보다 크면 상당히 적어진다.

기둥 12의 높이, 분리실의 체적, 유체의 점성, 혼합물의 유체의 비중의 차이 및 요구되는 취출순도(분리양이 가장높은 취출구조물을 작동시켜서 개선된다)는 최적의 분리 흐름속도를 정하는 주된 요소이다.

장치를 작동시키기전에, 분리실 10이 무거운 비중의 유체로 대략 2/3가 채워져야 한다. 예를들면, 무거운 연료오일과 해수의 혼합물이 분리되도록 분리실이 해수로 그 높이의 약 2/3만큼 채워진다. 이때에, 기둥 12는 단지 해수만을 담고 있다. 기둥 16의 높이는 상기에 언급된 식중 적당한 것을 사용하여 결정된다. 만약 분리기가 제2도 내지 제5도를 참조하여 설명된 것같이 설계되면, 수동 휘일 38이 모서리 36의 높이를 조절하도록 회전되어 취출구조물의 모서리 24와 취출구조물 31의 모서리 36사이의 거리가 사용가능한 식을 사용하여 계산된 거리 d와 대략 같거나 적다. 그러면, 혼합된 유체는 분리실 10으로 주입되고 유체가 분리실속에서 정수압과 부력을 받아서 가벼운 비중의 유체(예를들면, 연료오일)가 큰 비중의 유체(해수)로부터 분리되고 정수압과 부력에 의해서 상부로 이동되며, 무거운 유체가 가벼운 비중의 유체의 평행한 위치 아래로 비중에 의해서 기본적으로 이동된다. 분리실은 연속적으로 채워지기 때문에 유체가 이러한 힘에 의해서 계속적으로 분리된다. 분리실속의 유체가 전체적으로 차지하면, 분리된 유체는 기둥속에서 상승한다. 혼합된 유체가 통속에 계속 주입되면, 분리된 유체는 기둥 12 및 16으로부터 배출되고 큰 비중의 유체는 기둥 12로부터 배출되고 낮은 비중의 유체는 기둥 16으로부터 배출되며, 이들 모두가 유체 혼합물이 분리실 10으로 주입되면 자동적으로 계속된다. 상기에 언급한 바와같이, 기둥 12속의 유체는 특히 분리실 10과 기둥 16속의 분리영역의 상단부 및 하단부에서 분리작업을 개선시키고 기둥 12 및 16에서의 유체의 높이차를 증가시켜서 분리실과 기둥 16을 가압시키고 전 분리공정을 향상시키는 분리실 10과 기둥 16속의 정수압을 발생시키고, 이것은 유체의 자동제어된 분리(예를 들어, 순도에 있어서)를 허락한다. 제어가능한 양의 순도를 지니는 액체를 분리해서 계속적으로 흐르게 하는 것은 이러한 장치로 이루어진다.

비록 여기에 도시되거나 설명되지는 않았으나 장치는 필요하면 접근해치 및 사다리, 탱크 청소 장치 및 불활성 가스장치를 지닐 수 있음을 알 수 있다.

바아지, 예인선, 해변 공급선 및 특수한 오일오염 제거선과 같은 적은 깊이의 해양선과 탱크 트럭, 철도 탱커, 액체 콘테이너, 작은 탱크같은 적은 깊이의 지상 이동 및 고정장치등은 상기에 기술된 것 같은 취출구조물을 지니는 영구적이거나 휴대용의 연장된 기둥을 덧붙이거나 적당한 식에 의해서 결정된 파이프의 필요한 길이를 간단히 사용하여서 본 발명의 분리기와 함께 구성될 수 있다.

