KR102102043B1 - 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치 - Google Patents

수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 여과기에 적용되는 섬유사의 공극을 조절함에 있어서, 상하 방향으로 구동되는 실린더 장치를 통해 섬유사의 상측 걸림고리가 고정된 회전 상판을 수직방향으로 왕복이동시킴과 동시에 일측 방향으로 회전시킴으로써, 섬유여재 전층의 공극이 전체적으로 균일하고 일정하게 제어되도록 하여 여과효율을 극대화시킬 수 있는 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치에 관한 것이다.

Description

수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치{A FIBER FILTRATION APPARATUS WITH VERTICAL GUIDE PIPE}
본 발명은 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 여과기에 적용되는 섬유사의 공극을 조절함에 있어서, 상하 방향으로 구동되는 실린더 장치를 통해 섬유사의 상측 걸림고리가 고정된 회전 상판을 수직방향으로 왕복이동시킴과 동시에 일측 방향으로 회전시킴으로써, 섬유여재 전층의 공극이 전체적으로 균일하고 일정하게 제어되도록 하여 여과효율을 극대화시킬 수 있는 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치에 관한 것이다.
일반적으로 여과기는 오염원수를 필터로 여과하여 깨끗한 처리수를 배수하는 장치로서, 대형 하천의 여과나 공장폐수의 여과 등을 위하여 점차 대형화되어 가고 있는 추세이다.
이에 사용되는 여과기로는 대표적으로 공극제어 섬유여과기를 예로들 수 있으며, 상기 공극제어 섬유여과기는 미세한 필라멘트를 가진 섬유사를 다발로 묶고 이를 유수의 경로상에 배치하여 여과재료로 사용하는데, 이를 섬유여재라 한다. 상기 섬유여재는 물리적인 제어에 의하여 필라멘트가 형성하는 공극이 쉽게 조절되어 여과성능이 우수할 뿐만 아니라, 세척이 쉬워 그 수명이 오래가는 장점이 있다. 특히, 입자크기별 제거효율, SS, BOD의 제거 효율 등이 여타 여과방식에 비하여 뛰어난 효과가 있음이 증명되고 있다.
섬유여과기와 관련한 종래 기술로 특허등록 제10-0241198호의 "가변 필터층을 갖는 여과장치"가 있다. 상기 종래 기술은 섬유사를 피스톤을 이용하여 수직방향으로 이완압착시키는 공극제어형 섬유여과장치인데, 장시간 사용 시 과도한 인장력으로 인한 섬유여재의 피로도 증가로 섬유여재가 끊어지는 문제가 있다. 또한 섬유사를 수직방향으로 당겨서 공극을 제어하는 방식은 여층이 균일하게 형성되지 못하고 섬유사 다발 사이가 벌어지는 현상으로 인해 여과효율이 낮아지는 문제가 있다.
또한, 추가적인 종래 기술로는 에어실린더를 이용한 상하당김 압착방식이 있다.
에어실린더를 이용한 상하당김 압착방식의 경우 상부실린더의 왕복운동으로 섬유사를 압착하는 방식으로서, 섬유사를 단순히 수직방향으로 당겨 이완 압착시킴으로써 공극을 조절하게 되는데, 이때 실린더의 힘이 섬유 여층의 상부에만 전달되고 중간층까지 전달되지 못하여 섬유사 다발 사이가 벌어지는 현상으로 인해 여과효율이 저하되는 현상이 발생되고 있다.
특히, 종래의 에어실린더를 이용한 상하당김 압착방식의 경우, 에어 실린더가 여과기 상부에 위치되기 때문에, 에어실린더의 높이 및 스트로크 높이가 높아진다는 점에서 공간적 제약이 발생되고 있다.
