KR100976300B1

KR100976300B1 - 필터 프레스용 멤브레인, 멤브레인 플레이트 및 챔버플레이트

Info

Publication number: KR100976300B1
Application number: KR1020047007088A
Authority: KR
Inventors: 만프레트 헤르만; 울리히 크니에; 베른하르트 잘바움
Original assignee: 여트파우카 필트라치온 지스템스 게엠베하
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2003-05-02
Publication date: 2010-08-16
Also published as: CA2454268A1; EP1503839B1; AU2003239830A1; BR0304825A; JP4776226B2; ATE387945T1; ES2301799T3; US20040188336A1; WO2003095063A1; BR0304825B1; DE10221061A1; DE10221061B4; BR0304825B8; US7156993B2; CA2454268C; EP1503839A1; DE50309323D1; JP2005525228A; KR20050007288A

Abstract

본 발명은 필터 프레스용 멤브레인(1), 멤브레인 플레이트(13) 및 챔버 플레이트(27)에 관한 것이다. 또한 본 발명은 필터 프레스에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 특히 신뢰성 있게 작용하며 마모 저항성을 가진 필터 프레스를 제조하는 것이다. 본 발명에 따라 멤브레인 플레이트(13)용 멤브레인(1)이 제공된다. 상기 멤브레인 가장자리(11)에 의해 한정되는 멤브레인의 표면에는 구멍이 없다. 또한 그러한 멤브레인(1)을 포함하는 멤브레인 플레이트(13)가 제공된다. 계속해서 본 발명에 따른 챔버 플레이트(27)는 챔버 플레이트 가장자리(29)로부터 이격 배치된 각각 하나의 유입 개구(34)를 가진 다수의 슬러지 유입부(31, 33, 32)를 포함한다. 마지막으로 본 발명에서는 다수의 멤브레인 플레이트(13) 및/또는 다수의 챔버 플레이트(27)를 구비한 플레이트 스택(37) 및 상응하는 필터 프레스를 제안한다.

Description

필터 프레스용 멤브레인, 멤브레인 플레이트 및 챔버 플레이트{MEMBRANE, MEMBRANE PLATE, AND CHAMBER PLATE FOR A FILTER PRESS}

본 발명은 필터 프레스를 위한 멤브레인 플레이트용 멤브레인, 멤브레인 플레이트 및 챔버 플레이트에 관한 것이다. 또한 본 발명은 필터 프레스에 관한 것이다.

교체 가능한 고체/액체 분리용 멤브레인을 구비한 멤브레인 필터 프레스가 종래 기술로부터 공지되어 있다. 이러한 타입의 필터 프레스는 예컨대 하수 처리, 화학, 식료품, 금속학, 제약 등과 같은 매우 다양한 적용 분야에 사용될 수 있다. 챔버 필터 프레스는 특수 성형 플레이트에 의해 형성된 여과 챔버들을 갖고 있다. 이 경우, 각각의 챔버의 하나 이상의 측면에 멤브레인이 제공된다. 따라서 매 2번째 플레이트가 양면이 멤브레인으로 덮인 멤브레인 플레이트로서 형성될 수 있다. 이어서 현탁액이 압력의 작용 하에 폐쇄된 필터 프레스 안으로 유입되면 필터 수단 위에 필터 케이크(filter cake)가 형성되는데, 이러한 필터 케이크의 형성은 2개의 케이크 층이 합착되어 챔버가 고체로 완전히 채워질 때까지 계속된다. 이처럼 압력 여과(pressure filtration)가 이루어지는 제 1 단계에 이어서 제 2 단계, 즉 압착 여과(press filtration)가 실시된다. 압착 여과에서는 탄성 멤브레인이 압력 매체에 의해 부풀어 팽창됨에 따라 케이크 공간을 축소시킨다. 이 경우, 함입된 케이크가 압착됨으로써 케이크의 공동 내에 남아있던 수분이 더욱 감소된다. 압착 여과를 사용하면 압력 여과 도중에 여과 압력이 극도로 높아지는 것을 피할 수 있기 때문에 투자 비용 및 에너지 비용을 절약할 수 있다.

멤브레인 캐리어 플레이트 내에 있는 멤브레인의 시일링을 위해, 멤브레인 둘레에 비드(bead)가 제공되며, 상기 비드는 마찬가지로 캐리어 플레이트의 둘레에 형성된 홈 안으로 삽입되어 고정된다. 그러나 15 바아 이상의 압력에서는 상기 비드가 변형될 수 있고, 그 결과 더 이상 시일링이 이루어지지 않으며 공기나 물과 같이 압착에 의해 밀려져 나온 매체가 외부로 유출될 수 있다.

공지되어 있는 멤브레인 플레이트의 경우 멤브레인이 개구(orifice)를 구비하고 있으며, 상기 개구를 통해 슬러지가 여과 챔버로 유입된다. 이때 멤브레인이 슬러지 보어 주변에 대해 시일링되고, 단단히 고정된다. 상기 장소에서 상기 멤브레인은 시일링 비드를 가지며, 또한 플랜지나 클램핑 링 또는 클램핑 튜브를 사용하여 멤브레인 캐리어 플레이트에 연결된다. 슬러지 유입 지점의 주변 영역에서는 여과 과정동안 케이크가 전혀 형성되지 않거나 얇고 부드러운 케이크만이 형성된다. 그렇게 되면 이어지는 압착 과정에서 멤브레인이 케이크 내 움푹 들어간 부분으로 눌려지고, 계속해서 슬러지 보어 내로 눌려진다. 상기 영역에 멤브레인이 고정됨으로써, 상기 지점에서 멤브레인에 15 바아 이상의 압력이 가해지면 멤브레인이 과잉 신장되고, 작동 주기가 얼마 지나지 않아 찢어지거나 고정된 부분으로부터 떨어져나갈 수 있다.

