KR100811848B1 - 여과장치의 배럴 형성용 유니트링, 및 이를 채용한여과장치 - Google Patents

여과장치의 배럴 형성용 유니트링, 및 이를 채용한여과장치 Download PDF

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KR100811848B1
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ring
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박기택
김상욱
최상규
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한국기계연구원
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Abstract

오염물질을 함유한 원수의 처리 공간을 제공하는 여과장치의 배럴 이루는 유니트링, 및 이를 채용한 여과장치가 개시된다. 유니트링은 순차 적층되어 실린더 형상의 배럴 측면을 형성하며, 판면에 다수의 관통홀이 형성되어 처리수 배출구와 연통되는 처리수 유로를 형성하고, 플라스틱 재질로 제조된다. 한편, 유니트링은 그 반경방향에 대해 경사지게 절단한 양단면 형상을 갖도록 제조된 다수의 유니트부재로 구성될 수 있다. 여과장치는 순차 적층된 유니트링에 의해 형성된 실린더형상의 측면을 포함하는 배럴, 배럴 내에서 유니트링들의 사이에 끼워져 고정되는 적어도 필터트레이, 및 배럴의 외측면을 둘러싸도록 배치되어 배럴의 외측면을 지지하는 스틸 재질의 외통을 포함하여 구성된다. 플라스틱 재질의 유니트링을 사출성형으로 제작하여 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 제작비용이 절감되며, 배럴의 외측면을 지지하는 스틸 재질의 외통을 구비하여 높은 수압을 견딜 수 있고, 유니트링들 사이로의 누수를 방지할 수 있다.
여과장치, 외통, 플라스틱, 유니트링, 유니트부재

Description

여과장치의 배럴 형성용 유니트링, 및 이를 채용한 여과장치{Unit ring for forming barrel of filtering apparatus, and filtering apparatus employing the same}
도 1은 종래의 여과장치를 도시한 정면도,
도 2는 도 1의 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 여과장치를 도시한 정면도,
도 4는 도 3의 단면도,
도 5는 도 4의 A부분 내의 유니트링과 외통이 적층된 상태를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 여과장치의 유니트링 사시도,
도 7은 도 5에 도시된 외통을 도시한 단면도,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 여과장치의 유니트부재의 사시도,
도 9 및 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 여과장치의 유니트부재가 연결된 상태를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
61:원수 유입구 63:농축수 배출구
65:처리수 배출구 70:필터트레이
80:로터 100:여과장치
110:배럴(barrel) 120:유니트링
120h1:볼트결합용 관통홀 120h2:유로용 관통홀
120g:그루브 120-1:유니트부재
122:처리수 유로 124:보조용 처리수 유로
130:외통
본 발명은 여과장치의 배럴 형성용 유니트링, 이를 구성하는 유니트부재, 및 이를 채용한 여과장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 오염물질을 함유하는 원수 내의 오염물질을 걸러내어 깨끗한 처리수로 정화하기 위한 분리막 여과장치 및 이에 사용되는 유니트링 및 이를 구성하는 유니트부재에 관한 것이다.
일반적으로 여과장치는 오염된 원수 내의 오염물질을 필터링하여 정화하며, 오염된 원수가 통과하는 다공질 분리막(membrane)을 구비하고 있다. 다공질 분리막에 의해 원수 내의 오염물질이 걸러내어짐으로써, 다공질 분리막을 통과한 원수가 깨끗한 처리수로서 배출된다.
도 1은 종래의 여과장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.
종래의 여과장치는 스틸 재질로 이루어진 다수의 유니트링(75)이 순차적층되어 실린더 형상을 이루는 배럴(barrel)(77), 유니트링(75)들의 사이에 끼워져 고정되는 다수의 필터트레이(70), 및 필터트레이(70)와 교호적으로 배치되어 회전 축(95)에 의해 회전되는 로터(80)를 포함하여 구성된다.
배럴(77)은 원수 유입구(61), 처리수 배출구(65), 및 농축수 배출구(63)를 구비하고 있다. 필터트레이(70)는 디스크의 형상을 가지며, 배럴(77)을 이루도록 순차 적층된 유니트링(75)들의 사이에 끼워져 볼트(91)에 의해 고정되어 있다. 로터(80)는 필터트레이(70)와 교호적으로 배치되어 필터트레이(70)에 외면에 부착된 고형의 오염물질을 제거하도록 회전축(95)에 의해 회전된다.
