KR101462631B1 - 고 유동 디스크 필터 - Google Patents

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Abstract

필터 장치는 유체를 여과하도록 구성된다. 필터 장치는 액체를 수용하도록 하는 크기를 가지는 드럼 및 복수의 디스크를 형성하도록 드럼으로 결합되는 복수의 필터 패널을 포함한다. 액체는 다스크들 중 하나의 적어도 일 부분을 통과한다. 각각의 필터 패널은 패널 정상 유동 영역을 형성하는 주변 프레임 및 주변 프레임에 결합되는 필터 매체를 포함한다. 필터 매체는 복수의 주름부를 포함하도록 적용될 수 있다.

Description

고 유동 디스크 필터 {HIGH FLOW DISC FILTER}
본 출원은 본 명세서에서 전체적으로 참조되는, 2006년 8월 14일에 출원된 동시 계류중인 미국 가 출원 제 60/822,305호, 2007년 7월 18일에 출원된 미국 가 출원 제 60/950,484호, 및 2007년 7월 18일에 출원된 미국 가 출원 제 60/950,476호의 35 U.S.C. 섹션 119(e) 하의 이익을 청구한다.
본 발명은 고 유동 필터 및 액체를 여과하기 위한 고 유동 컴팩트 필터 배열체 내에 이용하기 위한 주름 필터 매체에 대한 소정의 실시예에 관한 것이다.
종래의 생물학적 폐수 처리 플랜트는 통상적으로 공정의 마지막에 중력 정화기와 결합되어, 호수 또는 강과 같은 자연 수역 내로 방출하는 것을 허용하도록 충분한 레벨로 유해 방출물을 정화하도록 한다. 물이 부족한 영역에서, 물의 안전한 " 재사용 ", 예를 들면 공공 사용에 물을 주는 것을 허용하기 위해 물을 추가로 여과하고 소독하는 것이 바람직하다.
큰 중력으로 구동되는 드럼 필터 스크린은 폐수 처리 플랜트로부터 유해 방출물을 여과하기 위하여 이용될 수 있다. 그러나, 대형 크기의 처리 플랜트에서(예를 들면, 하루에 100만 갤런 이상), 드럼 필터 스크린은 용량의 단위 당(per) 비용이 비싸다. 즉, 복수의 필터 스크린을 포함하는 다중 대형 드럼 필터는 시스템을 통과하여야 하는 유출물의 양을 여과하기에 충분한 필터 매체 영역을 제공하는 것이 요구된다.
디스크 필터는 스크리닝 장비가 요구되는 육지 면적(land area)을 증가시키지 않고 필터 매체의 표면적을 증가시키도록 적용된다. 주어진 유동을 위해, 평평한 필터 패널을 구비한 디스크 필터는 동일한 용량을 가진 드럼 필터 보다 작은 육지 면적을 요구하는 형상을 적용한다. 비록 펌프 압력 구동 스트레이너(strainer)가 더 작을 수 있지만, 평평한 패널 디스크 필터는 현재 이 같은 적용을 위해 중력 구동 여과 시스템에서 요구되는 최소 랜드 면적을 제공한다.
주름 필터 매체는 가스(예를 들면, 공기)를 여과하는 분야에 공통적으로 이용되지만, 액체 분야에서 주름진 필터 매체의 이용은 유체의 높은 점성 때문에 낮은 유동 이용 및 낮은 고체 레벨을 포함하는 액체로 제한한다. 고 유동은 주름부(pleat)를 변형하도록 하는 많은 압력 강하를 발생하여, 설계자에 의해 잘 관리되지 않는 경우 매체의 찢어짐 또는 기능의 다른 손실을 초래한다. 특히, 주름 필터 매체는 대형 물 처리 설비 내의 물을 필터링하도록 통상적으로 적용되는 것과 같이 대형 크기의 여과 작동을 적용하기가 매우 어렵다. 이러한 분야에서, 요구되는 높은 유동 용적은 매우 큰 표면적을 요구하여 단위 당 용적 유동을 종래 기술의 주름 매체에 의해 수용가능한 레벨로 감소되도록 한다. 본 발명은 이러한 제한을 극복하여 종래기술의 필터를 이용하여 달성되는 것 보다 실질적으로 더 작고 단단한 고 유동 주름 필터를 제공한다.
본 발명은 액체를 여과하도록 구성된 필터 장치를 제공한다. 하나의 구성에서, 필터 장치는 액체를 수용하도록 구성된 드럼 및 복수의 디스크를 형성하도록 드럼에 결합되는 복수의 필터 패널을 포함한다. 액체는 디스크들 중 하나의 적어도 일 부분을 통과한다. 각각의 필터 패널은 패널 수직 유동 면적을 형성하는 주변 프레임, 및 주변 프레임에 결합되는 필터 매체를 포함한다.
또 다른 구성에서, 본 발명은 액체를 여과하도록 구성된 필터 장치가 제공된다. 필터 장치는 액체를 수용하는 크기르 자기는 드럼 및 복수의 디스크를 형성하도록 드럼으로 결합되는 복수의 필터 패널을 포함한다. 액체는 디스크들 중 하나의 적어도 일 부분을 통과한다. 각각의 필터 패널은 패널 수직 유동 면적을 형성하는 주변 프레임 및 주변 프레임에 결합되는 필터 매체를 포함한다. 필터 매체는 복수의 주름부를 포함한다.
또 다른 구성에서, 본 발명은 액체를 여과하는 필터 장치에서 이용하기 위해 구성된 필터 패널을 제공한다. 필터 패널은 패널 수직 유동 면적을 형성하는 주변 프레임, 패널 수직 유동 면적을 가로질러 연장하는 주름 보강 부재, 및 주름 보강 부재 및 주변 프레임에 결합되는 필터 매체를 포함한다. 필터 매체는 패널 수직 유동 면적 보다 실질적으로 큰 매체 수직 유동 면적을 형성한다.
또 다른 구성에서, 본 발명은 액체를 여과하는 필터 장치에 이용하기 위해 구성되는 필터 패널을 제공한다. 필터 패널은 패널 수직 유동 면적을 형성하는 주변 프레임, 패널 수직 유동 면적을 가로질러 연장하는 스트링거, 스트링거에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 스트링거로부터 연장하는 릿지 바아, 및 복수의 주름부를 포함하는 필터 매체를 포함한다. 필터 매체는 주변 프레임, 스트링거, 및 릿지 바아로 결합된다. 주변 프레임, 스트링거, 및 릿지 바아는 필터 매체 주위에 단일 부품으로서 일체로 형성된다.
또 다른 구성에서, 본 발명은 유체를 여과하도록 구성된 필터 패널을 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 개방 몰드 내에 필터 매체를 위치시키는 단계, 여과 매체 내에 복수의 주름부를 형성하도록 개방 몰드를 폐쇄하는 단계, 및 몰드 내로 플라스틱 재료를 주입하는 단계를 포함한다. 플라스틱 재료는 제 1 측부 및 제 2 측부를 가지는 주변 프레임 및 복수의 주름부 보강 부재를 형성하도록 주름 필터 매체 주위를 유동한다.
또 다른 구성에서, 본 발명은 복수의 디스크에 배치되는 복수의 필터 패널을 이용하여 유체를 여과하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 한 쌍의 인접한 디스크들 사이에 여과되지 않은 유체의 유동을 지향시키는 단계, 적어도 부분적으로 패널의 각각을 형성하도록 주름 필터 매체를 통하여 여과되지 않는 유체를 통과하는 단계, 복수의 디스크를 선택적으로 회전시키는 단계, 및 필터 패널을 선택적으로 역류로 세척하는 단계를 포함한다.
또 다른 구성에서, 본 발명은 상기 방법의 실행에 채용되는 장비를 제공함으로써 방법의 실행을 용이하게 한다. 상기 방법은 한 쌍의 인접한 디스크들 사이에 여과되지 않은 유체의 유동을 지향시키는 단계, 패널의 각각을 적어도 부분적으로 형성하는 주름 필터 매체를 통하여 여과되지 않은 유체를 통과하는 단계, 상기 복수의 디스크를 선택적으로 회전하는 단계, 및 필터 매체를 선택적으로 역류로 세척하는 단계를 포함한다.