제6도에는 지상용의 분리실로서 사용되는 트럭 탱커 40'를 지니는 본 발명의 다른 실시예가 도시되는데, 한쌍의 수직기둥 41 및 42가 제1도에 도시된 본 발명의 실시예의 기둥 12 및 16에 상응한다. 분리된 유체의 배출을 쉽게 하기 위해서, 기둥은 제2도 및 제3도의 사각형 취출구조물 23 및 31의 도관 부분과 유사한 하부로 경사진 도관부분 43 및 44를 지닌다. 기둥 41의 수직한 최상부에 대한 기둥 42의 높이는 상기에 언급된 식중 적당한 것을 사용하여 결정된다. 본 발명의 도시된 실시예에서, 2개의 기둥은 분리된 유체의 자동적인 취출을 제공하도록 고정된 길이를 지니는 파이프로 구성된다. 모든 다른면에서, 이러한 분리기의 작동은 상기에 소개한 본 발명의 실시예와 같다.

쉽게 알 수 있듯이, 어떤 크기의 탱크도 유체 분리기로서 구성될 수 있으며 그 처리속도는 분리실의 체적, 혼합물을 지니는 유체의 비중의 차이 및 보다큰 비중의 유체를 배출하는데 사용되는 기둥의 높이에 비교된다.

제7도는 상기에 설명된 가열코일 대신에 장치속에서 분리되는 혼합 유체를 가열하기 위한 다른 장치를 도시한다. 적은 선박 및 장치는 종종 유체 혼합물에 열을 가할 어떠한 장치도 지니지 않으나, 일반적으로 양수를 위한 장치를 지니며 혼합물은 그 내부벽위에 위치한 다수의 장애물 46을 지니는 파이프 45를 통하여 분리실로 주입된다. 유체가 이러한 파이프를 통하여 양수되면, 장애물이 유체와 장애물 사이의 접촉의 결과로 마찰열을 발생시켜서 유체를 가열시키고 분리를 용이하게 해준다. 이러한 파이프는 분리실에 주입되기전에 혼합물을 가열시키도록 분리기의 유체 인입도관을 지니거나 연결된다. 어떤 이러한 파이프가 분리실속에 설치되어 있지 않으면 설치되어야 하고 그 길이는 유체 혼합물에 의해서 요구되는 온도상승에 따른다. 이러한 파이프는 파이프길이를 종방향으로 반으로 잘라서 파이프의 각각의 반의 내부벽에 장애물을 용접하고 분리된 반쪽을 다시 용접하여서 구성되거나 파이프에 횡절단부를 만들어서 장애물을 삽입하여 슬리트를 폐쇄시키게 용접해서 구성된다. 또한, 이러한 파이프는 정상 선박작업을 위해서 사용되고, 특히 바다 또는 항구의 시동작업중에 또는 선박화물 또는 연료오일 가열장치의 정지작동중에 사용된다. 이러한 여러 가지 길이의 파이프가 갑판위에, 탱크속에, 양수실속에 또는 선박의 어느곳에도 설치될 수 있다.

제8도 내지 10도에는 분리실 10이 분리실속에서 평행하게 위치되고 최상부 표면 15로부터 분리실의 하부로 하향해서 연장하는 다수의 수직하게 위치된 판부재 47 또는 실린더 48에 의해서 다수의 부분으로 나누어지는 본 발명의 다른 실시예가 도시된다. 다수의 유체 인입 파이프 11'중 하나는 분리실의 부분에 불용성 유체의 다수의 혼합물을 각기 주입시키도록 판부재와 실린더에 의해서 형성되는 분리실의 각각의 부분속에 위치되며, 그 각각의 부분은 다른 비중을 지니는 최소한 2개의 불용성 유체로 구성된다. 판부재와 실린더(주 분리실 부분)에 대해서 형성된 부분중의 하나속에 위치된 하나의 제1의 연장된 유체 기둥 12'는 제1도를 참조하여 설명된 기둥 12와 유사하게 분리실속으로 하부로 연장한다. 분리실의 이러한 실시예속의 기둥 12'의 횡단면적은 분리실의 최상부표면 15 아래에 위치된 기둥 12'의 부분에 대한 유체 인입파이프의 총 횡단면적보다 약 6배 크고 분리실의 상부표면위로 연장하는 기둥의 부분에 대해 인입구의 총 횡단면적의 약 10배가 좋다. 다수의 제2의 연장된 유체 기둥 16'는 분리실의 최상부 표면 15로부터 상부로 연장된다. 이러한 각각의 기둥중 하나가 분리실의 각각의 부분위에 위치되고, 이들 각각은 상기 식(3)의 Sw가 무거운 비중을 지니는 분리실 10의 각각의 부분으로 주입되는 혼합물의 비혼합성 유체의 비중을 나타내고 Sc는 분리실의 각각의 부분으로 주입되는 혼합물의 다른 유체의 비중을 나타낸다는 것을 제외하고는 기둥이 위에 위치되는 부분에 연결된 유체 인입파이프 11'의 횡단면적보다 약 10배 큰 횡단면적을 지니는 제1도에 대해 상기에 기술된 기둥 16과 같은 방법으로 기둥 12'에 대하여 각기 크기가 정해진다. 판부재와 실린더에 의해서 형성된 분리실의 각각의 부분은 가장 무거운 비중을 지니는 기둥 12'속의 유체를 제외하고 독립되게 작용하는 분리실속에 별개의 유체 분리장치를 형성한다. 분리실의 숫자, 크기 및 형상이 필요하면 변경될 수 있다.

