KR940000716B1 - 원심 분리기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

원심 분리기

제1도는 본 발명의 제1실시예의 단면도.

제2도는 본 발명의 제2실시예의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 상부 회전자부 1a,1b : 본체

1c,8 : 원통형 표면 2 : 하부 회전자부

6 : 목부 7 : 기저부

10 : 분리디스크 11 : 안내 장치

21 : 분리 격실

본 발명은 동심축으로 배열되어 각 반경 방향의 외연부에서 축방향으로 동시에 유지되는 상부 회전자부와 수직 구동축의 정부(頂部)에 장착되는 하부 회전자부로 된 2개의 원형부로 구성되고 상기 수직 구동축에 의하여 지지되는 회전자와, 동심축으로 결합된 상기 회전자부들 사이에 배열되고 상기 회전자의 분리 격실 내에서 회전자의 중심으로부터 소정의 반경 방향 수준까지 액체를 유도시키기 위하여 배치된 환상(環狀)의 원추형 기저부와 이 기저부에서 상방으로 연장되는 중심 목부(neck portion)가 마련된 분배기와 각각 내연부와 외연부가 있는 절두 원추형으로서 상기 분배기의 목부 주위에 동심축으로 배열되고 기저부상에 착좌(着座)되어 있어서 내부 디스크 연부와 분리 액체용 분배기의 목부 사이에 축방향의 유동로를 형성하는 일조(一組)의 분리 디스크와, 상기 상부 및 하부 회전자부의 각각에 대하여 상기 분배기의 기저부와 목부를 반경 방향으로 고정시킴으로써 상부 회전자가 분배기의 기저부에 대하여 상기 일조의 분리 디스크를 축방향으로 압압하고 이에 따라 하부 회전자에 대하여 분배기를 압압하는 수단으로 이루어지는 원심 분리기에 관한 것이다.

공지된 위와 같은 형식의 원심 분리기에 있어서, 분리 디스크들은 통상 분배기의 목부와의 결합에 의하여 회전자 본체에 대해 외주연 방향으로 이동되는 것이 방지된다. 각각의 분리 디스크의 내연부에는 보통 한개 또는 그 이상의 리세스(recess)가 있는 반면에, 분배기의 목부에는 상기 리세스에 위치하도록 설계된 반경방향 및 축방향으로 연장된 대응하는 수만큼의 안내 익편이 있다.

이러한 형식의 원심 분리기를 조립할 때에는, 분리 디스크들을 분배기의 기저부 위에 상호 적층시킨 다음 이를 분리 디스크를 상기 회전자의 상부 및 하부 회전자부의 사이에서 함께 밀어 넣음으로서 축방향으로 압축된다. 상기 압축전 또는 압축 중에도 최상부 분리 디스크들은 상호간에 그리고 회전자 본체에 대해서도 정확한 위치를 유지할 수 있도록 하기 위해서는, 회전자 본체의 조립시, 분배기의 목부와 이 목부의 안내 익편들은 이들 부재들의 기능상 필요한 것보다 더 큰 거리로 상방 축방향으로 연장되어야 할 필요가 있다.

이는 이러한 형식의 원심 분리기는 분배기의 목부상에 회전자자로부터 분리된 1종 이상의 액체들을 배출시키기 위한 소위 페어링 장치(paring means)를 갖는 경우가 있으므로, 회전자 본체 자체는 상기 페어링 장치를 위한 공간을 마련하기 위해 축방향으로 연장되어야 한다는 것을 의미한다. 그러나, 이 사실은 작동중의 균형이 무엇보다도 양호해야 하므로 회전자는 가능한한 짧은 축방향 연장부를 가져야 한다는 일반적인 요구와는 모순되는 것이다.

분배기의 목부 외측에 위치하는 상기 안내 익편들은 상부 원형 회전자부로부터의 반경 방향으로의 큰 힘을 흡수하는 데에는 사용할 수 없다. 이러한 이유때문에, 상·하부의 원형 회전자부의 반경 방향 외연부에는 그 회전자들 사이의 공통 반경 방향 안내부가 마련되어야 하는데, 여기에서 상기 회전자부들이 축방향으로 함께 고정된다.

