KR100234207B1

KR100234207B1 - 원추형 합착필터

Info

Publication number: KR100234207B1
Application number: KR1019940701445A
Authority: KR
Inventors: 마이클.알.스피얼먼
Original assignee: 마이클 알. 스피얼먼; 포러스메디아코오퍼레이션
Priority date: 1992-08-31
Filing date: 1992-08-31
Publication date: 1999-12-15
Also published as: TW213419B; DE69226199D1; HK1012595A1; RU2117514C1; JP3510250B2; JPH07503655A; DE69226199T2; DK0613394T3; RU94033466A

Abstract

원추형으로 된 다공성 합착 필터 엘레멘트(25)가 대체로 원통형의 필터 하우징(21)내에 배치된다. 필터 엘레멘트와 하우징 벽면사이의 영역은 일차상 유체의 유동방향으로 향하여 증대하고, 일차상 유체의 유동 방향에서 환상 속도를 실질적으로 일정하게 유지하거나 감소시킨다. 필터 엘레멘트(25)는 둥근 단부와 뾰족한 정점으로 향하는 경사벽면을 갖는 것으로서 형성하여도 좋으나, 보다 바람직하기로는 양단에 평판상의 엔드 캡을 사용하여 필터하우징(21)내에 고정되는 것이다. 필터 엘레멘트(25)는 진공 형성되거나 평판 시이트상 물의 필터 매체로 제조할 수 있다. 필요에 따라, 필터 엘레멘트에는 플리트 처리를 할 수 있다.

Description

원추형 합착 필터(CONICAL COALESCING FILTER AND ASSEMBLY)

액적성분을 기체 또는 다른 액체로부터 분리하는 요구는 오랫동안 계속되어 왔다. 공기와 기류중에서 일반적으로 발견되는 액체는 윤활유, 물, 소금물, 산, 가성액, 탄화수소, 완성액, 글리콜, 아민 등이다. 이들 액체는 통상 작은 액적 내지 에어로졸의 형태로 존재한다. 에어로졸의 사이즈 분포는 액체 오염물질의 표면장력과 그의 발생과정에 주로 의존한다. 표면장력이 작게 되면, 에어로졸의 사이즈도 그에 따라 감소한다. 이것은 분자간 결합력(에어로졸의 표면분자를 내부로 당김으로서, 체적에 관하여 표면적을 최소화하도록 하는 힘)이 약해지기 때문이다.

오일 에어로졸의 50% 이상이 1 마이크로미터보다도 작은 것이 알려져 있다. 그의 표면장력의 근사성 때문에 글리콜, 아민 및 탄화수소에 대해서도 동일하다고 한다.

침전실, 와이어 매쉬(충돌) 분리기, 원심 또는 베인(기계적)분리기 및 거친 글라스 또는 셀룰로오즈 필터 등으로 대표되는 종래의 여과/분리장치는 1 마이크로미터의 액적을 불충분하게 분리할 뿐이며, 마이크로미터 이하의 에어로졸이나 입자를 제거하는 것은 실제상 불가능하였다. 이들의 오염원인으로 되는 문제를 해결하기 위해서는 보다 고도의 효율성을 갖는 합착 필터를 사용하지 않으면 안된다.

본 발명이 관련하는 타입의 기존의 합착 필터 및 합착 엘레멘트의 모든 것은 튜브상 내지 원통형으로 형성되어 있으며, 그의 내측에서 외측으로, 또는 외측에서 내측으로 유체를 유동시키도록 구성되어 있다. 많은 필터의 경우에 외측으로부터 내측으로 유동시키는 것이 유리하나, 기체로부터 액체나 에어로졸을 흡착하고, 또는 혼합할 수 없는 2개의 액상의 흡착에서는 내측에서 외측으로 유동시키는 것이 유리하다.

이들의 적용에 있어서, 일반적으로 압력 수용용기 또는 하우징내부에 합착 엘레멘트를 고정하여 합착필터 어셈블리를 형성하고 있다. 연속상의 기체 또는 액체는, 분산상태의 액체 에어로졸 내지 액적을 함유하여 종종 불연속상으로 불리어진다. 혼합물은 입구에서 어셈블리로 들어가, 합착 엘레멘트의 내부으로 유입된다. 유체가 합착 엘레멘트의 필터매체를 통해 유동할 때, 액적이 필터매체 내의 수지에 접촉하여 유체로부터 제거된다. 매체내에서 액적은 다른 액적과 합착하여 성장하여, 엘레멘트의 하류측에서 큰 액적으로 출현한다. 이 큰 액적은 중력작용에 의해 연속상 기체로부터 분리된다. 액적의 밀도가 유체밀도보다 큰 경우, 즉, 예를 들면 공기 중의 유적(油滴일)인 경우, 이 액적은 그의 중력 때문에 공기의 상승류에 역류하여 필터 어셈블리의 저부에 체류한다. 역으로, 액적밀도가 액체밀도보다도 작을 때, 즉, 예를 들면 수중의 유적과 같은경우, 이 액적은 하강하는 물의 흐름에 역류하여 어셈블리 상방으로 향하여 상승한다.

