KR100473067B1 - 필터 프레스용 히팅 플레이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고체와 액체가 혼합된 슬러리 즉 폐액을 처리하게 되는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리프로필렌 및 고무 재질의 맴브레인 플레이트 사이에 열의 전달에 의해 슬러리를 탈수 및 건조시키게 되는 히팅 플레이트를 설치함으로써 슬러리의 탈수, 건조시간을 단축시킬 수 있으며 함수율을 낮추게 되는 필터 프레스용 히팅 플레이트에 관한 것이다.
본 발명은 통상적인 폴리프로필렌 및 고무 재질의 맴브레인 플레이트(100) 사이에 설치되어진 히팅 플레이트(200)에 있어서, 상기 히팅 플레이트(200)는 상ㆍ하로 온수 및 스팀이 공급되거나 배출되게 되는 공급구(212)와 배출구(213)가 형성되어지고 내부에 지그재그식 유로(211a)가 형성된 몸체(211)로 이루어진 핫 워터 플레이트(210)와, 상기 핫 워터 플레이트(210) 전ㆍ후면에 고정되어지고 일측에 일정한 간격을 두고 다수의 스틸 바(221)가 용접되어져 온수 및 스팀 열에 의해 가열되게 되는 전열 플레이트(220)와, 상기 핫 워터 플레이트(210) 전ㆍ후면 외곽 둘레에 고정되어 슬러리의 누수를 방지하게 되는 씰 플레이트(230)로 구성되어진다.
상기, 핫 워터 플레이트(210)와 전열 플레이트(220) 및 씰 플레이트(230) 각각의 상단 일측에 서로 관통되게 슬러리 주입홀(214,224)이 형성되어지고 하단부에 여과액 배출홀(215,225,235)이 형성되어진 것을 특징으로 한다.

Description

필터 프레스용 히팅 플레이트{Heating plate for filter press}
본 발명은 고체와 액체가 혼합된 슬러리를 처리하게 되는 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폴리프로필렌 재질의 맴브레인 플레이트 사이에 온수 및 스팀열의 전달에 의해 슬러리를 탈수 및 진공 건조시킬 수 있게 핫 워터 플레이트와 전열 플레이트 및 씰 플레이트가 연통되어 부착된 히팅 플레이트를 설치함으로써 슬러리의 탈수, 건조시간을 단축시킬 수 있으며 함수율을 낮추게 되는 필터 프레스용 히팅 플레이트에 관한 것이다.
통상적으로 필터 프레스(filter press)는 복수개의 맴브레인 플레이트(membrane plate)를 포함한 가장 오래된 탈수 장치중의 하나로서 상수처리, 도시하수처리, 농산물 및 식품가공, 제지 펄프, 석유/화학, 미세 화학약품(염료, 페인트, 의약품 건강식품) 및 유해물질 처리에 이용되고 있다.
그런데, 통상적인 필터 프레스는 슬러리를 여과하여 탈수하는 공정을 수행하며, 건조 공정은 별도의 건조 장치에서 진행된다. 하지만, 탈수 공정과 더불어 건조 공정을 함께 진행할 수 있는 맴브레인 플레이트가 개발되어 시행되고 있다.
즉, 상기한 맴브레인 플레이트는 플레이트 프레임(plate frame)과 다이아프램막으로 구성되어 있어 그 사이에 온수나 스팀을 넣어 다이아프램막을 팽창시키며, 열을 전도하여 맴브레인 플레이트 사이에 형성된 여실의 케이크에 압착 진공 건조를 행하는 것이다.
그러나, 기존의 맴브레인 재료로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 고무 등의 재질이 사용되어 여실의 케이크를 가운데 두고 압착 건조하였으나 재질의 열전도율이 떨어져 진공 건조 시간이 길어지는 폐단이 있다.