또 다른 구성에서, 본 발명은 복수의 디스크를 형성하도록 배치되는 복수의 필터 패널을 포함하는 디스크 필터 내에 필터 패널을 설치하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 주변부를 가지는 주름 필터 패널을 제공하는 단계, 주름 필터 패널의 주변부 주위에 개스킷을 위치설정하는 단계, 슬롯 내에 주름 필터 패널의 일 부분을 삽입하는 단계, 및 주름 필터 패널을 회전하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 실질적으로 수직한 배향으로 주름 필터 패널을 지지하도록 로킹 장치와 필터 지지 구조물 사이에 주름 필터 패널의 일 부분을 삽입하는 단계를 포함한다.
또 다른 구성에서, 본 발명은 드럼 및 드럼에 결합되는 비 주름 필터 매체를 가지는 디스크 필터 내의 필터 매체를 대체하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 드럼으로부터 비 주름 필터 매체를 제거하는 단계, 드럼에 복수의 필터 지지부를 결합하는 단계, 및 복수의 디스크를 형성하도록 필터 지지부의 각각에 주름 필터 패널을 삽입하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명을 실시하는 복수의 필터 패널을 포함하는 디스크 필터의 부분 파단 측면도이며,
도 2는 도 1의 디스크 필터의 파단 측면도이며,
도 3은 도 1의 디스크 필터의 드럼의 측면도이며,
도 4는 도 1의 디스크 필터의 디스크의 일 부분을 파단한 도면이며,
도 5는 도 1의 디스크 필터의 일 부분의 정면 개략도이며,
도 6은 도 1의 디스크 필터의 일 부분의 측면 개략도이며,
도 7은 도 1의 디스크 필터의 디스크의 개략적인 정면도이며,
도 8은 도 1의 디스크 필터의 디스크의 사시도이며,
도 9는 도 1의 디스크 필터의 드럼에 부착되는 지지 프레임 내의 필터 패널의 정면도이며,
도 10은 도 9의 필터 패널의 사시도이며,
도 11은 도 9의 필터 패널의 정면도이며,
도 12는 주름 필터 매체를 지지하는 페더링된 프레임 및 페더링된 스트링거(feathered stringer)의 개략도이며,
도 13은 도 1의 디스크 필터의 두 개의 인접한 디스크들 사이에 배치되는 역류 노즐 배열체의 개략도이며,
도 14는 도 13의 역류 스프레이 바아 배열체의 측면 개략도이며,
도 15는 도 1의 디스크 필터용 파이핑 및 제어 배열체의 개락도이며,
도 16은 도 1의 디스크 필터용 파이핑 및 제어 배열체의 또 다른 개략적인 도면이며,
도 17은 필터 패널을 형성하도록 구성된 몰드(mold)의 사시도이며,
도 18은 도 3의 드럼의 단부도이며,
도 19는 도 3의 드럼의 도 다른 단부도이며,
도 20은 도 3의 드럼의 사시도이며,
도 21은 도 11의 라인 21-21을 따른 도 11의 필터 패널의 일 부분의 단면도 이며,
도 22는 도 11의 라인 23-23을 따른 도 11의 필터 패널의 일 부분의 단면도이며,
도 23은 도 11의 라인 23-23을 따른 도 11의 필터 패널의 일 부분의 단면도이며,
도 24는 도 11의 라인 24-24를 따른 도 11의 필터 패널의 일 부분의 단면도이며,
도 25는 여기에 도시된 바와 같이 필터를 통과하는 유체의 감소된 혼탁도를 도시하는 그래프이며,
도 26은 필터 지지 박스의 사시도이며,
도 27은 개스킷형 필터 요소의 설치 동안 필터 지지 박스의 측면도이며,
도 28은 개스킷형 필터 요소를 수용하는 필터 지지 박스의 일 부분의 확대된 측면도이며,
도 29는 스냅 로크 피쳐의 사시도이며,
도 30은 필터 지지부의 사시도이며,
도 31은 드럼에 부착된 도 30의 필터 지지부의 단부도이며,
도 32는 수 개의 필터 패널 및 필터 지지부를 포함하는 디스크의 단부도이며,
도 33은 드럼으로 부착되는 또 다른 필터 지지부의 단부도이며,
도 34는 서로에 부착되는 수 개의 필터 지지부의 단부도이며,
도 35는 복수의 필터 패널을 포함하는 디스크의 사시도이며,
도 36은 선택적인 배열체의 개략적인 사시도로서, 디스크의 필터 패널이 서로에 대해 오프셋되는, 도면이며,
도 37은 도 36의 선택적인 배열체의 정면 개략도이다.
본 발명의 소정의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은 본 출원을 후술되는 상세한 성명에 기재되거나 첨부된 도면에 도시된 상세한 구성 및 부품의 배치로 제한되지 않음을 이해하여야 한다. 본 발명은 다른 실시예를 가질 수 있으며 다양한 방식으로 실시 또는 실행될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 사상은 디스크 필터에 적용될 뿐만 아니라 고 용적, 높은 고체(solid) 함유 유체에 이용되는 드럼 타입 및 다른 타입 필터에 적용할 수 있다. 본 발명의 사상은 여과 구동력으로서 액체 헤드 차이를 이용하여 " 인사이드-아웃(inside-out) " 타입 필터 뿐만 아니라 " 아웃사이드-인(outside-in) " 타입 필터를 포함하여 진공 타입 필터, 그리고 압력 하에서 둘러싸인 용기 내에서 작동되는 필터에 적용된다. 이 같은 타입의 필터는 1989년 8월 엔비렉스(Envirex)에 의해 발간되고 제목이 렉스 마이크로스크린스(REX MICROSCREENS)이고 엔비렉스에 의해 발간된 렉스 로터리 드럼 진공 필터, 1989년 엔비렉스에 의해 발간된 렉스 마이크로스크린스 고체 제거 ....인 소책자에 더욱 상세하게 설명되고 예시화되어 있다. 또한, 본 명세서에서 이용되는 용어 및 전문어는 상세한 설명을 위한 것이고 제한하기 위한 것으로 간주해서는 안된다는 것을 이해하여야 한다. 본 명세서의 " 포함하는 "("including", "comprising")또는 "가지는(having)" 및 이들의 변형은 이후 리스트되는 아이템들 및 이들의 등가물 뿐만 아니라 부가 아이템들을 포함하는 것을 의미한다. 다르게 특정 또는 제한되지 않으면, 용어 " 장착되는(mounted) ", " 연결되는(connected) ", " 지지되는(supported) " 및 " 결합되는(coulped) " 및 이들의 변형은 넓게 이용되고 직접적인 그리고 간접적인 장착, 연결, 지지 및 결합을 포함한다. 또한, " 연결되는 " 및 " 결합되는 "은 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합으로 제한되지 않는다.
본 명세서에서 설명되는 본 발명은 폐수 처리 세팅 및 특히 터시어리(ter에 적용되는 것으로 설명되지만, 다른 이용 및 배치가 가능하다. 다른 폐기물 처리 분야는 도시 폐수 처리 플랜트에서 1차 또는 2차 정수기 뿐만 아니라 디트래싱 슬러지(detrashing sludge)로서 이용하는 것을 포함한다.
폐수 처리 이용에 부가하여, 본 발명은 펄프 및 페이퍼 분야에서 이용할 수 있다. 예를 들면, 본 발명은 거품이 이는 물 여과를 위해 이용될 수 있어, 기계적 정화 공정수의 제조시 원수 스크리닝, 절약 필터, 섬유 회수, 화학적으로 정화된 물의 제조시 모래 필터와 관련된 예비 여과, 펌프용 실링 워터(sealing water)의 처리 후 물 품질을 개선하고, 우드 룸(wood roomn) 내의 물의 재순환하고, 펄프 및 페이퍼 스톡을 두껍게 하고, 및/또는 펄프 및 페이퍼 산업에서 통상적으로 이용되는 것과 같은 진공 필터를 대체한다(외부-내부 유동(outside-in flow)).
여전히 다른 분야는 석탄에서 물을 제거하고, 타코나이트(taconite) 프로세싱, 서비스 워터 처리(service water treatment), 냉각 수 처리, 아연 도금 공정, 폐수로부터 담배 입자의 분리, 및/또는 음식 산업 폐수 여과를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 주름 필터 매체(15)를 적용하는 하나의 가능한 디스크 필터(10)를 도시한다. 매체(15)는 직포 또는 부직포일 수 있다. 또한, 첨모직(pile cloth), 니들 펠트, 마이크로여과, 나노여과, 역 삼투압 또는 다른 멤브레인이 매체 구성으로성 적용될 수 있다. 필터 매체에 이용하기 위한 바람직한 재료는 폴리에스테르, 금속 코팅 폴리에스테르, 항균-코팅 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론, 스테인레스 강 와이어, 유리 섬유, 알루미나 섬유, 유치 충전 폴리프로필렌(17% 바람직함), 유체 충전 아세탈(acetal), 및/또는 유리 충전 나일론을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
용어 " 필터 매체 "는 유체를 여과하는 어떠한 성분도 커버하도록 넓게 해석되어야 한다. 필터 매체의 정의 내에 포함되는 다른 용어는 멤브레인, 요소, 필터 장치 등을 포함한다. 이와 같이, 용어 " 필터 매체 "는 유체를 여과하는 어떠한 성분도 배제하도록 좁게 해석되지 않아야 한다.