액적의 사이즈, 액적 밀도, 유체의 속도 및 유체밀도에 따라, 필터 어셈블리내에 서 액적의 체류 또는 상승 및 그의 속도가 결정된다. 합착 필터의 설계에 있어서, 분리효율을 저감시키지 않고, 어셈블리내의 액체의 유속을 최대로 하는 것이 유리하다. 이에 의해 소정유속을 얻기 위해 필요한 하우징의 사이즈를 적게 하고, 이에 따라 제조원자를 감소시킬 수 있다. 그러나, 종래의 원통형 합착 엘레멘트에는 필터 하우징을 설계에 실질적인 제약을 부여하는 문제가 있었다. 합착 엘레멘트가 원통형상인 것은 엘레멘트와 하우징벽사이에 고정적인 환상 스페이스가 형성되어 있는 것을 의미한다. 그러므로 합착 엘레멘트면을 가로지르는 액체분포가 실질적으로 균등한 것으로 가정하면, 환상속도는 엘레멘트의 저부로부터 정부(頂部)로 향하여 직선적으로 증대한다.

원통형 엘레멘트 설계의 경우, 엘레멘트의 축길이에 따른 모든 지점에서 환산 속도가 다르다. 예를 들면, 기체로부터 유적을 분리하는 경우, 기체는 상승류로 되어 엘레멘트로부터 배출되고, 액적은 하류측으로 체류한다. 엘레멘트의 저부에서는 유동이 보이지 않고, 따라서, 환상 속도는 실질적으로 제로로 된다. 엘레멘트의 정부에서는 기체의 전량이 상승하면서 엘레멘트로부터 배출되기 때문에 단면 오픈영역(엘레멘트와 용기벽 사이의 영역)에 의해 분할되는 유체의 환상속도는 100%로 된다. 동시에 엘레멘트의 중간지점에서의 환상 속도는 단면 오픈 영역으로 분할되는 전류량의 50%로 된다. 액적을 재연행을 일으키지 않도록 환상 속도의 제어가 되어 있지 않으면 안된다.

또한 엘레멘트의 개방단으로 들어가는 기체에 기인하는 압력저하는 엘레멘트의 내경의 작용으로서 고려된다. 원통형 엘레멘트의 내경은 하우징의 직경, 엘레멘트의 벽의 두께 및 환상 스페이스의 크기에 의해 제한된다. 액적을 재연행하는 것을 방지하기 위하여 환상속도를 충분히 낮은 값으로 유지할 필요가 있다. 내경을 작게 하는 것은 소정 유속에 대한 압력저하가 증대하는 것을 의미한다.

환상 속도를 저감하여 액적이 재연행되는 것을 방지하는 수법에 대하여 많은 연구를 한 결과, 실질적으로 원추형상으로 형성된 합착 필터의 개발에 성공하였다. 이 경우, 하우징의 벽면과 필터 엘레멘트 사이의 오픈 영역은 유동방향으로 증대한다. 유속을 Q, 오픈 영역의 단면적을 A라고 하면, 환상속도는 Va는 Va=Q/Ax로 표현된다. 이로부터 유속의 증대에 대하여 필터 엘레멘트와 하우징사이의 영역이 증대하면, 환상속도는 일정하게 유지하고, 또한 바람직한 경우는 역으로 저하시킬 수 있도록 하는 이해될 것이다.

원추형 합착 필터의 개념이 개발된 후, 이 개념이 신규한 것을 확인하기 위하여, 미국 특허청에서 종래 기술의 조사를 행하였다. 원추형 합착엘레멘트를 제시하는 유일한 것은 미국특허 제 2,823,760호이었다. 다른 특허에 대해서도 조사중에 확인하였으나 본 발명의 개념에 관련하는 것은 아니었다. 상기 미국특허에 대하여 상세히 검토한 바, 공통성은 발견된 것은 단지 외형이었다. 이 종래 기술은 일정 압력을 유지하는 것이다. 이것은 내측에서 외측으로 유동시켜 흡착을 행하는 것이 아니고, 원심분리기에 관한 것이다. 이것은 유체를 외측에서 내측으로 유동시켜, 원심력과, 그에 따라 얻어지는 일정방향의 유체속도에 의존하여 일차상 유체로부터 흡착 액적을 분리하는 것이다. 따라서, 상기 종래 기술은 원추형 합착 필터 카트리지를 제작하는 것을 개시한 것의 완전히 다른 목적을 제공하는 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 합착 필터에서의 문제점의 해결에 어떠한 기여를 할 수 있는 것은 아니다.

본 발명은 합착(coalescing) 기술, 특히 실질적으로 모든 종류의 합착 필터 어셈블리에 사용될 수 있는 합착 필터 엘레멘트의 개량에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 기체 또는 다른 액체로부터 액적(液滴, droplet) 성분을 분리하기 위하여 사용되는 원추형 합착 필터 엘레멘트에 관한 것이다. 원추형 형상은 합착 엘레멘트의 외측면과 필터 어셈블리 내측면 사이의 영역에서 일차상(一次相) 유체의 속도를 저감시켜, 일차상 유체에 지지되거나 유체속으로 재연행(再連行)되는 액적성분의 최대직경을 감소시킨다. 이에 따라 흡착된 액적을 일차상 유체로부터 분리하는 것이 보다 효율적으로 된다. 동시에, 합착 필터 엘레멘트내의 압력저하를 적게 한다.

