KR102685054B1 - 분리기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유동 가능 현탁물(S)을 원심장에서 상이한 밀도의 적어도 2 개의 유동 가능 상(HP, LP)으로 분리하기 위한 분리기(1)에 관한 것으로서, 상기 분리기는, (a) 작동중에 정지 상태이고 적어도 2 개의 개구를 가진 탱크의 방식으로 설계된 하우징(10), (b) 하우징(10) 내에 배치되고, 회전축 둘레에서 회전 가능한 드럼으로서 상기 드럼은 회전축(20) 및 적어도 하나의 개구를 가진 드럼(20), (c) 드럼(20)과 하우징(10) 사이에 적어도 섹션(section)으로 또는 연속적으로 형성된 갭(gap), (d) 드럼(20)이 하우징(10) 내에서 현수(supsension), 지지(support) 및 회전(rotation)될 수 있게 하는 적어도 2 개의 지지 및 구동 유닛들을 포함하는 지지 및 구동 장치(30)를 포함하고, (e) 지지 및 구동 유닛들중 하나는 적어도 상기 드럼(20)을 축방향으로 지지 및 부상시키도록 구성된 자기 베어링을 포함하고, (f) 지지 및 구동 유닛들 중 적어도 하나의 다른 지지 및 구동 유닛들은 드럼(20)을 축방향으로 지지하도록 설계된다.
Description
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 분리기(separator)에 관한 것이다.
국제 출원 공개 WO 2014/000829 A1 에는 유동 가능 제품을 상이한 상(phase)들로 분리하기 위한 일반적인 분리기가 공지되어 있으며, 이것은 드럼 하부 및 드럼 상부를 가진 회전 가능 드럼 및, 원심장에서 현탁물을 처리하거나 또는 원심장에서 무거운 고체와 유사한 상을 가벼운 상으로부터 분리하기 위하여 드럼에 배치된 수단을 가지며, 드럼 하부, 드럼 상부, 정화 수단들중 하나, 몇개 또는 전부는 플라스틱 또는 플라스틱 복합 물질로 이루어진다. 이러한 방식으로, 1 회용으로 드럼의 일부 또는 바람직스럽게는 전체 드럼을 설계할 수 있고, 바람직스럽게는 유입 및 유출 시스템들 또는 영역들과 함께 설계할 수 있으며, 이것은 발효 브로스(fermentation broths) 등과 같은 제약 제품의 프로세싱과 관련하여 특히 흥미롭고 유리한데, 왜냐하면, 제품 배취(product batch)의 프로세싱중에 바람직스럽게는 연속 작동으로 해당 제품 배취의 프로세싱을 위한 작동 이후에, 드럼의 제품 접촉 부분들에 대한 세정을 수행할 필요가 없지만, 드럼은 전체로서 교체될 수 있기 때문이다. 특히 위생의 관점에서 이러한 분리기는 매우 유리하다. 이러한 일회용 드럼과 구동부 사이의 물리적인 분리를 달성하기 위하여, 구동부와 드럼 사이의 비접촉 결합이 유리하다.
혈액을 상이한 밀도의 2 개 상(phase)으로 분리하기 위한 장치는 국제 출원 공개 WO 2015/1100501 A1에 공지되어 있으며, 이것은 자기 구동 장치 및, 구동 장치에 의해 자체 축을 중심으로 회전 운동하도록 설정된 콘테이너를 포함하며, 여기에서 콘테이너는 적어도 하나의 개방 단부 및 적어도 하나의 입구를 포함하고, 상기 콘테이너는 자기적으로 부유하도록 장착된다. 이와 관련하여, 개방된 컵형 회전자로부터 원심분리 동안 형성된 2 개 상(phase)들의 배출은 만족스럽지 못한 방식으로 해결되며 문제가 된다.
국제 출원 공개 WO 2015/1100501 A1에서는 회전 콘테이너를 상기 회전 콘테이너를 둘러싼 비회전 하우징에 삽입하는 것이 제안되며, 상기 하우징은 유입구 및 두 개의 유출구를 제외하고 폐쇄된다. 정지 상태 하우징을 통하여, 중심 유입 파이프는 위로부터 회전 콘테이너로 수직으로 이어지고, 그로부터 제 1 상(first phase)은 다시 일종의 필링 부재(peeling member)로써 수직 상방향으로 펌핑되고, 회전 콘테이너는 그것의 수직 상부 단부에 제 1 상을 위한 범람부(overflow)를 가짐으로써, 그것은 작동중에 둘러싸는 비회전 하우징으로 유동하고, 비회전 하우징은 액체 상이 정지 상태 하우징의 밖으로 유동하여 다시 오버플로우를 통해 외부로 유동할 때까지 작동중에 채워진다. 이러한 디자인은 고속이 거의 실현 불가능하다는 단점을 가지는데, 왜냐하면 내측의 회전하는 콘테이너는 하우징에 있는 액체 수집부에서 회전하기 때문이다.
본 발명의 목적은 상기 문제를 해결하는 것이다.
본 발명은 청구항 제 1 항의 주제에 의하여 이러한 목적을 해결하는데, 이것은 원심장에서 유동 가능한 현탁액을 상이한 밀도의 적어도 2 개의 유동 가능 상(phase)으로 분리하기 위한 분리기를 제공하는데, 이는 적어도:,
(a) 작동중에 정지 상태이고 적어도 두 개의 개구를 가진 콘테이너의 방식으로 설계된 하우징,
(b) 하우징 내부에 배치되고 회전축을 중심으로 회전 가능한 드럼으로서, 상기 드럼은 회전축 및 적어도 하나의 개구를 가지는, 드럼,
(c) 드럼과 하우징 사이에 적어도 섹션(section)으로 또는 연속적으로 형성된 갭(gap),
(d) 드럼이 하우징 내에서 현수(supsension), 지지(support) 및/또는 회전(rotation)될 수 있게 하는 적어도 2 개의 지지 및/또는 구동 유닛을 포함하는 지지 및 구동 장치를 포함하고,
(e) 지지 및/또는 구동 유닛들중 하나는, (드럼이 회전할 때의 작동중인 그 어떤 경우에도) 드럼을 축방향으로 지지하고 드럼을 현수 상태로 유지하도록 적어도 설계된 제 1 자기 베어링을 포함하고,
(f) 지지 및/또는 구동 유닛들 중 적어도 하나의 다른 지지 및/또는 구동 유닛들은 드럼을 축방향으로 지지하도록 구성된다.
이러한 분리기는 고속에서의 작동에도 매우 적절하다. 또한, 이것은 일회성 처리에도 잘 사용될 수 있으며, 예를 들어 유동 가능 현탁물의 제품 배치를 상이한 상(phase)들로 원심 분리하고 다음에 폐기하는 경우에도 잘 사용될 수 있다. 여기에서는 회전축의 제 1 수직 정렬에서 하부 축방향 베어링에 추가하여 다른 축방향 베어링이 제공되는 것이 특히 유리하며, 예를 들어, 드럼의 대향하는 단부에 또는 드럼 안에도 제공된다. 왜냐하면 이것은 드럼의 회전축이 수직으로 배치될 수 있게 하지만 대안으로서 수직으로부터 유리하게는 경사지게 하기 때문이다. 회전축의 그 어떤 배치라도 가능하다. 따라서 회전 축은 원래의 수직으로부터 0 내지 180°의 각도로 경사질 수 있고, 예를 들어, 수평으로 정렬될 수도 있으며, 즉, 수직에 대하여 90°경사지게 정렬될 수 있다. 따라서, 드럼의 현수 구성(suspended arrangement)도 가능하여, 회전축은 회전에 준하게(quasi roatation)됨으로써 드럼의 보관 문제를 일으키지 않고 유입 개구는 아래쪽으로 지향될 수 있다.