제8도 및 제9도를 도시하면, 상기에 설명되듯이, 판부재 47이 표면 15로부터 분리실 10의 하부로 하향하여 연장한다. 이러한 부재에 의해서 형성된 분리실의 각각의 부분은 유체도관 또는 파이프 49에 의해 상호 연결된다. 도관은 분리실의 부분 사이의 큰 비중을 지니는 분리실 10의 각각의 부분에 비혼합성 유체 혼합물을 주입시키도록 각각의 부분으로 개방되고 연장되는 다수의 분기부 또는 연장부 50을 지닌다. 밸브 51은 분리실의 부분 사이의 큰 비중 유체의 흐름을 제어하도록 하나이상의 연장부 50에 각기 연결된다. 밸브 51은 필요하면 부분을 청소하거나 수선하도록 분리공정중에 분리실의 하나를 나머지 부분으로부터 각기 격리되게 한다. 물론, 유체 분리중에 나머지 부분으로부터 격리되는 그곳에 연결된 유체 인입파이프 11'를 통하여 분리실의 어떤 부분으로의 유체 혼합물의 흐름이 종료될 수 있다. 기둥 12'의 하단부에 대한 분리거리와 유사하게, 밸브와 도관이 약 40피이트의 높이를 지니는 기둥에 대해 분리실의 바닥으로부터 위로 약 1 내지 2피이트에 위치되는 것이 좋다. 또한, 비록 파이프 49가 분리실 10의 주부분으로 개방된 하나의 단부를 지니게 도시되었으나 밸브 51과 유사한 밸브가 분리실의 나머지 부분으로부터 주 분리실 부분과 기둥 12'속으로의 가장 무거운 비중의 유체 흐름을 동시에 제어할 수 있도록 그 단부에 연결될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 파이프 49는 필요하면, 흡입 및 배출을 위해 분리실 외부에 펌프에 연결된 연장부를 지닐 수 있다.

제10도에서 도시되듯이, 실린더 48은 분리실의 바닥으로 하부로 연장되며 이들 각각은 최소한 2개의 분리실 부분 사이에(즉, 각각의 실린더 외부의 분리실 10에 의해서 형성된 하나의 실린더와 주 부분사이)실린더에 의해서 형성되는 각각의 부분으로 주입되는 혼합물의 큰 비중 유체가 흐르게 하도록 그 수직한 하단부에 위치되는 최소한 하나의 구멍 52를 지닌다.

