KR102617787B1 - 가스 유체용 집진 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 유체용 집진 장치 및 그 집진 장치의 제조 방법에 관한 것이다. 미세 먼지를 포함하는 가스 유체로부터 먼지를 제거하기 위해 이용되는 집진 장치는 주기적 세척 시스템을 갖추고 있으며, 필터링 요소(2)를 갖는 하나 이상의 필터링 조립체(1)를 포함한다. 필터링 요소(2)는 관형 연장부를 구비하고 일 단부에서 폐쇄된다. 이들은 강성 또는 반강성의 필터링 재료로 제작되며, 그 길이에 평행한 방향을 따라 서로 접촉 상태로 유지된다; 필터링 요소(2)는, 그들 사이에서, 일 단부가 개방되어 있고 필터링 요소(2)가 폐쇄되 단부의 반대편의 단부에서 폐쇄된 유동 채널(3)을 둘러싼다.
집진 장치의 필터링 조립체(1)를 제조하는 방법은, 서로 연결되어 있는 Ω자 형상의 반복에 의해 형성되는 횡단면을 갖는 파형 시트(corrugated sheet)(8)를 얻기 위해, 필터링 재료의 시트를 영구적으로 변형시키는 단계; Ω자 형상의 직선 부분들이 접촉 상태를 유지하도록 및 필터링 요소(2)의 열을 얻도록, 2 개의 변형된 시트를 결합시키는 단계; 서로 마주보는 필터링 요소의 모선을 따라 필터링 요소들이 접촉하도록 배치함으로써, 필터링 요소의 다양한 열들을 서로 연결시키는 단계; 및 필터링 요소(2)의 단부들 및, 필터링 요소들 사이에 형성된 유동 채널(3)의 단부들을 폐쇄하는 단계를 포함한다.

Description

가스 유체용 집진 장치 및 그 제조 방법
본 발명은 가스 유체용 집진 장치 및 그 집진 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
가스 유체, 보통 산업적 변환 공정에 의해 오염된 공기 -이 공기 중에는 먼지가 결정적으로 상당한 비율로 존재하며, 이 비율은 주위 환경의 공기에 먼지가 정상적으로 존재하는 것보다 더 높음 - 를 처리하기 위한, 산업 기계(집진 장치)가 특히 참조된다. 이러한 기계들의 용도 기능은, 오염된 산업용 공기를 대기로 및/또는 밀폐된 작업 환경으로 방출하기에 적합하도록 처리하는 것이다.
특히, 그러나 배타적이지 않게, 본 발명은, 사일로(silos)를 적재할 때, 또는 예를 들어 혼합기, 컨베이어, 포장기, 도저(dosers), 열적 또는 기계적 절단기 및/또는 기타 기계 등을 통해 수행되는 변형, 이동, 절단 또는 기타 산업적 공정 중에 발생하는 먼지를 포함하는 공기로 구성되어 있는 가스 유체로부터 먼지를 제거하는데 이용될 수 있는, 집진 장치에 관한 것이다; 이러한 가스 유체는 대기 중에 방출될 수 없고, 포함된 먼지를 사전 제거하지 않고는 재사용될 수 없다.
심지어 전체 부피가 수 입방 미터일 수 있는 문제의 집진 장치들은, 각각에 다수의 필터링 요소가 존재하는 하나 이상의 필터링 조립체로 보통 실현된다.
필터링 요소는 다양한 형상과 크기를 갖는다. 보통 이러한 요소는 관형 연장부를 가지며, 길이가 50cm 이상이다.
그것들의 산업적 응용예에서, 이들 집진 장치는 미세 먼지, 즉 약 0.5미크론(micron) 내지 1000 미크론 범위의 입자 크기를 갖는 먼지를 처리하는데, 이는 약 0.5gr/m3 내지 500gr/m3 범위의 농도를 갖는다.
더 상세히 말하자면, 미립자 오염 물질 분야에서, 공기 정화 장치는 2개의 기본 그룹으로 분류된다: 공기 필터와 집진 장치가 그것이다. 공기 필터는 대기 중에서 발견할 수 있는 낮은 크기의 먼지 농도를 제거하도록 설계된다. 그것들은 전형적으로, 먼지 농도가 1000 입방 피트의 공기 당 1.0 그레인(grain)을 거의 넘지 않는, 환기(ventilation), 공기 조화 및 난방 시스템에서 사용되며, 보통 1000 입방 피트의 공기 당 0.1그레인 미만에서 적절하다.
집진 장치는 보통, 정화되어야 하는 공기 또는 가스가 입방 피트 당 0.1그레인 미만에서 100그레인까지, 또는 그 이상 변하는 오염 물질 농도를 갖는 산업적 공정을 위해 설계된다.
따라서, 집진 장치는 공기 필터가 설계된 농도보다 100 내지 20000배 더 큰 농도를 처리할 수 있다.
필터링 되어야 할 공기 중에 먼지가 많기 때문에, 집진 장치의 필터링 요소는 매우 빨리 막히는 경향이 있다; 그러므로, 이러한 집진 장치는 자동 또는 반자동 유형(작업자의 재량에 따라 세척 시스템이 개입하며, 소프트웨어로 관리되지 않음)의 주기적 세척 시스템과 결합해야 한다.
