KR102397161B1

KR102397161B1 - 마그네틱 필터

Info

Publication number: KR102397161B1
Application number: KR1020187029838A
Authority: KR
Inventors: 데런 베어드; 아서 제임스 미첼
Original assignee: 에어 비피 리미티드
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2022-05-11
Also published as: MY198167A; SA518400089B1; KR20180129827A; US20190099762A1; WO2017162864A1; EP3433020A1; US10960405B2; GB201605181D0

Abstract

고압 유체 유동 중의 유체로부터 오염 물질들을 필터링하는데 사용하기 위한 마그네틱 필터 캐리지는 복수의 마그네틱 필터 로드들을 지지하도록 배열된 프레임을 포함하여, 상기 마그네틱 필터 로드들 각각은 고정된 배향으로, 예를 들면, 서로 평행하게 그 양쪽 단부들에서 지지된다. 상기 프레임은 압력 용기의 유체 입구와 유체 출구 사이에서 유체 유동 방향을 가로 질러서 상기 압력 용기 내에 삽입되고, 그리고 상기 압력 용기를 가로 지르는 유동의 약 90% 이상이 상기 프레임을 통과하도록 배열될 수도 있다. 상기 마그네틱 필터 로드들은 클리닝 또는 교체를 위해 용이하게 제거될 수 있는 복수의 카세트들에 장착된다.

Description

마그네틱 필터

본 발명은 특히 연료 파이프 라인들에서 사용하기 위한, 예를 들면, 항공 등유와 같은 액체 연료들과 같은 석유 제품들로부터 자성, 강자성 또는 상자성 (paramagnetic) 입자들을 제거하기 위한 마그네틱 필터들 또는 스트레이너들 (strainers) 에 관한 것이다.

예를 들면, 공항에서 연료 배송 시설로 배송되는 항공 연료와 같은 연료는 파이프 라인 또는 선박의 화물창과 같은 운반 저장소로부터 오염 물질들, 예를 들면, 녹 입자들을 함유할 수 있다. 따라서, 상기 연료가 사용을 위해 분배되기 전에 상기 연료를 필터링하는 것이 요구된다.

연료 필터들은 이 분야에서 공지되어 있고, 그리고 일반적으로 종이, 메시, 섬유 또는 직물 필터 카트리지들과 같은 라인 필터링 재료들의 형태를 취한다. 연료는 임의의 오염 입자들이 필터링 재료의 상류 표면 상에 포집되도록 필터링 재료를 통과하게 된다. 이들 필터들의 문제점은 필터링 재료를 점진적으로 차단하는 오염 물질들을 제거하기 위하여 상기 필터들이 제거되고, 그리고 주기적으로 클리닝 또는 교체되어야 한다는 것이다. 게다가, 필터가 더러워지면 필터의 압력 차가 증가되어 필터를 통하여 연료를 펌핑하는데 더 많은 에너지가 필요하게 된다. 압력 차의 크기는 필터의 상태에 대한 표시이고, 그리고 따라서 필터가 제거되고 교체되어야 하는 경우를 확인하는데 사용될 수 있다. 이 필터링 시스템은 교체 비용들과 에너지 비용들면에서 비용이 많이 든다.

마그네틱 필터들은, 예를 들면, 가정용 난방 시스템들에서 사용되는 것으로 알려져 있다. 자석 로드는 압력 용기 내로 연장되는 얇은 벽으로 된 관형 하우징에 삽입된다. 자석들은 튜브 주위에 포집되는 유체의 잔해, 특히 녹과 같은 자성 철 및 강 입자들을 끌어 당긴다. 충분한 잔해가 자석들과 유체 사이에서 장벽을 형성하도록 구축되는 경우에, 상기 필터링 시스템은 클리닝되어야 할 것이고, 상기 장벽은 마그네틱 코어로부터 포집되는 새로운 재료의 반경 방향 거리로 인하여 녹의 포집 효율을 감소시킨다. 이것은 육안 검사에 의해서 결정될 수 있다. 하지만, 튜브가 압력 용기의 연료와 대기 사이의 매우 높은 압력 차를 견뎌야 하기 때문에 이런 필터는 연료 파이프 라인들과 같은 고압 환경들에 적합하지 않다. 게다가, 육안 검사는 상기 필터링 시스템을 배수해야 하기 때문에 필터가 막히는 시기를 결정하기가 어렵다.

마그네틱 필터 유닛을 수용하기 위해 파이프 벽에 큰 구멍이 형성되어 있으면서, 증가된 직경의 파이프 섹션을 포함하는 파이프 라인들에서 사용하기 위한 마그네틱 필터들이 제안되었다. 상기 마그네틱 필터 유닛은 서로 평행하게 연장되고, 그리고 구멍 내로 끼워 맞춤되고 상기 구멍 주위에 고정하기 위하여 일 단부가 단부 플레이트에 연결되는 복수의 필터 로드들을 포함한다. 이런 배열체의 단점은 일반적으로 파이프의 단면적의 약 30% 에 해당하는 '데드 (dead)' 존들이 상기 필터 로드들 주위에 존재한다는 것이다. 또한, 마그네틱 필터 유닛이 극도로 무겁고, 또한 다수의 마그네틱 로드들이 있는 큰 압력을 포함하는 플랜지를 제거해야 하므로 조작하기가 번거롭고, 그리고 단부 플레이트 주위를 밀봉하기 위한 요구 조건들을 달성하기가 극히 어렵기 때문에, 이런 시스템은 대형 또는 고압 파이프 라인들 또는 위험한 유체들을 운반하는 파이프 라인들에서 사용하기에는 실용적이지 못하다. 따라서, 연료 파이프 라인들에 마그네틱 필터들을 사용하기가 어려웠다.