디스크 필터(10)는 드럼(25), 복수의 디스크(30), 구동 시스템(35), 및 유동 시스템(40)을 실질적으로 둘러싸는 금속 탱크와 같은 하우징(20)을 포함한다. 콘크리트 탱크 내에 유닛의 장착을 용이하게 하기 위해 의도되는 프레임을 적용하는 것을 포함하는 이러한 설계상의 변화가 통상적으로 이용될 수 있다. 구동 시스템(25)은 회전을 위한 드럼(25)을 지지하는 두 개 이상의 베어링을 포함한다. 구동 스프로켓(50)은 드럼(25)에 결합되고, 구동 스프로켓(50)은 모터(55) 또는 다른 원동기에 결합된다. 도시된 구성에서, 벨트는 구동 스프로켓(45)과 피동 스프로켓(50)을 결합하여, 모터(55)의 회전이 드럼(25)의 대응하는 회전을 발생시킨다. 바람직한 구성에서, 스프로켓(45, 50)은 상당한 속도 감소를 형성하도록 하는 크기를 가진다. 그러나, 일부 구성은 바람직한 경우 속도 감소 없이 저속 구동부를 적용할 수 있다. 도시된 구성은 벨트 구동부를 적용하지만, 다른 구성은 기어, 샤프트, 체인, 직접 구동부, 또는 드럼(25)으로 모터(55)의 회전을 전달하기 위한 다른 수단을 적용한다.
도 2에 잘 도시된 유동 시스템(40)은 드럼(25)의 내부(65)(도 9에 도시됨) 내로 유입물이 지향되는 유입 파이프(60), 필터(10)로부터 하우징(20) 내에 형성된 챔버(75)로부터 여과된 유체를 지향하는 유출 파이프(70)를 포함한다. 스프레이 워터 파이프(80)는 고압수를 필터 매체(15)를 주기적으로 이용하는 스프레이 시스템(85)(도 5 및 13에 도시됨)으로 제공한다. 역류 파이프(90)는 이용 후 스프레이 워터를 전달하여 디스크 필터(10)로부터 스프레이 워터를 지향시킨다.
도 1 및 도 2의 디스크 필터(10)는 복수의 디스크(30)를 적용하여 전체 필터 면적을 증가시키도록 한다. 디스크(30)의 개수 및 크기는 시스템의 유동 조건에 따라 변화될 수 있다. 예를 들면, 부가 디스크(30)는 드럼(25)으로 부착될 수 있어 이미 존재하는 디스크(30)의 일부를 통하여 부가 유동이 통과하지 않고 필터 시스템(10)의 용량을 증가시키도록 한다.
도 3 및 도 18 내지 도 20은 본 발명과 함께 이용하기에 적절한 하나의 가능한 드럼(25)을 도시한다. 도시된 드럼(25)은 내부 공간(65)을 형성하기 위하여 협동하는 두 개의 단부면(100) 및 외측면(95)을 포함한다. 하나의 단부는 유동을 허용하기 위하여 개방되고 다른 단부는 유동에 대해 밀봉된다. 수 개이 유체 통공(105)은 일련의 축방향 열에 배치되며, 각각의 열은 외측면(95)의 일 부분 둘레에 원주방향으로 연장하는 복수의 통공(105)을 포함한다. 도시된 유체 통공(105)은 직사각형이며 다른 형상도 가능하다. 부착 통공(110)은 각각의 유체 통공(105)의 어느 한 측부 상에 위치된다.
도 3 및 도 18 내지 도 20에 도시된 바와 같이, 드럼(25)의 외측면(95)은 원통형이 아니며, 차라리 다각형 단면을 형성하도록 서로 접촉하는 복수의 평평한 평면(115)을 포함한다. 원형 단면 또는 다른 형상은 원하는 경우 본 발명에 적용된다.
도 4는 전형적인 디스크(30)의 부분 절개도, 및 도 9의 단면도이다. 디스크(30)는 제 1 고리형 표면(130)을 형성하는 필터 패널(125)의 제 1 세트(120) 및 제 2 고리형 표면(140)을 형성하는 필터 패널(125)의 제 2 세트(135)를 포함한다. 각각의 고리형 표면(130, 140)은 내경(145) 및 외경(150)을 포함한다. 필터 패널 세트들은 드럼(25)에 부착된 지지 구조물 내에 장착된다. 수 개의 부착 플레이트(155)들 중 하나는 드럼(25)의 하나 또는 그 이상의 유체 통공(105) 주위의 부착 통공(111)과 결합된다. 제 1 패널 세트(125, 135) 및 제 1 패널 세트가 장착되고 캡(175)을 포함하는 지지 구조물, 및 부착 플레이트(155)는 드럼(25)의 적어도 일 부분 둘레에 원주방향으로 연장하는 실질적으로 둘러싸인 공간(180)을 형성한다. 유체는 드럼(25) 내로부터 유체 통공(105) 및 부착 플레이트(155) 내의 통공을 통 하여 둘러싸인 공간(180) 내로 통과할 수 있으며, 이는 후술될 것이다. 각각의 필터 패널의 주변은 패널(145, 150)의 에지 둘레의 내부 유동 용적(180)으로부터 물의 누출을 방지하기 위한 밀봉 부재를 수용한다.
도 5는 도 1 및 도 2의 디스크들(30) 중 하나를 도시한다. 도시된 구성은 각각의 세트(120, 135) 내에 12개의 필터 패널(125)을 포함하여(총 24개) 디스크(30)를 형성하도록 한다. 그러나, 다른 구성은 더 많은 필터 패널(125) 또는 원하는 경우 더 적은 필터 패널(125)을 채용할 수 있다. 예를 들면, 도 7 및 도 8은 14개의 필터 패널(125)이 세트(120, 135) 당 이용된다(총 28개).
도 6에 도시된 바와 같이, 스프레이 워터 파이프(80)는 디스크 필터(10)의 총 길이로 연장하여 분배 매니폴드(185)를 형성한다. 스프레이 바아(190)는 인접한 디스크(30)와 디스크 필터(10)의 각각의 단부 사이에 위치한다. 분배 파이프(195)는 매니폴드(185)와 스프레이 바아(190) 사이로 연장하여 스프레이 바아(190)로 고압수의 유체 소통을 제공하도록 한다. 스프레이 바아(190)는 필터 패널(125) 상으로 물을 분무하는 노즐(200)을 포함하여 도 13 및 도 14를 참조하여 더 상세하게 설명되는 바와 같이 팰터 채널(125)을 주기적으로 세정한다.
트로프(205)는 인접한 디스크들(30) 사이의 스프레이 바아(190) 아래 위치되어 필터 패널(125)로부터 제거되는 소정의 미립자를 포함하는 스프레이 워터 또는 역류를 캐치하도록 한다. 이어서 역류 및 입자는 역류 파이프(90)를 경유하여 시스템(10)으로부터 제거된다.
도 9 및 도 10은 필터 패널(125)의 하나의 가능한 배치를 도시한다. 도 9는 지지 구조물 내에 장착된 패널(125)을 도시한다(도 4 참조). 도 10은 주름 패널을 도시한다. 도시된 필터 패널(125)은 주름 필터 매체(15), 주변 프레임(210), 및 수개의 지지 거싯(gusset) 또는 스트링거(215)를 포함한다. 대부분의 구성에서, 거싯(215)은 프레임(210)의 일체형 부분으로서 몰딩되고 다른 부착 수단도 이용하기에 적절하다. 바람직한 구성에서, 주름 필터 매체(15)는 주변 프레임(210) 내에 조립되도록 하는 크기 및 형상을 가지는 재료의 단일 피스로부터 형성된다. 도시된 구성에서, 주름부는 실질적으로 반지름 방향으로 연장하고 다른 방향도 가능하다. 하나의 구성에서, 스테인레스 강 스크린은 필터 매체(15)로서 채용될 수 있다. 다른 구성은 직조된 폴리에스터, 천, 또는 다른 재료을 적용할 수 있다. 이용된 재료 및 개구의 크기는 유출물 내에 존재하는 오염물, 유출물의 유량 뿐만 아니라 다른 요소를 기초로하여 선택된다. 바람직한 구성에서, 개구는 10 내지 20 마이크론이며 더 작고 더 큰 개구도 가능하다.
