KR101473429B1

KR101473429B1 - 선택적 역세정이 가능한 선박 평형수 처리용 필터어셈블리

Info

Publication number: KR101473429B1
Application number: KR1020130120396A
Authority: KR
Inventors: 주광일; 이진오; 이태욱
Original assignee: 탱크테크 (주)
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-12-18

Abstract

본 발명은 선박용 평형수의 여과 능력을 향상시키는 위한 필터어셈블리에 관한 것이다. 본 발명의 필터어셈블리는, 평형수가 유입되는 입구와, 여과된 평형수가 배출되는 출구를 구비하는 케이싱(30)과; 상기 케이싱 내부에서 원형으로 배열되는 다수 개로 구성되고, 평형수가 유입되는 하단의 열린 입구가 격벽(36)에 성형된 다수 개의 공급공(37)에 결합되는 필터 엘리먼트(50); 기 케이싱의 중앙에서 세로 방향으로 배치되는 중심축(62); 상기 중심축의 상단부와 연결되는 회전축(72,74); 상기 회전축(62) 또는 회전축(72,74)를 정해진 각도 만큼 회전시키는 제어모터(70); 상기 회전축(62) 또는 회전축(72,74)을 상하 방향으로 일정 구간 상하 운동시킬 수 있는 직선운동수단; 그리고 상기 중심축의 하단부와 연결되어, 제어모터에 의하여 회전 가능하고, 상기 직선운동수단에 의하여 상하 운동 가능하며, 상기 격벽(36)의 공급공(37)에 밀착되어 필터 엘리먼트의 내부와 연통하는 연결부(66)를 구비하는 역세정파이프(60)를 구비한다. 역세정파이프가 필터 엘리먼트와 분리 또는 결합되면서, 평형수 여과시 모든 필터 엘리먼트를 사용할 수 있다.

Description

선택적 역세정이 가능한 선박 평형수 처리용 필터어셈블리{Filter assembly for ballast water treatment system}

본 발명은 선박용 평형수 처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평형수의 여과시에는 충분한 양의 여과가 가능하고 필터 엘리먼트의 역세정시에는 선택적으로 효율적인 역세정이 가능하도록 구성되는 선박 평형수 처리용 필터 어셈블리에 관한 것이다.

선박에서 사용되는 평형수는, 대기 및 대양의 환경과 내부 부품의 보호 등을 위하여 여과되는 것이 일반적이다. 이러한 평형수 여과장치는, 이물질을 여과하기 위한 다수 개의 원통형 필터 엘리먼트를 내장하고 있으며, 평형수는 이러한 필터 엘리먼트를 통과하면서 이물질이 여과될 수 있도록 구성되고 있다.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 선박용 평형수 필터 어셈블리는, 일반적으로 원통형 케이싱(2)의 내부에 다수 개의 필터 엘리먼트(10)가 설치되어 있다. 상기 케이싱(2)은 여과를 필요로 하는 물이 유입되는 입구(10)와, 상기 필터 엘리먼트(10)를 거치면서 여과된 물이 배출되는 출구(12)를 구비하고 있다.

상기 입구(10)를 통하여 유입되는 평형수는 다수 개의 원통형 필터 엘리먼트(10)의 내부로 들어가고, 필터 엘리먼트(10)의 외부를 나오면서 이물질이 필터링된다. 그리고 이렇게 필터링 된 물은 출구(12)를 통하여 배출되도록 구성되어 있다. 그리고 이와 같은 필터 어셈블리에서, 상기 필터 엘리먼트(10)는 일정 시간 이상 사용되면, 그 내부에는 평형수에 포함되어 있던 이물질이 모이게 된다. 이러한 이물질은 실질적으로 필터 엘리먼트(10)의 원통상의 필터부 내부에 모이게 되는데, 이러한 이물질이 많이 쌓이게 되면 상기 필터 엘리먼트(10)의 필터 여과 막힘이 발생하게 되어, 평형수의 여과가 효율적으로 진행되지 못하게 된다.