본 발명은 이들 문제점들의 일부 또는 전부를 해소하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 유체 유동 중의 유체로부터 자화성 (magnetically susceptible) 오염 물질들을 제거하는데 사용하기 위한 마그네틱 필터 캐리지가 제공되며, 상기 마그네틱 필터 캐리지는 복수의 세장형 마그네틱 로드들을 지지하도록 배열된 프레임을 포함하여, 상기 마그네틱 로드들 각각은 고정된 배향으로 그 양쪽 단부들에서 지지되고, 상기 프레임은 압력 용기의 유체 입구와 유체 출구 사이에서 유체 유동 방향을 가로 질러서 상기 압력 용기 내에 장착된다.
[1] 구체적으로, 본원 발명은 유체 유동 중의 유체로부터 자화성 (magnetically susceptible) 오염 물질들을 제거하는데 사용하기 위한 마그네틱 필터 캐리지로서, 상기 마그네틱 필터 캐리지는 복수의 마그네틱 로드들을 지지하도록 배열된 프레임을 포함하고, 상기 프레임은 제 1 측면 플레이트, 제 2 측면 플레이트 및 상기 제 1 측면 플레이트와 상기 제 2 측면 플레이트 사이에서 연장되는 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 가이드 플레이트는 상기 가이드 플레이트의 내부면으로부터 연장되는 복수의 위치 결정 페그들을 가지고, 상기 프레임은 압력 용기의 유체 입구와 유체 출구 사이에서 유체 유동 방향을 가로 질러서 상기 압력 용기 내에 장착되고, 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들은 상기 프레임 내에 장착되고, 상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트는 유지 플레이트를 통과하여 연장되는 개구들을 포함하는 유지 플레이트 및 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 적어도 2 개의 마그네틱 로드들을 포함하고, 상기 개구들 각각은 상기 프레임의 상기 복수의 위치 결정 페그들 중 하나에 끼워지도록 설계되고, 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들은 마그네틱 로드들의 열을 따라 정렬되도록 상기 유지 플레이트에 부착되어 있고, 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 고정된 배향으로 상기 마그네틱 로드의 제 1 및 제 2 단부들에서 상기 제거 가능한 카세트에 의해 지지되며, 상기 개구들 중 하나는 상기 마그네틱 로드들의 열을 따라 정렬되며, 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들 중 2 개의 마그네틱 로드 사이에 위치하는, 마그네틱 필터 캐리지를 제공할 수 있다.
[2] 본원 발명은 상기 [1] 에 있어서, 상기 마그네틱 필터 캐리지는 상기 마그네틱 필터 캐리지와 상기 압력 용기 사이의 슬라이딩 이동을 허용하도록 상기 압력 용기의 협동 부재들과 맞물림 하기 위해 상기 프레임의 외부 측면에 제공된 가이드 부재들을 포함하고, 상기 프레임은 측벽을 포함하며, 상기 가이드 부재들 중 하나는 상기 측벽의 길이를 연장하는, 마그네틱 필터 캐리지를 제공할 수 있다.
[3] 본원 발명은 상기 [1] 에 있어서, 상기 프레임은 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드가 상기 복수의 마그네틱 로드들 중의 다른 마그네틱 로드들에 실질적으로 평행하게 연장되도록 상기 복수의 마그네틱 로드들을 지지하도록 배열되는, 마그네틱 필터 캐리지를 제공할 수 있다.
[4] 본원 발명은 상기 [1] 에 있어서, 상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트는 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들의 대향 단부들에 부착된 한 쌍의 장착 블록들 또는 플레이트들을 포함하고, 그리고 상기 한 쌍의 장착 블록들 또는 플레이트들은 상기 프레임의 대향 측면들에 부착 가능한, 마그네틱 필터 캐리지를 제공할 수 있다.
[5] 본원 발명은 상기 [1] 에 있어서, 상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들은 상기 프레임 내의 카세트들의 복수의 열들에 배열되고, 상기 카세트들의 복수의 열들 중 인접한 열들은 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 다른 수의 마그네틱 로드들을 갖는, 마그네틱 필터 캐리지를 제공할 수 있다.
[6] 본원 발명은 상기 [1] 에 있어서, 상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트는 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 3 개 또는 4 개의 마그네틱 로드들을 포함하는, 마그네틱 필터 캐리지를 제공할 수 있다.
[7] 본원 발명은 상기 [1] 에 있어서, 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 복수의 자석들을 포함하는, 마그네틱 필터 캐리지를 제공할 수 있다.
[8] 본원 발명은 상기 [1] 에 있어서, 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 상기 제거 가능한 카세트로부터 제거 가능한, 마그네틱 필터 캐리지를 제공할 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "자화성 오염 물질들" 은 본 발명의 경우에 마그네틱 로드들과 같은, 오염 물질이 함유된 유체에 인가된 자장원 (the source of a magnetic field) 으로 끌어 당겨지는 오염 물질들을 의미한다.