본 발명의 목적은 특히 신뢰성 있게 작동하며 마모가 없는 필터 프레스를 제공하는 것이다. 상기 목적은 청구항 1항에 따른 멤브레인 및 청구항 13항에 따른 멤브레인 플레이트 및 청구항 15항에 따른 챔버 플레이트 및 청구항 19항에 따른 플레이트 스택 및 청구항 22항에 따른 필터 프레스를 통해 달성된다.

본 발명에 따른, 필터 프레스 내에 삽입하기 위한 멤브레인 플레이트용 멤브레인은 청구항 1항에 따라 멤브레인 가장자리로 둘러싸인 무공성(non-porous) 멤브레인 표면을 갖는다. 따라서 상기 멤브레인은 오로지 반대편 플레이트의 압축 폐쇄력에 의해서만 고정된다. 멤브레인 캐리어 플레이트에 멤브레인을 고정하기 위해 예컨대 나사, 플랜지, 링 또는 클램프와 같은 추가 고정 부재들은 제공되지 않는다. 이 경우 반대편 플레이트가 대응 베어링(counter bearing)의 역할을 한다. 따라서 멤브레인의 더욱 신속한 조립 및 해체가 가능하다. 유효 멤브레인 표면의 간단한(단순한) 구조로 인해 균질의 케이크 형성이 달성된다. 여과 후 필터 케이크가 씻겨 내려가면(washing out), 균질의 케이크 형성으로 인해 필터 케이크 내에서의 채널 형성 또는 균열 형성이 방지되기 때문에 더욱 균일한 워싱 아웃이 달성될 수 있다. 멤브레인 재료로는 예컨대 특수 폴리에틸렌(PE) 재료, 폴리프로필렌(PP) 재료 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 재료가 사용되고, 그로 인해 고온에서도 멤브레인의 양호한 내화학성(chemical resistance)이 달성된다. 또한 EPDM, NBR, SBR, VITON 등과 같은 다른 특수 엘라스토머도 사용될 수 있다. 여과 과정동안 프로세스 기술에 기인하는 고르지 못한 케이크 표면 및 케이크 내 상이한 패킹 밀도에 대해 고탄성 멤브레인이 영구적으로 변형되지 않으면서 간단하게 적응됨에 따라 케이크가 더 높은 강도로 균일하게 압착 여과될 수 있다.

청구항 1항의 내용에 따르면, 멤브레인 표면이 다수의 지지 엘리먼트들을 갖고 있다. 리브(rib)나 돌기의 방식으로 형성된 이러한 지지 엘리먼트들은 멤브레인 표면의 채널화를 야기하고, 이러한 채널화는 바람직하게 펠트나 직물로 형성된 여과포를 지지하며 여과물이 방출되도록 하는데 사용된다. 이 경우 멤브레인 표면은 비활성 상태 및 소수성을 지니는 것이 바람직하다. 멤브레인 표면은 오염 방지 작용도 하기 때문에, 유출 덕트의 막힘 현상은 지연되거나 방지된다. 또한 지지 엘리먼트들의 표면이 비교적 평활하기 때문에, 여과포와 멤브레인 표면 사이의 마찰에 의해 여과포에 가해지는 하중이 낮다.

청구항 1항에 따른 한 바람직한 실시예에서는 멤브레인이 실질적으로 평면인 영역을 가지며, 상기 평면 영역의 표면적은 지지 엘리먼트의 표면적보다 더 크다. 이때 상기 평면 영역은 멤브레인 가장자리로부터 멀리 떨어져서 배치된다. 상기 평면 영역은 특히 플레이트 스택의 최종 조립 상태에서 여과 챔버 내로 유입된 슬러지를 모든 방향으로 균일하게 배분하기 위해 사용되며, 그러한 목적으로 최종 조립 상태에서 슬러지 유입부에 마주보게 배치된다.

청구항 2항에 따른 본 발명의 실시예에서는 평면 영역이 보강부(reinforcement)를 갖는다. 이 보강부는 작동 위치에 있는 멤브레인이 압착 여과되는 동안 슬러지 유입부 내로 눌려지지 않도록 하는데 주로 사용된다.

보강부는 바람직하게 멤브레인 재료가 상기 평면 영역에서 보강된 횡단면, 즉 두꺼워진 부분(thickening)을 가짐으로써 형성된다. 이에 대한 대안으로 또는 이와 동시에 예컨대 플라스틱, 금속 또는 직물 등으로 구성된 보강재가 멤브레인 재료 내로 도입되는 방식으로 멤브레인의 보강부가 형성될 수도 있다. 두 가지 경우 모두 멤브레인의 보강부는 지지 엘리먼트와 함께, 여과 챔버쪽을 향하며 여과포를 지지하기 위한 실질적으로 평면의 멤브레인 표면을 형성하는 방식으로 설계된다.