캡(175)은 바람직하게는 다른 재료(예를 들면, 플라스틱, 스테인레스 강, 등)를 구비한 압출 알루미늄으로 형성되며 다른 구성 방법(예를 들면, 사출 성형, 단조, 주조, 등)도 가능하다. 도시된 구성에서, 직선형 압출 부분은 서로 용접되어 캡(175)을 형성하도록 한다.
도 11 및 도 21 내지 도 24는 프레임(210) 내에 배치되는 하나의 조각의 주름 필터 배체를 포함하는 필터 패널(125)의 또 다른 배치를 도시한다. 도 11 및 도 21 내지 도 24의 구성은 도 9 및 도 10의 구성에 유사하며 또한 보강 크로스 브레이싱(220) 및 산(peak) 보강 부재 또는 릿지 바아(225)를 포함한다. 대체로, 릿지 바아(225) 및 스트링거(215)는 필터 매체를 복수의 더 작은 셀로 분리하기 위하여 협동한다. 셀은 바람직하게는 후술되는 바와 같은 크기를 가지는 것이 바람직하다.
진행하기 전에, 스트링거(215), 크로스 브레이스(20) 및 릿지 바아(225)가 주름 필터 매체의 주름 형상을 유지하는데 도움이 되는 단순한 보강 부재이다는 것에 주목하여야 한다. 본 명세서에서 설명되는 다른 보강 부재 및 보강 부재들의 배열체는, 필터 매체의 주름 형상을 유지하는데 도움이 되면, 원하는 경우 채용될 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 프레임(210)의 하나의 구성은 각도형성 부재의 단면으로 형성되며, 이 각도 형성 부재는 유동-평행 레그(230) 및 유동-횡단 레그(235)를 포함한다. 유동-횡단 레그(235)는 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 내경 밀봉부(165) 및 외경 밀봉부(170)를 수용하며, 유동-평행 레그(230)로 부가 보강을 제공한다. 유동-평행 레그(230)는 주름 필터 매체(15)의 산-대-산 높이와 실질적으로 정합하는 크기를 가진다. 프레임(210)은 두 개의 실질적으로 평행한 측부(236) 및 두 개의 비 평행 측부(237)를 포함하여 이 측부들은 드럼(25)에 대해 실질적으로 반지름방향으로 배치된다.
필터 매체(15)를 추가로 보강하기 위하여, 일련의 스트링거(215)는 프레임 내의 개구를 가로질러 연장한다. 스트링거(215)는 원하는 형상으로 주름 필터 매체(15)를 홀딩하는데 도움이 되도록 주름부 내에 조립되는, 도 23에 도시되는 톱니형 절개부(238)를 포함한다. 도 9의 구성은 3개의 스트링거(215)를 포함하며 도 10 및 도 11의 구성은 4 개의 스트링거(215)를 포함한다. 대부분의 구성에서, 스트링거(215)는 프레임의 일체형 부분으로서 몰딩되고 다른 부착 수단은 이용하기에 적절하다.
도 23에 도시된 바와 같이, 스트링거(215)는 일반적으로 주름 필터 매체(15)의 양 측부에 위치하여 매체(15)가 두 개의 마주하는 스트링거들(215) 사이에 끼워지도록 한다. 이러한 배치는 정상적인 여과 작동 동안 뿐만 아니라 역류 동안 대신 주름 필터 매체(15)를 홀딩하는데 도움이 된다.
언급된 바와 같이, 도 11의 구성은 주름부의 골(valley) 및/또는 산으로 결합되는 부가 릿지 바아(225)를 포함한다. 도 22에 도시된 바와 같이, 플라스틱은 릿지 바아(225)를 형성하도록 산 및 골로 몰딩될 수 있으며 매체(15)를 추가로 부강한다. 선택적으로, 금속 와이어 또는 금속의 로드, 섬유 유리 보강 플라스틱 또는 충분한 강도의 다른 재료가 산 및 골의 형상을 유지하도록 위치될 수 있다.
다른 구성에서, 도 24에 도시된 바와 같이 보강 크로스 브레이싱(220)은 주름 필터 매체(15)를 추가로 보장하기 위해 채용될 수 있다. 다시, 몰딩된 플라스틱은 크로스 브레이싱(220)으로서 적용될 수 있다. 또한, 금속 와이어 또는 바아는 용접, 브레이징, 또는 크로스 브레이징(220)으로서 주름 필터 매체(15)에 부착될 수 있다.
다른 구성에서, 두 개의 주름 필터 매체(15) 피스는 백 투 백(back to back) 관계로 위치하여 두 개의 주름 필터 매체가 서로를 위한 지지를 제공하도록 한다.
또 다른 구성에서, 필터 패널(125)은 필터 매체(15) 또는 필터 부재와 관련 하여 플라스틱 재료를 이용하여 몰딩된다. 이러한 구성에서, 필터 매체(15)의 실질적으로 평평한 시트는 몰드(300) 내에 배치된다(도 17에 도시됨). 몰드(300)는 제 1 매체(15) 위를 폐쇄하고 매체(15) 내에 주름부를 형성하는 제 1 하프(305) 및 제 2 하프(310)를 포함한다. 플라스틱 재료는 이어서 몰드(300) 내로 주입되어 주변 프레임(210), 스트링거(215), 및 릿지 바아(225)를 형성하도록 몰드(300) 내로 주입된다. 따라서, 주변 프레임(210), 스트링거(215), 및 릿지 바아(225)는 단일 피스 또는 필터 매체(15) 주위의 부품으로서 일체로 형성된다. 필터 매체(15)의 에지는 주변 프레임(210)에 매립되고, 릿지 바아(225)는 주름부의 산 및 골 주위에 인접하거나 몰딩되며, 스트링거(215)는 주름부와 결합하는 톱니부로 형성된다. 필터 매체(15)의 주름부는 스트링거(215)의 톱니부들 사이에 끼워진다.
일부 구성에서, 페더링(240)은 주름 필터 매체(15)의 피로를 감소시키고 전체 수명을 개선하기 위하여 인터페이스의 일부 또는 모두를 채용할 수 있다. 도 12는 페더링 프레임(210a) 및 이 프레임(210a)에 인접한 페더링 스트링거(215a)를 포함한다. 페더링(240)은 페더링 부품(예를 들면, 프레임, 스트링거, 등)과 주름 필터 매체(15) 사이의 부가 표면적 접촉을 제공한다. 이는 발생할 수 있는 전체 피로 손상을 감소시키면서, 주름 필터 매체(15), 페더링(240)의 작동 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 부가 스트링거(215), 릿지 바아(225), 및 보강 크로스 브레이싱(220)의 이용은 주어진 프레임 크기에 대한 전체 유동 면적을 감소시키는 단점을 가진다.
도 13은 스프레이 바아(190) 상의 노즐(200)의 하나의 가능한 배치를 도시한 다. 설명된 바와 같이, 스프레이 바아(190)는 인접한 디스크(30)와 필터 시스템(10)의 단부 사이에 위치하여 스프레이 바아가 역류를 끝마치기 위하여 주름 필터 매체(15)를 통하여 역 유동 방향으로 고압 워터를 분무할 수 있다. 필터 매체(15)가 주름형이어서 디스크(30)의 평면에 대해 각도를 형성하기 때문에, 유사하게 각도를 형성하는 노즐(200)의 이용은 더욱 효율적인 역류 사이클을 제공한다. 따라서, 노즐(200)은 디스크(30)의 평면에 대한 수직 방향으로 약 45도로 각도를 형성한다. 또한, 두 개의 노즐(200)은 각각의 분무 지점(도 14 참조)에 제공되고, 노즐(200)이 서로에 대해 약 90도로 각도를 형성하여 주름부의 양 측부가 역류 동안 직접 분무되도록 한다. 놀랍게도, 직접적인 스프레이 상에 스트레이트(straight)가 이용될 수 있다. 또한, 하나의 각도로 필터 매체로부터 반사되는 스프레이는 세정 효과 및 주어진 양의 역류 및 스프레이 속도에 대한 효율을 개선한다.
