KR101910514B1 - 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터에 관한 것으로, 제1유입로와 제2유입로가 형성된 기초블록; 상기 제1유입로 및 제2유입로와 연결되는 전달유로를 포함하며, 기초블록에 수직한 자세로 결합되는 중심축; 상기 기초블록에 설치되어 중심축의 전달유로를 제1전달유로와 제2전달유로로 구분하는 디바이더; 상기 중심축의 외측에 설치되며, 상기 제1전달유로와 연결되는 하나 이상의 제1분출공과, 상기 제2전달유로와 연결되는 하나 이상의 제2분출공이 형성된 스탠튜브; 상기 스탠튜브의 외측에 설치되며, 피스톤 제어유로가 형성된 상부 구조체와 실린더 제어유로가 형성된 하부 구조체가 상호 이격되게 배치되어 그 사이에 슬러지의 배출을 위한 틈새가 형성되도록 이루어진 로터; 상기 틈새를 개폐하도록 상부 구조체에 설치된 링형 피스톤; 상기 제2유입로를 통해 유입되는 유체의 압력에 의해 링형 피스톤을 들어 올리는 다수의 실린더 유닛; 및 상기 스탠튜브와 상부 구조체를 연결하도록 설치되며, 상기 제1유입로를 통해 유입되는 유체의 압력 변화에 의해 작동하면서 상기 제1분출공을 통해 나오는 유체를 로터로 전달하고, 로터로부터 반환되는 유체를 로터의 내부로 분출하여 유체를 여과하거나 로터의 외부로 분출하여 로터의 회전을 위한 추진력을 형성하는 밸브유닛;으로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터를 제공한다.

Description

슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터{Centrifugal filter with function for automatically discharging sludge}

본 발명은 원심필터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원심필터의 분해 없이 슬러지를 자동으로 배출하는 기능을 포함하되, 물을 사용하지 않으며 슬러지와 함께 배출되는 오일의 양을 최소화할 수 있는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터에 관한 것이다.

일반적으로 원심필터(Centrifugal Filter)는 원심력을 이용하여 성분이나 비중이 다른 물질을 분리/정제/농축하는 장치로서, 유체에 포함된 각종 슬러지를 여과하는 용도로도 사용되고 있다.

도 1은 종래 원심필터의 구조를 보인 단면도를 도시하고 있다.

원심필터는 여과 대상 유체의 유입이 이루어지는 유로(11)가 내부에 형성된 축(10)과, 상기 축(10)의 일부를 내부에 수용한 채로 축(10)을 중심으로 회전하는 구조를 갖는 로터(20)와, 상기 로터(20)와 함께 회전하는 구조를 가지며 축(10)을 통해 유입되는 유체를 로터(20)의 내부로 분사하는 스탠튜브(Stand tube:30)와, 상기 유로(11)와 연결되는 유체 유입구(41) 및 상기 로터(20)로부터 배출되는 유체를 외부로 배출하는 유체 배출구(42)가 형성되고 로터(20)를 내부에 수용하는 케이싱(40)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 원심필터는 미도시된 펌프의 구동에 의해 엔진이나 기계장치로 공급되는 유체의 일부를 제공받아 여과하게 된다.

보다 구체적으로, 케이싱(40)에 형성된 유체 유입구(41)를 통해 유입되는 유체는 축(10)과 스탠튜브(30)를 통해 로터(20)의 내부로 분출된 후, 로터(20)의 하단부에 구비된 노즐(21)을 통해 로터(20)로부터 배출되며, 이처럼 배출되는 유체는 케이싱(40)에 형성된 유체 배출구(42)를 통해 최종적으로 배출된다.

한편, 상기 노즐(21)을 통해 유체가 분사되는 과정에서 발생되는 반작용원리에 의해 로터(20)가 회전하게 되고, 스탠튜브(30)로부터 분출되는 유체에 포함된 슬러지는 비중차와 원심력에 의하여 유체로부터 분리되며, 이처럼 분리되는 슬러지는 로터(20)의 내벽에 설치된 페이퍼(미도시됨)에 부착된다.

이처럼 유체로부터 분리되는 슬러지가 로터(20)의 내벽에 설치된 페이퍼에 부착됨에 따라 시간의 경과와 더불어 페이퍼에 부착되는 슬러지의 양이 증가하게 되므로, 원심필터 내부에 쌓인 슬러지를 제거하기 위한 작업이 주기적으로 요구된다.

그러나, 원심필터 내부에 쌓인 슬러지를 제거하기 위해서는 원심필터를 분해해야만 하므로, 작업이 번거로운 것은 물론이고 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.

도 2는 슬러지의 배출기능을 갖는 원심필터의 단면도를 도시하고 있다.

도 2에 도시된 원심필터는 오일 내의 슬러지와 수분을 동시에 제거할 수 있으며, 오일로부터 분리되어 로터의 내벽에 쌓이는 슬러지를 자동으로 배출하는 기능을 포함하는 것이다.

보다 구체적으로, 상기 원심필터는 로터(50)의 내부에 오일이 채워지고, 로터(50)의 회전으로 인해 발생되는 원심력에 의해 비중이 서로 다른 오일과 물(B) 및 슬러지(A)가 서로 분리되며, 이로 인하여 로터의 내벽으로부터 슬러지층과 수분층 및 오일층이 순차적으로 형성된다.

한편, 상기 로터(50)는 슬러지가 특정위치에 집중적으로 적재될 수 있도록 마름모의 형상으로 이루어지되, 상부와 하부로 분리되어 상부와 하부의 사이에 형성되는 틈새를 통해 슬러지를 외부로 배출하도록 이루어지며, 로터(50)의 중앙부 상단에는 물의 배출이 이루어지는 제1배출로(51)와, 정제된 오일의 배출이 이루어지는 제2배출로(52)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 원심필터는 일정량이 슬러지가 로터(50)의 내벽에 쌓인 경우, 제어부의 신호에 의해 로터의 상부와 하부가 서로 이격되면서 벌어지고, 로터의 내벽에 쌓인 슬러지가 상부와 하부 사이의 틈새(53)를 통해 외부로 배출되는 과정에서 오일이 함께 배출되는 문제점을 갖고 있다.

한편, 상기 원심필터는 슬러지의 배출과정에서 함께 배출되는 오일의 양의 줄이기 위하여 로터의 개방에 앞서 오염된 오일의 유입을 차단한 상태에서 로터의 내부로 물을 주입하여 정제된 오일이 어느 정도 배출되고 난 후, 로터를 개방하도록 하고 있다.

이처럼 종래의 원심필터는 분해 없이 슬러지를 배출하는 기능을 포함하고 있지만, 슬러지와 함께 오일이 배출됨에 따라 오일량의 손실이 발생되는 문제점을 갖고 있으며, 물과 오일의 접촉 영역의 증가로 인해 물이 오일 속에 미립자 형태로 분산되는 유화(Emulsion) 현상이 쉽게 발생하게 되는 문제점이 있다.