따라서, 상기한 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 기존의 맴브레인 플레이트 사이에 열전도가 좋은 히팅 플레이트가 설치되어지므로 기존 맴브레인은 압착의 역할을 그대로 하고 히팅 플레이트는 진공 건조를 위하여 열을 공급함으로써 슬러리의 여과, 탈수 및 건조시간을 단축시킬 수 있으며 또한 함수율을 낮출 수 있는 필터 프레스용 히팅 플레이트를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제 1 면과, 상기 제 1 면에 반대되는 제 2 면을 가지며, 상기 제 1 면과 제 2 면을 관통하여 형성된 슬러리 입출구를 갖는 플레이트 몸체부와, 상기 플레이트 몸체부를 둘러싸며 슬러리에서 고형물을 여과하는 여과포를 포함한 통상적인 폴리프로필렌 및 고무 재질의 맴브레인 플레이트 사이에 설치되어진 히팅 플레이트에 있어서, 상기 히팅 플레이트는 상ㆍ하로 온수 및 스팀이 공급되거나 배출되게 되는 공급구와 배출구가 형성되어지고 내부에 지그재그식 유로가 형성된 몸체로 이루어진 핫 워터 플레이트와, 상기 핫 워터 플레이트 전ㆍ후면에 고정되어지고 일측에 일정한 간격을 두고 다수의 스틸 바가 용접되어져 온수 및 스팀 열에 의해 가열되게 되는 전열 플레이트와, 상기 핫 워터 플레이트 전ㆍ후면 외곽 둘레에 고정되어 슬러리의 누수를 방지하게 되는 씰 플레이트로 구성되어진다.
상기, 핫 워터 플레이트와 전열 플레이트 및 씰 플레이트 각각의 상단 일측에 서로 관통되게 슬러리 주입홀이 형성되어지고 하단부에 여과액 배출홀이 형성되어진 것을 특징으로 하는 필터 프레스용 히팅 플레이트를 제공함에 의해 달성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 필터 프레스(10)는 맴브레인 및 히팅 플레이트부(20), 슬러리 공급부(30), 여과액 배출부(40), 온수/스팀 공급부(50) 및 진공 공급부(60)로 구성된다.
상기, 맴브레인 및 히팅 플레이트부(20)는 여과, 탈수 및 건조 공정이 이루어지는 부분으로서, 탄력성을 갖는 폴리프로필렌 및 고무 재질로 이루어진 다수의 맴브레인 플레이트(100)와, 상기 각각의 맴브레인 플레이트(100) 사이에 설치되어진 히팅 플레이트(200)와, 상기 플레이트(100,200) 양쪽에서 플레이트(100,200)를 고정하는 플레이트 고정판(300)으로 구성된다.
상기, 맴브레인 플레이트(100)는 슬러리 주입구(111)를 갖는 플레이트 몸체부(110)와, 플레이트 몸체부(110)를 둘러싸며 슬러리에서 고형물을 여과하는 여과포(120)를 포함한 것으로, 상기 플레이트 몸체부(110)는 플레이트 프레임(112)과 일체로 형성되며 슬러리의 고형물이 고일 수 있도록 안쪽으로 하향 단차지게 형성되고 내부에 중공(113a)이 형성된 탄력성을 갖는 플레이트 다이아프렘(113)과, 상기 슬러리 주입구(111)를 통하여 슬러리가 주입되어지게 되는 제 1 홀(114)과, 상기 슬러리 주입구(111) 대각선상에 형성되어 여과액이 배출되고 진공을 가지게 되는 여과액 배출구(117)와, 상기 여과액 배출구(117)에 관통되어 여과액을 여과액 배출구(117)로 배출시키게 되는 제 2 홀(115), 및 상기 플레이트 프레임(112)의 윗면에서 상기 플레이트 프레임(112)과 플레이트 다이아프렘(113) 사이에 만들어진 중공(113a)으로 압축공기 및 물이 공급되고 타측으로 배출되는 제 3 홀(116)을 포함하여 이루어진다.
