KR100323574B1 - 디스크형필터부재및디스크형필터시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디스크형 필터 시스템에 관한 것으로, 상부 유입구와 하부 배출구를 갖는 외부 하우징, 상기 하우징의 유입구에 접하여 설치된 상부 지지판, 상기 하우징의 유입구와 연통하여 여과 원료가 유입되는 중앙 유입관, 상기 중앙 유입관 둘레에 적층되어 유입된 원료를 여과하는 디스크형 필터 부재, 상기 디스크형 필터 부재로부터 배출된 여과 생성물을 배출하는 배출 통로, 및 상기 여과 생성물을 배출하는 홈을 하부에 가지고 상기 하우징의 배출구에 접하여 설치된 하부 지지판으로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한, 디스크형 필터 부재에 관한 것으로, 용접부, 허브, 그리고 상기 용접부와 허브 사이의 외부 표면에 형성된 보호망 및 여과매체 , 보호망 및 여과매체의 아래에 형성된 여과매체 지지판 및 맨 가운데 형성된 지지부로 구성된 디스크형 필터 부재에 있어서, 상기 지지부가 일정한 간격을 두고 균일하게 분산된 다수의 지지편으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

디스크형 필터 부재 및 디스크형 필터 시스템

본 발명은 신규의 디스크형 필터 부재 및 디스크형 필터 시스템에 관한 것으로, 특히 디스크 필터의 구조 및 디스크 필터 시스템의 구조를 개량하여 고분자 화합물의 흐름성을 향상시키면서도 높은 내압강도를 유지할 수 있도록 구성한 디스크형 필터 부재 및 디스크형 필터 시스템에 관한 것이다.

고분자 화합물을 여과하는 필터는 여러 가지가 있으나, 그 중에 가장 효율이 높은 것은 디스크형 필터로 알려져 있고, 이른 바 리프 디스크형 필터(leaf disc type filter)로 불리워지는 것으로서, 지지판의 상하에 디스크 모양의 필터부재를 적층하여 필터 시스템을 구성하는 것이다. 적층되는 필터 부재의 수는 여과용량에 따라 달라진다.

종래 대표적인 디스크형 필터 시스템의 일례가 도 1에 도시되어 있다.

도 1a를 참조하면, 하우징(120)에는 유입구(100)와 배출구(200)가 형성 되어 있어 원료는 유입구(100)로 유입되어 여과된 후 배출구(200)로 배출되게 된다. 유입구(100)로 유입된 원료는 유입통로(114)를 통해 디스크형 필터 부재(1)의 사이로 유입되어 디스크형 필터 부재(1)에서 여과된 후 중앙 배출관(113)으로 배출되어 배출구(200)를 통해 외부로 배출된다.

도 1b에서 알 수 있는 바와 같이, 상부 지지판(111)과 하부 지지판(112) 사이에 디스크형 필터 부재(1)가 적층되며 중앙 배출관(113)에는 고분자 화합물이 배출될 수 있도록 다수의 구멍(113')이 형성되어 있다.

도 3a 및 3b를 참조하여 디스크형 필터 부재(1)의 구조에 대하여 좀 더 상세하게 살펴보기로 한다. 디스크형 필터 부재(1)는 중앙에 중앙구(10)가 형성되어 있는 디스크 모양을 하고 있다. 중앙 허브(9,11)와 용접부(8)사이에 형성된 여과수단은 가운데에 삽입되어 있는 지지망(4)과 지지망의 상하에 삽입된, 통상 금속성 판으로 되어 있는 여과매체 지지판(5) 및 외부의 보호망 및 여과매체(6)으로 되어 있다. 중앙구(10)는 상기 도 1a의 중앙 배출관(113)에 끼워지게 된다. 가장자리에서 유입된 원료는 보호망 및 여과매체(6), 여과매체 지지판(5) 및 지지망(4)을 차례로 거쳐 중앙의 허브(9,11) 사이에 형성된 구멍(12)을 통해 중앙 배출관(113)으로 배출된다. 그런데, 지지망(4)은 여과수단이 아니라 단지 지지수단인데도 그물망 구조로 되어 있어 고분자 화합물의 흐름성을 저해하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점 때문에, 미국 특허 제 4,902,420 호에서는 디스크형 필터 부재에 홈이 진 배수 및 지지판과 지지 스페이서를 설치하였다.

그러나, 지지망은 여전히 그물망 구조를 유지하고 있으므로 고분자 화합물의 흐름성에는 현저한 개선 효과가 없었다.

