KR960004196B1 - 원심 분리기 및 그 작동 방법 - Google Patents

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팔마르 안데르스
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알파-라발 마린 앤드 파워 엔지니어링 악티에 볼락
잉게마트 클리베모
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/10—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl
    • B04B1/14—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles with discharging outlets in the plane of the maximum diameter of the bowl with periodical discharge

Abstract

내용 없음.

Description

원심 분리기 및 그 작동 방법
제 1 도는 본 발명에 따른 원심 분리기 회전자(centrifuge rotor)의 단면도 및 이를 작동시키기 위한 장치의 부분 개략도.
제 2 도 및 제 2b 도는 본 발명에 따른 소위 치환액(displacement liquid)의 2가지 상이한 공급 방법들의 도표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 회전자 상부 부분 2 : 회전자
3 : 체결링 4 : 수직 구동축
5 : 축방향 가동 슬라이드 6 : 환형 가스킷
7 : 분리 격실 8 : 밀폐 격실
9 : 고정 파이프 10 : 요홈부
11 : 채널(channel)
12 : 드로톨 드레이닝 채널(throttled draining channel)
13 : 주변 출구 포트 14 : 공급 파이프
15 : 중앙 수납 격실 16 : 채널
17 : 분리 원판 18 : 원추형 격벽
19 : 공급 채널 21,21 : 환형 플랜지
23 : 중앙 출구 격실 24 : 상부 단부벽
25 : 입구 격실 26 : 포위 고정 부재
27 : 입구 채널 28 : 출구 채널
31,43 : 콘딧(conduit) 32 : 감지 장치
33,35,37,39,41,44 : 신호 선로
34 : 개방 유니트 36 : 밸브 장치
38 : 제어 유니트 40 : 공급 유니트
42 : 밸브 장치
본 발명은 원심 분리기들에 관한 것이며, 특히, 액체 혼합물용 입구, 분리된 액체용 중앙 출구 및 분리된 고체들용 주변 출구(peripheral outlet)를 가지고 있는 분리 격실을 가지고 있는 회전자, 회전자의 작동 중에 주변 출구를 개방 및 폐쇄하도록 배설된 개방 장치, 주변 출구가 개방될 때마다, 상기 분리된 액체보다 더 무거운, 예정된 양의 치환액(displacement liquid)을 분리 격실로 공급하도록 조절되는 공급 장치, 기간의 최종 부분 동안에 치환액을 공급하기 위한 공급 장치를 작동시키고, 그후에 주변 출구가 개방되게 작동되도록 배설된 제어장치로 구성된 원심 분리기의 작동 방법에 관한 것이다.
고체들외에 분리되어야 하는 2종의 액체들을 포함하는 유입액체 혼합물과 관련해서 사용되는, 전술한 종류의 원심 분리기에 있어서, 분리 격실은 3개의 독립된 출구들을 가지고 있으며, 그중 2개의 항상 개방되어 있는 각각의 액체들용 출구들이고 나머지 하나는 단속적으로 개방가능한 고체들용 출구이다. 이와같은 종류의 원심 분리기는 미합중국 특허 제 4,434,431 호 내에 기재되어 있다. 예컨대, 윤활유들은 통상적으로 이와 같은 종류의 원심 분리기에 의해 정화된다.
이와같은 종류의 원심 분리기는 공급되는 액체 혼합물의 온도 및 유동의 변화들에 민감하다는 것이 문제점이다. 이와같은 변화들에 따라 분리격실 내에서 분리된 액체들 사이에 형성된 경계층(interface layer)은 반경방향 내측 또는 외측으로 이동되므로, 분리격실 내에서 그 위치를 정확하게 결정하는 것이 곤란하다. 다른 문제점은, 이와같은 종류의 원심 분리기 회전자에 대해, 소위 중력 원판(gravity disk)을 올바로 선택하는 것이며, 상기 중력 원판의 크기는 상기 경계층에 적절한 수준을 결정한다.
또한, 중력 원판을 교체하려면 원심 분리기 회전자를 해체하여야 한다. 2개의 항상 개방된 액체 출구들을 갖는 원심 분리기 회전자는, 비록 공급되는 혼합물내에 액체의 함량이 매우 적거나 또는 때에 따라 0(zero)일지라도, 그 분리 격실의 많은 부분이 하나의 분리된 액체로 충전되어야만 하는 드로우액(drawback)을 가지고 있다.