청구항 5항에 따른 본 발명의 한 추가의 바람직한 실시예에서는 멤브레인의 둘레에, 멤브레인 캐리어 플레이트의 홈에 맞물리기 위한 비드가 제공되고, 상기 비드는 상기 비드에 일체로 형성된 시일링 립(sealing lip)을 가지며, 상기 시일링 립의 재료는 비드 재료보다 더 낮은 쇼어 경도(Shore hardness)를 갖는다. 이때, 비드는 멤브레인 캐리어 플레이트 내에 멤브레인을 고정하는 역할을 할 뿐만 아니라 플레이트 스택을 밀봉하기 위한 시일링 비드로서도 사용된다. 이 경우, 시일링 링의 형태로 바람직하게 비드의 둘레에 장착된 시일링 립은 특히 멤브레인 하부측과 멤브레인 캐리어 플레이트 사이의 압력 챔버를 시일링하는데 사용된다. 시일링 립은 비드에 일체로 연결된다. 시일링 립 재료 및 비드 재료로 플라스틱이 사용되는 경우, 시일링 립은 바람직하게 비드와 함께 용융된다.

바람직하게는 상기 비드가 지지물로서의 역할, 및 멤브레인 캐리어 플레이트와 상기 플레이트에 인접한 플레이트, 특히 챔버 플레이트 사이에서의 시일로서의 역할을 동시에 수행한다.

또한 청구항 6항에 따르면, 멤브레인 가장자리에 멤브레인 표면에 대해 시일링 스트립(sealing strip)을 제공하는 것이 바람직하다. 상기 시일링 스트립은 비드 재료에 일체로 형성되어 멤브레인 표면상에 놓여 있는 여과포의 추가적인 시일링을 위해, 특히 멤브레인과 여과포 사이의 누출을 방지하기 위해 사용된다.

청구항 8항의 내용에 따르면 비드 재료가 멤브레인 재료와 동일하다. 이는 비드가 멤브레인과 함께 간단한 방법으로 제조될 수 있다는 것을 의미한다. 이 경우 바람직하게는 비드와 멤브레인이 일체로 제조된다.

청구항 9항에 따른 매우 바람직한 한 실시예에서는 비드 재료가 약 90°ShA의 쇼어 경도를 갖는다. 이러한 높은 경도로 인해 고압에서도 비드가 변형되지 않고, 그 결과 멤브레인이 매우 신뢰성 있게 작용하게 된다. 그에 비해 청구항 10항의 내용에 따르면, 시일링 립 재료가 비드 재료보다 낮은 쇼어 경도를 갖는다. 시일링 립 재료의 쇼어 경도는 바람직하게 70 ±5°ShA이다. 따라서 시일링 립 재료의 쇼어 경도는 비드 재료의 쇼어 경도(90 ±5°ShA)와 10 내지 25°ShA만큼 차이가 난다. 그에 따라 실질적으로 더 부드러운 시일링 립은 압착 압력이 가해지면 비드와 멤브레인 캐리어 플레이트의 홈 벽(groove wall) 사이의 갭 위로 눌려지고, 이로써 매우 신뢰성 있는 시일링이 이루어진다.

매우 효과적인 시일링을 위해, 비드가 고체 재료로 U자형 고정 돌출부(holding projection)의 형태로 형성되고, 시일링 립은 상기 고정 돌출부의 외측 하부 에지에 일체로 형성된다(청구항 11). 다시 말해, 시일링 립이 고정 돌출부의, 멤브레인 캐리어 플레이트의 가장자리쪽을 향하는 U자형 레그(leg)와 U자형 바닥 사이의 공간(gusset)에 배치된다.

이 경우 바람직하게는 시일링 립 재료와 비드 재료의 색상이 다르게 형성된다(청구항 12항). 그 결과, 멤브레인의 제조시뿐만 아니라 멤브레인의 유지보수시에도 시일링 립이 의도한 대로 비드에 일체로 형성되었는지의 여부 또는 멤브레인을 교체할 필요가 있는지의 여부를 쉽게 알 수 있다.

청구항 13항에 청구된, 본 발명에 따른 멤브레인 플레이트는 하나 이상의 챔버 플레이트로의 접촉을 위한 캐리어 플레이트 가장자리를 가진 멤브레인 캐리어 플레이트를 포함한다. 바람직하게는 PP, PE, PVDF 등과 같은 열가소성 플라스틱 또는 금속, 특히 알루미늄으로 이루어진 멤브레인 플레이트가 인접하는 챔버 플레이트에 접촉되면, 멤브레인 상부면과 챔버 플레이트 사이에 여과 챔버가 형성된다. 또한 본 발명에 따른 멤브레인 플레이트는 청구항 1항 내지 12항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인을 갖는다. 이 경우 멤브레인의 가장자리는 멤브레인 캐리어 플레이트의 캐리어 플레이트 가장자리 앞에서 끝나며, 상기 캐리어 플레이트 가장자리는 실제 시일링 면으로서 사용된다. 이때, 멤브레인은 멤브레인 캐리어 플레이트에 제공된 주변의 홈 안으로 삽입된다. 이때, 홈과 비드는 바람직하게 단속되지 않는 고정 링(holding ring) 또는 시일링 링을 형성한다. 그러나 홈 또는 비드가 유입물 또는 유출물과 같은 횡적 요소(transverse element)에 의해 단속될 수도 있다. 다르게 말하면, 바람직하게 시일링 가장자리의 영역 내에 있는 멤브레인과 멤브레인 캐리어 플레이트 사이에는 나사 조임이나 용접에 의한 단단한 연결이 형성되지 않는다. 압착 여과시 필터 프레스가 닫힌 상태에서만 후압착 매체의 압력이 유지될 수 있다. 프레스가 열려 있을때 또는 열리고 있을때 멤브레인 내부 압력이 가해지면, 멤브레인이 홈 밖으로 이동되어 멤브레인의 파손 없이 안전한 압력 경감이 이루어진다. 그럼으로써, 안전 예방 조치를 위한 경비도 현저하게 줄어든다.