원래 원통형 직물(fabric) 슬리브부터 주름진 종이로 제작된 현재의 타원형 형상에 이르기까지, 종래 기술은, 치수와 비용 상의 이점과 함께, 오염된 공기의 흐름에 노출된 필터링 표면을 집진 장치 자체의 부피 단위만큼 증가시키도록 설계된 실시예들의 지속적인 발전을 보이고 있다.
원형, 타원형 또는 다각형의 횡단면을 갖는 복수의 관형 필터링 요소를 갖는 집진 장치는 현재 공지되어 있으며, 이 필터링 요소는 개방 단부 및 폐쇄 단부를 가지므로, 일 측에서만 더러운 공기가 들어가고 일 측에서만 깨끗한 필터링된 공기가 빠져 나온다. 필터링 표면인 이러한 필터링 요소의 외부 케이싱은, 다양한 유형의 직물 또는 셀룰로오스로 제작될 수 있으며, 부드럽거나 주름질 수 있다; 이 주름은 명목적인 필터링 표면적을 증가시키지만, 종종 이들의 끝 부분에 먼지가 쌓일 수 있는 영역을 형성한다. 이는 활성 필터링 표면적을 명목적인 필터링 표면적보다 작게 만들며, 때로는 현저하게 작게 만든다. 사실, 이 주름진 요소의 날카로운 모서리는, 먼지의 고착 및 공기의 통과를 방해하는 상당한 덩어리를 형성하는 출발점이 된다.
공기에 대해 이용 가능한 필터링 표면적을 줄이는 것 외에도, 주름 안에 갇힌 먼지는 세균성 부하(bacterial load)의 증식 위험 때문에 먼지가 쌓이는 것이 매우 부정적인 영향을 끼치는 식품 응용 분야에서 특히 위험하다; 주름은 또한 채워지는 경향이 있는 모든 먼지들에 대해 매우 기능적이지 않게 된다. 어떠한 경우라도, 이들 집진 장치는, 액체는 말할 것도 없고, 젖은 먼지도 필터링 하는데에 적합하지 않다.
집진 장치의 작동 모드에 따라, 제거되어야 할 먼지가 있는 가스 유체가 필터링 요소의 개방 단부로 들어갈 수 있거나, 먼지가 없는 가스 유체가 필터링 요소의 개방 단부로부터 빠져나올 수 있다; 전자의 경우 먼지는 필터링 요소의 내부 표면 상에 침착(deposited)되는 반면, 후자의 경우에는 외부 표면 상에 침착된다.
종래 기술의 집진 장치에서, 필터링 표면은 보통 필터링 요소의 내부 또는 외부에 보강 구조와 결합되며, 이 보강구조는 집진 장치의 작동 중에, 먼지가 제거되어야 할 유체의 흐름에 노출되는 필터링 표면적을 감소시키는 필터링 요소의 어떠한 변형도 방지하려는 목적을 갖는다.
이러한 집진 장치의 구성은, 언급된 바와 같이 상당한 치수를 가지며 다량의 가스 유체를 필터링해야 하는 집진 장치의 전형적이고 명확한 문제에 직면해야 한다. 예를 들어, 활성 필터링 표면과 필터의 부피 사이의 비율을 증가시키는 것이 바람직하며, 즉, 동일한 치수를 갖는 동일한 유형의 다른 필터와 비교할 때 필터링 효율을 증가시키는 것이 바람직하다; 또한, 이러한 집진 장치의 작동 및 세척을 위한 에너지 소비도 가능한 한 많이 줄일 필요가 있다.
직면하게 될 또 다른 문제점은, 종래 기술의 집진 장치에서 발견되는 구성 방법과 관련하여 집진 장치의 구성을 단순화할 필요가 있다는 것이다.
몇몇 공지된 필터들은 특허문헌 EP 0350338호, DE 3802190호, US 2006/0070364호에 개시되어 있다. 이 문헌들은 자동차 분야에서 이용되도록 의도된 필터와 관련이 있으며, 이러한 필터들은 해당 필터링 재료가 허용 한계를 넘어 더러워지면 교체되거나 또는 필터링 재료가 각각의 지지체로부터 분해된 후에 수동으로 세척되도록 설계되어 있다.
EP 0350338호, DE 3802190호, US 2006/0070364호에서 개시된 필터들은, 필터링 재료가 자동차 분야보다 훨씬 더 빨리 더러워지는 가스 유체를 처리하는 산업 기계에 이용하기에는 적합하지 않다.
본 발명의 목적은, 동일한 유형의 공지된 집진 장치보다 더 나은 방법으로 종래 기술의 전술한 문제점을 해결하는, 집진 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 장점은, 집진 장치의 활성 필터링 표면적에 비해 감소된 크기를 갖는 집진 장치를 제공한다는 것이다.
본 발명의 또 다른 장점은, 감소된 크기를 갖고 낮은 에너지 소모로 작동하는 세척 시스템을 통한 효과적인 세척이 가능하다는 것이다.
본 발명의 또 다른 장점은, 정화될 환경에 대해 임의의 위치에 설치될 수 있는, 주목할 만한 견고성 및 강도를 가진 구조체를 구비한다는 것인데, 그것에 의해 다양한 장점들이 따른다: 더 가볍고, 더 많이 포함되는 크기를 갖고, 공정 기계 또는 산업 시스템과의 보다 양호한 통합이 가능하다.
