KR101791334B1 - 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경을 확대하기 위한 확대장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 브레이드 내측면의 조직을 치밀하게 하여 브레이드 내경의 확대와, 내외경의 진원도 향상 및 내압강도 증가에 의해 중공사 보강막의 막 물성의 향상과, 여과신뢰도 및 수투과성능 향상과, 수명연장 및 경제적 비용의 절감을 가져오게 하기 위한 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드에 관한 것이다.

Description

초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드{The device using ultrasonic wave for enlarging the inside of the braid for reinforcing the hollow fiber membranes, and there of Braid}

본 발명은 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경을 확대하기 위한 확대장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필라멘트사(Filament Yarn) 혹은 가연사(Drawing Textured Yarn)를 사용하여 관형으로 브레이드를 편조할 때 편조사의 내측 중심에 위치하고 있는 진동코어에 초음파 진동을 주어 브레이드 내측면에 마찰을 발생 및 마찰시 발생되는 마찰열에 의해 브레이드의 내측면을 녹여 수축시키므로 브레이드 내경을 확대 및 내외경의 진원도를 향상시키기 위한 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드에 관한 것이다.

일반적으로 브레이드(Braid)는, 다수의 편조사(필라멘트사, 가연사 등)를 서로 엮어 성형하는 것으로 통상적으로 전선 혹은 호스, 결속용 끈, 수처리 여과분야등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

한편, 수처리 분야에 적용되는 중공사막을 이용한 여과법은 공업용수, 산업폐수, 하폐수 및 상수도용 고도정수 처리 등의 여과 분야에 널리 사용되고 있고, 최근에는 RO 시스템 전처리용, 의약용 무균수제조, 양어장 및 레져시설 등 그 응용 범위가 확대되고 있는 실정이다.

그러나 통상의 중공사막은, 인장강도 및 내압강도가 약하므로 외부의 충격에 의해 쉽게 파손되거나 장시간 사용시 막 표면에 점착되어 있는 각종 불순물이나 슬러지 등에 의해 여과신뢰도와 수투과성이 현저히 저하되는 단점이 있다.

한편, 이를 보완하기 위해 필라멘트사(Filament Yarn) 혹은 가연사(Drawing Textured Yarn)를 사용하여 관형으로 편조된 브레이드를 보강재로 하고 브레이드 표면에 멤브레인 박막을 피복(Coating)하므로 기계적강도(인장강도 및 내압강도)를 증가시켜 중공사막의 수명을 연장시키고, 여과신뢰도 및 수투과 성능을 향상시키고자 하는 중공사 보강막이 개발되어 사용되고 있다.

이러한 중공사 보강막용 브레이드는 필라멘트사(Filament Yarn)를 사용하여 편조한 브레이드를 중공사막 보강용으로 사용할 경우 브레이드 내경은 커지나 멤브레인막의 박리강도가 약해 외부충격에 의해 막이 쉽게 벗겨져 중공사막의 수명이 짧고 여과신뢰도가 낮아지는 단점이 있고, 가연사(Drawing Textured Yarn)를 사용하여 편조한 브레이드를 중공사 보강막용으로 사용할 경우 멤브레인막의 브레이드 표면과의 점착력이 높아져 박리강도가 강해지므로 막의 수명이 연장되고 여과신뢰도도 향상되나 내경이 작아져 수투과성능이 현저히 낮아지는 단점이 있다.

또한, 필라멘트사(Filament Yarn) 혹은 가연사(Drawing Textured Yarn)를 사용하여 중공사 보강막용 브레이드를 편조할 때, 브레이드 내경의 크기 및 내외경의 진원도는 중공사 보강막의 수투과 성능과 여과신뢰도 및 수명을 좌우하는 핵심적인 요소이기 때문에, 브레이드 내경의 확대 및 진원도 향상을 위해 편조사의 재질이나 편조기의 캐리어 수에 따라 상이하나 대략 0.8~2.0mm 직경의 피아노선이라는 고탄소 강선을 편조사의 내측 중심에 위치시키고, 편조사에 둘러싸여지는 부분의 길이는 대략 5~10mm 정도로 설치하여 그 주위를 편조사가 편조하여 브레이드가 제조되는 방법을 사용하고 있다.