한국등록특허 제10-0241198호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 상하 방향으로 구동되는 실린더 장치를 통해 섬유사의 상측 걸림고리가 고정된 회전 상판을 수직방향으로 왕복이동시킴과 동시에 일측 방향으로 회전시킴으로써, 섬유여재 전층의 공극이 전체적으로 균일하고 일정하게 제어되도록 하여 여과효율을 극대화시킬 수 있고, 특히 에어실린더를 여과조의 측면으로 형성함으로써 공간적 제약을 최소화하는 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치는 속이 빈 원통 형상의 구조물로, 내부로 유입된 오염원수가 여과되어 외부로 배출되는 여과조, 상기 여과조의 상측에서 내측으로 인입되거나 또는 외측으로 인출되도록 수직 방향으로 설치되는 회전 샤프트, 상기 회전 샤프트와 연결되며, 상기 회전 샤프트를 상측방향 또는 하측방향으로 수직 왕복이동 시키는 실린더부, 상기 회전 샤프트의 측면을 둘러싸되 상기 회전 샤프트의 직경보다 큰 내경을 가지는 속이 빈 원통 형상으로 형성되고, 내측에는 상기 회전 샤프트의 측면에서 돌출된 회전 돌기가 결합되는 나선형 가이드홈이 길이 방향을 따라 사선으로 형성되며, 상기 회전 샤프트가 수직 왕복이동 되는 경우 상기 회전 돌기가 상기 나선형 가이드홈에 결합된 상태에서 상기 나선형 가이드홈의 길이 방향을 따라 이동하면서 상기 회전 샤프트가 회전하도록 가이드하는 가이드 파이프, 상기 여과조의 내측에서 상기 여과조의 하측면에 고정되는 스트레이너, 상기 스트레이너의 상측에서 상기 회전 샤프트와 연결됨에 따라 상기 회전 샤프트와 상응하게 회전 및 수직 왕복이동 되며, 상기 스트레이너의 몸체를 길이 방향으로 감싼 섬유사 다발의 상측 걸림고리가 걸림 결합되는 회전 상판 및 상기 스트레이너의 하측에서 상기 섬유사 다발의 하측 걸림고리가 걸림 결합되며, 회전하지 않고 고정되는 고정 하판을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 여과조는 상기 스트레이너를 고정시키며, 내부가 비어있는 관 형상의 고정대, 상기 여과조의 상측에 설치되며, 역세수가 유출되는 역세수 유출구, 상기 여과조의 하측에 설치되며, 오염원수가 유입되는 오염원수 유입구, 상기 여과조의 하측에 설치되며, 처리수 유출과 역세수 유입의 두 가지 기능을 수행하는 이중기능 배관 및 상기 여과조의 하측에 설치되며, 상기 여과조 내부로 역세공기를 유입시키는 역세공기 유입구를 포함하며, 상기 이중기능 배관과 상기 스트레이너의 하측부는 상기 고정대를 통해 서로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더부는 상기 여과조의 외부에서 수직 방향으로 마련되는 제1 및 제2 실린더, 상기 제1 및 제2 실린더 각각의 내부에 마련되며, 각각 상기 제1 및 제2 실린더 내부에서 왕복 이동되는 제1 및 제2 피스톤, 상기 제1 및 제2 피스톤과 각각 연결되는 제1 및 제2 피스톤 로드 및 상기 제1 및 제2 피스톤 로드를 서로 연결시키며, 중심부에는 상기 회전 샤프트의 상측 말단부가 연결되는 횡축 지지대를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 회전 샤프트는 상측 말단부에 마련되는 볼 조인트를 통해 상기 횡축 지지대와 연결되는 상부 회전 샤프트 및 상기 상부 회전 샤프트의 하측에 마련되며, 상기 회전 상판이 고정되는 하부 회전 샤프트를 포함하며, 상기 상부 회전 샤프트의 측면으로 상기 회전 돌기가 돌출될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 실린더부는 공압실린더 장치일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스트레이너는 속이 빈 원통 형상의 구조물로서 표면에는 다수의 관통공이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 스트레이너의 상측에는 상기 제1 및 제2 피스톤 로드에 의해 하측 방향으로 수직 이동되는 상기 하부 회전 샤프트의 하측 말단부가 수용되기 위한 수용 공간이 내측을 향해 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 회전 상판 및 상기 고정 하판 각각을 덮는 상측 걸림고리 고정플레이트 및 하측 걸림고리 고정플레이트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 및 제2 피스톤 로드가 상측 방향으로 수직 이동되는 경우, 상기 회전 샤프트 및 상기 회전 상판이 상측 방향으로 수직 이동됨과 동시에 상기 회전 돌기 및 상기 나선형 가이드홈의 결합에 의해 일측 방향으로 회전하게 되고, 상기 회전 상판에 걸림 결합된 상기 상측 걸림고리가 수직방향으로 당겨짐과 동시에 상기 섬유사 다발이 비틀림에 따라, 상기 섬유사 다발에 발생되는 인장력에 의해 상기 섬유사 다발 