또한, 오일과의 접촉으로 인해 오염된 물을 정제하기 위한 설비가 추가적으로 요구되는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-1003524호(2010.12.30.공고) 공개특허공보 제10-2008-0101900호(2008.11.21.공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 원심필터의 분해 없이 슬러지를 배출하는 자동배출기능을 포함하되, 물을 사용하지 않고도 유체의 손실 없이 슬러지를 자동 배출할 수 있도록 한 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 제1유입로와 제2유입로가 형성된 기초블록; 상기 제1유입로 및 제2유입로와 연결되는 전달유로를 포함하며, 상기 기초블록에 수직한 자세로 결합되는 중심축; 상기 전달유로 내부로 삽입되는 구조를 갖도록 상기 기초블록에 설치되어 중심축의 전달유로를 제1유입로와 연결되는 제1전달유로와 상기 제2유입로와 연결되는 제2전달유로로 구분하는 디바이더; 상기 중심축을 감싼 채로 중심축을 중심으로 회전하는 구조를 갖도록 중심축의 외측에 설치되며, 상기 제1전달유로를 통해 중심축으로부터 나오는 유체를 분출하는 하나 이상의 제1분출공과, 상기 제2전달유로를 통해 중심축으로부터 나오는 유체를 분출하는 하나 이상의 제2분출공이 형성된 스탠튜브; 상기 스탠튜브와 함께 회전하면서 유체에 포함된 불순물을 여과하는 공간을 형성하도록 스탠튜브의 외측에 설치되며, 피스톤 제어유로가 형성된 상부 구조체와 실린더 제어유로가 형성된 하부 구조체를 포함하되, 상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 슬러지의 배출을 위한 틈새가 형성되도록 상부 구조체와 하부 구조체가 상호 이격되게 배치된 것으로 이루어진 로터; 상기 상부 구조체의 하단부에 형성된 제1챔버에 결합된 채로 상하로 이동하면서 상기 틈새를 개폐하는 링형 피스톤; 상기 하부 구조체에 설치되며, 상기 제2유입로를 통해 유입되는 유체의 압력에 의해 작동하면서 상기 링형 피스톤을 들어 올리는 다수의 실린더 유닛; 및 상기 스탠튜브와 상부 구조체를 연결하도록 설치되며, 상기 제1유입로를 통해 유입되는 유체의 압력 변화에 의해 작동하면서 상기 제1분출공을 통해 나오는 유체를 로터로 전달하고, 로터로부터 반환되는 유체를 로터의 내부로 분출하여 유체를 여과하거나 로터의 외부로 분출하여 로터의 회전을 위한 추진력을 형성하는 밸브유닛;으로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터를 제공한다.

한편 상기 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터에 있어서, 상기 상부 구조체는 상단부가 하단부에 비해 좁은 사다리꼴 형의 단면구조로 형성되고, 상기 하부 구조체는 상단부가 하단부에 비해 넓은 역사다리꼴 형의 단면구조를 갖도록 형성되어 상부 구조체 및 하부 구조체의 내벽에 부착되는 슬러지가 원심력에 의해 틈새 주변에 모이도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편 상기 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터에 있어서, 상기 하부 구조체의 원주를 따라 상호 이격된 구조를 갖도록 하부 구조체에 구비되며, 스프링의 탄성력을 이용하여 링형 피스톤을 들어 올리는 다수의 스프링유닛;이 더 포함될 수 있다.

한편 상기 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터에 있어서, 상기 피스톤 제어유로는, 상기 밸브유닛을 통해 전달되는 유체를 제1챔버로 전달하는 다수의 제1제어유로; 및 상기 제1챔버의 유체를 밸브유닛으로 반환하는 다수의 제2제어유로;로 구성될 수 있다.

한편 상기 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터에 있어서, 상기 밸브유닛은, 상기 제1분출공을 통해 나오는 유체를 제공받도록 스탠튜브의 외측을 감싼 채로 스탠튜브와 함께 회전하며, 제1유입로를 통해 유입되는 유체의 압력에 의해 상승하는 스풀; 상기 스풀과 상부 구조체를 연결하도록 설치되어 스풀을 통해 나오는 유체를 상부 구조체에 형성된 피스톤 제어유로로 유동시키며, 상기 피스톤 제어유로를 통해 반환되는 유체를 로터의 밖으로 분출하여 로터의 회전을 위한 추진력을 형성하거나 로터의 내부 공간으로 분출하는 슬리브; 상기 제1유입로를 통해 유입되는 유체의 압력이 자체 탄성력 보다 작은 경우, 상기 스풀을 가압하여 하강시키도록 스풀의 상부에 배치된 스프링; 및 상기 스프링을 내부에 수용하도록 슬리브의 상단부에 설치된 밸브커버;로 구성될 수 있다.

한편 상기 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터에 있어서, 상기 스풀은, 상기 스탠튜브를 감싸는 원통형의 구조로 이루어진 스풀몸체; 상기 제1분출공과 연결되어 제1분출공을 통해 나오는 유체를 제공받으며 스풀몸체의 내주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성된 내측홈; 상기 내측홈으로부터 스풀몸체의 외주면으로 연장되게 형성된 하나 이상의 관통공; 상기 관통공과 연결되며 스풀몸체의 외주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성되어 관통공을 통해 나오는 유체를 슬리브에 형성되는 공급유로로 유동시키는 제1외측홈; 및 상기 제1외측홈의 아래쪽에서 제1외측홈과 이격된 채로 스풀몸체의 외주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성되며, 슬리브에 형성되는 다수의 연결공 중 일부 연결공과 선택적으로 연결되는 제2외측홈;으로 구성될 수 있다.

한편 상기 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터에 있어서, 상기 슬리브는, 상기 스풀을 감싸는 원통형의 구조로 이루어진 슬리브몸체; 상기 슬리브몸체의 외주면으로부터 돌출되되, 슬리브몸체의 외주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성되며, 상기 상부 구조체의 상단부와 연결되는 환형 날개; 상기 슬리브몸체의 내부에서 슬리브몸체의 길이방향으로 연장되게 형성된 하나 이상의 제1연결유로; 상기 제1연결유로의 이웃한 위치에서 슬리브몸체의 길이방향으로 연장되게 형성된 하나 이상의 제2연결유로; 상기 슬리브몸체의 내주면으로부터 상기 환형 날개로 연장되어 상부 구조체의 제1제어유로와 연결되는 하나 이상의 공급유로; 상기 상부 구조체의 제2제어유로와 연결되어 제2제어유로를 통해 반환되는 유체를 상기 제1연결유로로 유동시키도록 상기 환형 날개의 외면으로부터 제1연결유로로 연장되게 형성된 하나 이상의 반환유로; 상기 제2연결유로와 연결되어 제2연결유로를 통해 나오는 유체를 환형 날개의 외주면으로 분사하여 로터의 회전을 위한 추진력을 형성하는 하나 이상의 추진유로; 상기 제1연결유로와 슬리브몸체의 내주면을 연결하되, 상기 스풀이 상승한 경우 스풀에 형성된 제2외측홈과 연결되게 형성된 하나 이상의 제1연결공; 상기 제1연결공의 하부에서 제1연결유로와 슬리브몸체의 내주면을 연결하되, 상기 스풀이 하강한 경우 상기 제2외측홈과 연결되게 형성된 하나 이상의 제2연결공; 상기 제2연결유로와 슬리브몸체의 내주면을 연결하되, 상기 스풀이 상승한 경우 상기 제2외측홈과 연결되게 형성된 하나 이상의 제3연결공; 및 상기 제3연결공의 하부에서 제2연결유로와 슬리브몸체의 내주면 및 외주면을 연결하되, 상기 스풀이 하강한 경우 상기 제2외측홈과 연결되어 제2외측홈을 통해 공급되는 유체를 슬리브몸체의 밖으로 분출하는 하나 이상의 제4연결공;으로 구성될 수 있다.

한편 상기 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터에 있어서, 상기 하부 구조체에는 상기 실린더 제어유로와 연결되어 실린더 제어유로를 통해 유동하는 유체의 일부를 하부 구조체의 외부로 분출하면서 로터의 회전을 위한 추진력을 발생하는 하나 이상의 제2노즐;이 더 포함될 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 형성되는 틈새를 통해 슬러지의 배출이 이루어지게 되므로, 원심필터의 분해가 요구되지 않는 효과가 있다.

