KR100329140B1 - 필터와그제작방법및여과방법 - Google Patents

필터와그제작방법및여과방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100329140B1
KR100329140B1 KR1019980709029A KR19980709029A KR100329140B1 KR 100329140 B1 KR100329140 B1 KR 100329140B1 KR 1019980709029 A KR1019980709029 A KR 1019980709029A KR 19980709029 A KR19980709029 A KR 19980709029A KR 100329140 B1 KR100329140 B1 KR 100329140B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
filter
filter element
drainage
net
upstream
Prior art date
Application number
KR1019980709029A
Other languages
English (en)
Inventor
리차드 씨. 스토옐
케네스 엠. 윌리암슨
스코트 디. 홉킨즈
스테픈 에이. 기벨
테리 엘. 울프
Original Assignee
와이너 길버트 피.
폴 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 와이너 길버트 피., 폴 코포레이션 filed Critical 와이너 길버트 피.
Application granted granted Critical
Publication of KR100329140B1 publication Critical patent/KR100329140B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D24/00—Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • B01D24/46—Regenerating the filtering material in the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/111—Making filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D27/00—Cartridge filters of the throw-away type
    • B01D27/04—Cartridge filters of the throw-away type with cartridges made of a piece of unitary material, e.g. filter paper
    • B01D27/06—Cartridge filters of the throw-away type with cartridges made of a piece of unitary material, e.g. filter paper with corrugated, folded or wound material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/13—Supported filter elements
    • B01D29/15—Supported filter elements arranged for inward flow filtration
    • B01D29/21—Supported filter elements arranged for inward flow filtration with corrugated, folded or wound sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D37/00—Processes of filtration
    • B01D37/02—Precoating the filter medium; Addition of filter aids to the liquid being filtered
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B31—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER; WORKING PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER
    • B31D—MAKING ARTICLES OF PAPER, CARDBOARD OR MATERIAL WORKED IN A MANNER ANALOGOUS TO PAPER, NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES B31B OR B31C
    • B31D5/00—Multiple-step processes for making three-dimensional articles ; Making three-dimensional articles
    • B31D5/0082—Making filter elements, e.g. pleated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/04—Supports for the filtering elements
    • B01D2201/0407—Perforated supports on both sides of the filtering element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/12—Pleated filters
    • B01D2201/127—Pleated filters with means for keeping the spacing between the pleats
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S493/00—Manufacturing container or tube from paper; or other manufacturing from a sheet or web
    • Y10S493/941—Filter

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Abstract

필터는 종방향 축, 제1 및 제2의 단부면과 복수의 종방향 주름(11)들을 갖는 원통형 필터 요소(10)를 포함한다. 각각의 주름은 제1면과 제2면을 갖는 한쌍의 다리를 갖는다. 주름들은 실질적으로 각각의 다리의 전높이에 걸쳐 그리고 필터 요소의 축방향 길이의 적어도 약 50%에 대해 연장되는 연속적인 부위에 걸쳐, 각각의 다리의 제1면이 인접하는 다리의 제1면과 긴밀하게 접촉하며 각각의 다리의 제2면이 인접하는 다리의 제2면과 긴밀하게 접촉하는 중첩된 상태에 있다. 불투과성의 단부 캡(40)은 필터 요소의 제1의 단부면에 연결되어 있다.