사이 공극이 감소되고, 상기 제1 및 제2 피스톤 로드가 하측 방향으로 수직 이동되는 경우, 상기 회전 샤프트 및 상기 회전 상판이 하측 방향으로 수직 이동됨과 동시에 상기 회전 돌기 및 상기 나선형 가이드홈의 결합에 의해 반대 방향으로 회전되면서 상기 섬유사 다발에 발생된 상기 비틀림 및 상기 인장력이 제거되면서 상기 섬유사 다발 사이 공극이 증가될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 역세공기 유입구를 통해 유입되는 상기 역세공기가 상기 여과조 내측으로 유입되도록 하는 다수의 홀이 형성된 역세공기 다공판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상하 방향으로 구동되는 실린더 장치를 통해 섬유사의 상측 걸림고리가 고정된 회전 상판을 수직방향으로 왕복이동시킴과 동시에 일측 방향으로 회전시킴으로써, 섬유여재 전층의 공극이 전체적으로 균일하고 일정하게 제어되도록 하여 여과효율을 극대화시킬 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 에어실린더를 여과조의 측면으로 형성함으로써 공간적 제약을 최소화하며, 같은 사이즈의 타 여과기 대비 여과면적을 늘림으로써 보다 경제적인 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 여과조(110)의 하부를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 회전 샤프트(120), 실린더부(130), 가이드 파이프(140) 및 회전 상판(160)의 연결 상태를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 실린더부(130)의 구동에 의해, 회전 샤프트(120) 및 회전 상판(160)의 구동 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 수직 가이드 파이프가 적용된 섬유여과 장치(100)를 통한 여과 진행 및 역세 진행 시 섬유사 다발의 인장 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 섬유사 다발의 회전 상태를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치(100)의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치(100)는 크게 여과조(110), 회전 샤프트(120), 실린더부(130), 가이드 파이프(140), 스트레이너(150), 회전 상판(160) 및 고정 하판(170)을 포함하여 구성된다.
여기에서, 스트레이너(150)는 섬유사 다발(1)로 이루어진 섬유여재로 측면이 덮히게 되는데, 이때 섬유사 다발(1)은 미세 필라멘트로 이루어진 섬유 다발을 의미할 수 있다.
여과조(110)는 속이 빈 원통 형상의 구조물로서, 내부로 유입된 오염원수가 여과되어 외부로 배출되도록 하는 공간을 형성한다.
보다 구체적으로, 여과조(110)의 내부에는 후술되는 스트레이너(150)의 몸체를 길이 방향으로 감싸는 섬유사 다발(1)이 설치되어 있어, 내부로 유입된 오염원수가 섬유사 다발(1) 간의 공극에 의해 여과되어 외부로 배출될 수 있다.
이러한 여과조(110)는 압력탱크로 이루어지는 것이 좋다. 그 이유는 오염원수의 수질이 악화되거나 기기이상으로 인해 역세척이 제대로 이루어지지 않을 경우 여과조(110) 내부 압력이 급격히 증가하기 때문에, 증가한 압력에서도 여과조(110)가 정상적으로 작동할 수 있어야 하기 때문이다. 또한, 여과조(110)가 높은 압력을 견딜 수 있으면 여과선속을 높여 동일한 여과면적으로 보다 많은 양의 오염원수를 처리할 수 있는 이점이 발생하기 때문이다.
한편, 이러한 여과조(110)는 고정대(110a), 역세수 유출구(110b), 오염원수 유입구(110c), 이중기능 배관(110d) 및 역세공기 유입구(110e)를 포함하여 구성될 수 있다.
고정대(110a)는 스트레이너(150)를 여과조(110) 내부에 고정시키는 역할을 하며, 내부가 비어있는 관 형상으로 형성된다. 따라서, 후술되는 역세공기 유입구(110e)를 통해 유입되는 공기가 고정대(110a)를 통해 스트레이너(150)로 유입될 수 있다.
역세수 유출구(110b)는 여과조(110)의 상측에 설치되며 역세수가 유출되는 통로 역할을 한다. 오염원수 유입구(110c)는 여과조(110)의 하측에 설치되며, 오염원수가 외부로부터 유입되는 통로 역할을 하게 된다. 또한 이중기능 배관(110d)은 여과조(110)의 하측에 설치되어 처리수 유출 및 역세수 유입 두가지 기능을 모두 수행하는 통로 역할을 하게 된다.
이러한 점은, 처리수 유출을 위한 배관과 역세수 유입을 위한 배관을 각각 따로 두는 경우 발생되는 설치공간의 제약을 해소하기 위함이다. 한편, 여기에서 처리수라 함은 오염원수가 섬유사 다발(1)에 의해 여과되어 깨끗해진 물을 의미한다.