최초 기술한 종류의 원심 분리기에 있어서, 선택적으로 분리 격실은 2개의 출구만을 가질수도 있으며, 그중 하나는 분리된 비교적 가벼운 액체용 상시 개방출구(constantly open outlet)이고 나머지 다른 하나는 분리된 비교적 무거운 고체들용인 단속적으로 개방가능한 출구이다. 이와같은 종류의 원심 분기는 무엇보다도 특정한 액체가 오직 고체들만 없으면 되는 경우에 사용된다.
그러나, 이와같은 종류의 원심 분리기는 공급된 혼합물이 고체들 이외에 2종의 상이한 액체들을 포함할지라도 사용될 수 있다. 이와같은 경우에 있어서 분리된 상대적으로 무거운 액체는 분리격실의 주변 출구를 통해 분리된 고체들과 함께 회전자로부터 단속적으로 제거된다. 이때 통상적으로 상대적으로 무거운 액체는 공급된 혼합물의 작은 부분만을 구성한다.
공급된 혼합물이 2종의 상이한 액체들을 포함할 때, 하나의 중앙 액체 출구만을 가지고 있는 원심 분리기의 사용에 따른 문제점은, 분리된 고체들의 단속적인 배출의 필요가 분리된 상대적으로 무거운 액체의 단속적인 배출의 필요와 대개는 시간상 일치하지 않는다는 것이다. 이와같은 문제점은 공급된 혼합물내의 상대적으로 무거운 액체의 함량 및/또는 고체들의 함량이 변화하는 경우에 특히 해결이 어렵다. 또한, 이와같은 종류의 원심 분리기에 있어서도 분리 격실 내에서 분리된 액체들 사이에 형성된 경계층의 반경방향 위치를 정확하게 결정하는 것이 곤란하다.
원심 분리기가 하나의 상시 개방 액체 출구를 가지고 있거나 또는 두개의 상시 개방 액체 출구들을 가지고 있거나에 관계없이, 소위 치환액은 대체로 고체들용 주변출구가 개방되는 매순간 이전에 분리 격실로 공급되어야만 한다. 이와같이 치환액을 공급하는 목적은, 분리 격실내의 분리된 상대적으로 가벼운 액체의 양을 감소시켜, 주변 출구가 짧은 순간 동안 개방될 때 주변 출구를 통해 이와같은 가벼운 액체가 조금도 분리격실을 빠져 나가지 않도록 하는 것이다. 분리된 액체들중 무거운 액체가 물인 경우에는, 대체로 물이 치환액으로 사용된다.
이점에 있어서 최적량의 치환액을 공급하는 것이 어렵다는 것이 입증되었으며, 이는 분리 격실내에서 2종의 분리액체들 사이의 경계층의 반경 상향 위치를 안정하게 결정하는데 따른 전술한 문제점에 달려 있다. 따라서 분리된 가벼운 액체용 출구를 통한 누출이 시작되지 않게 공급될 수 있는 치환액의 양이 얼마만큼인가에 관해 불확실하게 나타난다.
본 발명의 목적은, 최초 기술한 종류의 원심 분리기가 분리된 상대적으로 가벼운 액체용 출구를 통해 유출되는 치환액이 제어 안되는 위험없이 사용될 수 있도록, 전술한 문제점들이 제거되지 않는 방법을 마련하는 것이다.
이와같은 목적은, 치환액의 제 1 부분이 단위 시간당 예정된 양으로 공급되고, 그후에 치환액의 제 2 부분이 단위 시간당 대체로 더 작은 양으로 공급되며, 치환액의 존재가능성이 중앙 출구를 통해 회전자를 빠져 나가는 분리된 액체내에서 감지되고, 또한 분리된 액체내에서 치환액의 존재가 감지되면 개방장치가 주변 출구를 개방시키는 상태로 되는 방식으로 최초 기술한 종류의 방법을 이행하는 것에 의해 성취된다.