Description

필터와 그 제작 방법 및 여과 방법{Filters, methods of making filters and filter methods}
방사상으로 연장되는 종방향으로 주름잡힌 원통형 필터 요소들은 필터 요소들의 가장 공통적인 형태에 속하며, 많은 유체들, 즉, 액체들과 기체들을 여과하는 데 사용된다. (이 출원서의 전반에 걸쳐, "필터"와 "여과"는 예를 들면, 다공성 매체 내에서 체질하거나 포획하는 것에 의한 미립자의 제거와, 예를 들면, 이온 교환 수지 또는 흡착제에 의한 불순물의 제거 양자를 포함한다.) 전형적인 원통형의 주름잡힌 필터 요소에서 복수의 주름들은 관 모양의 코어 주위에 배열되어 원통을 형성한다. 횡단면도에 도시된 바와 같이, 그와 같은 필터 요소의 각개의 주름들은 코어로부터 필터 요소의 외주변부를 향하여 방사상으로 연장된다. 인접한 주름들이 코어의 외주면을 따라 서로 접촉하도록 원통형의 필터 요소에서 충분한 수의 주름들을 갖는 것이 좋은 설계 관행이다. 그러나, 주름의 방사상의 형태 때문에, 인접한 주름들 사이의 간격은 코어의 중심으로부터의 거리가 증가함에 따라 반드시 증가한다. 따라서, 전형적인 원통형 주름잡힌 필터 요소에서, 인접한 주름들 사이에사용되지 않는 많은 공간이 있다.
인접한 주름 사이의 사용되지 않는 공간을 보상하기 위하여 필터 요소를 더 크게 만드는 것은 종종 불가능하다. 오늘날의 필터 산업에서, 필터 요소들이 내부에 봉입되는 필터 하우징의 크기는 상당히 표준화되어 있다. 따라서, 필터 설계자들의 주요한 도전은 외부 크기를 변화시키지 않고 필터 요소의 여과 능력을 증가시키는 것이며, 따라서, 필터 요소는 기존의 필터 하우징에 채용될 수 있다.
원통형의 주름잡힌 필터 요소들이 매우 공통적인 반면, 이들은 전형적으로 예비 코팅된 필터들로서 사용되지 않았다. 예비 코팅된 필터는, 슬러리가 예비 코팅이라고 불리는 케이크로서 격벽으로 불리는 주름잡히지 않은 다공성 지지 구조체의 외부에 가해지는 형태의 필터이다. 예비 코팅이 격벽에 가해진 후에, 여과되어질 유체는 그 다음 예비 코팅과, 예비 코팅이 유체를 여과하는 작용을 하는 격벽을 통해 흐른다. 주름잡힌 필터 요소는, 예비 코팅이 가해지거나 또는 유체가 예비 코팅을 통해 흐를 때, 주름이 붕괴하는 경향이 있기 때문에 격벽들을 위한 지지체로서 사용되지 않았다.
본 발명은 주름잡힌 필터 요소, 주름잡힌 필터 요소를 제작하기 위한 방법과 장치 및, 필터 요소를 예비 코팅하고 역류 세척시키는 방법에 관한 것이다.
도 1은 필터의 절제 사시도,
도 2는 도 1의 필터의 일부에 대한 횡단면도,
도 3은 도 2의 주름들 중 하나에 대한 확대 단면도,
도 4는 일단에 삽입 스트립을 갖는 필터 복합체의 일부에 대한 개략적인 사시도,
도 5는 필터 요소의 주름들을 중첩된 상태로 형성하기 위한 한 가지 방법을 개략적으로 도시하며,
도 6 내지 도 11은 필터 요소를 형성하기 위한 방법과 장치를 도시하는 개략도,
도 12 및 도 13은 필터 요소를 형성하는 다른 방법과 장치를 도시하는 개략도,
도 14는 도 9의 주름들 중의 하나에 대한 확대 측면도,
도 15는 주름잡는 장치의 측면도,
도 16은 도 15의 주름잡는 장치에 대한 평면도,
도 17은 다른 주름잡는 장치의 측면도,
도 18은 또 다른 주름잡는 장치의 측면도,
도 19 내지 도 21은 필터 요소를 조립하기 위한 방법과 장치를 도시하는 개략도,
도 22는 다른 필터의 절제 사시도,
도 23은 예비 코팅된 필터의 단면도, 그리고,
도 24는 다른 예비 코팅된 필터의 단면도이다.
본 발명은 단부면(端部面)과 단부면에 연결된 불투과성의 단부 캡을 갖는 원통형 필터 요소를 포함하는 필터를 제공하는 것이다. 필터 요소는 복수의 종방향 주름을 가지며, 각각의 주름은 한쌍의 다리를 갖는다. 각각의 다리는 제1면과 제2면을 갖는다. 주름들은, 실질적으로 각각의 다리의 전체 높이에 걸쳐 그리고 필터 요소의 축방향 길이의 적어도 약 50%에 대해 연장되는 연속적인 부위에 걸쳐 각각의 다리의 제1면이 인접한 다리의 제1면과 긴밀한 접촉을 하며, 각각의 다리의 제2면은 인접한 다리의 제2면과 긴밀한 접촉을 한다. 본 발명은 또한 내경, 외경 및 복수의 종방향 주름들을 갖는 원통형 필터 요소를 포함하는 필터를 제공한다. 각각의 주름은 외경과 내경 사이의 차이보다 큰 높이를 갖는다. 필터는 필터 요소를 감싸는 포장 부재를 더 포함한다.
주름들은 중첩되어 있기 때문에 또는 각각의 주름들의 높이가 외경과 내경 사이의 차이보다 더 크기 때문에, 주름들의 높이는 같은 크기의 통상적인 필터의 높이보다 훨씬 더 크다. 결과적으로, 본 발명에 따른 필터에서 여과에 사용될 수 있으며 주름의 높이에 비례하는 표면적은 대단히 증가될 수 있어 사용 수명이 길어지게 된다.
본 발명을 구체화한 필터는 중공형 중심부와 원통형 외주변부를 가질 수 있다. 필터는 여과되어질 유체가 외주변부로부터 필터 요소를 통해 중공형 중심부 내로 흐르는 외부로부터 내부로의 흐름에 사용될 수 있거나, 또는 필터는 여과되어질 유체가 중공형 중심부로부터 필터 요소를 통해 외주변부로 흐르는 내부로부터 외부로의 흐름에 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 재료로 동일하지 않은 다리들을 갖는 주름들을 형성할 수 있는 주름잡는 장치를 제공한다. 주름잡는 장치는 주름잡는 부재와 갭에 의해 이격된 주름잡는 면들을 갖는 스트리퍼 부재를 포함한다. 적어도 주름잡는 면의 하나는 만곡되어 있거나, 또는 주름잡혀질 재료를 지지하기 위한 지지면에 대해 예각을 이루며 연장되어 있다. 주름잡는 부재와 스트리퍼 부재는 서로에 대해 상대적으로 이동하여 갭 내의 재료를 압축하며, 이에 의해 동일하지 않은 다리를 가질 수도 있는 주름을 형성하게 된다. 주름들이 동일하지 않은 다리를 갖는 결과로서, 주름들은 용이하게 중첩된 상태로 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 주름잡는 장치는 단일층의 재료를 주름잡는 데 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다층의 복합체를 주름잡는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 종축과 복수의 종방향 주름들을 갖는 주름잡힌 필터 요소를 포함하는 예비 코팅된 필터를 더 제공한다. 예비 코팅층을 지지하도록 형성된 격벽은 필터 요소의 주변부를 감싸며, 이를 누른다.
바람직한 실시예에서, 예비 코팅된 필터의 주름잡힌 필터 요소는 원통형이고, 필터 요소의 종축에 대해 비방사상으로 연장되는 중첩된 주름들을 갖는다. 대안으로서, 주름들은, 인접한 주름들이 쐐기 등에 의해 서로 긴밀히 접촉하도록 가압된 상태에서 방사상으로 연장될 수 있다. 그물과 같은 흐름 직선화 기구(straightener)가 격벽 주위에 배치되어 교란된 흐름이 예비 코팅 층을 손상하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 예비 코팅된 필터의 주름잡힌 필터 요소는 큰 표면적을 가질 수 있고, 따라서, 주름잡힌 필터 요소는 예비 코팅 층을 통과한 미세 입자들을 포획하고 이들이 필터의 하류측으로 흐르는 것을 방지한다. 필터 요소의 주름들이 중첩된 상태 또는 서로 긴밀히 접촉하도록 압축된 상태에 있게 함으로써, 필터 요소는 격벽에 대해 더 안정적으로 지지할 수 있으며, 이에 의해 필터를 통한 압력의 변동에 의한 예비 코팅 층의 균열을 방지할 수 있다. 추가적으로, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의해 정의된 바와 같이, 필터의 조립 방법, 주름잡는 방법 및 여과 방법 모두를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 필터의 제1실시예를 도시한다. 이 실시예는 형태에 있어 전체적으로 원통형이며, 복수의 종방향 주름(11)을 갖는 주름잡힌 필터 요소(10)를 포함한다. 원통형 코어(20)는 필터 요소(10)의 내주를 따라 동심적으로 배치될 수 있으며, 원통형 케이지(cage) 또는 포장 부재(30)는 필터 요소(10)의 외주를 따라 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 주름(11)은, 필터 요소(10)의 외주의 정상부(11b)에서 서로 결합되며 필터 요소(10)의 내주의 근저부(11c)에서 인접한 주름(11)의 다리(11a)에 결합되는 두개의 다리(11a)를 갖는다. 각각의 다리(11a)는 동일한 주름(11)에서 다른 다리(11a)의 내면(11d)에 대향하는 내면(11d)과, 인접한 주름(11)의 다리(11a)의 외면(11e)에 대향하는 외면(11e)을 갖는다. 유체가 필터 요소를 통해 내부를 향해 방사상으로 흐르도록 필터 요소(10)가 사용될 때, 다리(11a)의 내면(11d)은 필터 요소(10)의 하류면을 형성하며, 또 한편으로, 외면(11e)은 필터 요소(10)의 상류면을 형성한다. 대안으로, 유체가 필터 요소를 통해 외부를 향해 방사상으로 흐르도록 필터 요소(10)가 사용될 때, 내면(11d)과 외면(11e)은 각각 필터 요소(10)의 상류면과 하류면을 형성한다.
도면들에 도시된 바와 같이, 각각의 주름(11)의 다리(11a)들의 대향하는 내면(11d)들은 실질적으로 다리(11a)들과 주름(11)의 전체 높이 h에 걸쳐, 또한 필터 요소(10)의 축방향 길이의 주요부에 대해 연장하는 연속적인 부위에 걸쳐 서로가 긴밀히 접촉한다. 아울러, 인접한 주름(11)들의 다리(11a)들의 대향하는 외면(11e)들은 실질적으로 인접한 주름(11)들과 다리(11a)들의 전체 높이 h에 걸쳐, 또한 필터 요소(10)의 축방향 길이의 주요부에 대해 연장하는 연속적인 부위에 걸쳐 서로가 긴밀히 접촉한다. 여기서, 주름(11)들과 다리(11a)들의 높이 h(도 2에 도시됨)는 다리(11a)들의 면들을 따른 방향으로 측정되며 필터 요소(10)의 내주로부터 외주로 연장된다. 주름(11)들의 다리(11a)들의 면들이 긴밀하게 접촉하고 있고, 각각의 주름(11)의 높이 h가 필터 요소(10)의 내주와 외주 사이의 거리(즉, 도 2에서 [D-d]/2)보다 더 큰, 도 2 및 도 3에 도시된 조건은 중첩 상태로 부른다. 중첩 상태에서, 주름들은 예를 들면, 활 모양 또는 각을 갖는 형태 또는 곧바르고 비방사상으로 연장될 수 있으며, 인접한 주름들 사이에는 실질적으로 빈 공간이 없을 수 있으며, 필터 요소(10)의 내주와 외주 사이의 실질적으로 모든 체적은 필터 요소(10)에 의해 점유될 수 있으며, 여과를 위해 효과적으로 사용될 수 있다.
필터 요소(10)가 일정 두께 t를 갖는 재료로 형성되기 때문에, 필터 요소(10)가 주름(11)들을 형성하도록 자체 위에 접혀지는 주름(11)들의 방사상의 내단과 외단에서, 주름(11)들은 다소 둥글게 된다. 결과적으로, 주름(11)들의 방사상의 내단에, 작은 삼각형 갭(11f)들이 인접한 다리(11a)들의 대향하는 내면(11d)들 사이에 형성되며, 주름(11)들의 방사상의 외단에, 작은 삼각형 갭(11g)들이 인접한 다리(11a)들의 대향하는 외면(11e)들 사이에 형성된다. 그러나, 본 발명에서, 주름들의 높이를 따라 측정된 바와 같은 이들 갭(11f)(11g)들의 높이는 바람직하게 매우 작다. 필터 요소(10)의 내경에 인접하는 갭(11f)의 높이는 약 t보다 크지 않은 것이 바람직하며, 약 1/2t보다 크지 않은 것이 더 바람직하며, 여기서, t는 도 3에 도시된 바와 같이, 필터 요소(10)를 형성하는 재료의 두께이다. 필터 요소(10)의 외경에 인접하는 갭(11g)의 높이는 약 4t보다 크지 않은 것이 바람직하며, 약 2t보다 크지 않은 것이 더 바람직하다. 주름(11)들이 더 날카로울수록, 즉, 주름(11)들의 방사상의 내단과 외단이 덜 둥글수록, 갭(11f)(11g)들의 높이는 더 작아질 수 있고, 여과를 위해 이용 가능한 필터 요소(10)의 내주와 외주 사이의 체적의 백분율이 더 커질 수 있다.
주름들의 인접한 다리(11a)들의 대향하는 면들은 필터 요소(10)의 축방향의 전 길이에 걸쳐 긴밀하게 접촉할 필요는 없지만, 긴밀한 접촉 부위의 축방향의 길이가 더 클수록, 필터 요소(10)의 내주와 외주 사이의 공간은 더 효과적으로 사용된다. 그러므로, 인접한 다리(11a)는 필터 요소(10)의 축방향 길이의 적어도 약 50%에 대해 연장되는 것이 바람직하며, 적어도 약 75%에 대해 연장되는 것이 더 바람직하며, 약 95 - 100%에 대해 연장되는 것이 가장 바람직하다.
필터 요소(10)는 필터 매체와, 적어도 한쪽, 바람직하게는 상류측에, 더 바람직하게는 필터 매체의 상류측과 하류측 모두에 설치된 배수 수단을 포함한다. 배수 수단은 필터 매체의 대향하는 면들이 서로 접촉하게 되는 것을 방지하며, 주름들이 중첩된 상태에 있을 때, 필터 매체의 면의 실질적으로 모든 부분들로 또는 모든 부분들로부터 유체가 균일하게 흐를 수 있게 한다. 이와 같이, 실질적으로 필터 매체의 전면적은 여과를 위해 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1의 실시예에서, 필터 요소(10)는 필터 매체(12)의 3층 복합체, 필터 매체(12)의 상류면에 배치된 상류 배수층(13)의 형태의 상류 배수 수단 및, 필터 매체(12)의 하류면에 배치된 하류 배수층(14)의 형태의 하류 배수 수단을 포함한다. 여기서, 상류면 및 하류면은, 필터가 방사상으로 내향의 유체 흐름에 놓여질 때, 외부면과 내부면을 말하며, 필터가 방사상으로 외향의 유체 흐름에 놓여질 때, 내부면과 외부면을 말한다.
본 발명에 채용될 수 있는 필터 매체의 유형에 대한 특별한 제약은 없으며, 필터 매체는 여과되어질 유체와 요구되는 여과 특성에 따라 선택될 수 있다. 필터 매체(12)는 액체, 기체, 또는 그 혼합물과 같은 유체들을 여과하는 데 사용될 수 있다. 필터는 다공성 필름 또는, 섬유성 시트 또는 덩어리로 구성될 수 있으며, 필터는 균일한 또는 계층화된 기공 구조와 적절하고 효율적인 기공 크기를 가질 수 있으며, 필터는 천연 또는 합성 중합체, 유리 또는, 금속과 같은 적절한 재료로부터 형성될 수 있다.
필터 매체(12)는 단일 층을 포함할 수 있거나, 또는 동일한 매체의 복수의 층이 요구되는 두께로 서로 위에 설치될 수 있다. 더욱이, 필터 매체(12)가, 예를 들면, 제2층에 대해 예비여과로 작용하는 하나의 층을 갖는 다른 여과 특성을 갖는 2개 이상의 층을 포함할 수 있다.
상류 및/또는 하류 배수층들은, 필터 매체로 작용하는 미세한 기공이 형성된중심부를 갖는 하나의 단일체 다공성 시트의 부위들과, 배수층들로 작용하는 성긴 기공이 형성된 상류 및/또는 하류 부위들일 수 있다. 그러나, 배수층들은 필터 매체로부터 독립된 별개의 층들인 것이 바람직하다.
상류 및 하류 배수층(13)(14)들은 적절한 가장자리로의 유동 특성, 즉, 층을 통해 층의 표면에 평행한 방향의 유체 흐름에 적절한 저항성을 갖는 재료로 만들어질 수 있다. 배수층의 가장자리로의 유동 저항은 배수층의 압력 강하가 필터 매체를 통한 압력 강하보다 작은 것이 바람직하며, 이에 의해 필터 매체의 표면을 따라 균일한 유체의 분포가 제공된다. 배수층들은 그물 또는 다공성 직조 또는 비직조 시트의 형태일 수 있다. 그물들과 스크린들(또한 망이라고 불림)은 다양한 형태로 쓸모있게 된다. 고온의 용도를 위해, 금속 그물 또는 스크린이 채용될 수 있으며, 한편, 저온 용도를 위해, 중합체 그물들이 직조 그물들 또는 압출 그물들의 형태로 사용된다. 어느 형태라도 채용될 수 있으나, 압출 그물이 더 원활하고 따라서 필터 복합체의 인접한 층들의 마모를 더 작게 생성하기 때문에 일반적으로 바람직하다. 압출된 그물은 제1조(組)의 평행한 가닥들과, 제1조의 평행한 가닥들과 일정 각도로 교차하는 제2조의 평행한 가닥들을 가질 수 있다. 압출된 그물들은 대칭적인 것이나 비대칭적인 것으로 분류될 수 있다. 대칭적인 그물에서, 제1조 또는 제2조의 가닥들 어느 쪽도 소위 그물의 "기계 방향"으로 연장되지 않으며, 기계 방향은 그물이 그물 제조 기계로부터 나오는 방향이다. 비대칭적인 그물에서, 가닥들의 조들의 하나는 기계 방향에 평행하게 연장된다. 본 발명에서, 대칭적인 그물 또는 비대칭적인 그물을 사용할 수 있다. 비대칭적인 그물은 대칭적인 그물보다 두께당 가장자리로의 유동에 대해 다소 낮은 저항성을 갖는다. 그러므로 소정의 가장자리로의 유동 저항에 대해, 비대칭적인 그물은 대칭적인 그물보다 더 얇을 수 있으며, 따라서 비대칭적인 그물을 사용하는 필터 요소(10)에서 주름의 개수는 대칭적인 그물을 사용하는 같은 크기의 필터 요소에 대한 것보다 더 클 수 있다. 다른 한편으로, 대칭적인 그물들은 주름잡힌 필터 요소(10)를 제조할 때 더 용이하게 작업되는 이점을 갖는다.