그런데, 편조사가 강선 주위에서 편조될 때는 내경이 상당히 확대되나 강선을 벗어나면 편조사의 탄성 및 장력에 의해 곧 바로 수축되고, 인출장치를 통과하는 과정과 브레이드가 적재되는 과정에서 쉽게 변형되어 원형의 형상이 유지되기 어렵게 된다.

또한, 멤브레인막의 피복 과정과 전후의 열처리 과정에서 수축과 변형이 발생하므로 이에 의한 브레이드 내경의 확대 및 내외경의 진원도 향상 효과는 어느 정도는 있으나 미약한 수준이다.

대한민국실용신안출원등록 제20-0311089호. 대한민국실용신안출원등록 제20-0193461호.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 브레이드 내측면의 조직을 치밀하게 하여 브레이드 내경의 확대와, 내외경의 진원도 향상 및 내압강도 증가에 의해 중공사 보강막의 막 물성의 향상과, 여과신뢰도 및 수투과성능 향상과, 수명연장 및 경제적 비용의 절감을 가져오게 하기 위한 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 수직 관체 형태로 구성되며, 상단 내측에는 상부로부터 암나사부와 걸림턱이 연속하여 단차를 이루며 형성되고, 걸림턱의 하부에서 둘레에는 다수의 냉각통공이 형성되며, 하부 둘레에는 전선통로가 형성된 하우징;

하우징과 별도 구비되며, 주파수와 전압을 변환시켜 공급하는 초음파 발진기;

하우징의 내측에서 하우징과 이격 형성되며, 블록 형태의 지지부와, 지지부의 상부에 형성되며 초음파 발진기와 전선으로 연결되어 주파수와 전압을 공급받아 기계진동을 부여하는 진동소자로 구성되며, 중앙에는 결합홀이 관통 형성된 진동자;

하우징의 내부에서 하우징과 이격 및 진동자의 상부에 결합 및 상부가 하우징의 상부로 돌출되며, 하우징의 암나사부에 체결되는 수나사부를 갖는 중앙 관통형 클램핑 볼트를 통해 하우징에 고정되어 진동자의 진동을 증폭시키는 부스터;

저면에는 부스터의 상부에 결합하기 위한 수나사부가 형성되고, 상단에는 돌출 형성된 진동마찰 히팅부가 형성되어 부스터로부터 증폭된 초음파 진동을 전달받아 브레이드 내측면과 진동마찰하여 열을 발생시키는 진동코어; 및

중앙에는 상기 하우징의 하단이 결합되는 관체형 하우징 고정부가 형성되고, 그 하우징 고정부의 둘레에는 편조기에 설치하기 위한 브라켓이 돌출 형성된 설치대를 포함하여 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드는, 필라멘트사(Filament Yarn) 혹은 가연사(Drawing Textured Yarn)를 사용하여 관형의 브레이드를 편조할 때, 초음파 발진기에 의해 초음파주파수 범위의 전원이 진동자에 공급되면 진동자에 의해 전기적 에너지가 기계적 진동에 의한 기계적 에너지로 변환되고, 또한 부스터에 의해 진동이 증폭되어 진동코어가 진동하여 이 진동에 의해 편조사의 내측 중심에 위치하고 있는 진동코어의 진동마찰 히팅부와 브레이드 내측면이 마찰되므로 이 마찰에 의해 열이 발생하여 이 열에 의해 브레이드의 내측면을 녹여 수축시키므로, 브레이드 내측면의 조직을 치밀하게 하여 브레이드 내경의 확대와, 내외경의 진원도 향상 및 내압강도 증가에 의해 중공사 보강막의 막 물성의 향상과, 여과신뢰도 및 수투과성능 향상과, 수명연장 및 경제적 비용의 절감을 가져오는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치의 분해 사시도.
도 2는 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치의 결합 사시도.
도 3은 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치의 단면도.
도 4는 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치를 이용한 브레이드 편조시 내경 확대 상태도.
도 5는 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드 단면도.
도 6은 종래 방법을 통해 제조된 브레이드와 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드와 실물 비교예도.
도 7은 종래 방법을 통해 제조된 브레이드와 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드의 비교예도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드의 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드의 단면도이다.

도 1 내지 도 3의 도시와 같이 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드(1)는, 하우징(100)과, 초음파 발진기(200)와, 진동자(300)와, 부스터(400)와, 진동코어(500)와, 설치대(600)로 구성된다.