제1도는 원통형 필터하우징 내에 배치된 종래의 원통형 합착 카트리지의 개략도이다.

제2도는 원통형 필터하우징 내에 배치된 본 발명의 원추형 합착 필터의 개략도이다.

제3도는 본 발명의 원추형 합착 필터를 T형 필터하우징에 적용한 실시예이며, 원통형 하우징 내에 있어서 앤드 캡 사이에 배치된 본 발명의 원추형 합착 필터를 부분 단면으로 나타낸 정면도이다.

제4도는 본 발명의 원추형 필터를 복합 엘레멘트로 된 고효율 합착 필터에 적용한 실시예를 부분 단면으로 나타낸 정면도이다.

제5도는 제4도의 선 5-5를 따라서 화살표 방향으로 본 단면도이다.

본 발명은 첨부도면에 나타낸 특정의 구성 및 부품 배치에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 다른 실시예를 취할 수 있으며, 청구의 범위에 기재된 범위내에 있어서 각종 변형 태양도 가능하다. 또한, 명세서에서 사용하고 있는 어법, 표현 및 용어는 본 발명의 설명을 목적으로 한 것이며, 어떠한 한정을 의도하는 것임을 이해하여야 한다.

[바람직한 실시예의 설명]

합착 필터 어셈블리의 설계에 있어서, 소정의 유속을 위해 요구되는 하우징 사이즈를 작게 하여 제조 코스트를 줄이기 위하여, 분리효율은 손상시키지 않고, 어셈블리내의 유체속도를 최대화시키는 것이 좋다. 이렇게 하는데 3가지 중요한 고려할 점이 있다.

1) 필터매체를 가로지르는 표면속도

2) 연속상 유체의 환상 속도

3) 합착 필터 어셈블리를 가로지르는 압력저하

필터성능에 대한 면속도의 영향은 면속도가 증가함에 따라서 필터효율이 저하한다는 사실에 지배된다. 또한, 표면속도의 증대는 필터매체 및 엘레멘트를 가로지르는 압력저하의 증대를 가져온다.

분산된 액적들이 필터매체내의 수지에 의해 포착되면, 액적들이 하류측 표면으로 향하여 이동할 때의 속도는 액적상의 매체를 통해 흐르는 연속상의 견인력(drag force)의 작용으로서 고려된다. 액적에 작용하는 견인력이 액적의 수지에의 부착력을 상회할 때, 액적들은 유체에 재연행된다. 견인력은 연속상 유체의 점성과 유속 및 액적의 크기에 의존하고, 부착력은 액적과 수지사이의 표면장력에 의존한다.

합착 필터의 설계에서의 다른 목적은 가능한 한 큰 액적을 생성시켜서 그의 체류(또는 상승)를 확보하고, 액체로의 재연행을 방지하는 것이다. 연속상 액체의 표면속도의 증대에 대해 견인력도 증대한다. 증대한 견인력은 작은 액적을 수지에서 박리하는 경향을 증가시킨다. 합착 필터 엘레멘트를 통해 유동한 유체는 그후, 엘레멘트의 외측면과 용기의 내측면 사이를 유동한다. 엘레멘트와 하우징벽면 사이의 환상 스페이스를 유동하는 유체 속도는 환상 속도라고 불린다. 유체의 환상 속도가 액적의 체류속도를 상회하는 경우, 액적은 오히려 체류할 수 없고, 유체에 재연행된다.

또한, 필터 어셈블리를 가로지르는 압력저하를 최소한으로 억제하는 것이 유리하다. 압력저하 또는 압력손실은 일차적으로 필터 매체를 통하는 유체의 속도에 의해 기인하여, 유체가 엘레멘트의 내측으로 들어갈 때의 엘레멘트의 개방단부를 통하는 유체의 제한에 의해 생긴다. 필터 어셈블리내의 압력저하는 하우징내의 압력 저하와 합착 엘레멘트내의 압력저하의 합이다. 엘레멘트내의 압력저하는 매체의 투과성과 표면적에 의존한다. 하우징내의 압력저하는 주로 입구와 출구의 제한 및 엘레멘트 내측으로의 개구 내지 제한에 의해 생긴다. 본 발명의 원추형 합착 필터 엘레멘트를 설계함에 있어서, 필터설계자는 위의 사항을 고려하여야 한다.

유속을 Q, 필터 엘레멘트와 필터 어셈블리의 벽면 사이의 환상 영역을 A로서, 환상 속도는 Va=Q/Ax로 표시된다. 이것은 대략적인 공식임을 알아야 한다. 필터의 길이 방향에 있어서, 환상속도를 일정하게 하는 것으로서 필터 엘레멘트를 설계하면, 필터에는 약간의 포물선 형상을 부여하는 것으로 된다. 이것은 본 발명의 범위내에 있지만, 바람직한 실시예는 아니다. 매체의 외부표면상의 어느 2지점 사이의 환상속도의 사치는 25%이하인 것이 바람직하다.