역세공기 유입구(110e)는 여과조(110) 내부로 역세공기가 유입되기 위한 통로 역할을 하는 배관인데, 이는 도 2를 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 여과조(110)의 하부를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 2를 살펴보면, 여과조(110) 내부로 유입되는 역세공기는 역세공기 유입구(110e)를 통해 유입된 역세수 속에 버블 형태로 분사되어 역세수의 흐름을 따라 상부로 이동한 뒤, 섬유사 다발(1)의 표면에 충돌한다. 이에 따라, 역세공기는 섬유사 다발(1)에 일정 압력의 진동(흔들림)을 주게 되며, 그 결과 섬유사 다발(1)의 표면에 붙어있던 여과된 찌꺼기 입자들이 떨어져 나와 역세수와 함께 역세수 유출구(110b)를 통해 여과조(110)의 외부로 배출된다. 즉 역세수와 역세공기의 복잡작용으로 섬유사 다발(1)이 세척되는 것이다.
또한, 본 발명은 역세공기 유입구(110e)를 통해 유입되는 역세공기가 여과조(110) 내측으로 유입되도록 하는 다수의 홀이 형성된 역세공기 다공판(110f)을 더 포함할 수 있다.
다시 도 1로 돌아와서, 회전 샤프트(120)는 여과조(110)의 상측면을 관통하여 내측으로 인입되거나 또는 외측으로 인출되도록 수직 방향으로 설치된다. 이에 관해서는 도 3을 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 3을 살펴보면, 회전 샤프트(120)는 여과조(110)의 상측에서 수직 방향으로 인입 및 인출이 가능하도록 수직 방향으로 위치하는데, 이때 회전 샤프트(120)의 상측 말단부는 실린더부(130)의 횡축 지지대(130g)와 연결된다.
보다 구체적으로, 회전 샤프트(120)는 상측 말단부가 횡축 지지대(130g)와 연결되는 상부 회전 샤프트(120a) 및 상부 회전 샤프트(120a)의 하측에 마련되며 회전 상판(160)이 고정되는 하부 회전 샤프트(120b)를 포함하여 구성된다.
상부 회전 샤프트(120a)는 여과조(110)의 외부에 위치되며, 상측 말단부에 마련되는 볼 조인트(120a-1)를 통해 횡축 지지대(130g)와 연결된다. 이때, 상부 회전 샤프트(120a)는 볼 조인트(120a-1)에 의해 횡축 지지대(130g)의 하측에서 자유롭게 회전될 수 있다.
하부 회전 샤프트(120b)는 여과조(110)의 내부에 위치되며, 일정한 길이를 가지도록 하측 방향으로 연장됨에 따라 회전 상판(160)이 고정되기 위한 길이를 가지게 된다.
한편, 상부 회전 샤프트(120a)와 연결된 횡축 지지대(130g)는 실린더부(130)의 실린더 작용에 의해 수직으로 왕복 직선이동하게 된다.
보다 구체적으로, 실린더부(130)는 여과조(110)의 외부 측면에서 수직 방향으로 마련되는 제1 및 제2 실린더(130a, 130b), 제1 및 제2 실린더(130a, 130b) 각각의 내부에 마련되며 각각 제1 및 제2 실린더(130a, 130b) 내부에서 왕복 이동되는 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d), 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)와 연결 및 연장되는 제1 및 제2 피스톤 로드(130e, 130f), 제1 및 제2 스톤 로드(130e, 130f)의 상측 말단부와 각각 연결되는 횡축 지지대(130g)를 포함하여 구성된다.
이때, 제1 및 제2 실린더(130a, 130b)는 여과조(110)의 상부면이 아닌 측면에 형성되는데, 이를 통해 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치(100)의 전체적인 높이가 감소하는 이점을 가진다.
여기에서, 실린더부(130)는 일종의 공압실린더 장치이거나 또는 유압실린더 장치가 적용될 수 있다.
따라서, 공압 혹은 유압에 의해 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)이 상측 방향으로 상승 이동될 경우, 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)와 연결된 제1 및 제2 피스톤 로드(130e, 130f)가 따라 상승 이동하게 되고, 그에 따라 횡축 지지대(130g) 또한 상승 이동하게 되면서, 횡축 지지대(130g)의 중심부에 볼 조인트(120a-1)를 통해 연결된 상부 회전 샤프트(120a)가 상승 이동하게 된다.
반대로, 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)이 하측 방향으로 하강 이동될 경우, 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)와 연결된 제1 및 제2 피스톤 로드(130e, 130f)가 따라 하강 이동하게 되고, 그에 따라 횡축 지지대(130g) 또한 하강 이동하게 되면서, 횡축 지지대(130g)의 중심부에 볼 조인트(120a-1)를 통해 연결된 상부 회전 샤프트(120a)가 하강 이동하게 된다.