또한, 물 등의 별도 작동유체를 사용하지 않고 원심필터로 공급되는 유체의 압력만을 이용하여 작동하는 방식을 갖고 있으므로, 오일과 물의 접촉으로 인한 각종 문제의 발생을 원천적으로 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한, 로터 내에 있는 유체를 모두 배출한 후, 슬러지의 배출과정이 이루어짐에 따라 유체의 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유체의 여과와 유체의 배출 그리고 슬러지의 배출시 유체의 분사과정에서 발생되는 반력을 이용한 자가회전구조를 구비하여 모터와 같은 별도의 동력원의 사용이 요구되지 않는 이점이 있다.

도 1 은 종래 원심필터의 구조를 보인 단면도,
도 2 는 슬러지의 배출기능을 갖는 원심필터의 단면도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심필터의 단면도,
도 4 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 구조체의 사시도,
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 구조체의 평면도,
도 6 은 A-A` 단면도,
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부 구조체의 사시도,
도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부 구조체의 평면도,
도 9 는 B-B` 단면도,
도 10 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밸브유닛에 의해 스탠튜브와 상부 구조체가 연결된 상태를 보인 단면도,
도 11 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스풀의 사시도,
도 12 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬리브의 사시도,
도 13 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬리브의 평면도,
도 14 는 C-C` 단면도,
도 15 는 D-D` 단면도,
도 16 은 E-E` 단면도,
도 17 내지 도 19 는 본 발명에 따른 원심필터가 제1작동모드로 작동하는 상태를 나타낸 예시도,
도 20 내지 도 22 는 본 발명에 따른 원심필터가 제2작동모드로 작동하는 상태를 나타낸 예시도,
도 23 은 본 발명에 따른 원심필터가 제3작동모드로 작동하는 상태를 나타낸 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심필터의 단면도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 원심필터는 기초블록(100), 중심축(210), 디바이더(220), 스탠튜브(300), 로터(400), 링형 피스톤(500), 실린더 유닛(600), 밸브유닛(700)으로 구성된다.

상기 기초블록(100)은 원심필터의 하부를 형성하는 것으로, 여과 대상 유체가 유입되는 제1유입로(110)와 제2유입로(120) 및 수직통로(130)가 형성된 것으로 구성된다.

이때, 상기 제1유입로(110)와 제2유입로(120)는 각기 다른 경로를 통해 기초블록(100)의 내부로 여과 대상 유체가 유입될 수 있도록 하는 것으로, 기초블록(100)의 측면으로부터 기초블록(100)의 중심으로부터 연장되는 구조를 갖되, 서로 다른 곳에 위치하며 높이차를 갖도록 형성된다.

한편, 여과 대상 유체는 미도시된 펌프에 의해 유동하면서 제1유입로(110) 또는 제2유입로(120)로 유입되며, 상기 제1유입로(110)와 제2유입로(120) 중 어느 하나의 유입로로 유체를 선택하여 공급할 수 있도록 제1,2유입로(110,120)는 3방 밸브(140)와 연결된다.

참고로, 상기 3방 밸브(140)는 원심필터에 의한 유체의 여과와 유체의 배출이 이루어질 때는 제1유입로(110)로 유체를 공급하고, 슬러지를 배출하고자 할 때는 제2유입로(120)로 유체를 공급하도록 제어된다.

상기 수직통로(130)는 기초블록(100)의 중심부에서 수직한 구조를 갖도록 형성되되, 상기 제1유입로(110) 및 제2유입로(120)와 연결되게 형성되며, 이처럼 형성된 수직통로(130)는 중심축(210) 및 디바이더(220)의 하단부가 결합되는 공간을 제공하게 된다.

한편, 상기 수직통로(130)는 대경부(131)와 소경부(132)를 포함하여, 상대적으로 큰 내경을 갖는 대경부(131)는 기초블록(100)의 상단부에 형성되어 중심축(210)의 하단부와 결합되고, 상대적으로 작은 내경을 갖는 소경부(132)는 대경부(131)의 하부에 위치하도록 형성되어 디바이더(220)의 하단부와 결합되도록 구성된다.

상기 중심축(210)은 기초블록(100)의 중심부에 수직한 자세로 세워져 로터(400)의 회전을 지지하는 축으로서, 상기 제1유입로(110) 및 제2유입로(120)와 연결되는 전달유로(211)를 포함하는 것으로 구성된다.

한편, 상기 전달유로(211)는 중심축(210)의 저면으로 개방되게 형성되어 제1,2유입로(110,120)와 연결되는 구조를 가지며, 중심축(210)의 중간 조금 위쪽에서 중심축(210)의 측면방향으로 개방되게 형성된 다수의 제1배출공(212)에 상단부가 연결되고, 상기 로터(400)의 하단부에 대응하는 높이에서 중심축(210)의 측면방향으로 개방되게 형성된 다수의 제2배출공(213)과 연결되게 형성된다.

상기 디바이더(220)는 중심축(210)에 형성된 전달유로(211)를 제1유입로(110)와 연결되는 제1전달유로(2111)와, 상기 제2유입로(120)와 연결되는 제2전달유로(2112)로 구분하는 것으로, 상기 중심축(210)에 형성된 전달유로(211)의 내부로 삽입될 수 있도록 작은 외경을 갖는 원통형의 부재로 이루어지며, 하단부가 기초블록(100)의 소경부(132)에 결합된 채로 전달유로(211)의 내부로 삽입되고, 전달유로(211)의 내부로 삽입되는 상단부는 중심축(210)의 안쪽에 나사결합되어 고정된다.

한편, 상기 디바이더(220)의 외주면은 전달유로(211)를 형성하는 중심축(210)의 내주면으로부터 이격되며, 이러한 디바이더(220)의 구조에 의하면, 디바이더(220)의 내측과 외측에 각각 독립된 구조의 유로가 형성되므로, 전달유로(211)을 제1전달유로(2111)와 제2전달유로(2112)로 구분하게 된다.

한편, 상기 제1전달유로(2111)는 디바이더(220)의 내측 통로를 통해 제1유입로(110)와 연결되고, 상기 제2전달유로(2112)는 디바이더(220)와 중심축(210)의 사이에 형성되는 외측 통로를 통해 제2유입로(120)와 연결된다.

또한, 상기 제1전달유로(2111)는 제1유입로(110)를 통해 유입되는 유체를 제1배출공(212)을 통해 스탠튜브(300)의 내부로 배출하고, 상기 제2전달유로(2112)는 제2유입로(120)를 통해 유입되는 유체를 제2배출공(213)을 통해 스탠튜브(300)의 내부로 배출하게 된다.

상기 스탠튜브(300)는 중심축(210)으로부터 배출되는 유체를 밸브유닛(700) 또는 하부 구조체(430)로 전달하는 것으로, 중심축(210)을 감싼 채로 중심축(210)을 중심으로 회전하는 구조를 갖도록 중심축(210)의 외측에 설치된다.

한편, 상기 스탠튜브(300)는 중심축(210)의 외측에 끼움결합되는 원통형의 부재로 이루어지며, 상단부에는 제1배출공(212)을 통해 나오는 유체를 밸브유닛(700)으로 배출하기 위한 하나 이상의 제1분출공(310)이 형성되고, 중간부에는 제2배출공(213)을 통해 나오는 유체를 하부 구조체(430)로 배출하기 위한 하나 이상의 제2분출공(320)이 형성된 것으로 구성된다.