이와같은 방식에 있어서는, 치환액과 분리된 상대적으로 가벼운 액체사이의 경계층의 분리 격실 내에서의 반경방향 위치를 결정하기 위해 분리된 상대적으로 가벼운 액체용 출구를 통해 적고 제어된 양의 치환액이 유출될 수 있으나, 분리 격실의 주변 출구가 개방될 때마다, 최적량의 치환액을 분리 격실에 공급하는 것이 가능하다.
본 발명의 목적을 성취하기 위해서는 분리 격실이 어쨌든 특정한 기지의 양의 분리된 비교적 가벼운 액체를 포함하는 것으로, 즉 공급되는 혼합물의 분리된 가벼운 액체와 무거운 성분 사이의 경계층이 분리 격실내의 특정한 반경 방향 수준 내측으로 이동하는 시간을 결코 갖지 않도록 분리 작업이 제어하에 있는 것으로, 가정된다. 그러므로 본 발명을 사용하면 원심 분리기의 정상작동중에 치환액의 상기 제 1 부분은 분리된 가벼운 액체용 출구를 통해 치환액의 많은 부분이 빠져 나가는 위험이 없이 비교적 신속하게 공급될 수 있다. 치환액의 부분이 비교적 신속하게, 즉 단위시간당 비교적 많은 양이, 공급될 수 있다는 사실로 인해, 시간 간격은 가능한 짧게 유지될 수 있으며, 상기 시간 간격동안 분리격실은 치환액을 포함해야 하므로, 유효하게 사용될 수 없다. 이때 치환액의 제 2 부분이 대체로 더 느리게, 즉 단위 시간당 대체로 더 작은 양이, 공급된다는 사실로 인해, 빠져 나가는 가벼운 액체 내에서 치환액의 존재가 감지되기 이전에 많은 양의 치환액이 분리된 가벼운 액체와 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 분리된 가벼운 액체 내에서의 치환액을 감지하여 매우 신속하게 분리격실의 주변 출구를 개방하더라도, 만일 전체 공급과정 동안에 치환액이 단위 시간당 너무 많은 양이 공급되면, 이와같은 개방 작동과 관련해서 또한 이와같은 개방 작동 직후에 분리 격실을 빠져나가는, 분리는 가벼운 액체 내의 치환액의 함량은 받아들이기 어려울 정도로 많게 된다는 것이 입증되었다.
본 발명에 따른 배취 방식(batch-wise)으로 공급되어, 하나의 배취가 공급된후에 그다음 배취는 선행 배취 공급의 결과가 분리된 액체 내에서 감지되고 난 후에만 공급되는 것이 적합하다. 치환액과 분리된 가벼운 액체 사이의 경계층이 분리 공실 내에서 특정한 반경방향 임계 수준에 도달했을 때, 치환액의 배취가 공급된 순간으로부터 분리격실을 빠져나가는 분리된 가벼운 액체내에서 치환액의 존재가 감지될 수 있는 순간까지 언제나 특정한 시간이 걸린다는 것이 입증되었다. 그러므로 이와같은 치환액의 배취식 공급에 의해 불필요하게 많은 양의 치환액이 이미 분리된 가벼운 액체와 혼합되어 함께 빠져나가는 것을 저지할 수 없게 되는 것을 피할 수 있다. 치환액의 상기 제 1 부분은 비교적 큰 배취로 대체로 연속적으로 공급되고, 그 후에는 나머지 부분이 보다 작은 배취들로 공급되는 것이 적합하다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 기술한다. 제 1 도는 본 발명에 따른 원심 분리기 회전자(centrifuge rotor)의 단면도이며, 또한 본 발명에 따라 이를 작동시키기 위한 장치의 일부를 개략적으로 도시한다. 제 2a 및 2b 도는 본 발명에 따른 소위 치환액의 2가지 상이한 공급 방법들을 도시한다.
제 1 도는 상부 부분(1) 및 하부 부분(2)를 갖는 회전자를 포함하는 원심 분리기를 도시하며, 상기 부분들은 체결링(locking ring)(3)에 의해 함께 고정되어 있다. 회전자는 수직 구동축(4)의 정부에 지지된다. 회전자내에는 축방향 가동 슬라이드(axially movable slide)(5)가 있으며, 상기 슬라이드(5)는 도면에 도시한 슬라이드의 상부 위치에서 상부 회전자 부분(1)의 요홈부(groove) 내에 배설된 환형 가스킷(annula gasket)(6)과 접촉한다. 이와같은 상부위치에서 슬라이드(5)는 상부 회전자 부분(1)과 함께 회전자 내에 분리 격실(separation chamber)(7)을 형성한다. 상기 분리격실(7)과 하부 회전자 부분(2) 사이의 슬라이드(5) 아래에는 소위 밀폐 격실(closing chamber)(8)이 형성되어 있어서 회전자 부분(2) 내의 고정파이프(stationary pipe)(9) 및 요홈부(10) 및 채널(channel)(11)를 통해 회전자의 작동중에 밀폐 격실내로 밀폐액(closing liquid)이 삽입될 수 있다.