본 발명에 따른 멤브레인 플레이트는 프레스 내측 또는 외측에서 교체 가능한, 본 발명에 따른 멤브레인을 사용함으로써 필터 프레스의 매우 신뢰성 있는 작동을 보장한다. 멤브레인이 슬러지 유입물에 의해 단속되지 않기 때문에, 압력 여과동안 상기 멤브레인의 하부면 전체가 멤브레인 캐리어 플레이트의 표면 위에서 지지될 수 있다. 이로써 필터 케이크의 매우 균일한 형성이 가능해진다. 멤브레인의 형성뿐만 아니라 멤브레인 캐리어 플레이트 상에 멤브레인을 고정하는 작업이 매우 간단하게 이루어짐으로써 멤브레인 플레이트가 매우 저렴한 비용으로 견고하게 제조될 수 있다. 이 경우 멤브레인 플레이트는 예컨대 공기, 물 또는 기름과 같은 모든 압착여과 매체에 적합하다.

청구항 14항에 따라, 자신의 세로 중심축을 기준으로 거울 대칭 방식으로 설계된 멤브레인 플레이트가 특히 바람직하다. 상기 멤브레인 플레이트의 경우, 멤브레인이 멤브레인 캐리어 플레이트의 양면에 고정될 수 있기 때문에, 멤브레인 플레이트가 2개의 작동면(operative side)을 갖는다.

본 발명에 따른 필터 프레스용 챔버 플레이트는 멤브레인 플레이트와 마찬가지로 1개 이상의 인접 플레이트와의 접촉을 위한 플레이트 가장자리를 가지며, 여과 챔버 내로 슬러지를 안내하기 위한 다수의 슬러지 유입부를 구비하고 있다(청구항 15항). 본 발명에 따르면, 각각의 챔버 플레이트에 대해 하나 이상의 슬러지 유입부가 제공된다. 그러나 1개의 챔버 플레이트 내에 다수의 슬러지 유입부가 배치될 수도 있다. 이는 특히 플레이트의 크기가 큰 경우에 유리하다. 이때 슬러지 유입부는 챔버 플레이트 가장자리로부터 이격 배치된 유입 개구를 가진다. 멤브레인 플레이트와 마찬가지로 챔버 플레이트도 열가소성 플라스틱 또는 금속으로 이루어져 있다. 따라서 덕트 또는 보어 형태의 슬러지 유입부가 간단한 조작을 통해 챔버 플레이트 내에 삽입될 수 있다. 챔버 플레이트 표면에 놓인 여과포는 고정 플랜지(holding flange) 또는 그와 유사한 고정 엘리먼트를 이용하여 바람직하게 둥근 유입 개구에 고정된다. 또한 챔버 플레이트용 여과포가 매우 간단하게 제조될 수 있다는 점이 유리하다. 유입 개구의 영역 내에 있는 여과포 개구의 개구 가장자리에 대해 특수 처리를 할 필요가 없다.

각각의 챔버 플레이트 상에 위치한 각각의 슬러지 전달 라인을 위해 개별 연결(부)이 제공되는 것이 특히 바람직하다. 예컨대 개별 여과 챔버로 슬러지를 공급하기 위해 외부 연결 라인이 제공될 수 있고, 상기 외부 연결 라인으로 챔버 플레이트가 분리가능한 호스에 의해 연결된다. 이로써 모든 챔버가 슬러지로 채워졌는지의 여부를 간단하게 검사할 수 있다. 챔버가 신뢰성 있고 균일하게 충전되는 것은 특히 압력이 높은 경우에 중요하며, 그럼으로써 전체 필터 표면에 걸쳐서 멤브레인의 균일한 편향(deflection) 및 멤브레인의 최소 허용 하중이 보장된다.

청구항 16항에 따르면, 슬러지 덕트로 사용되고 챔버 플레이트 가장자리로부터 챔버 플레이트 내부로 연장되는 유입 덕트에 유입 개구가 연결된다. 이때, 상기 유입 덕트는 챔버 플레이트 가장자리의 외측에서부터 유입 개구까지 연장되며, 챔버 플레이트의 세로방향에 대해 평행하게도 배치되고 챔버 플레이트에 대해 임의의 각도로 배치되기도 한다. 유입 덕트가 기울어지게 배치되는 것은, 특히 유입 덕트의 원추형 횡단면과 함께 여과 챔버가 슬러지로 매우 신뢰성 있게 채워지도록 한다. 유입 덕트의 길이는 여과 챔버의 크기를 기초로 하여 설계된다. 유입 덕트는, 여과 챔버의 충분히 균일한 충전이 보장될 수 있도록, 바람직하게 유입 개구가 여과 챔버의 가장자리로부터 충분히 거리를 두고 배치되는 방식으로 설계된다. 다른 측면에서는, 유입 덕트의 불필요한 오염 및 그로 인한 결함을 방지하기 위해 유입 덕트가 너무 길지 않도록 해야 한다.

본 발명의 또 다른 한 바람직한 실시예에서는 유입 개구의 영역 내에서 유출 덕트가 챔버 플레이트의 세로방향에 대해 실질적으로 수직으로 연장된다(청구항 15항). 이로써 유입 개구로부터 유출되는 슬러지가 마주보게 배치된 멤브레인 플레이트의 멤브레인 위로 실질적으로 수직으로 충돌함에 따라, 여과 챔버 내에 현탁액이 균일하게 분포될 수 있다.