상기한 파라미터의 모두를 감안하여, 본 발명의 원추형 합착 필터 엘레멘트는 종래의 합착 필터와 유사한 방법으로 제조될 수 있다. 이러한 합착 필터는 하나이상의 지지코어, 지지층, 엔드 캡 및 탄성 씨일을 가질 수 있다. 매체는 Spearman의 미합중국 특허 제 4,836,931호와 Berger의 미합중국 특허 제 4,052,316호에 기술된 바와 같이, 다공성의 맨드렐의 내부를 진공 흡인하고, 이 맨드렐을 각종 수지 조성물의 슬러리중에 침지함으로서 필터 매체를 시임레스 튜브로 제조될 수 있다.

또한, 필터매체로서는 랜덤하게 배향된 화이버, 글라스 화이버, 또는 보로실리케이트 글라스, 직포 또는 부직포의 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 세라믹, 셀룰로오스, 강, 스테인레스 강, 인코넬(상품명, 닉켈, 철 및 크롬으로 된 금속합금), 모넬(monel, 상품명, 닉켈, 구리, 망간 및 철로 구성된 금속합금) 등을 들 수 있다.

평판성 매체로부터 원추형 필터를 제조하고, 이를 Foltz의 미합중국 특허 3,802,160호, Kronsbein의 미합중국 특허 제 4,157,968호 또는 Dominik의 미합중국 특허 제 3,708,965호에 개시된 장치와 같은 중앙 코어의 주위를 수회 감어도 좋다.

또한, 평판상의 매체를 원통형 맨드렐을 수회 감아서 수지 바인더를 함침시켜 강성을 높인 후에 이 맨드렐을 제거하도록 하여 제조할 수 있다. 이 방법은 Head의 미합중국 특허 제 4,006,054호와 제 4,102,785호와 Perotta의 미합중국 특허 제 4,376,675호에 개시되어 있다.

필터매체는 또한 플리트 처리하여도 좋다. 플리트 처리기술은 당업계에 공지이다.

원추형 합착 엘레멘트의 잇점은 이를 종래의 다른 원통형 합착엘레멘트와 비교하면 잘 알 수 있다. 다음의 실시예는 2종류의 크기(외경 2.75"× 길이 30'와 외경 6"× 길이 36")의 원통형 엘레멘트를 이들 각각의 원통형 합착소자와 동일 내경의 필터 용기내에 적합한 원추형 합착 엘레멘트를 비교한 것이다. 이들 예에 있어서, 유체에는 1,000 psig, 60 ℉의 천연가스가 사용되고 있다.

본 발명은 원추형 합착 필터 엘레멘트를 제공함으로써 종래 기술의 문제점을 해결한다. 본 발명에 의한 원추형 합착 필터 엘레멘트는 모든 종류의 합착 필터 어셈블리에 사용될 수 있으며, 그의 적용에 따라, 액적을 기체 또는 다른 종류의 액체로부터 분리한다. 이러한 형상적 특징에 의해 합착 엘레멘트의 외측면과 필터 어셈블리 내측벽 사이의 영역에서 일차상 유체의 속도를 작게 하여 흡착된 액체가 기류로 재연행되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 원추형 엘레멘트는 통상의 T형 필터하우징 내에 배치된다. 원추형 엘레멘트의 적은 쪽의 단부가 필터 하우징의 입구를 통하여 공기에서 유적을 흡착한다. 동일한 원추형 필터 엘레멘트는 복합 엘레멘트하우징에 사용될 수 있으며, 이 경우, 유체는 엘레멘트의 저부 또는 폭이 넓은 부분에서 도입된다. 이들 실시예에 있어서, 유체는 내측에서 외측으로 이동하고, 필터 엘레멘트와 필터 하우징의 벽 면사이의 환상 속도는 실질적으로 일정하게 된다. 특정 적용에 의존하여 다른 형상을 채용할 수 있으나, 원추형 필터의 최소단부는 어떠한 형상이어도, 일차상 유체의 유동방향으로 향하여 배치하지 않으면 안된다. 필터 엘레멘트에 사용되는 매체는 형성되고, 플리트(pleated) 또는 랩프(wrapped)된 진공으로 할 수 있다. 본 발명의 원추형 합착 엘레멘트는 액체성분을 기체로부터 분리하고, 또는 특정의 액체성분을 다른 액체로부터 분리하기 위하여 사용될 수 있다.