상기, 각각의 폴리프로필렌 및 고무 재질의 맴브레인 플레이트(100) 사이에 설치되게 되는 본 발명의 히팅 플레이트(200)는 온수 및 스팀이 공급되거나 배출되어지는 핫 워터 플레이트(210)와, 상기 핫 워터 플레이트(210) 양면에 고정되어지는 전열 플레이트(220)와, 상기 핫 워터 플레이트(210) 양면 외곽 테두리에 설치되어 슬러리의 누수를 방지할 수 있는 씰 플레이트(230)로 구성된다.
상기, 핫 워터 플레이트(210)는 내부로 지그재그식 유로(211a)가 형성되어진 몸체(211) 상ㆍ하에 온수가 공급 및 배출되어지게 공급구(212)와 배출구(213)가 형성되어지고 상부 일측에 슬러리 주입홀(214)이 형성되어지며 상부 타측과 하부에 여과액 배출홀(215,216,217)이 형성되어진다.
상기, 전열 플레이트(220)는 일면에 다수의 막대기형 스틸 바(221)가 용접 고정되어지고 상부 일측에 슬러리 주입홀(224)이 형성되어지며 상부 타측과 하부 일측에 여과액 배출홀(225,226,227)이 형성되어진다.
상기, 씰 플레이트(230)는 중앙부에 상기 전열 플레이트(220)가 안착되어지게 안착부(231)가 형성되어지고 상ㆍ하 일측에 여과액 배출홀(235,236,237)이 형성되어진다.
상기, 핫 워터 플레이트(210)내에 온수대신 스팀을 주입할 시에는 몸체(211) 내부에 히팅코일(216)이 삽입되어지게 된다.
상기, 플레이트 고정판(300)은 여과, 탈수 및 건조 공정이 진행되는 동안은 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)를 고정하고 있다가, 건조 공정 이후에 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)에서 분리되어 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200) 내의 건조된 고형물 케이크를 분리할 수 있도록 한다.
상기의 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)들은 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)를 한번에 하나씩 분리시키는 이동 장치(shifting mechanism)를 가진 구조물에 의해 지지되게 되는데 대용량의 필터 프레스의 경우, 자동 플레이트 이동 시스템(automatic plate shifting system)을 갖추고 있으며, 케이크 이송장치(conveying system) 또는 슬러지 컨테이너(sludge container) 위에 장착되게 된다.
상기, 여과액 배출부(40)는 맴브레인 및 히팅 플레이트부(20)를 통과한 슬러리 중에서 맴브레인 플레이트(100)의 여과포(120)에 의해 걸러진 고형물을 제외한 여과액을 맴브레인 및 히팅 플레이트부(20) 밖으로 배출한다.
상기, 스팀 및 온수 공급부(50)는 스팀 및 온수를 히팅 플레이트(200)로 공급하는 수단으로서, 여과 공정 이후에 진행되는 압착 및 건조 공정을 진행하기 위해서 히팅 플레이트(200)로 공급한다,
상기, 압축공기 및 물 공급부(60)는 맴브레인 플레이트(100)의 압축을 위하여 고압의 공기 및 물을 공급하는 장치이다.
예컨대, 상기 스팀 및 온수 공급부(50)는 산업용 보일러, 히팅코일 또는 열교환기가 사용된다.
상기와 같은 구조로 된 본 발명은 필터 프레스(10)를 세팅한 후 여과 공정을 진행하게 된다. 즉, 슬러리 공급부(30)에서 슬러리 공급관(31)을 통하여 소정의 유속을 갖는 슬러리를 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)로 공급하고 상기 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)로 공급된 슬러리중에서 고형물은 여과포(120)에 걸리고, 여과포(120)를 통과한 여과액은 여과액 배출홀(215,216,217,225,226,227,235,236,237)을 통하여 배출관(41)으로 배출되게 된다.