회전자 부분(2)는 회전자의 주변 부분에 밀폐 격실(8)로부터 회전자본체(rotor body)의 외측으로 연장되는 드로톨 드레이닝 채널(throttled draining channel)(12)를 가지고 있다.
회전자의 작동중에 밀폐액은 밀폐 격실(8)의 충만되게 유지되도록 밀폐 격실(8)로 계속적으로 공급된다. 따라서, 슬라이드(5)는 도시한 상부 위치로 유지되고, 상기 위치에서 슬라이드(5)는 분리 격실(7)을 다수의 주변 출구포트(peripheral outlet port)(13)들과의 연결로부터 폐쇄시킨다. 필요에 따라 회전자의 작동중에 밀폐액의 공급은 짧은 시간 동안 중지되게 할 수도 있다. 이때 밀폐 격실(8)은 밀폐액이 채널(12)를 통해 완전히 또는 일부 배출되고 이에따라 슬라이드(5)는 제 1 도 상에서 축방향으로 하향압압되어, 출구 포트(13)은 더 짧거나 또는 더 긴 시간 동안 개방된다.
분리할 성분들의 액체 혼합물의 공급을 위하여 고정입구 파이프(stationary inlet pipe)(14)는 중앙 수납 격실(central receiving chamber)(15)까지 회전자 내로 연장된다. 수납 격실(15)로부터 여러개의 채널(16)들이 분리 격실(7)내로 유도되며, 상기 분리격실내에는 절두원추형 분리 원판(frusto-conical separation disc)(17)들이 층층이 배설되어 있다.
분리격실(7)의 상부 부분 내에는 원추형 격벽(conical partition)(18)이 배설되어 있으며, 상기 격벽(18)은 상부 회전자 부분(1)과 함께 소위 치환액을 위한 다수의 공급채널(19)들을 형성한다. 격벽(18)의 중앙 부분에는 2개의 내향 및 축방향 격설 환형 플랜지(flange)들 (20) 및 (21)이 있다. 상기 플랜지들 사이에는 중앙 출구 격실(23)이 회전자내에 형성되며, 이는 플랜지(21)의 반경방향 가장 내측이 연부 부분에 의해 형성된 일류 출구(overflow outlet)를 통해 분리 격실(7)과 연통된다. 플랜지(21)보다 반경방향 내측으로 약간 더 길게 연장되는 플랜지(20)과 회전자 부분(1)의 상부 단부벽(24) 사이에는 치환액을 위해 입구 격실(25)가 형성된다. 상기 입구 격실은 전술한 공급 채널(19)와 연통된다.
공급 파이프(14)는 포위 고정 부재(surrounding stationary member)(26)의 일부를 구성하며, 상기 고정 부재(26)은 또한 치환액용 입구 채널(27) 및 회전자 내에서 분리된 공급 혼합물의 가벼운 성분용 출구 채널(28)을 형성한다. 입구 채널(27)은 입구 격실(25)내의 (29)에서 개방되며, 또한 출구 채널(28)은 출구 격실(23)내의 (30)에서 시작된다.
회전자의 작동중에 자유 액체 표면(free liquid surface)들은 회전자의 상이한 격실들내에 제 1 도에서 삼각형으로 도시한 수준(level)들로 형성된다. 도시한 바와같이, 출구 채널(28)을 형성하는 고정 부재(26)의 부분은 출구 격실(23)내의 자유 액체 표면의 반경 방향 외측의 수준까지 연장된다.