여기서 상기 하우징(100)은, 내부가 수직 관통 형성된 관체 형태를 이루게 구성된다.

이때 하우징(100)은, 먼저 그 상단 내측에는 상부로부터 암나사부(110)와 걸림턱(120)이 연속하여 단차를 이루게 구성된 것으로, 암나사부(110)의 직경이 걸림턱(120)의 직경보다 크게 구성된다.

또한 하우징(100)에는, 상기 걸림턱(120)의 하부에서 둘레에는 다수의 냉각통공(130)(130')이 형성된다.

또한 하우징(100)에는, 그 하부 둘레에는 외부와 연통되도록 전선통로(140)가 관통 형성된다.

상기 초음파 발진기(200)는, 하우징(100)과 분리되게 별도 구성되는 것으로, 주파수와 전압을 변화시켜 하기하는 진동자(300)로 공급하게 구성된다.

이때 본 발명 초음파 발진기(200)는, 입력되는 전원이 보통 220V로 적용되며, 주파수60Hz의 전원을 편조사의 재질이나 중공사 보강막이 요구하는 브레이드의 물성에 따라 주파수(20kHz 이상의 초음파 범위)와 전압을 변화시켜 최적으로 조절하여 진동자(300)로 공급하게 된다.

상기 진동자(300)는, 상기 하우징(100)의 내측에서 하우징(100)과 이격 형성되어 상기 초음파 발진기(200)로 부터 주파수와 전압을 공급받아 기계진동을 부여하게 구성된 것으로, 본 발명에서는 BLT진동자방식을 주로 사용하며, 편조사의 재질이나 중공사 보강막이 요구하는 브레이드의 물성에 따라 초음파 발진기(200)에서 공급되는 전원의 주파수와 전압에 따라 기계적 진동을 발생시키게 구성된다.

이때 진동자(300)는, 먼저 블록 형태의 지지부(310)가 구성되고, 상기 지지부(310)의 상부에 형성되며, 초음파 발진기(200)와 하우징(100)의 전선통로(140)을 통해 전선(301)으로 연결되어 주파수와 전압을 공급받아 실질적으로 기계진동을 부여하는 진동소자(320)가 구성된 것으로, 그 지지부(310)와 진동소자(320)의 중앙은 결합홀(330)이 관통되게 구성된다.

한편, 진동자(300)의 진동소자(320)를 구성함에 있어서는, 적어도 2개 이상으로 구성하되, 요구되는 주파수나 진폭의 증가에 따라 4개 6개 등 짝수를 이루게 다양하게 구성할 수 있을 것이다.

상기 부스터(400)는, 하우징(100)의 내부에서 그 하우징(100)과 이격 및 상기 진동자(300)의 상부에 결합 및 상부가 하우징(100)의 상부로 돌출되게 구성되어 상기 진동자(300)의 진동을 증폭시켜 하기하는 진동코어(500)에 전달하게 구성된다.

이때 부스터(400)는, 그 저면에는 하부 암나사부(410)가 형성되어 상기 진동자(300)의 결합홀(330)을 통해 하부로부터 삽입되는 진동자 결합볼트(411)가 체결되어 진동자(300)와 결합 가능하게 구성된다.

또한 부스터(400)에는, 상부 둘레에는 결합돌부(420)가 돌출 형성되게 구성된 것으로, 그 결합돌부(420)를 통해 상기 하우징(100)에 내입되는 과정에서 걸림턱(120)에 거치되게 구성된다.

이때 부스터(400)는, 하우징(100)에 고정되게 구성되는 것으로, 이를 위해서는 별도로 클램핑 볼트(450)가 구비되되, 클램핑 볼트(450)는, 하부 둘레에 상기 하우징(100)의 암나사부(110)에 나삽되는 수나사부(451)가 형성된 중앙 관통 형태로 구성되어 수나사부(451)를 통해 하우징(100)의 암나사부(110)에 체결하는 과정에서 부스터(400)의 결합돌부(420)를 가압 고정하게 된다.

한편, 상기와 같이 하우징(100)에 부스터(400)를 고정함에 있어, 결합돌부(420)의 상부에는 클램핑 볼트(450)와의 사이에 상부 고무링(440)이 형성되고, 결합돌부(420)의 하부에는 걸림턱(120)과의 사이에 하부 고무링(440')가 형성된 것으로, 그 상,하부 고무링(440)(440')을 통해 긴밀한 가압 고정이 가능하게 되는 한편, 부스터(400)에서 진동이 증폭되는 과정에서 그 진동을 흡수하여 불필요하게 하우징(100)에 전달되는 것을 방지하게 된다.