그리고, 앞쪽의 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)에서 여과되지 않은 슬러리는 슬러리 입출구(111)를 통하여 이웃하는 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)로 공급되어 반복적으로 여과 공정이 진행되고 계속해서 상기와 같은 여과 공정을 진행하면, 여과포(120)에 고형물이 축적되고 결국 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200) 사이의 여실(150)을 꽉 채울 만큼의 충분한 고형물이 축적된다.
상기의 여과 공정이 완료되면 압착 및 건조 공정이 진행되게 되는데 즉, 여실(150)에 고형물이 꽉 채워지면, 슬러리 공급관(31) 입구의 압력이 높아지기 시작하여 충분한 주입 압력이 유지되면 슬러리 공급관(31)의 입구를 막고 그 후 압축공기 및 물이 맴브레인 플레이트(100)에 공급되어 고형물 케이크를 압축하여 남아 있는 자유수(free water)를 제거하게 된다.
이와 동시에, 히팅 플레이트(200)의 핫 워터 플레이트(210)에 형성된 공급구(212)를 통해 80 ∼ 95˚의 온수 및 스팀을 공급하여 상기 전열 플레이트(220)에 고온이 전달되게 하고 상기 맴브레인 플레이트(100)에 압축공기 및 물을 중공(113a)에 공급하여 플레이트 다이아프렘(113)을 부풀리게 되므로 전열 플레이트(220)에 전달된 고온과 플레이트 다이아프렘(113)이 팽창됨에 따라 고형물 케이크의 수분 함량이 감소되게 된다.
이때, 상기 핫 워터 플레이트(210) 몸체(211)내로 공급되게 되는 온수가 지그재그식 유로(211a)에 의해 몸체(211) 벽면에 열이 골고루 전달되어 상기 전열 플레이트(220)에 가해지는 열이 상승하게 된다.
상기에서 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)에 공급된 온수는 배출구(213)를 통하여 맴브레인 및 히팅 플레이트부(20) 밖으로 배출되게 된다.
상기의 건조 공정중에 여과액 배출부(40)를 통해 공기를 흡입하여 맴브레인 및 히팅 플레이트(100,200)사이의 여실(15)에 진공을 걸어주면서 여실(150) 내의 고형물 케이크를 건조시켜 고형물 케이크내의 수분 증발이 낮은 온도에서 진행될 수 있도록 한다.
따라서, 진공을 걸어줌으로써 고형물 케이크 내의 수분의 기화온도를 낮출 수 있고 100％에 가까운 수분 제거가 가능하게 된다.
또한, 상기 히팅 플레이트(200)의 핫 워터 플레이트(210)내에 온수를 공급하는 대신 스팀을 공급할 수 있다. 이때, 첨부된 도면 도 11 에 나타낸 바와 같이, 상기 핫 워터 플레이트(210)의 몸체(211) 내에 히팅코일(216)을 삽입하여 이 히팅코일(216)에서 발산된 열이 전열 플레이트(220)에 전달되어진다.