청구항 17항에 따른 실시예는 슬러지 유입부가 역류방지용 엘리먼트(nonreturn element)를 갖는다는 점에서 특히 유리하다. 바람직하게는 역류방지용 플랩 또는 역류방지용 밸브의 형태로 설계되는 이러한 역류방지용 엘리먼트는 유입 개구를 유입 덕트 방향으로 차단하는데 사용된다. 따라서 여과 챔버 내에 존재하는 슬러지 또는 부드러운 필터 케이크가 압착 여과 단계에서 압착되는 동안 유입 덕트를 통해 빠져나갈 수 없기 때문에, 막힘 현상이 방지된다. 마찬가지로 압착 여과동안 멤브레인이 유입 개구 안으로 눌려지는 현상도 방지된다.

챔버 플레이트는 바람직하게 상기 챔버 플레이트의 세로 중심축을 중심으로 거울 대칭을 이루도록 형성된다(청구항 18항). 이는 챔버 플레이트 내 중심부에 배치된 유입 덕트에 2개의 출구 덕트(outlet ducts)가 연결되고, 상기 출구 덕트들의 말단에는 인접한 여과 챔버로 통하는 2개의 유입 개구가 형성된다는 것을 의미한다.

청구항 19항에 따르면, 필터 프레스를 위한 본 발명에 따른 플레이트 스택이 청구항 13항 또는 14항에 따른 다수의 멤브레인 플레이트 및/또는 청구항 15항 내지 18항 중 어느 한 항에 따른 다수의 챔버 플레이트들을 포함한다. 대부분 정방형인 개별 플레이트들은 서로 교대로 연속 배치된다. 그 결과로 형성된 플레이트 스택은 바람직하게는 고정되어 있는 헤드부와 움직이는 단부 사이에서의 필터 프레스 프레임 내에서 상기 스택의 전체 둘레에 있는 잠금 장치에 의해 조여진다. 이 경우, 플레이트들은 바람직하게 수직으로 배열된다.

이때, 청구항 19항에 따르면, 챔버 플레이트 내 유입 개구가 멤브레인의 실질적으로 평면인 영역에 마주보게 배치된다. 이러한 평면 영역은 유입 개구를 완전히 덮는 방식으로 배치 및 설계된다(청구항 21항). 다르게 말하면, 상기 평면 영역은 출구 덕트를 챔버 플레이트의 세로방향에 대해 수직으로 보았을 때, 챔버 플레이트 내 유입 개구의 개구 가장자리에 겹쳐진다. 따라서 압착 여과 단계에서 압착되는 동안 멤브레인의 보강부가 슬러지 유입부 상에 놓이거나, 불완전하게 형성된 필터 케이크의 영역 안으로 들어간다. 마찬가지로 압착 여과시 멤브레인이 유입 개구 내로 눌려지는 것이 방지된다. 이때, 챔버 플레이트에 여과포를 고정시키는 고정 플랜지가 추가로 멤브레인용 지지면으로 사용된다.

따라서 본 발명에 따라 청구항 22항에서 청구된 필터 프레스는 매우 안전하고 신뢰성 있는 작업 시퀀스(work sequence)를 보장한다.

무공성 멤브레인에서는 임계점(critical point)이 회피되기 때문에, 멤브레인이 훨씬 더 높은 하중을 견딜 수 있고, 그렇기 때문에 더욱 신뢰성 있게 작동한다. 따라서 본 발명에 따른 필터 프레스는 적어도 50 바아 이하의 압착여과 압력의 압력 범위 내에서 작동할 수 있으며, 이때 멤브레인은 과도한 하중을 받지 않는다. 높은 압착여과 압력에 의해 여과 시간이 현저히 단축될 수 있다. 그러나 압착여과시 예컨대 15 바아 이하의 더 낮은 압착여과 압력이 사용되는 경우에도 본 발명에 따른 멤브레인이 적용될 수 있다. 즉, 본 발명의 모든 개별 부품들은 저압에서뿐만 아니라 극도로 높은 압력에서도 사용될 수 있기 때문에 범용이 보장된다.

본 발명에 따른 멤브레인은 본 발명에 따른 멤브레인 플레이트와 함께 사용될 수 있을 뿐만 아니라 상기 멤브레인의 장착을 가능하게 하는 다른 멤브레인 플레이트와도 함께 사용될 수 있다. 마찬가지로 본 발명에 따른 멤브레인 플레이트는 본 발명에 따른 챔버 플레이트와 함께 사용될 수 있을 뿐만 아니라 상기 목적에 적합한 다른 챔버 플레이트와도 함께 사용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 멤브레인 플레이트와 본 발명에 따른 챔버 플레이트는 예컨대 편향 플레이트 또는 어댑터 플레이트를 사용하는 종래의 필터 프레스 내에도 설치될 수 있다. 종합해볼때, 구조가 복잡하지 않고 유지보수가 간단하며 높은 기능적 신뢰성을 가진 멤브레인 챔버 필터 프레스가 제조된다.

전술한 내용으로부터, 본 발명이 해당 장치뿐만 아니라 필터 프레스를 작동시키는 방법과도 관련이 있다는 것을 유추할 수 있다. 전술한 모든 부품은 단독으로, 및 특히 도면에 상세하게 도시된 임의의 조합의 형태로도 본 발명에 필수적인 것으로 청구되어 있다고 말할 수 있다.