여기 또는 아래에서 "회전축의 제 1 수직 정렬"이 고려되는 한, 이는 설명된 회전축의 수직 정렬에서 원심 분리기 요소들의 위치가 실현될 수 있거나 실현되는 것을 의미한다. 그러나 실제로는 회전축은 수직 정렬에 대해 경사지게 지향될 수도 있다.
유리한 설계에 따르면, 2 개의 지지 및/또는 구동 유닛은 회전축의 방향에서 서로로부터 축방향 오프셋으로 배치되고, 회전축의 제 1 수직 정렬에서, 2 개의 지지 및/또는 구동 유닛의 하부 및/또는 상부는 드럼을 축방향으로 지지하고 드럼이 현수된(suspended) 상태로 유지되도록 설계된다. 회전축(D)의 제 1 수직 정렬에서, 지지 유닛들중 제 2 지지 유닛은 제 1 자기 베어링 위에 배치되는 것이 바람직하게 제공된다. 또한, 두 개의 지지 및/또는 구동 유닛들중 하부의 것이 드럼을 서스펜션 상태로 유지할 수 있거나, 또는 상부 또는 양쪽 지지 및/또는 구동 유닛들이 이러한 작업을 수행할 수 있다. 유리하게는, 지지 유닛 및/또는 구동 유닛들중 하나 및/또는 양쪽 모두가 하우징 내에서 회전하는 드럼을 설정하도록 설계되고 사용될 수 있는 것이 더 제공된다. 지지 유닛 및/또는 구동 유닛들 양쪽 모두가 선택적으로는 상기 구동을 위해 개별적으로 또는 공동으로 사용될 수 있도록 설계된다면 특히 유리하다.
하나의 사양(option)에 따르면, 지지 및/또는 구동 유닛들중 제 1 지지 및/또는 구동 유닛은 축방향 베어링에 추가하여 드럼을 위한 레이디얼 베어링도 제공하는 결합된 베어링 장치로서 설계될 수 있다. 그러나, 선택적으로 또는 대안으로서, 지지 및/또는 구동 유닛들중 제 2 지지 및/또는 구동 유닛 또는 다른 지지 및/또는 구동 유닛은 축방향 베어링에 추가하여 드럼의 레이디얼 베어링을 이루는 조합된 베어링 장치로서 설계될 수 있다. 이러한 유리한 조합은 각각의 경우에 상이한 방식으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 지지 및/또는 구동 장치들중 하나 또는 양쪽 모두는 레이디얼 베어링과 축방향 베어링을 가질 수 있다. "레이디얼 베어링(radial bearing)" 및 "축방향 베어링(axial bearing)"이라는 용어는 보다 기능적으로 고려되어야 한다. 이들은 2 개의 분리된 구조의 베어링 또는 축방향 베어링과 레이디얼 베어링의 기능들을 결합한 단일 베어링에 의해 구성될 수 있다.
또한, 유리하게는, 레이디얼 베어링에 추가하여 드럼의 축방향 베어링을 이루기도 하는 적어도 하나의 베어링 장치 또는 양쪽 베어링 장치(들)은 회전축(D)에 대하여 비스듬하게 작용하는 베어링을 포함할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 매우 다양한 분리기가 실현될 수 있다. 예를 들어, 분리기는 고체 현탁물을 정화할 수 있는 정화 장치로 설계될 수 있으며, 여기에서 바람직하게는 정화된 현탁물만이 드럼 및 하우징으로부터 배출될 수 있다. 그러나, 분리기는 현탁물이 대안으로서 또는 추가적으로 2개의 유동 가능 상(flowable phase)으로 분리될 수 있는 분리 장치로서 설계될 수도 있으며, 상기 2 개의 상은 모두 하우징에서 배출될 수 있다.
하우징에 적어도 2개의 개구가 있고, 개구들중 중 하나는 원심장에서 처리될 현탁물의 공급을 위하여 설계되고, 개구들중 적어도 하나는 원심장에서 처리된 현탁물의 상의 배출을 위하여 설계된다면 유용하다. 그러나, 하우징이 정확히 3 개의 개구 또는 3 개 보다 많은 개구를 가지는 것도 생각할 수 있다. 하우징은 그렇지 않으면 밀폐 폐쇄(hermetically closed)되도록 설계될 수 있다.
그리고 마지막으로, 하우징은 오직(exclusively) 3 개의 개구를 가지고, 그렇지 않으면 밀폐 폐쇄되도록 설계되는 것이 더욱 유리할 수 있다. 이렇게 하면 일회용 구성 요소인 "드럼" 및 "하우징"을 가진 분리기를 쉽게 만들 수 있지만, 지지 및 구동 장치의 적어도 일부는 재사용할 수 있다.
따라서, 하우징은 특히 진공을 발생시키는 장치를 연결하기 위한, 적어도 하나의 기능적 개구(functional opening)를 더 포함할 수 있다.
하우징 내의 드럼은 적어도 하나의 유입구와 오직 하나의 단일 유출구 또는 복수의 유출구를 가지는 것을 생각할 수 있다.
레이디얼 베어링에 추가하여 드럼용 축방향 베어링도 제공하는 지지 및/또는 구동 유닛들 중 적어도 하나는 영구적으로 및/또는 전자기적으로 작용할 수 있다. 그러나 대안으로서, 그것은 플레인 베어링(plain bearing)의 방식으로 작용하는 것이 유리할 수 있다. 본 발명의 이러한 변형은 특히 저렴하고 설계 측면에서 구현하기에 간단하다. 특히, 플레인 베어링은 원심분리기가 한 번만 사용되기에 충분히 적절하다.
유리한 변형예에 따르면, 유입구는 회전축의 제 1 수직 정렬과 함께 하우징의 중심 방향으로 위로부터 수직으로 연장되는 유입구 파이프로서 형성될 수 있다. 2 개의 유출구가 반경 방향으로 정렬되는 것이 또한 제공될 수 있다.
특히 바람직하고 유리한 변형예에서, 플레인 베어링은 분배기 베이스에 있는 대응 요부(corresponding recess)에서 센터링 팁(centering tip)에 의해 지지되는 맨드릴 유사 유입 파이프(mandrel like inlet pipe)에 의해 형성된다. 이러한 방식으로, 축방향 베어링, 레이디얼 베어링, 공급 기능과 같은 여러 기능이 유리하게 결합된, 특히 비용 효율적인 베어링이 실현된다. 이러한 방식으로도, 드럼의 회전축은 다시 수직으로 경사지게 배치될 수 있다.