원수 유입구(61)를 통해 배럴(77) 내로 오염물질을 함유한 원수가 유입되면, 원수 내의 오염물질은 필터트레이(70)에 의해 필터링되어 깨끗한 처리수로 처리되어 처리수 배출구(65)를 통해 배럴(77) 외부로 배출되고, 오염물질이 농축된 농축수는 농축수 배출구(63)를 통해 배럴(77) 외부로 배출된다.
한편, 배럴(77)을 구성하는 유니트링(75)은 그 내면이 원수와 직접적으로 접촉될 뿐만 아니라 원수의 수압이 작용되므로 SUS(Steel Special Use Stainless) 재질과 같은 스테인레스 스틸 재질로 이루어지며, 다수의 공작기계를 사용하여 가공제작된다.
이처럼 스틸 재질의 유니트링(75)은 원재료가 고가일뿐만 아니라 고가의 공작기계를 사용하여 가공제작되기 때문에 제작비용이 과다하게 소요된다는 문제점이 있을 뿐만 아니라 제작시간이 오래 걸리며, 커다란 원형의 유니트링(75)을 보관 및 유지관리하기 어렵다는 문제점이 있다.
한편, 배럴(77) 내로 유입되는 원수의 수압은 배럴(77)의 수용수압보다 낮거나 같은 상태가 유지되지만, 배럴(77)의 수용압력보다 높은 압력의 원수가 유입되 는 경우가 간헐적으로 발생하게 된다. 이때, 배럴(77)을 구성하는 유니트링(75)의 반경방향으로 원수의 높은 압력이 작용하게 되어, 유니트링(75)들의 사이로 누수가 발생하거나 유니트링(75)에의 피로도가 누적되어 크랙이 발생하여 누수가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 제작비용 및 제작시간을 절감시키고, 보관이 용이한 유니트링, 이를 구성하는 유니트부재, 및 이를 채용한 여과장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 여과장치는, 순차 적층되어 실린더형상의 측면을 형성하며 판면에 다수의 관통홀이 형성되어 처리수 배출구와 연통되는 처리수 유로를 형성하는 플라스틱 재질의 복수의 유니트링을 포함하는 배럴; 및 상기 배럴 내에서 상기 유니트링들의 사이에 끼워져 고정되는 적어도 하나 이상의 필터트레이;를 포함한다.
여기서, 상기 배럴의 외측면을 둘러싸도록 배치되어 상기 외측면을 지지하는 스틸 재질의 외통을 더 포함할 수 있으며, 이에 의해서 상기 배럴을 견고하게 지지함과 동시에 상기 유니트링들의 사이로의 누수를 차단할 수 있다.
이때, 상기 외통과 접촉되는 상기 유니트링의 외측면에는 상기 관통홀의 형성방향으로 그루브가 형성되어, 상기 배럴과 상기 외통 사이에 보조용 처리수 유로를 형성할 수 있으며, 이에 의해서 상기 처리수 유로와 더불어 보조용 처리수 유로 를 통해 처리수가 처리수 배출구로 유도될 수 있다.
여기서, 상기 유니트링은 원호 형상으로 형성된 다수의 유니트부재로 이루어질 수 있으며, 이에 의해서 유니트링을 조립 및 분해가 가능하고, 보관 및 유지관리가 용이하다.
이때, 상기 유니트부재의 양단면은 상기 배럴의 반경방향에 대해 경사지게 형성될 수 있으며, 이에 의해서 유니트부재의 내측면에 높은 수압이 작용하더라도 유니트부재들의 양단면끼리 일부접촉된 상태가 유지되므로 누수를 방지할 수 있고, 높은 수압을 견뎌낼 수 있다.
한편, 상술한 바와 같은 여과장치에 구성되는 유니트링, 및 유니트부재가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 여과장치를 도시한 정면도이고, 도 4는 그 단면도이다.