본 발명은 하기에서 도면들을 참고로 더 상세하게 설명되는 실시예를 통해 기술된다.

도 1은 본 발명에 따른 멤브레인의 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 멤브레인 플레이트의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 챔버 플레이트의 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 챔버 플레이트와 접촉되어 있는 본 발명에 따른 멤브레인 플레이트의 단면도이다.

도 1은 본 발명에 따른 멤브레인(1)의 평면도이다. 여기서는 멤브레인(1)이 멤브레인 캐리어 플레이트(2)에 고정되어 있다. 점선으로 표시되어 있는, 멤브레인 밑면(3)에 부착된 주변 비드(4)는 멤브레인 캐리어 플레이트(2) 상에 형성된 대응되는 형태의 홈(5)에 맞물린다. 멤브레인의 윗면(6)에는 여과포(도시되지 않음)의 지지 엘리먼트로서 다수의 돌기들(7)이 장착되어 있다. 돌기들 사이의 공간은 여과 도중에 슬러지가 유출될 수 있는 유출 덕트(8: outflow ducts)를 형성한다. 이러한 유출 덕트(8)에는 상응하게 계속 이어지는 유출 보어(9) 형태의 덕트들이 연결되고, 상기 덕트들은 최종적으로 거의 사각형인 멤브레인 캐리어 플레이트(2)의 코너에 형성되어 있는 코너 보어들(10)로 슬러지를 전달한다. 유출 덕트(8) 및 유출 보어(9)는 대량의 여과물도 빠르게 전달하고 고체 및/또는 결정화물에 의한 막힘 현상이 크게 방지되도록 설계된다. 돌기들(7)은 멤브레인 가장자리(11) 이내로 제한된다. 멤브레인 표면(6) 상에 멤브레인 가장자리(11)로부터 떨어진 곳에 위치한 평면 영역(12)은, 개별 돌기(7)와 달리, 유출 덕트(8)에 의해 단속되지 않는 넓은 표면적을 갖고 있다.

도 2는 세로 중심축(14)을 기준으로 거울 대칭을 이루도록 형성된, 본 발명에 따른 멤브레인 플레이트(13)의 단면도이다. 여기서는 멤브레인 플레이트(13)가 1개의 멤브레인 캐리어 플레이트(2), 및 상기 멤브레인 플레이트(2)의 대향면에 각각 고정되어 있는 2개의 멤브레인(1)으로 구성되어 있다. 멤브레인 캐리어 플레이트(2)는 두꺼워진 멤브레인 플레이트 가장자리(15)를 갖고 있다. 멤브레인 플레이트 가장자리(15)는 정면(16)으로부터 떨어진 곳에 대략 U자형 횡단면을 가진 주변(둘레) 홈(5)을 갖고 있다. 상기 홈(5)에 이어서 멤브레인 플레이트의 중심 방향으로 멤브레인 캐리어 플레이트(2)의 횡단면이 점점 좁아진다. 그 결과, 멤브레인 캐리어 플레이트(2)와 상기 멤브레인 캐리어 플레이트(2) 상에 고정된 멤브레인(1) 사이에 압력 챔버(17)가 형성되고, 이때 하중이 가해지지 않은 정지 상태에서는 멤브레인 밑면(3)이 실질적으로 멤브레인 캐리어 플레이트(2)에 대해 평행하게 연장된다. 압력 챔버(17)는 외부로부터 멤브레인 캐리어 플레이트의 정면(16)에 장착된 연결 부시(도시되지 않음)에 의한 개별 연결 방식으로 압력 매체 수집 라인에 연결된다.

멤브레인(1)을 폐쇄하는 주변 비드(4)는 실질적으로 U자 모양으로 설계되는데, 이때 최종 조립 위치에서 U자의 바닥(18)이 홈(5)의 바닥(19)에 대해 실질적으로 평행하게 놓인 상태로 상기 바닥에 접하게 된다. 이때, 상기 비드(4)의 2개의 U자 레그(20)(leg)가 동시에 홈의 벽(21)에 닿음으로써 비드(4)가 홈(5) 안에 고정 돌출부의 방식으로 놓이게 된다. 고정 돌출부의 외측, 즉 정면측의 하부 에지(22)에는 시일링 립(sealing lip)(23)이 형성되어 있다. 상기 시일링 립(23)은 비드 재료와 일체로 연결되어 있다. 여기에 도시된 위치에서는 이미 (도시되지 않은) 반대편 챔버 플레이트의 압착 폐쇄력이 가해진 상태이기 때문에, 시일링 립(23)이 자체 연성으로 인해 이미 홈(5)의 윤곽 안으로 완전히 눌려져 있다.

멤브레인(1)은 멤브레인 캐리어 플레이트(2)의 수용 에지(24) 내에 장착된 멤브레인 가장자리(11)에 의해, 멤브레인 플레이트(13)의 정면(16) 쪽으로 폐쇄되어 있다. 멤브레인 가장자리(13)는 바람직하게 비드 재료에 일체로 형성되는 시일링 스트립(25)에 의해 멤브레인 표면(6) 쪽으로 폐쇄되어 있다. 상기 시일링 스트립(25)은 특히 누출을 방지하기 위해 멤브레인 표면(6) 위에 얹혀 있는 여과포(26)에 의한 추가적인 시일링에 사용된다. 여과포(26)는 멤브레인(1)의 개별 돌기들(7) 위뿐만 아니라 멤브레인(1)의 평면 영역(12) 위에도 얹혀 있다. 이때, 평면 영역(12)은 멤브레인 재료의 두꺼워진 부분에 의해 보강되며, 상기 영역(12)에서 멤브레인(1)은 돌기(7)의 영역에서와 동일한 두께의 횡단면을 갖는다.

