KR20010038247A - 여과장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사이클론 장치를 개선한 여과 장치를 개시한다.

액의 접선방향 공급에 의해 선회류를 형성하여 이물질을 분리하는 사이클론 장치는 그 구성상 유출관이 유입관보다 높이 설치되어 공급 압력이 낮은 경우 효율적인 작동이 불가능하다.

본 발명에서는 수조 본체의 내부에 선회류 공간부를 사이에 두고 다공판을 동심으로 설치하고 압력차 감소판을 설치하여, 유출관의 위치를 유입관보다 낮춤으로써 압력변화의 문제를 해결하고 무거운 이물질과 가벼운 이물질이 자동적으로 분리 배출되도록 하였다.

Description

여과장치 {FILTERING APPARATUS}

본 발명은 여과장치에 관한 것으로, 특히 이물질이 존재하는 수원(水源)으로부터 용수(用水)를 인입할 때 사용하는 여과장치에 관한 것이다.

하천이나 바다로부터 물을 인입시켜 용수로나 수족관 등에 물을 공급하는 경우 이들은 순수(純水)가 아니라 상당량의 이물질을 포함하고 있으므로 관로(管路)등의 폐색(閉塞)을 방지하기 위해서는 여과 등 이물질의 적절한 제거 과정이 필요하게 된다.

이러한 용수의 여과에 사용되는 장치로 사이클론(cyclone) 여과장치가 알려진 바, 사이클론 장치는 일반적으로 바닥에 침강물 배출구가 있는 원통형의 수조 본체와 이 수조 본체의 상부 칸막이 벽 중앙에 동심으로 설치한 상하부 개구의 유출용 원통체와 수조 본체의 상부 칸막이벽으로 부터 아래쪽에 접선 방향으로 접속한 유입관을 구비한 구성을 가진다.

이에 따라 공급되는 유체는 유입관을 통해 수조 본체 내에 접선 방향부터 유입되고 그 힘으로 수조 본체의 내부에 선회류가 발생되어, 상대적으로 무거운 입자 등의 이물질은 원심력의 작용으로 수조 본체의 내벽면 측에 접근하여 내벽면을 따라 선회하면서 하강함으로써 하부의 침강물 배출구로 단계적 또는 연속적으로 취출된다.

한편 무거운 입자 등의 이물질이 제거되어 상대적으로 가벼운 입자만을 포함하는 유체는 수조 본체의 중앙부를 선회하면서 상승하여 상부 중앙의 유출용 원통체를 통하여 외부로 유출된다.

이와 같은 사이클론 장치는 그 작용원리에 의해 유출구가 반드시 유입관보다 위쪽에 위치하여야 하는데, 이에 따라 유입관에 공급되는 유체의 압력이 높을 때는 유효하게 작용하지만 유입관에 공급되는 유체의 압력이 높지 않을 때는 내부에서의 압력 손실이 커서 유효하게 작용되지 않는 문제점이 있다. 압력변화의 방지를 위해서는 유출구를 유입관보다 하방에 설치하는 것이 필요하지만, 종래의 사이클론 장치는 작동원리 상 그것이 불가능하다.

이러한 종래의 문제점을 감안하여 본 발명의 목적은, 사이클론 장치와 같이 선회류에 의한 원심분리 작용을 이용하면서 유출관을 유입관보다 하방에 설치할 수 있도록 하여 내부에서의 압력변화를 방지하고 유입관측의 압력이 비교적 낮을 경우라도 유효하게 작용할 수 있는 여과장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명 여과장치의 제1실시예를 표시하는 수직 단면도.

도 2는 제 1도의 A-A선 단면도,

도 3은 본 발명의 제2실시예를 표시하는 수직단면도,

도 4는 그 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 수조 하부면 2: 침강물 배출구

3: 수조본체 4: 선회류 공간부

5: 다공판 6: 작은 구멍

7: 상단 폐쇄부 8: 중앙 개구부

9: 뚜껑 10: 원추형 하부

11: 하부개구 12: 손잡이

15: 유입관 16: 유출관

17: 간격 18: 압력차 감소판

19: 하단 20: 유통개구

23: 내측뚜껑 24: 지지부

25: 부상쓰레기통로 26: 액면

27: 돌출부 28: 상단개구

29: 원주면부 30: 경사면부

31: 하류측 면부 32: 부상쓰레기 배출구

33: 배출관 34: (하천, 저수지 등의) 수원(水源)

