KR100371260B1 - 여과장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 여과장치는 처리하고자 하는 액체를 도입하기 위한 입구를 가지는 콘테이너, 및 상기 콘테이너 내에 제공되고 처리된 액체용 출구를 가지는 환형(環形) 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(7)를 포함한다. 상기 스크린 어셈블리는 직경이 상이하고 축이 상기 콘테이너 내에 수직으로 연장되는 상태로 콘테이너 내에 동축을 이루며 배치되는 3개 이상의 원통형 스크린(9, 10, 11)을 포함한다. 스크린들(9, 10, 11) 사이에는 각각 환형공간(annulus)(12,13)이 형성된다. 상이한 여과기능을 실행하는 두 개 이상의 여과재가 상기 원통형 스크린들 사이의 환형공간 각각에 하나씩 충전된다.

Description

여과장치 {FILTERING DEVICE}
본 발명은 여과장치에 관한 것으로, 특히 처리하고자 하는 액체에 잠긴 상태에서의 정밀한 여과에 적합한 여과장치에 관한 것이다. 처리대상 액체는 일반적 용도의 물, 음료수, 강물, 수영장 물, 및 다양한 다른 액체를 포함한다.
단일 콘테이너 내에 제공된 상이한 타입의 다층 여과재(multi-layered filtering material)―여기서 다층 여과재를 통해 처리대상 액체가 상이한 여과공정을 거치게 됨―를 포함하는 여과장치가 종래기술에 공지되어 있다. 그러한 종래기술 여과장치의 예가 도 19에 도시되어 있다. 이 종래기술 여과장치에 있어서, 처리대상 액체는 콘테이너(a)의 상부에 제공된 입구(b)를 통해 콘테이너(a) 내부로 도입된다. 처리대상 액체는 분배기(distributor)(c)를 통해 상부 여과재층 위로 살포된다. 상부 여과재층(d)은 무연탄(anthracite)의 조대 과립(coarse grain)으로 이루어지고 처리대상 액체 내의 상대적으로 큰 직경의 불순물이 상기 무연탄층에 의해 포집된다. 다음에, 처리대상 액체는 가닛(garnet)의 미세 과립(fine grain)으로 이루어지는 하부 여과재층(e)을 통해 밑으로 흐르고 상대적으로 작은 직경의 불순물이 상기 가닛층에 의해 포집된다. 처리된 액체는 컬렉터 스크린(collector screen)(f)에 의해 수집되고 콘테이너(a)의 저면부에 제공된 출구(g)로부터 배출된다.
상기 종래기술 여과장치에서 처리대상 액체 내에 있는 대부분의 불순물은 상부층에 의해 포집되므로, 상부층의 무연탄 과립은 불순물에 의해 쉽게 폐색(blocking)되는 경향이 있고 따라서 상부층의 빈번한 역세척(reverse washing)이 필요하다. 이러한 목적에서, 상부층(d) 및 하부층(e)의 여과재 과립을 교반시켜 불순물을 제거하기 위해 컬렉터 스크린(f)을 통해 상부층(d) 및 하부층(e)으로 압축공기가 취입되고, 다음에 상기 불순물을 씻어 내기 위해 컬렉터 스크린(f)을 통해 역세척수가 상부층(d) 및 하부층(e)으로 강제 주입된다. 이러한 역세척은 정확하게 행해져야 하는데, 그 이유는 불순물이 무연탄 과립에서 제거되기는 하였으나 씻겨 나가지 않고 콘테이너 내에 잔류할 경우에는 상부층(d)의 표면에 낙하하여 퇴적되기 때문이다.
종래기술 여과장치에서의 또 다른 문제는 상부층(d) 여과재의 직경이 일반적으로 하부층(e) 여과재의 직경보다 크기 때문에 상부층(d) 여과재가 하부층(e) 여과재의 비중과 동일한 비중을 가질 경우, 역세척 조작중에 이루어진 상기 여과재들의 교반 후 상대적으로 직경이 큰 상부층 여과재가 하부층(e) 여과재보다 빨리 침강하여 상부층(d) 여과재가 하부층(e) 여과재 밑에 퇴적되는 바람직하지 않은 결과를 초래한다. 이러한 현상이 일어나는 것을 막기 위해 종래기술의 여과장치에서는 가닛보다 비중이 작은 무연탄의 굵은 과립이 상부층(d)에 사용되고 가닛의 미세 과립은 하부층(e)에 사용된다. 따라서 종래기술의 여과장치는 다층 여과재가 제공되어 있는 콘테이너의 크기에 비하여 상대적으로 작은 유효 여과 표면적을 가진다.
본 발명의 목적은 종래기술의 여과장치에 비해 유효 여과 표면적이 큰 여과장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 여과재 표면에 퇴적되는 불순물의 양을 감소시킬 수 있고 그에 따라 역세척 조작의 빈도를 감소시킬 수 있는 여과장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 선택하고자 하는 여과재의 비중에 의해 제한받지 않고 두 개 이상의 상이한 여과재가 자유롭게 선택될 수 있는 여과장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예를 나타내는 단면도.
도 2는 도 1의 실시예에서 사용된 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리의 사시도로서, 스크린의 환형공간에 여과재가 채워지지 않은 상태를 나타낸다.
도 3은 도 2의 스크린 어셈블리의 단면도.
도 4는 스크린의 환형공간에 여과재가 채워진 상태를 나타내는 상기 스크린 어셈블리의 단면도.
도 5는 원통형 스크린의 부분 확대 사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 사시도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예의 부분 사시도.
도 8은 다른 실시예의 사시도.
도 9는 도 8에 나타낸 실시예의 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예의 단면도로서 여과 조작중인 상태를 나타낸다.
도 11은 역세척 조작중인 도 10의 실시예의 단면도.
도 12는 도 10 및 도 11의 실시예에서 사용된 역세척 튜브의 사시도.
도 13은 도 10의 화살표 A,A 방향으로 본 도면.
도 14는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 예시하는 사시도.
도 15는 도 14의 실시예에 대한 단면도.
도 16은 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 예시하는 사시도.
도 17은 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 예시하는 사시도.
도 18은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도.
도 19는 종래기술의 여과장치를 나타내는 단면도.
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해, 처리하고자 하는 액체를 도입하기 위한 입구를 가지는 콘테이너(container), 상기 콘테이너 내에 제공되고 처리된 액체용 출구를 가지는 환형(環形) 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(multi-layered prepacked screen assembly)―여기서 스크린 어셈블리는 직경이 상이하고 축이 상기 콘테이너 내에 수직으로 연장되는 상태로 콘테이너 내에 동축을 이루며 배치되는 3개 이상의 원통형 스크린을 포함하며, 인접한 스크린들 사이에 각각환형공간(annulus)가 형성됨―, 및 서로 다른 여과기능을 실행하며 상기 원통형 스크린들 사이의 환형공간 각각에 하나씩 충전되는 두 개 이상의 상이한 여과재를 포함하는 여과장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 청구항에 정의된 바와 같은 여과장치의 구조에 의해 종래기술의 여과장치보다 현저히 큰 유효 여과 표면적이 이용가능하다. 예를 들면, 뒤에 보다 충분히 설명되는 바와 같이, 직경이 2m이고 높이가 2m인 콘테이너를 사용하는 경우에 종래기술의 여과장치에 비해 10배 이상의 유효 여과 표면적을 얻을 수 있다.
또한, 스크린 어셈블리가 콘테이너 내에 수직으로 배치되므로 처리대상 액체가 원통형 스크린의 수직으로 배치된 스크린 표면으로 들어간다. 이것은 처리대상액체에 있는 불순물의 일부가 원통형 스크린에 들어가기 전에 중력으로 인하여 콘테이너 바닥으로 낙하하도록 함으로써 원통형 스크린의 여과재에 의해 포집되는 불순물의 양이 감소되는 결과를 가져온다. 그 결과, 포집된 불순물을 제거하기 위한 역세척 조작의 빈도가 처리대상 액체의 모든 불순물이 여과재에 의해 포집되는 종래기술의 여과장치에 비해 감소되고, 따라서 여과장치의 작업효율이 향상될 수 있다. 콘테이너 바닥에 침강된 불순물은 콘테이너 바닥에 제공된 배출구를 주기적으로 개방함으로써 제거될 수 있다.