그물들은 그 두께와 인치당 가닥의 개수에 의해 특징지어질 수 있다. 이들 치수들은 어떤 특정값에 국한되지 않으며, 그물의 요구되는 가장자리로의 유동 특성과 요구되는 강도에 따라 선택될 수 있다. 전형적으로, 그물은 적어도 인치당 10가닥의 그물 눈 개수를 갖게 된다.
본 발명의 실시예에서, 주름들의 대향하는 면들은 긴밀하게 접촉하고 있다. 결과적으로, 주름들의 각각의 다리의 배수 그물의 가닥들은 주름들의 인접한 다리의 배수 그물의 가닥들에 대해 가압되어 진다. 2개의 대향하는 면들 위의 그물의 가닥들이 서로 평행하다면, 가닥들은 차례로 끼워지는 경향, 즉, 서로 위에 놓여지기 보다는 서로의 사이에 맞추어지는 경향을 가질 수 있다. 이것은 그물의 배수성을 열화시키며, 필터 매체에 배수를 제공하는 능력을 감소시킨다. 비대칭 그물에서, 기계 방향 가닥들은 필터 요소(10)가 주름잡혀질 때 가닥들이 서로 끼워지는 것을 방지하도록 필터 매체로부터 멀어지기보다는 필터 매체를 대향하는 쪽에 있어야 한다는 점에 주의가 기울여져야 한다. 그러나, 대칭적인 그물에서, 기계 방향 가닥들이 없으며, 따라서, 그물의 어느 면이 필터 매체에 대면하든 문제가 되지 않으며, 필터 요소(10)의 조립에 주의가 덜 요구된다.
그물이 대칭 또는 비대칭 여부에 무관하게, 그물의 가닥들은 그물들이 다음과 같이 배향되면 서로 끼워지는 것이 방지될 수 있다. 제1조의 가닥들이 필터 매체에 대면하는 그물 쪽에 있고, 제2조의 가닥들이 제1조의 가닥들에 의해 필터 매체로부터 분리되어 있다고 가정하면, 제2조의 가닥들이 필터 요소의 종축과 0도와 90도 사이의 각도로 교차하는 선들을 따라 연장되는 경우 주름들이 중첩된 상태에 있을 때 제2조의 가닥들이 서로 끼워지는 것이 방지될 수 있다. 제2조의 가닥들이 축과 0도 또는 90도의 각도로 교차하는 선들을 따라 연장되는 경우, 즉, 제2조의 가닥들이 필터 요소의 축에 대해 평행하거나 수직인 경우, 제2조의 가닥들이 서로 끼워질 수 있다. 그러나, 이들 한계값들 사이의 각도에서, 제2조의 가닥들은 서로 끼워지지 않고 서로 위에 놓이게 된다.
그물이 그와 같이 배향되면, 주름(11)들이 중첩 상태에 있을 때, 주름의 각각의 다리 위의 그물의 제2조의 가닥들에 대해 접하는 면은 인접한 다리의 그물의 제2조의 가닥들에 접하는 면과 긴밀하게 접하게 된다. 압출된 적절한 중합체 그물의 특수한 예들에는 날텍스(Naltex), 지코트(Zicot) 및 울트라플로(Ultraflo)라는 상표명으로 날 플라스틱(Nalle Plastics)(텍사스 오스틴)으로부터 입수 가능한 것들이다.
그물들은, 특히, 필터 매체가 섬유 부설 매체일 때 배수층으로 적절하다. 다른 한편으로, 필터 매체가 막일 때, 직물이 보통 그물보다 더 원활하고 필터 복합체의 인접한 층들을 덜 마모시키기 때문에 직조 또는 비직조의 직물이 배수층으로사용하기에 더 적절하다. 배수층으로 사용하기에 적절한 비직조물의 예는 리메이 인코오포레이션(Reemay Inc.)에 의해 거래 명칭 리메이 2011로 판매되는 폴리에스터 비직조물이다.
상류 및 하류 배수층(13)(14)들은 같은 구성 또는 다른 구성일 수 있다. 두개의 배수층(13)(14)이 실질적으로 동일한 가장자리로의 유동 저항을 가질 때, 필터 매체(12)를 통한 압력 강하는 최소일 수 있고, 필터의 수명은 최장일 수 있다는 것이 밝혀졌다. 그러므로, 배수층(13)(14)이 동일 재료로 만들어졌는가의 여부와 무관하게, 이들은 가장자리로의 유동에 대해 실질적으로 동일한 저항성을 갖도록 바람직하게 선택된다. 제조의 용이성을 위하여, 두개의 배수층(13)(14)에 동일한 재료를 사용하는 것이 편리하며, 이에 의해 두개의 배수층을 통한 동일한 가장자리로의 유동 저항을 보장할 수 있다.
대안으로서, 상류 및 하류 배수층(13)(14)은 다른 특성을 가질 수 있으며, 이들 특성은 요구되는 효과를 제공하도록 변경될 수 있다. 예를 들면, 수용기 내의 필터 매체의 표면적을 결정하기 위해 필터 복합체의 두께가 결정되어 있을 경우, 상류 배수층의 두께는 하류 배수층의 두께보다 더 클 수 있다. 이것은 필터 매체의 상류측에 더 큰 케이크 공간을 제공할 수 있으나, 그것은 필터 매체의 하류측의 균일한 흐름 분포를 저해할 수 있다.
필터 요소(10)를 형성하는 필터 복합체는 필터 매체(12)와 배수층(13)(14)에 추가하여 다른 층들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 필터가 설치된 유체 시스템의 압력 변동 중에 주름들이 팽창하고 수축할 때 배수층들과의 마찰 접촉으로 인한 필터 매체의 마모를 방지하기 위하여, 쿠션 층은 필터 매체와 배수층들의 하나 또는 양자 사이에 배치될 수 있다. 쿠션 층은 배수층들보다 더 원활하고 필터 매체(12)보다 마모에 대해 더 높은 저항성을 갖는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 배수층들이 압출된 나일론 그물로 만들어질 경우, 적절한 쿠션 층의 예는 리메이 코오포레이션에 의해 거래 명칭 리메이 2250로 판매되는 것과 같은 폴리에스터 비직조물이다.
필터 요소(10)를 형성하는 층들은 통상적인 필터 제조 기술에 의해, 주름잡기 전에 또는 동시에, 복합체로 형성될 수 있다.
종래의 기술에서, 긴밀하게 배치된 주름들을 갖는 필터 요소에서 적절한 배수를 보장하기 위하여, 배수 통로를 생성하도록 주름들의 표면에 홈들과 같은 많은 표면 불규칙성을 형성하는 것이 필요했다. 전형적으로 양각 형성과 같은 방법으로 형성되는 이들 홈들은 여과에 이용될 수 있는 필터 요소의 부피를 대단히 감소시키었다. 본 발명에서는, 배수층들은 서로 긴밀하게 접촉하고 있을 때에도 적절한 배수가 이루어질 수 있으며, 주름들에 있는 그렇게 많은 표면 불규칙성이 필요하지 않다. 그러므로, 필터 요소(10)를 형성하는 필터 복합체의 각각의 층들은 실질적으로 평면을 가질 수 있다.
코어(20)는 필터 요소(10)의 내주를 방사상의 힘에 대해 지지하며, 또한 필터가 굴곡되지 않게 축 방향 강도와 견고성을 주도록 돕는다. 코어(20)는 통상적인 설계의 것일 수 있으며, 충분한 강도를 가지며 여과될 유체와 병립할 수 있는 재료로 만들어질 수 있다. 개구들이 코어(20)의 벽을 통하여 형성되어 코어(20)의 외부와 중심부 사이에 유체가 통과할 수 있게 한다. 필터 요소(10)가 외부에서 내부로의 유체 흐름에 놓일 때, 코어(20)가 있는 것이 보편적으로 바람직하다. 그러나, 여과 중 필터 요소(10)에 작용하는 힘에 따라, 코어(20)를 생략할 수도 있다. 예를 들면, 필터 요소(10)를 통한 유체 흐름이 기본적으로 그 내부에서 외부로 이루어질 때, 필터 요소(10) 상의 방사상으로 내향의 힘은 없거나 또는 매우 낮아서, 코어(20)는 불필요하게 되고, 필터의 중량 감소가 가능하게 한다.
본 발명에 따른 필터는 중첩 상태에 있는 필터 요소(10)의 주름들을 보지하기 위한 수단을 포함하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 이 수단은 필터 요소(10)를 감싸는 외부 케이지(30)를 포함한다. 케이지(30)는 유체 통과를 위한 개구들이 형성되는 통상적인 설계의 것일 수 있다. 케이지(30)가 만들어 지는 재료는 여과되어질 유체와 여과 조건에 기초하여 선택될 수 있다.
보편적으로, 본 발명에 따른 필터는 필터 요소(10)의 일단 또는 양단에 단부 갭(40)들(도 1에는 그 중의 하나만이 도시되어 있음)을 구비한다. 단부 캡(40)들은 폐단부 캡 또는 개단부 캡일 수 있으며, 이들이 형성되는 재료와 이들의 형태는 여과 조건과 단부 캡이 결합되는 부재의 재료에 따라 선택될 수 있다. 바람직하게는, 단부 캡(40)은 필터 요소(10)에 부착되지만, 그러나, 이들은 코어(20) 또는 케이지(30)에 부착될 수 있다. 에폭시의 사용, 폴리캐핑(polycapping) (예를 들면, 미합중국 특허 제4,154,688호에 교시된 바와 같음), 또는 스핀 용접에 의한 것과 같은 통상적인 기술이 필터 요소(10)에 단부 캡들을 부착하는 데 사용될 수 있다. 필터 요소(10)의 단부들에서 유체의 누출을 방치하기 위하여, 유체가 필터요소(10)의 단부면들을 통해 통과하는 것이 방지되도록 단부 캡(40)들과 필터 요소(10)의 단부면들 사이에 양호한 밀봉이 달성되는 것이 바람직하다. 그러나, 필터 요소(10)와 단부 캡(40)들이 서로 불량한 친화력을 갖는 재료로 만들어질 때, 양호한 밀봉을 달성하는 것이 어려울 수 있다. 그와 같은 경우에, 단부 캡 재료에 대해 양호한 친화력을 갖는 재료의 스트립 형태의 삽입 부재는 필터 요소(10)의 단부들 내로 주름잡혀질 수 있다. 도 4는 필터 복합체의 층들 중에 2개 층 사이에 주름잡혀진 삽입 부재(15)를 갖는 필터 요소의 일부를 개략적으로 도시한다. 단부 캡(40)들이 부착될 때, 삽입 부재(15)는 필터 요소(10)와 단부 캡(40)들의 양단 사이에 양호한 밀봉이 생성될 수 있게 한다. 예를 들면, 단부 캡들이 플루오로폴리머로 만들어질 때, 불소화에틸렌프로필렌(FEP) 수지와 같은 다른 플루오로폴리머의 스트립은 삽입 부재(15)로서 필터 요소(10)의 단부들 내로 주름잡혀질 수 있다. 삽입 부재(15)는 필터 매체를 단부 캡에 본딩하기에 충분할 정도로 넓기만 하면 되고, 그러므로, 도 4에 도시된 바와 같이, 삽입 부재(15)는 통상적으로 필터 요소(10)의 축 방향 길이의 일부에 대해서만 연장된다. 삽입 부재(15)의 전형적인 폭은 약 0.5인치이다.
도 1에 도시된 필터 요소(10)는 다양한 기술에 의해 제조될 수 있다. 한 가지 기술에서, 필터 복합체는 먼저 주름잡힌 시트를 형성하기 위하여 주름잡혀 지며, 적절한 길이 또는 적절한 개수의 주름들로 절단되며, 그 다음 원통형으로 형성된다. 주름잡힌 시트의 길이 방향 모서리들은 그 다음 통상적인 수단에 의해 서로 밀봉되어 원통형 필터 요소(10)를 형성하게 된다. 필터 요소(10)의 주름들은 그 다음 필터 요소(10)가 케이지(30) 내로 삽입되어짐에 따라 중첩되어 진다. 필터 요소(10)가 케이지(30) 내로 맞추어진 후, 코어(20)가 필터 요소(10)의 중공형 중심부에 삽입되고, 그 다음 단부 캡(40)들이 필터 요소(10)의 단부들에 부착되어 완성된 필터를 형성하게 된다.
도 5는 주름들을 중첩시키는 한 방법을 도시한다. 이 방법에서, 필터 요소(10)는 케이지에 인접하는 출구(도 5에서 좌단)를 갖는 깔때기 형상의 공구(60)의 입 부분으로 길이 방향으로 삽입된다. 필터 요소(10)가 공구(60) 내로 압입될 때, 필터 요소(10)는 손 또는 기계에 의해 이와 동시에 비틀려지고, 이에 의해 주름들이 서로에 대해 중첩되어지게 한다. 공구(60)의 치수는 출구에서 필터 요소(10)가 케이지(30) 내로 슬라이드될 수 있을 정도로 작은 외경을 갖도록 선정된다.
또한, 주름들을 원통형으로 형성하기 전에 주름잡힌 시트(10)의 주름들을 중첩 상태로 형성시킬 수도 있다. 예를 들면, 필터 복합체가 주름 형성기를 통과하여 실질적으로 평면형의 주름잡힌 시트를 형성한 후, 시트는 두개의 평평한 면들 사이에서 시트를 평평하게 하고 주름들을 서로 중첩시키도록 가압될 수 있다. 이와 같이 평평하게 된 주름잡힌 시트는 그 다음 원통형으로 굴곡되고, 시트의 단부들은 서로 밀봉되어 원통형 필터 요소(10)를 형성한다.
예리한 주름에 대향하여 외부 주름 정상부 상에 원활한 반경이 있으면, 필터 요소(10)의 주름들을 중첩시키는 것은 더 용이할 수 있다. 원활한 반경을 형성하기 위한 한 방법은 탈거 종이로 칭해지는 처분 가능한 종이의 층을 주름 형성 중에 주름잡힌 필터 조립체의 하류측에 위치시키는 것이다. 탈거 종이는 주름의 일부가 되며 요구되는 원활한 반경을 생성하게 된다. 탈거 종이는 그 다음, 주름 형성의 완료 후 복합체가 원통으로 형성되기 전에 복합체로부터 탈거된다. 탈거 종이로 사용되는 재료의 조건이 엄격하지는 않다. 적절한 재료의 예는 매끄러운 종이이다. 탈거 종이의 두께는 복합체의 다른 층들의 두께를 고려하여 주름잡힌 복합체의 요구되는 굴곡 반경에 근거하여 선택될 수 있다.
필터 요소(10)를 제조하는 다른 기술은 인접한 다리들이 약간 다른 길이를 갖는 주름의 형성이 가능하게 한다. 많은 필터 요소, 특히 다층 복합체로부터 형성된 것들에서, 각각의 주름의 인접한 다리들이 약간 다른 길이를 갖는다면, 필터 요소를 중첩된 상태로 형성하는 것이 더 용이하고 더 신뢰성이 있다. 그와 같은 주름들은 동등하지 않은 다리들을 갖는 주름으로서 칭해진다.
이제 본 발명의 이러한 특징에 따른 주름잡는 방법과 장치의 바람직한 실시예는 본 발명의 주름잡는 방법의 일 주기를 개략적으로 도시하는 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명된다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 주름들은 주름잡는 평면 테이블(100)과 같은 지지체 위에서 주름잡는 부재와 스트리퍼 부재에 의해 형성된다. 본 발명의 한 특징에 따라, 주름들은 주름잡는 테이블(100)로부터 바람직하게는 실질적으로 90°보다 작은 각, 더 바람직하게는 약 15° 내지 약 75°의 범위의 각, 가장 바람직하게는 약 30° 내지 약 60°의 범위 각, 예를 들면, 45°의 각인 예각으로 연장되거나 만곡되어 있는 주름잡는 부재와 스트리퍼 부재의 면들 사이에서 형성된다. 예를 들면, 주름잡는 부재는 주름잡는 쐐기(101)로 칭해지는 쐐기형 부재일 수 있으며, 스트리퍼 부재는 스트리퍼 칼(102)로서 칭해지는 얇은 판일 수 있다. 주름잡는 쐐기(101)는 주름잡는 테이블(100)에 대해 상승되거나 하강될 수 있으며, 이에 대해 평행하게 전후로 이동될 수 있으며, 한편, 스트리퍼 칼(102)은 주름잡는 테이블(100)에 대해 상승되거나 하강될 수 있다. 편리를 위하여, 주름잡는 테이블(100)의 표면은 대개 수평이나, 수평면은 본 발명의 방법을 위해 필요한 것은 아니다.
주름잡혀질 재료(103)는 릴(104)과 같은 적절한 수단에 의해서 주름잡는 테이블(100) 상에 분배될 수 있다. 재료(103)는 단일 시트 또는 층일 수 있으며, 또는 그것은 필터 매체와 하나 이상의 배수층과 같은 복수의 층들의 복합체일 수 있다. 층들은 릴(104) 상에 축적되어지기 전에 복합체로 형성될 수 있거나, 또는 개별적인 층은 별개의 릴들 상에 축적될 수 있고, 동시에 주름잡는 테이블(100)로 고급되어 층들이 주름잡혀질 때 복합체가 형성된다.
도면들에 도시된 바와 같이, 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)과 스트리퍼 칼(102)의 후면(102a)은 모두 반드시 동일할 필요가 없는 유사한 예각으로 주름잡는 테이블(100)에 대해 경사져 있다. 본 발명의 방법은 동일하지 않은 길이의 인접한 다리들을 갖는 주름들을 형성할 수 있는 것은 이들 면들이 예각으로 연장되기 때문이거나, 또는 이들 면들이 만곡되어 있기 때문이다.
도 6은 주름잡는 주기의 시작 부분을 도시하며, 여기서, 주름잡는 쐐기(101)는 도면에서 점 A에 위치한다. 이 위치에서, 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)은 스트리퍼 칼(102)의 후면(102a)로부터 형성되어질 주름들의 높이에 따른 소정의 거리만큼 이격되어 있다. 주름잡는 쐐기(101)의 하면은 주름잡혀질 재료(103)와 마찰 접촉을 하며, 스트리퍼 칼(102)의 하부 모서리는 주름잡혀질 재료(103)를 누르도록 이를 향해 가압된다.
주름잡는 쐐기(101)는 그 다음 도 7의 화살표 방향으로 점 A로부터 스트리퍼 칼(102)을 향해 이동되며, 한편, 주름잡는 쐐기(101)의 하면은 주름잡혀질 재료(103)와 마찰 접촉 상태로 있다. 이때, 스트리퍼 칼(102)은 정지 상태로 유지된다. 주름잡는 쐐기(101)와 주름잡혀질 재료(103) 사이의 마찰 접촉으로 인해, 스트리퍼 칼(102)을 향해 주름잡는 쐐기(101)가 이동하면 주름잡는 쐐기(101)와 스트리퍼 칼(102) 사이에 배치된 재료(103)의 부분이 주름잡는 테이블(100)의 표면으로부터 상방으로 융기부(105)의 형태로 굽어진다.
주름잡는 쐐기(101)가 스트리퍼 칼(102)에 더 가까이 이동할 때, 주름잡혀질 재료(103)의 융기부(105)는 도 8에 도시된 바와 같이, 주름(11)의 형상으로 접혀지기 시작한다. 주름잡는 쐐기(101)는 도 9에서 점 B로 더 진행하며, 여기서, 재료(103)는 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)과 스트리퍼 칼(102)의 후면(102a) 사이에 압축됨으로써, 단일의 주름(11)을 형성한다.