또한 부스터(400)에는, 그 상부면에 상부면에는 상부 암나사부(430)가 형성된다.

상기 진동코어(500)는, 상기 부스터(400)의 상부에 결합되어 부스터(400)로부터 증폭된 초음파 진동을 전달받아 브레이드 내측면과 진동마찰하여 열을 발생시키게 구성된 것으로, 브레이드가 편조되는 과정에서 브레이드의 내측면에 마찰열을 발생시키게 구성되며, 통상의 초음파 진동장치의 공구혼(Tool Horn)에 해당한다.

이때 진동코어(500)는, 수직환봉 형태를 이루게 구성된 것으로, 먼저 저면에는 상기 부스터(400)의 상부에 결합하기 위한 수나사부(510)가 형성되어 상기 부스터(400)의 상부 암나사부(430)에 나삽되게 구성된다.

또한 진동코어(500)에는, 그 상단에 진동코어(500)의 외둘레 직경 보다 축소된 직경을 가지는 진동마찰 히팅부(520)가 돌출 형성되게 구성된 것으로, 그 진동마찰 히팅부(520)를 통해 진동하는 과정에서 브레이드의 내경과 접촉되어 마찰열을 발생 및 브레이드에 열을 가하게 되며, 그 진동마찰 히팅부(520)의 직경은 0.5~30mm를 이루고 길이 5~30mm를 이루게 구성함이 가장 이상적일 것이다.

한편, 상기 진동코어(500)는, 그 재질을 알루미늄합금, 스테인레스강, 티타늄강 중 어느 하나로 구성함이 바람직한 것으로, 이는 강도의 향상과 내구성의 향상을 동시에 구현하게 된다.

상기 설치대(600)는, 본 발명 내경 확대장치(1)를 편조기(도면중 미도시함)에 설치하기 위한 것으로, 그 중앙에는 관체로 된 하우징 고정부(610)가 구성되어 상기 하우징(100)의 하단이 끼움 결합되게 구성되고, 그 하우징 고정부(610)의 하단 둘레에는 편조기에 설치하기 위한 브라켓(620)이 돌출 형성된다.

이때, 상기 브라켓(620)은 한정되는 것이 아니고 편조기의 종류 및 형태에 따라 다양하게 적용 가능할 것이며, 편조기의 상단에 설치 가능하게 구성함이 바람직할 것이다.

한편, 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드(1)를 구성함에 있어, 하우징(100)의 하단에 하우징(100)의 내부로 냉각공기를 공급하기 위한 냉각팬(700)이 더 포함되게 구성할 수 있는 것으로, 이는 상기 진동자(300)를 지속적으로 사용시 과열에 의한 손상으로 그 기능을 상실할 수 있는 것인바, 이에 진동자(300)를 냉각시키기 위한 냉각공기를 발생시키게 되며, 이때 발생된 냉각공기는 하부로 이동하는 과정에서 진동자(300)를 냉각시키게 되며 냉각후 하우징(100)의 상부에 형성된 냉각통공(130)(130')을 통해 외부로 배출되게 된다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드(1)는, 필라멘트사(Filament Yarn) 혹은 가연사(Drawing Textured Yarn)로 된 편조사(11)를 이용하여 브레이드가 편조되는 과정에서 도 4의 도시와 같이 그 편조사(11)가 진동코어(500)의 외주면에서 편조가 이루어지는 것으로, 그 편조가 이루어지는 과정에서 진동코어(500)가 편조사 및 편조된 브레이드 내측면에 진동마찰에 의한 열을 가하는 한편, 그 열을 통해 브레이드의 내측면을 소정 용융시켜 수축시키게 된다.

즉, 초음파 발진기(200)에서는, 220V의 전압과 60Hz의 주파수 전원을 편조사(11)의 재질이나 중공사 보강막이 요구하는 브레이드(10)의 물성에 따라 주파수(20kHz 이상의 초음파 범위)와 전압을 변화시켜 전선(301)을 통해 진동자(300)의 진동소자(320)로 공급하게 된다.

이후, 주파수와 전압을 공급받은 진동자(300)는, 그 진동소자(320)에 기계적 진동을 발생시키게 된다.