여과재가 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리의 원통형 스크린 내에 카트리지(cartridge)의 형태로 프리패킹되므로, 여과재를 새로운 여과재로 교체하는 것은 스크린 어셈블리 전체를 교체함으로써 간단히 이루어질 수 있고, 이러한 교체작업은 여과재가 층(layer)마다 하나씩 차례로 교체되어야 하는 종래 여과장치의 경우보다 훨씬 용이하고 소요시간이 짧아진다.
두 개 이상의 여과재가 원통형 스크린에 의해 서로 격리되어 있으므로 역세척 조작이 진행되는 동안 상이한 여과재가 서로 혼합될 가능성이 없다. 그러므로 종래기술의 여과장치에서와 같이 여과재가 뒤바뀌어 재침강하는 것을 방지하기 위해 상이한 비중을 갖는 여과재를 선택할 필요가 없고, 따라서 여과기능이 다른 임의의 원하는 여과재가 각각의 비중을 고려할 필요없이 자유롭게 조합될 수 있다. 이것은 저감된 비용으로 더욱 효율적인 여과 결과를 성취할 수 있는 여과재의 조합을 가능하게 한다.
또한, 역세척 조작에 의해 여과재로부터 제거된 불순물이 완전히 씻겨 나가거나 중력에 의해 콘테이너 바닥에 떨어져서 여과재의 표면으로 되돌아오는 일이 없으므로, 여과재에서 제거된 불순물의 일부가 중력에 의해 상층에 있는 여과재의 표면으로 되돌아오는 종래기술의 경우에 비하여 역세척 조작의 효율이 향상된다.
본 발명의 하나의 특징특징서, 상기 스크린 어셈블리의 원통형 스크린 각각은 원통형 스크린의 일단으로부터 연장되어 인접한 각각의 원통형 스크린들과의 사이에 환형 쳄버(annular chamber)를 형성하는 폐쇄 원통형 벽부(closed cylindrical wall portion)를 가지며, 상기 환형 쳄버는 여과재로 충전된 인접 원통형 스크린들 사이에 형성된 상기 환형공간과 연속되고 여과재로 충전되지 않으며 역세척이 진행되는 동안 상기 환형 쳄버 내에서 여과재의 자유로운 상향 운동을 가능하게 한다.
본 발명의 상기 특징에 따르면, 역세척이 진행되는 동안 여과재가 환형 쳄버 내에서 상향 운동할 수 있으므로, 역세척 도중에 원통형 스크린들 사이의 모든 환형공간에 충전된 여과재를 뒤집을 수 있고 그 결과 여과재로부터의 불순물 제거가 촉진될 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 복수의 상기 환형 다층 스크린 어셈블리는 상기 콘테이너 내에 제공되고 상기 스크린 어셈블리의 출구는 공통의 출구관(outlet pipe)에 연결된다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 여과장치가 복수의 여과장치―여기서 복수의 여과장치는 서로 평행하게 배치되고, 처리하고자 하는 액체의 입구 및 상기 여과장치의 공통 출구관이 공통 연결관(connecting pipe)에 각각 연결되어 하나의 모듈을 형성함―를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 여과장치가 모듈을 형성하는 복수의 여과장치―여기서 복수의 여과장치의 공통 연결관이 보다 큰 모듈을 형성하도록 공통 연결관에 각각 추가로 연결됨―를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 스크린 어셈블리의 최내측 스크린(innermost screen)은 스크린의 축방향으로 연장되고 소정의 간격을 두고 대체로 원통형으로 배열되는 지지 로드(support rod) 및 지지 로드의 외부에 고정방식으로 부착되는 원통형 여과 부재를 포함하고, 상기 여과장치는 바이브레이터(vibrator)―여기서 바이브레이터는 스크린과 동축상태로 스크린의 중앙부에 제공되는 샤프트 및 일단이 샤프트에 고정되고 타단에서 지지 로드 각각의일부와 맞닿을 수 있는 적어도 하나의 판 스프링(leaf spring)을 포함함―및 상기 스크린 어셈블리와 상기 바이브레이터 중의 적어도 하나를 회전시키기 위한 구동유닛을 추가로 포함한다.
본 발명의 상기 특징에 따르면, 스크린 어셈블리와 바이브레이터 중 적어도 하나를 회전시킴으로써 판 스프링의 일단부가 원통형으로 배열된 지지 로드 각각에 순차적으로 맞닿고 거기에서 벗어나게 되며, 지지 로드에 대해 맞닿는 판스프링의 충격에 의해 지지 로드 각각 및 지지 로드에 고정되는 여과 부재에 약한 진동이 발생된다. 처리대상 액체 내의 불순물인 분말상 부유 고형물 입자(suspending solid particle)―여기서 분말상 부유 고형물 입자는 상기 액체가 여과 부재에 들어오면 여과 부재의 표면에 퇴적하는 경향이 있음―는 상기 진동에 의해 여과 부재의 표면으로부터 흔들려 떨어지고, 그 결과 이들 부유 고형물은 여과 부재 표면에서 거리를 두고 떨어진 상태로 유지됨으로써 여과 부재의 폐색(blocking)이 방지될 수 있다. 역세척을 위해 여과 조작을 중단함이 없이 여과 조작을 계속하면서 여과 부재의 폐색을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 스크린 어셈블리의 최외측 스크린(outermost screen)은 스크린의 축방향으로 연장되고 소정의 간격을 두고 대체로 원통형으로 배열되는 지지 로드 및 지지 로드의 내부에 고정방식으로 부착되는 원통형 여과 부재를 포함하고, 상기 여과장치는 바이브레이터―여기서 바이브레이터는 스크린과 동축상태로 스크린의 외부에 제공되고 스크린의 축방향으로 연장되는 프레임(frame) 및 일단이 프레임에 고정되고 타단에서 지지 로드 각각의 일부와 맞닿을 수 있는 적어도 하나의 판 스프링을 포함함―및 상기 스크린 어셈블리와 상기 바이브레이터 중의 적어도 하나를 회전시키기 위한 구동유닛을 추가로 포함한다.
본 발명의 상기 특징에 따르면, 진동에 의해 불순물인 고형물 입자를 흔들어 떨어내는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 콘테이너 내에서 처리대상 액체의 유동―여기서 액체의 유동방향은 상기 스크린 어셈블리로 들어가는 처리대상 액체의 유동방향과 상이함―을 생성하는 유동 생성수단(flow creating means)을 추가로 포함한다.
본 발명의 상기 특징에 따르면, 스크린으로 들어가는 처리대상 액체의 유동 방향과 상이한 방향을 가지는 처리대상 액체의 유동이 생성되고, 상기 액체가 스크린으로 유입되면 스크린 표면에 퇴적하는 경향이 있는 처리대상 액체 내의 불순물인 분말상 부유 고형물 입자가 스크린으로 들어가는 유동과 다른 방향을 가지는 이러한 유동에 의해 스크린 표면에서 씻겨 나가며, 그 결과 이들 부유 고형물 입자가 스크린 표면에서 거리를 두고 떨어진 상태로 유지됨으로써 스크린의 폐색이 방지될 수 있다. 따라서 상기 여과장치는 역세척을 위해 여과 조작을 중단함이 없이 여과 조작을 계속하면서 여과 부재의 폐색을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 있어서, 상기 스크린 어셈블리의 최내측 스크린에 동축을 이루고 그 축을 중심으로 회전가능하게 제공되는 역세척 튜브(reverse washing tube)―여기서 역세척 튜브는 상기 처리된 액체용 입구를 일단에 구비하고, 상기 처리된 액체의 배출 및 역세척수의 도입을 위한 개구부(opening)를 타단에 구비하며, 튜브의 축방향에 소정의 간격으로 형성된 복수의 역세척수 분사공(injecting hole)을 구비함―, 처리된 액체의 배출 및 역세척수의 도입을 위한 상기 개구부와 연통하는 액체 전송 튜브(liquid transfer tube), 상기 역세척 튜브의 처리된 액체용 입구 부근에 처리된 액체의 배출 및 역세척수의 도입을 위한 상기 개구부 측에 제공되는 체크 밸브(check valve)―여기서 체크 밸브는 처리된 액체가 상기 입구로부터 역세척 튜브로 흐르는 것을 허용하고, 역세척수가 역세척 튜브의 내부로부터 상기 입구로 흐르는 것을 방지함―, 및 상기 역세척 튜브의 축을 중심으로 역세척 튜브를 회전시키는 수단을 추가로 포함한다.