출구 채널(28)은 콘딧(conduit)(31)의 내부와 연결되며, 상기 콘딧 내에는 감지 장치(32)가 배설되어 있다. 상기 감지 장치(32)는 치환액중 일부가 분리된 가벼운 액체와 함께 회전자 밖으로 유출되는 때를 감지하도록 배설된다. 만일 가벼운 액체가 기름(oil) 및 물로된 치환액으로 구성되면, 감지 장치(32)는 회전자를 빠져나가는 액체의 유전 상수(dielectric constant)의 변화를 감지하도록 배설될 수 있다.
신호 선로(signal line)(33)을 통해 감지 장치(32)는 개방 유니트(openig unit)(34)와 연결되며, 상기 개방 유니트(34)는 순차적으로 신호 선로(35)를 통해, 회전자의 주변 출구(13)이 개방되도록, 회전자 내의 밀폐 격실(8)로의 밀폐액의 공급을 수시로 중단시키도록 배설된 밸브 장치(36)과 연결되어 있다. 감지 장치(32)는, 콘딧(31)을 통해 유동하는 액체의 유전 상수의 예정된 변화를 감지하자마자, 회전자의 주변 출구(13)이 짧은 시간동안 개방되게 개방 유니트(34)를 작동시키도록 배설된다.
개방 유니트(34)는 또한 신호 선로(37)을 통해, 회전자의 주변 출구가 짧은 시간동안 개방되게, 예정된 시간 간격을 두고 개방 유니트(34)를 작동시키도록 배설된 제어 유니트(38)과 연결되어 있다.
제어 유니트(38)은 신호 선로(39)를 통해 공급 유니트(40)과 또한 연결되며, 공급 유니트(40)은 순차적으로, 신호 선호(41)을 통해 밸브 장치(42)와 연결되어 있다. 상기 밸브 장치는 콘딧(43)내에 위치되어 있으며, 상기 콘딧(43)의 내부는 치환액의 압력원과 연통되어 있으며 또한 전술한 입구 채널(27)과 연통되어 있다. 제어 유니트(38)은 회전자로 치환액을 공급하기 위한 공급 유니트(40)을 단속적으로 가동시키도록 배설된다. 이와같은 가동은 매번, 개방 유니트(34)가 전술한 바와같이 제어 유니트(38)에 의해 가동되기 이전에 예정된 시간 동안 일어난다. 공급 유니트(40)은 회전자로 치환액을 공급하기 위해 적절한 방식으로 밸브(42)의 가동을 조절할 수 있다. 본 발명에 의하면 공급 유니트(40)은, 제어 유니트(38)에 의해 가동되는 경우에, 회전자로 먼저 치환액의 비교적 큰 유동을 이루고 나서 비교적 작은 유동을 이루도록, 조절되어야 한다. 신호 선로(44)는, 개방 유니트(34)가 회전자의 주변 출구(13)을 개방시켰을 때, 공급 유니트(40)에 의해 가능한한 치환액의 흐름 공급(current supply)이 중단될 수 있도록, 개방 유니트(34)를 공급 유니트(40)과 연결한다.
제 1 도는 일정쇄선들 A,B,C 및 D에 의해 회전자 분리 격실(7)내의 4개의 상이한 반경방향 수준들을 도시한다. 상기 수준들에 대해서는 이하 원심 분리 작업의 설명에서 언급한다.
제 2a 및 2b 도는 본 발명의 범위내에서 가능한 여러 치환액의 공급 방법들 중 2개의 방법들을 도시한다. 2a 도는 치환액의 비교적 큰 부분 P1이, 예컨대 60 1/h인, 시간당 L리터의 속도로 2개의 시점들 t1및 t2사이에서 공급되는 것을 도시한다. 그후 짧은 시간 간격 동안 치환액의 보다 작은 부분들 P2-P5가 시점들 t4,t4,t5및 t6에서 공급된다. 전술한 시점들 t3,t4,t5및 t6의 각각의 시간 간격들은, 부분들 P2-P5가 공급되는 동안, 예컨대 5초 정도로, 대단히 짧으나, 반면에 시점들 t2와 t3사이 및 순차적인 부분들 P2-P5사이의 시간들은, 예컨대 30초 정도로, 다소 더 긴 것이 적합하다. 시점 t2와 최정부분 P5가 공급되는 시점사이의 시간 동안 치환액이 공급되는 평균 속도는 속도 L 1/h보다 충분히 작다는 것이 명백하다.