한편, 상부 회전 샤프트(120a)의 측면에는 상부 회전 샤프트(120a)를 둘러싸는 가이드 파이프(140)가 마련된다.
가이드 파이프(140)는 상부 회전 샤프트(120a)의 측면을 둘러싸되 상부 회전 샤프트(120a)의 직경보다 큰 내경을 가지는 속이 빈 원통 형상으로 형성되고, 내측에는 상부 회전 샤프트(120a)의 측면에서 돌출된 회전 돌기(120a-2)가 결합되는 나선형 가이드홈(140a)이 길이 방향을 따라 사선으로 형성된다. 따라서, 상부 회전 샤프트(120a)가 수직 왕복이동 되는 경우 회전 돌기(120a-2)가 나선형 가이드홈(140a)에 결합된 상태에서 나선형 가이드홈(140a)의 길이 방향을 따라 이동하면서 상부 회전 샤프트(120a)의 회전이 가이드될 수 있다.
가이드 파이프(140)에 형성된 나선형 가이드홈(140a)을 보다 구체적으로 살펴보면, 나선형 가이드홈(140a)은 가이드 파이프(140)의 길이 방향(도면 상에서는 상하 방향)으로 형성되되 직선 형태가 아닌 사선으로 비틀어진 형태가 된다. 이러한 가이드 홈(140a)은 가이드 파이프(140)에서 2개가 마련되는데, 이는 상부 회전 샤프트(120a)의 측면에서 돌출된 회전 돌기(120a-2)가 2개이기 때문이다.
즉, 상부 회전 샤프트(120a)의 측면에서 돌출된 2개의 회전 돌기(120a-2)는 각각 나선형 가이드홈(140a)에 걸림 결합된 상태에 해당하고, 실린더부(130)에 의해 상부 회전 샤프트(120a)가 상측 혹은 하측방향으로 이동되는 경우에는, 자동적으로 회전하게 된다.
이때, 회전 상판(160)은 하부 회전 샤프트(120b)의 하측 말단부에 고정되는데, 하부 회전 샤프트(120b)는 상부 회전 샤프트(120a)함께 회전되기 때문에 회전 상판(160) 또한 수직 방향으로의 상하 이동과 동시에 회전하게 된다.
이러한 회전 상판(160)에는 섬유사 다발(1)의 상측 걸림고리가 걸리는 다수 개의 상측 돌기(160a)가 마련되는데, 상측 돌기(160a)의 개수는 섬유사 다발(1)의 개수에 상응한 수로 형성된다.
회전 상판(160)의 상측 돌기(160a)에 섬유사 다발(1)의 상측 걸림고리가 걸린 상태에서 회전 상판(160)이 수직 방향으로의 상하 이동 및 회전하는 경우, 이에 상응하게 섬유사 다발(1)이 수직 방향으로 인장됨과 동시에 회전하면서 비틀리게 된다. 즉, 회전 상판(160)의 이러한 수직 방향으로 상하 이동 및 회전은 섬유사 다발(1)의 인장력 부여 및 비틀림 발생을 유도하는 것이다.
일 실시예에서, 회전 상판(160)의 상측에는 회전 상판(160)의 상측면을 덮음으로써, 상측 돌기(160a)에 걸린 상측 걸림고리가 이탈되는 것을 방지하는 상측 걸림고리 고정플레이트(160b)가 마련될 수 있다.
한편, 실린더부(130)의 구동에 의해 회전 샤프트(120) 및 회전 상판(160)이 구동되는 상태는 도 4를 통해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 4는 도 3에 도시된 실린더부(130)의 구동에 의해, 회전 샤프트(120) 및 회전 상판(160)의 구동 상태를 도시한 도면이다.
도 4(a)를 살펴보면, 도 4(a) 상태에서는 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)가 각각 제1 및 제2 실린더(130a, 130b) 내에서 상측으로 이동되지 않은 상태이기 때문에, 회전 상판(160)은 여과조(110)의 내측에서 스트레이너와 인접하게 위치한다.
도 4(b)를 살펴보면, 도 4(b) 상태에서는 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)가 각각 제1 및 제2 실린더(130a, 130b) 내에서 상측으로 이동됨에 따라, 제1 및 제2 피스톤 로드(130e, 130f)가 상승하면서 횡축 지지대(130g)가 상측 방향으로 상승하게 된다.