본 발명의 마그네틱 로드들은 강한 영구 자석 또는 자석들, 바람직하게는 희토류 자석이거나 이들을 포함하고, 그리고 마그네틱 로드가 사용되는 유체에 대해 마그네틱 로드가 탄성적이도록 구성된다. 하나의 특히 적합한 타입의 마그네틱 로드는 튜브 내에 복수의 자석들을 포함하는 세장형 튜브들을 포함하며, 상기 자석들은 상기 튜브 내에서 종단간 (end-to-end) 배열되고, 바람직하게는 이런 형태의 마그네틱 로드 내에 포함된 자석들은 희토류 자석들이다. 본 발명에서 사용될 수도 있는 적합한 마그네틱 로드들은 당업자에게 공지되어 있다.

마그네틱 필터 캐리지가 밀봉된 압력 용기에 직접 제공될 수 있기 때문에, 상기 마그네틱 필터 캐리지 및 상기 마그네틱 필터 캐리지의 구성 요소들은 이들이 고압차를 견딜 수 있도록 제조될 필요가 없으므로 마그네틱 로드들 및 이들이 장착되는 수단은 압력차들에 대한 높은 레벨들의 저항을 제공하지 않는 방식으로 구성될 수도 있고 따라서 더 가볍고 더 저렴하게 될 수도 있다. 게다가, 마그네틱 필터 캐리지는 압력 용기와 별개이고 상기 압력 용기 내에서 완전히 삽입 및 지지될 수 있는 독립형 유닛이고, 이는 압력 용기의 구성을 단순화시키고 누출 위험을 감소시킨다.

마그네틱 필터 캐리지는 자화성 오염 물질들의 제거 효율이 증가되도록 압력 용기를 통한 유체 유동의 적어도 약 90% 또는 적어도 약 95% 를 수용하는 단면적을 가질 수 있다.

본 발명의 마그네틱 필터 캐리지에 필수적인 것은 아니지만, 압력 용기에서 마그네틱 필터 캐리지의 핸들링, 로딩 또는 제거를 돕기 위하여, 마그네틱 필터 캐리지의 프레임은 상기 압력 용기 내에서 슬라이딩 가능한 것이 바람직할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 형태에서, 마그네틱 필터 캐리지는 압력 용기 내에 위치된 대응하는 가이드 부재들과 협동하기 위한 가이드 부재들을 포함할 수 있고; 대안으로, 롤러들 또는 휠들과 같은 다른 슬라이딩 가능한 배열체들이 또한 사용될 수도 있다. 따라서, 이런 수단의 사용을 통해, 마그네틱 필터 캐리지는 압력 용기의 외부로 또는 그 내부로 용이하게 리프팅되거나 하강될 수도 있거나, 또는 수평으로와 같은 다른 배향으로 배열체를 통해 압력 용기의 내부로 또는 그 외부로 슬라이딩 가능할 수도 있다.

마그네틱 필터 캐리지의 프레임은 복수의 세장형 마그네틱 로드들을 지지하도록 구성된다. 본 발명의 일부 실시 형태들에서, 마그네틱 필터 캐리지의 프레임은 마그네틱 로드들이 서로 실질적으로 평행하게 연장되도록 마그네틱 로드들을 지지하도록 배열된다.