즉, 본 발명은 동일 용기 사이즈의 경우에 종래와 같은 유체속도의 원통형 엘레멘트보다도 적은 환상 속도를 부여할 수 있는 합착 필터 엘레멘트 및 합착 필터 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 엘레멘트의 축방향에 따른 모든 지점에서 실질적으로 동일의 환상 속도를 부여할 수 있는 합착 필터 엘레멘트와 합착 필터 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 필터 엘레멘트의 저부에서 정부로 향하여 유체가 이동함에 따라서 환상 속도를 저감시킬 수 있는 합착 엘레멘트 및 합착 필터 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 합착 필터 어셈블리내에 전체적인 압력저하를 적게할 수 있는 합착 엘레멘트 및 합착 필터 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 소정의 유속 및 압력저하를 위하여, 합착엘레멘트 및 합착 필터 어셈블리의 사이즈를 감소하거나 또는 최소한으로 할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 잇점은 하기 기술 및 첨부된 청구의 범위로부터 명백하게 되나, 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면을 참고로 하여 설명한다. 첨부도면에 있어서, 동일부호는 동리부분 내지 요소를 나타낸다.

[실시예 1]

소정의 필터용기 직경에 있어서, 개량된 원추형 합착 필터 엘레멘트는 종래의 원통형 엘레멘트에 비하여 환상 속도를 저하시키고, 압력저하를 적게 한다. 실시예 1에 있어서, 동일유속에서 원추형 엘레멘트를 원통형 엘레멘트와 비교하였다. 원추형 합착 엘레멘트의 칫수는 비교하는 원통형 엘레멘트와 주면적이 거의 동일하게 되도록 선택하고, 따라서 필터매체내의 압력저하는 동일하다. 비교 결과를 아래 표에 나타낸다.

이들 2개의 경우에 있어서, 동일 유속 및 표면속도에서 원추형 합착 엘레멘트의 쪽이 원통형 합착 엘레멘트보다도 적은 환상속도(10에 대하여 6.13, 또한 10에 대하여 5.83)를 부여하고 있음을 알 수 있다. 또한 엔드 캡(기부 내경)을 통한 압력 저하는 상당히 낮다(원통형 합착 엘레멘트의 0.24에 대하여 0.03 또는 0.10에 대하여 0.02).

[실시예 2]

개량된 원추형 합착 필터 엘레멘트의 설계는 소정량의 필터 용기에 있어서, 보다 많은 기체를 유동시킬 수 있는 잇점을 갖는다. 실시예 2에 있어서는 동일한 원추형 합착 엘레멘트의 길이를 증대시켜 비교 대상의 원통형 합착 엘레멘트보다도 큰 표면적을 부여하고, 용기내의 압력저하(표면속도에 관련한다) 및 환상 속도를 동일하게 한 조건하에서 보다 많은 기체를 필터 매체로 통과시킨 것으로 하였다.

이들 2개의 경우에 있어서, 동일한 환상 속도에서 원추형 합착 엘레멘트는 원통형 합착 엘레멘트보다 높은 유속을 부여하고 있다(27.6에 대해서 45, 또한 91.5에 대해서 157). 또한, 단부(기부 내경)를 통한 압력저하도 실질적으로 작게 된다(0.24 psid에 대하여 0.08psid 또한 0.1 psid,에 대하여 0.06psid).

제 1도에는 종래 기술에 의한 필터 구조의 전형예가 나타나 있다. 이 구조에서는 중공의 원통형 필터 엘레멘트(20)가 원통형 하우징(21)속에 배치되어 있다. 여과될 유체 또는 기체는 입구(22)로 도입되어 필터(20)의 내측으로부터 외측으로 유통하고, 필터 엘레멘트(20)와 원통형 하우징(21)사이를 이동하고, 이어서 필터 하우징에서 빠져나간다. 환상 속도 Va는 필터 엘레멘트(20)와 필터 하우징(21)사이의 영역A에 의해 분할되는 흐름 Q의 지수로서 표현되기 때문에, 영역이 각 횡단면에서 일정한 경우, 흐름이 필터 엘레멘트(20)의 저부에서의 0%로부터 필터 엘레멘트의 정부에서의 100%로 까지 증대함에 따라서 속도도 증대한다. 따라서, 속도가 지나치게 크게 되면, 일반적으로 필터 엘레멘트(20)의 저부로 항하여 이동하는 흡착 액적이 기류에 재연행되어 버려, 분리효율을 저감시키는 경향이 있다.

이에 대하여, 제 2도에는 동일한 필터 하우징(21)내에 본 발명에 의한 원추형 합착 엘레멘트(25)가 배치된 것을 나타낸다. 동일하게 기류는 입구(22)에서 도입되어 상방으로 향하여 이동한다. 이 때, 필터 엘레멘트(25)와 필터 하우징(21)사이의 영역이 상방으로 향하여 증대하고 있기 때문에, 적절한 필터의 설계에 의해 환상 속도를 일정하게 유지하여 실질적으로 일정하게 하고, 또는 필터 설계자에 의해 선택된 특정의 파라미터에 따라서는 환상속도를 저하시키도록 할 수 있다.