이와 같은 필터 엘리먼트(10)의 여과 막힘 현상 등을 해결하기 위하여, 주기적으로 상기 필터 엘리먼트에 대한 역세정(back flushing)이 수행된다. 이러한 역세정은 상기 필터 엘리먼트(10)의 외부에서 내부로 물을 흘리는 것에 의하여, 내부에 있던 이물질을 역으로 배출시키는 과정이라고 할 수 있다. 이러한 역세정을 위하여, 상기 케이싱(2) 내부에는 역세정을 위하여 필터엘리먼트(10)의 내부와 연통하도록 연결되는 엑세정파이프(8)가 설치되어 있다.

상기 역세정파이프(8)는 도시하지 않은 별도의 역세정용 펌프와 연결되어 있어서, 이러한 펌프가 동작하게 되면 필터 엘리먼트 내부에서 물을 흡입하여 배출시키게 된다. 이러한 역세정시의 물의 흐름은, 상기 필터 엘리먼트(10)의 외부에서 내부로 형성되는데, 이러한 물의 흐름에 의하여 필터 엘리먼트(10) 내부에 있는 이물질이 상기 역세정 파이프(8)를 따라 외부로 배출된다. 그리고 상기 역세정 파이프(8)는 다수 개로 구성되는 필터 엘리먼트(10)를 모두 역세정해야 하기 때문에, 케이싱(2)의 내부에서 회전 가능하도록 설치되는데, 도 1에서는 이러한 회전을 위한 구성의 도시는 생략하고 있다.

상기 역세정 파이프(8)의 입구(8a)는 , 필터 엘리먼트(10)의 입구와 연통하도록 통과공이 형성되어 있는 격벽(12)에 밀착되도록 설계되어 있다. 그리고 상기 역세정파이프(8)는 회전하도록 설치되어 있기 때문에, 이러한 회전에 의하여 각각의 필터 엘리먼트(10)에 대응하는 위치로 이동할 수 있고, 이러한 상태에서 해당하는 필터 엘리먼트를 역세정하게 된다.

그러나 이와 같은 종래의 선박용 평형수 필터 어셈블리에 의하면 다음과 같은 단점이 지적된다. 상기 역세정 파이프(8)는 항상 필터 엘리먼트(10) 중의 하나와 연통될 수 있도록 위치하고 있다. 따라서 평형수를 실제로 여과하는 경우에는, 역세정파이프와 연결되어 있는 필터 엘리먼트(10)는 사용이 불가능하게 된다.

따라서 비록 상기 필터 어셈블리 내에는 다수 개의 필터 엘리먼트(10)가 설치되어 있기는 하나, 상술한 바와 같이 역세정 파이프(8)와 연결되어 있는 필터 엘리먼트는 실제 평형수의 여과시 사용하지 못하기 때문에, 그만큼 평형수의 필터링 용량이 줄어들게 되는 단점이 있다고 할 수 있다. 예를 들어, 케이싱(2) 내부에 설치되어 있는 모든 필터 엘리먼트를 같이 사용할 수 있으면, 평형수의 여과 용량이 더욱 향상될 수 있음은 당연하다고 할 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 필터 엘리먼트의 역세정도 효율적으로 수행할 수 있음과 동시에 평형수의 여과 용량을 충분히 확보할 수 있도록 구성되는 선박용 평형수 필터 어셈블리를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 필터 어셈블리는, 평형수가 유입되는 입구와, 여과된 평형수가 배출되는 출구를 구비하는 케이싱과; 상기 케이싱 내부에서 원형으로 배열되는 다수 개로 구성되고, 평형수가 유입되는 하단의 열린 입구가 격벽에 성형된 다수 개의 공급공에 결합되는 필터 엘리먼트; 상기 케이싱의 중앙에서 세로 방향으로 배치되는 중심축; 상기 중심축의 상단부와 연결되는 회전축; 상기 회전축 또는 회전축를 정해진 각도 만큼 회전시키는 제어모터; 상기 회전축 또는 회전축을 상하 방향으로 일정 구간 상하 운동시킬 수 있는 직선운동수단; 그리고상기 중심축의 하단부와 연결되어, 제어모터에 의하여 회전 가능하고, 상기 직선운동수단에 의하여 상하 운동 가능하며, 상기 격벽의 공급공에 밀착되어 필터 엘리먼트의 내부와 연통하는 연결부를 구비하는 역세정파이프를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 직선운동수단에 대한 실시예에 의하면, 상기 회전축의 일부가 내부를 통과하는 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 내측면과 밀착되면서 슬라이딩 가능하도록 상기 회전축의 일측에 성형된 피스톤부를 포함하여 구성되고 있다.