본 발명의 상기 특징에 따르면, 회전하는 역세척 튜브에 형성된 역세척수 분사공으로부터 가압상태의 역세척수를 분사함으로써 역세척수는 제트류(jet stream)를 이루어 분사되고 이 제트류는 순차적으로 원통형 스크린의 내주(內周) 벽 전체에 충돌함으로써 원통형 스크린을 폐색하고 있는 불순물을 균일하게 제거한다.
본 발명의 또 다른 특징에 있어서, 상기 스크린 어셈블리의 최외측 스크린은 상기 스크린의 외부에 형성되는 스크린 슬릿 및 그 스크린 슬릿으로부터 반경방향으로 내향하여 넓어지는 개구부를 가지는 쐐기형 와이어 스크린(wedge wire screen)이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부하는 도면을 참고하여 이하에서 설명한다.
도 1 내지 도 5는 본 발명에 따라 제조된 여과장치의 실시예를 나타낸다.
도 1은 여과장치(1)의 구조를 개략적으로 예시한다. 콘테이너(2)는 상자형형상으로 이루어지고, 그 일단(一端)의 하측부에 처리하고자 하는 액체용 입구(inlet)(3) 및 그 저면부에 배출구(drain port)(4)를 가진다. 배출구(4)는 정상상태에서는 닫혀 있고, 콘테이너(2)의 저면에 침강된 불순물 고형물 입자를 제거해야 할 때 열린다. 콘테이너(2)의 상측부는 출구(outlet)(6)를 가지는 처리 액체 배출관(discharge pipe)(5)으로서 형성되어 있다.
상기 콘테이너(2)에는 도면부호 7로 표기된 하나 이상의 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(예시된 실시예에서는 5개의 스크린 어셈블리)가 제공된다. 상기 스크린 어셈블리(7) 각각은 그 상측부에 출구(8)를 가지며, 이 출구(8)는 처리된 액체 배출관(5)과 연통한다.
도 2는 원통형 스크린들 사이의 환형공간(annulus)에 여과재가 채워지지 않은 상태의 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(7)를 예시한다. 도 2에서, 스크린 어셈블리의 이해를 돕기 위해 스크린 어셈블리(7)를 구성하는 원통형 스크린 각각의 일부가 생략되어 있다. 도 3은 여과재가 채워지지 않은 상태의 스크린 어셈블리의 단면도이다.
환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(7)는 직경이 상이한 3개의 원통형 스크린, 즉 최소 직경을 가지는 최내측 스크린(9), 상기 안쪽 스크린(9)보다 큰 직경을 가지는 중간 원통형 스크린(10), 및 최대 직경을 가지는 최외측 원통형 스크린(11)을 포함한다. 상기 원통형 스크린(9, 10, 11)은 축이 수직방향으로 연장되는 상태로 콘테이너(2) 내에 동축을 이루며 장착된다. 최내측 원통형 스크린(9)과 중간 원통형 스크린(10) 사이에 하나의 환형공간(12)가 형성되고, 중간 원통형 스크린(10)과 최외측 원통형 스크린(11) 사이에 다른 환형공간(13)가 형성된다. 디스크 형상의 저면판(bottom plate)(밀봉판)(14)이 원통형 스크린(9, 10, 11) 각각의 저면 단부에 고정되어 연결되고, 원통형 스크린(10, 11)의 상단부는 디스크 형상의 상판(top plate)(15)으로 막혀 있다. 스크린 어셈블리(7)는 콘테이너(2)의 바닥 표면에 놓이고 바닥으로부터 수직방향으로 세워진다. 원통형 스크린(9, 10, 11)은 자신의 스크린부(9a, 10a, 11a)로부터 연장되는 폐쇄 벽부(wall portion)(9b, 10b, 11b)를 가짐으로써 폐쇄 벽부들(9b, 10b) 사이에 환형 쳄버(16) 및 폐쇄 벽부들(10b, 11b) 사이에 환형 쳄버(17)를 형성한다. 상기 환형 쳄버(16, 17)는 상기 환형공간(12, 13)에 연속하여 그 상부에 위치한다. 최내측 원통형 스크린(9)의 폐쇄 벽부(9b)는 상기 상판(15) 위로 연장되어 처리 액체 배출관(5)에 삽입된다. 최내측 원통형 스크린(9)의 폐쇄 벽부(9b)의 상측 개방부는 스크린 어셈블리(7)의 출구(8)를 구성한다.
본 실시예에서 원통형 스크린(9, 10, 11)의 스크린부(9a, 10a, 11a)는 각각 쐐기형 와이어 스크린(wedge wire screen)으로 만들어진다. 스크린부(9a, 10a, 11a) 각각은 도 5에 나타낸 바와 같이, 스크린부(9a, 10a, 11a)의 축방향으로 연장되고 소정의 간격으로 대체로 원통형으로 배열되며 방사상으로 외향하는 단부(端部)에 돌출부(18a)를 가지는 지지 로드(18) 및 그 지지 로드(18)을 실질적으로 가로지르는 방향으로 지지 로드(18)의 외측에 나선형으로 감기는 쐐기형 와이어(19)를 가진다. 상기 쐐기형 와이어(19)는 한쪽 측면(19a)이 외측을 향하고 두 개의 다른 측면(19b, 19c)이 슬릿(20)―여기서 슬릿(20)은 인접한 쐐기형 와이어부 사이에서 반경방향으로 안쪽으로 갈수록 넓어짐―을 형성하며, 쐐기형 와이어(19)의 내측 정상부(apex)(19d)가 쐐기형 와이어(19)와 지지 로드(18)의 교차점(21)에서 지지 로드(18)의 돌출부에 용접된 상태로 배열된다.
서로 상이한 여과 기능을 행하는 두 개의 상이한 여과재(22, 23)가 환형공간(12, 13)에 각각 채워진다. 예를 들면, 조대 모래 과립(coarse sand grain)이 외측 환형공간(13)에 채워지고 활성탄 과립(active carbon grain)이 내측 환형공간(12)에 채워질 수 있다. 다른 예로서는 활성탄 과립이 외측 환형공간(13)에 채워지고 이온교환수지 과립이 내측 환형공간(12)에 채워질 수 있다. 상이한 여과재의 다양한 조합이 이들 여과재에 의한 원하는 여과 조작을 행하는 데 이용될 수 있다. 본 발명에 따른 여과장치의 이점은 선택하고자 하는 여과재들 사이의 비중차를 고려할 필요가 없고, 따라서 종래기술의 여과장치에 비하여 여과재 선택에 있어서의 자유도가 확대된다는 점이다.
상기 여과재(22, 23)는 스크린부(9a, 10a, 11a)와 폐쇄 벽부(9b, 10b, 11b) 사이의 경계선보다 약간 높은 수준까지 채워질 수 있으나 환형 쳄버(16, 17)를 완전히 채워서는 안된다. 이러한 배열은 역세척 조작중에 환형 쳄버(16, 17) 내에서 여과재(22, 23)가 상향 운동할 수 있도록 하기 위해 필요하다.