제 3도에 전형적인 T형 필터 어셈블리(30)가 도시되어 있다. 이 필터 어셈블리는 중앙개구(37)를 함유하는 입구(36)를 갖고 있다. 이 구성은 당업계에서 T형 헤드(35)로서 알려져 있다. 이 필터 헤드는 또한 환상 스페이스(39)와 연통되는 출구(38)를 갖는다. 이들 입구(36)와 출구(38)는 함께 여과될 유체를 필터 어셈블리의 내부로 도입하기 위한 수단을 구성하고 있다. 헤드(35)의 하단에는 유지링(41)을 나사 결합 가능한 나사부(40)가 설치되어 있다. 유지 링(41)에는 림(43)을 갖는 필터 보울(42)이 유지되어 있다. 림(43)은 헤드(35)의 적당한 홈(46)에 설치되는 O 링(45)에 대하여 압접된다. 이상으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 헤드(35), 유지 링(41) 및 O 링(45)에 의해 밀폐된 내부공간(46)이 형성된다. 입구(36)와 출구(38)는 밀폐 내부공간(46)과 연통된다.

필터 유지수단(47)이 필터 헤드(35)의 중앙에 세워지며, 밀폐 내부공간(46)의 내부에 수용되어 있다.

하단(50A)과 상단 (50B)을 갖는 원추형 필터 엘레멘트(50)는 유지수단(47)에 나사 결합된 엔드 캡(51)과 중앙개구(37)를 감아 형성된 환상 씨일면(48)사이에 기밀 상태로 설치되어 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 환상 씨일면(48)은 필터 헤드(35)와 일체로 설치되며, T형 필터 하우징에서 종종 사용되는 상단 엔드 캡을 생략하고 있다.

이와 같이, 원추형 필터 엘레멘트(50)는 그의 양단 (50A) 및 (50B)가 한쌍의 폐쇄부재, 즉, 이 실시예에서는 환상 씨일면(48)과 엔드 캡(51)사이에 실질적으로 폐쇄된 상태로 배치되며, 필터 내부에 기밀상태로 통하는 입구수단과 대기로 통하는 출구수단을 갖는 적당한 필터하우징 내부에 설치된다.

제 4도 및 제 5도에는 복합 엘레멘트로 된 고효율의 합착 필터가 도시되어 있다. 이 필터는 출원인에 의해 제도된 타입의 것이나, 본 발명의 원추형 합착 필터 엘레멘트를 수용하도록 약간 변형되어 있다. 이 실시예에서, 복합 엘레멘트 필터 어셈블리(60)는 입구(62) 및 출구(63)를 갖는 필터 하우징(61)을 갖는다. 입구(62)와 출구(63)사이에는 튜브시이트(64)가 배치되어 있다. 이 튜브시이트(64)에는 라이저(65)로 통하는 개구가 복수 형성되어 있다. 라이저(65) 상단에는 일체적으로 엔드 캡부(65A)가 설치되고, 그 위에 복수의 가늘고 긴 원추형 필터 엘레멘트(67)가 배치되어 있다. 상술한 바와 같이 설계상의 고려사항에 따라서 가늘고 긴 원추형 필터 엘레멘트(67)는 라운드 정점(도시하지 않음)을 갖는 직원추형으로 할 수 있다. 또는 도시한 바와 같이, 상단 및 하단 씨일면(67A, 67B)을 가지며, 라이저의 씨일면(65A)과 유지 로드(69)에 의해 소정 위치에 유지되는 엔드 캡 어셈블리(68)의 사이에 폐쇄 지지되는 원추형 필터 엘레멘트(67)이어도 좋다.

입구(62)로부터 들어오는 큰 오염물질 및 액체 슬러그는 하방의 배수 웅덩이(72)로 수용되어 하방 배수구(73)에서 배출된다. 나머지 액체 에어로졸은 합착 엘레멘트(67)에 의해 기류로부터 분리되어 상방 배수 웅덩이(70)에 수용된다. 상부웅덩이로부터는 필요에 따라 상방 배수구(71)를 통해 배출된다.

따라서, 종래의 합착 필터 엘레멘트가 갖고 있던 문제점을 주의 깊게 연구함으로써 상기한 신규한 원추형 합착 필터 엘레멘트 및 종래의 필터 어셈블리에서 사용함으로서 보다 우수한 효율을 발휘할 수 있는 각종 필터 어셈블리가 개발되었다.