또, 평 2-90907 호 및 평 2-90908 호에는 이러한 흐름성을 개선하기 위하여 소용돌이 모양의 지지판 구조를 갖는 디스크형 필터 부재에 대해 게재하고 있다. 이 디스크형 필터 부재는 흐름성은 매우 우수하였으나, 강도가 약하여 고분자 화합물의 여과시 부여되는 강한 압력을 견디기에는 구조적인 문제점이 있었다.

최근에 공개된 일본 특허공개공보 평 8-33805호에는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 파도형 지지판을 삽입하는 방법을 채택하였으나, 흐름성에서 만족할 만한 결과는 얻지 못하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 고분자 화합물의 흐름을 저해하지 않으면서 우수한 강도를 갖는 디스크형 필터 시스템 및 디스크형 필터 부재를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 고 효율의 디스크형 필터 시스템 및 디스크형 필터 부재를 제공하는 것이다.

도 1a는 종래 디스크형 필터 시스템의 단면도.

도 1b는 종래 디스크형 필터 시스템의 하우징 내부 시스템의 사시도.

도 2a는 본 발명의 디스크형 필터 시스템의 단면도.

도 2b는 본 발명의 디스크형 필터 시스템의 하우징 내부 시스템의 사시도.

도 3a는 종래 디스크형 필터 부재의 내부 사시도.

도 3b는 종래 디스크형 필터 부재의 단면도.

도 4a는 본 발명의 디스크형 필터 부재의 일례를 나타내는 내부 사시도.

도 4b는 본 발명의 디스크형 필터 부재의 일례를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 디스크형 필터 부재의 다른 예를 나타내는 내부 사시도.

도 6은 본 발명의 디스크형 필터 부재의 또 다른 예를 나타내는 내부 사시도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2 : 디스크형 필터 부재

24,24',24'' : 지지편

25 : 여과매체 지지판

26 : 보호망 및 여과매체

28 : 내부 용접부

29, 31 : 허브 30 : 중앙구

211 : 상부 지지판

212 : 하부 지지판 212': 배출홈

213 : 중앙 유입관 214 : 배출 통로

220 : 하우징

300 : 유입구 400 : 배출구

상기 본 발명의 목적은, 상부 유입구와 하부 배출구를 갖는 외부 하우징, 상기 하우징의 유입구에 접하여 설치된 상부 지지판, 상기 하우징의 유입구와 연통하여 여과 원료가 유입되는 중앙 유입관, 상기 중앙 유입관 둘레에 적층되어 유입된 원료를 여과하는 디스크형 필터 부재, 상기 디스크형 필터 부재로부터 배출된 여과 생성물을 배출하는 배출 통로, 및 상기 여과 생성물을 배출하는 홈을 하부에 가지고 상기 하우징의 배출구에 접하여 설치된 하부 지지판으로 구성된 것을 특징으로 하는 디스크형 필터 시스템에 의해 달성된다.

본 발명의 시스템에 사용되는 디스크형 필터 부재는 종래의 필터 부재와는 달리, 중앙에 용접부가 형성되고, 가장자리에 허브가 형성된 구성을 갖는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 다른 목적은 용접부, 허브, 그리고 상기 용접부와 허브 사이의 외부 표면에 형성된 보호망 및 여과매체 , 보호망 및 여과매체의 아래에 형성된 여과매체 지지판 및 맨 가운데 형성된 지지부로 구성된 디스크형 필터 부재에 있어서, 상기 지지부가 일정한 간격을 두고 균일하게 분산된 다수의 지지편으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 디스크형 필터 부재에 의해 달성된다.

이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2a는 본 발명의 디스크형 필터 시스템의 단면도이다. 도면에서, 외부 하우징(220)은 상부 유입구(300)와 하부 배출구(400)를 갖는다. 외부 하우징(220)의 유입구(300)에 접하여 중앙에 유입구와 연결된 관통공(211')을 갖는 상부 지지판(211)이 설치되어 있다. 상기 하우징의 중앙부에는 유입구(300)와 연통하여 여과 원료가 유입되는 중앙 유입관(213)이 있고 이 유입관(213)에는 유입된 원료가 빠져나가는 구멍(213')이 다수 형성되어 있다. 중앙 유입관(213)의 입체적인 구조는 도 1b의 중앙 배출관(113)의 구조와 같거나 비슷하다. 상기 중앙 유입관(213) 둘레에는 유입된 원료를 여과하는 디스크형 필터 부재(2)가 다수 적층되어 있는데, 이 적층되는 디스크형 필터 부재(2)의 수는 원료의 유량이나 필터의 효율에 따라달라진다. 디스크형 필터 부재(2)의 외부 가장자리에는 디스크형 필터 부재(2)로부터 배출된 여과 생성물을 배출하는 배출 통로(214)가 하우징(220)과의 공간에 의해 형성되어 있고, 맨 아래에는 상기 여과 생성물을 배출하는 홈(212')을 하부에 가지고 있는 하부 지지판(212)이 상기 하우징의 배출구(400)에 접하여 설치되어 있다. 이 하부 지지판(212) 및 홈(212')의 구조는 도 2b의 사시도에서 보다 명확하게 알 수 있다.

