KR100697834B1 - 오염된 액체의 정화를 위한 필터 장치 - Google Patents

오염된 액체의 정화를 위한 필터 장치 Download PDF

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Abstract

필터 장치(1)는 특히 오수 정화 및 수처리를 위해 사용된다. 그것은 용기(2)에 회전가능하게 배열되고 필터될 액체로 둘러싸인다. 필터 장치(1)는 서로 이격되고 세그먼트형 필터 모듈들(3)을 형성하며, 회전 필터를 형성하도록 조립되는 다수의 필터 요소들(3)을 포함한다. 각각의 필터 요소들(4)은 여과액을 전환시키는데 사용되고 양측에 필터들이 구비된 필터판들로 구성된다. 본 발명의 목적은 필터링 공정 중 덩어리들이 필터들에 부착되는 것을 방지하는 것이다. 이는 흡입구를 통해 용기(2)에 연결되고 필터 세그먼트용 캐링 디스크(6)에 의해 밀폐되는 캐비티(14)를 갖는 회전 필터를 제공하고 또한 캐비티(14)가 유동 부재와 협동하도록 하는 것에 의해 달성된다. 펌프 베인 휠이 유동 부재로 사용된다. 바람직하게는, 펌프 베인 휠(15)은 회전 필터에 의해 구동된다.