그러나, 양회전자부의 외연부에서 양회전자부들 사이에 만족할 만한 반경 방향 안내부를 얻기가 매우 어렵다. 이는 회전자부들이 회전자의 작동중에 그들 중의 하나가 다른 하나에 비해 그 외주연 방향으로 더 많이 변형되기 쉬운 설계 구조를 갖는다는 사실에 기인한다. 이에 의해, 상기 회전자부들의 안내면 사이에 크든 작든 반경 방향의 공간이 형성되게 되어, 그 회전자부들 중의 하나가 다른 하나에 대하여 반경 방향으로 이동되게 된다. 이러한 결과에 따라, 회전자에 불균형력이 유발되는데, 이와 같은 반경 방향의 이동 방향은 예측할 수 없기 때문에, 미리 상기 불균형력을 보상할 수가 없다.

본 발명의 목적은 전술한 회전자의 균형에 관련된 문제점을 감소시킬 수 있는 설계된 회전자를 제공하기 위한 것이다.

이러한 목적은, 다수의 안내 장치들이 분배기의 목부로부터 소정의 반경 방향 거리를 두고 분리 디스크들과 결합되어 실질적으로 축방향으로 연장되어 있고, 상기 안내 장치의 양단부에서 각 안내 장치들이 상기 양회전자부들에 대해 회전자의 외주연 방향 및 반경 방향으로 고정되어 있고, 분배기의 목부를 상부 회전자부에 반경 방향으로 고정시키는 상기 장치는 상부 회전자부에 대해 반경 방향으로 고정되고 원통형 표면을 갖는 본체를 포함하고, 이 원통형 표면을 통해 상기 본체가 분배기의 목부의 대응하는 원통형 표면에 지지되는 여러 가지 특징들의 조합에 따라 처음에 언급한 형식의 본 발명에 의한 원심 분리기에 의하여 달성될 수 있다. 가능할 경우, 상기 본체는 상부 회전자부의 다른 부분들과 함께 일체로 제작되는 것이 좋다.

본 발명에 의하면, 분리 디스크들이 분배기의 목부로부터 반경 방향으로 소정의 거리에 위치한 별도의 안내 장치에 의해 반경 방향 및 외주연 방향으로 안내되기 때문에, 목부상에 안내 익편들을 마련할 필요가 없다. 따라서, 목부 및 회전자부에 원통형 안내 표면들을 마련함으로써, 목부는 상부 회전자부를 효율적으로 중앙으로 안내하는데 사용할 수 있다. 또한, 목부는 분리 디스크들을 장착하는데 필요한 정도만 연장시키면 족하며, 더 이상 축방향으로 길게 연장시킬 필요가 없다. 따라서 원통형 안내 표면이 마련된 상기 본체의 일부는 최상부 분리 디스크들의 반경 방향 내측에 배치될 수가 있다. 이에 따라, 회전자 본체 자체의 축방향 연방부는 최소로 될 수 있다.

본 발명에 힘입어, 일정 크기의 원심 분리기와 관련하여 앞에서 언급한 종류의 균형에 관한 문제점을 피할 수가 있게 되었다.

본 발명에 의하면, 상기 안내 장치들은 분리 디스크들을 다양한 방법으로 결합시킬 수가 있다. 예컨대, 상기 분리 디스크들은 이들의 내연부 또는 외연부에 결합용 리세스를 마련할 수도 있다. 그러나, 되도록이면 안내 장치들은 분리 디스크들의 내연부 및 외연부의 사이에 위치한 분리 디스크 내의 구멍들을 통하여 연장시키는 것이 좋다.