앞에서 기술된 실시예에서, 2개의 환형공간을 형성하는 3개의 원통형 스크린이 스크린 어셈블리를 구성하고 있다. 이와는 달리, 스크린 어셈블리는 3개 이상의 환형공간을 형성하는 4개 이상의 원통형 스크린으로 구성될 수 있고 3개 이상의 여과재가 이들 환형공간을 채우도록 사용될 수 있다.
조작시 처리하고자 하는 액체는 콘테이너(2)의 입구(3)로부터 도입되어 슬릿(20)을 통해 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(7)의 최외측 원통형 스크린(11)으로 들어가고, 여과재(23, 22)를 통하여 두 가지 상이한 여과 조작으로 처리된 후 최내측 원통형 스크린(10)으로 들어간다. 상기 처리된 액체는 스크린 어셈블리(7)의 출구(8)를 통해 처리 액체 배출관(5)을 거쳐 출구(6)로부터 배출된다.
이물질, 즉 처리하고자 하는 액체 속에서 여과재에 의해 포집되지 않고 중력에 의해 콘테이너(2)의 저면으로 가라앉는 분말상 부유 고형물 입자(suspending solid particle)는 정상상태에서 닫혀 있는 배출구(4)를 개방함으로써 콘테이너의 저면으로부터 주기적으로 제거된다.
역세척이 행해질 때 입구(3)는 닫히고 처리하고자 하는 액체의 도입이 중단되며 역세척수가 처리 액체 배출관(5)의 출구(6)로부터 도입되어 원통형 스크린들(9, 10, 11) 사이의 환형공간(12, 13) 속으로 강제 유입된다. 역세척수는 배출구(4)로 흐르고 여과재(22, 23) 및 원통형 스크린(9, 10, 11)의 슬릿(20)을 폐색하고 있는 이물질을 제거한다. 역세척 조작이 진행되는 동안, 환형공간(12, 13) 내에 채워지고 역세척수에 의해 교반되는 여과재(22, 23)의 최상단부는 환형 쳄버(16, 17) 내에서 위로 솟아 오르고, 이것은 역세척으로 인한 여과재(22, 23) 상부의 부분의 상향 운동에 의해 이용가능하게 되는 한정된 공간 내에서 여과재(22, 23)의 하측 부분의 뒤집기를 가능하게 한다. 이로써 환형공간(12, 13)에 채워진 여과재(22, 23) 전체가 뒤집히고, 그 결과 여과재(22, 23)로부터 이물질의 제거가 촉진된다.
도 6을 참고하여 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 이 실시예에서는 도 1 내지 도 5에 나타낸 실시예의 최내측 스크린(9)에 바이브레이터(30)가 제공된다. 도 6의 실시예에서 도 1 내지 도 5의 실시예와 동일한 구성부분에는 동일한 참조부호가 표기되고 그 설명은 생략하기로 한다. 도 6에서, 최내측 원통형 스크린(9)만 예시되고 다른 원통형 스크린(10, 11)의 예시는 생략되어 있다.
최내측 원통형 스크린(9)에 제공되는 진동장치는 본 출원인에 의한 공통출원인 미국특허출원 제09/012,292호에 기술되어 있으며 이 공통출원의 기술된 사항은 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 이루고 있다.
최내측 원통형 스크린(9)에는 스크린(9)의 중앙부에 스크린(9)과 동축을 이루며 배치되는 샤프트(32) 및 상기 샤프트(32)에 고정되는 복수의 판 스프링(leaf spring)(33)으로 구성되는 바이브레이터(30)가 제공된다. 상기 샤프트(32)의 상단부는 스크린(9)의 상단부로부터 돌출되고 상판(15) 위로 콘테이너의 상측부에 제공되는 바이브레이터 구동유닛(34)에 연결된다. 상기 바이브레이터 구동유닛(34)은 도시되지 않은 모터에 의해 구동력이 부여되어 소정의 속도로 회전하도록 샤프트(32)를 구동한다.
판 스프링(33)의 쌍들은 각각의 쌍이 스크린(9)의 반경방향으로 연장되고 인접한 판 스프링(33) 쌍과 서로 교차되는 방식으로 스크린(9) 내에 위치한 샤프트(32)의 전장(全長)을 따라 샤프트(32)에 고정된다. 판 스프링(33) 각각의 반경방향 길이는 판 스프링(33)의 전방 단부(33a)가 지지 로드(18) 각각의 반경방향 내측부와 인접하여 맞물리도록 결정된다.
여과 조작이 진행되는 동안 바이브레이터(30)의 샤프트(32)는 바이브레이터 구동유닛(34)에 의해 회전된다. 샤프트(32)가 반시계방향으로 회전한다고 가정하면, 판 스프링(33)은 도 1에 나타낸 상태로부터 판스프링(33)의 전방 단부(33a)가지지 로드(18)의 반경방향 내측부에 닿는 상태로 운동한다. 판 스프링(33)이 밀려서 휘고 그 결과 지지 로드(18)으로부터 탄성적으로 벗어나게 된다. 따라서 샤프트(32)가 회전하는 동안, 지지 로드(18)에 맞닿는 판 스프링(33)의 충격에 의해 각각의 지지 로드(18) 및 지지 로드(18)에 고정된 여과 부재인 쐐기형 와이어(19)에 약간의 진동이 전달된다. 이 진동은 최내측 원통형 스크린(9)으로부터 다른 원통형 스크린(10, 11)으로 전달됨으로써 스크린 어셈블리(7) 전체가 바이브레이터(30)에 의해 진동된다.
처리대상 액체 중의 불순물로서 상기 액체가 여과 부재에 들어가면 여과 부재의 표면에 퇴적하는 경향이 있는 분말상 부유 고형물 입자는 이러한 진동에 의해 여과 부재 표면에서 흔들려 떨어지고, 그 결과 이들 부유 고형물은 여과 부재 표면에서 거리를 두고 떨어진 상태로 유지됨으로써 여과 부재의 폐색이 방지될 수 있다. 따라서 상기 여과장치는 역세척을 위해 여과 조작을 중단없이 계속하면서 여과 부재의 폐색을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 예시한다. 이 실시예의 바이브레이터(47)도 또한 본 출원인의 공통출원인 미국특허출원 제09/012,272호에 기술되어 있으며 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 이루고 있다. 이 실시예는 도 1 및 도 6의 실시예와 반대로, 처리하고자 하는 액체가 스크린 어셈블리의 내부로부터 외부로 유동하게 되고 불순물인 분말상 고형물 입자는 쐐기형 와이어의 내측 표면 부근에 포집되는 여과장치용으로 적합하다.
도 7의 실시예에서, 최외측 원통형 스크린(40)만 예시되어 있고 중간 및 최내측 원통형 스크린의 예시는 생략되어 있다.
이 실시예에서, 원통형 스크린(40)은 도 7에 나타낸 바와 같이 스크린(40)의 축방향으로 연장되고 소정의 간격을 두고 대체로 원통형으로 배열되어 있으며 방사상으로 내향한 단부의 돌출부(41a) 및 쐐기형 와이어(42)를 가지는 지지 로드(41)―여기서 쐐기형 와이어(42)는 지지 로드(41)과 대체로 교차하는 방향으로 지지 로드(41)의 내부에서 나선형으로 감겨 있음―을 포함한다. 상기 쐐기형 와이어(42)는 일측면(42a)이 내측을 향하고 다른 두 측면(42b, 42c)은 인접한 쐐기형 와이어 부분 사이에서 방사상으로 외향하여 넓어지는 슬릿(43)을 형성하며 외측 정상부(42d)가 쐐기형 와이어(42)와 지지 로드(41)의 교차점(44)에서 지지 로드(41)의 돌출부(41a)에 용접된 상태로 배열된다. 쐐기형 와이어(42)는 원통형 여과 부재를 구성한다.