필요하면, 판부재 47과 실린더 48이 분리실의 바닥으로부터 떨어진 근처의 한지점으로 하부로 연장하도록 구성될 수 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 구성에 있어서, 판부재 또는 실린더의 바닥 아래의 공간이 분리실 속에서 각각의 부분을 서로 연결되게 한다. 또한 비록 분리실이 사각형과 평평한 최상부 표면 15를 지니게 도시되었으나 그 표면이 분리실 위에 위치되는 원형 뚜껑을 지닐 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 분리되는 혼합물의 유체사이의 비중의 차이가 크면 간단한 거위목 형태의 취출 구조물이 기둥 12'와 각각의 분리실 부분의 기둥 16'로부터 액체가 취출될 때 사용될 수 있다.(예를 들면, 제6도에 도시된 장치의 실시예의 도관 부분 43 및 44를 참조하라)

본 발명의 이러한 실시예의 장점은 물과 원유 및 기타 석유 생성물과 같은 다수의 비혼합성 유체 혼합물로부터 물과 같은 통상의 유체를 동시에 모두 또는 각기 분리할 수 있다는 것이다. 단지 하나의 제1의 연장된 유체 기둥이 요구되기 때문에 분리실속에서 형성되는 다수의 분리실 부분이 구성하고 유지하는데 간단하고 값이 적게 든다는 것을 쉽게 알 수 있다. 기타 모든면에서, 유체 분리기의 이러한 실시예의 작동이 제1도 내지 제7도에 도시된 것과 같다. 또한, 비록 제8도 내지 10도에는 도시되지 않는 것이 있으나, 제1-7도를 참조로 설명된 본 발명의 실시예의 어떠한 특징도 제8-10도의 실시예에서 이용될 수 있음을 알 수 있다.

상기의 설명은 본 발명이 특수한 실시예를 참조로 설명되었다. 그러나, 여러 가지 변경과 수정이 첨부된 청구범위에 기재된 영역을 이탈하지 않고 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (21)

1. 다른 비중을 지니는 최소한 2개의 비혼합성 유체의 혼합물을 분리하는 장치에 있어서, 밀폐된 분리실, 상기 분리실속에 유체 혼합물을 주입시키는 상기 분리실에 연결된 유체 인입장치, 반대쪽 단부가 상기 분리실위로 수직하게 연장하고 큰 비중을 지니는 혼합물의 비혼합성 유체를 상기 분리실로부터 배출시키도록 그 외부로 개방되고 상기 분리실의 바닥 근처에서 개방된 힌단부와 반대쪽 단부 사이의 예정된 길이 H를 지니는 상기 분리실속으로 연장하고 그 바닥근처에서 한단부가 개방되는 제1의 수직하게 위치되는 긴 유체 기둥 장치, 그 하단부가 상기 분리실의 상부 부분에서 상기 분리실속으로 개방되고 상부의 개방단이 대략

   