본 발명의 또 다른 장점은, 문제의 집진 장치를 제조하기 위한 간단하고 신속한 방법을 제공한다는 것이다.
이러한 목적 및 장점 등은 이하의 청구범위에 의해 특징지어지는 본 발명에 의해 달성된다.
본 발명의 추가 특징 및 장점은, 첨부된 도면들에서 오직 비제한적인 예로서 예시된, 문제의 집진 장치의 실시예 및 문제의 방법의 단계들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 외부 케이싱이 없는 문제의 집진 장치의 필터링 조립체를 위에서 본 사시도이다.
도 2는 문제의 집진 장치의 필터링 조립체를 아래에서 본 사시도이다.
도 3은 도 1의 트레이스(trace) III-III의 평면을 따라 얻어진, 문제의 집진 장치의 필터링 조립체의 단면을 도시하고 있다.
도 4는 도 3의 트레이스 IV-IV의 평면을 따라 얻어진, 문제의 집진 장치의 필터링 조립체의 단면을 도시하고 있다.
도 5는 도 3의 트레이스 V-V의 평면을 따라 얻어진, 문제의 집진 장치의 필터링 조립체의 단면을 도시하고 있다.
도 6은 문제의 집진 장치의 필터링 요소의 열을 형성하기 위하여, 연결 전에 Ω자 형상의 반복에 의해 형성된 단면을 갖는 2 개의 파형 시트의 사시도이다.
문제의 집진 장치는 미세 먼지가 포함된 가스 유체에서 먼지를 제거하는데 이용된다; 특히, 집진 장치는 약 0.5미크론 내지 1000미크론 범위의 입자 크기를 갖는 미세 먼지를 포함하는 공기로부터 먼지를 제거하는데 이용된다. 이 집진 장치는, 약 10mg/m3에서 2000mg/m3의 범위의 농도를 가진 먼지가 존재하는, 산업적 변환 공정에 의해 오염된 유체, 특히 공기로부터 먼지를 제거할 수 있다; 다량의 먼지가 존재하기 때문에, 이 집진 장치는 항상 주기적 자동 또는 반자동 세척 시스템과 결합된다.
문제의 집진 장치에는, 하나 이상의 필터링 조립체(1)가 존재하며, 각각의 필터링 조립체(1)는, 관형 연장부를 가지며 일 단부에서 폐쇄된 다수의 필터링 요소(2)를 갖는다. 필터링 요소는 부직포(non-woven fabric) 또는 셀룰로오스와 같은 공지된 유형의 반강성(semi-rigid) 필터링 재료로 제조된다.
다음의 설명에서, 좌표평면의 축 X, Y, Z의 시스템이 참조될 것이며, Z축은 필터링 요소의 길이방향(즉, 길이)을 나타내며, X축 및 Y축은 그 방향에 수직인 평면, 즉 필터링 조립체의 횡단면이 포함된 평면을 형성한다.
문제의 집진 장치에서, 동일한 필터링 조립체의 모든 필터링 요소(2)는 그 길이에 평행한 방향을 따라 서로 밀접한 접촉을 유지하여, 그 사이에 가스 유체용 유동 채널(3)을 둘러싸고, 이 유동 채널(3)은 필터링 요소의 외벽에 의해 측면으로 폐쇄되며; 필터링 요소(2) 및 유동 채널(3)의 횡단면은, 폐쇄된 기하학적 형상의 2차원적 반복으로서, 그것들이 일부분을 형성하게 되는, 필터링 조립체(1)의 횡단면을 전체적으로 형성한다. 후술되는 바와 같이, 집진 장치의 작동을 위해, 유동 채널(3)은 필터링 요소가 폐쇄된 단부의 반대편의 단부에서 폐쇄된다.
각각의 필터링 조립체(1)는, 유동 채널(3)을 형성하는 측벽들 사이에서 서로 접촉 상태로 유지되는 4개의 필터링 요소(2)를 차례로 포함하는, 적어도 하나의 기본 필터링 셀(elementary filtration cell)을 포함한다; 서로 수직으로 연결되는 기본 필터링 셀의 조립체는, 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있는 필터링 조립체의 전체 부피를 형성한다.
스페이서 섹션(4)의 개재(interposition)를 통해 적어도 일부의 필터링 요소(2)를 연결하는 것은 매우 효과적이다; 이들 스페이서 섹션(4)은, 이들이 연결하는 필터링 요소의 전체 길이를 따라 연장되고, 유동 채널(3)의 횡단면적을 증가시키도록 하는 폭을 가져서 낮은 유로 저항을 허용하면서, 오염된 영역에서 정화된 영역으로 흐르는 가스 유체의 흐름을 최적화시키도록 한다. 낮은 유로 저항 및 오염된 영역에 존재하는 낮은 잔류 압력은, 필터링 표면에서 더 쉽게 먼지를 제거하고, 결과적으로 향상된 정화 능력을 갖게 된다.