만약 2 개의 유출구가 반경 방향으로 정렬되고, 회전축이 처음으로 수직으로 정렬될 때 양쪽 유출구가 드럼의 상부 축방향 단부에 형성된다면, 유리하다. 이것은 액체 상들의 배출을 위한 단일 연결 측이 초래되게 한다.
특히 고속을 달성하고 특히 안정적인 작동을 위하여, 제 1 액체 유출구가 드럼상에서 상부 축방향 영역에 형성되고 바람직하게는 상부 축방향 단부에 형성되고, 제 2 액체 유출구가 드럼의 하부 축방향 영역에 형성되고 바람직하게는 드럼의 실린더형 섹션의 하부 축방향 단부에 형성되는 것이 유리할 수 있다. 그러나 이러한 유출구들은 모두 드럼의 공통 단부에 형성될 수도 있다.
또한, 지지 및/또는 구동 유닛들중 추가의, 바람직하게는 제 3 의 지지 및/구동 유닛은 드럼을 제 1 수직 정렬로 반경 방향으로 지지하고 그것을 회전되게 설정하도록 설계될 수 있다.
하나 이상의 시일은 드럼과 하우징 사이에, 특히 하나 이상의 유출구 영역에 배치되는 것이 더욱 유리하게 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 만약 2 개 또는 양쪽의 유출 개구가 축방향으로 서로 옆에 배치되거나, 예를 들어 드럼의 상부 축방향 단부에서 서로 근접하게 배치된다면, 배출될 액체 상들의 혼합은 신뢰성있게 회피될 수 있다.
더욱 유리하게는, 2 개의 액체 유출구들 중 적어도 하나는 드럼 내의 분리 구역을 조정하기 위한 장치와 연관될 수 있다.
따라서 분리기는 독립항 및 각각의 경우에 종속항들중 하나 이상에 따라 만들어질 수 있으며, 여기에서 드럼 및 하우징은 일회용 분리기로서 설계되고 1회 사용 후 폐기될 수 있으며, 여기에서 적어도 2개의 지지 및/또는 구동 유닛들은 하우징 외부로부터 제거 가능하게 재사용 가능하도록 설계된다.
따라서, 본 발명은 또한 1 회 사용 후에 폐기 가능한 일회용 분리기로서 청구항 제 27 항에 따른 분리기의 사용을 제공하며, 여기에서 적어도 2 개의 지지 및/또는 구동 유닛은 사전에 하우징의 외부로부터 제거 가능하거나 탈착 가능하다.
또한 본 발명에 따른 다른 분리기들은 종속항들중 하나 이상과 독립항의 특징들을 조합함으로써 만들어질 수 있을지라도, 특징 (a) 내지 (e)는 그 자체로 유리한 분리기를 생성한다는 점이 주목되어야 한다.
본 발명의 유리한 디자인은 종속항으로부터 취해질 수 있다.
다음에서, 본 발명은 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 의해 더 상세하게 설명되며, 여기에서 추가의 유리한 변형 및 디자인도 설명된다. 아래에서 논의되는 예시적인 실시예는 본 발명을 결론적으로 설명하기 위한 것이 아니며, 도시되지 않은 변형 및 균등물도 실현 가능하고 청구 범위에 포함된다는 점이 강조되어야 한다:
도 1 은 제 1 원심 분리기의 개략도를 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 원심 분리기의 개략도를 도시한다.
도 3 은 도 2에 따른 원심분리기의 변형 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4 는 도 3에 따른 원심 분리기의 변형 실시예의 개략도를 도시한다.
도 5 는 본 발명에 따른 다른 원심 분리기의 개략도를 도시한다.
도 6 은 본 발명에 따른 원심 분리기의 개략도를 도시한다.
도 1 은 제 1 원심 분리기의 개략도를 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 원심 분리기의 개략도를 도시한다.
도 3 은 도 2에 따른 원심분리기의 변형 실시예의 개략도를 도시한다.
도 4 는 도 3에 따른 원심 분리기의 변형 실시예의 개략도를 도시한다.
도 5 는 본 발명에 따른 다른 원심 분리기의 개략도를 도시한다.
도 6 은 본 발명에 따른 원심 분리기의 개략도를 도시한다.
종래 기술에 따른 원심분리기(1)(도 1 참조)는 작동 중에 정지 상태로 있는 하우징(10)을 가진다. 상기 하우징(10)은 플라스틱 재료 또는 플라스틱 복합 재료로 제조되는 것이 바람직하다. 여기에서, 하우징(10)은 하부 원통형 섹션(101) 및 상부 원추 섹션(102)을 가진다. 하부 원통형 섹션은 차례로 상이한 직경들의 원통형 부분들로 분할될 수 있다.
하우징(10)은 콘테이너의 방식으로 설계되는데, 이것은 (설명될) 3 개의 개구를 제외하고 기밀 폐쇄 방식으로 설계되는 것이 유리하다. 상기 개구들은 유입 개구(103) 및 2 개의 유출구(104, 105)이다. 유입 개구(103)는 상부로부터 하우징(10)의 중심 방향으로 수직 연장되는 유입 파이프(106)에 의해 관통된다. 2 개의 유출구(104, 105)는 여기에서 실질적으로 반경 방향으로 연장된다.
제 1 유출구(104)는 여기에서 하우징(10)의 상부-여기에서는 원추형-섹션(102)에 형성된다. 바람직하게는, 하우징(10)의 상부 단부에 직접 형성된다. 다른 한편으로, 제 2 유출구(105)는 여기에서 하부 섹션(101)에 형성되는데, 이것은 여기에서 원통형이고, 하우징(10)의 원통형 섹션(101) 영역의 수직 하단부에 있다.
유출구(104, 105)의 상류측에는 하우징의 고리형 공간(107, 108)이 있다. 유출구는 회전하는 드럼(20)의 작동 동안 고리형 공간(107, 108)으로부터 유체가 배출될 수 있게 한다. 이러한 고리형 공간(107, 108)의 중요성 및 유익한 효과는 아래에서 더 설명될 것이다.
하우징의 유출구(104, 105)는 여기에서 하우징(10)으로부터 반경 방향으로 이어지는 노즐로서 설계되며, 상기 노즐에 라인들(lines), 특히 호스 등(여기에 도시되지 않음)이 연결될 수 있다(미도시). 바람직하게는, 하나의 유입구 및 여러 개의 유출구 라인, 특히 유출 파이프 또는 호스들이 유입구 및 유출구에 연결된다.
수직의 회전축인 가상의 "이상적인(ideal)" 회전축(D)을 가진 회전 가능한 드럼(20)은 하우징(10) 내부에 배치된다. 실제의 회전 축은 세차 운동(precession movement)으로 인하여, 이러한 "이상적인 회전 축"(D)으로부터 편위된다.
드럼(20) 및 그 구성요소는 전체적으로 또는 적어도 대부분이 (이상적으로는 이후 설명될 자석들을 제외하고) 플라스틱 재료 또는 플라스틱 복합 재료로 제조된다. 여기에서, 드럼(20)은 또한 하부 원통형 섹션(201) 및 상부 원추 섹션(202)을 가진다.