Description

오염된 액체의 정화를 위한 필터 장치{FILTER DEVICE FOR CLARIFYING CONTAMINATED LIQUIDS}
본 발명은 오염된 액체의 정화, 특히 하수 정화 및 수처리를 위해 사용되는 필터 장치에 관한 것이다.
이러한 종류의 필터 장치들은 다수의 필터 요소들로 구성되며, 이 요소들은 서로 이격되고 필터 모듈로 결합되며 필터액을 담는 용기에 원형 또는 다각형 구조로 회전가능하게 배열된다. 필터 요소들은 양측에 필터들이 구비되고 여과액을 배출하기 위한 홈을 가지는 필터 디스크들로 구성된다. 고요하게 정지된 필터액 내에서 필터 모듈들의 회전 운동이 시작될 때, 필터 표면에 유동 저항이 발생하며 이는 필터 장치와 액체 사이의 높은 상대 속도로 인하여 필터 표면에 유지되는 덩어리(solids)가 부착되는 것을 처음에 방지한다. 그러나, 증가하는 범위까지 필터액이 순환되고 필터 장치와 액체 사이의 상대 속도가 낮아지기 때문에 필터 장치의 회전 기간이 증가함에 따라 초기 유동 저항은 감소하여, 필터 시간이 경과함에 따라 덩어리로 된 커버층(covering layers of solids)이 필터에 형성되어 필터 장치의 효율이 나빠진다.
필터의 여과를 억제하는 커버층을 제거하기 위하여, 필터 디스크의 양측에서 필터들에 위치되고 외측으로부터 내측으로 방사상으로 연장하는 다수의 흡인-추출 바아들로 구성되는 역세척 장치(backwash device)를 필터들에 제공하는 것이 DE 195 37 578로부터 알려졌다. 각각의 흡인-추출 바아들은 하강관들에 연결되고 다른 관로 시스템들을 통해 흡입 펌프에 연결된다. 하강관 내의 내장 슬라이드가 열리는 것에 의해, 필터 표면으로부터 부착 덩어리층들을 제거하기 위하여 정화된 액체는 필터 디스크들의 내부에서부터 흡인-추출 바아들로 이송된다. 세정이 불충분하면, 연결된 흡입 펌프에 의해 역세척이 더 강화될 것이다. 이러한 세정 공정에 있어서, 흡인-추출 바아들은 필터들에 기계적 마모를 초래하여 유효 수명을 줄인다. 역세척 장치에 더하여, 필터들을 집중 세정하기 위한 장치가 또한 제공되었다. 이는 중공축까지 수직으로 연장하는 한 세트의 분사관들로 구성되며, 이미 정화된 액체가 고압 펌프에 의해 관들의 스프레이 노즐들로 공급된다.
이것의 단점 중 하나는, 덩어리가 많아지기 때문에, 필터들을 세정하기 위해 사용된 액체가 다시 한번 용기로 역류하여 필터 공정을 한번 더 받으며, 따라서 필터 용량을 감소시킨다는 것이다. 기계적인 그리고 제어적인 조건에서 역세척 및 집중 세정 장치와 관련한 지출(outlay)이 상당하다. 불연속 세정의 결과, 세정 단계들 사이에서의, 필터 공정 중에, 유지된 덩어리로 된 새 커버층들이 필터들에 반복 형성되어 필터 공정의 효율에 악영향을 미친다.
더욱이, EP-A-0 289 674는 원심분리기 원리에 따라 작동하는 필터 장치를 개시한다. 이러한 목적을 위하여, 필터 요소들이 고정되고 서로 인접하여 이격된 중공축이 폐쇄된 용기 내에 회전가능하게 수직 배열된다. 중공축은, 용기 아래에 필터액을 공급하기 위한 입구 밸브와 용기 위에 역세정제를 공급하기 위한 입구 밸브를 가진다. 먼저, 역세척용 입구 밸브가 닫힌 상태에서, 필터액은 하부 입구 밸브를 통해 중공축으로 도입된다. 회전 중 발생하는 원심력의 결과로서, 필터액은 중공축의 구멍들을 통과하여 인접한 필터 요소들 사이로 침투한다. 원심력은 필터 디스크들에 가해지는 외부 압력을 야기하여, 여과액이 필터 디스크들의 내부로 침투하고, 관로에 의해 디스크들의 주변으로 배출되며, 그로부터 외부로 흘러나갈 수 있게 되는, 폐쇄된 용기 위의 홈통에 모인다. 여기서도, 필터 작용 중, 여과 억제 커버층들이 필터 표면에 형성되고, 필터 시간이 경과함에 따라 필터 공정을 억제한다. 그러므로, 역세척이 정기적으로 필요하다. 필터액의 공급은 역세척 시간을 위하여 중단되고, 역세척 매체가 고압하에서 역세척용 입구 밸브를 통해 중공축으로 도입되며, 여기서 역세척 매체는 깨끗한 여과액, 공기나 가스들 중 하나로 구성되고, 인접한 필터 디스크들 사이에서의 중공축의 구멍들을 통해 흘러나가며, 그러므로 여과 억제 커버층을 필터 표면으로부터 제거한다. 역세척은 비교적 높은 기술적 지출을 수반한다. 더욱이, 필터 공정의 효율은 악화된다.
본 발명의 목적은, 종래 기술의 단점을 해소하는 동시에, 자동적이고 연속적이며 비마모성 필터 세정을 달성하고 그에 따라 필터 작동 중 필터 공정에 악영향을 미치는 여과 억제 덩어리 침착물(커버층)이 필터에 형성되는 상황을 방지할 수 있도록 하는 오염된 액체의 정화를 위한 필터 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은, 본 발명에 따라, 필터 모듈들은, 일측에서 캐링 디스크에 의해 폐쇄되고 타측에서 흡입 오리피스를 통해 용기에 연결되는, 캐비티를 중앙에 형성하며, 이 캐비티는 흡입 오리피스를 통해 이격된 필터 요소들 사이의 정화되지 않은 액체에 유동이 발생되어 덩어리가 필터 요소들에 부착되는 것을 방지할 수 있는 방식으로 유동 부재에 작동적으로 연결되는 것에 의해 달성된다.
그 결과, 인접한 필터 요소들 사이에서 발생되는 정화되지 않은 액체의 소용돌이현상(swirling) 때문에 일정한 유동 저항이 발생되어, 어떠한 기계적 작동 없이 자동적이고 연속적이며 비마모적인 필터 세정이 이루어진다. 그러므로, 필터 상의 덩어리 침착물로 인한 여과 억제 커버층들이 없는 상태로 유지되어 여과 효율이 향상된다. 세정 공정을 위해 용기의 정화되지 않은 액체만 사용되므로 이미 정화된 액체는 필터 회로로 더 이상 복귀되지 않아도 되며, 그 결과 통상의 필터 장치에 비하여 필터 용량은 증가된다. 본 발명은 고도의 기술적 지출 없이 낮은 비용으로 실시될 수 있으며, 더욱이 유지보수가 용이하다. 편의상, 필터 모듈들은 로드 위에 정렬되고, 한편으로는 캐링 디스크에 견고하게 연결된 구동축을 통해 베어링에, 다른 한편으로는 흡입 오리피스를 가지는 베어링 플랜지를 통해 베어링에 지지된다.