상기 스크린(40)의 외측면에는 바이브레이터(47)―여기서 바이브레이터는 스크린(40)의 축방향으로 연장되는 격자 형상의 원통형 프레임(45) 및 한쪽 단부에서 축방향으로 연장되는 프레임(45)의 바(bar)(45a)에 고정되고 다른쪽 단부에서 지지 로드(41)에 맞닿을 수 있는 복수의 판 스프링(46)으로 구성됨―가 제공된다.
상기 프레임(45)은 일단부가 도시되지 않은 구동유닛에 연결되며, 프레임(45)은 이 구동유닛에 의해 회전된다.
판 스프링(46)의 쌍들은 각각의 쌍이 스크린(40)의 반경방향으로 연장되고 인접한 판 스프링(46) 쌍과 서로 교차되는 방식으로 스크린(40)이 위치한 프레임(45) 부분의 전장(全長)을 따라 프레임(45)의 축방향 바(45a)에 고정된다. 판 스프링(46) 각각의 반경방향 길이는 판 스프링(46)의 전방 단부(46a)가 지지 로드(41) 각각의 반경방향 내측부와 인접하여 맞물리도록 결정된다.
여과 조작이 진행되는 동안 처리하고자 하는 액체는 스크린(40)의 내측에서 외측으로 흐르게 된다. 프레임(45)이 도 7의 시계방향으로 회전함에 따라 판 스프링(46) 각각은 순차적으로 각각의 지지 로드(41)에 맞닿고 탄성적으로 벗어나며 이러한 동작을 반복함으로써 지지 로드(41)을 통해 쐐기형 와이어(42)에 약한 진동을 전달한다. 이러한 배열에 의해 진동이 중간 및 최내측 원통형 스크린(10, 9)으로 전달됨으로써 스크린 어셈블리(7) 전체가 진동하게 되고, 따라서 스크린 어셈블리(7) 내의 불순물인 분말상 고형물 입자가 흔들려 떨어진다. 이로써 도 6에 나타낸 여과장치와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시예를 예시한다. 스크린 어셈블리로 들어가는 유동과 상이한 방향의 유동을 생성하는 수단이 본 출원인의 공통출원인 미국특허출원 제09/050,618호에 기술되어 있으며 본 명세서에 참조되어 본 발명의 일부를 이루고 있다.
여과장치(50)는 단면이 원형인 콘테이너(52)를 가진다. 처리대상 액체를 도입하기 위한 입구(52a)가 콘테이너(52)의 하측부에 형성되어 있고, 폄프(53)가 여과장치(50)에 연결되어 있다. 처리대상 액체는 콘테이너(52)의 상단 벽 근처까지채워진다. 상하 단부가 상판(54a) 및 저면판(54b)에 의해 막혀 있으며 짧은 원통형 형상을 갖는 스크린 홀더(54)가 중공(中空)의 구동 샤프트(55)―여기서 구동 샤프트는 콘테이너(52)의 상단 벽에 형성된 개구(52b)를 통해 수직으로 연장되며 하단부는 스크린 홀더(54)의 상판(54a)에 고정되고 상단부는 여과장치(50)의 상측 프레임(57)에 고정되는 구동유닛(56)에 연결됨―에 의해 콘테이너(52) 내에서 처리대상 액체 내에 걸려있다.
복수(본 실시예에서는 4개)의 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(7)가 스크린 홀더(54)의 저면판(54b)에 고정되고 처리대상 액중에 잠긴 상태로 수직 하향하여 연장된다. 스크린 어셈블리(7) 각각의 구조는 도 1 내지 도 5에 나타낸 스크린 어셈블리(7)의 구조와 유사하며 그에 대한 설명은 생략한다.
스크린 어셈블리(7)의 개방된 상단부는 중공 스크린 홀더(54)의 내부 공간과연통하고, 또한 중공 구동 샤프트(55)도 스크린 홀더(54)의 내부 공간과 연통한다. 구동 샤프트(55)는 구동유닛(56)을 통해 연장되고, 처리대상 액체의 출구를 구성하는 플렉시블 호스(flexible hose)(58)는 구동 샤프트(55)의 상단부에 연결된다.
구동유닛(56)은 전기모터(도시되지 않음) 및 왕복 슬라이드 운동을 구동 샤프트(55)에 전달함으로써 구동 샤프트(55)를 수직방향으로 왕복운동시키는 슬라이더 크랭크 메커니즘(slider crank mechanism)과 같은 공지의 구동 메커니즘을 포함한다. 그러한 구동 메커니즘은 잘 알려져 있으므로 그에 대한 예시 및 상세한 설명은 생략한다.
상기 실시예의 여과장치(50)의 조작을 설명한다.
여과조작이 진행되는 동안, 펌프(53)가 작동하여 처리하고자 하는 액체를 입구(52a)로부터 도입하여 각각의 스크린 어셈블리(7)로 보낸다. 처리대상 액체는 스크린 어셈블리(7)로 유입되어 스크린 홀더(54) 및 중공 구동 샤프트의 내부 공간을 통해 호스(58) 밖으로 흘러 나간다.
여과조작이 진행되는 동안, 구동유닛(56)은 도 8의 화살표 A, A'로 나타낸 바와 같이 구동 샤프트(55)를 수직 왕복운동시키도록 연속적으로 작동된다. 이 조작에 의해 스크린 홀더(54)에 고정된 스크린 어셈블리(7)도 수직 왕복운동되며, 그 결과 스크린 어셈블리(7)로 유입되는 처리대상 액체의 유동방향과 상이한 유동방향을 갖는 처리대상 액체의 흐름이 만들어진다. 즉, 스크린 어셈블리(7)로 유입되는 액체의 수평방향 흐름에 추가하여 스크린 어셈블리(7)의 표면에 상대적으로 액체의 수직 왕복방식의 흐름이 만들어진다.
상기 실시예에 따르면, 쐐기형 와이어 표면상에 퇴적하는 경향이 있는 분말상 고형물은 스크린 어셈블리(7)의 수직 왕복운동에 기인한 액체의 수직방향 흐름에 의해 쐐기형 와이어의 표면에서 씻겨 나가고 쐐기형 와이어로부터 거리를 둔 상태가 유지된다. 그 결과, 분말상 고형물(5)에 의한 쐐기형 와이어의 슬릿과 여과재료의 막힘이 방지될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 구동유닛(56)은 전기 모터(도시되지 않음)를 포함하며, 구동 샤프트(55)는 전기 모터의 회전이 상기 구동샤프트(55)에 전달되는 방식으로 감속기어를 통해 전기 모터의 구동 샤프트에 연결된다. 이 실시예에서, 구동 샤프트(55)는 도 8의 화살표 B로 나타낸 바와 같이, 구동유닛(56) 내의 전기모터를 구동함으로써 자신의 축을 중심으로 회전되며, 따라서 스크린 홀더(54)도 또한 구동 샤프트(54)와 함께 회전된다. 이것이 콘테이너(52) 내에서 처리대상 액체에 와류(vortex flow)를 만들어내며 이 와류는 스크린 어셈블리(7)로 유입되는 방향과 상이한 방향을 갖는 액체의 흐름을 이룬다. 그 결과, 스크린 어셈블리(7)의 표면상에 퇴적하는 경향이 있는 고형물 입자는 이러한 와류에 의해 씻겨 나가고, 앞에서 설명한 도 8의 실시예의 경우와 동일한 이점이 얻어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예를 도 10 내지 도 13을 참고하여 설명한다. 이 실시예에서, 도 1 내지 도 5의 실시예와 동일한 구성 부품은 동일한 참조부호로 표기되며 그것에 대한 설명은 생략한다.