가능하다면, 분배기의 기저부는 하부 회전자부의 반경 방향 연장부의 대부분을 따라 하부 회전자부 위에 직접 착좌시킨다. 이는 분배기의 목부에 양호한 안정성을 제공해 준다. 예컨대, 외주연 배출구들을 회전자분리 격실로부터 개방시키는 데 사용되는 축방향으로 이동가능한 미끄럼 부재가 분리기의 기저부 아래에 배치되는 경우와 같이 위와 같은 방법이 불가능할 때에는, 본 발명의 양호한 실시예에 따라 분배기를 축방향 연장부를 갖는 원통형 표면을 통하여 기저부의 중앙에 인접한 하부 회전자부에 대해 반경 방향으로 고정시킨다. 이로써, 분배기의 목부에 가능한한 최상의 안정성이 제공된다.

이하 첨부 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

제1도에는 상부 회전자부(1) 및 하부 회전자부(2)로 구성되는 원심 분리기 회전자를 도시하였다. 상부 회전자(1) 및 하부 회전자(2)는 체결 링(3)에 의해 축방향으로 상호 고정되어 있다. 이 회전자는 수직 구동축(4)의 위쪽에 지지되며, 상기 수직 구동축은 체결 장치(5)에 의해 하부 회전자부(2)에 연결된다.

회전자 내의 중앙에 배치되어 있는 것이 소위 분배기인데, 이 분배기는 목부(6) 및 기저부(7)로 이루어진다. 기저부(7)은 하부 회전자부(2) 상에 착좌되며, 목부(6) 및 기저부(7)로 이루어진 분배기와 하부 회전자부(2)의 원통형 안내 표면(8)에 의해 반경 방향으로 고정된다.

분배기의 목부(6)은 적어도 그 최상부에서는 원통형이고, 상부 회전자부(1)의 중앙부에 의해 견고하게 감싸여 진다. 분배기의 목부 및 상부 회전자부(1)의 중앙 부분은 원통형 표면(9)들을 갖는데, 이들은 축방향으로 소정의 길이만큼 상호간에 접촉되어 있다.

분배기 목부(6) 주위에 있으면서 분배기 기저부(7) 상에도 착좌되어 있는 것은 다수의 적층된 분리 디스크(10)이다. 각각의 분리 디스크는 외주연 연부와 내주연 연부가 구비된 절두 원추형과 같은 형상으로 되어 있다. 상기 다수의 척층된 분리 디스크를 통하여 축방향으로 회전자 중심축 주위로 균등하게 분포된 다수의 안내 장치(11)들이 연장되어 있다. 각 안내 장치의 하단부는 분배기의 기저부(7)내의 리세스 내에서 최소한 반경 방향 및 외주연 방향으로 고정되어 있다. 각 안내 장치(11)의 상단부는 상부 회전자부(1)의 리세스(12) 내에 연장되고, 여기서 그 상단부가 회전자의 외주연 방향 및 반경 방향으로 고정된다. 그러나, 리세스(12)에 있어서, 이 안내 장치(11)은 상부 회전자부(1)에 대해 축방향으로 고정되지는 않는다. 도면에서 알 수 있는 바와같이, 안내 장치(11)은 리세스(12)의 바닥까지 도달할 수 없게 되고 상부 회전자부(1) 및 하부 회전자부(2)의 축방향의 상호 위치에 영향을 미치지 않는다는 것이 보장된다.

상부 회전자부(1) 위에는 체결 링(14)에 의해 상기 회전자부(1)에 고정된 캡(13)이 장착되어 있다.

캡(13) 내의 중심 개구부를 통하여 회전자 내의 피처리 액체 혼합물 공급용 입구 도관(15)가 회전자 내에 연장되어 있다. 입구 도관(15)에 의하여 지지되는 환상(環狀)의 페어링 부재(16)은 캡(13)과 상부 회전자부(1)의 중심부에 의해 형성된 페어링 격실(17) 내로 반경 방향으로 연장되어 나온다. 참조 번호 18은 페어링부재(17)내에 배치된 액체 운반 익편들을 나타낸 것이다.