스트리퍼 칼(102)은 그 다음 주름잡는 테이블(100)로부터 상승되어지고 동시에 도면에서 시계 방향으로 선회된다. 스트리퍼 칼(102)이 상승함에 따라, 그 후면(102a)은 막 형성된 주름(11)을 따라 슬라이드하여 주름(101)을 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)을 향해 더 가압한다. 스트리퍼 칼(102)의 후면이 주름(11)의 상단을 제거할 때, 그 다음 스트리퍼 칼(102)의 후면(102a)은 도 10에 도시된바와 같이, 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)과 접촉할 수 있다. 스트리퍼 칼(102)이 그 다음 하강되고, 그 후면(102a)은 주름잡는 쐐기(101)와 막 형성된 주름(11) 사이의 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)을 따라, 도 11에 도시된 바와 같이, 하부 모서리가 주름잡혀질 재료(103)와 접촉할 때까지 슬라이드한다. 스트리퍼 칼(102)의 상승과 하강 중에, 주름잡는 쐐기(101)는 실질적으로 정적으로 유지될 수 있다.
다음에, 스트리퍼 칼(102)이 정적으로 유지되어 이에 따라 재료(103)를 정적으로 잡고 있는 동안, 주름잡는 쐐기(101)는 점 A로 복귀하여 주름잡는 주기를 완료한다. 주름잡는 쐐기(101)가 점 B로부터 점 A로 되돌아 이동할 때 주름잡는 쐐기(101)의 경로는 주름잡는 쐐기(101)의 하면이 주름잡혀질 재료(103)의 면 위로 상승되어 재료(103)가 후방으로 당겨지지 않게 된다. 예를 들면, 주름잡는 쐐기(101)는 도 6의 B-C-D-A로 지시된 곧바른 면들의 경로를 따라 이동될 수 있다. 대안으로서, 주름잡는 쐐기(101)는 점 B로부터 점 A로 가는 활 모양 경로를 따라 이동할 수 있다. 쐐기(101)가 점 A로 되돌아오면, 상기 공정은 반복된다.
도 6 내지 도 11에 도시된 주기가 수행될 때마다, 새로운 주름(11)이 형성되며, 이것은 스트리퍼 칼(102)에 의해 우측으로 이동되어 도면들에서 이미 형성되고 스트리퍼 칼(102)의 우측에 누적된 주름(11)들에 합류한다. 완성된 주름(11)들의 전체 그룹은 스트리퍼 칼(102)의 이동에 의해 우측으로 증분적으로 밀려진다. 요구되는 임의의 개수의 주름들이 상응하는 회수로 상술한 주기를 반복함으로써 형성될 수 있다. 완성된 주름들의 그룹은 주름잡는 테이블(100)의 단부에서 편리하게 말려져 나올 수 있다.
도 12 및 도 13은 주름잡는 봉(108)의 작동을 보여 주는 개략도이다. 이들 도면은 주름잡는 장치가 주름잡는 테이블(100)의 캡(110)을 통해 상하로 이동하는 주름잡는 봉(109)을 더 포함한다는 것을 제외하면 도 6 내지 도 11과 유사하다. 이들 도면에서, 주름잡는 쐐기(101)가 점 A로부터 점 B를 향해 이동하기 시작할 때, 주름잡는 봉(109)은 주름잡는 테이블(100)의 갭(110)을 통해 주름잡는 테이블(100)의 상부로 돌출하게 된다. 주름잡는 봉(109)이 주름잡는 테이블(100)의 상부로 돌출할 때, 그것은 재료(103)와 접촉하여 재료(103)가 상방으로 적절히, 예를 들면, 구김살이 없게 융기하게 힘을 가한다. 주름잡는 봉의 상단은 또한 주름의 정상부 또는 근저부가 될 수 있는 재료의 주름을 형성할 수 있다. 주름잡는 쐐기(101)가 점 B로 더 가까이 이동할 때, 주름잡는 봉(109)은 주름잡는 테이블(100)의 면 아래로 후퇴하고 주름잡는 쐐기(101)는 주름잡는 테이블(100)의 갭(110)을 넘어 통과할 수 있다. 주름잡는 공정은 그외의 사항에서 도 6 내지 도 11과 관련하여 설명된 바와 동일하다.
도 14는 도 6 내지 도 13에 도시된 공정들에 의해 형성될 수 있는 주름(11)의 확대도이다. 주름은 두개의 다리(11a')(11a")를 가지며, 그중의 하나는 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)과 접촉하며, 다른 하나는 스트리퍼 칼(102)의 후면(102a)과 접촉한다. 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)은 주름잡는 테이블(100)에 대해 예각으로 경사져 있기 때문에 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)을 접촉하고 있는 다리(11a')의 길이 L1는 같은 주름(11)의 인접한 다리(11a")의 길이보다 짧을 수 있으며, 길이는 주름잡혀지는 재료(103)가 자체 위에 접혀지는 점들 사이에서 측정될 수 있다. 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)이 주름잡는 테이블(100)의 면에 대해 각도θ1으로 경사져 있고, 주름잡혀질 재료(103)의 두께가 t이면, 이때 인접한 다리(11a')(11a")의 길이 L1과 L2 사이의 차이는 약 L2 - L1 = 2t/tanθ1이다. 길이의 차이는 주름잡는 쐐기(101)의 각도를 적절히 선택함으로써 요구되는 값에 설정될 수 있다. 길이의 차이로 인해, 본 발명의 방법에 의해 형성된 주름들은 용이하게 중첩된 상태로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 주름잡는 장치의 많은 구성 요소는 매사추세츠주 아이어 소재의 찬들러 머신 캄파니에 의해 제작된 모델 번호 No.10148과 같은 상업적으로 입수 가능한 미는 봉 형식의 주름잡는 기계들의 구성 요소와 유사하다. 주름잡는 것은 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 주름잡는 테이블(100) 위에서 수행된다. 전형적인 주름잡는 기계에서, 주름잡는 테이블(100)은 두개의 부분(100a)(100b)을 가지며, 이들은 서로에 대해 수평 방향으로 이동될 수 있어 두 부분 사이에 요구되는 크기의 갭을 형성한다. 이동 가능한 부분(100a)(100b)들이 갭에 의해 분리될 때, 주름잡는 봉(109)은 주름잡는 공정을 지원하는 도시되지 않은 구동 장치에 의해 갭에서 상하로 이동될 수 있다. 주름잡는 봉(109)이 채용되지 않을 경우, 주름잡는 테이블(100)의 두 부분(100a)(100b)은 인접하게 만들어지거나, 또는 주름잡는 테이블(100)이 일체형으로 만들어질 수 있고 주름잡는 봉은 생략될 수 있다.
도 15의 실시예에서, 주름잡혀지는 재료는 3개의 다른 릴(104a)(104b)(104c)로부터 각각 주름잡는 테이블(100) 상에 분배되는 3개의 다른층(103a)(103b)(103c)들의 필터 복합체(103)이다. 층(103a)(103b)(103c)들은 동일한 재료 또는 다른 재료로 만들어질 수 있다. 이 실시예에서, 중간 릴(104b) 상의 재료(103b)는 필터 매체이며, 한편, 상부 및 하부 릴(104a)(104c) 상의 재료(103a)(103c)는 필터 매체(103b)의 상류면 및 하류면을 위한 배수층을 작용하는 압출된 그물들이다.
주름잡는 장치는 전체적으로 L 형 단면을 가지며 미는 봉(111)으로 칭해지는 봉이 구비된다. 미는 봉(111)은 주름잡는 테이블(100) 위에 이동 가능하게 배치되어 폐쇄 경로를 따라 이동하며, 이중의 적어도 일부는 주름잡는 테이블(100)의 면에 평행하게 연장된다. 이 실시예에서, 미는 봉(111)은 도 15에서 점 A'-B'-C'-D'에 의해 지시된 사면의 폐쇄 경로를 따라 구동 장치(112)에 의해 구동된다. 미는 봉(111)은 본 발명에 따른 주름잡는 장치에 사용될 필요는 없는 반면에, 미는 봉(111)과 이와 관련된 구동 장치(112)는 주름잡는 쐐기(101)를 구동하는 편리한 수단으로 작용한다.
주름잡는 쐐기(101)는 볼트 또는 다른 적절한 수단에 의해 미는 봉(111)의 전단에 견고하게 고정될 수 있어 이들 둘은 단일체처럼 함께 이동한다. 본 발명의 한 특징에 따라, 주름잡는 쐐기(101)는 주름잡는 테이블(100)의 면에 대해 일정한 예각의 기울기 θ1을 갖는 전면(101a)을 갖는다. 바람직하게는, 적어도 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)은 실질적으로 필터 복합체(103)의 폭과 같거나, 더 큰 폭을 갖는다.
미는 봉(111)이 경로 A'-B'-C'-D'를 따라 이동할 때, 주름잡는 쐐기(101)는경로 A-B-C-D를 따라 이동한다. 주름잡는 쐐기(101)는 주름잡는 테이블(100)에 평행하게 연장되는 것이 바람직한 하면을 갖는다. 미는 봉(111)이 경로의 다리 D'-A'를 따라 이동할 때, 주름잡는 쐐기(101)의 하면은 하강되어 주름잡혀질 필터 복합체(103)와 마찰 접촉을 하게 된다. 주름잡는 쐐기(101)가 필터 복합체(103)와 마찰 접촉을 하고 있는 한, 미는 봉(111)이 다리 A'-B'를 따라 이동할 때 미는 봉(111)이 필터 복합체(103)로부터 이격될 수 있다. 다시 말하면, 미는 봉(111)의 하면은 주름잡는 쐐기(101)의 하면과 동일 높이일 필요는 없다. 미는 봉(111)의 수평 행정, 즉, 다리 A'-B'를 따른 거리는 쉽게 조절될 수 있으며, 따라서, 행정 길이에 따르는 주름의 높이는 요구되는 값으로 설정될 수 있다. 미는 봉(111)가 다리 B'-C'를 따라 상승하고 다리 C'-D'를 따라 후방으로 이동할 때, 주름잡는 쐐기(101)는 다리 B-C와 다리 C-D를 따라 이동하며, 주름잡는 쐐기(101)의 하면은 구동 장치(112)와 미는 봉(111)에 의해 필터 복합체(103) 위로 상승되어 필터 복합체(103)가 주름잡는 쐐기(101)에 의해 후방으로 당겨지지 않게 된다.
스트리퍼 칼(102)은 일반적으로 슬라이더(113)로 칭해지는 왕복 운동 부재 위에 선회 가능하게 설치된다. 슬라이더(113)들은 주름잡는 쐐기(101)의 폭 방향의 반대면에 설치되며, 구동 장치(114)에 의해 수직 경로를 따라 상승되고 하강된다. 이 실시예의 작동 중에 주름잡는 봉(109)뿐만 아니라, 슬라이더(113)와 미는 봉(111)의 이동 타이밍은 해당 구동 장치(112)(114)에 연결된 통상적인 기계적인 또는 전기적인 제어기에 의해 제어될 수 있다. 스트리퍼 칼(102)은 바람직하게는 실질적으로 필터 복합체(103)의 폭과 같거나 큰 폭을 갖는 얇은 날을 포함한다. 스트리퍼 칼(102)의 상단은 스트리퍼 봉(115)을 칭해지는 봉에 고정되어 있으며, 봉은 두개의 슬라이더(113)들 사이에 부착된 핀(116)들에 의해 슬라이더(113)들 상에 선회 가능하게 지지된다. 스트리퍼 칼(102)의 하단은 주름잡는 테이블(100)의 인접한 부근으로 복합체(103)의 이동을 억제할 수 있으며, 스트리퍼 칼(102)의 하단은 경사 가공될 수 있어 완성된 주름들을 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)으로부터 분리하는 것을 돕는다. 스트리퍼 봉(115)은 스프링과 같은 도시되지 않은 바이어싱 부재에 의해 도면에서 시계 방향으로 바이어스되어, 스트리퍼 칼(102)은 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)을 향해 바이어스된다. 대안으로, 스트리퍼 칼의 중량이 로드의 주위로 스트리퍼 칼 위에 시계 방향 회전력을 작용하게 되며, 이에 의해 스트리퍼 칼을 주름잡는 쐐기를 향해 바이어스시키도록 스트리퍼 봉의 선회축이 선택될 수 있다. 스트리퍼 봉(115)은 핀과 같은 도시되지 않은 멈춤 부재에 의해 도 15에 도시된 위치를 지나서 반시계 방향으로 회전하는 것이 방지된다.
도시된 실시예에서, 스트리퍼 칼(102)의 후면(102a)은 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)과 대향하며, 평면이다. 본 발명의 다른 특징에 따라서, 스트리퍼 칼(102)은 도 15에 도시된 위치에 있을 때, 후면(102a)은 주름잡는 테이블(100)의 면에 대해 일정한 예각의 기울기 θ2를 가지며, 이 각은 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)의 기울기각 θ1에 가깝다. 스트리퍼 칼(102)의 후면(102a)의 기울기는 주름잡는 쐐기(101)의 전면(101a)의 기울기보다 약간 작거나 같을 수 있으며, 약간 큰 것, 예를 들면, 약 5° 큰 것이 바람직하며, 따라서, 쐐기 모양의 공간이 주름잡는 쐐기(101)와 스트리퍼 칼(102) 사이에 형성된다. 이 쐐기 모양 공간은 동일하지 않은 다리들을 갖는 주름을 형성하는 것을 돕는다.
도 17은 본 발명을 구체화하는 다른 주름잡는 장치의 일부를 도시하며, 이것은 도 15 및 도 16에 도시된 주름잡는 장치와 유사하다. 앞의 실시예에서와 같이, 스트리퍼 칼(102)은 스트리퍼 봉(115)에 고정되며, 스트리퍼 봉(115)은 주름잡는 쐐기(101)의 폭 방향으로 반대 면들에 배치된 2개의 슬라이더(113)에 의해 로드(116)를 통해 선회 가능하게 지지된다. 이 실시예에서 각각의 슬라이더(113)는 전체적으로 주름잡는 테이블(100)의 면으로부터 상방으로 연장되는 제1다리(113a)와 주름잡는 테이블(100)에 전체적으로 평행하게 연장되는 제2다리(113b)를 갖는 L 형상을 갖는다. 스트리퍼 봉(115)은 주름잡는 쐐기(101)에 대해 도 15의 실시예의 스트리퍼 봉(115)과 같은 위치에 있도록 제2다리(113b) 위에 선회 가능하게 설치된다. 각각의 슬라이더(113)의 제1다리(113a)는 주름잡는 봉(109)의 이동을 방해하지 않도록 도 15의 슬라이더(113)들의 위치로부터 이격되어 있다. 주름잡는 테이블(100)의 두 부분(100a)(100b)은 서로 분리되어 있어 주름잡는 봉(109)이 관통하기에 충분한 크기의 갭(110)이 그 사이에 제공된다. 주름잡는 봉(109)은 전술한 바와 같이, 도시되지 않은 구동 장치에 의해 상승되고 하강될 수 있다. 주름잡는 봉(109)은 주름잡혀질 필터 복합체(103)의 폭과 실질적으로 동일하거나 더 큰 폭을 갖는다. 이 실시예의 구조와 작동은 다른 점에 있어서는 도 15 및 도 16의 실시예의 것들과 유사하다.
앞의 실시예에서, 주름잡는 쐐기와 스트리퍼 칼의 대향하는 두개의 면들은전체적으로 평면이며, 따라서, 대향하는 면들 사이에서 형성된 각각의 주름의 다리들은 실질적으로 곧바르다. 그러나, 주름 잡힌 필터 요소가 원통형 형태에서 중첩된 상태로 형성될 때, 개별적인 주름들은 전체적으로 횡단면으로 보았을 때 만곡된 형상을 가지며, 주름의 각각의 다리는 필터 요소의 내주로부터 외주로 원호를 따라 연장된다. 그러므로, 주름들이 주름잡힐 때 만곡된 윤곽을 갖게 형성된다면, 필터 요소의 주름들을 중첩시키는 것이 더 용이하다.
도 18은 만곡된 주름들을 제조할 수 있고 동일하지 않은 다리들을 갖는 만곡된 주름들을 포함하는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 주름 잡는 부재(101)와 스트리퍼 칼(102)의 대향하는 면(101a)(102a)은 모두 주름잡는 중에 적어도 필터 복합체를 접촉하는 부분들에서 만곡되어 있다. 규칙적이건 불규칙적이건 다양한 곡면들이 대향하는 면들로 적합한 한편, 도시된 실시예에서, 그 면들은 활 모양을 갖는다. 주름잡는 부재(101)는 스트리퍼 칼(102)의 후면(102a)을 따른 곡률 반경보다 작은 것이 바람직한 곡률 반경을 갖는 전면(101a)을 가지며, 따라서, 두개의 면(101a)(102a)들은 주름잡는 테이블(100)의 면으로부터의 거리를 증가시킴에 따라 크기가 증가되는 공간에 의해 분리된다. 이 공간은 동일하지 않은 다리를 갖는 주름들을 형성하는 것을 돕는다. 도시된 실시예에서, 스트리퍼 칼(102)은 도 15의 슬라이더(113)와 유사한 슬라이더(113) 상에 선회 가능하게 설치되며, 주름잡는 테이블(100)의 두 부분(100a)(100b)은 접하며, 주름잡는 봉(109)은 주름잡는 테이블(100)의 밑에 비작동 위치에 유지된다. 주름잡는 것은 본질적으로 도 6 내지 도 13에 도시된 방식으로 도 18의 실시예를 사용하여 수행되며, 예를들면, 필터 복합체는 주름잡는 부재(101)와 스트리퍼 칼(102)의 만곡된 면(101a)(102a)들 사이에서 가압되어 용이하게 원통형의 중첩 상태로 형성될 수 있는, 바람직하게는 동일하지 않은 길이의 만곡된 다리들을 갖는 주름들을 형성한다. 필터 복합체(103)가 본 발명의 방법에 의해 주름잡혀진 후, 주름잡는 장치로부터 나오는 주름잡혀진 필터 복합체는 필터 요소의 의도된 치수에 의해 결정되는 소정의 길이 또는 소정 수의 주름으로 절단된다. 주름잡힌 필터 복합체는 이때 원통형으로 형성되고, 주름잡힌 필터 복합체의 길이 방향 모서리는 통상적인 수단에 의해 서로 밀봉되어 원통형 주름잡힌 필터 팩을 형성한다. 필터 팩의 주름들은 이때 중첩 상태로 형성되며, 중첩 상태에서, 주름들의 인접한 다리들의 대향하는 면들은 주름들의 높이의 실질적인 부분에 걸쳐 서로 접촉한다. 주름들은 만곡된 다리들 및/또는 동일하지 않은 다리들을 갖기 때문에, 원통형의 주름잡힌 필터 팩을 중첩 상태로 형성하는 것은 매우 용이해진다.