하우징(10)의 유입 파이프(106)는 하우징과 같이 작동 중에 정지 상태로 있다. 여기에서, 이것은 위로부터 하우징(10)의 유입 개구들을 통해 드럼(20)으로 그리고 유입 파이프와 동심인 드럼(20)의 분배기(204)의 분배기 파이프(203)로 수직으로 연장된다.
작동하는 동안 회전하지 않는 유입 파이프(106)와 드럼(20)의 회전하는 분배기 파이프(203) 사이에 베어링 장치(310)가 형성될 수 있다. 상기 베어링 장치(310)는 반경 방향 베어링(311)으로서 설계되며, 이 것은 바람직하게는 여기에서 자기 베어링으로 설계되고, 작동 중에 드럼의 상부 단부에서 드럼(20)을 안정화시키도록 의도된다. 드럼(20)의 상부 단부(드럼 헤드로 칭함)에 있는 이러한 반경 방향 자기 베어링(311)은 간단한 방식으로 드럼(2)의 있을 수 있는 진동 운동을 감소시킨다. 예를 들어, 이것은 분배기 파이프(203)에서 유입 파이프(106) 주위에 원주상으로 분포된 대응 자석들을 포함하며, 이들은 정의된 거리에서 서로에 대해 반경 방향으로 배치되고 자기 베어링 방식으로 상호 작용한다.
분배기(204)의 분배기 파이프(203)는 분리 챔버 또는 원심 챔버(206)로 이어지는 반경 방향 분배기 채널(205) 내로 하방향 개방된다. 디스크 팩(207)과 같은 정화제(clarifying agent)가 상기 분리 챔버(206) 안에 배치될 수 있다. 분배기(204)는 분배기 베이스(205a)를 가질 수 있으며, 이것은 차례로 드럼(20)으로부터 축방향 아래로, 특히 실린더 섹션(201)으로부터 축방향 아래로 돌출하는 하부 실린더 연장부(205b)를 가진다.
분리 챔버(206)에서, 유입 파이프(106)를 통해 드럼(20)으로 공급되는, 처리될 현탁액(S)은 드럼(20)의 피구동 회전 작동중에 원심력에 의하여 상이한 밀도의 적어도 2개의 유동성 상(flowable phasese)(LP 및 HP)으로 분리된다. 저밀도 상(lower density phase, LP)은 분리 챔버(206)에서 반경 방향 내측으로 흐르는데, 여기에서 제 1 드레인 채널(208)을 통해 반경 방향 유출구(209)로 상향으로 배출되고, 회전 드럼으로부터 제1 고리형 챔버(107)로 반경 방향 유출구(209)를 통해 반경 방향으로 분출된다. 여기에서 저밀도 상(LP)은 반경(ro)에서 드럼을 떠난다. 여기에서부터, 운동량(momentum)으로 인해 고리형 공간에서 순환하면서, 상부 출구(104)를 통해 하우징(10) 밖으로 유동한다.
고밀도 상(higher-density phase, HP)은 분리 챔버(206)에서 반경 방향 외측으로 유동하고 분리 플레이트 또는 고리형 둑(annular weir, 210)을 통해 고리형 둑(210) 아래의 제 2 드레인 채널(211) 내로 하방향 지향되며, 여기에서 먼저 반경 방향 내측으로 유동하고 회전 드럼(20)으로부터 반경 방향으로 제 2 하부 고리형 챔버(108) 안으로 분출한다. 그곳으로부터, 더 큰 밀도의 이러한 제 2 액체 상은-모멘텀 때문에 고리형 공간(108)에서 빙빙 돌면서-제 2 하부 유출구(105)를 통하여 하우징(10) 밖으로 유동한다. 여기에서 고밀도 상(HP)은 반경(ru)에서 드럼을 떠난다. 반경(ro) 대(對) 반경(ru)의 비율을 통해, 디스크 팩(disk pack) 안의 2 개 상(phase)들 사이의 분리 영역의 반경은 조정될 수 있으며, 따라서 개별적인 상들의 유량 조절이 구현될 수 있다. 이러한 목적으로, 반경(ru)은 오리피스 플레이트(미도시)에 의해 간단한 방식으로 변경된다.
유출구(104, 105) 사이의 수직 영역에서, 하우징(10)과 드럼(20)은 에어 갭(air gap, LS)에 의해 이격된다. 이것은 드럼(20)의 높은 회전 속도가 이러한 방식으로 비교적 쉽게 달성될 수 있기 때문에 유리하다. 에어 갭(LS)은 배출될 상(HP, LP)들중 하나로써 이러한 영역을 채우지 않는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 밀봉된 원심 분리기에서, 상기 에어 갭 안의 가스 압력은 추가 변형예에서 진공 장치에 의해 감소될 수 있다. 이것은 회전 드럼의 공기 마찰을 줄여서 드럼에 필요한 구동 에너지를 감소시킨다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어 하우징(10)(미도시)의 하부 섹션(101)에 음압 장치(negative pressure device)가 연결될 수 있다.
본 발명에 따른 밀봉된 원심분리기의 다른 변형에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 에어 갭(LS) 내의 공기는 헬륨과 같이 공기보다 밀도가 낮은 가스로 대체될 수 있다. 이것은 또한 회전 드럼의 공기 마찰을 줄여서 드럼에 필요한 구동 에너지를 감소시킨다. 이러한 목적으로, 예를 들어 하우징(10)(미도시)의 하부 섹션(101)에 적절한 가스 공급이 연결될 수 있다.
드럼(20)은 지지 및 구동 장치(30)에 의해 하우징(10) 내에서 매달리고 회전된다. 지지 및 구동 장치(30)는 전자기 또는 영구 자기(permanent-magnetic) 작동 원리에 따라 작동할 수 있는 하나 이상의 지지 및/또는 구동 유닛을 가질 수 있다.
여기에서, 바람직하게는 이러한 지지 및/또는 구동 유닛들 중 적어도 2개 또는 3개를 포함한다.
예를 들어, 지지 및 구동 장치(30)는 지지 및/또는 구동 유닛으로서 위에서 설명된 상부 베어링 장치(310)를 포함할 수 있다.
지지 및 구동 장치(30)는 지지 및/또는 구동 유닛으로서 하부 축방향으로 작용하는 베어링 장치(lower axially acting bearing device, 320)를 더 포함할 수 있다.
상기 하부 축방향 작용 베어링 장치(320)는 또한 하우징(10) 내에서 드럼(20)을 축방향으로 부상시키는 역할을 한다. 그것은 접합부, 예를 들어 하우징의 저부 또는 하우징(10) 아래의 고정자(331) 상에, 제 1 자석(321)을 포함할 수 있다.
또한, 축방향 작용 베어링 장치(320)는 하부 영역, 특히 드럼(20)의 하부 영역에서, 제 1 자석(321)으로부터 이격되고 축방향으로 위에 배치된 제 2 자석(322)들을 가질 수 있다.