도 14에 도시된 바와 같이, 각각의 스프레이 바아(190)는 각각의 분무 지점(244)에서 지지되는 4개의 노즐을 구비한 다중 분무 지점(244)을 포함할 수 있다. 도 14에 도시된 구성에서, 6개의 분무 지점(244)은 가능하게는 더 많은 또는 더 적은 지점이 채용된다. 디스크(30)가 회전할 때, 노즐(200)은 주름 필터 매체(15) 상으로 고압 워터를 지향시켜 매체(15)를 세정한다. 최 단부 스프레이 바아가 두 개의 인접한 디스크들(30) 사이에 배치되지 않을 때 최 단부 스프레이 바아(190)는 단지 분무 지점(244) 당 두 개의 노즐(200)을 요구한다.
도 30을 참조하면, 본 발명에 따른 필터 지지부(245)가 도시된다. 필터 지 지부는 필터 패널(125)의 한 쌍의 바닥 부분(250) 및 측부(255)의 일 부분을 지지하기 위한 기능을 한다. 필터 지지부(245)는 부착 부분(260) 및 횡방향으로 배향된 스트러트 부분(270)을 포함한다. 부착 부분(260)은 스트러트 부분(270)의 단부9267)로부터 연장하는 제 1 섹션(265)을 포함한다. 부착 부분(260)은 또한 제 1 섹션(265)에 대해 반대되는 방향으로 단부(267)로부터 연장하여 도립 T형 필터 지지부(245)를 형성하도록 하는 제 2 섹션(269)을 포함한다. 필터 지지부(245)는 스트러트 부분(270) 및 부착 부분(260)의 제 1 (260) 및 제 2 (269) 섹션을 따라 연장하여 펄터 지지부(245)의 형상에 대응하는 실질적인 도립 T형 통공을 형성하도록 하는 단일 통공(275)을 더 포함한다.
도 31을 참조하면, 필터 지지부(245)는 드럼(25) 상에 위치하는 것으로 도시된다. 부착 부분(260)은 유체 통공(105)과 정렬되어 유지되도록 설계되어 통공(275)이 드럼(25) 내의 관련된 유체 통공(105)과 유체 소통되도록 한다. 통공(275)은 유체 통공(105)과 실질적으로 동일한 크기 또는 더 큰 크기가 된다. 또 다른 실시예에서, 필터 지지부(245)는 드럼(25) 상에 위치하여 부착 부분(260)이 인접한 유체 통공(105) 사이 내에 위치되어 드럼(25)의 지지 섹션에 걸친다. 이러한 실시예에서, 두 개의 인접한 유체 통공(105)의 부분들은 통공(275)과 유체 소통된다.
한 쌍의 필터 패널(125)은 필터 지지부(245) 내에 설치된 것으로 도시되어 있다. 필터 패널(125)은 서로 이격된다. 도 35에 도시된 바와 같이, 디스크(30)는 필터 패널(125)의 제 1 세트(285) 및 필터 패널(125)의 제 2 세트(290)를 포함 한다.
도 32를 참조하면, 복수의 필터 지지부(245) 및 필터 패널(125)이 도시된다. 캡(295)은 각각의 쌍의 필터 패널(125)를 고정하기 위하여 이용된다. 각각의 캡(295)은 인접한 방사형 스트러트(270)에 제거가능하게 고정되어 필요에 따라 세정 또는 교체하기 위한 각각의 필터 패널의 제거를 가능하게 한다. 각각의 필터 패널 쌍 및 관련된 캡(295)은 오염수를 수용하기 위해 포켓형 필터 세그먼트(300)(도 35에 도시됨)를 형성한다. 도 32와 관련하여 도 30 및 도 31을 다시 참조하면, 통공(275)은 유체 통공(105)과 인접한 필터 세그먼트(300) 사이의 유체 소통을 가능하게 한다. 이는 드럼(25)이 회전할 때, 물 및 공기가 인접한 필터 세그먼트들(300) 사이에서 원주방향으로 유동하도록 하여, 디스크 필터(10)의 용량을 증가시킨다.
여과되는 물은 유체 통공(105) 및 통공(275)을 통하여 필터 세그먼트(300)로 유입된다. 필터 세그먼트(300) 내의 물은 이어서 필터 패널(125)을 통하여 여과되어 여과된 물을 제공하도록 한다. 통공(275)은 유체 통공(105)에 대해 충분한 크기를 가져서 유체 통공(105)을 통하여 유동하는 폐물 또는 다른 부스러기가 방사형 스트러트(270)에 의해 포획되지 않도록 한다. 일 실시예에서, 통공(275)은 유체 통공(105)과 크기가 실질적으로 동일하다. 또 다른 실시예에서, 통공(275)은 유체 통공(105) 보다 큰 크기를 가진다. 결과적으로, 방사형 스트러트(270)에 의해 수집되는 폐물의 양은 실질적으로 감소 또는 제거되어, 드럼(25)이 회전할 때 필터 세그먼트들(300) 사이의 물 및 공기의 상대적으로 방해받지 않은 유동을 초래한다. 이러한 설계 특징은 물 관성으로부터 물 난류를 최소화하고 공기 포획을 방지하여 후속적으로 방출하여 물로부터 이미 여과된 고체물의 바람직하지 않은 세척이 실질적으로 감소된다. 방사형 스트러트(270)는 구조적 지지부를 제공하는 리브(305)를 더 포함한다.
도 33을 참조하면, 필터 지지부(310)는 도시되며, 여기에서 방사형 스트러트(270)는 부가 구조적 지지부를 제공하는 거싯(315)을 포함한다. 필터 지지부(310)는 제 1 (315) 및 제 2 (320) 유체 채널을 포함하여 이 유체 채널의 총 면적은 유체 통공(105)과 크기가 실질적으로 동일하다. 이는 상술된 바와 같이 방사형 스트러트(270)에 의해 수집되는 폐물의 양을 제거 또는 감소시킨다. 필터 지지부(245, 310)는 종래의 필터 지지부의 면적에 대해 더 큰 유체 채널 면적을 초래한다. 이는 필터 지지부(245, 310)를 제조하기에 필요한 재료의 양을 감소시켜, 제조 비용을 감소시킨다. 24인치 또는 그 보다 많은 물의 헤드 손실을 위해 설계할 때 본 명세서에서 도시된 실시예들이 구조적 통합히 수용가능한 것이 계산을 통하여 결정된다.
이전에 설명된 바와 같이, 비록 다른 타입의 패널이 이용될 수 있는 것으로 이해되지만 디스크 필터(10)는 주름진 필터 패널(125)을 이용할 수 있다. 주름 필터 매체(15)를 이용하는 장점은 매체 주름부 자체 뿐만 아니라 주름 패널(125)의 방사형 측부를 따르는 것과 같은 패널 주변 측벽 모두 폐물이 더욱 용이하게 달라붇을 수 있는 임시적 수평 표면을 제공한다는 것이다. 결과적으로, 잠수하면서 회전하는 선반이 형성되어, 선박이 폐물이 궁극적인 침전되기 위한 트로프 위에 있을 때까지 중력에 대해 바람직한 각도로 배향된다.
도 34를 참조하면, 복수의 필터 지지부(245)는 조립되어 도시된다. 방사형 스트러트(270)는 드럼(25)으로부터 외측으로 연장되어 서로로부터 이격되어 공간(325)을 형성하고, 각각의 공간은 필터 패널(125)을 수용하도록 한다. 도 35를 참조하면, 디스크(30)의 도면은 본 발명에 따라 필터 지지부(245), 필터 패널(125) 및 캡(295)을 도시한다. 이러한 구성에서, 펄터 패널의 제 1 (285) 및 제 2 (290) 세트 각각은 14개의 필터 패널(125)을 포함한다(총 28개).
종래 설계에서, 패널의 배치는 두 단계 공정이다. 첫번째, 에지 밀봉부를 구비한 필터 패널은 필터 지지부의 에지 채널 내로 슬라이드 하강된다. 이어서 캡은 상부 에지 개스킷에 맞닿아 위치 내로 슬라이딩된다. 양 단계 동안, 슬라이딩 마찰은 채널 벽과 개스킷 사이에서 발전한다. 제 1 단계 동안, 요구되는 최대 패널 시팅력은 설계 절충안이 만들어 지지 않는 경우 매우 큰 값으로 상승될 수 있다. 사다리꼴 패널의 각도형성된 측부(255)를 따라, 마찰력 방향은 개스킷 삽입 경로에 반대되지만, 개스킷의 긴 방향에 대해 상상한 경사의 각도가 된다. 따라서, 초기 위치 및 형상에 대해 측벽이 개스킷의 신장 또는 잠재적인 비틀림 운동할 위험이 높다. 특히, 개스킷은 더 높은 압축력 하에 있으면 더 높은 압력을 밀봉할 수 있지만, 높은 압축력은 종래의 설계의 각도형성된 측부 채널 내로의 삽입 동안 개스킷의 비틀림 또는 스트레칭에 의한 누출 위험성이 상승된다.