본 발명의 일 실시 형태에서, 마그네틱 로드들은 2 개 이상의 카세트들에 편리하게 장착될 수도 있으며, 각각의 카세트는 2 개 내지 10 개의 마그네틱 로드들, 예컨대 2 개, 3 개 또는 4 개의 마그네틱 로드들과 같은 복수의 마그네틱 로드들을 포함하고, 카세트의 마그네틱 로드들 각각은 하나 이상의 블록들 또는 플레이트들에 장착되고, 바람직하게는 마그네틱 로드들의 단부들에서 또는 이들 단부들에 인접하게 블록들 또는 플레이트들에 장착된다. 본 발명에 필수적인 것은 아니지만, 마그네틱 로드들은 각각의 카세트 내에서 평행하게 또는 대략 평행하게 편리하게 장착될 수도 있다. 그 다음에, 카세트들은 마그네틱 필터 캐리지를 형성하도록 프레임에 제거 가능하게 장착될 수도 있다. 따라서, 이런 배열체의 사용을 통해, 하나 이상의 카세트들의 제거가 마그네틱 필터 캐리지의 전체 중량을 감소시킬 것이기 때문에 마그네틱 필터 캐리지의 핸들링은 보다 용이해질 수도 있다. 게다가, 각각의 카세트가 마그네틱 필터 캐리지와 비교하여 감소된 수의 마그네틱 로드들을 포함할 것이기 때문에, 각각의 카세트는 마그네틱 필터 캐리지와 비교하여 더 가볍고 핸들링하기 더 용이해질 것이고, 그리고 마그네틱 로드들의 보다 용이하거나 보다 편리한 클리닝 및/또는 교체를 용이하게 하도록 마그네틱 필터 캐리지로부터 용이하게 분리될 수도 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 정의된 바와 같은 마그네틱 필터 캐리지 및 압력 용기를 포함하는 마그네틱 필터 시스템이 제공된다.
[9] 구체적으로, 본원 발명은 마그네틱 필터 캐리지 및 압력 용기를 포함하는, 마그네틱 필터 시스템으로서, 상기 압력 용기는 상기 마그네틱 필터 캐리지 상의 가이드 부재들과 협동하기 위한 상기 가이드 부재들을 포함하는 대향 측벽들을 포함하고, 상기 마그네틱 필터 캐리지는 복수의 마그네틱 로드들을 지지하도록 배열된 프레임을 포함하고, 상기 프레임은 제 1 측면 플레이트, 제 2 측면 플레이트 및 상기 제 1 측면 플레이트와 상기 제 2 측면 플레이트 사이에서 연장되는 가이드 플레이트를 포함하고, 상기 가이드 플레이트는 상기 가이드 플레이트의 내부면으로부터 연장되는 복수의 위치 결정 페그들을 가지고, 상기 프레임은 압력 용기의 유체 입구와 유체 출구 사이에서 유체 유동 방향을 가로 질러서 상기 압력 용기 내에 장착되고, 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들은 상기 프레임 내에 장착되고, 상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트는 유지 플레이트를 통과하여 연장되는 개구들을 포함하는 유지 플레이트 및 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 적어도 2 개의 마그네틱 로드들을 포함하고, 상기 개구들 각각은 상기 프레임의 상기 복수의 위치 결정 페그들 중 하나에 끼워지도록 설계되고, 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들은 마그네틱 로드들의 열을 따라 정렬되도록 상기 유지 플레이트에 부착되어 있고, 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 고정된 배향으로 상기 마그네틱 로드의 제 1 및 제 2 단부들에서 상기 제거 가능한 카세트에 의해 지지되며, 상기 개구들 중 하나는 상기 마그네틱 로드의 열을 따라 정렬되며, 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들 중 2 개의 마그네틱 로드 사이에 위치하는, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[10] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 마그네틱 필터 시스템은 상기 압력 용기 내외로 상기 마그네틱 필터 캐리지의 삽입 및 제거를 허용하도록 충분한 치수의 개방 가능한 해치 또는 덮개를 포함하는, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[11] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 마그네틱 필터 캐리지는 상기 마그네틱 필터 캐리지의 단면적이 상기 압력 용기를 통한 유체 유동의 적어도 90% 를 수용하도록 배열되는, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[12] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 압력 용기는 10 내지 50 bar 의 압력에서 유체를 포함하도록 구성되는, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[13] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 압력 용기는 -10 내지 +50℃ 의 온도에서 유체를 포함하도록 구성되는, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[14] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 마그네틱 필터 캐리지는 750 내지 2000 ㎥/시간의 속도로 유동하는 유체로부터 자화성 오염 물질들을 제거하도록 구성되는, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[15] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트들은 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들의 대향 단부들에 부착된 한 쌍의 장착 블록들 또는 플레이트들을 포함하고, 상기 한 쌍의 장착 블록들 또는 플레이트들은 상기 프레임의 대향 측면들에 부착 가능한, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[16] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들은 상기 프레임 내의 카세트들의 복수의 열들에 배열되고, 상기 카세트들의 복수의 열들 중 인접한 열들은 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 다른 수의 마그네틱 로드들을 갖는, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[17] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 복수의 자석들을 포함하는, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[18] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 압력 용기는 30 내지 100 bar 압력에서 유체를 포함하도록 구성된, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
[19] 본원 발명은 상기 [9] 에 있어서, 상기 유체는 항공 연료인, 마그네틱 필터 시스템을 제공할 수 있다.
압력 용기는 바람직하게는 트랙들 또는 레일들과 같은 가이드 부재들이 장착되는 실질적으로 평행한 대향 측벽들을 포함하며, 가이드 부재들은 마그네틱 필터 캐리지 상에 존재하는 트랙들 또는 레일들과 같은 가이드 부재들과 협동하도록 구성된다. 대안으로, 압력 용기에는 트랙들 또는 레일들을 장착하기 위한 내부 끼워 맞춤부들이 제공될 수도 있거나, 또는 대응하는 형상을 가질 수 있는 마그네틱 필터 캐리지와 협동하도록, 예를 들면, 'V' 자 형상으로, 테이퍼질 수도 있다. 일부의 경우들에서, 마그네틱 필터 캐리지는 압력 용기에서 대응하게 형상화된 하우징 내로 끼워 맞추기 위해 불규칙한 형상으로 형성될 수도 있다.

압력 용기는 또한 바람직하게는 개방 가능한 덮개 또는 해치를 포함하며, 바람직하게는 상기 덮개 또는 해치는 압력 용기 내외로 마그네틱 필터 캐리지의 삽입 및 제거를 허용하도록 충분한 치수를 갖는다. 압력 용기는 형상이 제한되지 않지만, 편리하게는 압력 용기는 형상이 실질적으로 원통형일 수도 있다. 압력 용기가 해치 또는 덮개를 포함하는 경우, 해치 또는 덮개의 위치는 제한되지 않고, 그리고 압력 용기가 위치하는 위치에서 마그네틱 필터 캐리지에 편리하게 접근할 수 있도록 위치될 수도 있으며, 예를 들면, 해치 또는 덮개는, 예를 들면, 리프팅 및 하강 수단에 의해서 마그네틱 필터 캐리지의 삽입 및 제거를 가능하게 하도록 위로부터 마그네틱 필터 캐리지로 접근하는 것이 바람직할 경우 상부에 있을 수도 있거나; 또는, 예를 들면, 마그네틱 필터 캐리지의 수평 삽입 및 제거를 가능하게 하도록 측면으로부터 마그네틱 필터 캐리지로 접근하는 것이 바람직할 경우 압력 용기의 측면에 위치될 수도 있다. 압력 용기가 형상이 실질적으로 원통형이고 압력 용기의 종방향 치수가 압력 용기에 대한 하나 이상의 입구 및 출구 파이프들에 수직하거나 접선이 되도록 구성되는 경우에, 압력 용기에 존재할 수도 있는 임의의 해치 또는 덮개는 압력 용기의 원통형 섹션의 단부에 편리하게 위치될 수도 있다.