이들 제 1 및/또는 제 2 자석(321, 322)들은 적절하게 정렬된 자석으로서 또는 극을 이룬 영구 자석(poled permanent magnets)으로서 설계될 수 있어서, 드럼(1)은 회전 작동하는 동안 축방향으로 현수된(suspension) 상태로 유지될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 드럼(20)이 축방향으로 자기 부상하는 방식으로 하우징 내에서 현수 상태로 유지되는 것을 자석들의 작용이 보장하는 방식으로, 자석(321, 322)들은 동일한 직경의 수직으로 정렬된 2 개의 원에 원주방향으로 분포되게 또는 적절하게 원주방향으로 분포되게 배치될 수 있다. 적절한 제어 장치(여기에 도시되지 않음)를 포함하는 전자석들은 또한 제 1 자석(321)의 기능을 위해 사용될 수 있다.
지지 및 구동 장치(30)는 드럼(20)에 형성된 회전자 자석(332) 및 하우징(10) 외부에 형성된 고정자(331)와 고정자 자석(333)을 가진 전기 모터(330)를 더 포함할 수 있다. 드럼은 고정자 자석(333)의 적절한 제어에 의해 중심에 놓인다.
전체적으로, 하부의 지지 및 구동 유닛은 이러한 방식으로 형성된다. 이것은 전자기적으로 작동될 수 있다. 그러나, 영구 자석을 회전시킴으로써 구동될 수도 있다.
그러한 지지 및 구동 장치들 또는 그것의 지지 및 구동 장치 유닛들은 예를 들어 원심 펌프를 구동하기 위해 Levitronix 에 의해 사용된다(EP 2273124 B1).
작동 중에, 드럼(20)은 축방향에서 현수 상태로 유지되고 반경 방향으로 중심에 맞춰져서 회전한다. 바람직하게는, 드럼(20)은 분당 1,000 내지 20,000 회전의 속도로 작동된다. 회전에 의해 발생된 힘은 위에서 이미 상세히 설명된 바와 같이 처리되어야 하는 현탁물이 상이한 유동성 상들(flowable phases)로 분리되고 배출되게 한다.
설명된 실시예로써, 구동 시스템 및 베어링의 부분들을 제외하고 단일 사용을 위하여 설계될 수 있는 하우징(10)을 구비한 분리기(separator)를 다시 만들 수 있으며, 이것은 특히 발효 브로스(fermentation broths) 등과 같은 제약품의 처리와 관련하여 흥미롭고 유리한데, 왜냐하면 바람직스럽게는 연속 작동으로 해당 제품 배취의 프로세싱을 위한 작동 이후에 제품 배취(product batch)의 프로세싱 동안에는 드럼의 세척이 수행될 필요가 없지만, 하우징을 구비한 분리기는 전체적으로 교체될 수 있기 때문이다. 필요하다면, 자석과 같은 개별 요소들은 적절하게 재활용할 수 있다.
반복을 피하기 위해, 본 발명에 따른 원심분리기(1)와 위에서 상세히 설명된 종래 기술 사이의 본질적인 차이점만이 아래에서 설명될 것이다.
도 2 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 원심분리기(1)의 드럼(20)의 지지 및/또는 구동 유닛들 중 적어도 하나는, 레이디얼 베어링(radial bearing)에 더하여 축방향 베어링(axial bearing)도 제공하는 방식으로 설계된 적어도 하나의 베어링 장치(310)를 가진다.
일 변형예에 따르면, 베어링 장치(310)는 도시된 바와 같이 레이디얼 베어링(311) 및 액시얼 베어링(312)을 가질 수 있다. 이것은 도시된 바와 같이, 모두 자기 베어링(magnetic bearing)으로서 설계될 수 있다. 대안으로서, 이들은 플레인 베어링(plain bearing)으로서 설계하는 것이 생각될 수 있다 (예를 들어, 도 3 참조). 또한 각각의 경우에 베어링 장치 및 선택적으로 구동 유닛을 가진 지지 및/또는 구동 유닛은 각각의 경우에 드럼의 상부에 제공될 수 있고 또한 드럼 아래에 제공될 수 있으며, 이것은 각각의 경우에 레이디얼 베어링에 더하여 축방향 베어링에도 영향을 미치며, 선택적으로는 (회전) 구동을 위하여 개별적으로 또는 함께 사용될 수 있다. 다음에 드럼(10)은 상부 또는 저부에서 또는 그것의 단부들중 하나에서 또는 양쪽 단부들에서 구동될 수 있다. 2 개의 지지 및/또는 구동 유닛들은 동일한 디자인일 수도 있으며 이는 매우 유리하다. 여기에 도시되지 않은 제어 장치를 제어에 사용할 수 있다.
베어링 장치(310)(여기에서는 제1 수직 정렬에서 드럼(20)의 상단부에 있고, 드럼 헤드로도 지칭됨)는 간단한 방식으로 반경 방향에서의 드럼(2)에서 있을 수 있는 진동 운동을 완화시킨다.
이러한 목적을 위하여, 여기에서 자기 베어링으로 설계된 레이디얼 베어링(311)은 유입 파이프(106) 둘레에 그리고 분배 파이프(203) 내부 또는 분배 파이프상에 원주방향으로 분포된 대응하는 자석들을 가지며, 이들은 반경 방향으로 이격되어 있고 자기 베어링 방식으로 상호 작용한다.
또한, 자기 베어링으로서 설계된 축방향 베어링(312)은, 유입 파이프(106)와 동일축이고 유입 파이프(106) 둘레에 원주 방향으로 분포된 자석들을 가지며, 이들은 회전 드럼(20)의 드럼 헤드와 하우징(10) 사이에 자기 베어링의 방식으로 배치되고 축방향으로 작용한다.
이러한 방식으로, 제 1 수직 정렬이 도 2 에 도시되어 있을지라도, 유리하게는 드럼(20)의 회전축(D)은 수직으로부터 경사지게 배치될 수 있으며, 이는 물론 실현될 수도 있다. 그러나 회전 축(D)의 유사한 임의의 다른 공간 방위도 가능하다. 따라서 회전 축(D)은 예를 들어 수직으로부터 45 도의 각도로 경사질 수 있거나, 또는 수평으로 연장될 수도 있으며, 즉, 수직에 대하여 90 도로 경사질 수 있다. 또한, 드럼(20)의 현수 구성(suspended arrangement)도 생각될 수 있어서, 회전축(D)은 드럼(20)에 대한 베어링 문제를 일으키지 않으면서 도 2 의 배치에 대하여 180 도 경사진다. 이것은 가능한 회전축의 제 2 수직 정렬일 것이다.
도 3 에 도시된 본 발명의 변형예에 따른 원심분리기(1)의 드럼(20)의 지지 및/또는 구동 유닛들 중 하나는, 레이디얼 베어링(311)에 더하여 드럼(20)의 축방향 베어링(312)에도 영향을 미치는 베어링 장치(310)로서, 드럼(20)의 회전축(D)에 대해 경사지게 작용하는 베어링(315)을 포함한다. 회전 축(D)에 대해 경사지게 작용하는 베어링(315)은 플레인 베어링(315)으로서 설계된다.
플레인 베어링(315)은 맨드릴과 유사한(mandrel-like) 유입 파이프(106)의 센터링 팁(110) 및, 상기 센터링 팁(110)에 대응하는 요부(212)에 의해 형성되며, 상기 요부(recess)는 분배기 베이스(205a)에 의해 형성되고 센터링 팁(110)이 그 안에 지지된다.