측벽 채널을 가지는 필터 지지 구조 설계에서 슬라이딩하는 개스킷과 관련된 마찰은 개스킷의 적절한 압축과 적당한 삽입력 사이의 절충이 요구된다. 낮은 개 스킷 압력은 하부 슬라이딩 마찰을 초래하지만 누출에 대한 압력 한계치를 감소시킨다. 종래의 시스템튼 고무 개스킷의 외부 슬라이딩면을 " 플록킹(flocking) " 함으로써 이러한 문제점을 극복하기 위해 시도한다. 이에 불구하고, 본래의 문제점을 제거하지 못한다.
바람직한 일 실시예에서, 바닥 채널이 이용된다. 바닥 채널이 상대적으로 짧기 때문에 적당하게 높은 개스킷 압축에 대해 조차, 삽입력은 매우 낮다. 경사진 마찰력에 의해 측벽이 개스킷의 신장 또는 잠재적인 마찰 운동을 하는 가능성이 실질저그로 바닥 채널에 대해 감소된다.
필터 패널(125)을 조립하기 위하여, 약간 크기가 작은 몰딩된 개스킷(500)이 필터 패널(125)의 외부 둘레로 스트레칭되어 도 27 및 도 28에 도시된 바와 같은 개스킷형 패널(505)을 형성하도록 한다. 개스킷(500) 상의 인장은 개스킷(500)을 제 위치에 홀딩하도록 한다. 그러나, 일부 구성은 실리콘 러버 또는 실리콘 그리스와 같은 밀봉/유지 보조를 채용할 수 있다. 개스킷형 패널(505)의 바닥은 이어서 필터 지지부(245)(도 26에 도시됨)의 바닥 채널(510) 또는 슬롯과 같은 공간을 수용하는 필터 패널 내로 삽입된다. 개스킷형 패널(505)의 상부는 이어서 패널(125)을 제위치에 고정하기위하여 전방으로(경사되어) 가압된다.
일 실시예에서, 필터 지지부(245)는 필터 지지부(245)의 상부로부터의 통로의 약 1/4에 위치되는 스냅 로크 피쳐(520)(도 29에 도시됨)를 포함한다. 더욱 상세하게는, 스냅 로크 피쳐(520)는 필터 지지부(245)의 각각의 내부 벽(530) 상의 방사형 스트러트(270)이다. 각각의 스냅 로크 피쳐(520)는 두 개의 인접한 필터 패널(505)를 홀딩한다. 스냅 로크 피쳐(520)는 가요적이고, 패널(505)이 제위치로 경사질 때 통로로부터 가압된다. 이어서 원래 위치로 역으로 스냅디어 패널(505)을 직립 위치 내로 로킹한다. 이러한 위치(작동 위치)에서, 밀봉부는 필터 패널(505)과, 필터 지지부(245)및 캡(295)을 포함하는 패널 지지 구조물 사이의 필터 패널(505)의 주변 주위에 완전히 형성된다.
개스킷형 패널(505)의 설치를 완료하기 위하여, 캡(295)은 필터 지지 구조물의 상부 상에 위치되고 캡 하드웨어(540)가 설치된다. 바람직한 구성에서, 캡 하드웨어는 캡(295)을 인접한 캡(295)으로 연결하는 너트 및 볼트를 포함한다. 캡(295)의 각각의 단부는 인접한 캡(295)으로 연결되어 디스크(30)의 외측 주변 둘레에 캡(295)의 완전한 링을 형성하도록 한다.
작동 중, 물은 유입 파이프(60)를 경유하여 디스트 필터(10)로 유입된다. 오염된 유입수는 벽(76)을 이용하여 세정된 여과물로부터 분리되며 이 벽을 통하여 드럼은 회전하는 밀봉부로 장착된다. 벽(76)은 유입수 챔버(77) 및 세정수 챔버(75)를 형성한다. 유입물은 드럼 내부(65)로 유입되어 디스크(30) 내로 분배된다. 유입물은 디스크(30)로 유입되어 필터 패널(125)들 중 하나 이상 내에 주름 필터 매체(15)를 통하여 유동한다. 유입물이 주름 필터 매체(15)를 통과할 때, 필터 매체(15) 내의 개구 보다 더 큰 미립자는 디스크(30) 내에 유지된다. 유출물은 디스크(30) 외부에 세정수 챔버(75) 내에 수집되어 유출물 파이프(70)를 경유하여 디스크 필터(10)를 배출한다. 와이어의 시스템은 세정수 챔버(75)의 유출물 단부를 형성하고 필터(10) 내의 챔버(75) 내의 목표로 하는 최소 액체 레벨을 유지한 다.
작동 동안, 드럼(25)은 연속적으로 또는 간헐적으로 회전하여 필터 패널(125)은 회전의 일 부분 동안만 액체 및 필터 유입물이 유입되도록 한다. 디스크(30)가 결코 충분히 잠수하지 않기 때문에, 필터 패널(125)에는 액체가 유입되어 회전 아크(arc)의 바닥 부분 동안만 유입물을 여과하기 위해 이용가능하다. 여과 후, 및 드럼(25)의 회전 동안, 필터 패널(125)에서 액체가 유출되어 스프레이 바아(190)가 통과하도록 한다. 역류 사이클 동안, 고압수는 드럼(25)이 회전할 때 필터 패널(125)의 하류 표면에 분무되어 이 하류부 표면을 세정하도록 한다. 물 액적 충격 진동 및 물의 일 부분에 의해 필터 매체(15)의 통과에 의해 주름 필터 매체(15)의 상류부 표면 상에 잡혀 있는 부스러기를 제거한다. 부스러기 및 물이 트로프(205) 내에 수집되어 파이프(90)에 의해 필터 시스템(10)으로부터 운반된다. 역류 세정 동안, 필터 패널(125)의 일부가 액체 내에 배치될 때 여과가 계속될 수 있고, 나머지는 액체가 위에 있어 역류 세정될 수 있다.
위에서 설명되는 필터 패널(125)은 종래 기술의 시스템 보다 더 큰 유동 면적이 제공되어 유사한 패널 면적을 통하여 실질적으로 더 높은 유동시 작동될 수 있다. 특히, 주변 프레임(210)은 주변 프레임(210) 내에 필수적으로 평평한 면적이 있는 도 9에 도시된, 패널 수직 유동 면적(350)을 형성한다. 일반적인 기술가 이해되는 바와 같이, 지지 부재가 이러한 영역을 가로질러 연장할 수 있어 유동 면적의 일부가 차단할 수 있을 때 순수(true) 유동 면적은 이러한 평평한 면적 보다 작다. 그러나, 이러한 면적은 최소이고 일반적으로 무시할 수 있다. 필터 매체 내에 주름부를 형성함으로써, 유체(예를 들면, 공기, 물)가 도 10에 도시된 바와 같이 주름부에 수직한 방향(355)으로 주름부를 통하여 일반적으로 유동할 때 유동 면적이 상당히 증가된다. 따라서, 주름부는 패널 수직 유동 면적(350) 보다 실질적으로 더 큰 매체 수직 유동 면적(360)을 형성한다. 필수적으로, 매체 수직 유동 면적(360)은 유동 방향(365)에 대해 수직한 평면 내에서 측정된 다양한 주름부의 면적의 합이다. 하나의 구성에서, 각각의 필터 패널(125)에 대해 매체 수직 유동 면적(360)은 일 제곱 피트(0.09 제곱 미터) 보다 크며, 2 제곱 피트(0.19 제곱 미터) 보다 더 큰 크기가 바람직하다. 테스트 데이터는 이러한 유동 면적이 매분(per minute) 약 7 갤런(매분 26.5 리터)의 초과시 각가의 필터 패널을 통한 유량이 제공된다. 더욱 상세하게는, 각각의 필터 패널(125)은 액체 유동이 통과하도록 구성된다. 액체 유동은 제곱 피트 당 매분 3갈론(0.09 제곱 피트 당 매분 11.4 리터)의 초과하고 12인치(3kPa)의 물의 초과시 필터 매체를 가로질러 압력 차이가 있다.