문제의 집진 장치에서, 필터링 요소(2)는 곡선형 횡단면을 가지며, 바람직하게는 원형이지만 슬롯형 또는 타원형의 횡단면일 수 있다. 몇몇 필터링 요소는, 필터링 요소의 모선(generatrices) 상에 배열된 전술한 스페이서 섹션(4)에 의해 서로 견고하게 연결되며; 따라서, 서로 이격되고 X축을 따라 연장되는 필터링 요소의 열이 형성된다. X축을 따라 연장되고 서로 이격되어 있는 이러한 필터링 요소의 열은 Y축의 방향으로 나란히 배치되고, 각각의 필터링 요소가 그것의 모선을 따라 그 인접한 열에 있는 필터링 요소의 모선과 함께 접촉하도록 서로 접촉 상태가 유지된다. 이 구조는 필터링 조립체가 매우 효과적으로 작동하도록 한다; 특히, 먼지를 포함하는 유체가 개방 단부를 통해 필터링 요소로 들어가고, 먼지가 필터링 요소의 내부 표면 상에 보유된(withhold) 후에 필터링 표면을 통해 빠져 나오게 되어, 다양한 유동 채널로 흐르도록 하고, 유통 채널을 통과해 먼지가 없는 유체가 대기 중으로 방출될 때, 효과적으로 작동하게 된다. 실제로, 이러한 구성으로, 다양한 필터링 요소들 사이의 접촉 표면이 작동상 관점 및 구조상 관점 모두로부터 최적화된다; 이러한 접촉 표면은 Z축을 따라 연장되며 필터링 요소 당 4개의 모선으로 제한된다. 다양한 필터링 요소들 사이의 접촉 표면은, 유효한 필터링을 허용하지 않는 이중의 두께를 가지며, 유용한 필터링 표면을 감소시킨다. 문제의 집진 장치에서, 이들의 "이중의 표면"은 상술한 바와 같이, 단지 다양한 필터링 요소들 사이에서 밀접하게 접촉하도록 폭이 설계되었으므로, 최소로 감소된다.
더욱이 필터링 요소의 곡선 섹션은, 주름진 필터링 요소에 대신 존재하는, 먼지가 쌓일 수 있는 영역을 피한다.
X축을 따라 연장되는 다양한 열에 속하는 필터링 요소는, 다양한 필터링 요소들을 연결하는 스페이서 섹션(4)을 통해 구조적으로 접촉 상태로 유지된다. 다양한 열의 필터링 요소는, 접촉 모선을 따라 접착(gluing) 또는 용접(welding)을 통해, 또는 후술하는 바와 같이 다양한 열의 필터링 요소를 서로에 대해 압축되도록 유지하는 기계적 제약을 통해, 인접한 열의 필터링 요소와 접촉 상태로 유지된다.
필터링 조립체의 경우, 다각형 베이스, 특히 도면에 도시된 바와 같은 직사각형 또는 정사각형 베이스를 갖는, 평행 육면체 형상이 특히 효과적이며 제조가 용이하다. 필터링 요소의 횡단면의 직경은 바람직하게는 5 내지 30 밀리미터인 반면, 다양한 필터링 요소들 사이에 존재하는 축간거리(interaxis)는 Y축을 따라 연결된 필터링 요소에 대해 1배의 직경부터 스페이서 섹션(4)을 통해 X 축을 따라 서로 연결된 필터링 요소에 대해 2배의 직경까지의 범위를 갖는다; 이러한 마지막 축간의 길이는 0에서부터 필터링 요소의 직경의 1배까지인 다양한 스페이서 섹션(4)의 길이에 명확하게 의존한다. 필터링 요소의 길이와 그 직경 사이의 비율은 15 내지 100사이에 포함된다; 필터링 요소의 길이와 그 직경 사이의 비율이 30 내지 50 사이에 포함되는 것이 특히 유리하다. 그러나, 필터링 요소의 길이가 1200 내지 1500 밀리미터를 초과하지 않는 것이 적절하다는 것이 입증되었다.
필터링 조립체의 전체 섹션의 최대 크기는, 미리 선택된 필터링 요소의 직경 및 길이의 크기와 관련하여 얻어지는 필터링 표면의 연장부에 의존한다. 명백하게, 필터링 조립체의 크기는 이들의 설치에 이용 가능한 공간과 호환되어야 한다; 어떠한 경우에도, 전술한 필터링 조립체의 구성은, 그 조립체에 의해 점유된 부피와 얻어지는 유용한 필터링 표면의 연장부 사이의 우수한 비율을 제공한다.
이하에서 설명되는 특정 기능을 수행하는 필터링 조립체의 다른 구성요소가 존재하는지 상관없이, 문제의 필터링 조립체의 구조체는, 삽입될 필요 없는 임의의 유형의 지지부 또는 프레임 없이도 우수한 강성 성능을 보장한다. 필터링 요소는 스스로 지지할 뿐만 아니라 구조적 과제를 차례로 실현할 수 있다. 동적 세척 스트레스(dynamic cleaning stress)에 대한 반응이 우수하다. 이 구조체는 본질적으로, 가로방향 평면과 길이방형 평면 모두에서의 굽힘 및 수직 방향에서의 압축에 강하다.