   과 같은 거리 d로 제1의 연장된 유체 기둥 장치의 반대쪽 단부위로 수직하게 연장하는 상기 분리실로부터 수직하게 상방으로 연장하는 제2의 연장된 유체 기둥 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 유체 분리기. 여기서, Sw는 큰 비중을 지니는 비혼합성 유체의 비중을 나타내며, Sc는 상기 혼합물의 나머지 유체의 비중을 나타낸다.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2유체 기둥 장치는 긴 관형 도관인 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1유체 기둥 장치는 상기 분리실내에서 수직하향으로 연장된 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1유체 기둥 장치는 상기 분리실 외부로 수직하향으로 연장된 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
5. 제1항에 있어서, 분리실 위로 수직으로 뻗은 제1유체 기둥 장치와 제2유체 기둥 장치는 분리실의 유체 인입장치의 단면적보다 적어도 10배 더 넓은 단면을 지니는 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2유체 기둥 장치는, 제1유체 기둥 장치의 반대쪽 단부에 대하여 분리실위의 제2유체 기둥 장치의 상부의 개방단부의 수직높이를 조정하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
7. 제1항에 있어서, 분리실에 배치되어 있으며 상기 분리실내의 유체를 가열하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
8. 제7항에 있어서, 상기 유체 가열 장치는 상기 분리실내에 배치된 가열 코일을 포함하는 유체 분리기.
9. 제7항에 있어서, 상기 유체 가열 장치는 상기 분리실의 유체 인입장치에 연결되어 있으며 유체 장애물을 속에 지니는 파이프 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
10. 제1항에 있어서, 제1 및 제2유체 기둥 장치는, 분리실로부터 혼합될 수 없는 유체를 분리하여 배출하는 상부의 개방 단부와 반대쪽에 각각 연결된 유체 배출 장치를 포함하며, 상기 배출 장치는 그로부터 유체를 배출하는 동안 기둥 장치에서 유체 배압이 생기지 않는 크기이며 제1 및 제2유체 기둥 장치보다 크거나 같은 단면을 지니는 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
11. 제10항에 있어서, 상기 유체 배출 장치는 제1 및 제2유체 기둥 장치와 배출 장치로부터 유체를 배출하도록 직각으로 꺽어져 아래로 연장된 도관을 포함하는 유체 분리기.
12. 제6항에 있어서, 제2유체 기둥 장치의 수직 높이를 조정하는 장치는 슬라이드가능한 게이트 밸브장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
13. 제6항에 있어서, 제2유체 기둥 장치의 수직높이를 조정하는 슬라이드 가능한 파이프 장치를 포함하는 유체 분리기.
14. 제1항에 있어서, 상기 분리실은 그속에서 서로 통하는 다수의 구획으로 분할하며 상기 분리실내에서 하향으로 연장된 분말 장치를 포함하며, 상기 제2기둥 장치는 다수의 제2유체 기둥 장치들을 포함하며 상기 제2유체 기둥 장치들중 적어도 하나는 상기 분리실 구획들 각각의 수직 위로 연장되며, 상기 유체 인입장치는 다수의 인입장치들을 포함하며 그중 적어도 2가지의 비혼합성 유체들의 혼합물들을 분리실의 구획들로 보내도록 상기 분리실의 구획들 각각으로 하향연장되어 있으며 제2유체 기둥 장치들의 각각의 상부 개방단부는

    

    과 같은 거리 d만큼 상기 제1유체 기둥 장치의 반대쪽 단부위로 수직으로 연장된 것을 특징으로 하는 유체 분리기. 여기서, Sw는 분리실의 각각의 구획에 수용된 큰 비중의 비혼합성 유체의 비중을 나타내며, Sc는 상기 분리식 구획에 수용된 비중이 작은 유체 비중.
15. 제14항에 있어서, 상기 분리실은 분리실의 구획들중 하나로 연장된 하나의 제1유체 기둥 장치를 포함하는 유체 분리기.
16. 제14항에 있어서, 상기 분할 장치는 분리실내에서 서로 이격되어 배치된 다수의 수직판부재를 포함하는 유체 분리기.
17. 제16항에 있어서, 상기 판부재는 분리실의 바닥까지 하향 연장되어 있으며, 상기 분리실은, 분리실의 각각의 구획에 수용된 큰 비중을 지니는 비혼합성 유체가 구획들 사이에서 유동하는 것을 허용하는 분리실의 다수의 구획들 각각에 연결된 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
18. 제17항에 있어서, 상기 분리실의 구획들 사이에서 큰 비중의 유체가 유동하는 것을 허용하는 장치는 분리실의 구획들 각각과 통하며 분리실의 판부재를 통하여 연장된 유체 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
19. 제18항에 있어서, 분리실의 구획들 사이에서 큰 비중의 유체의 흐름을 조절하는, 도관에 연결된 밸브장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
20. 제14항에 있어서, 상기 분할장치는 분리실내에서 서로 이격되어 배치된 다수의 수직의 원통형 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 분리기.
21. 제20항에 있어서, 상기 원통형 부재는, 분리실의 각각의 구획들에 수용된 큰 비중의 비혼합성 유체가 분리실의 구획들 사이에서 유동하는 것을 허용하도록 수직 하단부에 배치된 적어도 하나의 구멍을 포함하며 분리실의 바닥까지 하향 연장된 것을 특징으로 하는 유체 분리기.

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