또한, 상기 스탠튜브(300)의 내주면 일부분은 제1배출공(212)으로부터 나오는 유체가 중심축(210)과 스탠튜브(300)의 사이에서 확산되면서 제1분출공(310)으로 유동하여 배출될 수 있도록 중심축(210)의 외주면으로부터 일정간격 이격되게 형성된다.

상기 로터(400)는 여과 대상 유체에 포함된 불순물이 여과되는 공간을 형성하는 것으로, 상기 스탠튜브(300)의 외측에 설치되어 스탠튜브(300)와 함께 회전하도록 구성된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 로터(400)는 상부 구조체(410)와 하부 구조체(430) 및 배출 구조체(450)로 구성되며, 상부 구조체(410)와 하부 구조체(430)는 상하로 마주한 채 서로 이격되게 배치되어 상부 구조체(410)와 하부 구조체(430)의 사이에 틈새(401)가 형성되도록 구성된다.

참고로, 상기 틈새(401)는 유체로부터 분리된 슬러지가 배출되는 통로로서, 링형 피스톤(500)에 의해 개폐된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 구조체의 사시도를, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상부 구조체의 평면도를, 도 6은 A-A` 단면도를 도시하고 있다.

상기 상부 구조체(410)는 상단부가 하단부에 비해 좁은 사다리꼴 형의 단면구조를 가지며, 하단부 둘레에는 원주방향을 따라 연장되게 형성되어 링형 피스톤(500)이 설치되는 제1챔버(411)가 형성되고, 상기 밸브유닛(700)으로부터 전달되는 유체를 제1챔버(411)로 유동시키고 제1챔버(411)의 유체를 다시 밸브유닛(700)으로 유동시키는 피스톤 제어유로(412)가 내부에 형성된 것으로 구성된다.

한편, 상기 피스톤 제어유로(412)는 밸브유닛(700)을 통해 전달되는 유체를 제1챔버(411)로 전달하는 하나 이상의 제1제어유로(4121)와, 제1챔버(411)의 유체를 다시 밸브유닛(700)으로 전달하는 하나 이상의 제2제어유로(4122)로 구성된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1제어유로(4121)와 제2제어유로(4122)는 각각 8개로 구성되되, 제1제어유로(4121)의 바로 옆에 제2제어유로(4122)가 형성되고, 이처럼 이웃하게 형성된 제1,2제어유로(4121,4122)가 한 조를 이루면서 상부 구조체(410)의 원주를 따라 균일하게 분산된 구조로 형성된다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부 구조체의 사시도를, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부 구조체의 평면도를, 도 9는 B-B` 단면도를 도시하고 있다.

상기 하부 구조체(430)는 상단부가 하단부에 비해 넓은 역사다리꼴 형의 단면구조를 가지며, 상단부 둘레에는 다수의 실린더 유닛(600)이 구성되는 제2챔버(431)가 형성되고, 제2유입로(120)와 제2배출공(213) 및 제2분출공(320)을 통해 하부 구조체(430)로 전달되는 유체를 제2챔버(431)로 유동시키는 실린더 제어유로(432)가 내부에 형성된 것으로 구성된다.

이와 같이 구성되는 하부 구조체(430)에 있어서, 상기 실린더 제어유로(432)와 연결되어 실린더 제어유로(432)를 통해 유동하는 유체의 일부를 하부 구조체(430)의 외부로 분출하면서 로터(400)의 회전을 위한 추진력을 발생하는 제2노즐(433)이 더 설치될 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하부 구조체(430)는 모두 4개의 제2챔버(431)를 포함하며, 이들 4개의 제2챔버(431)로 유체를 공급할 수 있도록 4개의 실린더 제어유로(432)가 내부에 형성된 것으로 구성된다.

도 3을 참조하면, 상기 배출 구조체(450)는 하부 구조체(430)의 하단부에 설치되어 불순물이 여과된 유체를 로터(400)의 밖으로 배출하면서 로터(400)의 회전을 위한 추진력을 발생하는 것으로, 유체의 배출과 함께 추진력을 발생시키는 하나 이상의 노즐(451)을 포함하는 것으로 구성되며, 이러한 배출 구조체(450)는 일반적으로 널리 사용되고 있는 원심필터의 노즐구조와 동일하게 구성될 수 있으므로 배출 구조체(450)에 대한 보다 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

상기 링형 피스톤(500)은 상부 구조체(410)와 하부 구조체(430)의 사이에 형성된 틈새(401)를 개폐하는 것으로, 상기 상부 구조체(410)의 하단부에 형성된 제1챔버(411)에 설치되며, 제1챔버(411)로 유입되는 유체의 압력에 의해 하강하면서 틈새(401)를 폐쇄하고, 상기 실린더 유닛(600)에 의해 상승하면서 틈새(401)를 개방하게 된다.

상기 실린더 유닛(600)은 링형 피스톤(500)을 상승시켜 틈새(401)를 개방시키는 것으로, 상기 하부 구조체(430)의 상단부에 설치된 제2챔버(431)에 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 실린더 유닛(600)은 제2챔버(431)로 유입되는 유체의 압력에 의해 상승하도록 제2챔버(431)의 내부에 설치되되, 일부가 하부 구조체(430)의 상부로 돌출되어 링형 피스톤(500)의 저면에 밀착하도록 형성된 제1피스톤으로 구성될 수 있다.

한편 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 실린더 유닛(600)은 하부 구조체(430)의 전후좌우 4곳에 구성되어 링형 피스톤(500)을 상승시키도록 구성된다.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 밸브유닛에 의해 스탠튜브와 상부 구조체가 연결된 상태를 보인 단면도를, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스풀의 사시도를, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬리브의 사시도를, 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 슬리브의 평면도를, 도 14는 C-C` 단면도를, 도 15는 D-D` 단면도를, 도 16은 E-E` 단면도를 도시하고 있다.

상기 밸브유닛(700)은 스탠튜브(300)와 상부 구조체(410)를 연결하여 제1분출공(310)을 통해 나오는 유체를 상부 구조체(410)로 전달하고, 상부 구조체(410)로부터 반환되는 유체를 로터(400)의 내부로 분출하여 유체의 여과가 이루어지게 하거나, 상부 구조체(410)로부터 반환되는 유체를 상부 구조체(410)의 외부로 분출하여 로터(400)의 회전을 위한 추진력을 형성하는 것으로, 스풀(710), 슬리브(730), 스프링(750), 밸브커버(770)로 구성된다.

상기 스풀(710)은 제1유입로(110)를 통해 유입되는 유체의 압력에 따라 상하로 이동하면서 유체의 유로를 전환시키는 것으로, 제1분출공(310)을 통해 나오는 유체를 제공받도록 스탠튜브(300)의 외측을 감싸면서 스탠튜브(300)와 함께 회전하도록 설치된다.

이러한 스풀(710)은 스풀몸체(711), 내측홈(712), 관통공(713), 제1외측홈(714), 제2외측홈(715)으로 구성된다.

상기 스풀몸체(711)는 스탠튜브(300)를 감싸도록 원통형의 구조로 형성된다.

상기 내측홈(712)은 스탠튜브(300)의 제1분출공(310)과 연결되어 유체를 제공받으며 스풀몸체(711)의 내주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성되며, 이러한 내측홈(712)에 의하면 제1분출공(310)을 통해 내측홈(712)으로 유입되는 유체는 내측홈(712)의 내주면 원주를 따라 유동하면서 분산된다.

상기 관통공(713)은 내측홈(712)으로부터 스풀몸체(711)의 외주면으로 연장되면서 스풀몸체(711)을 관통하도록 형성되며, 이러한 관통공(713)에 의하면 내측홈(712)으로 유입되는 유체는 관통공(713)을 통해 스풀몸체(711)의 바깥쪽으로 유동하게 된다.