이후, 진동자(300)에서 발생된 기계적 진동은, 그 진동자(300)의 상부에 연결된 부스터(400)에 의해 증폭되게 된다.

이후, 부스터(400)에서 증폭된 진동은, 그 부스터(400)의 상부에 연결된 진동코어(500)로 전달되게 되는 것인바, 진동코어(500)의 진동마찰 히팅부(520)에서는 편조사(11)가 편조되는 과정에서 브레이드(10)의 내측면과 마찰되어 마찰열이 발생하게 되는 것이며, 이러한 과정에서 브레이드(10)의 내측면을 용융시키게 되는 것으로, 도 5의 도시와 같이 내측면이 용융되어 매끄러운 용융층(12)이 형성된 브레이드(10)를 얻을 수 있게 된다.

이때, 마찰열은, 편조사의 재질이나 중공사 보강막이 요구하는 물성에 따라 초음파 발진기(200)의 주파수나 전압을 변화시켜 진동자(300)에 공급되는 주파수나 전압의 변화로 최적으로 조절할 수 있음은 당연할 것이다.

도 6은 종래 방법을 통해 제조된 브레이드와 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드를 이용하여 제조된 브레이드와 실물 비교예도이고, 도 7은 종래 방법을 통해 제조된 브레이드와 본 발명 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치 및 그 내경 확대장치를 이용하여 제조된 브레이드를 이용하여 제조된 브레이드의 비교예도로써,

도 6의 종래 강선코어 사용 브레이드를 나타낸 (a)와 본 발명 브레이드를 나타낸 (b)를 참조하여 도 7을 살펴보면, 먼저 브레이드의 내경 확대장치(1)가 적용되지 않은 상태에서 편조된 종래의 브레이드는, 도 6의 (a)와 같이 외경의 직경이 약 1.8mm이고 내경이 약 0.7mm을 이루는 반면에, 도 6의 (b)와 같이 본 발명의 내경 확대장치(1)에 의해 제조된 브레이드는 외경의 직경이 약 1.8mm이고 내경이 약 1.3mm를 이룸을 알 수 있으며, 이러한 종래의 브레이드는 도 7의 (a)와 같이 그 내측면 단면으로 내경이 작고 내외경이 찌그러져 내외경의 진원도가 낮으며, 특히, 내경의 표면에 다수의 루프(30) 및 모우(40)가 존재함을 보여준다.

또한, (b)와 같이 멤브레인 박막(50)이 피복된 상태로 박막의 두께가 일정하지 않게 된다.

또한, (c)와 같이 멤브레인액이 내경까지 침투하여 내경이 좁아지게 된다.

반면에, 본 발명 내경 확대장치(1)를 이용하여 편조된 브레이드(10)는, (d)와 같이 내경의 용융층(12)에 의해 그 내경이 크고 내외경의 진원도가 양호하며, 특히, 내외경의 표면이 가지런하고 루프 및 모우가 전혀 없게 된다.

또한, (e)와 같이 멤브레인 박막(50)이 피복된 상태로 박막의 두께가 일정하며, 브레이드(10) 내측면 조직이 치밀하게 된다.

즉, 상기와 같이 본 발명 내경 확대장치(1)에 의해 얻어진 브레이드(10)는, 그 내경을 확대시켜 오염수의 멤브레인막(도면중 미도시함) 통과시의 유량을 증가시켜 단위 멤브레인 막면적당의 오염수의 정화효율을 높이므로써 수투과성능을 향상시켜 오염수 정화장치의 제조에 소요되는 비용의 절감을 가져오게 된다.

한편, 브레이드 내경의 크기와 내압강도 및 진원도는 중공사 보강막의 신뢰도와 성능을 좌우하는 핵심적 요소인 것인바, 종래 브레이드와 본 발명 확대장치에 의해 제조된 브레이드 내경의 크기에 따라 수투과성능의 향상정도를 살펴보면,

먼저, 유량Q=A*V=πD²/4*V (A:내경단면적, D:내경지름, V:정화수의 이동속도)이므로 수식에서 보는 바와 같이 정수유량은 내경지금의 제곰(D²)에 비례하여 증가한다.