도 19 내지 도 21은 원통형의 주름잡힌 필터 요소를 중첩 상태로 형성하는 한 가지 적절한 방법을 도시한다. 통상적인 다공 원통형 코어(20)는 척(120) 상에 배치되고, 본 발명의 방법에 의해 형성된 주름들을 갖는 원통형의 주름잡힌 필터 요소(10)는 도 19에 도시된 바와 같이 코어(20) 위에 느슨하게 배치된다. 중첩된 필터 요소(10)의 요구되는 직경에 상응하는 내경을 갖는 관 모양 부재(122)는 필터 요소(10)의 상단 위에 위치되며 도 19에 화살표로 도시된 바와 같이 하방으로 가압된다. 필터 요소(10)의 주름들은 중첩되기 전에 느슨하게 한데 모아지며, 필터 요소(10)의 상단의 주름들은 관 모양 부재(122)의 하단으로 맞추어지도록 일반적으로용이하게 압축될 수 있다. 관 모양 부재(122)가 필터 요소(10) 위로 하방으로 가압될 때, 관 모양 부재(122), 중첩된 필터 요소(10) 및 코어(20)는 단일체로서 척(120)으로부터 이동되어 도 20에 도시된 바와 같은 다른 척(123) 위에 배치된다. 이 척(123)은 연결봉(126)에 의해 상부 베이스(125)를 지지하는 하부 베이스(124)를 갖는다. 상부 베이스(125)는 디스크형일 수 있으며, 바람직하게는 관 모양 부재(122)의 내경보다 작지만 중첩된 필터 요소(10)의 내경보다 큰 직경을 갖는다. 중첩된 필터 요소(10)의 요구되는 외경에 상응하는 내경을 갖는 통상적인 다공 실린더형 케이지(30)는 이때 관 모양 부재(122) 위에 위치되며 도 19의 화살표 방향인 하방으로 가압된다. 필터 팩(121)은 척(123)의 상부 베이스(125)에 의해 하방으로 이동되는 것이 방지되나, 관 모양 부재(122)는 자유롭게 이동되며, 따라서, 케이지(30)에 작용하는 하방의 힘은 케이지(30)가 중첩된 필터 요소(10) 위로 슬라이드하게 하며, 공정 과정에서 관 모양 부재(122)를 대치한다. 케이지(30)는 그 하단이 상부 베이스(125)에 도달할 때까지 하방으로 밀려지고, 관 모양 부재(122)는 도 20에 도시된 바와 같이, 필터 요소(10)로부터 완전히 분리된다. 코어(20)를 포함하는 조립체, 중첩된 필터 요소(10) 및 케이지(30)는 이때 척(123)으로부터 이동될 수 있으며, 통상적인 단부 캐핑 기술에 의해 일단 또는 양단에 단부 캡을 설치하는 것과 같은 후속 공정처리를 거친다. 본 발명에 따른 필터 요소는 동일한 내경과 외경의 통상적인 주름잡힌 필터 요소들보다 여과에 이용되는 표면적이 훨씬 더 크다. 예를 들면, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같은 종방향 주름들을 갖는 필터에 대해, 필터 요소의 전체 표면적 A는 다음 식으로 주어진다.
A = 2hNL (1)
여기서,
h는 주름들의 높이,
N은 필터 요소의 주름의 개수
L은 필터 요소의 축방향으로 측정한 주름의 길이.
인접한 주름들이 필터 요소의 내경을 따라 서로 접촉하는 주름잡힌 필터 요소에서, 주름의 개수 N은 대략 다음 식으로 주어진다.
여기서, t는 복합체의 두께 (필터 매체 + 배수층들 + 기타 층들)이다.
중첩된 주름들이 없는 통상적인 필터 요소에서, 주름의 높이는 다음 식으로 주어진다.
여기서,
D는 필터 요소의 외경
d는 필터 요소의 내경.
이에 비하여, 주름들의 인접한 다리들의 대향하는 면이 실질적으로 주름의 전높이에 걸쳐 긴밀한 접촉을 하고 있는, 도 2에 도시된 중첩된 주름들을 갖는 필터 요소에서, 달성될 수 있는 최대 주름 높이 hmax는 대략 다음의 식으로 주어진다.
중첩된 주름을 갖는 실제의 필터에서, 예를 들면, 주름들을 완전히 칼날같은 주름으로 형성하는 것이 어렵기 때문에, 주름들의 높이는 최대 주름 높이 hmax보다 작게 된다. 그러나, 필터 요소의 내경과 외경 사이의 체적을 최대로 사용하기 위하여, 실제 주름의 높이는 hmax의 적어도 80%가 바람직하며, 적어도 90%가 더 바람직하다.
이들 공식을 사용하여, 본 발명의 필터에 의해 제공되는 여과 면적의 증가를 계산할 수 있다. 길이 L이 10인치이고 복합체 두께 t가 0.175인치이고 내경 d가 1.2인치이고 외경 D가 2.75인치인 필터 요소에 대하여, 주름의 개수 N은 식 (2)에 의해 다음과 같이 주어진다.
통상적인 필터의 주름 높이와 본 발명에 따른 필터의 최대 주름 높이는 각각 식 (3)과 식 (4)에 의해 다음과 같이 주어진다.
이들 값을 식 (1)에 대입하면 다음의 표면적이 나오며, 여기서, Amax는 주름의 hmax에 상응하는 가능한 최대 표면적이다.
A(통상적인 필터) = 2 × 0.775 × 13 × 10 = 201.5in2
Amax(중첩된 주름) = 2 × 1.239 × 13 × 10 = 322.14in2
이와 같이, 이 실례에서, 중첩된 주름을 갖는 본 발명에 따른 필터의 가능한 최대 표면적은 동일한 내부 치수와 외부 치수를 갖는 주름잡힌 통상적인 필터보다 표면적이 약 60% 더 크다. 중첩된 주름들의 실제적인 높이가 hmax의 단지 80%일지라도, 실제적인 필터의 표면적은 오히려 28%가 더 큰 322.14 × 0.80 = 257.71in2이 된다.
본 발명에 따른 중첩된 주름을 갖는 필터 요소의 면적의 증가로 동일한 내부 치수와 외부 치수를 갖는 통상적인 필터 요소와 비교하여 필터 요소의 유용한 수명이 증가된다.
더욱이, 주름들을 중첩된 상태로 가짐으로써 주름들이 균일하게 지지되는 결과에 이르며, 집중된 부하를 필터 요소에 걸쳐 균등하게 분포하게 된다. 이것은 주름의 이동을 최소화하고, 박동하는 흐름의 시스템에서 입자들을 보지하는 주름들의 능력을 증가시킨다. 아울러, 주름들이 중첩된 상태에 있을 때, 필터 요소의 단부 면은 매우 압축 상태이며 필터 요소에 단부 캡을 설치하는 중에 필터 매체의 손상에 대해 더 큰 저항을 갖게 한다.
상류와 하류 지지층들 및 배수층들을 갖는 주름잡힌 필터 요소를 통한 압력강하 ΔP는 다음의 식으로 주어진다.
ΔP = (Keh + Km/2h) (μQ/Nl) (5)
여기서, μ는 여과되어질 유체의 절대 점성
Q는 유체의 체적 흐름 속도
Ke는 지지 및 배수 재료의 가장자리로의 유동 저항 계수
Km은 필터 매체의 흐름 저항 계수
h는 주름 높이
l은 필터의 축방향 주름 길이
N은 주름의 개수.
식 (5)에서 모든 계수가 주름 높이 h를 제외하고는 일정하다면, 이때 압력 강하 ΔP는 주름 높이 h는 다음의 식에 의해 표현되는 때에 최소가 된다.
h = (Km/2Ke)1/2(6)
이와 같이, 필터 요소의 외경이 임의로 선택될 수 있는 상황에서, 본 발명에 따른 필터를 통한 압력 강하 ΔP는 최소화될 수 있고 필터의 효율은 주름 높이 h가 식 (6)을 만족하도록 외경을 선택함으로써 최대화될 수 있다.
케이지외의 다른 수단이 중첩된 상태의 주름들을 보지하는 데 사용될 수 있다. 예를 들면, 케이지는 필터 요소(10) 위로 맞추어지는 연결되지 않은 복수의 링들로 대체될 수 있어 주름들이 펴지는 것을 방지한다. 주름들을 보지하기 위한 다른 적절한 수단은 충분한 장력으로 필터 요소 주위를 감싸는 재료의 시트이며, 주름들이 중첩된 상태에서 펴지는 것을 방지한다. 도 22는 본 발명의 제2실시예의 절개도이며, 여기서 도 1의 케이지는, 복수의 회수로 필터 요소(10)의 주위를 나선형으로 감싸는 유연한 재료의 평행한 스트립 면을 포함하는 나선형 포장 부재(50)에 의해 대체된다. 포장 부재(50)는 여과될 유체와 병립할 수 있는 재료로 만들어질 수 있다. 포장 부재(50)가 필터 요소(10)의 외주를 완전히 감싸는 경우, 포장 부재(50)는 다공성인 것이 바람직하다. 많은 용도에 있어서, 거래명 리메이로 리메이 코오포레이션으로부터 입수 가능한 다공성 중합체의 비직조 재료가 적당하다. 리메이 재료의 적층체가 또한 채용될 수 있다. 다른 적절한 예들에는 오일 판지와 마일라 필름이 있다.
포장 부재(50)는 큰 응력에 내성을 갖도록 의도되지 않은 비교적 얇은 재료일 수 있으며, 따라서 필터 요소(10)가 외부에서 내부로의 흐름에 놓이는 경우에 사용되기에 기본적으로 적합하다. 이 경우에, 포장 부재(50)는 주름들을 중첩된 상태로 유지하고 필터 요소(10)를 통한 유체의 흐름 방향의 일시적인 역행 중에 발생하는 방사상으로 외향의 힘에 견디기에 충분할 정도로 강하기만 하면 된다. 대안으로, 포장 부재는 내부에서 외부로의 흐름과 관련된 비교적 큰 응력들에 견딜 수 있는 강한 재료로 형성될 수 있다. 포장 부재(50)의 장력은 예상되는 여과 조건에 따라 선택될 수 있다.
포장 부재(50)는 인접하여 감겨진 것들과의 사이에 중첩이 있거나 없게 필터 요소(10)의 주위에 감겨질 수 있다. 예를 들면, 인접하여 감긴 포장 부재(50)는 서로 실질적으로 중첩되지 않고 접할 수 있으며, 중첩되게 함으로써, 필터 요소(10)의 주위로 포장 부재(50)의 복수의 층들이 감쌀 수 있다. 그러나, 포장 부재(50)가 장애없는 개구들을 포함할 경우, 필터 요소(10)의 오물 수용 능력은 포장되지 않은 주름잡힌 필터 요소의 능력과 비교하거나 또는 포장 부재로 완전히 포장된 주름잡힌 필터 요소의 능력과 비교하면 매우 증가될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 개구들은 포장 부재(50) 자체의 재료로 형성된 구멍들일 수 있으며, 또는 이들은 포장 부재(50)의 인접하여 감긴 것들 사이의 갭일 수 있다. 도 22의 실시예에서, 포장 부재(50)는 인접하여 감긴 것들 사이에 나선형 갭(51)의 형태의 개구들을 남기도록 필터 요소(10)의 주위에 감겨 있다.
포장 부재(50)가 부하를 받게 되는 것을 방지하도록, 포장 부재(50)의 개구들의 크기는 여과되어질 유체에 포함된 실질적으로 모든 입자들이 통과될 수 있을 정도로 커야 한다. 더욱이, 개구들의 전면적은 일반적으로 필터 요소(10)의 주름(11)들의 정점들에 의해 형성되는 원통형 면의 전체 표면적의 50%보다 작다. 개구들의 전면적은 주름(11)들의 정점들에 의해 형성되는 표면의 전면적의 약 6% 내지 약 30%의 범위에 있는 것이 더 바람직하다.
포장 부재(50)는 필터 요소(10)로부터 풀려지는 것을 방지하는 방식으로 고정되는 것이 바람직하다. 포장 부재(50)를 고정하는 방법의 하나는 고온 용융 접착제와 같은 접합제에 의해 필터 요소(10)에 부착되는 것이며, 접합제는 포장 부재(50)가 필터 요소(10)의 주위로 감겨질 때 포장 부재(50)에 가해진다. 접합제는 포장 부재(50)의 가장자리에 평행하게 필터 요소(10)의 주위를 나선형으로 연속적이거나 간헐적인 형태로 포장 부재(50)에 가해질 수 있다. 대안으로서, 포장 부재(50)가 중합체 재료로 만들어질 경우, 그것은 필터 요소(10)가 회전함에 따라 필터 요소(10)의 길이를 따라 하강 이동하는 고온의 휠에 의해 필터 요소(10)에 용융 접합될 수 있다. 포장 부재(50)는 필터 요소(10)에 직접 부착될 수 있으며, 또는 포장 부재(50)의 인접하여 감긴 것들 사이에 중첩이 있을 경우, 인접하여 감긴 것들은 서로 직접 부착될 수 있다. 또한 필터 요소(10)의 주위에 포장 부재(50)를 두개가 서로 직접 부착되지 않게 감을 수 있으며, 단부 캡(40)들에 인접한 포장 부재(50)의 일부만을 단부캡(40)들에 의해 또는 크림핑과 같은 다른 기계적인 수단에 의해 고정할 수 있다.
포장 부재(50)는 대체로 필터 요소를 맨드릴 상에 필터 요소를 배치하고 포장 부재를 필터 요소에 가하는 동안 맨드릴과 필터 요소를 회전시킴으로써 원통형 필터 요소의 주위에 감겨진다. 필터 요소의 주름들은 도 5에 도시된 것과 같은 깔때기 형상의 공구(60)를 사용하여 감을 때에 중첩된 상태로 변형될 수 있다. 맨드릴이 회전될 때, 공구(60)는 필터 요소의 길이 방향으로 전진될 수 있다. 주름들이 공구(60)의 출구로부터 나올 때, 이들은 중첩된 상태이며, 포장 부재(50)는 이 상태에서 주름들의 주위를 감쌀 수 있다.
포장 부재(50)는 재료의 단일 스트립에 국한되지 않는다. 예를 들면, 포장 부재(50)는 이중 나선으로 필터 요소(10)의 주위를 감싸는 재료의 두개의 스트립을 포함할 수 있다. 대안으로 포장 부재(50)는 필터 요소(10)의 주위를 나선 방향으로가 아니라 원주 방향으로 감쌀 수 있었다.
본 발명에 따른 주름 잡힌 필터의 수개의 예들이 다음에 열거된다. 각각의 필터 요소의 구성 요소들은 요소의 상류에서 하류로 열거된다.
상기 예의 각각에서, 주름들의 인접한 다리들의 대향하는 면들은 필터 요소의 축방향의 전길이에 걸쳐 긴밀한 접촉을 하였다.
도시된 본 발명의 실시예는 필터를 통한 외부에서 내부로의 방사상 유체 흐름에 사용하도록 의도된다. 그러나, 또한, 내부에서 외부로의 방사상의 흐름을 위한 본 발명에 따른 필터를 사용할 수도 있다. 여과되어질 유체, 즉, 액체 또는 기체는 필터의 필터 요소(10)의 중첩된 주름(11)들을 통하여 흐르게 된다. 유체는 코어(20)에 가까운 필터 요소(10) 내의 깊이 있는 필터 매체(12)의 부위들까지 포함한 필터 매체(12)의 전체 상류 면을 따라 상류 배수층(13)에 의해 분배된다. 유체들은 그 다음 유체를 여과하고 미립자들을 필터 매체(12) 상에 또는 내에 침천시키는 필터 매체(12)를 통해 통과한다. 필터 매체(12)의 하류 측으로부터, 하류 배수층(14)을 따른 여과된 배수 유체는 다공의 코어(20)의 내부로 들어 가며, 그 다음 필터를 빠져 나간다.
필터는 세척 유체를 필터를 통해 반대 방향으로 흐르게 함으로써 세척될 수있다. 세척 유체는 필터를 통해 역으로 취입되는 기체일 수 있거나, 또는 필터를 통한 역방향으로 세척하는 액체일 수 있다. 예를 들면, 물과 같은 역류 액체는 필터 요소(10)의 중첩된 주름(11)들을 통해 다공의 코어(20)의 내부로부터 흐르게 될 수 있다. 역류 액체는 케이지(30) 또는 포장 부재(50)에 가까운 코어(20)로부터 멀리 있는 필터 매체(12)의 부위들까지를 포함한 필터 매체(12)의 전체 하류 면을 따라 하류 배수층(14)에 의해 분배된다. 역류 액체는 그 다음 필터 매체(12)를 통해 통과하고, 필터 매체(12) 내로부터 및/또는 필터 매체(12)의 상류 면으로부터 미립자들을 몰아낸다. 미립자들은 그 다음 상류 배수층(13)을 통해 씻겨지고, 역류 액체에 의해 필터로부터 추방된다. 필터 요소를 통해 여과되는 유체의 양에 대한 필터 요소를 통해 씻겨지는 역류 액체의 양의 비는 약 10정도로 클 수 있으며, 더 바람직하게는 약 2 내지 약 4의 범위에 있다.
본 발명을 구체화하는 필터들은 광범위하게 다양한 용도에 유용한 한편, 한 가지 유리한 사용은 예비 코팅 필터와 같은 것이다. 예비 코팅 필터(130)의 한 가지 예는 도 23에 도시되어 있으며, 일반적으로 다공의 코어(20)와, 도 1에 도시된 필터의 것과 유사할 수 있는 중첩된 필터 요소(10)를 포함한다. 아울러, 예비 코팅 필터(130)는 예비 코팅 층(131)을 보지하는 격벽으로서 작용하는 포장 부재(50)와 예비 코팅 층(131)을 마모로부터 보호하기 위한 보호 부재(132)를 포함한다.
필터 요소(10)와 격벽(50)을 방사상의 힘에 대해 지지하기 위하여, 코어(20)는 전술한 바와 같이, 정화되어질 유체와 병립할 수 있는 충분히 강하고 단단한 재료로 구성될 수 있다. 그러나, 예비 코팅 필터는 다공의 코어를 포함하는 것이 바람직한 한편, 코어는, 예를 들면, 필터 요소가 코어 없이 방사상의 힘에 견딜 수 있는 충분한 구조적 일체성을 갖는 경우에 생략될 수 있다.
필터 요소(10)는 단일 층이거나, 다층의 복합체일 수 있으며, 전술한 바와 같이, 배수 수단과 쿠션 층뿐만 아니라 적절한 필터 매체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 예비 코팅 필터가 정화되어질 유체로 물이 사용되는 핵 응축 폴리싱(polishing)에 사용될 경우, 필터 요소(10)는 상류 배수층과 하류 배수층 사이에 끼워진 필터 매체를 포함할 수 있다. 각각의 배수층은 폴리프로폴린 압출된 그물을 포함할 수 있다. 필터 매체는 매체의 하류측을 형성하는 셀룰로오스 또는 비직조 중합체 기재부에 작은 섬유로 되거나 수지 접합된 듀퐁 드 네무아 이.아이. 캄파니로부터 거래 명칭 케블라로 입수 가능한 것과 같은 방향성 폴리아미드 섬유들로 구성되는 섬유성 매체를 포함하는 것이 바람직하다. 필터 매체의 기공의 크기는 필터 매체가 예비 코팅 재료에서 실질적으로 모든 미립자들을 포착할 수 있기에 충분할 정도로 작은 것이 바람직하며, 따라서, 격벽을 통해 통과하는 예비 코팅 재료에서의 모든 미세한 입자들은 필터 매체에 의해 포착될 수 있다. 필터 매체의 기공 크기는 또한 여과되어질 유체 내의 추가적인 미세한 입자들, 즉, 예비 코팅 층(131)에 의해 포착되기에 너무 작은 미립자들을 포착하기에 충분할 정도로 작을 수 있다.