한편, 상기 관통공(713)은 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 관통공(713)은 4개로 이루어지며, 4개의 관통공(713)은 스풀몸체(711)의 원주를 따라 균일하게 분산된 구조로 형성된다.

상기 제1외측홈(714)은 관통공(713)을 통해 나오는 유체를 슬리브(730)에 형성된 공급유로(735)로 유동시키는 것으로, 상기 다수의 관통공(713)과 연결되며 스풀몸체(711)의 외주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성된다.

이러한 제1외측홈(714)은 스풀(710)이 상사점으로 상승하거나 하사점으로 하강한 경우에 상관없이 슬리브(730)의 공급유로(735)와 연결되도록 상하방향으로 충분히 길게 형성된다.

상기 제2외측홈(715)은 슬리브(730)에 형성되는 연결공들 간에 유체의 유동이 가능하게 하는 것으로, 상기 제1외측홈(714)의 아래쪽에서 제1외측홈(714)과 이격된 채로 스풀몸체(711)의 외주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성되어 슬리브(730)에 형성되는 다수의 연결공 중 일부 연결공과 선택적으로 연결되도록 구성된다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심필터의 경우, 상기 슬리브(730)에 상하 2열의 구조로 연결공이 형성되며, 상기 제2외측홈(715)은 스풀(710)이 상승한 경우 위쪽 연결공들을 서로 연결하고, 스풀(710)이 하강한 경우 아래쪽 연결공들을 서로 연결하도록 형성된다.

상기와 같이 구성된 스풀(710)은 스탠튜브(300)의 외측에 고정되게 설치된 플랜지부재(330)의 상부에 안착되며, 상기 플랜지부재(330)와 함께 회전하도록 플랜지부재(330)에 결속되어 스탠튜브(300)와 함께 회전하되, 상하방향의 이동은 자유롭게 이루어지도록 설치될 수 있다.

상기 슬리브(730)는 스풀(710)과 상부 구조체(410)를 연결하여 스풀(710)을 통해 나오는 유체를 상부 구조체(410)에 형성된 제1제어유로(4121)로 전달하여 유동시키고, 더불어 상부 구조체(410)에 형성된 제2제어유로(4122)를 통해 반환되는 유체를 로터(400)의 밖으로 분출하여 로터(400)의 회전을 위한 추진력을 형성하거나 로터(400)의 내부 공간으로 분출하도록 구성된다.

보다 구체적으로, 상기 슬리브(730)는 슬리브몸체(731), 환형 날개(732), 제1연결유로(733), 제2연결유로(734), 공급유로(735), 반환유로(736), 추진유로(737), 제1연결공(738), 제2연결공(739), 제3연결공(740), 제4연결공(741)으로 구성된다.

상기 슬리브몸체(731)는 스풀(710)을 감싸는 원통형의 구조로 형성된다.

상기 환형 날개(732)는 슬리브몸체(731)의 외주면으로부터 수평방향으로 돌출되되, 슬리브몸체(731)의 외주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성된다.

이러한 환형 날개(732)는 상부 구조체(410)의 상단부와 결합된다.

상기 제1연결유로(733)는 반환유로(736)와 제1,2연결공(738,739)을 연결하는 것으로, 상기 슬리브몸체(731)의 내부에서 슬리브몸체(731)의 길이방향으로 연장되게 형성된다.

한편, 상기 제1연결유로(733)는 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 본 발명에 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1연결유로(733)는 상부 구조체(410)에 형성된 다수의 제2제어유로(4122)와 일대일의 대응구조로 연결될 수 있도록 8개로 구성된다.

상기 제2연결유로(734)는 추진유로(737)와 제3,4연결공(740,741)을 연결하는 것으로, 상기 슬리브몸체(731)의 내부에서 슬리브몸체(731)의 길이방향으로 연장되게 형성된다.

한편, 상기 제2연결유로(734)는 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제2연결유로(734)는 제1연결유로(733)와 동일하게 8개로 구성되어 각각의 제1연결유로(733) 바로 옆에 위치하도록 형성되며, 제1연결유로(733)와 함께 한 조를 형성하면서 슬리브몸체(731)의 원주를 따라 균일하게 분산된 구조로 형성된다.

상기 공급유로(735)는 스풀(710)에 형성된 관통공(713) 및 제1외측(714)을 통해 나오는 유체를 상부 구조체(410)의 제1제어유로(4121)로 전달하는 것으로, 상기 슬리브몸체(731)의 내주면으로부터 환형 날개(732)로 연장되어 환형 날개(732)와 상부 구조체(410)의 결합시 제1제어유로(4121)와 연결되도록 형성된다.

이러한 공급유로(735)는 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 공급유로(735)는 8개로 구성되며, 8개의 공급유로(735)가 슬리브몸체(731)의 원주를 따라 균일하게 분산된 구조로 형성된다.

상기 반환유로(736)는 제2제어유로(4122)를 통해 상부 구조체(410)로부터 반환되는 유체를 제1연결유로(733)로 유동시키는 것으로, 상기 환형 날개(732)의 외면으로부터 제1연결유로(733)로 연장되게 형성된다.

이러한 반환유로(736)는 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 반환유로(736)는 8개로 구성되며, 각각의 반환유로(736)는 공급유로(735)의 바로 옆에 위치하도록 형성된다.

상기 추진유로(737)는 제2연결유로(734)를 통해 나오는 유체를 환형 날개(732)의 외주면으로 분사하여 로터(400)의 회전을 위한 추진력을 형성하는 것으로, 상기 제2연결유로(734)부터 환형 날개(732)의 외주면으로 연장되는 구조를 갖도록 형성되며, 환형 날개(732)의 외주면측 끝단에는 추진력의 원활한 형성을 위한 제1노즐(742)이 더 설치될 수 있다.

이러한 추진유로(737)는 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 추진유로(737)는 8개로 구성되며, 각각의 추진유로(737)는 반환유로(736)의 바로 옆에 위치하도록 형성된다.

상기와 같은 공급유로(735)와 반환유로(736) 및 추진유로(737)의 구조에 의하면, 슬리브몸체(731)의 원주방향으로 공급유로(735)와 반환유로(736) 및 추진유로(737)가 순차적으로 반복된다.

상기 제1연결공(738)은 슬리브몸체(731)의 벽을 횡방향으로 관통하면서 제1연결유로(733)와 연결되도록 형성되며, 슬리브몸체(731)의 외주면쪽에 위치한 단부는 폐쇄부재(743)의 폐쇄되어 슬리브몸체(731)의 내주면 방향으로 개방된 구조를 갖도록 형성된다.

이러한 제1연결공(738)은 스풀(710)이 상사점의 위치로 상승한 경우, 스풀(710)의 제2외측홈(715)과 연결되도록 제2외측홈(715)의 높이에 대응하여 적절한 높이에 형성된다.

상기 제2연결공(739)은 제1연결공(738)의 수직 하부에서 제1연결공(738)과 평행한 방향으로 연장되면서 슬리브몸체(731)의 벽을 관통하여 제1연결유로(733)와 슬리브몸체(731)의 내주면을 연결하도록 형성된다.

이러한 제2연결공(739) 또한 슬리브몸체(731)의 외주면쪽에 위치한 단부가 상기 폐쇄부재(743)에 의하여 폐쇄되며, 스풀(710)이 하사점의 위치로 하강한 경우, 스풀(710)의 제2외측홈(715)과 연결되도록 형성된다.

상기 제3연결공(740)은 슬리브몸체(731)의 원주 방향을 기준으로 제1연결공(738)의 옆에 위치하되, 슬리브몸체(731)의 벽을 관통하면서 제2연결유로(734)와 슬리브몸체(731)의 내주면을 연결하도록 형성된다.