바람직하게는, 유동 부재는 펌프 베인 휠로 설계되고, 필터 모듈들에 연결되는 캐링 디스크를 통해 구동축에 연결된다. 그에 따라, 필터 장치에 의해 펌프 작용이 동시에 일어나며, 필터 작용 중, 이격된 필터 요소들 사이를 관통하는 필터액의 집중 유동을 야기하여 동시에 세정 효과를 발생시킨다. 통합된 펌프 베인 휠에 의해, 별도의 구동은 불필요해지고 비용은 저감된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 별도의 모터에 연결되는 축 베인 휠이 베어링 플랜지의 흡입 오리피스에 배열된다. 결과적으로, 필터 장치의 회전 속도에 관계없이 유동 부재의 회전 속도는 조정될 수 있고, 그러므로 필터 표면에서의 필터액의 유동 속도가 제어될 수 있다.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 베어링 플랜지의 흡입 오리피스를 통해 삽입되고 지지베어링에 고정되는 유동 덕트가 제공되며, 유동 덕트는 한편으로는 흡입 오리피스에 의해 용기에, 다른 한편으로는 슬롯형 오리피스에 의해 캐비티에 연결된다. 그 결과, 필터 요소들 사이에서 더욱 높은 유동 속도가 얻어질 수 있으며, 세정 효과도 더 강해질 수 있다.
최종적으로, 본 발명의 마지막 특징에 따르면, 유동 덕트가 베어링 플랜지의 흡입 오리피스를 통해 삽입되고 지지베어링에 고정되며, 유동 덕트는 흡입 오리피스에 의해 용기 상에서 필터 장치 아래의 흡입 오리피스로 이어지는 관로에 연결되고, 액체 펌프가 관로에 통합된다.
이하 본 발명은 예시적인 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명될 것이다. 첨부된 도면에서:
도 1은 펌프 베인 휠을 갖는 필터 장치의 개략도.
도 2는 별도로 구동되는 축 베인 휠을 갖는 변형예를 도시한 도면.
도 3은 내장 유동 덕트와 가능한 배치상태의 유동 부재를 갖는 변형예를 도시한 도면.
도 4는 유동 덕트와 통합된 펌프를 갖는 변형예를 도시한 도면.
도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 취한 단면도.
필터 장치(1)는 필터액을 담는 용기(2)에 회전가능하게 수용된다. 이 경우, 다수의 필터 모듈들(3)은 원형으로 배열된다. 필터 모듈들(3)은 바람직하게는 4 내지 8mm의 간격을 가진 각각의 필터 요소들(4)로 구성된다. 필터 요소들(4)은, 도면에 도시되지는 않은, 공지된 필터 디스크들로 구성되며, 필터 디스크를 통해 여과액이 배출되고, 필터 디스크들은 양측에 필터들을 구비한다. 필터 요소들(4) 사이의 간격은 이격 디스크들(5)에 의해 발생된다. 필터 모듈들(3)은, 한편으로는 캐링 디스크(6)에 의해, 다른 한편으로는 베어링 플랜지(7)에 의해 한정되며, 로드들(8)과 너트들(9)에 의해 고정된다. 캐링 디스크(6)는 구동축(10)에 견고하게 연결되고 베어링(11)에 회전가능하게 지지된다. 베어링 플랜지(7)는 흡입 오리피스(12)를 가지며, 베어링(13)에 안내된다. 필터 모듈들(3)에 의해 형성된 캐비티(14)는 흡입 오리피스(12)를 통해 필터액을 담는 용기(2)에 연결된다. 캐비티(14)에는 펌프 베인 휠로 설계되고 캐링 디스크(16)를 통해 구동축(10)에 연결되는 유동 부재가 배열된다. 각각의 필터 요소들(4)은 흡입-추출(suction-extraction) 관들(16)에 연결되고, 흡입-추출 관들은 캐링 디스크(6)에 고정되는 덕트 스트립들(17)에 연결되고, 필터 모듈들(3)의 수에 따라 별모양으로 캐링 디스크(6)의 단부면 상을 지나며 구동축(10)에 고정되는 단부면 관로들(18)로 이어진다. 관로들(18)은 연결 덕트들(19) 및 구동축(10) 상에 배열되는 활주 링(20)을 통해 연결되며, 활주 링에는 진공펌프(22)로 이어지는 다른 관로(21)가 연결된다. 필터 장치(1)는 구동축(10)을 통해 체인 구동기(23)에 연결된다(도 1).
도 2에 따른 다른 설계 가능성에 있어서, 모터(25)를 통해 별도로 구동되며 베어링 플랜지(7)의 흡입 오리피스(12) 내에 배열되는 축 베인 휠(24)이 제공된다.
도 3의 실시예에 있어서, 흐름 덕트(26)가 흡입 오리피스(12) 내에 삽입되며, 지지베어링(28)에 고정된 흡입 오리피스(27)를 가진다. 이 경우 캐비티(14)는 슬롯형 오리피스(29)를 통해 흡입 오리피스(27)와 연결된다. 펌프 베인 휠(15)과 모터에 의해 구동되는 축 베인 휠(24)은 모두 유동 덕트(26) 내에서 작동될 수 있다. 도 4는 또다른 실시예를 도시하며, 여기서 유동 덕트(26)는 관로(30)를 통해 펌프(31)에 연결되고, 용기(2)의 하부 영역에서 흡입 오리피스(32)를 통해 이어진다.
작동은 다음과 같다.
필터 장치의 회전 운동 중, 용기(2)로부터의 여과액은 진공 펌프(22)를 통해 흡입되며, 필터 요소들(4)의 필터들을 통과하고 흡입-추출 관들(16), 덕트 스트립들(17), 관로들(18), 연결 덕트(19), 활주링(20) 및 관로(21)를 통해 배출된다. 용기(2)의 필터액은 유입부(33)를 통해 일정하게 유지된다. 제공된 유동 부재들에 의해, 이격된 필터 요소들 사이의 한정된 유동이 흡입 오리피스들(12, 27, 32)을 통해 필터액에 발생되어, 필터 흡입 효과에 의해 유인되는 덩어리들은 필터들에 부착된 상태로 남아 있지 않고, 액체 유동에 의해 일정하게 끌려간다. 그 결과, 전체 필터 작동 중 필터에 대한 어떠한 마모 작용없이 자동적이고 연속적인 세정 효과가 달성된다. 통상의 일반 필터 장치와 비교하여 비교적 낮은 투자 비용에 더하여, 이 경우 에너지 소비 또한 현저하게 감소되고, 필터 장치의 효율도 증가된다. 정화된 물에 의한 역세척 및 집중 세정을 하지 않는 것에 의해, 필터 용량은 증가된다.