작동 중, 드럼(25)은 회전하여 여과되는 물이 드럼(25) 내로 도입된다. 이어서 물은 드럼(25) 내의 통공(105)을 통하여 배출되어 필터 지지부(245) 내부의 공동 내로 유동한다. 필터 지지부(245) 내의 물이 이어서 여과된 물을 제공하도록 필터 패널(125)의 매체를 통하여 여과된다. 여과된 물은 이어서 챔버 내에 수집되어 유출 파이프를 통하여 디스크 필터로 배출된다. 필터 패널(125)에 의해 여과되는 미립자는 필터 패널(125)의 밀터 매체의 내부면 상의 공동 내에 남아 있다. 스프레이 장치(85)는 패널(125)을 분무하도록 이용되어 물 또는 다른 화학물은 미립 자를 제거하여 필터 매체를 세정한다. 이어서 미립자는 트로프 내에 수집되어 디스크 필터 시스템으로부터 제거된다.
전술된 상세한 설명이 다양한 주름부를 포함하는 것으로 기재되어 있지만, 아래 표는 주름부의 수 개의 매개변수의 예상되는 낮은 단부, 예상되는 높은 단부, 및 기대되는 명목적인 크기를 설명한다. 물론 이러한 매개 변수의 변화가 가능할 수 있다.
매개변수 낮은 단부 공칭값(Nominal) 높은 단부
셀 크기, in
(mm)		 0.5 x 0.5
(12.7 x 12.7)		 0.75 x 4
(19 x 102)		 2 x 36
(51 x 914)
주름부 높이, 인치
(mm)		 0.1
(2.5)		 1.0
(25.4)		 6.0
(152)
주름부 포함된 각도 20 60 80
세정 노즐을 통과하는 속도 ft/min
(meters/min)
1
(0.3)
3 내지 30
(0.9 내지 9.1)
50
(15.25)
수두 손실,물의 인치
(물의 미터)		 0
(0)		 12-24
(0.3-0.61)		 36-48
(0.91-1.22)
플럭스 매체 노말(normal) gpm/sq ft
(liters per minute/sq meter)		 0

(0)		 3-6

(122.2-244.5)		 15

(611.2)
고체 로딩 lbs/day/sq ft
(kg/day/sq meter)		 0

(0)		 2

(9.58)		 20

(95.8)
낮은 단부 주룸부 높이는 복수의 작은 주름부를 가지는 얇은 패널을 구비한 미세주름 설계(micropleat design)를 기초로 하며, 높은 단부 설계는 두꺼운 패널 설계를 기초로 하는 것을 주목하여야 한다. 또한, 각도를 포함하는 낮은 단부는 고체가 골로부터 용이하게 제거될 수 있으며, 골을 세정할 수 없는 위험이 매우 낮다는 것이 예상되지 않은 파인딩(finding)에 의해 가능하게 된다. 세정 노즐을 지나는 속도는 적어도 부분적으로 디스크의 크기의 함수이며, 더 작은 디스크는 더 높은 각도 속도를 허용한다.
본 명세서에서 설명되는 설계의 복수의 변형이 있지만, 하나의 필터는 도 25의 그래프에서 도시된 바와 같이 neuphelometric turbidity unit(NTU)에서 측정된 혼탁도의 감소가 시험되고 생산된 필드(field)이다. 물론 다른 배치는 특별한 장치에 따라 더 좋은 또는 더 나쁜 성능을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 본 발명은 또한 존재하는 분야에 매우 적절하다는 것을 알 수 있다. 예를 들면, 현존하는 필터는 본 발명과 결합되도록 변형될 수 있다. 이 같은 변형은 유량을 증가시켜 필터의 풋프린트(footprint)를 증가시키지 않고 필터를 통한 압력 가화를 감소시킬 수 있다. 이러한 적용에서, 현존하는 비 주름 필터 매체가 드럼으로부터 제거된다. 필터 지지부는 드럼으로 결합되고 주름 필터 패널은 필터 지지부내로 삽입되어 변형을 완료한다. 바람직한 구성에서, 필터 지지부는 플라스틱으로 몰딩되어 다른 재료(예를 들면, 금속)는 또한 이용하기에 적절하다.
대부분의 도면은 실질적으로 정렬되는 필터 패널(125)을 포함하는 디스크(30)를 도시하지만, 도 36 및 도 37은 또 다른 배치를 도시하며 여기에서 디스크(30)의 제 1 패널 세트(1285)의 필터 패널(125)은 디스크(30)의 제 2 패널 세트(1290)(파선으로 도시됨)의 필터 패널(125)에 대해 회전된다. 도 36의 배치에서, 제 1 패널 세트(1285) 내의 각각의 패널(125)에 대해 중앙 축선(1287)은 제 2 패널 세트(1290)의 각각의 필터 패널(125)의 중앙 축선(1292)에 대해 오프셋되어 오프셋된 필터 패널 쌍들을 형성하도록 한다. 예에 의해, 필터 패널 쌍들은 필터 세그먼트(1300)의 대략적으로 절반과 동일한 제 1 거리(1297) 만큼 오프셋될 수 있다.
따라서, 본 발명은 다른 것 중에서 디스크 필터(10)에서 이용하기 위한 새롭고 유용한 필터 패널(125)을 제공한다. 필터 패널(125)은 단위 면적 당 전체 표면적을 증가시키는 주름 필터 매체(15)를 포함하며 상기 잔위 면적 당 전체 표면적은 여과를 위해 이용될 수 있고, 액체의 고 유량으로 발생되는 난류 및 점성력에 대한 매체의 주름 형상을 유지한다.

Claims (49)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 액체를 여과하기 위한 필터 장치로서,
    상기 액체를 수용하는 크기를 가지는 드럼; 및
    복수의 디스크를 형성하도록 상기 드럼에 결합되는 복수의 필터 패널; 을 포함하며,
    상기 액체는 상기 디스크 중 하나의 일부 또는 전부를 통과하며,
    각각의 필터 패널은:
    패널 수직 유동 면적을 형성하는 주변 프레임; 및
    상기 주변 프레임에 결합되는 필터 매체; 를 포함하며,
    상기 필터 매체는 복수의 주름부 및 상기 필터 매체의 주름 형상을 유지하도록 구성되는 하나 이상의 보강 부재를 포함하며,
    상기 보강 부재는, 상기 패널 수직 유동 면적을 가로질러 연장하는 하나 이상의 스트링거, 및 상기 스트링거에 대해 수직한 방향으로 상기 스트링거로부터 연장하는 복수의 릿지 바아를 포함하는,
    액체를 여과하기 위한 필터 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스트링거는 상기 주름부와 맞물리는 복수의 톱니를 포함하는,
    액체를 여과하기 위한 필터 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 스트링거는 톱니를 포함하는 제 1 측부 및 톱니를 포함하는 제 2 측부를 포함하며,
    상기 주름부는 상기 제 1 측부와 상기 제 2 측부 사이에 끼워지는,
    액체를 여과하기 위한 필터 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 스트링거는 복수의 스트링거 중 하나이며, 각각의 스트링거는 상기 주름부와 맞물리는 톱니를 포함하는,
    액체를 여과하기 위한 필터 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 주름부는 복수의 산(peak) 및 골(valley)을 형성하며, 상기 릿지 바아 각각이 상기 산 및 골 중 하나에 인접하게 위치되는,
    액체를 여과하기 위한 필터 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 주변 프레임, 상기 스트링거, 및 상기 복수의 릿지 바아는 상기 필터 매체 주위에 단일 피스로서 일체로 형성되는,
    액체를 여과하기 위한 필터 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 주름부는, 상기 주름부에 대해 수직하게 측정되고 상기 패널 수직 유동 면적보다 큰 매체 수직 유동 면적을 형성하는,
    액체를 여과하기 위한 필터 장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    각각의 필터 매체는 액체 유동을 관통시키도록 구성되고, 상기 액체 유동은 12 인치의 물을 초과하는 상기 필터 매체에 걸친 압력 차이에서, 제곱피트당 분당 3 갤런을 초과하는,
    액체를 여과하기 위한 필터 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 액체를 여과하는 필터 장치에 이용하도록 구성되는 필터 패널로서,
    패널 수직 유동 면적을 형성하는 주변 프레임;
    상기 패널 수직 유동 면적을 가로질러 연장하는 보강 부재; 및
    상기 주변 프레임과 상기 보강 부재에 결합되는 필터 매체; 를 포함하며,
    상기 필터 매체는 복수의 주름부를 포함하고, 상기 패널 수직 유동 면적보다 더 큰 매체 수직 유동 면적을 형성하고,
    상기 보강 부재는 상기 패널 수직 유동 면적을 가로질러 연장하는 하나 이상의 스트링거, 및 상기 스트링거에 대해 수직한 방향으로 상기 스트링거로부터 연장하는 복수의 릿지 바아를 포함하는,
    필터 패널.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 보강 부재들 중 하나 이상은 상기 주름부와 맞물리는 복수의 톱니를 포함하는 스트링거인,
    필터 패널.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 스트링거는 톱니를 포함하는 제 1 측부 및 톱니를 포함하는 제 2 측부를 포함하며, 상기 주름부는 상기 제 1 측부와 상기 제 2 측부 사이에 끼워지는,
    필터 패널.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 스트링거는 복수의 스트링거들 중 하나이며, 상기 각각의 스트링거는 상기 주름부와 맞물리는 톱니를 포함하는,
    필터 패널.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 보강 부재는 릿지 바아를 포함하는,
    필터 패널.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 릿지 바아는 복수의 릿지 바아들 중 하나인,
    필터 패널.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 주름부는 복수의 산 및 골을 형성하며, 상기 릿지 바아 각각이 상기 산 및 골 중 하나에 인접하게 배치되는,
    필터 패널.