이러한 제3연결공(740) 또한 슬리몸체의 외주면쪽에 위치한 단부가 상기 폐쇄부재(743)에 의해 폐쇄되며, 스풀(710)이 상사점의 위치로 상승한 경우, 스풀(710)의 제2외측홈(715)과 연결되도록 형성된다.

상기 제4연결공(741)은 제3연결공(740)의 수직 하부에 위치하면서 슬리브몸체(731)의 원주 방향을 기준으로 제2연결공(739)의 옆에 위치하되, 슬리브몸체(731)의 벽을 관통하면서 슬리브몸체(731)의 내주면과 외주면을 연결하도록 형성된다.

이러한 제4연결공(741)은 상기 폐쇄부재(743)를 관통하는 구조를 가지며, 스풀(710)이 하사점의 위치로 하강한 경우, 스풀(710)의 제2외측홈(715)과 연결되도록 형성된다.

상기와 같은 형성된 제1,2,3,4연결공(738,739,740,741)은 각각 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1,2,3,4연결공(738,739,740,741)은 각각 8개로 구성되며, 제1,2,3,4연결공(738,739,740,741)이 모여 한 조를 이루면서 스풀몸체(711)의 원주 방향으로 분산되게 형성된다.

참고로, 상기 제1연결공(738)과 제3연결공(740)은 스풀(710)의 상승으로 인하여 제2외측홈(715)을 통해 상호 연결된 경우, 제1연결유로(733)를 통해 반환되는 유체를 제2연결유로(734)로 전달하는 기능을 제공하고, 상기 제2연결공(739)과 제4연결공(741)은 스풀(710)의 하강으로 인하여 제2외측홈(715)을 통해 상호 연결된 경우, 제1연결유로(733)를 통해 반환되는 유체를 제4연결공(741)이 전달받아 로터(400)의 내부 공간으로 분출하는 기능을 제공하게 된다.

상기 스프링(750)은 스풀(710)에 작용하는 유체의 압력이 미리 설정된 압력 이하인 경우, 스풀(710)이 하강한 상태를 그대로 유지할 수 있도록 스풀(710)을 가압하는 것으로, 스풀(710)의 상부에서 스풀(710)을 가압하여 하강시키도록 설치된다.

이러한 스프링(750)은 스탠튜브(300)의 상단부에 고정되게 설치되는 스프링시트(340)에 의해 상단부가 지지되며, 스풀(710)의 상승시 스프링시트(340)와 스풀(710)의 사이에서 압축된다.

상기 밸브커버(770)는 스프링(750)을 내부에 수용하도록 슬리브(730)의 상단부에 배치되며, 상기 스탠튜브(300)에 나사결합되어 스탠튜브(300)와 함께 회전하도록 구성된다.

이러한 밸브커버(770)는 스프링(750)이 외부로 노출되는 것을 방지하는 것과 함께, 슬리브(730)를 상부에 가압하여 슬리브(730)와 상부 구조체(410)가 안정적인 결합상태를 유지할 수 있도록 하는 기능을 제공하게 된다.

상기와 같이 구성된 원심필터에 있어서, 실린더 유닛(600)에 의한 링형 피스톤(500)의 상승동작시 링형 피스톤(500)이 전체적으로 균일하게 상승할 수 있도록 보조하는 다수의 스프링 유닛(800)이 하부 구조체(430)에 더 포함될 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심필터의 경우, 하부 구조체(430)의 전후좌우 4곳에 실린더 유닛(600)이 구성되며, 실린더 유닛(600)의 사이사이에 스프링 유닛(800)이 추가적으로 구성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 스프링 유닛(800)은 하부 구조체(430)에 형성된 제3챔버(810)와, 상기 제3챔버(810)에 설치되며 일부분이 하부 구조체(430)의 상부로 돌출되어 링형 피스톤(500)의 저면에 밀착되는 제2피스톤(820)과, 상기 제2피스톤(820)의 하부에 위치하도록 제3챔버(810)에 설치되어 제2피스톤(820)을 상부로 밀어 올리는 스프링(830))으로 구성될 수 있다.

이와 같은 스프링 유닛(800)은 스프링(750)이 갖는 탄성력을 이용하여 링형 피스톤(500)을 들어 올리게 되므로, 다수의 실린더 유닛(600)에 작용하는 유체의 압력이 다소 불균일한 경우에도 링형 피스톤(500)의 안정적인 상승동작이 가능하게 된다.

상기와 같이 구성된 원심필터가 작동하는 과정을 설명하도록 하며, 이를 통해 본 발명에 따른 원심필터가 갖는 작용효과를 보다 명확히 나타내도록 한다.

본 발명에 따른 원심필터는 3가지 작동모드를 가지며, 이중 제1작동모드는 유체가 로터(400)의 내부로 분출되면서 유체에 포함된 불순물이 분리되는 과정이고, 제2작동모드는 로터(400)의 내벽에 쌓인 슬러지를 배출하기에 앞서 로터(400)의 내부로 유입된 유체를 배출하여 슬러지의 배출과정에서 함께 배출되는 유체의 양을 최소화할 수 있도록 하는 과정이며, 제3작동모드는 로터(400)의 내벽에 쌓인 슬러지를 배출하는 과정으로, 상기 제1,2작동모드는 제1유입로(110)로 유입되는 유체의 압력변화에 의해 전환되고, 상기 제3작동모드는 제1,2유입로(110,120)로 선택적으로 유체를 공급하는 3방 밸브(140)의 작동에 의해 전환될 수 있다.

아울러, 원심필터가 제1,2,3작동모드로 전환되면서 슬러지를 자동으로 배출하는 시기는 일정한 시간간격으로 정기적으로 실시되도록 하거나, 로터(400)의 내벽에 쌓인 슬러지의 양을 감지하여 슬러지의 양에 따라 비정기적으로 실시되도록 할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 원심필터는 평상시 제1작동모드로 동작하게 되며, 이때 3방 밸브(140)는 제1유입로(110)로 유체가 전달되도록 유로를 제어하고, 펌프는 상대적으로 낮은 압력으로 유체를 송출하도록 작동함에 따라 스풀(710)은 하강된 상태를 유지하게 된다.

도 17 내지 도 19는 본 발명에 따른 원심필터가 제1작동모드로 작동하는 상태를 나타낸 예시도를 도시하고 있다.

한편, 상기 제1유입로(110)로 유입되는 유체는 디바이더(220)의 내부 통로와 제1전달유로(2111)를 지나 제1배출공(212)을 통해 스탠튜브(300)의 내부로 분출되고, 스탠튜브(300)의 내부로 분출되는 유체는 스탠튜브(300)의 상단부에 형성된 제1분출공(310)을 통해 분출된다.

이처럼 스탠튜브(300)의 제1분출공(310)을 통해 분출되는 유체는 스풀(710)의 내측홈(712)으로 유입되고, 스풀(710)의 관통공(713)을 통과하여 제1외측홈(714)으로 유입되며, 이후 슬리브(730)에 형성된 공급유로(735)와 상부 구조체(410)에 형성된 제1제어유로(4121)를 순차적으로 통과하여 제1챔버(411)로 유입된다.

이처럼 제1챔버(411)로 유체가 유입됨에 따라서 제1챔버(411)에 설치된 링형 피스톤(500)은 유체의 압력에 의해 하강하여 하부 구조체(430)의 상면에 밀착되면서 상부 구조체(410)와 하부 구조체(430)의 사이 틈새(401)를 폐쇄하게 된다(도 16 참조).