Claims (10)

  1. 서로 이격되고 원형 또는 다각형 필터 모듈들(3)로 결합되며 정화되지 않은 액체를 담은 용기(2) 내에 수평축을 중심으로 회전가능하게 배열되는 다수의 디스크형 필터 요소들(4)로 구성되고, 여과액이 각각의 필터 모듈들(3)을 통해 배출될 수 있는, 오염된 액체, 특히 하수의 정화를 위한 필터 장치(1)에 있어서,
    필터 모듈들(3)은, 일측에서 캐링 디스크(6)에 의해 폐쇄되고 타측에서 흡입 오리피스(12)를 통해 용기(2)에 연결되는, 캐비티(14)를 중앙에 형성하며,
    이 캐비티(14)는, 흡입 오리피스(12)를 통해, 이격된 필터 요소들(4) 사이의 정화되지 않은 액체에 유동이 발생되어 덩어리가 필터 요소들에 부착되는 것을 방지할 수 있는 방식으로 유동 부재에 작동적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    필터 모듈들(3)은 로드(8) 위에 정렬되고, 한편으로는 캐링 디스크(6)에 견고하게 연결된 구동축(10)을 통해 베어링(11)에 지지되며, 다른 한편으로는 흡입 오리피스(12)를 갖는 베어링 플랜지(7)를 통해 베어링(13)에 지지되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 유동 부재는 펌프 베인 휠(15)로 설계되고, 필터 모듈들(3)에 연결되는 캐링 디스크(6)를 통해 구동축(10)에 연결되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    별도의 모터(25)에 연결되는 축 베인 휠(24)이 베어링 플랜지(7)의 흡입 오리피스(12) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  5. 제 2항에 있어서,
    유동 덕트(26)가 베어링 플랜지(7)의 흡입 오리피스(12)를 통해 삽입되고 지지베어링(28)에 고정되며, 유동 덕트(26)는 한편으로는 흡입 오리피스(27)에 의해 용기(2)에 다른 한편으로는 슬롯형 오리피스(29)에 의해 캐비티(14)에 연결되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    유동 덕트(26)가 베어링 플랜지(7)의 흡입 오리피스(12)를 통해 삽입되고 지지베어링(8)에 고정되며, 유동 덕트(26)는 흡입 오리피스(27)에 의해 용기(2) 상에서 필터 장치 아래의 흡입 오리피스(32)로 이어지는 관로(30)에 연결되고, 액체 펌프(31)가 관로(30)에 통합되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    별도의 모터(25)에 연결되는 축 베인 휠(24)이 베어링 플랜지(7)의 흡입 오리피스(12) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    유동 덕트(26)가 베어링 플랜지(7)의 흡입 오리피스(12)를 통해 삽입되고 지지베어링(28)에 고정되며, 유동 덕트(26)는 한편으로는 흡입 오리피스(27)에 의해 용기(2)에 다른 한편으로는 슬롯형 오리피스(29)에 의해 캐비티(14)에 연결되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    유동 덕트(26)가 베어링 플랜지(7)의 흡입 오리피스(12)를 통해 삽입되고 지지베어링(28)에 고정되며, 유동 덕트(26)는 한편으로는 흡입 오리피스(27)에 의해 용기(2)에 다른 한편으로는 슬롯형 오리피스(29)에 의해 캐비티(14)에 연결되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    유동 덕트(26)가 베어링 플랜지(7)의 흡입 오리피스(12)를 통해 삽입되고 지지베어링(28)에 고정되며, 유동 덕트(26)는 한편으로는 흡입 오리피스(27)에 의해 용기(2)에 다른 한편으로는 슬롯형 오리피스(29)에 의해 캐비티(14)에 연결되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
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