도 3에는 도 2의 멤브레인 플레이트(13)와 마찬가지로 세로 중심축(28)을 중심으로 거울 대칭을 이루도록 형성된, 본 발명에 따른 챔버 플레이트(27)가 도시되어 있다. 챔버 플레이트(27)는 멤브레인 플레이트(13)처럼 비드와 유사한 방식으로 두꺼워진 챔버 플레이트 가장자리(29)를 갖고 있다. 이 경우 최종 조립 위치에서, 서로 평행하게 연장되는 플레이트 가장자리들(15, 29)이 서로 접하여 현탁액을 수용하기 위한 여과 챔버를 형성한다. 챔버 플레이트 가장자리(29)에는 챔버 플레이트의 중심을 향하여 시일링 가장자리 슬로프(slope)(30)가 연결되고, 상기 슬로프(30)의 연장부를 따라 챔버 플레이트(27)의 횡단면이 좁아짐으로써, 챔버 플레이트(27)와 인접하는 멤브레인 플레이트(2)(도시되지 않음)의 멤브레인(1) 사이에 여과 공간이 형성된다. 또한 챔버 플레이트(27) 내에는 실질적으로 유입 덕트(31)로 형성된 슬러지 유입부가 배치되어 있다. 상기 유입 덕트(31)는 챔버 플레이트(27)의 정면(32)으로부터 챔버 플레이트 가장자리(29)와 시일링 가장자리 슬로프(30)를 지나 챔버 플레이트(27) 내부로 통한다. 거기서 상기 덕트(31)가 2개의 유입 개구(34)에 의해 폐쇄되는 T자 단부의 형태로 끝난다. 2개의 유입 개구(34)는 상기 유입 덕트(31)를, 챔버 플레이트(27)의 맞은 편에 놓인 2개의 여과 챔버에 연결시킨다. 이때 출구 덕트(33)는 유입 개구(32)의 영역 내에서 중심 세로축(28)에 평행하게 연장되는 챔버 플레이트 세로 방향에 대해 실질적으로 수직으로 연장된다. 챔버 플레이트 중심 방향으로 유입 개구(34)의 영역에 접하여 챔버 플레이트(27)는 돌기들(7)을 가지며, 상기 돌기들(7)은 이미 멤브레인(1)의 설명에서 말했듯이, 전체 챔버 플레이트 표면을 덮는 여과포(26)를 위한 지지 엘리먼트의 역할을 한다. 유입 개구(34)의 영역에서는 여과포(26)가 고정 플랜지(35)에 의해 챔버 플레이트(27)에 고정된다. 상기 챔버 플레이트(27)는 고정 플랜지(35)를 수용하기 위해 계속해서 좁아지는 챔버 플레이트(27)의 횡단면에 의해 형성되는 수용 영역(36)을 갖고 있다. 이때, 고정 플랜지(35)와 수용 영역(36)은 상기 수용 영역(36) 내에 놓인 고정 플랜지(35)의 표면이 챔버 플레이트(27)의 돌기들(7)의 표면과 동일한 평면에 놓이는 방식으로 설계된다.

마지막으로 도 4에는 본 발명에 따른 멤브레인 플레이트(13) 및 상기 멤브레인 플레이트(13)에 인접하는 본 발명에 따른 챔버 플레이트(27)를 포함하는, 본 발명에 따른 플레이트 스택(37)의 일부분이 도시되어 있다. 프레스 압력에 의해 2개의 플레이트(13, 27)의 가장자리 영역(15, 29)이 서로 접촉되고, 그 결과 멤브레인(1)의 비드(4)가 멤브레인 캐리어 플레이트(2)의 홈(5) 안에 단단하게 고정된다. 챔버 플레이트(27)와 멤브레인 플레이트(13)의 멤브레인(1) 사이에 여과 챔버(38)가 형성된다. 압착 여과동안 압력 챔버(17)가 멤브레인 캐리어 플레이트(2) 내에 존재하는 압력 매체 연결부(도시되지 않음)에 의해 충전되면, 멤브레인(1)이 필터 케이크를 챔버 플레이트(27) 방향으로 누른다. 이때, 멤브레인(1)의 평면 영역(12)은, 압력이 충분히 높은 경우, 유입 개구(34) 위에 놓여 동시에 상기 유입 개구(34)의 개구 가장자리(39)에 겹치도록 배치 및 설계된다. 그로 인해 멤브레인(1)이 유입 개구(34) 내로 침투하지 못하게 된다.

*도면 부호 목록*

1: 멤브레인 2: 멤브레인 캐리어 플레이트

3: 멤브레인 밑면 4: 비드

5: 홈 6: 멤브레인 표면

7: 돌기 8: 유출 덕트

9: 유출 보어 10: 코너 보어

11: 멤브레인 가장자리 12: 평면 영역

13: 멤브레인 플레이트 14, 28: 세로 중심축

15: 멤브레인 플레이트 가장자리 16, 32: 정면

17: 압력 챔버 18: U자형 바닥

19: 홈 바닥 20: U자형 레그(leg)