본 발명의 마그네틱 필터 캐리지 및 시스템은 임의의 유체 또는 유체와 같은 거동을 갖는 다른 물질을 운반하는데 사용되는 파이프 라인들에서 사용될 수도 있고; 바람직하게는, 본 발명의 마그네틱 필터 캐리지 및 시스템은 액체를 운반하는데 사용되는 파이프 라인들에서 사용될 수도 있다. 본 발명의 하나의 특정 실시 형태에서, 본 발명의 마그네틱 필터 캐리지 및 시스템은 석유 제품들을 운반하는데 사용되는 파이프 라인들에서 사용되고, 특히 본 발명의 마그네틱 필터 캐리지 및 시스템은 항공 등유 또는 항공 가솔린과 같은 액체 연료들을 운반하는데 사용되는 파이프 라인들에서 사용될 수도 있다.

본 발명의 마그네틱 필터 캐리지 및 시스템은 편리하게는 이하의 작동 조건들 하에서 사용하는데 적합할 수도 있다: 3 내지 100 bar, 5 내지 80 bar, 5 내지 70 bar, 5 내지 50 bar, 10 내지 40 bar 범위들의 압력, 또는 2 내지 10 bar, 5 내지 10 bar 또는 30 내지 100 bar 범위들의 압력들과 같은 2 내지 100 bar 범위의 작동 압력들, 20 내지 1000 ㎥/시간, 100 내지 800 ㎥/시간, 100 내지 500 ㎥/시간, 또는 100 내지 400 ㎥/시간의 유입 액체 유속 (flow rate), 또는 대안으로 500 내지 2000 ㎥/시간 또는 750 내지 1500 ㎥/시간 범위의 유속들과 같은 20 내지 2000 ㎥/시간 범위의 유입 액체 유속.

따라서, 압력 용기는 바람직하게는 3 내지 100 bar, 5 내지 80 bar, 5 내지 70 bar, 5 내지 50 bar, 10 내지 40 bar 범위들의 압력, 또는 2 내지 10 bar, 5 내지 10 bar 또는 30 내지 100 bar 범위들의 압력들과 같은 2 내지 100 bar 범위의 압력들에서 유체를 포함하도록 구성된 압력 용기이다.

압력 용기는 바람직하게는 -30 내지 +60℃, 또는 -10 내지 +50℃, 또는 -5 내지 +40℃, 또는 0 내지 +30℃ 범위의 온도들에서 압력 하에서 유체를 포함하도록 구성된 압력 용기이다.

마그네틱 필터 캐리지는 20 내지 1000 ㎥/시간, 100 내지 800 ㎥/시간, 100 내지 500 ㎥/시간, 또는 100 내지 400 ㎥/시간의 유체 유속들, 또는 대안으로 500 내지 2000 ㎥/시간 또는 750 내지 1500 ㎥/시간의 범위의 유속들과 같은 20 내지 2000 ㎥/시간의 속도로 흐르는 유체로부터 자화성 오염 물질들을 제거하도록 구성된다.

본 발명의 마그네틱 필터 캐리지 및 시스템이 사용될 수도 있는 온도 범위는 사용된 재료들 및 마그네틱 필터 캐리지가 사용될 유체에 근거하여 당업자에게 공지될 것이다. 일반적으로, 본 발명의 마그네틱 필터 캐리지 및 시스템이 석유 제품들을 운반하기 위한 파이프 라인들에서 사용되는 경우에, 석유 제품들은 일반적으로 -30 내지 +60℃, 또는 -10 내지 +50℃, 또는 -5 내지 +40℃, 또는 0 내지 +30℃ 범위의 온도들에서 마그네틱 필터 캐리지에 노출될 수도 있다.

압력 용기의 적어도 20 미터 상류에서 압력 용기로 유입되는 파이프 라인은 일반적으로 6" (152.4 mm) 보다 큰, 또는 8" (203.2 mm) 보다 큰, 또는 12" (304.8 mm) 보다 큰, 또는 18" (457.2 mm) 보다 큰, 또는 심지어 24" (609.6 mm) 보다 큰 내경을 가질 수 있다.

본 발명이 보다 쉽게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 이제 실시예로서 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1 은 마그네틱 필터 캐리지를 포함하는 압력 용기를 포함하는 필터 배열체의 사시도이고;
도 2 는 도 1 의 필터 배열체의 측면도이고;
도 3 은 필터 로드들을 포함하는 필터 캐리지의 사시도이고;
도 4 는 도 3 의 캐리지 프레임의 사시도이고; 그리고
도 5 는 도 3 의 로드 카세트의 사시도이다.

이제 도 1 및 도 2 를 참조하면, 석유 제품, 예를 들면, 항공 연료와 같은 유체를 운반하기 위한 고압 파이프 라인 (2) 이 도시된다. 압력 용기 (4) 를 포함하는 여과 경로는 상기 압력 용기 (4) 의 양측에서 한 쌍의 엘보 섹션 (6) 및 한 쌍의 대직경 파이프 섹션 (8) 에 의해서 상기 파이프 라인에 제공된다. 바이패스 유동 경로에는 또한 압력 용기 (4) 를 바이패스하기 위한 바이패스 파이프 라인 (10) 의 형태로 요구되는 경로를 선택하기 위한 밸브들 (12) 이 제공된다.