상기 실시예의 여과장치(60)는 도 1의 실시예에서와 같은 콘테이너(2) 내에 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(7)를 가진다. 도 10 및 도 11은 스크린 어셈블리(7)의 최내측 원통형 스크린(62)만을 나타내며 스크린 어셈블리(7)의 다른 원통형 스크린은 생략되어 있다. 도 10 및 도 11에서, 지지 로드(18) 및 쐐기형 와이어(19)는 상단부 및 하단부에만 도시되고 중간부분은 1점 쇄선으로 도시되어 있다.
직사각형 단면을 갖는 액체 전송 튜브(69)가 최내측 원통형 스크린(62) 상부에 배치된다. 이 액체 전송 튜브(69)는 처리된 액체를 배출하고 역세척수를 도입하기 위한 원통형 개구부(70)를 저면부에 가지고 스크린(62)과 동축을 이루어 형성된다. 상기 개구부(70)를 형성하는 부분은 수직방향으로 단차(段差)가 있는 부분(stepped portion)을 가지며, 이 단차부의 하측부(70a)는 상측부(70b)보다 작은 직경을 가진다.
역세척 튜브(63)는 스크린(62) 내에 스크린(62)과 동축을 이루어 배치되는 튜브형 부재로 만들어진다. 상기 역세척 튜브(63)는 액체 전송 튜브(69)에 형성된 원통형 개구부(70)의 하측부(70a)의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 슬라이딩부(63a)로서 형성된 개방된 상측부를 가지며, 원통형 개구부(70)의 하측부(70a)의 외주면에 슬라이드방식으로 삽입된다. 역세척 튜브(63)의 하단부는 디스크 형상의 저면판(63b)으로 막혀있다. 저면판(63b)의 중앙 하측 표면에는 피벗(71)이 제공된다. 이 피벗(71)은 스크린(62)의 저면판(14)에 형성된 피벗 수용 요부(pivot receiving recess)(72)에 삽입됨으로써 역세척 튜브(63)가 스크린(62)에 의해 지지된다. 이러한 배열에 의해 역세척 튜브(63)는 자신의 축을 중심으로 회전될 수 있다.
역세척 튜브(63)의 하단부에는 복수의 원형 개구로 구성되는 처리된 액체용 입구(63c)가 형성된다. 역세척 튜브(63)의 개방된 상단부는 처리된 액체의 배출 및 역세척수의 도입을 위한 개구부(63d)를 구성한다. 이 개구부(63d)는 액체 전송 튜브(69)의 원통형 개구부(70)와 연통한다.
역세척 튜브(63)는 자신의 축방향으로 소정의 간격을 두고 형성된 복수의 역세척수 분사공(73)을 가진다. 본 발명의 실시예인 도 12로부터 명백한 바와 같이, 4종의 수직방향으로 형성된 분사공의 그룹(73a, 73b, 73c, 73d)이 원주 방향으로 90도의 간격으로 제공된다. 이러한 배열에 의해 1방향으로 분사되는 역세척수 분사의 편향(deviation)에 의해 일어나는 반응에 기인하는 역세척 튜브(63)의 회전문제가 방지될 수 있다.
역세척수 분사공(73)의 직경에 대한 최적치는 0.5mm 내지 0.8mm이다. 상기 직경이 0.8mm를 초과하면 분사되는 역세척수의 압력이 불충분하여 폐색 방지 효과가 감소된다. 상기 직경이 0.5mm 이하인 경우는 분사공이 미립자에 의해 폐색될 가능성이 있다.
바람직한 실시예로서, 20mm의 직경을 갖는 역세척 튜브가 70mm의 직경을 갖는 최내측 원통형 스크린 내에 배치될 수 있고, 0.7mm의 직경을 갖는 역세척수 분사공이 5mm 간격으로 형성될 수 있다.
처리된 액체를 배출하고 처리된 액체용 역세척 튜브(63)의 입구(63c) 부근에 역세척수를 도입하기 위한 개구부(63d) 측에 체크 밸브(74)가 제공된다. 상기 체크 밸브(74)는 디스크 형태의 밸브 본체(valve body)(74a), 밸브 본체(74a)가 장착될 수 있는 환형 밸브시트(valve seat)(74b), 밸브 본체(74a)로부터 축방향으로 상향하여 연장되는 스템(stem)(74c), 스템(74c)이 슬라이드 방식으로 삽입되는 환형 부재와 그 환형 부재를 역세척 튜브(63)의 내측벽에 고정시키는 4개의 지지 로드으로 구성되는 밸브 지지 부재(valve holding member)(74d)(도 13 참조), 및 일단부는 밸브 본체(74a)에 고정되고 타단부는 밸브 지지 부재(74d)에 고정되는 코일스프링(coil spring)(74e)으로 구성된다. 코일스프링(74e)이 무부하 조건에서는 수축된 상태로 되어 있고 코일스프링(74e)이 역세척수의 압력을 받을 때는 상기 밸브 본체(74a)를 밸브 시트(74b)에 안착되도록 뻗치는 방식으로 코일스프링(74e)의 스프링력을 조절시킨다. 따라서 체크 밸브(74)는 처리된 액체가 입구(63c)로부터 역세척 튜브(63)로 흐르는 것을 허용하고 역세척수가 역세척수 튜브(63)로부터 입구(63c)로 흐르는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
역세척 튜브(63)의 내측 벽부분에 블레이드(blade)(75)가 부착된다. 이 블레이드(75)는 역세척이 진행되는 동안 역세척 튜브를 축을 중심으로 회전시키는 수단을 구성한다. 블레이드(75)의 형상, 크기, 및 부착 각도는 역세척 튜브(63)의 크기, 역세척수 압력의 강도, 및 역세척 튜브(63)의 필요 회전속도를 감안하여 결정된다.
본 실시예의 조작에 관하여 설명한다.
여과공정이 진행되는 동안 처리대상 액체는 펌프(도시되지 않음)에 의해 콘테이너에 도입된다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 처리된 액체는 스크린(62)의 슬릿(20)을 통해 스크린(62) 내부로 흐르고 이어서 역세척 튜브(63)의 하측 단부에 형성된 입구(63c)로부터 역세척 튜브(63) 내부로 흐른다. 이 때, 체크 밸브(75)는 도 10에 도시된 바와 같이 코일스프링(74e)이 수축되어 개방된 상태에 있으며, 따라서 처리된 액체는 체크 밸브(74)를 통해 화살표 방향으로 흐르고 개구부(63d) 및 원통형 개구부(70)를 통해 액체 전송 튜브(69)로 들어간 뒤 외부로 배출된다.
역세척이 진행되는 동안 처리대상 액체는 콘테이너로부터 배출되고, 이어서 도 11에 도시된 바와 같이 가압상태의 역세척수가 원통형 개구부(70) 및 개구부(63d)를 통해 역세척 튜브(63) 내부로 도입된다. 체크 밸브(74)의 밸브 본체(74a)는 가압상태의 역세척수의 힘에 의해 코일스프링(74e)의 힘에 대항하여 하향 이동하여 밸브 시트(74b) 상에 안착됨으로써 체크 밸브(74)는 폐쇄된다. 따라서, 역세척 튜브(63) 내의 가압상태의 역세척수가 역세척수 분사공(73)으로부터 제트류 상태로 분사되며, 이 제트류가 스크린(62)에 충돌한다. 한편, 역세척수는 블레이드(75)에 충돌하여 블레이드(75)를 밀게되고, 따라서 역세척 튜브(63)가 자신의 축을 중심으로 회전하게 된다. 그 결과, 역세척 튜브(63)가 회전하는 동안 제트류는 순차적으로 스크린(62)의 내주벽 전체에 충돌함으로써 스크린(62) 및 스크린 어셈블리(7)의 환형공간 내의 여과재를 폐색하는 불순물이 균일하게 제거된다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.
이 실시예에서, 여과장치(80)는 평행하게 제공된 복수의 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(7)(도시된 예에서는 5개)를 수용하는 상자형 콘테이너(81)를 포함한다. 스크린 어셈블리(7) 각각의 구조는 도 10 내지 도 13에 도시된 실시예의 구조와 대체로 동일하다. 각각의 스크린 어셈블리(7)에 제공된 처리 액체의 배출 및 역세척수의 도입을 위한 개구부는 공통의 액체 전송 튜브(87)와 연통한다.