  23. 제 16 항에 있어서,
    상기 주변 프레임 및 보강 부재는 상기 필터 매체 주위에 단일 피스로서 일체로 형성되는,
    필터 패널.
  24. 액체를 여과하는 필터 장치에 이용하기 위한 필터 장치로서,
    패널 수직 유동 면적을 형성하는 주변 프레임;
    보강 부재로서,
    상기 패널 수직 유동 면적을 가로질러 연장하는 하나 이상의 스트링거 및
    상기 스트링거에 대해 수직한 방향으로 상기 스트링거로부터 연장하는 복수의 릿지 바아;
    를 포함하는 보강 부재; 및
    복수의 주름부를 포함하며 상기 주변 프레임, 상기 스트링거, 및 상기 릿지 바아에 결합되는 필터 매체로서, 상기 주변 프레임, 상기 스트링거, 및 상기 릿지 바아는 상기 필터 매체 주위에 단일 부품으로서 일체로 형성되는, 필터 매체; 를 포함하는,
    필터 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 스트링거는 상기 주름부와 맞물리는 복수의 톱니를 포함하는,
    필터 장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 스트링거는 톱니를 포함하는 제 1 측부 및 톱니를 포함하는 제 2 측부를 포함하며, 상기 주름부는 상기 제 1 측부와 상기 제 2 측부 사이에 끼워지는,
    필터 장치.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 스트링거는 복수의 스트링거 중 하나이며, 각각의 스트링거는 상기 주름부와 맞물리는 톱니를 포함하는,
    필터 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 릿지 바아는 복수의 릿지 바아 중 하나인,
    필터 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 주름부는 복수의 산 및 골을 포함하며, 상기 릿지 바아 각각이 상기 산 및 골 중 하나에 인접하게 위치되는,
    필터 장치.
  30. 제 24 항에 있어서,
    상기 주변 프레임은 두 개의 평행한 측부 및 두 개의 평행하지 않은 측부를 포함하는,
    필터 장치.
  31. 유체를 여과하기 위하여 제 16 항에 따른 필터 패널을 제조하는 방법으로서,
    개방 몰드 내에 필터 매체를 위치시키는 단계;
    상기 필터 매체 내에 복수의 주름부를 형성하기 위해 상기 개방 몰드를 폐쇄하는 단계; 및
    상기 몰드 내로 플라스틱 재료를 주입하는 단계; 를 포함하며,
    상기 플라스틱 재료는, 제 1 측부 및 제 2 측부를 가지는 주변 프레임과 복수의 주름 보강 부재를 형성하기 위해 상기 주름 필터 매체 주위로 유동하는,
    필터 패널을 제조하는 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 복수의 주름 보강 부재의 일 부분의 파트로서 형성되는, 복수의 제 1 측부 톱니와 복수의 제 2 측부 톱니 사이에 상기 필터 매체의 주름부를 끼우는 단계를 더 포함하는,
    필터 패널을 제조하는 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 주름 보강 부재 중 하나 내에 상기 주름부에 의해 형성되는 산 및 골 중 하나의 일 부분을 매립하는 단계를 더 포함하는,
    필터 패널을 제조하는 방법.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 필터 매체는, 상기 개방 몰드 내에 위치될 때, 평평한,
    필터 패널을 제조하는 방법.
  35. 복수의 디스크 내에 배치되는 복수의 제 16 항에 따른 필터 패널을 이용하여 유체를 여과하는 방법으로서,
    한 쌍의 인접 디스크 사이로 여과되지 않은 유체의 유동을 지향시키는 단계;
    부분적으로 또는 전체적으로 각각의 패널을 형성하는 주름 필터 매체를 통해 상기 여과되지 않은 유체를 통과시키는 단계;
    상기 복수의 디스크를 선택적으로 회전시키는 단계;
    상기 필터 패널을 선택적으로 역류 세척시키는 단계; 및
    상기 주름 필터 매체를 상기 릿지 바아 및 상기 스트링거 중 하나 이상으로 지지하는 단계를 포함하는,
    유체를 여과하는 방법.
  36. 삭제
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 유체는 물을 포함하는,
    유체를 여과하는 방법.
  38. 제 35 항에 있어서,
    상기 복수의 릿지 바아 및 상기 복수의 스트링거로 상기 주름 필터 매체를 지지하는 단계를 더 포함하는,
    유체를 여과하는 방법.
  39. 제 35 항에 있어서,
    제곱피트당 분당 3 갤런 이상의 속도로 상기 주름 필터 매체를 통하여 액체를 통과시키는 단계를 더 포함하는,
    유체를 여과하는 방법.
  40. 제 35 항에 있어서,
    상기 유체를 여과하는 방법을 실행하도록 구성된 장비를 제공함으로써 상기 유체를 여과하는 방법의 실행을 용이하게 하는,
    유체를 여과하는 방법.
  41. 삭제
  42. 제 40 항에 있어서,
    상기 유체는 물을 포함하는,
    유체를 여과하는 방법.
  43. 제 40 항에 있어서,
    상기 복수의 릿지 바아 및 상기 복수의 스트링거로 상기 주름 필터 매체를 지지하는 단계를 더 포함하는,
    유체를 여과하는 방법.
  44. 제 40 항에 있어서,
    제곱피트당 분당 3 갤런 이상의 속도로 상기 주름 필터 매체를 통하여 액체를 통과시키는 단계를 더 포함하는,
    유체를 여과하는 방법.
  45. 복수의 디스크를 형성하도록 배치되는 복수의 필터 패널을 포함하는 디스크 필터 내에 제 16 항에 따른 필터 패널을 설치하는 방법으로서,
    주변부를 갖는 주름 필터 패널을 제공하는 단계;
    상기 주름 필터 패널의 주변부 주위에 개스킷(gasket)을 위치시키는 단계;
    상기 주름 필터 패널의 일 부분을 패널 수용 공간 내에 삽입하는 단계;
    상기 주름 필터 패널을 기울이는 단계; 및
    작동 방향으로 상기 주름 필터 패널을 지지하기 위하여 필터 지지 구조물과 로킹 장치 사이에 상기 주름 필터 패널의 일 부분을 끼우는 단계; 를 포함하는,
    필터 디스크 내에 필터 패널을 설치하는 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 패널 수용 공간은 슬롯을 포함하는,
    필터 디스크 내에 필터 패널을 설치하는 방법.
  47. 제 46 항에 있어서,
    상기 주름 필터 패널의 전체 주변부와 패널 지지 구조물 사이에 밀봉부를 형성하는 단계를 더 포함하는,
    필터 디스크 내에 필터 패널을 설치하는 방법.
  48. 드럼 및 상기 드럼에 결합되는 비 주름 필터 매체를 가지는 디스크 필터 내의 필터 매체를 포함하는 제 16 항에 따른 필터 패널을 교체하는 방법으로서,
    상기 드럼으로부터 상기 비 주름 필터 매체를 제거하는 단계;
    상기 드럼에 복수의 필터 지지부를 결합시키는 단계; 및
    복수의 디스크를 형성하도록 각각의 상기 필터 지지부 내에 주름 필터 패널을 삽입하는 단계; 를 포함하는,
    필터 패널을 교체하는 방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 필터 지지부들 중 하나 이상을 플라스틱 재료로 몰딩하는 단계를 더 포함하는.
    필터 패널을 교체하는 방법.
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