제 2b 도는 치환액이 시점들 t1 과 t2 사이에서는 (예컨대 제 2a도와 동일한)L/l/h의 속도로 공급되고, 또한 시점들 t2및 t7사이에는 충분히 더작은 속도인 S l/h로 공급되는 것을 도시한다.
이하 치환액이 제 2a 도에 도시한 방법으로 공급될 때, 제 1 도에 따른 원심 분리기가 어떻게 작동하는가를 기술한다. 처리할 액체 혼합물은 고체가 없어야 하고 또한 가능한한 수분이 없어야 하는, 디이젤 모우터용 윤활유인 것으로 가정한다.
회전자의 작동 중에 윤활유는 입구 파이프(14)를 통해 계속적으로 공급되며, 자유 액체 표면은 제 1 도에 도시한 바와 같이 회전자들의 상이한 격실들 내에 유지된다. 분리 작업의 시작과 관련해서 이미 소량의 물이 입구 채널(27), 입구 격실(25) 및 공급 채널(19)를 통해 공급되어, 공급된 물과 윤활유 사이의 경계층은 분리 격실(7) 내에서 반경 방향 수준 A에 형성된다. 분리 작업의 초기에 소량의 물을 공급하는 이유는 물을 통과시키면, 나중에 윤활유로부터 분리된 고체들이 주변 출구(13)을 통해 분리격실로부터 보다 쉽게 제거될 수 있다는 경험때문이다. 이와같은 최초 물 공급은 필수적인 것은 아니며 또한 본 발명과는 아무런 관계가 없다.
그후에, 제어 유니트(38)내에 기록하고 또한 예정된 길이의 시간동안, 분리 작업이 계속되어, 세척된 윤활유는 플랜지(21)에 의해 형성된 일류출구를 통해 분리 격실을 빠져나온다. 세척된 윤활유는 출구 격실(23), 출구채널(28) 및 콘딧(31)을 통해 회전자를 빠져나온다. 이와같은 기간 동안에 미지량(unknown amount)의 고체들 및 미지량의 물이 분리 격실(7)을 통해 윤활유 유동으로부터 분리된다. 작업기간의 최후에 윤활유와 물 사이의-또는 물이 전혀 공급되지 않았거나 또는 윤활유로부터 분리되지 않은 경우에는 윤활유의 고체들 사이의-경계층은 반경 방향 수준 B에 위치된다. 이때 공급 유니트(40)이 제어 유니트(38)에 의해 치환수(displacement water)의 공급을 시작하게 된다. 이때 제 2a도 에 따라서 치환액의 비교적 큰 부분 P1이 시점들 t1과 t2사이에서 L l/h의 속도로 공급된다. 부분 P1이 완전히 공급되었을 때 윤활유와 물 사이의 경계층은 수준 C에 위치된다. 그럼에도 불구하고 세척된 윤활유만이 회전자 외부로 유동하며 또한 감지 장치(32)를 통과한다.
이때 분리격실은, 제 2a 도에 따라서, 치환수의 4개의 더작은 부분들 P2-P5로 충전되고, 그후에 분리 격실 내의 윤활유와 물 사이의 경계층은 수준 D로 이동된다. 감지 장치(32)는 시점 t6에 관계없이 회전자를 빠져 나온 윤활유의 유전 상수의 임의의 변화를 감지한다. 시점 t6이후 특정한 시간이 경과했을 때 제어 유니트(38)은 회전자의 주변 출구(13)을 개방 및 폐쇄시키도록 개방 유니트(34)를 가동시킨다. 개방시간은 모든 분리된 고체들 및 치환수가 분리 격실(7)의 외부로 확실히 방출되도록 충분히 길면서도, 윤활유의 유실을 방지하도록 충분히 짧다. 이와같은 과정 이후에 새로운 분리 기간이 시작되며, 상기 분리 기간의 길이는 제어 유니트(38)에 의해 결정된다.
제 2 분리 기간중에는 제 1 분리 기간 중 보다 다소 많은 량의 물 및/또는 고체들이 분리 격실(7)을 통해 윤활유 유동으로부터 분리된다고 가정한다. 따라서 윤활유와 물 또는 고체들 사이의 경계층은 시간 t1에서, 예컨대 치환액의 제 1 부분이 P1이 회전자에 공급되기 시작할 때, 분리격실 내의 수준 C에 위치된다. 상기 부분 P1이 분리 격실로 유입되었을 때, 경계층은 수준 D에 위치되며, 또한 콘딧(31)내에서는 여전히 순수한 윤활유만이 감지된다.