그리고 본 발명의 실실예에 의하면, 상기 역세정파이프는, 케이싱의 중심부분에 설치되는 중앙축부를 통하여, 중심축과 연결되고 있다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 선박용 평형수 필터 어셈블리에 의하면, 평형수의 여과시 케이싱 내부에 있는 모든 필터 엘리먼트를 동시에 사용하는 것이 가능하게 됨을 알 수 있다. 따라서 실질적인 평형수의 여과시 충분한 여과 용량을 확보할 수 있게 되는 작용효과를 기대할 수 있을 것이다.

그리고 본 발명에 의하면, 필요시 각각의 필터 엘리먼트의 역세정도 충분히 실시할 수 있게 됨은 당연하고, 이에 따라서 전반적으로 필터 엘리먼트의 효율적인 사용도 가능하게 될 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 일반적인 선박용 평형수 필터 어셈블리의 일부 절개 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 필터 어셈블리의 단면 예시도.

다음에는 도면에 도시된 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 필터 어셈블리는, 여과되어야 하는 평형수가 유입되는 입구(32)와 여과된 물이 배출되는 출구(34)를 구비하는 케이싱(30)와, 상기 케이싱의 내부에 설치되어 물을 실질적으로 여과하는 다수개의 필터 엘리먼트(50)를 포함하고 있다.

상기 케이싱(30)은 예를 들면 원통형으로 성형될 수 있을 것이고, 입구(32)를 통하여 유입되는 평형수를 필터엘리먼트(50)에서 여과한 후 출구(34)로 배출시킬 수 있는 범위 내에서 형상 등에 대해서는 다른 변형이 가능할 것이다. 그리고 상기 케이싱(30)의 내부에 위치하는 다수 개의 필터 엘리먼트(50)는 원형을 이루면서 다수 개가 배열되어 있다. 상기 필터 엘리먼트(50)는, 케이싱(30)의 내부에서도 격벽(36)을 중심으로 상부에 설치되어 있다.

그리고 상기 격벽(36)에는 필터 엘리먼트(50)로 평형수를 공급하기 위하여 다수 개의 공급공(37)이 형성되어 있는데, 상기 공급공(37)은 입구(32)를 통하여 유입되는 평형수를 상기 다수 개의 필터 엘리먼트(50)의 내부로 각각 공급할 수 있도록 형성되는 것이다. 즉 상기 격벽(36)은 필터 엘리먼트(50)의 열린 하단부와 결합되어 연통함으로써, 역세정시 물이 통과할 수 있도록 구성되고 있다.

상기 격벽(36) 이하의 부분은 케이싱(30) 내부에서 입구(32)와 연통하고 있어서, 입구(32)를 통하여 유입되는 물은, 상기 격벽(36)에서 공급공(37)을 통하여 필터 엘리먼트(50)의 내부로만 유입될 수 있다. 그리고 이렇게 유입된 물은 필터 엘리먼트(50)의 내부에서 외부로 나가면서 이물질이 걸러진 후, 출구(34)를 통하여 케이싱(30)의 외측으로 나가게 된다.