35: 인입관 36: 하류측 요(凹)부

이와 같은 목적의 달성을 위한 본 발명의 첫 번째 구성은, 하부에 침강물 배출구를 가진 원통형의 수조 본체와, 이 수조 본체의 내부에 선회류 공간부를 사이에 두고 동심으로 설치되며 둘레에 다수의 작은 구멍이 있는 원통형으로 하부를 개구한 다공판과, 이 다공판의 외주면에 대응하는 범위 내에서 수조 본체의 비교적 상부의 측면에 접선 방향으로 접속되는 유입관과, 다공판의 하부 개구로부터 수조 본체의 비교적 하부 측면을 통하여 외부로 인출하는 유출관과, 다공판의 내측에 간격을 두고 동심으로 설치되어 그 하단과 다공판의 하부와의 사이에 유통 개구를 형성하는 원통형의 압력차 감소판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 여과 장치는 유체가 수조 본체 내에 접선 방향으로부터 유입되면, 그 힘으로 수조 본체의 내부에 선회류가 생겨 비교적 무거운 입자 등은 선회시에 생기는 원심력의 작용으로 외측에 분리되어, 수조 본체의 내벽면을 따라 선회하면서 하강하여 수조 본체의 하부에 침강하고, 비교적 가벼운 먼지 쓰레기 등은 다공판에 의하여 여과되며, 이 다공판의 작은 구멍을 통과한 유체는 유출관을 통하여 외부로 유출된다.

비교적 가벼운 쓰레기 먼지 등은 다공판의 외주면을 따라 선회하면서 그 비중에 따라 하강 또는 상승하고 수조 본체의 하부 또는 상부로 이동하지만 다공판의 내측에 간격을 두고 동심으로 설치한 압력차 감소판이 다공판의 작은 구멍을 힘있게 통과하려고 하는 유체의 흐름을 억제하는 작용이 있으므로 다공판의 외측부와 내측부 간격간의 압력차가 적게 유지되며, 이에 따라 다공판의 외주면의 먼지 쓰레기 등은 다공판의 작은 구멍에 흡착하기 어렵다. 또한 다공판의 작은 구멍에 흡착되기 쉬운 먼지 쓰레기 등도 선회류에 의하여 다공판으로부터 벗어나서, 다공판에 먼지 쓰레기등의 퇴적이 자연히 해소되기 때문에 다공판은 항상 깨끗한 상태가 유지된다.

한편 본 발명의 목적을 달성하는 두 번째 구성은, 첫 번째 발명의 구성에 추가하여 다공판의 상부와 수조 본체와의 사이에 부상 먼지 쓰레기 통로를 설치하고, 이 부상 먼저 쓰레기 통로의 위쪽에 위치하는 액면 레벨에 대하여 수조 본체의 내측면에 돌출부를 설치하고, 이 돌출부의 하류측 근방에 수조 본체의 부상 먼지 쓰레기 배출구를 설치하는 것을 특징으로 한다.

그러면 부상 먼지 쓰레기 통로를 통과하여 액면에 부상한 가벼운 먼지 쓰레기는 수조 본체의 측면에 접속 방향으로 접속된 유입관으로부터 수조 본체의 내부에 유입하는 액체의 선회류와 같이 액면으로 선회하려고 하지만, 돌출부를 통화한 후에는 이 돌출부에 의하여 상대적으로 요(凹)상으로 된 돌출부의 하류 측에 생기는 와류에 흡입되어 선회류로부터 분리되고, 이 하류 측에 설치된 부상 먼지 쓰레기 배출구로 액면 부분의 액체와 같이 외부로 배출된다.

본 발명의 첫 번째 구성은 종래의 사이클론 장치와 다르게 유출관을 유입관보다도 아래쪽에 설치하고 압력 손실을 방지하는 구조로 되어있기 때문에 유입관측에 압력이 낮을 경우라도 본 장치는 효과적으로 작용한다.

본 발명의 두 번째 구성은 첫 번째의 발명과 동일의 작용 효과를 얻는 것 이외에 다공판의 상부와 수조 본체와의 사이에 부상 쓰레기 통로를 설치하고 그 부상 쓰레기 통로의 위쪽에 위치하는 액면 레벨에 대하여 수조본체에 내측면에 돌출부를 설치, 이 돌출부의 하류 근방에 수조 본체에 부상 쓰레기 배출구를 설치했으므로 동력을 사용하지 않고도 부상 먼저 쓰레기를 제거하는 부가적 효과가 있다.

실시예

이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이다.

도 1 및 도 2에 표시된 제 1실시예에서는, 수조 하부면(1)에 침강물 배출구(2)가 형성된 원통형의 수조 본체(3)의 내부 위쪽에 원통형의 다공판(5)을 동심으로 설치하여 그 사이에 선회류 공간부(4)를 형성한다.