이에, 수투과성능 향상정도(%)

= 본 발명에 의해 제조된 브레이드 유량(Q₂)/종래 브레이드의 유량(Q₁)*100

종래 브레이드의 유량 Q₁은,

유량 Q₁=A₁(내경단면적)*V₁(내경에서의 유속)=πd₁²/4*V₁

본 발명에 의해 제조된 브레이드의 유량 Q₂는,

유량 Q₂=A₂(내경단면적)*V₂(내경에서의 유속)=πd₂²/4*V₂

여기에서 침지형 모듈의 경우 정화수 흡입(suction)압력이 가압형 모듈의 경우 오염수 가압력(Pressurization)이 동일하다고 하면,

V₁=V₂이고, π/4는 약분되므로,

수투과성능 향상정도(%)는,

본 발명에 의해 제조된 브레이드 유량(Q₂)/종래 브레이드의 유량(Q₁)*100

= d₂²/d₁²*100

즉, 수투과성능 향상정도는 브레이드 내경의 제곱에 비례한다.

이에, 도 6의 도시와 같이 종래(a)의 브레이드의 외경 1.8mm와, 내경(d₁) 0.7mm와, 본 발명에 의해 제조된 (b)의 브레이드의 외경 1.8mm와, 내경(d₂) 1.3mm을 대입하면,

수투과성능 향상정도(%)= d₂²/d₁²*100

= 1.3²/0.7²*100

= 345%

여기에서 종래(a)의 브레이드의 내측면에 존재하는 루프 및 모우에 의한 유로저항에 의해 유량Q₁은 더욱 적어지므로 본 발명 확대장치(1)에 의해 제조된 브레이드(b)가 종래 브레이드(a)에 비해 수투과성능이 345% 이상 증가함을 알 수 있다.

또한, 브레이드(10) 내측면의 조직을 치밀하게 하고, 그 내측면이 견고해지므로 내압강도를 증가시키게 되며, 따라서 외부의 충격이나 장시간 사용시 멤브레인막 통과시 압력이 증가하여 멤브레인막이 변형 및 수축되므로 멤브레인막의 수투과성능을 현저히 저하시키는데, 이때 내압강도가 커서 변형 및 수축을 방지하므로 수투과성능 및 여과신뢰도를 향상시키고 중공사 보강막의 수명을 연장시키게 된다.

또한, 브레이드(10) 내경의 진원도가 높아지고 내측면의 조직이 치밀하게 되므로 외경의 진원도도 높아지고 편조기 인출장치(도면중 미도시함)를 통과하는 과정과 브레이드(10)가 적재되는 과정 또한, 멤브레인 피복 작업시 멤브레인액의 압력 등 외력에 의해 원형의 형상이 쉽게 변형되지 않게 되는 것이다. 따라서 멤브레인 박막 피복 작업시 편심이 최소화되어 균일한 두께의 박막을 제조할 수 있게 하여 막물성을 향상시키므로 수투과성능 및 여과신뢰도를 향상시키게 된다.

또한, 브레이드(10) 내측면의 조직을 치밀하게 하고 외측면의 조직은 내측면에 비해 다소 느슨하고 부드러워 멤브레인액의 흡습성이 좋아 브레이드(10)에 대한 멤브레인막의 점착력이 증가되어 멤브레인막의 박리강도를 높이며, 또한 멤브레인막 피복 작업시 멤브레인액의 압력이 높으면 액이 브레이드 내경까지 침투하여 내경을 좁히는 현상이 발생하는데, 이때 브레이드(10) 내측면의 조직이 치밀하므로 이러한 현상이 발생되지 않아 수투과성능 및 여과신뢰도를 향상시키게 된다.

또한, 브레이드(10) 내측면에 존재하는 루프나 모우를 제거하므로 유로 저항을 최소화하여 유량을 증대시키고, 브레이드 외측의 편조상태도 가지런하게 된다.

따라서 브레이드 외측의 불균일한 편조상태나 루프나 모우에 의한 불균일한 코팅에 의한 리크(Leak)의 발생 등과 같은 막물성의 저하를 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 브레이드(10) 내측면을 용융시켜 미리 수축시키므로 브레이드(10)의 수축률을 감소시켜 멤브레인 피복 작업 전후의 열에 의한 브레이드(10) 수축에 의한 내경축소 및 길이 방향 축소를 방지하게 된다.