상기 콘테이너(81)는 처리대상 액체용 입구(82), 처리대상 액체용 출구(83), 액체 전송 튜브(87)와 연통하는 액체 전송 개구부(84), 및 정상상태에서는 닫혀 있고 불순물 배출시에는 열릴 수 있는 배출구(85)를 구비한다. 처리대상 액체용 입구(82)는 액체 전송 개구부(84)의 직경보다 큰 직경을 가진다. 처리대상 액체용 입구(82)와 처리대상 액체용 출구(83)의 사이에 펌프(86)가 연결되어 처리대상 액체가 순환하는 폐쇄루프(closed loop)를 형성한다. 펌프(86)의 작동에 의해, 처리대상 액체가 액체 전송 개구부(84)에서 유출되는 처리 후 액체의 양보다 많은 양으로 입구(82)에서 콘테이너(81) 내부로 강제 유동시킴으로써 도 14의 화살표 F로 나타낸 바와 같이 스크린 어셈블리(7) 내부로 흐르는 처리대상 액체의 유동방향과 상이한 방향을 가지는 처리대상 액체의 유동이 콘테이너(81) 내에 생성된다.
여과공정이 진행되는 동안, 배출구(85)는 닫혀 있고 처리대상 액체는 입구(82)로부터 콘테이너(81) 내부로 도입된다. 처리대상 액체는 스크린 어셈블리(7)에 들어오고, 처리된 액체는 액체 전송 튜브(87)를 통해 액체 전송 개구부(84)에서 배출된다. 한편, 과량의 처리대상 액체는 스크린 어셈블리(7) 내부로 들어오는 흐름과 상이한 방향을 가지는 유동 형태로 콘테이너(81) 내에서 순환하고, 따라서 여과재의 폐색을 야기하는 불순물인 분말상 고형물 입자가 스크린 어셈블리(7)의 표면에서 씻겨 나갈수 있으며 그에 따라 폐색 정도가 감소된다.
역세척 공정이 진행되는 동안, 콘테이너(81)의 입구(82) 및 출구(83)는 닫혀 있고 처리대상 액체는 여과 후 배출된다. 다음에 배출구(85)가 열리고 가압상태의 역세척수가 액체 전송 개구부(84)를 통해 스크린 어셈블리(7) 내부로 강제 유입되어 도 10 내지 도 13에 관하여 전술한 방식으로 역세척이 실행된다. 역세척 후 오탁된(soiled) 물은 배출구(85)로부터 배출된다.
도 16에 나타낸 실시예에 따르면, 도 14 및 도 15의 콘테이너(81)가 복수개(도시된 예에서는 6개)로 평행하게 배치되고 이들 콘테이너(81)의 입구(82), 출구(83), 액체 전송 개구부(84), 및 배출구(85)가 공통 연결관(92, 93, 94, 95)에 의해 연결되어 하나의 소형 모듈(90)로 조합된다.
도 17에 나타낸 실시예에 따르면, 상기 소형 모듈(90)이 복수개(도시된 예에서는 3개)로 평행하게 배치되고 공통 연결관(92, 93, 94, 95)이 각각 공통연결관(102, 103, 104, 105)에 추가로 연결되어 하나의 대형 모듈(100)로 조합된다.
도 18은 도 19에 도시된 종래기술 여과장치의 콘테이너와 유사한 콘테이너 내에 다수의 스크린 어셈블리(7)가 제공되는 실시예를 나타낸다.
콘테이너(110)는 처리대상 액체용 입구(111), 처리된 액체용 출구(112), 및 배출구(114)를 가진다.
종래기술 여과장치의 콘테이너와 상기 콘테이너(110)가 모두 2m의 직경 및 2m의 내부 높이를 갖는다고 가정하면, 종래기술 여과장치의 여과재(d)의 유효 여과 표면적은 πr2= 3.14 m2이다. 반면에, 본 실시예의 콘테이너(110)에서는 각각의 직경이 12.5mm이고 높이가 100mm인 원통형 어셈블리(7) 90개가 각각의 스크린 어셈블리 사이에 50mm의 간격을 두고 콘테이너(110) 내에 수용될 수 있다. 하나의 스크린 어셈블리(7)의 유효 여과 표면적이 0.125m x π x 1m = 0.4 m2이므로, 스크린 어셈블리(7) 90개의 총 유효 여과 표면적은 0.4m2x 90 = 36m2이다. 따라서, 본 발명에 따른 여과장치로부터 종래기술 여과장치보다 10배 이상의 유효 여과 표면적이 이용가능하다.
전술한 실시예에서 스크린 어셈블리(7)의 원통형 스크린의 구성요소인 여과 부재로서 쐐기형 와이어, 다공판, 와이어-메쉬, 여과포, 및 다른 스크린 부재가 사용될 수 있다. 쐐기형 와이어의 인접 부분 사이에 소정의 폭을 갖는 슬릿이 형성되는 방식으로 지지 로드를 중심으로 감겨 있는 쐐기형 와이어가 사용되는 경우, V자형 슬릿을 갖는 쐐기형 와이어 타입 원통형 스크린은 폐색에 대해 본래부터 저항성이 있으므로, 스크린의 슬릿 및 여과재의 폐색이 가장 효율적으로 방지될 수 있으며 장기간에 결친 여과장치의 연속 여과조작을 성취할 수 있다.
도 16에 도시된 모듈 및 도 17에 도시된 대형 모듈은 도 1, 도 6, 및 도 9에 도시된 여과장치를 사용하여 형성될 수도 있다.
본 발명에 따르면 종래의 여과장치에 비해 유효 여과 표면적이 큰 동시에 여과재 표면에 퇴적하는 불순물이 적고 따라서 역세척 조작의 빈도가 감소되는 여과장치가 제공된다. 또한 선택하고자 하는 여과재의 비중에 의해 제한받지 않고 두 개 이상의 상이한 여과재가 자유롭게 선택될 수 있는 여과장치가 제공된다.

Claims (10)

  1. 처리하고자 하는 액체를 도입하기 위한 입구를 가지는 콘테이너(container);
    상기 콘테이너 내에 제공되고 처리된 액체용 출구를 가지는 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(annular multi-layered prepacked screen assembly)―여기서 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리는 직경이 상이하고 축이 상기 콘테이너 내에 수직으로 연장되는 상태로 콘테이너 내에 동축을 이루며 배치되는 3개 이상의 원통형 스크린을 포함하며, 인접한 스크린들 사이에 각각 환형공간(annulus)가 형성됨―; 및
    서로 다른 여과기능을 실행하며 상기 원통형 스크린들 사이의 환형공간 각각에 하나씩 충전되는 두 개 이상의 상이한 여과재(filter material)
    를 포함하는 여과장치로서,
    복수의 상기 환형 다층 스크린 어셈블리는 상기 콘테이너 내에 제공되고 상기 스크린 어셈블리의 출구는 공통의 출구관(outlet pipe)에 연결되는 여과장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스크린 어셈블리의 원통형 스크린 각각은 원통형 스크린의 일단으로부터 연장되어 인접한 각각의 원통형 스크린들의 사이에 환형 쳄버를 형성하는 폐쇄 원통형 벽부(closed cylindrical wall portion)을 가지며, 상기 환형 쳄버는 여과재로 충전된 인접 원통형 스크린들 사이에 형성된 상기 환형공간과 연속되고 여과재로 충전되지 않으며, 역세척(reverse washing)이 진행되는 동안 상기 환형 쳄버 내에서 여과재의 자유로운 상향 운동을 가능하게 하는 여과장치.