상기 케이싱(30)의 내부에서 격벽(36)을 기준으로 할 때, 그 하부는 실질적으로 입구부(여과되지 않은 평형수가 존재하는 부분)라고 할 수 있고, 그 상부는 출구부(필터 엘리먼트에서 나온 여과된 평형수가 존재하는 부분)이라고 할 수 있을 것이다. 그리고 본 발명에 의하면, 상기 케이싱의 내부에는 역세정을 위한 역세정파이프(60)가 입구부에 설치되어 있다. 상기 역세정파이프(60)는 도시하지 않은 별도의 역세정용 펌프에 의하여, 필터 엘리먼트(50) 내부에서 물을 외부로 배출시키는 것임은 상술한 바와 같다.

상기 역세정파이프(60)는 지지부재(64)의 중앙축부(65))를 중심으로 회전 가능하게 구성되고, 외측 단부에 형성되는 연결부(66)가 격벽(36)의 공급공(37)에 밀착되거나 이격될 수 있도록 상하 방향으로 일정 구간 이동 가능하게 설치된다. 그리고 필터 엘리먼트(30)와 상기 공급공(37)은 서로 일치하도록 다수 개가 원형으로 배열됨은 상술한 바와 같고, 상기 역세정파이프(60)의 연결부(66)는 회전하면서 다수 개의 공급공(37)과 각각 선택적으로 일치될 수 있도록 설계되어 있다.

즉, 상기 역세정파이프(60)는, 연결부(66)가 상기 격벽(36)에 밀착되거나 일정 간격 이격될 수 있도록 상하 방향으로 일정 간격 왕복 이동할 수 있도록 구성됨과 동시에, 상기 지지부재(64)의 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 구성된다고 할 수 있다. 먼저 상기 엑세정파이프(60)의 회전 운동에 대하여 살펴본 후, 역세정파이프(60)의 상하 운동에 대하여 살펴보기로 한다.

본 발명에 의한 케이싱(30)의 외측에는 제어모터(70)가 설치되어 있고, 상기 제어모터(70)는 출력축의 회전각을 제어할 수 있는 모터로 구성하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제어모터(70)의 회전은 감속기(71)를 통하여 회전축(72,74)으로 동력을 전달하게 된다. 여기서 상기 제어모터(70)의 회전력을 상기 회전축(72,74)로 전달하기 위한 구성에서는 다른 많은 변형이 가능할 것임은 물론이고, 여러 가지 형태의 기어를 포함하는 동력전달요소를 이용하여 회전축(72,74)으로 일정한 회전력을 전달할 수 있음은 당연하다.

여기서 상기 회전축(72,74)는 실질적으로는 일체로 성형되는 하나로 구성되는 것이 바람직하다. 그러나 회전축상부(72)와 회전축하부(74)가 서로 회전력이 전달될 수 있도록 연결되는 범위 내에서는 여러 가지 형상 및 설계의 변경이 가능할 것이다. 그리고 상기 회전축(72,74)은 케이싱(30)의 정중앙 부분을 관통하고 있는 중심축(62)와 죠인트(63)을 통하여 연결된다. 상기 죠인트(63)는 상하 방향의 운동 및 회전 운동을 전달할 수 있는 것으로, 어떠한 형태의 죠인트를 사용할 수 있을 것이다.

그리고 상기 중심축(62)의 하단부는, 역세정파이프(60)의 지지부재(64)의 중앙축부(65)와 연결되는데, 이러한 연결도 상술한 바와 같이 상하운동 및 회전운동이 가능하도록 연결되면 충분하다. 상기 중심축(62)과 중앙축부(65)의 연결을 포함하여 상술한 바와 같은 죠인트 또는 연결부는 도면을 중심으로 할 때 상하운동과 회전운동을 전달할 수 있는 것이면 충분하며, 예를 들면 도시한 바와 같은 핀연결에 의해서도 상술한 바와 같은 운동의 전달이 가능할 것이다. 그 외에도 유니버셜죠인트를 이용하는 연결은 물론이고, 돌기 및 돌기가 삽입되는 홈에 의한 연결 등 알려진 연결 방법으로도 충분히 많은 실시예가 가능할 것이다.