각각의 필터링 조립체(1)는, 필터링 요소 및 유동 채널의 단부를 폐쇄하는 기능을 수행하는 헤드부 및 폐쇄 바닥부를 포함한다. 특히, 필터링 조립체의 일 단부에 배치되고, 필터링 요소(2)의 폐쇄 단부를 위한 폐쇄 캡(5a) 및 유동 채널(3)의 개방 단부를 위한 개구부(5b)를 포함하는, 헤드부(5)가 존재한다. 또한, 필터 조립체의 나머지 단부에 배치되고, 유동 채널(3)의 폐쇄 단부를 위한 폐쇄 캡(6a) 및 필터링 요소(2)의 개방 단부를 위한 개구부(6b)를 포함하는, 폐쇄 바닥부(6)가 존재한다. 헤드부(5) 및 폐쇄 바닥부(6)는 엘라스토메릭(elastomeric) 또는 플라스틱 폴리머 재료로 제조된다.
헤드부(5) 및 폐쇄 바닥부(6)의 존재는 다양한 열의 필터링 요소들 사이에 어떠한 접착 또는 용접도 불필요하게 한다; 폐쇄 캡(5a및 6a)은 -폐쇄 캡의 상호 위치는 필터링 요소 및 유동 채널의 섹션의 크기와 관련하여 미리 결정되고 고정됨- 필터링 요소의 열의 움직임, 특히 Y방향의 움직임을 방지한다; 따라서, 다양한 열의 필터링 요소들은 상호 마주보는 다양한 필터링 요소의 모선을 따라, 서로 밀접한 접촉 상태를 항상 유지한다.
그러나, 필터링 요소 및 유동 채널의 단부들을 폐쇄하기 위해 서로 분리된 캡을 이용하는 것이 가능한데; 이 경우에, 조립체의 구조가 더 복잡할 뿐만 아니라, 필터링 요소의 열들 또한 접착되거나 용접되어야 한다.
헤드부 및 폐쇄 바닥부 상에, 가스 유체를 운반하기 위한 컨베이어, 예를 들어, 후드 -이는 도면에 도시되지 않음- 가 제공되며, 이 컨베이어는 필터링 조립체 안으로 먼지를 포함하는 가스 유체를 운반하고 먼지가 없는 가스 유체를 바깥으로 내보내는 기능을 각각 갖는다. 먼지를 포함하는 가스 유체를 운반하는 컨베이어는 또한, 집진 장치를 세척하는 단계에서, 필터링 표면으로부터 분리된 먼지를 수집하는 기능을 갖는다. 복수의 필터링 조립체를 포함하는 집진 장치에서, 컨베이어는 또한 유체를 다양한 조립체로 운반하기 위한 스플리터(splitter)의 기능을 수행한다.
각각의 필터링 조립체(1)에는, 헤드부와 폐쇄 바닥부 사이에 연장되고 조립체의 모든 필터링 요소를 둘러싸는 외부 케이싱(7)이 더 제공된다. 외부 케이싱(7)은 그 내부 표면과 필터링 조립체의 외주에 있는 필터링 요소의 외부 표면 사이에 가스 유체를 위한 유동 채널(3a)을 더 형성한다. 이러한 방식으로, 필터링 조립체 외측으로 노출되는 필터링 요소의 외부 표면은 오염된 공기가 있는 먼지투성이의 영역으로부터 격리되어, 외부 필터링 표면이 또한 집진을 위해 이용될 수 있어 이로써 깨끗한 공기를 위한 상응하는 유동 채널을 생성할 수 있다. 이 케이싱을 이용하면, 부피 단위당 유용한 표면적 밀도가 더욱 증가한다. 이 외부 케이싱은 또한, 자체 강성을 가질 뿐만 아니라 서로 간에 압축된 다양한 필터링 요소를 유지하기 때문에, 이 조립체의 압축에 대한 강성을 증가시키는데 기여한다.
필터링 조립체(1)는 먼지가 많은 환경에 있으므로, 자동 또는 반자동 세척 시스템에 의해 세척될 수 없는 먼지 축적 영역을 생성하지 않도록, 폐쇄 바닥부(6)가 일치되어 있다. 따라서, 폐쇄 바닥부(6)는 케이싱(7)의 외부 프로파일을 따른다.
집진 장치는 필터링 조립체(1)를 세척하기 위한 세척 시스템을 더 포함한다. 특히, 세척 시스템은 먼지가 침착되는 필터링 조립체(1)의 구성요소를 세척하도록 구성된다. 따라서, 세척 시스템은, 정화될 유체가 개방 단부를 통해 필터링 요소(2)로 들어가고 먼지가 필터링 요소(2)의 내부 표면 상에 보유된 후에 정화된 유체가 유동 채널(3)에서 빠져 나오게 되면, 필터링 요소(2)를 세척하도록 구성된다.
정화될 유체가 유동 채널(3) 내로 들어가고 정화된 유체가 필터링 요소(2)로부터 빠져 나오는 대안적인 작동 구성에서, 세척 시스템은 대신에 유동 채널의 내부 표면 상에(즉, 필터링 요소(2)의 외부 표면 상에) 먼지가 침착되는 유동 채널(3)을 세척하도록 구성된다.
세척 시스템은 공압식 일 수 있다.
특히, 세척 시스템은 먼지를 보유하는 필터링 요소(2)의 필터링 표면 상에 가압 공기의 하나 이상의 분사를 분배(dispensing)하기 위한 송풍 장치를 포함할 수 있다. 이러한 공기 분사는 처리되는 유체에 대해 반대흐름으로 필터링 표면 상에 작용한다.