입구 도관(15)는 목부(6) 및 기저부(7)로 구성된 분배기 내의 중심 공간(19)에 개구되어 있으며, 이 공간은 분배기의 기저부(7)을 관통하는 유입 통로(20)들을 경유하여 분리 디스크들이 위치하는 회전자의 분리격실(21)과 연통된다.

상부 회전자부(1)에는 분배기의 목부(6)의 인접부 중앙에 근접하여, 그러나, 반경 방향의 외측에 회전자의 중심축 주위로 균등하게 분포된 다수의 관통 구멍(22)가 있는데, 이 구멍들을 통해 분리 격실(21)이 베어링 부재(17)의 격실과 연통된다.

분리 격실(21)은 상부 회전자부(1), 목부(6) 및 기저부(7)로 구성된 분배기, 그리고 축방향으로 이동가능한 미끄럼 부재(23) 사이에 형성된다. 도면에 도시된 위치에 있어서, 미그럼 부재(23)은 그 외주연에서 상부 회전자부(1) 내의 요홈에 마련된 환상의 가스켓(24)에 밀봉 접촉된다. 이에 의하여, 이 미끄럼 부재(23)은, 회전축 주위에 균등 설치되고 하부 회전자부(2)의 외주연을 통하여 연장되는 다수의 배출 통로(25)와 분리 격실(21)의 연통 상태를 폐쇄하게 된다.

작동 시스템에 의해, 미끄럼 부재(23)은 회전자 작동 중에 간헐적으로 분리 격실(21) 및 배출 통로(25) 사이를 연통시킬 수 있다. 이 작동 시스템은 일반적으로 물인 작동 액체를 하부 회전자부(2) 내에 형성된 중앙 격실(27)로 공급하는 장치(26)을 포함하고 또한 이 작동 시스템은 격실(27)로부터 하부 회전자부(2) 및 축방향으로 이동가능한 미끄럼 부재(23) 사이에 형성된 소위 밀폐 격실(29)로 향하는 통로(28)과 밀폐 격실(29)의 반경 방향 최외측 부분으로부터 연장되는 트로틀 배출구(throttled outlet,30)들을 포함한다. 이러한 작동 시스템은 공지된 것으로 일례를 들어 설명하면, 회전자가 회전하는 중에 중앙 격실(27) 내에 작동 유체를 가압하면 미끄럼 부재(23)은 상부 회전자부(1)과 밀봉 접촉되어 배출 통로(25)와 분리 격실(21)의 연통을 폐쇄하고, 도시되지 않은 수단에 의해 트로틀 배출구(30)을 통해 중앙 격실(27)로부터 작동 유체를 배출시키면 분리 격실(21) 내의 액체 압력에 의해 미끄럼 부재(23)은 하향 이동하여 배출 통로(25)와 분리 격실(21)을 연통시키게 된다. 이러한 작동 시스템은 공지된 것이고 본 발명의 요지에 관한 것이 아니므로 상세히 설명하지 않는다.

작동 중인 이 원심 분리기 회전자의 분리 작동은 다음과 같다. 즉, 입구 도관(15)를 통해 유입된 피처리 액체 혼합물은 중심 공간(19)와 유입 통로(20)을 경유하여 분리 격실(21)로 유입되고, 이어서 원심력에 의해 무거운 액체와 가벼운 액체로 분리된다. 무거운 액체는 분리 격실(21)의 외측으로 분리되어 상기 작동시스템의 작동에 따라 배출 통로(25)를 통해 배출된다. 가벼운 액체는 적충된 분리 디스크(10)들 사이를 통과하여 관통 구멍(22)를 지나 페어링 부재(17)의 격실을 통해 배출된다. 이러한 작동은 매우 통상적인 것이고, 본원 발명의 요지에 관한 것이 아니므로 보다 상세한 설명은 생략한다. 대신에 원심 분리기 회전자의 여러 부분들을 조립하는 방법을 간단하게 설명한다.