이상과 같은 구성에 의하면, 제어모터(70)에서의 회전축은, 필요에 따라서는 감속기(71)를 통하여 원하는 회전수로 감소된 후, 회전축(72,74)로 전달되고, 회전축(72,74)의 회전은 중심축(62)을 통하여 역세정파이프(60)의 중앙축부(65)으로 연결된다. 따라서 상기 역세정파이프(60)의 단부인 연결부(66)은 회전이 가능하게 되고, 제어모터(70)의 회전수 및 위치 제어에 의하여 정해진 위치에서 멈출 수 있을 것이다. 이렇게 상기 연결부(66)는 회전하면서 정해진 위치에 정지하여, 다수 개의 필터 엘리먼트(50) 중에서 원하는 부분과 연결될 수 있게 된다.

그리고 상기 역세정파이프(60)는, 도시하지 않은 역세정 펌프와 연결되어 있고, 이러한 역세정 펌프를 통하여 필터 엘리먼트(50) 내부에서 물을 흡입할 수 있도록 구성됨은 상술한 바와 같다. 이와 같이 상기 역세정파이프(60)가 움직이는 것은 실질적으로 다수 개의 필터 엘리먼트 중에서 원하는 것에 대한 역세정을 수행할 수 있다는 것을 의미하는 것이라고 할 수 있다.

다음에는 상기 역세정파이프(60)의 상하 운동에 대하여 살펴보기로 한다. 역세정파이프(60)의 상하 운동은 연결부(66)가 상하 운동하면서 필터 엘리먼트(50)에 대응하는 격벽(36)에 밀착되거나 이격될 수 있도록 하는 것이라고 할 수 있다. 즉 본 발명에서는 역세정이 불필요한 경우에는, 상기 연결부(66)가 격벽(36)에서 이격되어 있고, 역세정이 필요한 경우에만 연결부(66)를 격벽(36)에 밀착시킬 수 있도록 구성하고 있다. 이와 같이 역세정이 불필요한 경우에 상기 역세정파이프(60)의 연결부(66)를 격벽(36)에서 이격시킴으로써, 평형수의 세정시 케이싱(30) 내부에 설치되어 있는 모든 필터 엘리먼트(50)를 사용할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 평형수의 여과시 내부에 설치되어 있는 모든 필터 엘리먼트(50)를 사용하는 것이 가능하도록 설계되어 있다. 따라서 어느 하나의 필터 엘리먼트를 사용할 수 없었던 종래의 필터 어셈블리에 비하여 평형수의 여과 용량을 충분히 확보할 수 있음을 알 수 있다.

다음에 상기 역세정파이프(60)의 상하 운동에 대하여 구체적인 구성을 살펴보기로 한다. 상기 회전축(72,74)은 실린더(80)를 관통하는 상태로 설치되고, 상기 실린더(80) 내부에 위치하는 회전축(74)에는 실린더(80)의 내벽과 밀착된 상태로 슬라이딩하는 피스톤부(82)가 설계되어 있다. 따라서 상기 피스톤부(82)의 상하에 대응하는 부분의 실린더(80)에 에어를 출입시키는 것에 의하여 상기 피스톤부(82)는 상하로 이동하게 됨은 당연하다. 본 발명에서의 실린더(80)는 공압실린더를 사용하는 것이 바람직하나 유압실린더를 사용하는 것도 가능하다.