격벽(50)은 전술한 바와 같이, 필터 요소(10)의 외주를 감싸고 완전히 덮는 유연한 다공성 포장 부재로 구성되는 것이 바람직하다. 여과 중(예비 코팅 필터가 방사상으로 내향의 흐름에 놓일 때)과 역류 세척 중(예비 코팅 필터 요소가 방사상으로 외향의 흐름에 놓일 때)의 모든 동안에 격벽(50)이 예비 코팅 층(131)을 위한 지지체로서 뿐만 아니라 중첩된 상태로 필터 요소(10)를 유지하기 위한 수단으로서 작용할 수 있도록 격벽(50)은 충분히 강한 것이 바람직하다. 격벽(50)은 또한 역류 세척 중에 예비 코팅 필터 상에 작용하는 방사상으로 외향의 압력에 저항하기에 충분할 정도로 강한 것이 바람직하다. 일반적으로, 이들 압력은 약 10psi 내지 약 100psi의 범위에 있다.
격벽(50)이 격벽의 상류 면 상에 예비 코팅의 케이크가 형성될 수 있게 하면서, 예비 코팅 재료에서 대부분의 입자들의 통과를 방지할 수 있도록 기공 크기를 갖게 격벽(50)이 선택되는 것이 바람직하다. 예비 코팅 재료에서 가장 작은 입자들이 격벽(50)을 통해 통과한다면, 이들은 가장 높은 오물 수용 능력을 가지며 따라서 미세한 입자들에 의해서 막혀지지 않는 필터 요소(10)에 의해 포착될 수 있다. 격벽(50)은 예비 코팅 재료에서 모든 입자들을 보지할 필요는 없으므로, 격벽(50)은 세척되거나 또는 대체될 필요가 있을 때까지 오랜 기간 사용될 수 있게 하는 다공성을 가질 수 있다.
격벽(50)이 만들어지는 재료는 여과되어질 유체와 예비 코팅 재료의 특성에 따르게 된다. 예를 들면, 적절한 격벽 재료는 스테인레스 강과 같은 내식성 금속의 직조 그물이다. 장방 직물과 더치(Dutch) 능직물을 포함하는 다양한 직물이 적합하며, 장방 직물이 더 얇고 따라서 더 다루기 쉽기 때문에 둘 중에서 장방 직물이 더 선호된다. 다른 용도에서, 격벽은 중합체 그물이거나 비직조 중합체 직물이다. 핵 응축 폴리싱용으로 격벽용으로 바람직한 재료는 120 × 180 × 0.004(인치) ×0.0035(인치) 장방 직조 스테인레스 강 그물이다.
격벽은 필터 요소를 통해 내측으로 흐르는 모든 유체는 먼저 격벽을 통과하게 하는 방식으로 필터 요소에 가해질 수 있다. 격벽은 필터 요소를 누르는 것이 바람직하며, 필터 요소를 직접 접촉하는 것이 더 바람직하다. 이 실시예에서, 격벽(50)은 필터 요소의 전길이에 걸쳐 복수의 회수로 필터 요소(10)의 주위를 나선형으로 감는, 평행한 옆선을 갖는 스트립의 형태이다. 예비 코팅 재료가 격벽(50)을 우회하는 것을 방지하기 위해, 격벽(50)에 인접하여 감긴 것들은 서로 중첩되는 것이 바람직하다. 중첩되는 양은 격벽(50)의 요구되는 두께에 근거하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 격벽(50)을 50%가 중첩되게 감쌈으로써, 격벽(50)의 두배의 두께가 필터 요소(10) 주위에 제공될 수 있다. 격벽(50)은 나선형 포장의 형태일 필요는 없으며, 그 대신에 예를 들면, 필터 요소(10)의 원주 방향으로 감싸질 수 있었다. 그러나 나선형 포장이 좁은 폭을 갖는 격벽(50)이 어떤 길이의 필터 요소(10)를 감싸도록 사용될 수 있다는 점에서 유리하다. 레이저 절단과 같은 적절한 절단 방법이 격벽 스트립 상의 날카로운 모서리가 생기지 않도록 사용될 수 있다.
격벽(50)은 정상적인 취급이나 작동 중에 필터 요소로부터 풀려지는 것이 방지되는 방식으로 이동이 억제되는 것이 바람직하다. 격벽(50)을 고정하는 한 가지 방법은 그것을 필터 요소(10)의 외주에 격벽(50)이 필터 요소(10)의 주위에 감겨질 때 격벽(50)의 내면 가해지는 고온 용융 접착제와 같은 접합제에 의해 부착하는 것이다. 접합제는 격벽(50)의 가장자리에 평행하게 필터 요소(10) 주위를 나선형으로감는 연속적인 또는 간헐적인 비드의 형태로 격벽(50)에 가해질 수 있다. 대안으로, 격벽(50)이 중합체 재료로 만들어진 경우, 그것은 필터 요소(10)가 회전함에 따라 필터 요소(10)의 길이를 따라 하강 이동하는 고온의 휠에 의해 필터 요소(10)에 용융 접합될 수 있다. 필터 요소(10)에 직접 부착되는 격벽(50) 대신에 또는 이에 덧붙여, 격벽(50)의 인접하여 감긴 것들 사이에 중첩이 있을 경우, 인접하여 감긴 것들은 예를 들면 용접 또는 접합에 의해 서로 직접 부착될 수 있다.
그러나, 많은 경우에 있어서, 격벽(50)과 필터 요소(10)를 함께 직접 부착하지 않으면서, 격벽(50)의 인접하여 감긴 것들을 서로 고정함이 없이 격벽(50)을 필터 요소(10)의 주위에 감고, 접합에 의해 또는 격벽(50)을 단부 캡들에 고정함으로써, 또는 접착 테이프와 같은 다른 기계적인 수단 또는 스테인레스 강 밴드와 같은 금속 밴드에 의해 필터 요소(10)의 축방향 단부들에 인접하는 격벽(50)의 끝 부분들만을 고정하는 것으로 충분하다.
예비 코팅이 예비 코팅 필터에 가해질 때와 여과되어질 유체가 예비 코팅 필터를 통해 통과할 때, 유체는 예비 코팅 필터를 통해 방사상으로 내측으로 흐르며, 유체가 그와 같이 흐름에 따라 압력 강하가 발생하게 된다. 압력 강하로 인해, 방사상으로 내측으로의 힘이 필터 요소에 작용하게 된다. 방사상으로 연장되는 주름들을 갖는 통상적인 주름잡힌 요소는 이러한 내측을 향한 힘으로 인해 압축되거나 찌그러질 수 있다. 이 압축은 격벽이 주름잡히거나 굽어지게 하며, 이것은 예비 코팅 층이 갈라지거나 깨지게 하며, 이것은 바람직하지 않다. 그러나, 본 발명의 이 특징을 구체화하는 예비 코팅 필터(130)의 주름들은 서로의 위에 중첩되어지기 때문에, 격벽(50)은 초기에 주름들을 손상하지 않고 매우 팽팽하게 필터 요소(10)의 주위에 감겨질 수 있다. 필터 요소(10)가 여과 전에 성기면 성길수록, 여과 중에 필터 요소(10), 격벽(50)과 예비 코팅 층의 압축량은 더 작다. 그러므로, 격벽(50)은 예비 코팅 필터의 예상되는 작동 압력하에서 예비 코팅 층(131)이 균열되지 않는 충분한 초기 장력으로 필터 요소(10)의 주위에 감겨지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 격벽(50)은 폭의 인치당 약 30파운드 이상에 이르는 장력을 사용하여 필터 요소(10)의 주위에 감겨질 수 있다. 격벽(50)의 초기 장력은 예비 코팅 필터(130)의 성질과 여과 중의 작동 압력과 같은 인자에 따르게 된다. 여과 중 예비 코팅 필터(130)를 통한 압력 강하로 인한 예비 코팅(130)의 직경의 압축이 약 5%보다 크지 않도록 격벽(50)이 초기 장력으로 감싸지는 것이 바람직하다. 필터 요소(10)를 격벽(50)으로 팽팽하게 감는 것은 여과 전에 필터 요소(10)를 압축할 뿐만 아니라, 예비 코팅 요소를 통한 압력의 변동 중에 예비 코팅 층(131)의 균열을 야기할 수 있는 주름들의 이동을 방지한다.
주름들이 중첩된 상태에 있을 때 필터 요소(10)의 주름들의 인접한 다리들이 배수층의 제공으로 인해 서로 압축되어 긴밀하게 접촉하게 되지만, 유체는 필터 매체의 상류 및 하류 면을 따라 용이하게 흐를 수 있다. 그러므로, 필터 요소(10)를 격벽(50)으로 팽팽하게 감는 것은 예비 코팅 필터(130)의 여과 능력을 손상시키지 않는다.
격벽(50)은 예비 코팅 필터를 감싸는 유체의 교류(攪流)가 예비 코팅 층(131)을 침식하는 것을 방지하는 흐름 직선화 기구로서 작용하는 보호 부재(132)에 의해 포위될 수 있다. 보호 부재(132)는 또한 예비 코팅 필터(130)을 통한 방사상으로 내향의 흐름이 감소되거나 중지되는 짧은 기간 동안 예비 코팅 층(131)을 지지한다. 보호 부재(132)는 예비 코팅 재료가 쉽게 이를 통과할 수 있는 충분히 다공성인 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 보호 부재(132)로 적절한 재료의 한 가지 예는 다양한 기술에 의해 격벽(50) 주위에 배치될 수 있는, 미합중국 특허 제4,904,380호에 개시된 바와 같은 중합체 니트 그물이다. 예를 들면, 그것은 나선형 포장 부재로서 격벽(50) 주위를 감싸는 그물 스트립의 형태일 수 있거나, 또는 예비 코팅 요소를 따라 완전히 또는 부분적으로만 연장될 수 있는 슬리이브의 형태일 수 있다.
예비 코팅 필터는 또한 코어, 중첩된 필터 요소, 및 격벽 중의 하나 이상에 전술한 바와 같이 적절한 방법으로 고정될 수 있는 단부 캡들을 포함한다. 단부 캡들은 격벽(50)의 단부들을 고정하는 데 사용되며 격벽(50)이 풀려지는 것을 방지한다. 격벽(50)의 단부들이 단부 캡의 설치 전에 테이프 또는 밴드와 같은 기계적인 억제 부재에 의해 억제되어 진다면, 단부 캡들은 억제 부재 위로 설치될 수 있다. 도시되지 않았지만, 단부 캡들은 예비 코팅 필터를 그것이 채용되는 여과 시스템에 밀봉되도록 연결하는 가스켓 또는 O형 링과 같은 통상적인 밀봉 부재들을 구비할 수 있다.
예비 필터는 보호 부재(132)를 포위하는 다공의 케이지 또는 유사한 부재를 더 포함하여 보호 부재(132)를 제자리에 유지시키고 예비 코팅 필터에 추가적인 강도를 줄 수 있다. 케이지는 이에 형성된 개구들을 가지며, 개구들은 유체의 흐름을방해하지 않고 심각할 정도의 압력 강하를 생성하지 않도록 충분히 큰 것이 바람직하다. 케이지는 통상적인 구성을 가질 수 있으며, 여과되어질 유체와 병립할 수 있는 재료로 만들어질 수 있다.
중첩된 주름들을 갖는 예비 코팅 필터는 동일한 내부 및 외부 치수를 갖는 통상적인 주름잡힌 필터보다 훨씬 더 큰 표면적을 갖기 때문에 통상적인 주름잡힌 필터보다 바람직하다. 이것은 중첩된 주름들을 갖는 예비 코팅 필터가 더 긴 유용한 수명을 가지며, 오랜 기간 동안 막히지 않고 격벽(50)을 통해 통과하는 예비 코팅 층(131)의 미립자들을 포획할 수 있다는 것을 의미한다.
아울러, 주름들이 중첩되어 있기 때문에, 이들은 격벽(50)이 필터 요소(10)의 주위를 감쌀 때와 유체가 예비 코팅 층(131)과 예비 코팅 필터(130)를 통해 흐를 때 생성되는 압축력으로 인한 손상에 더 잘 저항한다. 이들 힘은 방사상으로 연장되는 통상적인 주름의 정상부에 집중되기보다는 각각의 중첩된 주름의 다리를 따라 분산된다. 결과적으로, 격벽(50)은 중첩된 필터 요소(10) 주위에 더 팽팽하게 감싸질 수 있으며, 중첩된 필터 요소(10)는 통상적인 주름잡힌 필터보다 더 큰 예비 코팅 압력 차이에 손상없이 견딜 수 있다.
더욱이, 주름들을 중첩된 상태로 가짐으로써, 주름들이 균일하게 지지되는 결과를 얻으며, 집중된 부하가 예비 코팅 필터를 통해 균일하게 분포되는 작용이 달성된다. 이것은 주름의 이동을 최소화하고, 박동하는 흐름 시스템에서 입자들을 보유하는 주름들의 능력을 증가시킨다. 아울러, 주름들이 중첩된 상태에 있을 때, 필터 요소의 단부 면들이 매우 압축되고 필터 팩의 단부들에 단부 캡을 설치하는중에 필터 매체의 손상에 대해 더 큰 저항을 제공한다.
예비 코팅 층(131)은 대체로 예비 코팅 필터가 여과 시스템에 설치된 후 격벽(50)에 가해진다. 예비 코팅 재료는 여과되어질 유체에 따라 선택될 수 있으며, 본 발명에 따른 예비 코팅 필터는 어떤 특정 종류의 예비 코팅 재료와 함께 사용되도록 제한되지 않는다. 핵발전소용의 응축 폴리싱 시스템에서, 예비 코팅 재료는 종종 이온 교환 수지로 구성된다. 대안으로서, 예비 코팅 재료는 예를 들면, 규조토와 같은 다른 적절한 재료로 구성될 수 있다. 예비 코팅 층(131)의 두께는 요구되는 여과 특성 및/또는 이온 교환 특성에 따르게 된다. 예비 코팅 층(131)은 예비 코팅 필터를 채용하는 기존의 여과 시스템들에 일반적으로 사용되는 것과 같은 적절한 방법에 의해 격벽(50)에 가해질 수 있다. 예를 들면, 예비 코팅 재료를 포함하는 슬러리는 충분한 케이크가 격벽(50) 위와 보호 부재(132) 내에 침착될 때까지 예비 코팅 필터(130)를 통해 외부에서 내부로 흐르게 될 수 있다.
격벽(50) 상의 예비 코팅 층(131)에 의해, 여과되어질 유체, 전형적으로 액체는 예비 코팅 층(131), 격벽(50) 및 필터 요소(10)를 통해 통과될 수 있다. 예비 코팅 층(131)은 예를 들면, 예비 코팅 층(131) 내에 미립자들을 포획함으로써 미립자들을 제거하고, 예를 들면, 이온 교환 또는 흡수에 의해 불순물을 제거하는 두 가지 작용을 할 수 있다. 필터 요소(10)는 예비 코팅 층(131)로부터 제거되고 격벽(50)을 통해 통과하는 예비 코팅 층(131)의 작은 입자들을 포획하는 작용을 할 수 있다. 더욱이, 큰 표면적을 갖는 주름진 필터 요소(10)는 충분히 작은 기공 크기를 가질 수 있어 그렇지 않은 경우 예비 코팅 층(131)과 격벽(50)을 통해 통과하게 되는 미립자들을 여과되어질 유체로부터 제거할 수 있다. 이와 같이, 주름잡힌 필터 요소는 예비 코팅 층 또는 격벽의 기공 등급보다 더 작은 기공 등급을 가질 수 있다.
예비 코팅 층(131)은 이것이 고갈되거나 또는 미립자 물질로 너무 막혀서 격벽(50) 또는 필터 요소(10)를 통한 압력 강하가 용납할 수 없을 정도로 커질 때 역류에 의해 격벽(50)으로부터 제거될 수 있다. 역류 세척은 물과 같은 역류 유체를 예비 코팅 필터를 통해, 전술한 바와 같이, 여과 중의 방향과 반대 방향, 예를 들면, 예비 코팅 필터를 통해 내부에서 외부로 통과시킴으로써 수행된다. 보호 부재(132)는 충분히 다공성이어서 예비 코팅 층(131)이 이로부터 쉽게 제거될 수 있고, 그 다음 적절히 폐기된다. 또한, 배수층의 제공으로 인해, 역류 유체는 격벽(50)이 필터 요소(10)의 주위에 팽팽하게 감겨진 경우에도 필터 매체의 상류 및 하류 면을 따라 용이하게 흐를 수 있다. 결과적으로, 역류 세척 중에 역류 유체의 유속, 압력 및 다른 변수들은 일반적으로 통상적인 예비 코팅 필터와 사용되는 것들일 수 있다. 역류는 설정된 기간 간격으로 수행될 수 있거나, 또는 여과 작동 중 예비 코팅 필터(130)를 통한 압력 강하가 필터 요소(10) 또는 격벽(50)이 막혀졌다는 것을 나타내는 소정의 수준에 도달할 때마다 수행될 수 있다. 역류는 격벽(50)으로부터 예비 코팅 층(131)을 제거할 뿐만 아니라 필터 요소(10) 내로부터 입자들을 제거함으로써 필터 요소(10)를 세척하는 작용을 한다. 예비 코팅 층(131)이 역류에 의해 제거된 후, 새로운 예비 코팅 층(131)이 본래의 예비 코팅 층(131)과 같은 방식으로 가해질 수 있고, 예비 코팅 요소는 여과를 위해 다시 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 예비 코팅 요소는 중첩된 주름을 갖는 것에 국한되지 않으며, 격벽이 방사상으로 연장되며 중첩된 상태가 아닌 통상적인 주름잡힌 요소 주위를 격벽이 주름들을 누르며 바람직하게는 이들을 직접 접촉하는 상태로 격벽으로 감을 수 있다. 그러나, 방사상으로 연장되는 주름들은 낮은 굴곡 강도를 가지며, 격벽은 그와 같은 주름잡힌 요소 주위에 굴곡되는 것을 방지하도록 매우 느슨하게 감겨져야 한다. 결과적으로, 여과 공정 중에, 주름들은 상대적 이동을 겪거나, 또는 예비 코팅 층을 통한 차별적인 압력에 응하여 압축될 수 있고, 이것은 예비 코팅 층의 균열을 수반하며 격벽의 변형을 초래할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 여과 중에 작은 압력 강하만이 예비 코팅 필터를 통해 발생하며, 주름들이 거의 상대적인 이동을 하지 않는 용도에서, 격벽이 통상적인 주름잡힌 요소 주위에 충분히 낮은 장력으로 감겨져서 통상적인 주름잡힌 요소가 예비 코팅 요소로서 채용될 수도 있다.
도 24는 본 발명에 따른 제2의 예비 코팅 필터를 도시한다. 방사상으로 연장되는 통상적인 주름들의 약함을 극복하기 위하여, 필터 요소(10)의 주름들은 복수의 그룹들(141)로 형성되며, 각각의 그룹은 복수의 주름들을 포함하며, 주름들의 인접한 그룹(141)들은 쐐기형 지지 부재(142)에 의해 분리된다. 쐐기 지지체들에 의해 그룹으로 형성된 주름들을 갖는 필터 요소는 미합중국 특허 제4,154,688호에 상세하게 설명되어 있다. 제2의 예비 코팅 필터(140)는 단부 캡들과 필터 요소(10) 주위를 감싸는 격벽(50)을 더 포함하며, 전술한 바와 같이 보호 부재(132)를 포함할 수 있다. 더욱이, 제2의 예비 코팅 필터(140)는 전술한 바와 같이 예비 코팅되고 역류 세척이 될 수 있다.
제2의 예비 코팅 필터(140)의 쐐기 지지체(142)들은 주름들을 견고하게 하며 따라서, 격벽은 필터 요소(10) 주위에 팽팽하게 감겨질 수 있고 제2의 예비 코팅 필터(140)는 큰 압력 차이를 견딜 수 있다. 그러나, 쐐기 지지쳬(142)들은 이용 가능한 여과 면적을 감소시키며, 따라서, 제2의 예비 코팅 필터(140)는 제1의 예비 코팅 필터(130)보다 덜 바람직하다.
방사상으로 연장되는 종방향으로 주름잡힌 원통형 필터 요소들은 많은 유체들, 즉, 액체들과 기체들을 여과하는 데 사용된다.