하부 회전자부(2)를 구동축(4)에 견고하게 연결시킨 후에, 미끄럼 부재(23)을 삽입한다. 다음에 분배기의 기저부(7)이 하부 회전자 부분(2) 상에 착좌되도록 분배기를 설치한다. 분리 디스크들을 분배기 상에 미리 배치하고, 이어서 안내 장치(11)이 최상부 분리 디스크 위로 약간 연장시킬 수도 있다. 다음에, 상부 회전자부(1)을 제위치에 배치하고 다수의 적층된 분리 디스크(10)을 축방향으로 압착(축방향 연장 길이의 약10%)시키는 한편 체결 링(3)을 회전시켜 하부 회전자부(2)에 나사 결합시킨다. 이는 안내 장치(11)의 단부가 처음보다 더 길게 최상부 분리 디스크 위로 연장된다는 것을 의미한다. 상기 단부들은 상부 회전자부(1)내의 리세스(12) 내로 연장되고, 따라서 상부 회전자부(1)이 하부 회전자부(2)와 접촉하도록 하강 이동하는 것을 방해하지 않게 된다. 따라서, 분리 디스크(10)들과 목부(6) 및 기저부(7)로 구성된 분배기는 견고하게 밀어넣어지므로, 상부 회전자부(1) 및 하부 회전자부(2) 사이의 고정이 행해지며, 이들 모든 부재들 사이의 다양한 접촉면 및 안내 장치(11)의 배치 상태는 상호 협력하여 작동 중에 회전자가 중심에 유지되도록 하는 양호한 균형 상태를 제공하게 된다.

제2도는 본 발명에 따른 원심 분리기 회전자의 다른 실시예를 도시한 것이다. 제1도에 도시한 실시예의 부분들과 대응되는 본 실시예의 부분에는 제1도와 동일한 참조 번호를 부기하였다.

제2도에 따른 실시예에서 상부 회전자 부분은 두개의 본체(1a,1b)로 구성된다. 본체(1a)는 그 반경 방향 외측 외주연 연부에서 하부 회전자부(2)와 반경 방향으로 인접한다. 본체(1b)는 원통형 표면(1c)을 통해 본체(1a)와 반경 방향으로 인접하며, 원통형 표면(9a)을 통해 분배기의 목부(6)과 반경 방향으로 인접한다. 본체(1b)는 체결 링(14)에 의해 일조의 적층된 분리 디스크(10) 및 본체(1a)의 일부 사이에서 축방향으로 일어 넣어진다. 본체(1b)는 분리 디스크(10)보다 크며, 따라서 최상단 분리 디스크의 외부 외주연을 초과하여 반경 방향으로 더 연장된다.

캡(13) 내에는 외주연에서 본체(1b)의 중앙의 위 부분과 연결되는 환상 부재(31)이 설치된다. 이 환상부재(31)은 본체(1b)의 중앙 부분과 함께 환상 격실(17a)를 형성하는데, 이 격실은 반경 방향 내측으로 개구되어 있으며, 제1도의 페어링 격실(17)에 상당하는 페어링 격실을 구성한다.

환상 부재(31) 및 이를 감싸는 캡(13) 사이에는 다른 격실(32)가 형성되는 데, 이는 역시 환상으로 되어 있으며 반경 반향 내측으로 개구되어 있다. 이 격실(32)는 분리된 비교적 무거운 액체 성분을 수용하도록 통로(33)을 통하여 분리 디스크(10)들의 반경 방향 외측에 위치하는 분리 격실(21)과 연통된다. 이 통로(33)은 본체(1b)의 상부면 내에 반경 방향 요홈으로 형성되어 있다. 캡(13)의 중앙에 있는 개구부를 감싸는 환상 연부는 상기 비교적 무거운 분리된 액체 성분이 격실(32)로부터 넘쳐 흐를 수 있는 있는 일류(溢流) 배출구(34)를 형성한다. 점선을 사용하여 일류 배출구(34)가 원심 분리기 회전자축으로부터 다양한 거리로 배치될 수 있음을 나타내었다.