기하학적 디자인으로 인해, 플레인 베어링(315)은 반경 방향 힘과 축 방향 힘 모두를 지지할 수 있다. 따라서 조합된 레이디얼 베어링(311) 및 축방향 베어링(312)이 형성된다.
디스크 팩(207)에 대한 연결은 유입 파이프(106)에 있는 반경 방향 개구(111)에 의해 제공되며, 이것은 여기에서 보어(bore)로서 설계된다.
결과적으로, 드럼(20)의 회전축(D)은 도 3에 도시된 바와 같이 유리하게는 제 1 수직선으로부터 경사지게 배치될 수 있다. 회전축(D)의 그 어떤 배치라도 가능하다. 회전축(D)은 다시 소망되는 바와 같이 제 1 수직선에 대한 각도 또는 경사로 정렬될 수 있다. 예를 들어, 수직으로부터 45 도의 각도로 경사질 수 있거나 또는 수평으로 연장될 수도 있으며, 즉, 수직에 대하여 90 도로 경사진다. 또한, 드럼(20)의 현수 구성(suspended arrangement)도 가능하여, 회전축(D)은 드럼(20)에 대한 그 어떤 베어링 문제도 일으키지 않으면서 제 2 수직선이 있는 도 3 의 배치에 대하여 180 도 경사진다.
도 4 에 도시된 원심분리기(1)의 변형 실시예는 드럼(20)의 지지 및 구동 장치(30)의 설계와 관련하여 도 3에 도시된 변형 실시예에 대응할 수 있다.
이와는 달리, 도 4 에 따른 원심분리기(1)의 변형 실시예는, 도시된 회전축(D)의 제 1 수직 정렬과 함께, 드럼의 상부 수직 단부에 있는 영역 또는 드럼 헤드의 영역에 더 무거운 상(heavier phase)의 유출구(105)가 배치된 드럼(20)을 포함한다. 더 무거운 상의 유출구(105)는 반경 방향으로 정렬된다. 이것은 더 가벼운 상(lighter phase)의 유출구(104) 아래에 축방향으로 위치된다. 드럼 내부에서, 분리될 상들은 그에 따라 상기 유출구들로 지향된다. 예를 들어, 무거운 상은 분리 플레이트(213)를 통해 유출구(105)로 지향되고, 가벼운 상은 유출구(104)를 향해 반경 방향으로 더 내측으로 지향된다.
유출구(104, 105)들에는 하우징의 고리형 공간(107, 108)들이 차례로 선행된다. 유출구들은 회전하는 드럼(20)의 작동 동안 고리형 공간(107, 108)으로부터 유체가 배출될 수 있게 한다.
유출구(104, 105) 및/또는 고리형 공간(107, 108)을 밀봉하기 위하여, 특히 서로에 대해 밀봉하기 위하여, 하나 이상의 밀봉(들)(109)은 드럼(10)과 하우징(20) 사이에 제공될 수 있다.
도 4 의 예에서, 에어 갭(air gap)에 있는 2 개의 반경 방향으로 작용하는 밀봉(109a, 109b)은 하우징(20)의 축방향 상부 내측 부분으로부터 드럼(10)의 축방향 상부 외측 부분을 밀봉한다.
다른 축방향으로 작용하는 밀봉(109c)은 하우징(20)의 축방향 상부 벽에 대하여 드럼(10)의 축방향 상부 벽 또는 다른 경계를 밀봉한다.
밀봉(들)(109)은 바람직하게는 여기에서 기계적 밀봉으로서 설계된다. 대안으로서, 엘링 밀봉(Elring seal)과 같은 다른 밀봉도 사용될 수 있다.
도 5에 따르면, 분리기는 고체가 실린 액체(현탁물)를 고체로부터 정화할 수 있는 정화 장치(clarifying device)로서 설계된다. 이러한 목적으로, 유입 파이프(106)는 하우징의 상부 개구(103)를 통하여 그리고 드럼에 있는 상부 개구를 통하여 드럼(20)으로 연장된다. 현탁물의 공급은 분배기 채널(205)을 통해 분리 챔버(206)로 다시 수행되는데, 여기에서 현탁물의 고체는, 특히 디스크 팩(207)에서, 정화될 현탁물로부터 분리된다. 이들은 가장 큰 내측 직경 또는 내측 반경의 영역에서 드럼(20)에 수집되어 거기에 축적된다. 선택적으로, 이들은 드럼 벽 내측상에 고체 링(ring of solids)을 형성한다. 이러한 방식으로 정화된 액체 상(liquid phase)은 드럼(20) 내부로 유동하고 다음에 드럼 밖으로 상방향 유동된다. 고체는 배출되지 않지만, 드럼에 남아서 해당 제품 배치(batch)의 처리 후에 드럼과 함께 폐기된다. 이러한 방식으로, 예를 들어 액체에서 금속 입자를 세정할 수 있다.
여기에서 드럼(20)은 단일의 상부 개구만을 가지며, 상기 상부 개구로부터 유입 파이프(106)가 돌출하고 분배기 파이프(203)는 그에 동일 중심으로 연장된다. 유출구(209)는 분배기 파이프(203)들중 하나의 상부 섹션의 외측 원주와 드럼(20)의 상부 단부의 내측 원주 사이에 형성된다. 그곳으로부터, 정화된 액체는 고리형 공간(107)으로 흐르고, 이러한 경우에 하우징에 반경 방향 외측으로 유출구(104)를 통해 유동하며, 그곳에 호스 등이 끼워질 수 있다. 유리한 일회용 분리기도 이러한 방식으로 만들어진다. 일 예로서, 분리기는 특히 베어링 및/또는 구동 장치와 관련하여 도 3 의 분리기의 방식으로 다르게 구성되지만, 예를 들어 도 1 또는 도 2 의 방식으로 상이하게 구성될 수도 있다.
도 6 의 분리기는 도 5 의 것과 유사하지만, 분리기로서 설계된다. 이러한 방식으로, 고체 상 또는 액체 상과 같은 무거운 상(heavy phase)도 드럼으로부터 배출될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 목적을 위하여, 드럼은 그것의 외측 원주상에 2 개 이상의 고체 유출 노즐(214)들을 가지며, 이들은 드럼(20)의 가장 큰 내측 직경의 영역에서 원주상으로 분포된 방식으로 드럼 벽을 통하여 (반경 방향으로 또는 반경 방향에 경사지게) 통과된다. 도 5에서와 같이 드럼(20)으로 공급되었던 현탁물을 정화하는 동안, 고체 상 또는 다른 무거운 상은 드럼의 외측에 계속 축적되지 않고, 고형물 유출 노즐을 통해 드럼 밖으로 밀려난다. 따라서 이들은 예를 들어 고리형 공간/고리형 채널(112)에서 하우징의 내측 벽에 수집되고 그곳에서 회전하며, 하우징의 유출구 및 개구(113)를 통해 하우징(10)으로부터 배출되거나 또는 고리형 탱크에 있는 하우징 또는 하우징의 유사한 것(미도시)에 수집된다.