한편, 상기와 같은 본 발명 브레이드는, 실시예로 편조 브레이드로 설명하였으나, 니트(Knit) 브레이드의 경우도 적용 가능하며, 이러한 브레이드를 사용함에 있어서는, 통상의 전기, 전자 부품의 경우 전선연결부위의 단락방지를 위한 전선피복용 편조튜브로도 사용 가능할 것이다.

10 : 브레이드 12 : 용융층
100 : 하우징 110 : 암나사부
120 : 걸림턱 130,130' : 냉각통공
140 : 전선통로 200 : 초음파 발진기
300 : 진동자 301 : 전선
310 : 지지부 320 : 진동소자
330 : 결합홀
400 : 부스터 410 : 하부 암나사부
411 : 결합볼트
420 : 결합돌부 430 : 상부 암나사부
440,440' : 상,하부 고무링 450 : 클램핑 볼트
451 : 수나사부
500 : 진동코어 510 : 수나사부
520 : 진동마찰 히팅부
600 : 설치대 610 : 하우징 고정부
620 : 브라켓 700 : 냉각팬

Claims (5)

1. 수직 관체 형태로 구성되며, 상단 내측에는 상부로부터 암나사부(110)와 걸림턱(120)이 연속하여 단차를 이루며 형성되고, 걸림턱(120)의 하부에서 둘레에는 다수의 냉각통공(130)(130')이 형성되며, 하부 둘레에는 전선통로(140)가 형성된 하우징(100);
   하우징(100)과 별도 구비되며, 주파수와 전압을 변환시켜 공급하는 초음파 발진기(200);
   하우징(100)의 내측에서 하우징(100)과 이격 형성되며, 블록 형태의 지지부(310)와, 지지부(310)의 상부에 형성되며 초음파 발진기(200)와 전선(301)으로 연결되어 주파수와 전압을 공급받아 기계진동을 부여하는 진동소자(320)로 구성되며, 중앙에는 결합홀(330)이 관통 형성된 진동자(300);
   하우징(100)의 내부에서 하우징(100)과 이격 및 진동자(300)의 상부에 결합 및 상부가 하우징(100)의 상부로 돌출되며, 하우징(100)의 암나사부(110)에 체결되는 수나사부(451)를 갖는 중앙 관통형 클램핑 볼트(450)를 통해 하우징(100)에 고정되어 진동자(300)의 진동을 증폭시키는 부스터(400);
   저면에는 부스터(400)의 상부에 결합하기 위한 수나사부(510)가 형성되고, 상단에는 돌출 형성된 진동마찰 히팅부(520)가 형성되어 부스터(400)로부터 증폭된 초음파 진동을 전달받아 브레이드 내측면과 진동마찰하여 열을 발생시키는 진동코어(500); 및
   중앙에는 상기 하우징(100)의 하단이 결합되는 관체형 하우징 고정부(610)가 형성되고, 그 하우징 고정부(610)의 둘레에는 편조기에 설치하기 위한 브라켓(620)이 돌출 형성된 설치대(600)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   부스터(400)는,
   저면에는 하부 암나사부(410)가 형성되어 진동자(300)의 결합홀(330)을 관통하는 진동자 결합볼트(411)를 통해 진동자(300)와 결합되고,
   상부 둘레에는 결합돌부(420)가 형성되어 하우징(100)의 걸림턱(120)에 거치 및 하우징(100)의 암나사부(110)에 나삽되는 클램핑 볼트(450)의 가압력에 의해 고정되게 구성하되,
   결합돌부(420)의 상부에는 상부 고무링(440)이 형성되고 결합돌부(420)의 하부에는 하부 고무링(440')이 형성되어 고정과 하우징(100)에 전달되는 진동을 흡수하게 구성하며,
   상부면에는 상부 암나사부(430)가 형성되어 진동코어(500)의 수나사부(510)가 결합되게 구성함을 특징으로 하는 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   진동코어(500)는,
   알루미늄합금, 스테인레스강, 티타늄강 중 어느 하나로 구성함을 특징으로 하는 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   하우징(100)의 하단에는,
   하우징(100)의 내부로 냉각공기를 공급하기 위한 냉각팬(700)이 더 포함되게 구성함을 특징으로 하는 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치.
   
5. 제 1항의 초음파를 이용한 수처리용 중공사막 보강용 브레이드의 내경 확대장치를 이용하여 제조되어 내경에 용융층(12)이 형성된 브레이드.
   

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