여과장치(100)는, 플라스틱 재질로 이루어진 다수의 유니트링(120)이 순차 적층되어 실린더형상을 이루는 배럴(110), 유니트링(120)들의 사이에 끼워져 고정되는 다수의 필터트레이(70), 필터트레이(70)들과 교호적으로 배치되어 회전축(95)의 회전에 따라 회전되는 로터(80), 및 배럴(110)의 외측면을 둘러싸도록 배치되어 배럴(110)의 외측면을 지지하는 스틸 재질의 외통(130)을 포함하여 이루어진다.
다수의 유니트링(120)이 순차 적층되어 이루어진 배럴(110)은 원수 유입구(61), 처리수 배출구(65), 및 농축수 배출구(63)를 구비하고 있다. 필터트레이(70)는 유니트링(120)들의 사이에 끼워져 볼트(91)에 의해 고정되어 있고, 로터(80)는 회전축(95)에 의해 배럴(110) 내에서 회전가능하게 설치되어 있다. 필터트레이(70)와 로터(80)는 디스크의 형상을 가지며, 배럴(110) 내에서 교호적으로 배치되어 있다.
이와 같은 회전형 분리막 여과장치의 기본적인 구성 및 그의 동작은 기본적으로 종래의 것과 동일하므로 보다 구체적인 여과장치의 구성에 대한 설명은 생략하고, 이하에서는 본 발명에 따른 여과장치의 측면을 이루는 구성에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 도 4의 A부분 내의 유니트링과 외통이 적층된 상태를 도시한 사시도이고, 도 6은 유니트링의 사시도이며, 도 7은 외통(130)을 도시한 단면도로서, 이하, 본 발명의 제1실시예에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명의 제1실시예에 따른 여과장치(100)의 측면은, 배럴(110)을 이루는 유니트링(120), 및 배럴(110)의 외측면을 지지하는 외통(130)을 포함하여 이루어진다.
유니트링(120)은 플라스틱 재질의 링 형상의 부재로서, 순차 적층되어 실린더 형상의 배럴(110)을 이루게 되며, 판면에는 다수의 관통홀(120h)이 등간격으로 배열되도록 형성되고, 외측면에는 관통홀(120h)의 형성방향으로 다수의 그루브(120g)가 형성된다. 외통(130)은 스틸재질로 이루어진 원통 형상의 부재로서, 다 수의 유니트링(120)으로 형성된 배럴(110)의 외측면을 둘러싸도록 배치되어 각 유니트링(120)의 외측면을 지지하게 된다.
유니트링(120)의 판면에 형성된 관통홀(120h)은, 볼트결합용 관통홀(120h1)과 유로용 관통홀(120h2)으로 구분되고, 이들은 유니트링(120)의 판면을 따라 교대로 이웃하도록 형성되며, 볼트결합용 관통홀(120h1)에는 볼트(91)가 삽입되어 볼트머리가 안착되기 위한 턱부(121)가 마련될 수 있다.
유니트링(120)의 외측면에 형성된 그루브(120g)는, 볼트결합용 관통홀(120h1) 및 유로용 관통홀(120h2)로부터 반경방향으로 연장된 외측면에 각각 형성되며, 관통홀(120h)의 형성방향으로 연장되도록 형성된다.
순차 적층되어 실린더 형상의 배럴(110)을 이루는 유니트링(120)은, 각각의 볼트결합용 관통홀(120h1)을 전체적으로 관통하는 볼트(91)에 의해서 체결된다. 이때, 유니트링(120)의 각 유로용 관통홀(120h2)이 서로 연통되어 처리수 유로(122)를 형성함과 동시에 유니트링(120)의 외측면에 형성된 그루브(120g) 일렬로 이어져 연결된 상태가 되도록 다수개의 유니트링(120)이 체결되어 진다.
한편, 유니트링(120)들의 사이에 끼워져 고정되는 필터트레이(70)는, 지지판(71)의 외측 모서리에 마련된 고정부(72)가 유니트링(120)의 볼트결합용 관통홀(120h1)과 대응되는 위치에 각각 놓여져 유니트링(120)의 각 볼트결합용 관통홀(120h1)을 전체적으로 관통하는 볼트(91)에 의해 함께 고정되며, 배럴(110) 내로 유입된 원수는 멤브레인(75)을 통해 필터링되며, 필터링된 깨끗한 처리수가 드레인클로스(73)를 따라 처리수 유로(122)로 유도된다. 처리수 유로(122)로 유도된 처리 수는 처리수 유로(122)와 연통된 여과장치(100)의 처리수 배출구(65)를 통해 배출된다.