파이프의 통상적인 치수들은 직경이 약 0.5 내지 1.5, 또는 1 내지 2, 또는 1.5 내지 3 미터인 대직경 파이프 및 높이가 대략 1, 1.5 또는 2.0 미터이고 폭이 0.5 내지 2, 또는 0.5 내지 1.5, 또는 0.5 내지 1 미터인 압력 용기와 함께 약 6 인치 이상, 8 인치 또는 12, 18 또는 24 인치가 될 수 있다. 하지만, 다른 치수들 및 다수의 입구들 또는 출구들도 또한 가능하다.

엘보 섹션들 (6) 각각은 파이프 라인에 실질적으로 평행하게 연장되는 대직경 파이프 섹션들 (8) 중 하나의 벽을 통해 연결된다. 대직경 파이프 섹션들 (8) 에 실질적으로 수직으로 연장되는 압력 용기 (4) 는 실질적으로 원통형이고, 그리고 대직경 섹션들 (8) 은 압력 용기 (4) 를 가로 지르는 유체 유동에 대해서 입구 (7) 및 출구 (9) 를 각각 제공하도록 대향 관계로 상기 압력 용기의 벽들을 통하여 연결된다. 파이프의 통상적인 치수들은 직경이 약 0.5 미터인 대직경 파이프 및 높이가 대략 1.1 미터이고 폭이 580 ㎜ 인 탱크와 함께 약 8 인치가 될 수 있다. 하지만, 다른 치수들 및 다수의 입구들 또는 출구들도 또한 가능하다.

압력 용기는 상부에 액세스 해치 (14) 를 포함하고, 상기 액세스 해치는 힌지식으로 개방될 수도 있다. 압력 용기 (4) 는 입구와 출구 사이의 유동 방향에 수직인 압력 용기의 직경을 가로 질러서 연장되는 마그네틱 필터 캐리지 (16) 를 지지한다. 마그네틱 필터 캐리지는 유동으로부터 입자들을 필터링하기 위해, 후술되는 바와 같이, 복수의 마그네틱 필터 로드들을 지탱한다.

이제 도 3 및 도 4 를 참조하면, 마그네틱 필터 캐리지 (16) 는 한 쌍의 측면 플레이트들 (18), 상기 측면 플레이트들 (18) 의 하부 에지들 사이에서 연장되는 하부 가이드 플레이트 (20), 및 상기 측면 플레이트들 (18) 의 상부 에지들 사이에서 연장되는 블록 케이지 (22) 를 포함한다.

측면 플레이트들 (18) 은 직사각형이고, 그리고 상기 측면 플레이트들 각각에는 그 외부면 (24) 상에 그 길이를 따라 연장되고 압력 용기 (4) 의 측벽들에서 대응하는 트랙들 (미도시) 과 협동하기 위한 가이드 레일들로서 역할을 하는 한 쌍의 평행한 세장형 플랜지들 (26) 이 제공된다. 측면 플레이트들 (18) 은 바람직하게는 이들의 짧은 측면들 (28) 을 따라서 가이드 플레이트 (20) 의 대향하는 짧은 측면들 (30) 에 용접되고, 상기 가이드 플레이트는 직사각형이고 대응하는 폭을 갖는다. 대안으로, 측면 플레이트들은 상이한 캐리지 설계들을 수용하기 위해 대안적인 구성들이 사용되도록 제거 가능할 수도 있다.

가이드 플레이트 (20) 는 복수의 자석 로드 카세트들 (36) 을 위치 결정하기 위하여 그 내부면 (34) 으로부터 연장되는 위치 결정 페그들 (32) 을 갖는다. 블록 케이지는 또한 직사각형이고, 그리고 바람직하게는 대향하는 짧은 측면들 (40) 을 따라서 측면 플레이트들의 상부 짧은 측면들 (38) 에 용접된다.

또한, 도 5 를 참조하면, 각각의 자석 로드 카세트 (36) 는, 예를 들면, 3 개 또는 4 개의 긴 로드들 (42) 을 포함하는 편리하게 수동 핸들링할 수 있는 크기로 되어 있다. 로드들 (42) 각각은 이 분야에 잘 알려진 바와 같이 복수의 자석들을 포함하는 튜브를 포함한다. 로드들 각각은 이들의 하부 단부들 (44) 에서 세장형 유지 플레이트 (46) 에 부착되어 하부 단부들 (44) 은 상기 플레이트의 길이를 따라서 정렬된다. 또한, 유지 플레이트 (46) 는 자석 로드 카세트를 견고하게 제 위치에 유지하고 임의의 유동 여기 진동 (flow induced vibration) 을 감소시키도록 캐리지 프레임의 가이드 플레이트 (20) 의 위치 결정 페그들 (32) 위에서 끼워 맞춰지도록 크기가 정해진 로드들 사이에 위치하는 구멍들 (48) 을 포함한다.