비록 회전자에 부분 P2가 공급되었을 때에는 콘딧(31)내에서 순수한 윤활유만이 감지되었으나, 회전자에 부분 P3이 공급되고 나서 수초후에는, 분리된 윤활유와 치환수 사이이 경계층이 분리 원판(17)들의 외측 연부에 반경 방향으로 대단히 인접한 수준에 도달하여 치환액의 일부가 분리 원판들 사이에서 반경 방향내측으로의 윤활유 유동에 의해 빠져 나오기 때문에, 감지장치(32)는 세척된 윤활유 내에 소량의 물이 존재한다는 것을 감지한다. 따라서 개방 유니트(34)가 가동되어, 회전자 주변 출구(13)이 개방된다. 동시에 공급 유니트(40)으로 신호를 보내어, 치환액의 추가 공급을 저지한다. 그러므로 부분들 P4 및 P5는 공급되지 않는다. 따라서 회전자의 외부로 세척된 윤활유를 동반할 수 있는 물은 부분 P3의 일부만이다.
치환수는 매번, 예컨대 L l/h와 같이, 동일한 속도로 공급된다. 공급되는 치환수를 정확한 양으로 양호하게 제어하기 위해서 밸브 장치(42)는, 개방위치에 있을 때 밸브의 압력 강하에 있어서의 적은 변화들에 관계없이 액체를 항상 단위 시간당 예정된 양으로 통과시키는 밸브인, 소위 일정 유동 밸브(constant flow valve)로 구성되는 것이 적합하다.
본 발명의 범위 내에 있어서, 부분 P1을 특정 온도(l/h)로 가하고 또한 부분들 P2-P5의 각각을 보다 적은 속도로 가하는 것은 물론 가능하다.
본 발명의 또 다른 개발에 의하면, 치환수가 세척된 윤활유 내에서 감지되는 경우에, 순차적인 분리 기간과 관련해서 치환수의 공급이 자동적으로 변경되게 하는 것이 가능하다. 따라서, 제어 유니트(38)은, 고급 유니트가 제 1 부분 P1에 있어서의 치환수의 양을 감소시키는 대신에 소 부분들의 수를, 예컨대 5 또는 6으로, 증가시키도록, 순차적인 분리 기관과 관련해서, 배설될 수 있다. 공급되는 치환수의 예설정된 총량은 변경되지 않아야 한다. 이에 의해 윤활유내의 물 또는 고체들의 양의 점차적으로 예기치 않은 커다란 증가에 대한 신속한 적응이 성취될 수 있으므로, 세척된 윤활유내에는 너무 많은 양의 치환수가 혼합되지 않는다. 만일 치환수 공급의 순차적인 기간중에 세척된 윤활유내에서 물이 전혀 감지되지 않은면, 제어 유니트(38)은 공급 유니트(40)이 그 다음 분리 기간 후에 원래의 방식으로 치환수를 다시 공급하게 하도록 배설될 수 있다.
또한 제어 유니트(38)는 경보 장치를 포함할 수 있으며, 이는 감지 장치(32)가 순차적인 분리 기간들 중에 세척된 윤활유 내에서 치환수를 감지했을 때 회전자 주변출구의 개방을 시작해야만 한다는 사실을 어떻게 해서든지 작업자가 엄수하게 한다. 이는 예컨대, 윤활유가 순환하는 디이젤 모우터 내에 누수(water leakage)가 침입했다는 것을 나타낼 수 있다. 감지 장치는 비록 분리기간의 말기에 치환수가 공급되기 이전에 세척된 윤활유 내에서 물을 감지하더라도 회전자 주변 출구(13)의 개방을 시작하도록 배설되는 것이 적합하다.