이러한 피스톤부(82)를 구비하는 회전축(74)의 상하운동은 중심축(62)를 거쳐 역세정파이프(60)의 중앙축부(64)에 전달될 것이다. 따라서 역세정파이프(60)는 상기 실린더(80)의 동작에 의하여 상하 방향으로 일정 구간 왕복 이동하는 것이 가능하게 될 것이다. 여기서 상기 역세정파이프(80)가 상사점에 위치하게 되면 이는 연결부(66)가 격벽(36)에 밀착되는 것으로 역세정이 이루어질 수 있는 상태이고, 역세정파이프(80)가 하사점으로 이동하게 되면 연결부(66)가 격벽(36)에서 이격되고 일반적인 평형수의 여과가 가능한 상태이다.

이상의 실시예에서, 상기 제어모터(70) 및 실린더(80)는 회전축(72,74)을 회전 가능하도록 함과 동시에 상하 운동 가능하도록 구성되고 있으나 본 발명은 이와 같은 실시예에 의하여 한정될 수는 없고, 중심축(62)에 회전운동을 전달하거나 상하 직선 운동을 전달하도록 구성하는 것도 가능함은 물론이다. 그리고 상술한 실시예에 있어서 중심축의 상하운동은 실린더에 의하여 수행되고 있으나, 유압실린더로 구현하는 것도 가능함은 당연하다고 할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의한 평형수 필터 어셈블리는, 역세정을 위한 역세정파이프(60)를 상하 운동 가능하도록 구성함으로써, 평형수의 여과시에는 필터 엘리먼트(50)와 분리하여 평형수의 여과 용량을 충분히 확보할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 본 발명은 역세정파이프(6)가 격벽(36)에 대하여 밀착되거나 이격될 수 있도록 구성함을 기본적인 기술적 요지로 하고 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가진 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명은 첨부한 특허청구범위에 기초하여 그 보호범위가 결정되어야 할 것임은 당연하다고 할 수 있다.

30 ..... 케이싱
32 ..... 입구
34 ..... 출구
36 ..... 격벽
37 ..... 공급공
50 ..... 필터 엘리먼트
60 ..... 역세정파이프
62 ..... 중심축
64 ..... 지지부재
65 ..... 중앙축부
66 ..... 연결부
70 ..... 제어모터
71 ..... 감속기
70 ..... 제어모터
72, 74 ..... 회전축
80 ..... 실린더
82 ..... 피스톤부

Claims

평형수가 유입되는 입구와, 여과된 평형수가 배출되는 출구를 구비하는 케이싱(30)과;
상기 케이싱 내부에서 원형으로 배열되는 다수 개로 구성되고, 평형수가 유입되는 하단의 열린 입구가 격벽(36)에 성형된 다수 개의 공급공(37)에 결합되는 필터 엘리먼트(50);
상기 케이싱의 중앙에서 세로 방향으로 배치되는 중심축(62);
상기 중심축의 상단부와 연결되는 회전축(72,74);
상기 중심축(62) 또는 회전축(72,74)을 정해진 각도 만큼 회전시키는 제어모터(70);
상기 중심축(62) 또는 회전축(72,74)을 상하 방향으로 일정 구간 상하 운동시킬 수 있는 직선운동수단; 그리고
상기 중심축의 하단부와 연결되어, 제어모터에 의하여 회전 가능하고, 상기 직선운동수단에 의하여 상하 운동 가능하며, 상기 격벽(36)의 공급공(37)에 밀착되어 필터 엘리먼트의 내부와 연통하는 연결부(66)를 구비하는 역세정파이프(66)를 포함하여 구성되는 선박 평형수 처리용 필터어셈블리.
제 1 항에 있어서, 상기 직선운동수단은,
상기 회전축(72,74)의 일부가 내부를 통과하는 실린더와,
상기 실린더의 내부에서 내측면과 밀착되면서 슬라이딩 가능하도록 상기 회전축의 일측에 성형된 피스톤부를 포함하여 구성되는 선박 평형수 처리용 필터어셈블리.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 역세정파이프는, 케이싱의 중심부분에 설치되는 중앙축부(65)를 통하여, 중심축(62)과 연결되는 선박 평형수 처리용 필터어셈블리.