따라서, 횡축 지지대(130g)와 볼 조인트(120a-1)를 통해 연결된 상부 회전 샤프트(120a), 상부 회전 샤프트(120a)와 연결된 하부 회전 샤프트(120b)는 따라 상측 방향으로 상승하게 된다.
이때, 도 4(c)와 같이, 상부 회전 샤프트(120a)의 측면에 돌출된 회전 돌기(120a-2)가 나선형 가이드홈(140a)에 걸림 결합된 상태이기 때문에 상부 및 하부 회전 샤프트(120a, 120b)와 회전 상판(160)은 회전하면서 상측 방향으로 상승하게 된다.
한편, 회전 상판(160)이 하측 방향으로 이동하는 경우는 상술한 도 4(c), 도 4(b), 도 4(a)의 순서대로 과정이 진행된다.
다시 도 2로 돌아와서, 스트레이너(150)는 고정대(110a)에 의해 여과조(110) 내측 하부에 설치되며, 상측에는 하부 회전 샤프트(120b)의 하측 말단부가 수용되기 위한 수용 공간(150a)이 마련되고, 하측에는 섬유사 다발(1)의 하측 걸림고리(미도시)가 걸려 고정되되 회전하지 않는 고정 하판(170)이 형성된다.
이러한 스트레이너(150)는 속이 빈 원통 형상의 구조물로서, 표면에는 다수의 관통공(150b)이 형성된다.
고정 하판(170)은 스트레이너(150)의 하측과 연결되며, 섬유사 다발(1)의 하측 걸림고리(미도시)가 걸리는 다수 개의 하측 돌기(170a)가 마련되는데, 하측 골기(170a)의 개수는 섬유사 다발(1)의 개수에 상응한 수로 형성된다.
회전 상판(160)의 상측 돌기(160a)에 섬유사 다발(1)의 상측 걸림고리가 걸리고 고정 하판(170)의 하측 돌기(170a)에 섬유사 다발(1)의 하측 걸림고리가 걸린 상태에서 회전 상판(160)이 수직 방향으로의 상하 이동 및 회전하는 경우, 이에 상응하게 섬유사 다발(1)이 수직 방향으로 인장됨과 동시에 비틀리게 된다. 즉, 회전 상판(160)의 수직 방향으로의 상항 이동 및 회전동작과, 고정 하판(170)의 섬유사 다발(1) 고정은 섬유사 다발(1)의 인장력 부여 및 비틀림 발생을 유도하는 것이다.
일 실시예에서, 고정 하판(170)의 하측에는 고정 하판(170)의 하측면을 덮음으로써 하측 돌기(170a)에 걸린 하측 걸림고리(미도시)가 이탈되는 것을 방지하는 하측 걸림고리 고정플레이트(170b)가 마련될 수 있다.
다음으로는, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 가이드 파이프가 적용된 섬유여과 장치(100)를 통해 섬유사 다발(1)을 인장시키고 비틀어줌으로써 공극을 조절하는 과정을 살펴보기로 한다.
도 5는 도 1에 도시된 수직 가이드 파이프가 적용된 섬유여과 장치(100)를 통한 여과 진행 및 역세 진행 시 섬유사 다발의 인장 상태를 도시한 도면이다.
도 5(a)를 살펴보면, 섬유사 다발(1)을 통한 여과 진행 시, 먼저 실린더부(130)에 공압 혹은 유압이 제공됨에 따라, 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)가 상측 방향으로 이동하면서 제1 및 제2 피스톤 로드(130e, 130f)와 횡축 지지대(130g)가 함께 상승이동하게 된다.
이때, 회전 상판(160)은 여과조(110)의 내측에서 스트레이너(150)의 상측 방향으로 이동함과 동시에, 상부 및 하부 회전 샤프트(120a, 120b)의 회전에 따라 함께 회전하게 된다.
그에 따라, 섬유사 다발(1)에 인장력과 비틀림이 작용하게 되면서 섬유사 다발(1)의 길이 방향에 대한 전체적인 공극이 균일하게 감소하게 되고, 이때 오염원수 유입구(110c)를 통해 유입되는 오염원수가 섬유사 다발(1)에 의해 필터링된 후 처리수는 이중기능 배관(110d)을 통해 배출된다.
도 5(b)를 살펴보면, 도 5(b) 상태에서는 섬유사 다발(1)의 역세 과정 진행 시, 실린더부(130)에 공압 혹은 유압이 제거됨에 따라, 제1 및 제2 피스톤(130, 130d)가 하측 방향으로 이동하면서 제1 및 제2 피스톤 로드(130e, 130f)와 횡축 지지대(130g)가 함께 하강이동하게 된다.