상기 설명들에 있어서는, 개방 유니트, 공급 유니트 및 제어 유니트가 사용되었다. 그러나, 해당 기능들에 대해 독립된 "유니트 들"이 있어야만 하는 것은 아니다. 상기 설명들은 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이다. 실제로 상기 3개의 유니트들은 모든 기능들을 하나의 단일 중앙 유니트내에 통합시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 액체 혼합물용 입구(16), 분리된 액체용 중앙 출구(23) 및 분리된 고체용 주변 출구(13)를 갖는 분리 격실(7)을 구비하고 있는 회전자, -회전자의 작동중에 주변 출구(13)을 개방 및 폐쇄하도록 배설된 개방 유니트(34), -주변 출구(13)이 개방될 때마다, 상기 분리된 액체보다 더 무거운 예정된 양의 치환액을 분리 격실(7)로 공급하도록 조절되는 공급 유니트(40), 및 -기간의 말기 동안에 치환액을 공급하기 위한 공급 유니트(40)을 작동시키고, 그 후에 주변 출구(13)이 개방되게 작동되도록 배설된 제어 유니트(38)로 구성된 원심 분리기의 작동 방법에 있어서, a) 치환액의 제 1 부분(P1)이 단위 시간당 예정된 양으로 공급되고, 그 후에 치환액의 제 2 부분(P2-P5)이 단위 시간당 실질적으로 더 적은 양으로 공급되며, b) 감지 장치(32)에 의하여 치환액의 존재 여부가 중앙 출구(23)를 통해 회전자를 빠져 나가는 분리된 액체 내에서 감지되고, 또한 c) 분리된 액체 내에서 치환액의 존재가 감지되자마자 개방 유니트(34)가 주변 출구(13)를 개방시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 예정된 양의 치환액은 배취(batch) 방식으로 공급되고 또한 치환액의 배취가 공급된 후에 그 다음 배취는 선행 배취 공급의 결과가 분리된 액체내에서 감지된 후에만 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 치환액의 제 1 부분(P1)은 대체로 연속적으로 공급되고, 그 후에 제 2 부분(P2-P5)가 보다 작은 배취들에 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 분리된 액체내에서 치환액의 존재를 감지하자마자 공급 유니트(40)의 조절이 변경되어, 치환액의 상기 제 1 부분(p1)의 크기가 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 공급 유니트(40)이 분리된 액체 내에서 치환액의 존재가 감지됨에 따라 예정된 양의 치환액의 공급을 완료하는 것이 저지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 개방 유니트(34)가 분리된 액체내에서 치환액의 존재가 감지되는 것과는 무관하게 예정된 양의 치환액이 공급된 후에 주변 출구(13)을 개방시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 액체 혼합물용 입구(16), 분리된 액체용 중앙 출구(23) 및 분리된 고체용 주변 출구(13)을 갖는 분리 격실(7)을 구비하고 있는 회전자, -회전자의 작동 중에 주변 출구(13)을 개방 및 폐쇄하도록 배설된 개방 유니트(34), -주변 축구(13)이 개방될 때마다, 상기 분리된 액체보다 더 무거운 예정된 양의 치환액을 분리 격실(7)로 공급하도록 조절되는 공급 유니트(40), 및 -기간의 말기 동안에 치환액을 공급하기 위한 공급 유니트(40)을 작동시키고, 그 후에 주변 출구(13)이 개방되게 작동되도록 배설된 제어 유니트(38)로 구성된 원심 분리기에 있어서, a) 공급 유니트(40)이 치환액을 처음에는 단위 시간당 특정한 양으로 공급하고 그후에는 단위 시간당 실질적으로 더 적은 양으로 공급하도록 배설되며, b) 감지 장치(32)가 중앙 출구(23)을 통해 회전자를 빠져나가는 분리된 액체내에서 치환액의 존재를 감지하도록 배설되고, 또한 c) 개방 유니트(34)가 감지 장치(32)와 연결되어 있어서 상기 감지 장치(32)가 분리된 액체 내에서 치환액을 감지함에 따라 주변 출구(13)을 개방하도록 배설되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
  8. 제 7 항에 있어서, 공급 유니트(40)이 처음에는 비교적 큰 배취(P1)의 치환액이 또한, 예정된 시간 간격 후에는, 더 작은 배취들(P2-P5)의 치환액이 공급되는 방식인 배취 방식으로 치환액을 공급하도록 배설되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 공급 유니트(40)이 감지 장치(32)와 연결되어, 분리된 액체 내에서 치환액이 감지되었을 때 치환액의 공급을 중단시키도록 배설되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
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