이러한 종류의 세척 시스템은 동적 장치, 즉 진동 장치와 결합될 수 있으며, 이는 필터링 표면으로부터 먼지가 분리되는 것을 돕는다.
대안적으로, 송풍 장치는 복수의 분배 요소를 포함할 수 있으며, 각각의 분배 요소는, 정화될 유체에 대해 반대흐름으로 세척될 구성요소 상에 직접 저압의 공기 분사를 분배하기 위해, 세척될 구성요소(즉, 필터링 요소(2)의 내부 또는 대안적으로 유동 채널(3)의 내부)에 삽입되기에 적합한 파이프에 부합한다.
대안으로서, 세척 시스템은 기계식일 수 있다.
이 경우, 세척 시스템은 구조체, 특히 필터링 요소(2)를 지지하는 금속 구조체의 진동을 발생시키는 진동 장치를 포함할 수 있다. 따라서, 또한 각각의 필터링 표면이 진동하게 되어, 필터링 표면으로부터 먼지 입자가 분리된다.
충격식 세척 시스템, 즉 필터링 요소(2)를 지지하는 구조체 상에 충돌을 일으킬 정도로 운동량을 가질 때까지 가속되는 상당한 질량을 갖는 요소가 제공되는 세척 시스템을 이용하는 것도 또한 가능하다.
충돌은 또한, 세척 효과를 향상시키기 위해 두 번 이상 반복될 수 있지만, 그러나 지속적으로 진동을 발생시키는 진동 장치와는 크게 다르다. 또한, 진동 장치를 기반으로 한 시스템은 충격 현상 없이 구조체와의 연결을 통해 동적 효과를 구조체에 전달한다.
세척 시스템은 주기적 유형(periodic type)이며, 즉, 이것은 필터 조립체(1) 상에 연속적으로 작용하지 않고, 사전에 설정된 순간에만 작용한다.
세척 시스템은 자동식, 즉 세척 장치 및, 세척 장치를 활성화시키는 것에 외에도 세척 장치가 언제 활성화되어야 하는지를 결정하는 소프트웨어를 포함할 수 있다.
대안적으로, 세척 시스템은 반자동식, 즉 소프트웨어에 의해 관리되는 대신에 조작자에 의해 작동이 결정되는 세척 장치가 제공될 수 있다.
어떠한 경우에도, 세척 장치는 조립된 구성에서, 즉 필터링 요소(2) 및 유동 채널(3)의 횡단면이 폐쇄된 기하학적 형상의 2차원적 반복에 의해 필터링 조립체의 횡단면을 전체적으로 형성하는 구성에서, 필터링 조립체(1) 상에 작용하도록 구성된다.
특히, 세척 시스템은, 필터링 요소(2)의 열이 적어도 Y축 방향으로 서로 접촉하는 동안 필터링 조립체(1)에 작용하도록 구성된다. 일부 경우에는, 헤드(5) 및/또는 폐쇄 바닥부(6)가 제거된 이후에 세정 시스템이 작동될 수 있지만, 이것은 외부 케이싱(7)을 제거하거나 필터링 요소(2)의 열을 분리할 필요는 없다.
이는 필터링 조립체(1)의 세척 작업을 특히 간단하고 신속하도록 만든다.
앞에서 언급했듯이, 문제의 집진 장치에는 하나 이상의 필터링 조립체가 있을 수 있다. 후술할 바와 같이, 이들 필터링 조립체의 제조 방법은 매우 간단하다.
반강성(semi-rigid)의 필터링 재료(예를 들어, 부직포 또는 셀룰로오스)의 시트는 영구적으로 변형되어, 서로 연결되어 있는 Ω자 형상의 반복에 의해 형성되는 횡단면을 갖는 파형 시트(8)를 얻는다; 이러한 방식으로 변형된 2개의 시트는, Ω자 형상의 직선 부분들을 연결하도록, 그리고 서로 이격되어 있고 스페이서 섹션(4) -스페이서 섹션은 서로 연결된 부분들에 의해 형성됨- 에 의해 연결되는 필터링 요소의 열을 얻도록, Ω자 형상의 중공부가 서로 마주보는 상태로, 접착 및 용접에 의해 결합된다. 이론적으로, 폐쇄 바닥부(6), 케이싱(7), 및 헤드부(5)의 존재는 필터링 요소의 열을 형성하는 파형 시트들 사이에 접착 또는 용접을 불필요하게 할 수 있는데, 그 이유는 헤드부(5), 폐쇄 바닥부(6), 및 케이싱(7)의 존재가 그 내부에 파형 시트의 조립체가 꽉 채워지게 유지하기 때문이다; 그러나, 이 솔루션은 특히 식품에 대해서는 충분히 만족스럽지 못할 수 있다.
필터링 조립체를 얻기 위해, 다양한 열의 필터링 요소는, 서로 마주하는 필터링 요소들의 모선에 접착 또는 용접을 통해 결합시키거나 또는 클램핑된 채로 유지함으로써 함께 연결되어, 다양한 열의 필터링 요소들 사이의 접촉을 보장하도록 한다. 그 다음, 예를 들어 전술한 바와 같은 헤드부 및 폐쇄 바닥부를 이용하여, 필터링 요소 및 유동 채널의 단부가 폐쇄된다.