Claims

합착매체가 환상 씨일면의 하부 단부를 갖고, 유체가 내측으로부터 외측으로 흐를 때, 합착매체내에서 실질적으로 완전히 합착이 일어나는 원추형으로 형성된 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제1항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트는 상방 환상 씨일면과 하방 씨일면을 갖는 것을 특징으로 하는 원추형의 다공성 필터 엘레멘트.
제2항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트는 상기 다공성 필터 엘레멘트 주위로 밀접하게 감싼 얇은 시이트상 재료로 된 적어도 1개의 층을 갖는 것을 특징으로 하는 원추형의 다공성 필터 엘레멘트.
제3항에 있어서, 상기 다공성 필터 튜브 및 상기 얇은 시이트상 재료를 반경방향으로 지지하기 위해 충분한 강성을 갖는 시임레스(seamless) 외측지지 구조체를 가지며, 이 외측 지지구조체는 상기 다공성 필터 튜브 및 상기 시임레스성 물질의 외측층과의 복합체의 외경보다도 약간 작은 내경을 가지며, 상기 복합체를 완전히 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 원추형의 다공성 필터 엘레멘트.
a) 원추형의 시임레스 내측 지지 구조체와, b) 상기 튜브 지지 구조체의 주위로 감겨진 시이트상 재료로 된 내측층과, c) 랜덤하게 배향된 글라스 화이버로 된 원추형의 다공성 필터 엘레멘트와, d) 상기 필터 튜브의 둘레로 밀접하게 감겨진 얇은 시이트상 재료로 된 적어도 1개의 외측층과, e) 상기 다공성 필터 튜브 및 상기 얇은 시이트상 재료를 반경방향으로 지지하기 위한 충분한 강성을 갖는 원추형의 시임레스 외측 지지구조체를 가지며, 이 외측 지지구조체는 상기 내측 지지구조체와 상기 내측층과 상기 다공성 필터 엘레멘트와 상기 외측층의 복합체의 외경보다다 약간 적은 내경을 가지며, 상기 복합체를 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는 필터.
a) 랜덤하게 배향된 글라스 화이버로 되며, 상방 환상 씨일면과 하부 환상 씨일면을 갖는 원추형의 다공성 필터 엘레멘트와, b) 여과될 유체가 상기 필터 엘레멘트의 내측으로부터 외측으로 유동시키도록 이 필터엘레멘트의 내부로 도입하는 수단을 구비하며, 상기 필터 엘레멘트의 양단은 1쌍의 폐쇄부재에 의해 폐쇄되며, 상기 필터의 내부와 기밀하게 연통되는 입구 수단을 갖는 필터 하우징 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 어셈블리.
제1항 또는 제4항의 원추형 합착 필터 엘레멘트를 가지며, 여과될 유체가 상기 필터층에 있어서 상기 필터의 내부로 도입하는 수단을 가지며, 이에 의해 유체를 상기 필터의 나머지 필터층의 내측으로부터 외측으로 향하여 유동되도록 하고, 또한, 상기 원추형 합착 필터 엘레멘트는 이 필터의 내부와 기밀하게 연통되는 입구수단과 대기로 통하는 출구수단을 갖는 필터 하우징내에 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트는 평판상 필터매체로 제조된 것을 특징으로 하는 다공성 필터 엘레멘트.
제8항에 있어서, 상기 필터매체는 제조공정중에 플리트(Pleat) 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 다공성 필터 엘레멘트.
a) 입구 및 출구를 갖는 필터 하우징과, b) 상기 입구와 출구사이에 설치된 복수의 개구를 갖는 튜브시이트와, c) 상기 개구과 상기 튜브시이트에 기밀하게 접속되며, 그의 상단에 일체로 필터 씨일면을 갖는 복수의 라이저와, d) 상기 라이저에 장착된 복수의 가늘고 긴 원추형 필터 엘레멘트와, e) 상기 가늘고 긴 원추형 필터 엘레멘트에 축방향으로 압력을 부여하는 엔드 캡 어셈블리에서 필터 엘레멘트를 상기 일체적 필터 씨일면과 상기 엔드 캡 어셈블리 캡사이에 씨일하는 것인 엔드 캡 어셈블리와, f) 상기 튜브시이트의 바로 위에 설치된 상방 배수 웅덩이와, g) 상기 상방 웅덩이에 유통하는 상부 배수구와, h) 상기 필터 하우징의 입구 하방에 설치된 하방 배수 웅덩이와, I) 상기 하방 웅덩이에 유통되는 하방 드레인을 구비한 것을 특징으로 하는 합착 필터 어셈블리.
내측으로부터 외측으로 향하여 유동되도록 하는 원추형의 다공성 합착 필터엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터매체가 랜덤하게 배향된 화이버로 된 필터를 갖는것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 보로실리케이트 글라스로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 폴리프로필렌으로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 폴리에틸렌으로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 폴리에스테르로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제 11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 나일론으로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 폴리테트라플루로에틸렌으로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 세라믹으로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 셀룰로오즈로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 강으로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 스테인레스 강으로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 