상부 단부 (50) 에서, 로드들은 이들이 서로 실질적으로 평행하고 고정된 관계로 연장되도록 대응하는 세장형 유지 블록들 (52) 을 통과한다. 각각의 유지 블록 (52) 은 자석 로드 카세트 (36) 가 도 3 및 도 4 에서 알 수 있는 바와 같이 프레임 (16) 에 끼워 맞춤될 때 내부에 밀접하게 끼워 맞춤되도록 블록 케이지 (22) 의 길이 방향 갭들 (54) 에 대응하는 폭을 갖는다. 블록 케이지 (22) 는 각각의 유지 블록 (52) 의 길이에 대응하여 이격된 유지 바들 (56) 을 추가로 갖는다.

유지 블록들 (52) 각각에는 프레임 외부로 자석 로드 카세트를 리프팅하기 위한 핸들 (58) 이 제공된다. 유지 프레임 (60) 은, 예를 들면, 프레임 내에 카트리지들을 유지하도록 신속 해제 패스너들 (62) 을 사용하여 블록 케이지 (22) 에 고정될 수도 있다. 측면 플레이트들 (18) 각각에는 마그네틱 필터 캐리지 (16) 를 리프팅하고 하강하는데 사용될 수 있는 한 쌍의 강 걸쇠들 (64) 이 제공된다.

프레임 및 자석 로드 카세트들은 오프셋 열들로 된 로드들을 제공하도록 배열된다. 따라서, 이 실시예에서는 3 개의 열들로 된 2 개의 카세트들이 존재한다. 외부 열들은 3 개의 로드들을 각각 포함하는 2 개의 카세트들을 포함하고, 그리고 내부 열은 2 개의 카세트들을 포함하는데, 하나는 4 개의 로드들을 포함하고 다른 하나는 3 개의 로드들을 포함한다.

사용시, 압력 용기 (4) 의 해치 (14) 는 개방되고, 마그네틱 필터 캐리지 (16) 는 압력 용기 (4) 내로 하강되고, 그리고 해치는 폐쇄된다. 필터 경로를 통하여 유동을 배향하는 밸브들 (12) 에 의해서, 유동은 엘보 섹션 (6) 으로 들어가고, 그리고 대직경 파이프 섹션 (8) 으로 향하게 된다. 결과적으로, 유동 속도는 감소된다. 그 다음에, 유체는 압력 용기에 의해서 제공된 더 큰 단면적으로 인하여 다시 한번 감소된 속도로 입구 (7) 를 통해 압력 용기 (4) 로 들어가고, 그리고 마그네틱 필터 캐리지를 통하여 자석 로드들 사이를 통과한다. 자화 강 및 녹 입자들과 같은 입자들은 자기장들에 의해서 끌어 당겨져 자석 로드들에 부착된다. 필터링된 유체는 출구 (9) 를 통해 다른 대직경 파이프 섹션 (8) 내로 압력 용기 (4) 를 빠져 나와 엘보 섹션을 통해 파이프 라인으로 되돌아 간다.

재료가 자석 로드들 상에 축적됨에 따라, 달성된 여과 레벨이 유용한 레벨들 이하로 떨어질 때까지 추가의 입자들을 포획하는 자기장의 능력은 줄어든다. 따라서, 자석 로드들은 주기적으로 클리닝되거나 교체되어야 한다. 이런 배열체에 의해서, 각각의 카세트는 클리닝 또는 교체를 위해 개별적으로 제거될 수 있다. 따라서, 임의의 손상되거나 마모된 카세트는 연속 작동을 허용하도록 교체될 수 있다.

또한, 각각의 로드는 카세트로부터 쉽게 제거될 수도 있다. 로드들은 파이프 내의 유체 또는 (유체가 연료일 때 물과 같은) 비호환성 액체들과 혼화되거나 호환될 수 있는 세척 용액을 사용하여 클리닝될 수도 있다.