이 필터링 조립체에서, 먼지가 제거되어야 하는 가스 유체는 필터링 요소(2)의 개방 단부로부터 들어오도록 만들어지며; 먼지가 없는 유체는 고체 입자를 보유하는 필터링 직물로부터 빠져 나오게 되고, 유동 채널(3)을 통해 필터링 조립체로부터 배출된다. 주기적으로, 프로그래밍된 자동 또는 반자동 세척 시스템에 의해, 필터링 표면을 깨끗하게 하고 유체로부터 올바른 먼지 제거를 허용하도록, 필터링 요소에 의해 보유된 입자가 제거된다.
문제의 필터링 조립체는 부피 단위당 높은 필터링 표면적 값을 갖는다; 따라서 치수 및 비용 측면에서 주목할만한 이점을 얻을 수 있다. 또한, 필터링 조립체의 구조체의 강성으로 쉽고 빠른 세척 작업이 가능하다.
필터링 요소의 구조체는, 꼭지점 또는 병목을 만나지 않고, 따라서 유체의 통과를 방해하고 효과적인 필터링 표면적을 감소시키는 덩어리 형성의 위험 없이, 오염된 유체가 필터링 요소 안으로 흐르게 한다. 또한, 스페이서 섹션(4)의 존재는 유동 채널의 섹션이 증가될 수 있도록 하여, 출구에서 먼지가 없는 유체에 대해 필터링 요소로부터의 바람직하지 않은 배압을 방지하도록 한다.

Claims (16)

  1. 산업 공정으로부터 발생하는 미세 먼지를 포함하는 가스 유체로부터 먼지를 제거하기 위한 집진 장치에 있어서,
    - 관 형태로 연장되며, 길이를 가지고, 일 단부에서 폐쇄된 복수의 필터링 요소(2)를 각각 갖는, 하나 이상의 필터링 조립체(1)를 포함하며,
    - 상기 필터링 요소(2)는 강성 또는 반강성의 필터링 재료로 제조되며;
    - 필터링 요소(2)의 적어도 일부는 스페이서 섹션(4)이 개재하여 서로 연결되고, 상기 스페이서 섹션(4)은, 스페이서 섹션(4)에 의해 연결된 필터링 요소(2)의 평행한 열(row)들을 형성하도록 상기 필터링 요소(2)의 모선(generatrices) 상에 배치되고, 상기 열들은 좌표평면의 축선(X, Y, Z)들의 시스템의 제1 축선(X)에 평행하게 연장되고, 상기 필터링 요소(2)는 곡선형 횡단면을 가지며, 상기 스페이서 섹션(4)은 직선 횡단면을 가지고, 열의 2개의 연속 필터링 요소(2)는 상기 스페이서 섹션(4)에 의해 서로 이격되고 상기 스페이서 섹션(4)에 의해 연결되며;
    - 동일한 필터링 조립체(1)의 상기 필터링 요소(2)의 열들은 상기 필터링 요소(2)의 길이에 평행한 방향을 따라 서로 접촉 상태를 유지하고, 상기 스페이서 섹션(4)은, 스페이서 섹션(4)이 연결하는 필터링 요소(2)의 전체 길이를 따라 연장되어, 가스 유체용 유동 채널(3)이 길이 방향으로 연장되고, 상기 필터링 요소(2)와 스페이서 섹션(4) 사이에 둘러싸이고, 상기 유동 채널(3)은 측면으로 폐쇄되며;
    - 필터링 요소(2) 및 유동 채널(3)의 횡단면이, 폐쇄된 기하학적 형상의 2차원적 반복에 의해, 각각의 필터링 조립체(1)의 횡단면을 전체적으로 형성하며;
    - 상기 유동 채널(3)은, 일단부에서 개방되고, 상기 필터링 요소(2)가 폐쇄된 단부의 반대편의 추가 단부에서 폐쇄되고, 그리고
    상기 집진 장치는 상기 하나 이상의 필터링 조립체(1)의 주기적 자동 또는 반자동 세척을 위한 세척 시스템을 더 포함하는, 집진 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터링 요소(2)의 열들은 상기 제1 축선(X)에 수직인 방향으로 나란히 배치되어, 각 필터링 요소(2)는 그것의 모선을 따라 인접한 필터링 요소(2)의 모선과 접촉하는, 집진 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    필터링 요소(2)의 열들은 서로 접촉 상태를 유지하여, 각 필터링 요소(2)가 모선을 따라 인접한 열의 필터링 요소(2)의 모선과 접촉하는, 집진 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    각 필터링 조립체(1)는,
    - 상기 필터링 조립체(1)의 일 단부에 배치되고 상기 필터링 요소(2)의 폐쇄 단부를 위한 폐쇄 캡(5a)을 포함하는, 헤드부(5) - 상기 헤드부(5)는 상기 유동 채널 (3)의 개방 단부를 위한 개구부(5b)를 가짐 -;
    - 필터링 조립체(1)의 나머지 단부에 배치되고 상기 유동 채널(3)의 폐쇄 단부를 위한 폐쇄 캡(6a)을 포함하는, 폐쇄 바닥부(6)를 포함하며, 상기 폐쇄 바닥부(6)는 필터링 요소(2)의 개방 단부를 위한 개구부(6b)를 갖는, 집진 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폐쇄 바닥부(6)는, 먼지가 침착되는 것을 방지하도록, 상기 제1 축선(X) 상에서 필터링 요소(2)에 접하는 프로파일에 의해 경계가 정해지고 제2 축선 상에서 스페이서 섹션(4)을 충분히 수용하며, 상기 제2 축선은 상기 제1 축선(X)에 수직인, 집진 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    각 필터링 조립체(1)는, 