이 시스템의 작동을 설명하면, 하우징(220)의 상부 유입구(300)로 유입된 원료는 중앙 유입관(213)에 형성된 구멍(213')을 통해 디스크형 필터 부재(2)로 들어가고 여기서 여과된 생성물은 배출 통로(214)를 통해 하부 지지판(212) 아래에 형성된 홈(212')을 거쳐 하우징의 배출구(400)로 배출되게 된다.

가장자리로 유입되고 중앙으로 배출되는 종래의 디스크형 필터 시스템과는 달리, 본 발명의 시스템은 중앙으로 유입되고 가장자리로 배출되는 시스템을 가지고 있으므로, 유입부 보다 배출부가 넓어서 유체의 흐름을 방해하는 저항이 훨씬 줄어들게 되므로 고분자 화합물의 흐름과 혼합성이 훨씬 향상되게 된다.

이 시스템에 따라 디스크형 필터 부재의 구조 또한 달라진다.

도 4a는 본 발명의 디스크형 필터 부재의 내부 구조를 보여주는 일부를 절개한 사시도이고, 도 4b는 본 발명의 디스크형 필터 부재의 단면도이다.

본 발명의 시스템에 사용되는 디스크형 필터는 종래의 필터와는 달리, 중앙 에 용접부(28)가 형성되고, 가장자리에 허브(29,31)가 형성된 구성을 갖는 것을 특징으로 한다. 중앙구(30)은 도 2a의 중앙 유입관(213)에 끼워지게 된다. 중앙유입관(213)을 통해 유입된 원료는 보호망 및 여과매체(26), 여과매체 지지판(25) 및 일정간격으로 규칙적으로 배열된 다수의 지지편(24)으로 구성된 지지부를 차례로 거쳐 외부 가장자리의 허브(29,31) 사이에 형성된 구멍을 통해 배출된다.

본 발명의 디스크형 필터 부재는 여과된 유체가 잘 흐를 수 있는 공간을 확보하기 위해 일정한 간격을 두고 균일하게 분산된 지지편(24)을 종래의 지지망 대신 사용하고 있다. 이 지지편(24)에 의해 고분자 화합물의 흐름성이 현저하게 개선될 뿐만 아니라 내압강도 또한 높은 강도 수준을 유지할 수 있다.

이러한 지지편을 사용한 디스크형 필터는 종래의 필터 시스템에 그대로 적용할 수도 있고, 본 발명의 개선된 시스템에 적용할 수도 있다.

도 5에는 종래에 필터 시스템에 적용할 수 있는 본 발명의 디스크형 필터의 구조가 도시되어 있다.

지지편의 모양은 직육면체 구조뿐 아니라 원기둥 구조나 볼 구조를 채택할 수도 있으며 지지편은 여과매체 지지판 사이에 저항 용접 등의 용접수단을 사용하여 용접으로 고정시킨다.

지지편은 동일한 크기로 제조하여 일정간격으로 분산시킬 수 있는데, 이렇게 동일한 간격으로 분산되면 중심에서 가까운 열에서 가장자리에 가까운 열로 가면서 한 열에 속하는 지지편의 수가 증가하게 된다. 그렇지 않고 중심에서 가까운 열과 가장자리 열의 지지편의 개수를 동일하게 하는 경우에는 중심에서 가까운 열보다는 면적이 넓은 가장자리에서 가까운 열에 배치되는 지지편의 지지면적(여과매체 지지판과 접촉하는 면적)이 더 넓도록 지지편의 크기를 달리 구성하여야 한다.

또한, 본 발명의 필터 부재는 용접부(28)의 구조를 개선하였다.

종래의 용접부는 단부를 단순 용접하여 유체가 고여서 빠져나가지 못하는 데드 스페이스(dead space)(도 3b의 부호7 참조)가 형성되는 단점이 있었다.

그러나 본 발명에서는 용접부의 구조를 내부로 돌출하도록 개량함으로써 유체의 흐름을 개선한 것이다.