이때, 회전 상판(160)은 여과조(110)의 내측에서 스트레이너(150)와 인접하는 방향으로 이동함과 동시에, 상부 및 하부 회전 샤프트(120a, 120b)의 회전에 따라 반대 방향으로 회전하게 된다.
그에 따라, 섬유사 다발(1)에 작용하였던 인장력 및 비틀림이 제거되면서 섬유사 다발(1)의 길이 방향에 대한 전체적인 공극이 확장된다. 이때, 역세공기 유입구(110e)를 통해 유입되는 역세공기에 의해 섬유사 다발(1)에 묻은 찌꺼기 및 부유물이 제거되며, 역세수는 역세수 유출구(110b)를 통해 여과조(110)의 외부로 배출된다.
다음으로는, 도 5의 상황에서 회전 상판(160)이 여과조(110)의 내측에서 스트레이너(150)의 상측 방향으로 이동함과 동시에, 상부 및 하부 회전 샤프트(120a, 120b)의 회전에 따른 섬유사 다발(1)의 회전 상태를 살펴보기로 한다.
도 6은 도 5에 도시된 섬유사 다발의 회전 상태를 도시한 도면이다.
도 6(a)를 살펴보면, 현 상태에서는 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)가 상측 방향으로 이동하지 않고, 제1 및 제2 피스톤 로드(130e, 130f)와 횡축 지지대(130g)가 상승하지 않았기에, 회전 상판(160)이 회전하지 않은 상태를 유지하게 된다.
이 경우, 스트레이너의 외측을 감싸는 섬유사 다발(1)은 회전되거나, 인장되거나 비틀리지 않고 평평한 상태를 유지하게 된다.
도 6(b)를 살펴보면, 도 6(b) 상태에서는 제1 및 제2 피스톤(130c, 130d)가 상측 방향으로 이동하면서 제1 및 제2 피스톤 로드(130e, 130f)와 횡축 지지대(130g)가 함께 상승이동하게 되고, 그에 따라 회전 상판(160)은 여과조(110)의 내측에서 스트레이너(150)의 상측 방향으로 이동함과 동시에, 상부 및 하부 회전 샤프트(120a, 120b)의 회전에 따라 함께 회전하게 된다.
이 경우, 스트레이너의 외측을 감싸는 섬유사 다발(1)은 회전 상판(160)과 함께 상측을 시작으로 회전하게 되고, 회전에 의해 섬유사 다발(1)에 인장력 및 비틀림이 작용되면서 섬유사 다발(1)의 길이 방향에 대한 전체적인 공극이 균일하게 감소하게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 섬유사 다발
100: 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치
110: 여과조
110a: 고정대
110b: 역세수 유출구
110c: 오염원수 유입구
110d: 이중기능 배관
110e: 역세공기 유입구
110f:역세공기 다공판
120: 회전 샤프트
120a: 상부 회전 샤프트
120a-1: 볼 조인트
120a-2: 회전 돌기
120b: 하부 회전 샤프트
130: 실린더부
130a, 130b: 제1 및 제2 실린더
130c, 130d: 제1 및 제2 피스톤
130e, 130f: 제1 및 제2 피스톤 로드
130g: 횡축 지지대
140: 가이드 파이프
140a: 나선형 가이드홈
150: 스트레이너
150a: 수용 공간
160: 회전 상판
160a: 상측 돌기
160b: 상측 걸림고리 고정플레이트
170: 고정 하판
170a: 하측 돌기
170b: 하측 걸림고리 고정플레이트

Claims (10)

  1. 속이 빈 원통 형상의 구조물로, 내부로 유입된 오염원수가 여과되어 외부로 배출되는 여과조;
    상기 여과조의 상측에서 내측으로 인입되거나 또는 외측으로 인출되도록 수직 방향으로 설치되는 회전 샤프트;
    상기 회전 샤프트와 연결되며, 상기 회전 샤프트를 상측방향 또는 하측방향으로 수직 왕복이동 시키는 실린더부;
    상기 회전 샤프트의 측면을 둘러싸되 상기 회전 샤프트의 직경보다 큰 내경을 가지는 속이 빈 원통 형상으로 형성되고, 내측에는 상기 회전 샤프트의 측면에서 돌출된 회전 돌기가 결합되는 나선형 가이드홈이 길이 방향을 따라 사선으로 형성되며, 상기 회전 샤프트가 수직 왕복이동 되는 경우 상기 회전 돌기가 상기 나선형 가이드홈에 결합된 상태에서 상기 나선형 가이드홈의 길이 방향을 따라 이동하면서 상기 회전 샤프트가 회전하도록 가이드하는 가이드 파이프;
    상기 여과조의 내측에서 상기 여과조의 하측면에 고정되는 스트레이너;
    상기 스트레이너의 상측에서 상기 회전 샤프트와 연결됨에 따라 상기 회전 샤프트와 상응하게 회전 및 수직 왕복이동 되며, 상기 스트레이너의 몸체를 길이 방향으로 감싼 섬유사 다발의 상측 걸림고리가 걸림 결합되는 회전 상판; 및