인코넬(상품명)로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 모넬(monel, 상품명)로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 구리로 된 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 그의 일단부에 씨일면을 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 필터 엘레멘트가 그의 양단부에 씨일면을 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제11항에 있어서, 상기 원추형 다공성 필터 엘레멘트의 주위에 밀접하게 감겨진 얇은 시이트상 재료로 된 적어도 1개층을 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제26항에 있어서, 상기 원추형 다공성 필터 엘레멘트 주위에 밀접하게 감겨진 다공성 시이트상으로 된 적어도 1개층을 가지며, 이 다공성 시이트상 재료가 필터매체보다 큰 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제26항에 있어서, 상기 다공성 필터 엘레멘트 및 상기 시이트상 재료를 반경방향으로 지지하기에 충분한 강성을 갖는 외측 지지구조체를 가지며, 이 외측 지지구조체는 상기 다공성 필터 엘레멘트와 상기 시이트상 재료의 외측층으로 된 복합체의 외경과 동일하거나, 또는 약간 작은 내경을 가지며, 상기 복합체를 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제27항에 있어서, 상기 다공성 필터 엘레멘트 및 상기 시이트상 재료를 반경방향으로 지지하기 충분한 강성을 갖는 외측 지지구조체와 상기 다공성 필터 엘레멘트와 상기 시이트상 재료의 외측층으로 된 복합체의 외경과 같거나 약간 작은 내경을 가지며, 상기 복합체를 완전히 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제28항에 있어서, 상기 다공성 필터 엘레멘트 및 상기 시이트상 재료를 반경방향으로 지지하기 충분한 강성을 갖는 외측 지지구조체를 가지며, 이 외측 지지구조체는 상기 다공성 필터 엘레멘트와 상기 시이트상 재료의 외측층으로 된 복합체의 외경과 같거나 약간 작은 내경을 가지며, 상기 복합체를 완전히 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
제29항에 있어서, 상기 다공성 필터 엘레멘트 및 상기 시이트상 재료를 반경방향으로 지지하기에 충분한 강성을 갖는 외측 지지구조체와 상기 다공성 필터 엘레멘트와 상기 시이트상 재료의 외측층으로 된 복합체의 외경과 같거나 약간 작은 내경을 가지며, 상기 복합체를 완전히 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 다공성 합착 필터 엘레멘트.
a) 원추형 내측 지지구조체와, b) 상기 지지구조체 주위에 감겨진 시이트상 재료의 내측층과, c) 랜덤하게 배향된 글라스 화이버로 된 원추형을 갖는 다공성 합착 필터 엘레멘트와, d) 상기 필터 엘레멘트 주위에 기밀하게 감겨진 얇은 시이트상 재료로 된 적어도 1개의 외측층과, e) 상기 다공성 필터 엘레멘트 및 상기 얇은 시이트상 재료를 반경방향으로 지지하기 위해 충분한 강성을 가지며, 이 외측 지지구조체는 상기 내측지지 구조체와 상기 내측층과 상기 다공성 필터 엘레멘트와 상기 외측층으로 된 복합체의 외경과 같거나 약간 작은 내경을 가지고 상기 복합체를 완전히 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 합착 필터 엘레멘트.
a) 상방 환상 씨일면과 하방 환형 씨일면을 갖는 원추형의 다공성 필터 엘레멘트와, b) 여과될 유체를 상기 필터 엘레멘트의 내측으로부터 외측으로 유동되도록 필터의 내부로 도입하는 수단을 구비하고, 상기 필터 엘레멘트는 1쌍의 폐쇄부재에 의해 실질적으로 폐쇄되고, 상기 필터 엘레멘트는 이 필터내부와 기밀하게 연통된 입구수단과 대기 또는 상기 필터의 내측실로 통하는 출구수단을 갖는 필터 하우징내에 배치되는 것을 특징으로 하는 합착 필터 어셈블리.
제11항, 제12항, 또는 제26항 내지 제31항중의 어느 한항의 원추형 합착 필터 엘레멘트를 가지며, 여과될 유체를 최내측의 필터층에 있어서 상기 필터 엘레멘트의 내부로 도입하기 위한 수단을 가지며, 이에 의해 유체를 상기 필터의 나머지 필터층의 내측에서 외측으로 향하여 유동되도록 하고, 또한, 상기 원추형 합착엘레멘트는 이 필터의 내부와 기밀하게 연통되는 입구수단과 대기로 통하는 출구 수단을 갖는 필터 하우징 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 합착 필터 어셈블리.
a) 입구와 출구를 갖는 필터하우징과, b) 상기 입구와 출구사이에 배치되는 복수의 개구를 갖는 튜브시이트와, c) 상기 개구에 장착된 복수의 가늘고 긴 원추형 필터 엘레멘트와, d) 상기 필터 엘레멘트의 내부에 기밀하게 연통된 입구수단과 대기로 통하는 출구수단을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 엘레멘트 합착 필터.
a) 입구와 출구를 갖는 필터하우징과, b) 상기 입구와 출구사이에 배치된 복수의 개구를 갖는 튜브시이트와, c) 상기 개구와 상기 튜브시이트에 기밀하게 접속되고, 그의 상단에 일체로 된 필터 씨일면을 갖는 복수의 라이저와, d) 상기 라이저에 장착된 복수의 가늘고 긴 원추형 필터 엘레멘트와, e) 상기 가늘고 긴 원추형 필터 엘레멘트에 대하여 축방향으로 압력을 부여하는 엔드 캡 어셈블리로서, 이 필터 엘레멘트를 상기 일체적 필터 씨일면과 엔드 캡 어셈블리 사이에 씨일하는 것인 엔드 캡 어셈블리와 f) 상기 튜브시이트 바로 위에 설치된 흡착액을 회수하는 상방 배수 웅덩이와, g) 상기 배수웅덩이에 유통하여 회수액을 배출하는 상방 드레인을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 엘레멘트 합착 필터 어셈블리.