Claims (54)

  1. 자신을 통해 흐르는 유체로부터 하나 이상의 물질을 제거하는 필터로서, 종방향 축, 제1 및 제2의 단부면들, 내주, 외주 및 복수의 종방향 주름들을 포함하는 주름잡힌 필터 요소를 구비하며,
    여기서, 각 주름은 정상부, 근저부, 및 한쌍의 다리를 가지며, 각 주름의 다리들은 주름의 정상부에서 서로 연결되며, 또한 주름의 근저부에서 인접한 주름들의 다리들에 연결되고, 다리들을 따른 방향으로 측정되고 근저부 쪽의 내경으로부터 정상부 쪽의 외경까지 연장되는 각 주름의 높이는 D와 d가 각각 외주와 내주에서의 필터 요소의 외경과 내경이며, t가 각 다리의 두께일 때, (D-d)/2보다 크며, (D2-d2)/[4(d+2t)]보다 작거나 같으며,
    또한 여기서, 주름잡힌 필터 요소는 상류면과 하류면을 갖는 필터 매체, 필터 매체의 상류면의 상류에 위치한 상류 배수 매체, 및 필터 매체의 하류면의 하류에 위치한 하류 배수 매체를 포함하는 주름잡힌 복합체를 포함하여 구성되며, 상류 배수 매체는 여과될 유체를 필터 매체의 상류면을 따라 분배하며, 필터 매체는 필터 매체를 통하여 흐르는 유체로부터 하나 이상의 물질을 제거하며, 하류 배수 매체는 필터 매체의 하류면으로부터의 여과된 유체를 배수하며,
    주름 잡힌 필터 요소의 제1 및 제2 단부면들과 각각 밀봉되도록 배열되며 적어도 하나가 개방된 단부 요소로 구성되는 제1 및 제2 단부 요소들을 더 구비하는 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상류 및 하류 배수 매체들은 실질적으로 같은 가장자리로의 유동 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 상류 및 하류 배수 매체들이 동일한 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상류 및 하류 배수 매체들이 다른 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 상류 배수 매체는 상기 하류 배수 매체보다 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 필터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 상류 배수 매체가 필터 매체를 통한 압력 강하보다 더 낮은 압력 강하를 상류 배수 매체에 제공하는 가장자리로의 유동 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 상류 및 하류 배수 매체들 중 적어도 하나가 직조 또는 비직조 시트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 필터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 상류 및 하류 배수 매체들 중 적어도 하나가 그물 또는 스크린을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 필터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 그물은 25.4mm(1인치) 당 적어도 10가닥의 그물눈 개수를 갖는 1조의 평행인 가닥들을 포함하며, 하나의 다리의 배수 그물은 인접한 다리의 배수 그물에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 필터.
  10. 제8항에 있어서, 상기 그물은 제1 및 제2조의 평행인 가닥들을 갖는 압출 중합체 그물을 포함하며, 상기 제1조의 가닥들은 상기 필터 매체와 상기 제2조의 가닥들 사이에 배치되어 있으며 25.4mm(1인치) 당 적어도 10가닥의 그물눈 개수를 가지며, 하나의 다리의 배수 그물은 인접한 다리의 배수 그물을 대해 가압되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  11. 제1항에 있어서, 상기 상류 및 하류 배수 매체들 양자는 25.4mm(1인치) 당 적어도 10가닥의 그물눈 개수를 갖는 1조의 평행인 가닥들을 포함하는 그물을 포함하여 구성되며, 하나의 다리의 배수 그물은 인접한 다리의 배수 그물에 대해 가압되는 것을 특징으로 하는 필터.
  12. 제1항에 있어서, 상기 상류 및 하류 배수층들 양자는 제1 및 제2조의 평행인 가닥들을 갖는 압출 중합체 그물을 포함하며, 상기 제1조의 가닥들은 상기 필터 매체와 상기 제2조의 가닥들 사이에 배치되어 있으며 25.4mm(1인치) 당 적어도 약 10가닥의 그물눈 개수를 가지며, 하나의 다리의 배수 그물은 인접한 다리의 배수 그물에 대해 가압되어 있는 것을 특징으로 하는 필터.
  13. 제1항에 있어서, 상기 필터 매체는 적어도 제1 및 제2 필터 매체들을 구비하는 것을 특징으로 하는 필터.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 및 제2 필터 매체들은 다른 여과 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 필터 매체는 상기 제2 필터 매체에 대해 예비여과층으로 작용하는 것을 특징으로 하는 필터.
  16. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 각 주름이 (D2-d2)/[4(d+2t)]의 적어도 약 80%의 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
  17. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 연속적인 부위는 상기 필터 요소의 축방향 길이의 적어도 약 95%만큼 연장되는 것을 특징으로 하는 필터.
  18. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 매체는 다공성의 중합체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 필터.
  19. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 매체는 섬유질의 재료를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 필터.
  20. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 매체는 더 미세한 기공 부위와 상기 더 미세한 기공 부위로부터 상류쪽에 배치된 더 큰 기공 부위를 포함하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 필터.
  21. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주름들을 중첩된 상태로 보지하기 위하여 주름잡힌 필터 요소를 감싸는 보지 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터.
  22. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 단부 요소들은 상기 필터 요소의 제1 및 제2 단부면들에 부착된 제1 및 제2 단부 캡을 포함하며, 제1 및 제2 단부 캡들 중의 적어도 하나는 개방된 단부캡인 것을 특징으로 하는 필터.
  23. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 인접한 주름들 사이에는 실질적으로 빈 공간이 없는 것을 특징으로 하는 필터.
  24. 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 요소의 내주와 외주 사이의 모든 체적은 실질적으로 상기 주름잡힌 필터 요소들에 의해 점유되는 것을 특징으로 하는 필터.
  25. 상류 배수 매체, 필터 매체, 및 하류 배수 매체를 포함하여 각 주름이 정상부, 근저부, 및 한쌍의 다리를 포함하며 각 주름의 다리들이 상기 주름의 정상부에서 서로 연결되며 주름의 근저부에서 인접한 주름들의 다리들에 연결되는 복수의 주름들을 형성하는 복합체를 주름잡는 단계;
    복수의 주름들을, 제1 및 제2 단부면들과 다리를 따른 방향으로 측정되고 근저부 쪽의 내주로부터 정상부 쪽의 외주로 연장되는 각 주름의 높이는 D와 d가 각각 외주와 내주에서 필터 요소의 외경과 내경이고 t가 주름의 다리의 두께일 때 (D-d)/2보다 크고 대략 (D2-d2)/[4(d+2t)]보다 작거나 같으며 종방향으로 연장되는 주름들을 포함하는 원통형 필터 요소로 배열하는 단계; 및
    적어도 하나가 개방된 단부 요소로 구성되는 제1 및 제2 단부 요소로 각각 주름잡힌 필터 요소의 제1 및 제2 단부면을 밀봉하는 단계를 구비하는 필터 제작 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 복합체를 주름잡는 단계는 복수의 주름들을 형성하기 위해 배수 매체들 중 하나와 상기 필터 매체 사이에 배치된 쿠션 매체를 포함하는 복합체를 주름잡는 소단계를 포함하며, 쿠션 매체는 상기 필터 매체보다 더 높은 내마모성을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 상류 배수 매체와 하류 배수 매체 중의 적어도 하나는 그물을 포함하여 구성되는 것과 주름들을 배열하는 단계는 한 다리의 그물 배수 매체를 인접한 다리의 그물 배수 매체에 대해 가압하는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  28. 제25항에 있어서, 상기 상류 배수 매체와 하류 배수 매체 중의 적어도 하나는 25.4mm(1인치) 당 적어도 10가닥의 그물눈 개수를 갖는 한조의 평행인 가닥들을 포함하는 그물을 포함하여 구성되는 것과 주름들을 배열하는 단계는 한 다리의 그물 배수 매체를 인접한 다리의 그물 배수 매체에 대해 가압하는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  29. 제25항에 있어서, 상기 상류 배수 매체와 하류 배수 매체 중의 적어도 하나는 제1 및 제2조의 평행인 가닥들을 갖는 압출 중합체 그물을 포함하여 구성되며, 제1조의 평행인 가닥들은 상기 필터 매체와 제2조의 평행인 가닥들 사이에 배치되어 있으며 25.4mm(1인치) 당 적어도 10가닥의 그물눈 개수를 갖는 것과 주름들을배열하는 단계는 한 다리의 그물 배수 매체를 인접한 다리의 그물 배수 매체에 대해 가압하는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  30. 제25항에 있어서, 상기 상류 배수 매체와 하류 배수 매체 양자는 제1 및 제2조의 평행인 가닥들을 갖는 압출 중합체 그물을 포함하여 구성되며, 제1조의 평행인 가닥들은 상기 필터 매체와 제2조의 평행인 가닥들 사이에 배치되어 있으며 25.4mm(1인치) 당 적어도 10가닥의 그물눈 개수를 갖는 것과 주름들을 배열하는 단계는 한 다리의 그물 배수 매체를 인접한 다리의 그물 배수 매체에 대해 가압하는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  31. 제25항에 있어서, 상기 상류 배수 매체 및 하류 배수 매체 중 적어도 하나가 직조 또는 비직조 시트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  32. 제27항 내지 제30항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 그물 배수 매체들을 가압하는 단계는 한 다리의 그물 배수 매체의 가닥들을 인접한 다리의 그물 배수 매체의 가닥들에 대해 가압하는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  33. 제25항 내지 제31항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 복합체를 주름잡는 단계는 각 주름에 제1다리와 더 긴 제2다리를 형성하는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  34. 제25항 내지 제31항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 주름들을 배열하는 단계는 주름잡힌 필터 복합체의 종방향 단부들을 서로 밀봉하는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  35. 제25항 내지 제31항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 주름들을 배열하는 단계는 주름들을 원통형으로 형성하는 소단계와 그 다음의 주름들을 비트는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  36. 제25항 내지 제31항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 단부 요소로 제1 단부면을 밀봉하는 단계는 제1 단부 캡으로 제1 단부면을 덮는 소단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  37. 제25항 내지 제31항 중의 어느 한 항에 있어서, 다수의 구멍이 형성된 코어의 주위에 복수의 주름들을 배치시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  38. 제25항 내지 제31항 중의 어느 한 항에 있어서, 복수의 주름들 주위에 다수의 구멍이 형성된 케이지를 위치시키는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  39. 제25항 내지 제31항 중의 어느 한 항에 있어서, 필터 요소 주위를 포장 부재로 나선형으로 감싸는 소단계를 포함하여 필터 요소 주위를 포장 부재로 감싸는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  40. 제25항 내지 제31항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 주름들을 배열하는 단계는 각각이 (D2-d2)/[4(d+2t)]의 적어도 약 80%의 높이를 가지는 종방향으로 연장되는 주름들을 포함하도록 필터 요소를 형성하는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  41. 제25항 내지 제31항 중의 어느 한 항에 있어서, 각 주름의 정상부에서 실질적으로 원활한 반경을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 제작 방법.
  42. 여과 방법으로서,
    자신을 통해 흐르는 유체로부터 하나 이상의 물질을 제거하는 필터로서, 종방향 축, 제1 및 제2의 단부면들, 내주, 외주 및 복수의 종방향 주름들을 포함하는 주름잡힌 필터 요소를 구비하며,
    여기서, 각 주름은 정상부, 근저부, 및 한쌍의 다리를 가지며, 각 주름의 다리들은 주름의 정상부에서 서로 연결되며 주름의 근저부에서 인접한 주름들의 다리들에 연결되고, 다리들을 따른 방향으로 측정되고 근저부 쪽의 내경으로부터 정상부 쪽의 외경까지 연장되는 각 주름의 높이는 D와 d가 각각 외주와 내주에서의 필터 요소의 외경과 내경이며, t가 각 다리의 두께일 때, (D-d)/2보다 크며, (D2-d2)/[4(d+2t)]보다 작거나 같으며,
    또한 여기서, 주름잡힌 필터 요소는 상류면과 하류면을 갖는 필터 매체, 필터 매체의 상류면의 상류에 위치한 상류 배수 매체, 및 필터 매체의 하류면의 하류에 위치한 하류 배수 매체를 포함하는 주름잡힌 복합체를 포함하여 구성되며,
    적어도 하나가 개방된 단부 요소로 구성되는 제1 및 제2 단부 요소들은 주름 잡힌 필터 요소의 제1 및 제2 단부면들과 각각 밀봉되도록 배열되는 필터를 통하여 유체를 일방향으로 통과시키는 단계로서,
    여과될 유체를 필터 매체의 상류면을 따라 분배하도록 상류 배수 매체를 통하여 유체를 통과시키는 소단계, 필터 매체를 통하여 흐르는 유체로부터 하나 이상의 물질을 제거하기 위하여 필터 매체를 통하여 유체를 통과시키는 소단계, 및 필터 매체의 하류면으로부터의 여과된 유체를 배수하도록 하류 배수 매체를 통하여 여과된 유체를 통과시키는 소단계를 포함하는 단계; 및
    필터의 주름들을 통하여 반대 방향으로 세척 유체를 통과시키는 단계를 구비히는 여과 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 상류 및 하류 배수 매체들 중 적어도 하나가 직조 또는 비직조 시트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  44. 제42항에 있어서, 상기 상류 배수 매체 및 하류 배수 매체 중 적어도 하나가 그물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 그물이 25.4mm(1인치) 당 적어도 10가닥의 그물눈 개수를 갖는 한조의 평행인 가닥들을 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  46. 제44항에 있어서, 상기 그물은 제1 및 제2조의 평행인 가닥들을 갖는 압출 중합체 그물을 포함하며, 제1조의 평행인 가닥들은 상기 필터 매체와 제2조의 평행인 가닥들 사이에 배치되어 있으며 25.4mm(1인치) 당 적어도 10가닥의 그물눈 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  47. 제42항에 있어서, 상기 상류 배수층과 하류 배수층 양자는 제1 및 제2조의 평행인 가닥들을 갖는 압출 중합체 그물을 포함하여 구성되며, 제1조의 평행인 가닥들은 상기 필터 매체와 제2조의 평행인 가닥들 사이에 배치되어 있으며 25.4mm(1인치) 당 적어도 10가닥의 그물눈 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  48. 제42항 내지 제47항 중의 어느 한 항에 있어서, 유체를 일방향으로 통과시키는 단계와 세척 유체를 반대 방향으로 통과시키는 단계는 필터 요소의 주름들을 통하여 유체를 전반적으로 내측으로 통과시키는 소단계와 세척 유체를 전반적으로 외측으로 통과시키는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  49. 제42항 내지 제47항 중의 어느 한 항에 있어서, 유체를 일방향으로 통과시키는 단계와 세척 유체를 반대 방향으로 통과시키는 단계는 필터 요소의 주름들을 통하여 유체를 전반적으로 외측으로 통과시키는 소단계와 세척 유체를 전반적으로 내측으로 통과시키는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  50. 제42항 내지 제47항 중의 어느 한 항에 있어서, 유체를 일방향으로 통과시키는 단계는 필터 요소를 통하여 액체를 일방향으로 통과시키는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  51. 제42항 내지 제47항 중의 어느 한 항에 있어서, 유체를 일방향으로 통과시키는 단계는 필터 요소를 통하여 기체를 일방향으로 통과시키는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  52. 제42항 내지 제47항 중의 어느 한 항에 있어서, 세척 유체를 일방향으로 통과시키는 단계는 필터 요소를 통하여 역류 액체를 반대 방향으로 통과시키는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  53. 제42항 내지 제47항 중의 어느 한 항에 있어서, 세척 유체를 일방향으로 통과시키는 단계는 필터 요소를 통하여 역류 기체를 반대 방향으로 통과시키는 소단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과 방법.
  54. 제42항 내지 제47항 중의 어느 한 항에 있어서, 각 주름의 높이는 (D2-d2)/[4(d+2t)]의 적어도 약 80%인 것을 특징으로 하는 여과 방법.
KR1019980709029A 1992-11-06 1993-11-08 필터와그제작방법및여과방법 KR100329140B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US97283992A 1992-11-06 1992-11-06
US07/972,839 1992-11-06
PCT/US1993/010697 WO1994011082A1 (en) 1992-11-06 1993-11-08 Pleated filter assembly, and the method and apparatus for making