21: 홈 벽 22: 하부 에지

23: 시일링 립(sealing lip) 24: 수용 에지

25: 시일링 스트립(sealing strip) 26: 여과포

27: 챔버 플레이트 29: 챔버 플레이트 가장자리

30: 시일링 가장자리 슬로프(slope) 31: 슬러지 유입 덕트

33: 출구 덕트 34: 유입 개구

35: 고정 플랜지 36: 수용 영역

37: 플레이트 스택 38: 여과 챔버

39: 개구 가장자리

Claims

필터 프레스의 멤브레인 플레이트(13)용 멤브레인(1)에 있어서,

- 리브(rib)나 돌기 형태의 다수의 지지 엘리먼트(7)를 구비하며 멤브레인 가장자리(11)에 의해 둘러싸인 무공성(non-porous) 멤브레인 표면(6), 및

- 상기 멤브레인 가장자리(11)로부터 이격 배치된 하나 이상의 평면 영역(12)을 포함하며, 상기 평면 영역(12)은, 개개의 지지 엘리먼트(7)의 표면적보다 더 넓은 표면적을 갖고, 상기 멤브레인 플레이트의 최종 조립 상태에서 유입 개구(34)에 마주보게(opposite) 배치됨을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 1항에 있어서,

평면 영역(12)이 보강부(reinforcement)를 가짐을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 2항에 있어서,

보강부가 멤브레인 재료의 두꺼워진 부분(thickening)임을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 2항에 있어서,

보강부가, 멤브레인 재료 내로의 보강 재료의 삽입물(insert)임을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

- 멤브레인 캐리어 플레이트(2)의 홈(5)에 맞물리게 하기 위한 주변(둘레) 비드(4), 및

- 상기 비드(4)에 단단하게 일체로 형성된 시일링 립(sealing lip)(23)을 포함함을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 5항에 있어서,

비드(4)상에 형성된 시일링 스트립(sealing strip)(25)을 포함함을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 6항에 있어서,

비드(4)가 시일링 립(23)으로부터 떨어져서 마주보게 배치됨을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 5항에 있어서,

비드 재료가 멤브레인 재료와 동일한 것임을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 5항에 있어서,

비드 재료가 90°ShA의 쇼어 경도(Shore hardness)를 가짐을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 5항에 있어서,

시일링 립 재료가 비드 재료보다 더 낮은 쇼어 경도를 가짐을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 5항에 있어서,

비드(4)가 U자형 고정 돌출부의 형태로 설계되고, 시일링 립(23)이 고정 돌출부의 외측의 하부 에지(22)상에 일체로 형성됨을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
제 5항에 있어서,

시일링 립 재료와 비드 재료의 색상이 서로 상이하게 설계됨을 특징으로 하는, 필터 프레스의 멤브레인 플레이트용 멤브레인.
필터 프레스용 멤브레인 플레이트(13)로서,

- 여과 챔버(38)를 형성하기 위해 1개 이상의 챔버 플레이트(27)에 접촉될 플레이트 가장자리(15), 및 멤브레인(1)의 비드(4)를 수용하기 위해 주변(둘레) 홈(5)을 가진 멤브레인 캐리어 플레이트(2); 및

- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인(1)을 포함함을 특징으로 하는 필터 프레스용 멤브레인 플레이트(13).
제 13항에 있어서,

세로 중심축(14)을 중심으로 거울 대칭을 이루도록 형성됨을 특징으로 하는 멤브레인 플레이트(13).
여과 챔버(38)를 형성하기 위해, 제 13항에 따른 1개 이상의 멤브레인 플레이트(13)와 접촉될 챔버 플레이트 가장자리(29)를 가진 필터 프레스용 챔버 플레이트(27)에 있어서,

챔버 플레이트(27) 내부로 연장되는 유입 덕트(31); 현탁액을 여과 챔버(38) 내로 도입시키기 위한, 챔버 플레이트 가장자리(29)로부터 이격 배치된 유입 개구(34); 및 유입 개구(34)의 영역 내에서 챔버 플레이트의 세로방향에 대해 수직으로 연장되는 출구 덕트(33)를 포함함을 특징으로 하는, 필터 프레스용 챔버 플레이트(27).
제 15항에 있어서,

유입 개구(34)가 챔버 플레이트 가장자리(29)로부터 시일링 가장자리 슬로프(30) 내로 또는 챔버 플레이트 내부로 연장되는 유입 덕트(31)에 연결됨을 특징으로 하는, 필터 프레스용 챔버 플레이트(27).
제 15항에 있어서,

슬러지 유입 덕트(31)가 역류방지용 밸브(nonreturn valve)를 구비함을 특징으로 하는, 필터 프레스용 챔버 플레이트(27).
제 15항에 있어서,

세로 중심축(28)을 중심으로 거울 대칭을 이루도록 형성됨을 특징으로 하는, 필터 프레스용 챔버 플레이트(27).
제 13항에 따른 다수의 멤브레인 플레이트(13) 및 다수의 챔버 플레이트(27)를 갖는 필터 프레스용 플레이트 스택(37)에 있어서,

챔버 플레이트(27) 내에서 유입 개구(34)가 멤브레인(1)의 평면 영역(12)에 마주보게 배치됨을 특징으로 하는, 필터 프레스용 플레이트 스택(37).
제 19항에 있어서,

제 15항에 따른 챔버 플레이트(27)를 포함함을 특징으로 하는, 필터 프레스용 플레이트 스택(37).
제 19항에 있어서,

멤브레인(1)의 평면 영역(12)이 유입 개구(34)를 완전히 덮도록 배치 및 설계됨을 특징으로 하는, 필터 프레스용 플레이트 스택(37).
제 19항에 따른 플레이트 스택(37)을 갖는 필터 프레스.