상기 헤드부(5)와 상기 폐쇄 바닥부(6) 사이에서 연장되고 상기 필터링 조립체의 모든 필터링 요소(2)를 둘러싸는 외부 케이싱(7)을 포함하며, 추가의 가스 유체용 유동 채널은 상기 필터링 요소(2)와 상기 외부 케이싱(7)의 내부 표면 사이에 형성되는, 집진 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 필터링 요소(2)의 횡단면은 원형인, 집진 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    각 필터링 요소(2)는 5내지 30밀리미터 직경을 갖는 횡단면을 가지며; 필터링 요소(2)의 길이와 직경 사이의 비율은 15 내지 100의 범위를 갖는, 집진 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스페이서 섹션(4)의 길이는 0보다 크고, 상기 필터링 요소(2)의 직경보다 작거나 같은, 집진 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 필터링 요소(2)의 길이는 1500밀리미터보다 작은, 집진 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 필터링 요소(2)는, 서로 연결되어 있는 Ω자 형상의 반복에 의해 필터링 요소의 횡단면이 형성되도록, 영구적으로 변형된 부직포 또는 셀룰로오스의 시트를 연결하여 제작되는, 집진 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 헤드부(5) 및 폐쇄 바닥부(6)는 엘라스토메릭(elastomeric) 또는 플라스틱 폴리머 재료로 제조되는, 집진 장치.
  13. 제1항에 따른 집진 장치의 필터링 조립체(1)를 제조하는 방법에 있어서,
    - 서로 연결되어 있는 Ω자 형상의 반복에 의해 형성되는 횡단면을 갖는 파형 시트(corrugated sheet)(8)를 얻기 위해, 강성 또는 반강성 필터링 재료의 시트를 영구적으로 변형시키는 단계;
    - Ω자 형상의 중공부가 서로 마주보는 상태로 2 개의 변형된 시트를 결합시키는 단계로서, Ω자 형상의 직선 부분들이 접촉을 유지하도록 하고 그리고 서로 접촉 상태를 유지하는 부분들에 의해 형성된 스페이서 섹션(4)에 의해 연결되며 서로 이격되어 있는 필터링 요소(2)의 열들을 얻는 단계 - 여기서, 상기 스페이서 섹션(4)은, 스페이서 섹션(4)이 연결하는 필터링 요소(2)의 전체 길이를 따라 연장되어, 가스 유체용 유동 채널(3)이 길이 방향으로 연장되고, 상기 필터링 요소(2)와 스페이서 섹션(4) 사이에 둘러싸이고, 상기 유동 채널(3)은 측면으로 폐쇄됨 -;
    - 서로 마주보는 필터링 요소(2)의 모선을 따라 필터링 요소(2)들이 접촉하도록 배치함으로써, 상기 필터링 요소(2)의 열들을 서로 연결시키는 단계 - 여기서, 상기 스페이서 섹션(4)은, 스페이서 섹션(4)에 의해 연결된 필터링 요소(2)의 평행한 열(row)들을 형성하도록 상기 필터링 요소(2)의 모선(generatrices) 상에 배치되고, 상기 열들은 좌표평면의 축선(X, Y, Z)들의 시스템의 제1 축선(X)에 평행하게 연장되고, 상기 필터링 요소(2)는 곡선형 횡단면을 가지며, 상기 스페이서 섹션(4)은 직선 횡단면을 가지고, 열의 2개의 연속 필터링 요소(2)는 상기 스페이서 섹션(4)에 의해 서로 이격되고 상기 스페이서 섹션(4)에 의해 연결됨 -; 및
    - 상기 필터링 요소(2)의 단부들 및, 상기 필터링 요소들 사이에 형성된 유동 채널(3)의 단부들을 폐쇄하는 단계를 포함하고,
    상기 필터링 요소(2) 및 유동 채널(3)의 횡단면은, 폐쇄된 기하학적 형상의 2차원적 반복으로서 상기 필터링 조립체(1)의 횡단면을 전체적으로 형성하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 Ω자 형상의 직선 부분과 상기 필터링 요소(2)의 열 사이의 접촉은, 접착(gluing) 또는 용접(welding)에 의해 얻어지는, 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 Ω자 형상의 직선 부분과 상기 필터링 요소(2)의 열 사이의 접촉은, 기계적 제약의 수단에 의해 얻어지는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 Ω자 형상의 직선 부분과 상기 필터링 요소의 열 사이의 접촉은, 상기 필터링 요소(2)의 일 단부 및 상기 유동 채널(3)의 반대측의 단부에서의 폐쇄 캡(5a, 6a)의 삽입에 의해 얻어지며, 상기 폐쇄 캡(5a, 6a)의 상호 위치는 필터링 요소(2) 및 유동 채널(3)의 횡단면의 크기에 따라 미리 결정되고 고정되는, 방법.
KR1020197020601A 2016-12-22 2017-12-22 가스 유체용 집진 장치 및 그 제조 방법 KR102617787B1 (ko)

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