한편, 제1챔버(411)로 유입된 유체는 상부 구조체(410)의 제2제어유로(4122)와 슬리브(730)의 반환유로(736)를 순차적으로 통과하여 제1연결유로(733)로 유입되고, 제1연결유로(733)로 유입되는 유체는 제1연결공(738)과 제2연결공(739)의 내부에 채워지게 된다(도 17 참조).

한편, 상기 스풀(710)이 하강한 제1작동모드에서 스풀(710)에 형성된 제2외측홈(715)은 제2연결공(739)과 제4연결공(741)을 연결하게 되므로, 제2연결공(739)에 채워지는 유체는 제2외측홈(715)을 통해 제4연결공(741)으로 전달되며, 제4연결공(741)을 통해 로터(400)의 내부로 분출된다.

이처럼 로터(400)의 내부로 분출되는 유체는 배출 구조체(450)에 형성된 노즐(451)을 통해 로터(400)의 외부로 배출되고, 이러한 과정에서 추진력이 발생되면서 로터(400)의 회전이 이루어지게 된다.

따라서, 로터(400)의 내부로 분출되는 유체는 로터(400)의 회전으로 인해 형성되는 원심력의 영향을 받게 되므로, 유체에 포함된 불순물은 로터(400)의 내벽에 부착되면서 슬러지층을 형성하게 된다(도 18 참조).

상기와 같이 제1작동모드로 원심필터가 작동하는 과정에서 미리 설정된 슬러지 배출시간이 되거나, 슬러지의 양을 감지하는 슬러지 감지부로부터 신호가 발생되는 경우, 펌프의 송출압력이 증가하면서 원심필터를 제2작동모드로 전환시키게 된다.

도 20 내지 도 22는 본 발명에 따른 원심필터가 제2작동모드로 작동하는 상태를 나타낸 예시도를 도시하고 있다.

펌프의 송출압력이 증가하게 되면, 제1유입로(110)를 통해 유입되어 스풀(710)에 전달되는 유체의 압력이 증가하게 되고, 유체의 압력이 스프링(750)의 탄성력 보다 큰 경우, 스풀(710)은 상승하게 된다. 따라서 원심필터를 제2작동모드로 전환시키기 위해서는 스프링(750)의 탄성력 보다 충분히 높은 압력으로 유체를 송출하도록 펌프를 제어하게 된다.

한편, 스풀(710)의 상승으로 인해 원심필터가 제2작동모드로 전환된 경우에도 제1유입로(110)를 통해 유입되는 유체는 디바이더(220)의 내부 통로 → 중심축(210)의 제1전달유로(2111) → 스탠튜브(300)의 제1분출공(310) → 스풀(710)의 내측홈(712)과 관통공(713) 및 제1외측홈(714) → 슬리브(730)의 공급유로(735) → 상부 구조체(410)의 제1제어유로(4121)를 순차적으로 통과하여 제1챔버(411)로 유입되어 링형 피스톤(500)을 가압하게 되며(도 19 참조), 이후 상부 구조체(410)의 제2제어유로(4122)와 슬리브(730)의 반환유로(736) 및 제1연결유로(733)를 경유하여 제1,2연결공(738,739)의 내부에 채워지게 된다.

한편, 제2작동모드에서는 스풀(710)의 상승으로 인하여 제1연결공(738)이 제2외측홈(715)을 통해 제3연결공(740)과 연결되므로, 제1연결공(738)의 유체는 제2외측홈(715)을 통해 제3연결공(740)으로 유입되며(도 20 참조), 제3연결공(740)으로 유입되는 유체는 제2연결유로(734)와 추진유로(737)를 통해 제1노즐(742)로 전달되어 로터(400)의 외부로 분출된다(도 21 참조).

이처럼 제1노즐(742)로 유체가 분출되는 과정에서 추진력이 발생됨에 따라 로터(400)의 회전을 계속적으로 유지된다.

한편, 상기 제2연결공(739)과 제4연결공(741)의 연결이 차단됨에 따라 로터(400)의 내부 공간으로는 더 이상의 유체가 공급되지 못하며, 이미 로터(400)의 내부 공간으로 분출된 유체는 배출 구조체(450)에 형성된 노즐(451)을 통해 외부로 배출된다.

따라서, 로터(400)의 내부에는 슬러지만이 남게 되므로, 슬러지의 배출과정에서 유체가 함께 배출됨에 따른 유체의 손실을 원천적으로 방지할 수 있다.

상기와 같은 과정을 통해 로터(400) 내부의 유체 배출이 완료되면, 펌프로부터 송출되는 유체가 제2유입로(120)로 유입되도록 3방 밸브(140)가 유로를 전환하여 원심필터를 제3작동모드로 작동시키게 된다.

도 23은 본 발명에 따른 원심필터가 제3작동모드로 작동하는 상태를 나타낸 예시도를 도시하고 있다.

한편, 제3작동모드에서는 제1유입로(110)로 유체가 공급되지 않으므로, 스풀(710)은 스프링(750)의 탄성력에 의해 하강하게 된다.

한편, 제2유입로(120)로 유입되는 유체는 중심축(210)과 디바이더(220)의 사이에 형성된 제2전달유로(2112) 및 스탠튜브(300)의 제2분출공(320)을 통해 배출되어 하부 구조체(430)의 실린더 제어유로(432)로 유입되며, 이처럼 실린더 제어유로(432)로 유입되는 유체는 제2챔버(431)에 충전된다.

상기 제2챔버(431)에 유체가 충전됨에 따라 실린더 유닛(600)을 구성하는 제1피스톤은 상승하게 되며, 상기 제1피스톤의 상승으로 인하여 링형 피스톤(500)이 상승하면서 상부 구조체(410)와 하부 구조체(430)의 사이 틈새(401)가 개방됨에 따라 슬러지의 배출이 이루어지게 된다(도 22 참조).

한편, 상기 실린더 제어유로(432)를 통해 제2챔버(431)로 유동하는 유체의 일부는 실린더 제어유로(432)에 연결되게 설치된 제2노즐(433)을 통해 분출되면서 추진력을 발생하게 되므로, 로터(400)의 회전을 계속적으로 유지되며, 로터(400)의 회전으로 인해 발생되는 원심력이 슬러지에 작용함에 따라 슬러지의 원활한 배출을 유도할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 원심필터는 슬러지의 자동배출기능을 구현함에 있어서, 별도의 유체를 사용하지 않고 여과 대상 유체의 압력을 이용하여 작동하는 구조를 갖고 있으며, 더욱이 유체의 손실을 최소화하고 슬러지의 원활한 배출을 유도하기 위한 물의 사용이 전혀 요구되지 않는다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 기초블록 110: 제1유입로
120: 제2유입로 210: 중심축
211: 전달유로 2111: 제1전달유로
2112: 제2전달유로 300: 스탠튜브
310: 제1분출공 320: 제2분출공
400: 로터 401: 틈새
410: 상부 구조체 411: 제1챔버
412: 피스톤 제어유로 4121: 제1제어유로
4122: 제2제어유로 430: 하부 구조체
432: 실린더 제어유로 433: 제2노즐
500: 링형 피스톤 600: 실린더 유닛
700: 밸브유닛 710: 스풀
711: 스풀몸체 712: 내측홈
713: 관통공 714: 제1외측홈
715: 제2외측홈 730: 슬리브
731: 슬리브몸체 732: 환형 날개
733: 제1연결유로 734: 제2연결유로
735: 공급유로 736: 반환유로
737: 추진유로 738: 제1연결공
739: 제2연결공 740: 제3연결공
741: 제4연결공 750: 스프링
770: 밸브커버 800: 스프링 유닛