한편, 상기 핫 워터 플레이트(210)에 스팀을 공급시 씰 플레이트(230)를 삭제하여서도 상기와 같은 동일한 작용이 가능하며 이때 상기 핫 워터 플레이트(210)의 상ㆍ하부를 단차지게 형성한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
따라서, 본 발명은 중공이 형성된 플레이트 프레임과 이 플레이트 프레임에 일체화되어진 플레이트 다이아프렘으로 이루어진 폴리프로필렌 및 고무 재질의 맴브레인 플레이트가 일정한 간격을 두고 다수 설치되어진 각각의 맴브레인 플레이트 사이에 온수 및 스팀이 공급, 배출되게 되는 핫 워터 플레이트와, 이 핫 워터 플레이트 양면에 각각 전열 플레이트 및 씰 플레이트가 설치된 히팅 플레이트를 설치함으로써 플레이트 다이아프렘의 팽창과 전열 플레이트에 고온의 열이 동시에 전달되면서 슬러리의 탈수 및 건조시간을 최소화할 수 있으며 그로 인해 함수율을 최대로 낮출 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1 은 본 발명의 일실시예인 필터 프레스를 나타낸 개략예시도
도 2 는 본 발명의 히팅 플레이트를 나타낸 사시도
도 3 은 통상적인 맴브레인 플레이트를 나타낸 부분 절개 사시도
도 4 는 본 발명의 히팅 플레이트를 나타낸 예시도
도 5 는 본 발명에 따른 핫 워터 플레이트를 나타낸 예시도
도 6 은 도 5 의 "A-A'"선 단면예시도
도 7 은 본 발명에 따른 전열 플레이트를 나타낸 예시도
도 8 은 본 발명에 따른 씰 플레이트를 나타낸 예시도
도 9 는 본 발명에 따른 슬러리가 유입되는 상태를 나타낸 예시도
도 10 은 본 발명에 다른 여과액이 배출되는 상태를 나타낸 예시도
도 11 은 본 발명의 일실시예를 나타낸 개략적인 단면예시도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(10) : 필터 프레스 (20) : 맴브레인 및 히팅 플레이트부
(30) : 슬러리 공급부 (31) : 슬러리 공급관
(40) : 여과액 배출부 (41) : 배출관
(50) : 온수/스팀 공급부 (60) : 진공 공급부
(70) : 압축공기 및 물 공급부 (100) : 맴브레인 플레이트
(110) : 플레이트 몸체부 (111) : 슬러리 입출구
(112) : 플레이트 프레임 (113) : 플레이트 다이아프렘
(113a) : 중공 (114) : 제 1 홀
(115) : 제 2 홀 (116) : 제 3 홀
(117) : 여과액 배출구 (120) : 여과포
(150) : 여실 (200) : 히팅 플레이트
(210) : 핫 워터 플레이트 (211) : 몸체
(211a) : 유로 (212) : 공급구
(213) : 배출구 (214,224) : 슬러리 주입홀
(215,216,217,225,226,227,235,236,237) : 여과액 배출홀
(216) : 히팅 코일 (220) : 전열 플레이트
(221) : 스틸 바 (230) : 씰 플레이트
(231) : 안착부

Claims (2)

  1. 외곽의 플레이트 프레임(112)에 일체화되어지고 탄력성을 갖는 폴리프로필렌 및 고무 재질의 플레이트 다이아프렘(113)으로 이루어진 다수의 맴브레인 플레이트(100) 사이 각각에 설치되어진 히팅 플레이트(200)에 있어서,
    온수 및 스팀이 공급되거나 배출되어지는 내부로 지그재그식 유로(211a)가 형성되어진 몸체(211) 상ㆍ하에 온수가 공급 및 배출되어지게 공급구(212)와 배출구(213)가 형성되어지고 상부 일측 또는 중앙에 슬러리 주입홀(214)이 형성되어지며 상부 타측과 하부에 여과액 배출홀(215,216,217)이 형성되어진 핫 워터 플레이트(210)와,
    상기, 핫 워터 플레이트(210) 양면에 고정되어지는 일면에 다수의 막대기형 스틸 바(221)가 용접 고정되어지고 상부 일측에 슬러리 주입홀(224)이 형성되어지며 상부 타측과 하부 일측 또는 중앙에 여과액 배출홀(225,226,227)이 형성되어진 전열 플레이트(220)와,
    상기, 핫 워터 플레이트(210) 양면 외곽 테두리에 설치되어 슬러리의 누수를 방지할 수 있는 중앙부에 상기 전열 플레이트(220)가 안착되어지게 안착부(231)가 형성되어지고 상ㆍ하 일측에 여과액 배출홀(235,236,237)이 형성된 씰 플레이트(230)로 구성됨을 특징으로 하는 필터 프레스용 히팅 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기, 핫 워터 플레이트(210)의 몸체(211)내에 온수 및 스팀 주입이 가능하며 스팀 주입시 몸체(211) 내부에 히팅코일(216)이 삽입되어 구성됨을 특징으로 하는 필터 프레스용 히팅 플레이트.
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