  3. 삭제
  4. 제1항의 여과장치를 복수개 포함하되, 상기 복수의 여과장치는 서로 평행하게 배치되고, 상기 복수의 여과장치의 처리대상 액체의 입구 및 공통 출구관이 공통 연결관(common connecting pipe)에 각각 연결되어 하나의 모듈을 형성하는 여과장치.
  5. 제4항의 여과장치를 복수개 포함하되, 상기 복수의 여과장치의 공통 연결관이 제4항의 모듈보다 큰 모듈을 형성하도록 공통 연결관에 각각 추가로 연결되는 여과장치.
  6. 처리하고자 하는 액체를 도입하기 위한 입구를 가지는 콘테이너(container);
    상기 콘테이너 내에 제공되고 처리된 액체용 출구를 가지는 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(annular multi-layered prepacked screen assembly)―여기서 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리는 직경이 상이하고 축이 상기 콘테이너 내에 수직으로 연장되는 상태로 콘테이너 내에 동축을 이루며 배치되는 3개 이상의 원통형 스크린을 포함하며, 인접한 스크린들 사이에 각각 환형공간(annulus)가 형성됨―; 및
    서로 다른 여과기능을 실행하며 상기 원통형 스크린들 사이의 환형공간 각각에 하나씩 충전되는 두 개 이상의 상이한 여과재(filter material)
    를 포함하는 여과장치로서,
    상기 스크린 어셈블리의 최내측 스크린(innermost screen)은, 스크린의 축방향으로 연장되고 소정의 간격을 두고 대체로 원통형으로 배열되는 지지 로드(support rod) 및 지지 로드의 외부에 고정방식으로 부착되는 원통형 여과 부재를 포함하고,
    상기 여과장치는 바이브레이터(vibrator)―여기서 바이브레이터는 스크린과 동축상태로 스크린의 중앙부에 제공되는 샤프트 및 일단이 샤프트에 고정되고 타단에서 지지 로드 각각의 일부와 맞닿을 수 있는 적어도 하나의 판 스프링(leaf spring)을 포함함―및 상기 스크린 어셈블리와 상기 바이브레이터 중의 적어도 하나를 회전시키기 위한 구동유닛을 추가로 포함하는
    여과장치.
  7. 처리하고자 하는 액체를 도입하기 위한 입구를 가지는 콘테이너(container);
    상기 콘테이너 내에 제공되고 처리된 액체용 출구를 가지는 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(annular multi-layered prepacked screen assembly)―여기서 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리는 직경이 상이하고 축이 상기 콘테이너 내에 수직으로 연장되는 상태로 콘테이너 내에 동축을 이루며 배치되는 3개 이상의 원통형 스크린을 포함하며, 인접한 스크린들 사이에 각각 환형공간(annulus)가 형성됨―; 및
    서로 다른 여과기능을 실행하며 상기 원통형 스크린들 사이의 환형공간 각각에 하나씩 충전되는 두 개 이상의 상이한 여과재(filter material)
    를 포함하는 여과장치로서,
    상기 스크린 어셈블리의 최외측 스크린(outermost screen)은, 스크린의 축방향으로 연장되고 소정의 간격을 두고 대체로 원통형으로 배열되는 지지 로드 및 지지 로드의 내부에 고정방식으로 부착되는 원통형 여과 부재를 포함하고,
    상기 여과장치는 바이브레이터―여기서 바이브레이터는, 스크린과 동축상태로 스크린의 외부에 제공되고 스크린의 축방향으로 연장되는 프레임(frame), 및 일단이 프레임에 고정되고 타단에서 지지 로드 각각의 일부와 맞닿을 수 있는 적어도 하나의 판 스프링을 포함함―및 상기 스크린 어셈블리와 상기 바이브레이터 중의 적어도 하나를 회전시키기 위한 구동유닛을 추가로 포함하는
    여과장치.
  8. 처리하고자 하는 액체를 도입하기 위한 입구를 가지는 콘테이너(container);
    상기 콘테이너 내에 제공되고 처리된 액체용 출구를 가지는 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(annular multi-layered prepacked screen assembly)―여기서 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리는 직경이 상이하고 축이 상기 콘테이너 내에 수직으로 연장되는 상태로 콘테이너 내에 동축을 이루며 배치되는 3개 이상의 원통형 스크린을 포함하며, 인접한 스크린들 사이에 각각 환형공간(annulus)가 형성됨―; 및
    서로 다른 여과기능을 실행하며 상기 원통형 스크린들 사이의 환형공간 각각에 하나씩 충전되는 두 개 이상의 상이한 여과재(filter material)
    를 포함하는 여과장치로서,
    상기 콘테이너 내에서 처리대상 액체의 유동―여기서 액체의 유동방향은 상기 스크린 어셈블리로 들어가는 처리대상 액체의 유동방향과 상이함―을 생성하는 유동 생성수단(flow creating means)을 추가로 포함하는 여과장치.
  9. 처리하고자 하는 액체를 도입하기 위한 입구를 가지는 콘테이너(container);
    상기 콘테이너 내에 제공되고 처리된 액체용 출구를 가지는 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(annular multi-layered prepacked screen assembly)―여기서 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리는 직경이 상이하고 축이 상기 콘테이너 내에 수직으로 연장되는 상태로 콘테이너 내에 동축을 이루며 배치되는 3개 이상의 원통형 스크린을 포함하며, 인접한 스크린들 사이에 각각 환형공간(annulus)가 형성됨―; 및
    서로 다른 여과기능을 실행하며 상기 원통형 스크린들 사이의 환형공간 각각에 하나씩 충전되는 두 개 이상의 상이한 여과재(filter material)
    를 포함하는 여과장치로서,
    상기 스크린 어셈블리의 최내측 스크린에 동축을 이루고 그 축을 중심으로 회전가능하게 제공되는 역세척 튜브(reverse washing tube)―여기서 역세척 튜브는 상기 처리된 액체용 입구를 일단에 구비하고, 상기 처리된 액체의 배출 및 역세척수의 도입을 위한 개구부(opening)를 타단에 구비하며, 튜브의 축방향에 소정의 간격으로 형성된 복수의 역세척수 분사공(injecting hole)을 구비함―;
    처리된 액체의 배출 및 역세척수의 도입을 위한 상기 개구부와 연통하는 액체 전송 튜브;
    상기 역세척 튜브의 처리된 액체용 입구 부근에 처리된 액체의 배출 및 역세척수의 도입을 위한 상기 개구부 측에 제공되는 체크 밸브―여기서 체크 밸브는 처리된 액체가 상기 입구로부터 역세척 튜브로 흐르는 것을 허용하고, 역세척수가 역세척 튜브의 내부로부터 상기 입구로 흐르는 것을 방지함―; 및
    상기 역세척 튜브의 축을 중심으로 역세척 튜브를 회전시키는 수단
    을 추가로 포함하는 여과장치.
  10. 처리하고자 하는 액체를 도입하기 위한 입구를 가지는 콘테이너(container);
    상기 콘테이너 내에 제공되고 처리된 액체용 출구를 가지는 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리(annular multi-layered prepacked screen assembly)―여기서 환형 다층 프리팩트형 스크린 어셈블리는 직경이 상이하고 축이 상기 콘테이너 내에 수직으로 연장되는 상태로 콘테이너 내에 동축을 이루며 배치되는 3개 이상의 원통형 스크린을 포함하며, 인접한 스크린들 사이에 각각 환형공간(annulus)가 형성됨―; 및
    서로 다른 여과기능을 실행하며 상기 원통형 스크린들 사이의 환형공간 각각에 하나씩 충전되는 두 개 이상의 상이한 여과재(filter material)
    를 포함하는 여과장치로서,
    상기 스크린 어셈블리의 최외측 스크린은 쐐기형 와이어 스크린(wedge wire screen)―여기서 쐐기형 와이어 스크린은 상기 스크린의 외부에 형성되는 스크린 슬릿 및 상기 스크린 슬릿으로부터 반경방향으로 내향하여 넓어지는 개구부를 가짐―인 여과장치.
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