또한, 필터링된 깨끗한 처리수는 처리수 유로(122)로 유도되는 것 이외에 볼트결합용 관통홀(120h1)로도 유도되어, 볼트결합용 관통홀(120h1)의 내측면과 볼트(91)의 사이 틈새를 따라 여과장치(100)의 처리수 배출구(65)로 유도되어 배출된다.
한편, 외통(130)은 다수의 유니트링(120)에 의해 형성된 배럴(110)의 외측면을 둘러싸도록 배치되어 각 유니트링(120)의 외측면을 지지하도록 스틸 재질로 이루어진 원통 형상의 부재로서, 상단부와 하단부에는 반경방향으로 연장된 플렌지(132)가 마련되며, 각 플렌지(132)의 판면에는 다수개의 체결홀(132h)이 형성된다. 플랜지의 판면이 서로 접하여 체결홀(132h)이 연통되도록 다수개의 외통(130)이 순차 적층되어 전체적으로 여과장치(100)의 측면을 이루며, 각각의 외통(130)은 연통된 체결홀(132h)을 관통하는 볼트(131)로 체결된다.
즉, 하나의 외통(130)에 다수개의 유니트링(120)이 순차 적층되어 하나의 측면모듈(A)을 이루며, 다수개의 측면모듈(A)이 순차 적층되어 여과장치(100)의 전체적인 측면을 구성하게 된다.
이하, 순차 적층된 유니트링들에 의해 구성된 배럴, 및 외통에 의해 형성되는 보조용 처리수 유로에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유니트링(120)의 외측면에는 볼트결합용 관통홀(120h1) 및 유로용 관통홀(120h2)로부터 반경방향으로 연장된 외측면에 그루 브(120g)가 형성되어, 유니트링(120)이 순차 적층되어 배럴(110)을 형성시 각 그루브(120g)가 일렬로 이어져 연결되며, 이러한 배럴(110)의 외측면을 둘러싸도록 배치되어 각 유니트링(120)의 외측면을 지지하도록 외통(130)이 배치된다.
이때, 유니트링(120)으로 구성된 배럴(110)의 외측면에 일렬로 이어져 연결된 그루브(120g)는 외통(130)의 내면과 접촉되어, 배럴(110)과 외통(130) 사이에는 보조용 처리수 유로(124)가 형성되며, 이러한 보조용 처리수 유로(124)는 여과장치(100)의 처리수 배출구(65)와 연통된다.
보조용 처리수 유로(124)는 배럴(110) 내로 유입되는 원수의 수압이 간헐적으로 높아져서 멤브레인(75)을 통해 필터링된 깨끗한 처리수가 드레인클로스(73)를 따라 처리수 유로(122)에 높은 수압으로 작용하는 경우에 유니트링(120)들의 사이로 누출되는 처리수를 여과장치(100)의 처리수 배출구(65)로 유도하는 기능을 수행한다.
이처럼, 배럴(110) 내로 유입되는 원수가 필터링 되어 처리수 유로(122) 및 보조용 처리수 유로(124)를 통해 여과장치(100)의 처리수 배출구(65)로 유도될 수 있으므로, 배럴(110) 내로 유입되는 원수의 수압이 간헐적으로 높아지더라도 원활한 처리가 가능하다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 여과장치의 유니트부재의 사시도이고, 도 9 및 10는 본 발명의 제2실시예에 따른 여과장치의 유니트부재가 연결된 상태를 도시한 사시도로서, 이하, 본 발명의 제2실시예에 대하여 설명하도록 한다. 제2실시예에서, 유니트링의 구성요소인 유니트부재를 제외한 구성은 제1실시예와 동일하 다. 따라서, 제2실시예에 대한 설명에서는 유니트링의 구성요소인 유니트부재의 구조에 대해서만 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 여과장치에서는, 하나의 유니트링(120)이 원호 형상으로 형성된 다수개의 유니트부재(120-1)로 분할되어 구성되며, 각 유니트부재(120-1)의 양단면은 반경방향에 대하여 소정각도(α)로 경사지게 형성된다. 유니트부재(120-1)의 경사진 양단면은 서로 같은 방향으로 경사지게 형성될 수도 있고, 서로 다른 방향으로 경사지게 형성될 수도 있으며, 양단면이 서로 같은 각도로 경사지거나 다른 각도로 경사지게 형성될 수도 있다.