이러한 방식으로, 분리기는 현탁물이 2 개의 유동 가능한 상(flowable phase) 또는 유동 가능한 상과 고체 상(solid phase)으로 분리될 수 있는 분리 장치로 설계되며, 여기에서 상기 상들은 각각 하우징 외부로 분리 전달될 수 있다. 따라서 여기에서 분리기라는 용어는 분리된 상들이 드럼 및 하우징으로부터 분리되어 배출될 수 있다는 사실을 나타낸다.
도 5 에 따르면, 하우징(10)은 적어도 하나의 유입구 및 적어도 하나의 유출구를 위한 단지 2 개의 개구를 가진다. 한편, 도 3 에 따르면, 하우징은 적어도 하나의 유입구 및 적어도 2 개의 유출구를 위한 3 개의 개구만을 가진다.
그러나, 대안으로서, 하우징은 또한 적어도 하나의 추가적인 기능 개구(functional opening), 진공 또는 음압을 발생시키는 장치를 연결하기 위한 개구 또는, 불활성 가스 등을 도입하기 위한 개구(각각의 경우에 도시되지 않음)를 가질 수 있다.
1. 원심 분리기
10. 하우징
101. 하부 실린더 섹션
102. 상부 원추형 섹션
103. 유입 개구
104, 105. 유출구
106. 유입 파이프
107, 108, 112. 고리형 공간
109a, 109b, 109c. 밀봉
110. 센터링 팁(centering tip)
111. 개구
113. 유출구
20. 드럼
201. 하부 실린더형 섹션
202. 상부 원추형 섹션
203. 분배기 파이프
204. 분배기
205. 분배기 채널
206. 분리 챔버
207. 디스크 팩(disk pack)
205a. 분배기 베이스
205b. 실린더형 연장부
208. 드레인 채널
209. derivation
210. 고리형 둑(ring weir)
208. 드레인 채널
212. 요부
213. 분리 플레이트
214. 고체 유출 노즐
30. 지지 및 구동 장치
310. 상부 베어링 장치
311. 레이디얼 베어링
312. 축방향 베어링
315. 플레인 베어링
320. 하부 축방향 베어링 장치
321. 제 1 자석
331. 고정자
322. 제 2 자석
330. 전기 모터
331. 고정자
332. 회전자 자석
333. 고정자 자석
D. 회전축
S. 현탁물(suspension)
LP 및 HP. 유동 가능 상(flowable phases)
LS. 에어 갭(air gap)
ro. 상부 반경(upper radius)
ru. 하부 반경(lower radius)
10. 하우징
101. 하부 실린더 섹션
102. 상부 원추형 섹션
103. 유입 개구
104, 105. 유출구
106. 유입 파이프
107, 108, 112. 고리형 공간
109a, 109b, 109c. 밀봉
110. 센터링 팁(centering tip)
111. 개구
113. 유출구
20. 드럼
201. 하부 실린더형 섹션
202. 상부 원추형 섹션
203. 분배기 파이프
204. 분배기
205. 분배기 채널
206. 분리 챔버
207. 디스크 팩(disk pack)
205a. 분배기 베이스
205b. 실린더형 연장부
208. 드레인 채널
209. derivation
210. 고리형 둑(ring weir)
208. 드레인 채널
212. 요부
213. 분리 플레이트
214. 고체 유출 노즐
30. 지지 및 구동 장치
310. 상부 베어링 장치
311. 레이디얼 베어링
312. 축방향 베어링
315. 플레인 베어링
320. 하부 축방향 베어링 장치
321. 제 1 자석
331. 고정자
322. 제 2 자석
330. 전기 모터
331. 고정자
332. 회전자 자석
333. 고정자 자석
D. 회전축
S. 현탁물(suspension)
LP 및 HP. 유동 가능 상(flowable phases)
LS. 에어 갭(air gap)
ro. 상부 반경(upper radius)
ru. 하부 반경(lower radius)
Claims (29)
- 원심장(centrifugal field)에서 유동 가능 현탁물(flowable suspension, S)을 상이한 밀도의 적어도 2 개의 유동 가능 상(flowable phases:HP, LP)으로 분리하기 위한 분리기(1)로서, 상기 분리기는:
(a) 작동중에 정지 상태이고 적어도 2 개의 개구를 가진 콘테이너의 방식으로 설계된 하우징(10),
(b) 하우징(10) 내에 배치되고, 회전축(D)을 가지며, 상기 회전축 둘레에서 회전 가능하고, 적어도 하나의 개구를 가진 드럼(20),
(c) 드럼(20)과 하우징(10) 사이에 적어도 섹션(section)으로 또는 연속적으로 형성된 갭(gap),
(d) 드럼(20)이 하우징(10) 내에서 현수(supsension), 지지(support) 및 회전(rotation)될 수 있게 하는 적어도 2 개의 지지 및 구동 유닛들을 포함하는 지지 및 구동 장치(30)를 포함하고,
(e) 지지 및 구동 유닛들 중 제 1 지지 및 구동 유닛은 적어도 상기 드럼(20)을 축방향으로 지지 및 부상시키도록 구성된 자기 베어링을 포함하고;
(f) 지지 및 구동 유닛들 중 적어도 하나의 다른 지지 및 구동 유닛들은 드럼(20)을 축방향으로 지지하도록 설계되며,
드럼은 하나의 유입구 및 2 개의 유출구를 포함하되, 2 개의 유출구는 액체 유출구이며,
2 개의 액체 유출구(104, 105) 중 적어도 하나에는 드럼(20) 내의 분리 구역을 조정하기 위한 장치가 할당되며,
상기 드럼(20)에는 분배기(204) 및 디스크 팩(207)이 배치되는, 분리기(1). - 제 1 항에 있어서, 2 개의 지지 및 구동 유닛들은 회전축(D)의 방향에서 서로로부터 축방향으로 오프셋되게 배치되고, 회전축(D)의 제 1 수직 정렬에서, 2 개의 지지 및 구동 유닛들의 하부 및 상부는 드럼(20)을 축방향으로 지지하고 드럼이 현수된(suspended) 상태로 유지되도록 설계된 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 지지 및 구동 유닛들 중 하나 또는 양쪽 모두는 드럼(20)이 하우징(10) 내에서 회전되게 설정되도록 설계 및 사용 가능한 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 2 항에 있어서, 상기 지지 및 구동 유닛들중 제 1 지지 및 구동 유닛은, 축방향 베어링에 추가하여 드럼(20)의 레이디얼 베어링으로도 이루어지는 제 1 조합된 베어링 장치인 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 4 항에 있어서, 상기 지지 및 구동 유닛들중 제 2 또는 다른 지지 및 구동 유닛은 축방향 베어링에 추가하여 드럼(20)의 레이디얼 베어링으로도 이루어지는 제 2 조합된 베어링 장치인 것을 특징으로 하는 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 상기 지지 유닛 및 구동 유닛들 중 하나 또는 양쪽 모두는 레이디얼 베어링(311) 및 축방향 베어링(312)을 가지는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 5 항에 있어서, 레이디얼 베어링(311)에 추가하여 드럼의 축방향 베어링(312)으로도 이루어지는 제 1 조합된 베어링 장치 또는 제 2 조합된 베어링 장치 중 적어도 하나는, 회전축(D)에 대하여 경사지게 작용하는 베어링(315)을 가지는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 5 항에 있어서, 제 2 조합된 베어링 장치는 회전축(D)의 제1 수직 정렬에서 자기 베어링 위에 배치되는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 상기 분리기는 고체들의 현탁물이 정화될 수 있는 정화 장치(clarifying device)로 되며, 정화된 현탁물만이 드럼으로부터 배출되는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 상기 분리기는 현탁물이 2 개의 상(phase)으로 분리될 수 있는 분리 장치로 되고, 상기 2 개의 상 모두는 드럼으로부터 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 하우징은 적어도 2개의 개구(103, 104)를 가지며, 상기 개구 중 하나는 원심장(centrifugal field)에서 처리될 현탁물을 공급하도록 되고, 상기 개구 중 나머지 하나는 원심장에서 처리된 현탁물의 상을 배출하도록 되는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 하우징은 적어도 3개의 개구(103, 104, 105)를 가진 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 상기 하우징은 진공을 발생시키는 장치를 연결하기 위한 적어도 하나의 기능적 개구(functional opening)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 유입구는 회전축(D)의 제1 수직 정렬에서 상부로부터 수직 방향으로 하우징의 개구들중 하나를 통해 드럼으로 연장되는 유입구 