Claims (10)

1. 동심축으로 배열되어 각 반경 방향의 외연부에서 축방향으로 동시에 유지되는 상부 회전자부(1)과 수직 구동축(4)의 정부(頂部)에 장착되는 하부 회전자부(2)로 된 2개의 원형부로 구성되고 상기 수직 구동축(4)에 의하여 지지되는 회전자와, 동심축으로 결합된 상기 회전자부들 사이에 배열되고 상기 회전자의 분리격실(21) 내에서 회전자의 중심으로부터 소정의 반경 방향 수준까지 액체를 유도시키기 위하여 배치된 환상(環狀)의 원추형 기저부(7)과 이 기저부(7)에서 상방으로 연장되는 중심 목부(neck portion,6)이 마련된 분배기와, 각각 내연부와 외연부가 있는 절두 원추형으로서 상기 분배기의 목부 주위에 동심축으로 배열되고 기저부(7)상에 착좌(着座)되어 있어서 내부 디스크 연부와 분리 액체용 분배기의 목부(6) 사이에 축방향의 유동로를 형성하는 일조(一組)의 분리 디스크(10)과, 상기 상부 및 하부 회전자부(1,2)의 각각에 대하여 상기 분배기의 기저부(7)과 목부(6)을 반경 방향으로 고정시킴으로써 상부 회전자(1)이 분배기의 기저부(7)에 대하여 상기 일조의 분리 디스크를 축방향으로 압압하고 이에 따라 하부 회전자부(2)에 대하여 분배기를 압압하는 고정 장치로 이루어지는 원심 분리기에 있어서, 다수의 안내 장치(11)이 분배기의 목부(6)으로부터 소정의 반경 방향 거리를 두고 분리 디스크(10)과 결합되어 축방향으로 연장되고, 각 안내 장치(11)는 각 안내 장치의 양단부에서 상부 회전자부(1) 및 하부 회전자부(2)에 대해서 회전자의 외주연 방향 및 반경방향으로 고정되며, 분배기 목부(6)을 상부 회전자부(1)에 대해 반경 방향으로 고정하는 상기 장치는, 상부 회전자부에 대해 반경 방향으로 고정되고 원통형 표면을 갖는 본체를 포함하고, 이 표면을 통해서 상기 본체가 분배기의 목부(6)의 대응하는 원통형 표면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
2. 제1항에 있어서, 상기 안내 장치(11)은 디스크의 내연부 및 외연부 사이에서 분리 디스크(10) 내의 구멍들을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안내 장치(11)을 분배기의 기저부(7)에서 회전자의 반경 방향 및 외주연 방향으로 동시에 고정되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 안내 장치(11)의 하단은 분배기의 기저부(7)에서 축방향으로도 고정되고, 상단은 상부 회전자부(1)에 대해서는 회전자의 외주연 방향 및 반경 방향으로만 고정되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상시 안내 장치(11)은 일조(一組)의 분리 디스크(10)의 위에 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
6. 제1항에 있어서, 상기 분배기의 목부(6)은 상기 본체의 대응하는 내부 원통형 표면에 인접하는 외부원통형 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 본체(1b)는 상부 회전자부의 외부 본체(1a)와 분리 성형되고 원통형 표면(1c)을 통하여 반경 방향으로 서로 인접하는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
8. 제7항에 있어서, 상기 본체(1b)가 분리 디스크(10)보다 크고 최상부 분리 디스크에 인접하는 원추형 디스크로 구성되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
9. 제1 또는 제6항에 있어서, 상기 본체(1a,1b)가 상부 회전자부(1)로 일체형으로 성형되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.
10. 제1항 또는 제6항에 있어서, 분배기는 그 기저부(7)에서 원통형 표면(8)을 통해 하부 회전자부(2)에 대해 반경 방향으로 고정되는 것을 특징으로 하는 원심 분리기.

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