한편, 유니트부재(120-1)의 판면에는, 제1실시예의 유니트링(120)에 형성된 관통홀(120h)과 같이, 볼트결합용 관통홀(120h1)과 유로용 관통홀(120h2)이 판면을 따라 순차적으로 이웃하도록 형성되며, 볼트결합용 관통홀(120h1)에는 볼트가 삽입되어 볼트머리가 안착되기 위한 턱부(121)가 마련된다. 그리고 유니트부재(120-1)의 외측면에는 볼트결합용 관통홀(120h1) 및 유로용 관통홀(120h2)로부터 각각 반경방향으로 연장된 그루브(120g)가 관통홀(120h)의 형성방향으로 형성된다.
이와 같이, 하나의 유니트링(120)이 원호 형상으로 형성된 다수개의 유니트부재(120-1)로 분할된 구성에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이, 다수개의 유니트부재(120-1)의 양단면이 서로 완전접촉된 상태로 하나의 유니트링(120)을 구성한 상태에서, 배럴(110) 내로 유입되는 원수의 수압이 간헐적으로 높아져 유니트부재(120-1)의 내측면에 높은 수압이 작용하면, 도 10에 도시된 바와 같이, 다수개의 유니트부재(120-1)는 반경방향으로 벌어지게 되지만 다수개의 유니트부재(120-1)의 양단면은 일부접촉된 상태가 유지되므로 누수를 방지할 수 있고, 높은 수압을 견뎌낼 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 플라스틱 재질의 유니트링을 사출성형으로 제작하여 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 제작비용이 절감된다는 이점이 있다.
또한, 배럴의 외측면을 지지하는 스틸 재질의 외통을 구비하여 높은 수압을 견딜 수 있고, 배럴과 외통의 사이에 형성된 보조용 처리수 유로를 통해 보조적으로 처리수가 흐르므로 유니트링들 사이로의 누수를 방지할 수 있다.
또한, 하나의 외통에 다수개의 유니트링이 순차 적층되어 하나의 측면모듈을 이루고, 다수개의 측면모듈이 순차 적층되어 여과장치의 전체적인 측면을 구성므로 모듈화를 구현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본원 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시는 본원 발명의 특허청구범위 내에 있는 것이다.

Claims (8)

  1. 순차 적층되어 실린더형상의 측면을 형성하며 판면에 다수의 관통홀이 형성되어 처리수 배출구와 연통되는 처리수 유로를 형성하는 플라스틱 재질의 복수의 유니트링을 포함하는 배럴; 및
    상기 배럴 내에서 상기 유니트링들의 사이에 끼워져 고정되는 적어도 하나 이상의 필터트레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배럴의 외측면을 둘러싸도록 배치되어 상기 외측면을 지지하는 스틸 재질의 외통을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외통과 접촉되는 상기 유니트링의 외측면에는 상기 관통홀의 형성방향으로 그루브가 형성되어, 상기 배럴과 상기 외통 사이에 보조용 처리수 유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유니트링은 원호 형상으로 형성된 다수의 유니트부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 여과장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유니트부재의 양단면은 상기 배럴의 반경방향에 대해 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 여과장치.
  6. 순차 적층되어 실린더 형상의 배럴 측면을 형성하며, 판면에 다수의 관통홀이 형성되어 여과장치의 처리수 배출구와 연통되는 처리수 유로를 형성하고, 플라스틱 재질로 제조된 것을 특징으로 하는 여과장치의 배럴 형성용 유니트링.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유니트링의 외측면에는 상기 관통홀의 형성방향으로 그루브가 형성된 것을 특징으로 하는 여과장치의 배럴 형성용 유니트링.
  8. 제6항 또는 제7항의 유니트링을 그 반경방향에 대해 경사지게 절단한 양단면 형상을 갖도록 제조된 것을 특징으로 하는 유니트부재.
KR1020070038372A 2007-04-19 2007-04-19 여과장치의 배럴 형성용 유니트링, 및 이를 채용한여과장치 KR100811848B1 (ko)

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