Claims

유체 유동 중의 유체로부터 자화성 (magnetically susceptible) 오염 물질들을 제거하는데 사용하기 위한 마그네틱 필터 캐리지로서,
상기 마그네틱 필터 캐리지는 복수의 마그네틱 로드들을 지지하도록 배열된 프레임을 포함하고,
상기 프레임은 제 1 측면 플레이트, 제 2 측면 플레이트 및 상기 제 1 측면 플레이트와 상기 제 2 측면 플레이트 사이에서 연장되는 가이드 플레이트를 포함하고,
상기 가이드 플레이트는 상기 가이드 플레이트의 내부면으로부터 연장되는 복수의 위치 결정 페그들을 가지고,
상기 프레임은 압력 용기의 유체 입구와 유체 출구 사이에서 유체 유동 방향을 가로 질러서 상기 압력 용기 내에 장착되고,
2 개 이상의 제거 가능한 카세트들은 상기 프레임 내에 장착되고,
상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트는 유지 플레이트를 통과하여 연장되는 개구들을 포함하는 유지 플레이트 및 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 적어도 2 개의 마그네틱 로드들을 포함하고,
상기 개구들 각각은 상기 프레임의 상기 복수의 위치 결정 페그들 중 하나에 끼워지도록 설계되고,
상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들은 마그네틱 로드들의 열을 따라 정렬되도록 상기 유지 플레이트에 부착되어 있고,
상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 고정된 배향으로 상기 마그네틱 로드의 제 1 및 제 2 단부들에서 상기 제거 가능한 카세트에 의해 지지되며,
상기 개구들 중 하나는 상기 마그네틱 로드들의 열을 따라 정렬되며, 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들 중 2 개의 마그네틱 로드 사이에 위치하는,
마그네틱 필터 캐리지.
제 1 항에 있어서,
상기 마그네틱 필터 캐리지는 상기 마그네틱 필터 캐리지와 상기 압력 용기 사이의 슬라이딩 이동을 허용하도록 상기 압력 용기의 협동 부재들과 맞물림 하기 위해 상기 프레임의 외부 측면에 제공된 가이드 부재들을 포함하고, 상기 프레임은 측벽을 포함하며, 상기 가이드 부재들 중 하나는 상기 측벽의 길이를 연장하는,
마그네틱 필터 캐리지.
제 1 항에 있어서,
상기 프레임은 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드가 상기 복수의 마그네틱 로드들 중의 다른 마그네틱 로드들에 평행하게 연장되도록 상기 복수의 마그네틱 로드들을 지지하도록 배열되는, 마그네틱 필터 캐리지.
제 1 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트는 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들의 대향 단부들에 부착된 한 쌍의 장착 블록들 또는 플레이트들을 포함하고, 그리고
상기 한 쌍의 장착 블록들 또는 플레이트들은 상기 프레임의 대향 측면들에 부착 가능한, 마그네틱 필터 캐리지.
제 1 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들은 상기 프레임 내의 카세트들의 복수의 열들에 배열되고, 상기 카세트들의 복수의 열들 중 인접한 열들은 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 다른 수의 마그네틱 로드들을 갖는, 마그네틱 필터 캐리지.
제 1 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트는 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 3 개 또는 4 개의 마그네틱 로드들을 포함하는, 마그네틱 필터 캐리지.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 복수의 자석들을 포함하는, 마그네틱 필터 캐리지.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 상기 제거 가능한 카세트로부터 제거 가능한, 마그네틱 필터 캐리지.
마그네틱 필터 캐리지 및 압력 용기를 포함하는, 마그네틱 필터 시스템으로서,
상기 압력 용기는 상기 마그네틱 필터 캐리지 상의 가이드 부재들과 협동하기 위한 상기 가이드 부재들을 포함하는 대향 측벽들을 포함하고,
상기 마그네틱 필터 캐리지는 복수의 마그네틱 로드들을 지지하도록 배열된 프레임을 포함하고,
상기 프레임은 제 1 측면 플레이트, 제 2 측면 플레이트 및 상기 제 1 측면 플레이트와 상기 제 2 측면 플레이트 사이에서 연장되는 가이드 플레이트를 포함하고,
상기 가이드 플레이트는 상기 가이드 플레이트의 내부면으로부터 연장되는 복수의 위치 결정 페그들을 가지고,
상기 프레임은 압력 용기의 유체 입구와 유체 출구 사이에서 유체 유동 방향을 가로 질러서 상기 압력 용기 내에 장착되고,
2 개 이상의 제거 가능한 카세트들은 상기 프레임 내에 장착되고,
상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트는 유지 플레이트를 통과하여 연장되는 개구들을 포함하는 유지 플레이트 및 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 적어도 2 개의 마그네틱 로드들을 포함하고,
상기 개구들 각각은 상기 프레임의 상기 복수의 위치 결정 페그들 중 하나에 끼워지도록 설계되고,
상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들은 마그네틱 로드들의 열을 따라 정렬되도록 상기 유지 플레이트에 부착되어 있고,
상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 고정된 배향으로 상기 마그네틱 로드의 제 1 및 제 2 단부들에서 상기 제거 가능한 카세트에 의해 지지되며,
상기 개구들 중 하나는 상기 마그네틱 로드의 열을 따라 정렬되며, 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들 중 2 개의 마그네틱 로드 사이에 위치하는,
마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 마그네틱 필터 시스템은 상기 압력 용기 내외로 상기 마그네틱 필터 캐리지의 삽입 및 제거를 허용하도록 충분한 치수의 개방 가능한 해치 또는 덮개를 포함하는, 마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 마그네틱 필터 캐리지는 상기 마그네틱 필터 캐리지의 단면적이 상기 압력 용기를 통한 유체 유동의 적어도 90% 를 수용하도록 배열되는, 마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 압력 용기는 10 내지 50 bar 의 압력에서 유체를 포함하도록 구성되는, 마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 압력 용기는 -10 내지 +50℃ 의 온도에서 유체를 포함하도록 구성되는, 마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 마그네틱 필터 캐리지는 750 내지 2000 ㎥/시간의 속도로 유동하는 유체로부터 자화성 오염 물질들을 제거하도록 구성되는, 마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들 중 각각의 제거 가능한 카세트들은 상기 적어도 2 개의 마그네틱 로드들의 대향 단부들에 부착된 한 쌍의 장착 블록들 또는 플레이트들을 포함하고,
상기 한 쌍의 장착 블록들 또는 플레이트들은 상기 프레임의 대향 측면들에 부착 가능한, 마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 2 개 이상의 제거 가능한 카세트들은 상기 프레임 내의 카세트들의 복수의 열들에 배열되고, 상기 카세트들의 복수의 열들 중 인접한 열들은 상기 복수의 마그네틱 로드들 중 다른 수의 마그네틱 로드들을 갖는, 마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 마그네틱 로드들 중 각각의 마그네틱 로드는 복수의 자석들을 포함하는, 마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 압력 용기는 30 내지 100 bar 압력에서 유체를 포함하도록 구성된, 마그네틱 필터 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 유체는 항공 연료인, 마그네틱 필터 시스템.