Claims (8)

1. 제1유입로와 제2유입로가 형성된 기초블록;
   상기 제1유입로 및 제2유입로와 연결되는 전달유로를 포함하며, 상기 기초블록에 수직한 자세로 결합되는 중심축;
   상기 전달유로 내부로 삽입되는 구조를 갖도록 상기 기초블록에 설치되어 중심축의 전달유로를 제1유입로와 연결되는 제1전달유로와 상기 제2유입로와 연결되는 제2전달유로로 구분하는 디바이더;
   상기 중심축을 감싼 채로 중심축을 중심으로 회전하는 구조를 갖도록 중심축의 외측에 설치되며, 상기 제1전달유로를 통해 중심축으로부터 나오는 유체를 분출하는 하나 이상의 제1분출공과, 상기 제2전달유로를 통해 중심축으로부터 나오는 유체를 분출하는 하나 이상의 제2분출공이 형성된 스탠튜브;
   상기 스탠튜브와 함께 회전하면서 유체에 포함된 불순물을 여과하는 공간을 형성하도록 스탠튜브의 외측에 설치되며, 피스톤 제어유로가 형성된 상부 구조체와 실린더 제어유로가 형성된 하부 구조체를 포함하되, 상기 상부 구조체와 하부 구조체의 사이에 슬러지의 배출을 위한 틈새가 형성되도록 상부 구조체와 하부 구조체가 상호 이격되게 배치된 것으로 이루어진 로터;
   상기 상부 구조체의 하단부에 형성된 제1챔버에 결합된 채로 상하로 이동하면서 상기 틈새를 개폐하는 링형 피스톤;
   상기 하부 구조체에 설치되며, 상기 제2유입로를 통해 유입되는 유체의 압력에 의해 작동하면서 상기 링형 피스톤을 들어 올리는 다수의 실린더 유닛; 및
   상기 스탠튜브와 상부 구조체를 연결하도록 설치되며, 상기 제1유입로를 통해 유입되는 유체의 압력 변화에 의해 작동하면서 상기 제1분출공을 통해 나오는 유체를 로터로 전달하고, 로터로부터 반환되는 유체를 로터의 내부로 분출하여 유체를 여과하거나 로터의 외부로 분출하여 로터의 회전을 위한 추진력을 형성하는 밸브유닛;으로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 상부 구조체는 상단부가 하단부에 비해 좁은 사다리꼴 형의 단면구조로 형성되고,
   상기 하부 구조체는 상단부가 하단부에 비해 넓은 역사다리꼴 형의 단면구조를 갖도록 형성되어 상부 구조체 및 하부 구조체의 내벽에 부착되는 슬러지가 원심력에 의해 틈새 주변에 모이도록 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부 구조체의 원주를 따라 상호 이격된 구조를 갖도록 하부 구조체에 구비되며, 스프링의 탄성력을 이용하여 링형 피스톤을 들어 올리는 다수의 스프링유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 피스톤 제어유로는,
   상기 밸브유닛을 통해 전달되는 유체를 제1챔버로 전달하는 다수의 제1제어유로; 및
   상기 제1챔버의 유체를 밸브유닛으로 반환하는 다수의 제2제어유로;로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브유닛은,
   상기 제1분출공을 통해 나오는 유체를 제공받도록 스탠튜브의 외측을 감싼 채로 스탠튜브와 함께 회전하며, 제1유입로를 통해 유입되는 유체의 압력에 의해 상승하는 스풀;
   상기 스풀과 상부 구조체를 연결하도록 설치되어 스풀을 통해 나오는 유체를 상부 구조체에 형성된 피스톤 제어유로로 유동시키며, 상기 피스톤 제어유로를 통해 반환되는 유체를 로터의 밖으로 분출하여 로터의 회전을 위한 추진력을 형성하거나 로터의 내부 공간으로 분출하는 슬리브;
   상기 제1유입로를 통해 유입되는 유체의 압력이 자체 탄성력 보다 작은 경우, 상기 스풀을 가압하여 하강시키도록 스풀의 상부에 배치된 스프링; 및
   상기 스프링을 내부에 수용하도록 슬리브의 상단부에 설치된 밸브커버;로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 스풀은,
   상기 스탠튜브를 감싸는 원통형의 구조로 이루어진 스풀몸체;
   상기 제1분출공과 연결되어 제1분출공을 통해 나오는 유체를 제공받으며 스풀몸체의 내주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성된 내측홈;
   상기 내측홈으로부터 스풀몸체의 외주면으로 연장되게 형성된 하나 이상의 관통공;
   상기 관통공과 연결되며 스풀몸체의 외주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성되어 관통공을 통해 나오는 유체를 슬리브에 형성되는 공급유로로 유동시키는 제1외측홈; 및
   상기 제1외측홈의 아래쪽에서 제1외측홈과 이격된 채로 스풀몸체의 외주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성되며, 슬리브에 형성되는 다수의 연결공 중 일부 연결공과 선택적으로 연결되는 제2외측홈;으로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 슬리브는,
   상기 스풀을 감싸는 원통형의 구조로 이루어진 슬리브몸체;
   상기 슬리브몸체의 외주면으로부터 돌출되되, 슬리브몸체의 외주면 원주를 따라 연장되는 링형의 구조로 형성되며, 상기 상부 구조체의 상단부와 연결되는 환형 날개;
   상기 슬리브몸체의 내부에서 슬리브몸체의 길이방향으로 연장되게 형성된 하나 이상의 제1연결유로;
   상기 제1연결유로의 이웃한 위치에서 슬리브몸체의 길이방향으로 연장되게 형성된 하나 이상의 제2연결유로;
   상기 슬리브몸체의 내주면으로부터 상기 환형 날개로 연장되어 상부 구조체의 제1제어유로와 연결되는 하나 이상의 공급유로;
   상기 상부 구조체의 제2제어유로와 연결되어 제2제어유로를 통해 반환되는 유체를 상기 제1연결유로로 유동시키도록 상기 환형 날개의 외면으로부터 제1연결유로로 연장되게 형성된 하나 이상의 반환유로;
   상기 제2연결유로와 연결되어 제2연결유로를 통해 나오는 유체를 환형 날개의 외주면으로 분사하여 로터의 회전을 위한 추진력을 형성하는 하나 이상의 추진유로;
   상기 제1연결유로와 슬리브몸체의 내주면을 연결하되, 상기 스풀이 상승한 경우 스풀에 형성된 제2외측홈과 연결되게 형성된 하나 이상의 제1연결공;
   상기 제1연결공의 하부에서 제1연결유로와 슬리브몸체의 내주면을 연결하되, 상기 스풀이 하강한 경우 상기 제2외측홈과 연결되게 형성된 하나 이상의 제2연결공;
   상기 제2연결유로와 슬리브몸체의 내주면을 연결하되, 상기 스풀이 상승한 경우 상기 제2외측홈과 연결되게 형성된 하나 이상의 제3연결공; 및
   상기 제3연결공의 하부에서 제2연결유로와 슬리브몸체의 내주면 및 외주면을 연결하되, 상기 스풀이 하강한 경우 상기 제2외측홈과 연결되어 제2외측홈을 통해 공급되는 유체를 슬리브몸체의 밖으로 분출하는 하나 이상의 제4연결공;으로 구성된 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 하부 구조체는 상기 실린더 제어유로와 연결되어 실린더 제어유로를 통해 유동하는 유체의 일부를 하부 구조체의 외부로 분출하면서 로터의 회전을 위한 추진력을 발생하는 하나 이상의 제2노즐;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬러지 자동배출 기능을 갖는 원심필터.

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