도 6에는 본 발명의 디스크형 필터 부재의 또 다른 예를 나타내는 내부 사시도가 도시되어 있다. 지지편은 또한, 도 5와 같이 중앙에서 가장자리까지 통로를 만드는 긴 막대 형태의 지지편(24')으로 구성할 수도 있다. 이렇게 하는 경우 상대적으로 면적이 넓은 가장자리 부분의 지지력이 부족하므로 그 부분을 보강하기 위해 긴 막대 형태의 지지편(24') 사이사이에 지지편(24')보다 길이가 짧은 지지편(24")을 형성하도록 한다. 즉, 길이가 서로 다른 지지편(24',24")을 교대로 규칙적으로 배치하는 형태로 구성할 수 있다.

이 외에도 본 발명의 사상과 특허청구범위 내에서 다양한 변형예가 있을 수 있다. 예를 들어, 도 6의 본 발명의 실시예의 변형예로서, 짧은 지지편(24") 없이, 통로를 이루는 긴 막대 형태의 지지편(24') 단독으로만 구성하되 지지편(24')의 넓이를 도 6과 같이 일정하게 구성하는 것이 아니라, 디스크형 필터의 중앙구(30) 쪽은 좁게하고, 상대적으로 지지면적이 넓은 가장자리쪽을 넓게 구성하도록 한 후, 지지편(24')과 지지편(24') 사이의 간격을 조밀하게 구성할 수 있다.

도 6의 실시예의 구조도 본 발명의 시스템 뿐만 아니라 종래의 시스템에도 적용시킬 수 있도록(도 5와 유사한 구조로) 변형시킬 수 있음은 물론이다.

본 발명의 필터 부재의 재료는 금속 재질뿐 아니라 세라믹 등을 사용할 수 있으며, 소재상의 제한은 없다.

본 발명의 디스크형 필터 시스템과 디스크형 필터 부재를 사용함으로써 점도가 높은 고분자 화합물의 흐름을 좋게 할 수 있으며 내압강도 또한 높은 강도로 유지할 수 있다.

본 발명의 시스템 및 필터 부재를 사용하게 되면 동일 유량의 고분자 화합물을 여과하는 경우 필터 부재의 수를 반만 사용하여도 되므로 두 배의 여과효율을 기대할 수 있다.

Claims (2)

1. 상부와 하부에 각각 상부 유입구(300)와 하부 배출구(400)가 형성된 하우징(220);

   상기 하우징의 상부 유입구에 접하여 설치되고 그 중앙에 상기 상부 유입구에 연결되는 관통공(211')이 형성된 상부 지지판(211);

   표면에 복수 개의 구멍이 형성된 중공관으로서, 상단이 상기 상부 지지판의 관통공에 연결되어, 상기 상부 유입구 및 상기 상부 지지판의 관통공을 통해 유입되는 여과 연료를 상기 각 구멍들을 통해 분배하여 배출하는 중앙 유입관(213);

   상기 중앙 유입관 둘레에 적층되어, 상기 중앙 유입관의 각 구멍들을 통해 배출되는 여과 원료를 여과하여 그 외주와 상기 하우징 내면 사이에 형성된 배출통로(214)로 배출하는 디스크형 필터 부재(2);및

   상기 하우징의 하부 배출구 위에서 상기 중앙 유입관의 하단을 밀페하고 상기 배출통로의 여과 생성물을 그 밑면에 형성된 복수 개 구심방향 홈(212')들을 통해 상기 하우징의 하부 배출구로 유도하는 하부 지지판(212);

   을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 디스크형 필터 부재를 이용한 디스크형 필터 시스템.
2. 내경부에 비해 외경부가 상대적으로 더 큰 간극을 가지도록 상하로 겹쳐지는, 망상조직을 갖는 두 장의 보호망 및 여과매체(26);

   다공판으로서, 상기 상하 보호망 및 여과매체 사이에 개재되는 두 장의 여과 매체 지지판(25);

   상기 두 장의 여과 매체 지지판(25) 사이에서 방사방향으로 정렬되어 상기 두장의 여과매체 지지판(25) 사이의 간극을 유지시키는 복수 개의 지지편(24);

   상기 두 장의 보호망 및 여과매체(26)의 각 내경부를 서로 접합하는 용접부(28);

   상기 두 장의 보호망 및 여과매체(26)의 각 외경부를 서로 접합하고, 그 외주면을 따라 상기 두 장의 보호망 및 여과매체(26)를 통해 유입된 후 상기 두장의 여과매체 지지판 사이를 따라 방사방향으로 흐르는 여과 생성물을 배출하는 구멍(32)을 형성하는 허브(29)(31)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디스크 형 필터부재.