파이프(106)인 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 드럼(20) 상의 회전축(D)의 제 1 수직 정렬에서, 제 1 액체 유출구(104)는 상부 축방향 영역에 형성되고, 제 2 액체 유출구(105)는 드럼(20)의 하부 축방향 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 최대 2 개의 유출구(104, 105)는 반경 방향으로 정렬되고, 양쪽 유출구(104, 105)는 드럼(20)의 상부 축방향 영역에서 회전축(D)의 제 1 수직 정렬로 형성되는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 드럼으로부터의 유출구들중 적어도 하나는 드럼의 쉘(shell)에 고체 유출 노즐(214)들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 5 항에 있어서, 레이디얼 베어링(311)에 추가하여 드럼의 축방향 베어링(312)으로도 이루어지는 제 1 조합된 베어링 장치 또는 제 2 조합된 베어링 장치는, 적어도 하나 이상의 영구적으로 또는 전자기적으로 작용하는 베어링들을 가지는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 5 항에 있어서, 레이디얼 베어링(311)에 추가하여 드럼의 축방향 베어링(312)으로도 이루어지는 제 1 조합된 베어링 장치 또는 제 2 조합된 베어링 장치는, 플레인 베어링(plain bearing)들의 방식으로 작용하는 하나 이상의 베어링들을 가지는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 20 항에 있어서, 플레인 베어링(315)은 분배기 베이스(205a)에 있는 대응하는 요부(212)에서 센터링 팁(centering tip, 110)으로써 지지된 맨드릴형 유입 파이프(mandrel-like inlet pipe, 106)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 하나 이상의 밀봉(109)은 드럼과 하우징 사이에 배치되고, 고리형 공간들중 하나 이상 또는 2 개의 유출구들중 하나 이상의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 하우징(10)은 2 개 또는 3개의 개구(103, 104, 105)만을 가지고, 그렇지 않으면 밀폐 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 드럼은 하나 이상의 고체 유출 노즐들을 가진 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 갭은 에어 갭(air gap)인 것을 특징으로 하는, 분리기(1).
- 제 1 항에 있어서, 드럼 및 하우징은 1 회 사용 후에 폐기될 수 있는 1 회용 분리기로서 설계되고, 적어도 2 개의 지지 및 구동 유닛들은 하우징 외부에서 제거 가능하게 재사용할 수 있도록 설계된, 분리기(1).
- 제 28 항에 따른 분리기(1)를 사용하는 방법에 있어서, 상기 분리기는 1 회 사용 이후에 폐기되는 1 회용 분리기이고, 적어도 2 개의 지지 및 구동 유닛은 하우징으로부터 미리 제거되는, 분리기(1)를 사용하는 방법.
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013116800A2 (en) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | Atmi Packaging, Inc. | Centrifugation system and related method |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2948572A (en) * | 1944-03-28 | 1960-08-09 | Jesse W Beams | Centrifuges |
| JPS4811278B1 (ko) * | 1967-10-26 | 1973-04-12 | ||
| US3606146A (en) * | 1968-02-15 | 1971-09-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Centrifugal separator |
| JPS496411B1 (ko) * | 1970-06-17 | 1974-02-14 | ||
| US4262840A (en) | 1978-06-01 | 1981-04-21 | Maschinenfabrik Augsburg-Nurnberg Ag | Rotor for high operating speeds |
| JPS5775164A (en) | 1980-10-29 | 1982-05-11 | Toshiba Corp | Centrifugal clarifier |
| JPS63302969A (ja) | 1987-06-03 | 1988-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | 遠心分離機 |
| EP0743880B1 (en) * | 1993-10-14 | 2000-08-02 | Dade Behring Inc. | Automatic sample container handling centrifuge and a rotor for use therein |
| GB9703685D0 (en) | 1997-02-21 | 1997-04-09 | Glacier Metal Co Ltd | Centrifugal separator |
| SE521432C2 (sv) * | 1999-06-03 | 2003-11-04 | Alfa Laval Corp Ab | Sätt att ställa in ett gränsskikts radiella nivå i en centrifugalseparator |
| SE524469C2 (sv) * | 2002-12-12 | 2004-08-10 | Alfa Laval Corp Ab | Sätta vid rening av olja från förorenande partiklar i en centrifugalseparator |
| DE102006020467A1 (de) * | 2006-04-28 | 2007-10-31 | Westfalia Separator Ag | Separator mit Direktantrieb |
| SE530024C2 (sv) | 2006-06-20 | 2008-02-12 | Alfa Laval Corp Ab | Centrifugalseparator där den mekaniska tätningsanordningen innefattar ett förspänningselement |
| JP5201582B2 (ja) | 2007-08-28 | 2013-06-05 | 学校法人東京理科大学 | 固液分離機 |
| SE532905C2 (sv) * | 2008-09-22 | 2010-05-04 | Alfa Laval Corp Ab | Centrifugalseparator |
| EP2273124B1 (de) | 2009-07-06 | 2015-02-25 | Levitronix GmbH | Zentrifugalpumpe und Verfahren zum Ausgleichen des axialen Schubs in einer Zentrifugalpumpe |
| DE102011078475B4 (de) * | 2011-06-30 | 2013-05-23 | Hanning Elektro-Werke Gmbh & Co. Kg | Dynamische Ausgleichsvorrichtung eines Rotationskörpers |
| EP2567754B1 (en) | 2011-09-08 | 2018-02-28 | Alfa Laval Corporate AB | A centrifugal separator |
| DE102012105499A1 (de) | 2012-06-25 | 2014-01-02 | Gea Mechanical Equipment Gmbh | Separator |
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| DE102014000971A1 (de) | 2014-01-25 | 2015-07-30 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Vorrichtung zur Trennung von Blut in seine Bestandteile sowie Verfahren hierzu und Verwendung einer solchen Vorrichtung |
| DE102015103665A1 (de) | 2015-03-12 | 2016-09-15 | Gea Mechanical Equipment Gmbh | Separator |
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|---|---|---|---|---|
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