    상기 스트레이너의 하측에서 상기 섬유사 다발의 하측 걸림고리가 걸림 결합되며, 회전하지 않고 고정되는 고정 하판;을 포함하며,
    상기 실린더부는,
    상기 여과조의 외부에서 수직 방향으로 마련되는 제1 및 제2 실린더;
    상기 제1 및 제2 실린더 각각의 내부에 마련되며, 각각 상기 제1 및 제2 실린더 내부에서 왕복 이동되는 제1 및 제2 피스톤;
    상기 제1 및 제2 피스톤과 각각 연결되는 제1 및 제2 피스톤 로드; 및
    상기 제1 및 제2 피스톤 로드를 서로 연결시키며, 중심부에는 상기 회전 샤프트의 상측 말단부가 연결되는 횡축 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 여과조는,
    상기 스트레이너를 고정시키며, 내부가 비어있는 관 형상의 고정대;
    상기 여과조의 상측에 설치되며, 역세수가 유출되는 역세수 유출구;
    상기 여과조의 하측에 설치되며, 오염원수가 유입되는 오염원수 유입구;
    상기 여과조의 하측에 설치되며, 처리수 유출과 역세수 유입의 두 가지 기능을 수행하는 이중기능 배관; 및
    상기 여과조의 하측에 설치되며, 상기 여과조 내부로 역세공기를 유입시키는 역세공기 유입구;를 포함하며,
    상기 이중기능 배관과 상기 스트레이너의 하측부는 상기 고정대를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는, 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회전 샤프트는,
    상측 말단부에 마련되는 볼 조인트를 통해 상기 횡축 지지대와 연결되는 상부 회전 샤프트; 및
    상기 상부 회전 샤프트의 하측에 마련되며, 상기 회전 상판이 고정되는 하부 회전 샤프트;를 포함하며,
    상기 상부 회전 샤프트의 측면으로 상기 회전 돌기가 돌출되는 것을 특징으로 하는, 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 실린더부는,
    공압실린더 장치인 것을 특징으로 하는, 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스트레이너는,
    속이 빈 원통 형상의 구조물로서 표면에는 다수의 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는, 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 스트레이너의 상측에는,
    상기 제1 및 제2 피스톤 로드에 의해 하측 방향으로 수직 이동되는 상기 하부 회전 샤프트의 하측 말단부가 수용되기 위한 수용 공간;이 내측을 향해 형성되는 것을 특징으로 하는, 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전 상판 및 상기 고정 하판 각각을 덮는 상측 걸림고리 고정플레이트 및 하측 걸림고리 고정플레이트;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 피스톤 로드가 상측 방향으로 수직 이동되는 경우, 상기 회전 샤프트 및 상기 회전 상판이 상측 방향으로 수직 이동됨과 동시에 상기 회전 돌기 및 상기 나선형 가이드홈의 결합에 의해 일측 방향으로 회전하게 되고, 상기 회전 상판에 걸림 결합된 상기 상측 걸림고리가 수직방향으로 당겨짐과 동시에 상기 섬유사 다발이 비틀림에 따라, 상기 섬유사 다발에 발생되는 인장력에 의해 상기 섬유사 다발 사이 공극이 감소되고,
    상기 제1 및 제2 피스톤 로드가 하측 방향으로 수직 이동되는 경우, 상기 회전 샤프트 및 상기 회전 상판이 하측 방향으로 수직 이동됨과 동시에 상기 회전 돌기 및 상기 나선형 가이드홈의 결합에 의해 반대 방향으로 회전되면서 상기 섬유사 다발에 발생된 상기 비틀림 및 상기 인장력이 제거되면서 상기 섬유사 다발 사이 공극이 증가되는 것을 특징으로 하는, 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 역세공기 유입구를 통해 유입되는 상기 역세공기가 상기 여과조 내측으로 유입되도록 하는 다수의 홀이 형성된 역세공기 다공판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 수직 파이프에 나선형 가이드가 적용된 섬유여과장치.
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