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950701808A Division KR100329141B1 (ko) 1992-11-06 1993-11-08 필터와그제작방법및여과방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100329140B1 true KR100329140B1 (ko) 2002-06-20

Family

ID=25520208

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980709029A KR100329140B1 (ko) 1992-11-06 1993-11-08 필터와그제작방법및여과방법
KR1019950701808A KR100329141B1 (ko) 1992-11-06 1993-11-08 필터와그제작방법및여과방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950701808A KR100329141B1 (ko) 1992-11-06 1993-11-08 필터와그제작방법및여과방법

Country Status (9)

Country Link
US (2) US7083564B2 (ko)
EP (5) EP0983954A1 (ko)
JP (3) JP3699475B2 (ko)
KR (2) KR100329140B1 (ko)
CN (4) CN1067291C (ko)
CA (1) CA2148692C (ko)
DE (4) DE4395947T1 (ko)
GB (1) GB2288746B (ko)
WO (1) WO1994011082A1 (ko)

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2087557C (en) * 1992-07-31 2000-04-25 Matthew Raskin Method for removing catalyst
CN1067291C (zh) * 1992-11-06 2001-06-20 帕尔公司 过滤器
US5489379A (en) * 1994-07-08 1996-02-06 Pall Corporation Apparatus for filtering solution
JPH10504241A (ja) * 1994-08-17 1998-04-28 ポール コーポレイション 食用油を濾過する方法および装置
DE4429490A1 (de) * 1994-08-19 1996-02-22 Knecht Filterwerke Gmbh Radial durchströmtes ringförmiges Filterelement
AU3968495A (en) * 1994-10-21 1996-05-15 Pall Corporation Fluid processing apparatus
EP0876198B1 (en) * 1995-09-14 2002-08-21 Pall Corporation Method and device for removing iron from aqueous liquids
CA2278936A1 (en) * 1997-01-20 1998-07-23 John A. Corey Apparatus and method for forming spiral pleated filter cartridges
DE19735993A1 (de) * 1997-08-19 1999-02-25 Mann & Hummel Filter Filterelement, insbesondere zur Flüssigkeitsfilterung
WO2000040319A1 (en) * 1999-01-07 2000-07-13 Cuno, Incorporated Pleated filter element and method of forming a pleated filter element
AU2045001A (en) 1999-11-23 2001-06-04 Pall Corporation Conductive filter cartridge
US6508934B2 (en) * 2000-12-15 2003-01-21 Bha Group Holdings, Inc. Filter cartridge with strap and method
US20060108277A1 (en) 2004-11-19 2006-05-25 Fall Brian L Circumferentially pleated filter assembly and method of forming the same
US7387656B2 (en) 2005-01-07 2008-06-17 Mecs, Inc. Fiber collecting media strip for a mist eliminator
US8545658B2 (en) * 2005-11-09 2013-10-01 3M Innovative Properties Company Apparatus and methods for forming filter sleeves having circumferential pleats for use in a bag-type filter assembly
US7416576B2 (en) * 2006-01-27 2008-08-26 Mecs, Inc. Fiber bed assembly and fiber bed therefor
CN101069495B (zh) * 2006-05-11 2011-12-07 广州神阳高新技术有限公司 过滤盒
US20080272048A1 (en) * 2007-05-01 2008-11-06 Bha Group, Inc. Filter cartridge media retention system
JP5385524B2 (ja) * 2007-11-14 2014-01-08 ダイワボウホールディングス株式会社 カートリッジフィルター
CN101918102B (zh) 2007-12-21 2013-09-11 3M创新有限公司 过滤器装置
DE102009052123A1 (de) * 2009-11-05 2011-05-12 Mann + Hummel Gmbh Filterelement, Filtereinrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Filterelements
EP2332630A1 (en) * 2009-11-18 2011-06-15 Covidien AG Filter for a breathing circuit
EP2542320A2 (en) * 2010-03-01 2013-01-09 Amiad Water Systems Ltd. Filtering element and method for its manufacture
DE102010011722A1 (de) * 2010-03-17 2011-09-22 Hydac Filtertechnik Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Filterelementes
US20120012518A1 (en) * 2010-07-19 2012-01-19 General Electric Company Coreless filter cartridge and method of forming a coreless filter cartridge
DE102010056148B4 (de) 2010-12-28 2013-01-03 Sartorius Stedim Biotech Gmbh Filter
DE102011106304A1 (de) 2011-07-01 2013-01-03 Robert Bosch Gmbh Filterelement
JP5839547B2 (ja) * 2011-07-28 2016-01-06 日東電工株式会社 フィルタ濾材のプリーツ加工方法およびプリーツ加工装置
KR200471032Y1 (ko) * 2012-04-17 2014-02-12 주식회사 대한아이엠 배수 유로용 복합 필터를 구비한 수직 배수재
US10350529B2 (en) * 2012-06-21 2019-07-16 Entegris, Inc. Filtration article with fluoropolymer knit
WO2014001134A1 (en) 2012-06-28 2014-01-03 Bekaert Advanced Filtration Sa Pleated filter
DE102012016955A1 (de) * 2012-08-28 2014-03-06 Mann+Hummel Gmbh Filteranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Filteraufnahme
JP5658726B2 (ja) * 2012-10-31 2015-01-28 大幸機器株式会社 フィルタ装置
US20150336033A1 (en) * 2014-05-22 2015-11-26 W. L. Gore & Associates, Inc. Filtration Article Containing A Filtration Material Having Twisted Pleats Therein
US20160023136A1 (en) * 2014-07-28 2016-01-28 Graver Technologies Llc End Plug for Precoat Filter Element
US9968874B2 (en) * 2015-04-06 2018-05-15 Delphi Technologies Ip Limited Fluid pump with a strainer
US9579592B2 (en) * 2015-04-06 2017-02-28 Pall Corporation Filter elements
EP3680001B1 (en) * 2016-03-02 2023-10-04 Donaldson Company, Inc. Filter element having inner support and method of filtering a fluid
SG11201811420VA (en) * 2016-08-29 2019-01-30 Emd Millipore Corp Fixed rigid wall device for compressed pleat configuration filters
WO2018091531A1 (de) 2016-11-15 2018-05-24 Mann+Hummel Gmbh Verfahren zum herstellen eines filtermediums, filtermedium und filterelement
US10518202B2 (en) 2016-11-28 2019-12-31 Bullfrog International, L.C. Filter system
CN107009685B (zh) * 2017-04-10 2018-12-07 浙江大学 一种振动起皱机
KR101982613B1 (ko) * 2017-04-26 2019-05-27 (주) 마루정공 필터의 주름 제조장치
CN107376511B (zh) * 2017-08-24 2023-05-12 联合滤洁流体过滤与分离技术（北京）有限公司 一种水过滤材料斜褶打褶机
CN108658141B (zh) * 2018-05-31 2021-01-26 苏州品立环保系统有限公司 水净化装置及具有其的餐饮废水处理设备
US10918976B2 (en) * 2018-10-24 2021-02-16 Pall Corporation Support and drainage material, filter, and method of use
US10617978B1 (en) * 2018-10-24 2020-04-14 Pall Corporation Support and drainage material, filter, and method of use
RU189374U1 (ru) * 2019-03-04 2019-05-21 Акционерное общество "Завод фильтров "Седан" Воздушный фильтр
US20200289965A1 (en) * 2019-03-11 2020-09-17 Hamilton Sundstrand Corporation Oil filter assembly for an integrated drive generator
CN110538498A (zh) * 2019-09-19 2019-12-06 杭州科百特过滤器材有限公司 一种折叠滤芯
CN112121551A (zh) * 2020-09-09 2020-12-25 苏州恒清环保科技有限公司 一种折叠机构及应用该机构的除尘袋笼
CN113002071B (zh) * 2021-03-31 2022-10-25 重庆市南川区金鑫纸业有限公司 一种瓦楞纸板生产装置
RU206268U1 (ru) * 2021-06-01 2021-09-02 Сергей Викторович Хамидулин Фильтрующий элемент со спиральными каркасами дополнительной жесткости
CN114307316B (zh) * 2021-12-22 2023-06-13 盐城中铭新材料有限公司 一种可调节的高渗透纤维过滤装置及过滤方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950704019A (ko) * 1992-11-06 1995-11-17 길버트 피. 와이너 주름잡힌 필터 조립체와 이의 제작 방법 및 장치 (pleated filter assembly, and the method and apparatus for making)

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US554791A (en) * 1896-02-18 Linotype-machine
US1613983A (en) * 1925-11-02 1927-01-11 Miller Rubber Co Ruching forming and applying machine
US2495130A (en) * 1943-04-15 1950-01-17 Vokes Ltd Crimping or pleating apparatus and method
US2677993A (en) * 1949-06-28 1954-05-11 Magnus Harmonica Corp Method and apparatus for pleating blanks of laminated sheet material and preformed blanks of laminated sheet material
US2801009A (en) * 1954-02-10 1957-07-30 Gen Motors Corp Filter having outwardly extending pleats
US2962991A (en) * 1956-07-23 1960-12-06 Ideal Pleating Co Feeder for ruching machine
US2915997A (en) * 1956-10-18 1959-12-08 S & W Sewing Machine Attachmen Box pleating attachment for sewing machines
US3417870A (en) * 1965-03-22 1968-12-24 Gulf General Atomic Inc Reverse osmosis purification apparatus
FR1594622A (ko) * 1968-10-02 1970-06-08
US4154688A (en) * 1978-01-27 1979-05-15 Pall Corporation Collapse-resistant corrugated filter element
US4201119A (en) * 1978-09-08 1980-05-06 Mine Safety Appliances Company Filter pleating machine
EP0077086A3 (de) * 1981-09-02 1984-07-25 DrM, Dr. Müller AG Verfahren zur Reinigung von Filterelementen
US4604709A (en) * 1983-02-14 1986-08-05 International Business Machines Corp. Channel communicator
EP0130394B1 (en) * 1983-06-29 1986-12-10 CLERICI, Giordano A pleating machine for pleating cloth with mutually converging folds
US4650102A (en) * 1986-01-15 1987-03-17 Crown Creative Industries, Inc. Apparatus for forming apertures in pleats
US4793051A (en) * 1986-05-13 1988-12-27 Donaldson Company, Inc. Method for construction of crimp seal pleated filter assembly
GB2214447A (en) * 1988-01-26 1989-09-06 Pall Corp Filter element
US5252207A (en) * 1988-06-15 1993-10-12 Pall Corporation Wrap member having openings
US5130023A (en) * 1989-04-03 1992-07-14 Pall Corporation Filter cartridge with end densification ring
JP2805709B2 (ja) * 1989-04-04 1998-09-30 株式会社アイアイシー 浄水器
US5702552A (en) * 1989-10-05 1997-12-30 Springs Window Fashions Division, Inc. Method for making a pleated expandable cellular product for window coverings
ES2066083T3 (es) * 1989-11-27 1995-03-01 Asf Air System Filter Ag Procedimiento y dispositivo para la fabricacion de un elemento de filtro plisado.
US5174896A (en) * 1990-06-25 1992-12-29 Harmsco, Inc. Filtering system utilizing rotational flow and angled pleated filter media and method for making slanted pleated filter media
GB9019855D0 (en) * 1990-09-11 1990-10-24 Pall Corp Depth filter media
US6466993B1 (en) * 1998-11-05 2002-10-15 Compaq Information Technologies Group, L.P. Method and apparatus for performing transactions rendering between host processors and I/O devices using concurrent non-blocking queuing techniques and I/O bus write operations
US6804737B2 (en) * 2000-12-26 2004-10-12 Lsi Logic Corporation Methods and systems for intelligent I/O controller with channel expandability via master/slave configuration
US6973529B2 (en) * 2001-09-28 2005-12-06 International Business Machines Corporation Multiple I/O path selection among disparate channel paths

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR950704019A (ko) * 1992-11-06 1995-11-17 길버트 피. 와이너 주름잡힌 필터 조립체와 이의 제작 방법 및 장치 (pleated filter assembly, and the method and apparatus for making)

Also Published As

Publication number Publication date
EP1380331B1 (en) 2006-07-05
CN1228348A (zh) 1999-09-15
JP2001198425A (ja) 2001-07-24
KR100329141B1 (ko) 2002-10-04
DE69333430T2 (de) 2004-07-22
DE69329118D1 (de) 2000-08-31
CN1083285C (zh) 2002-04-24
DE4395947T1 (de) 1995-10-05
WO1994011082A1 (en) 1994-05-26
EP0982061B1 (en) 2004-02-25
DE69334045D1 (de) 2006-08-17
GB2288746B (en) 1996-11-06
KR950704019A (ko) 1995-11-17
JP3699475B2 (ja) 2005-09-28
EP0667800A1 (en) 1995-08-23
DE69334045T2 (de) 2007-01-25
DE69329118T2 (de) 2000-12-14
GB9508862D0 (en) 1995-07-12
EP0982061A1 (en) 2000-03-01
US20060183619A1 (en) 2006-08-17
GB2288746A (en) 1995-11-01
CN1228349A (zh) 1999-09-15
EP1380331A1 (en) 2004-01-14
EP0667800A4 (en) 1997-03-12
US7083564B2 (en) 2006-08-01
EP0982060A1 (en) 2000-03-01
CA2148692A1 (en) 1994-05-26
DE69333430D1 (de) 2004-04-01
EP0667800B1 (en) 2000-07-26
JP2001190914A (ja) 2001-07-17
JPH08503412A (ja) 1996-04-16
CN1067291C (zh) 2001-06-20
CN1228347A (zh) 1999-09-15
EP0983954A1 (en) 2000-03-08
US7318800B2 (en) 2008-01-15
CA2148692C (en) 2007-03-06
CN1083286C (zh) 2002-04-24
CN1091052A (zh) 1994-08-24
US20040162203A1 (en) 2004-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100329140B1 (ko) 필터와그제작방법및여과방법
US5543047A (en) Filter with over-laid pleats in intimate contact
JP5042408B2 (ja) プリーツ付フィルター要素
US7645312B2 (en) Pleated multi-layer filter media and cartridge
EP1249261B1 (en) Pleated filter element and method of making said element
EP2959955B1 (en) Helically wrapped filter
EP0648524A1 (en) Filter cartridge construction
JPH10113508A (ja) フィルタ
US20080246182A1 (en) High flow fluid filtration systems and methods for manufacturing same
EP0869836A2 (en) Separation arrangement
US4058464A (en) Helically wound expandable filter
WO2005082485A1 (en) Media support screen arrangement for liquid filters
GB2274604A (en) Filter element
DE112020006342T5 (de) Filterelement mit strömungleitenden durchlässigkeitsschichten

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130220

Year of fee payment: 12

EXPY Expiration of term