바람직하기로 얇은 강판(鋼板)으로 구성되는 다공판(5)은 둘레면에 다수의 작은 구멍(6)이 형성되어 있으며, 원추형 하부(10)의 하단은 하부개구(11)로 개구된다. 이물질 제거나 점검의 편의를 위하여 다공판(5)의 상부에는 수조 본체(3)의 상단 폐쇄부(7)의 중앙 개구부(8)에 고정되는 원판형의 뚜껑(9)을 설치하는 것이 바람직하다. 부호 12는 뚜껑(9)의 손잡이이다.

이 다공판(5)의 외주면에 대응하는 범위 내에서 수조 본체(3) 상부의 측면에 유입관(15)이 접선 방향으로 접속되고, 다공판(5)의 하부개구(11)로부터 수조 본체(3)의 비교적 하부의 측면을 통하여 외부로 유출관(16)을 설치한다. 이유출관(16)은 수조 본체(3)에 고정되는데, 유지보수 등의 편의를 위해 유출관(16)의 상단부를 다공판(5)의 하부개구(11)와 착탈할 수 있도록 조립하는 것이 바람직하다.

한편 다공판(5)의 내측에는 소정의 간격(17)을 두고 원통형의 압력차 감소판(18)을 동심으로 설치한다. 이 압력차 감소판(18)은 바람직하기로 상단을 뚜껑(9)에 고정하고 하단은 개구한 것으로서 다공판(5)에 비해 충분한 두께를 가지는 강판으로 구성한다. 이 압력차 감소판(18)의 하단(19)과 다공판(5)의 원추형 하부(10)와의 사이에 유통개구(20)가 형성된다.

그러므로 물, 공기 등의 유체가 유입관(15)으로부터 수조 본체(3) 내에 접선방향으로 유입되면 그 유입력에 의하여 수조 본체(3)와 다공판(5)과의 사이의 선회류 공간부(4)에 선회류가 생겨 비교적 무거운 입자 등은 선회시 생기는 원심력의 작용으로 외측에 분리되어 수조본체(3)의 내벽면을 따라 선회하면서 하강하여 수조 하부면(1)에 침강하고, 이 수조 본체(3)의 밑바닥의 침강물 배출구(2)를 거쳐 도시하지 않는 개폐변을 통하여 외부로 배출된다. 한편 비교적 가벼운 먼지 쓰레기 등은 다공판(5)에 의하여 여과되며, 이 다공판(5)의 작은 구멍(6)을 통과한 유체는 유출관(16)을 통하여 외부로 유출된다.

이와 같이, 유체내의 입자, 먼지 쓰레기 등을 유체로부터 효과적으로 분리 제거함과 동시에, 종래의 사이클론 장치와는 달리 유출관(16)을 유입관(15)보다도 아래쪽에 설치하여 압력의 손실을 방지하도록 하였으므로 유입관(15)측의 유체압이 비교적 낮을 경우에도 본 장치는 효과적으로 작용한다.

또한 비교적 가벼운 먼지 쓰레기 등은 다공판(5)의 외주면을 따라 선회하면서 그 비중에 따라 하강 또는 상승하여 수조 본체(3)의 하부 또는 상부로 이동하게 된다. 이때 다공판(5)의 내측에는 소정의 간격(17)을 두고 동심으로 설치된 원통형의 압력차 감소판(18)이 위치하여 다공판(5)의 작은 구멍(6)을 통과하려고 하는 유체의 흐름을 억제하기 되므로 다공판(5)외 외측부와 내측부의 간격(17) 사이에 압력차가 없어지게 된다.

그 결과 유체는 완만하게 다공판(5) 주변의 많은 작은 구멍(6)을 통과하여 압력차 감소판(18)과의 간격(17)으로 유입하고, 완만하게 이 간격(17)을 따라 하강하여 하부의 유통개구(20)를 통과하여 유출관(16)으로 유출된다. 한편 다공판(5) 외주면의 먼지 쓰레기 등은 다공판(5)의 작은 구멍(6)에 흡착되지만 선회류에 의하여 다공판(5)으로부터 분리되므로 다공판(5)의 퇴적 현상은 자연적으로 해소되고 다공판(5)은 항상 깨끗한 상태로 유지된다.

한편 압력차 감소판(18)은 전술한 바와 같이 다공판(5)의 퇴적 현상을 방지하는 작용이 있음은 물론 다공판(5)의 내외 압력차에 의한 내측으로의 변형을 방지하는 작용도 있다.

즉 다공판(5)의 판 두께를 얇게 할수록 작은 구멍(6)내의 유체 저항이 작게 되며 작은 구멍(6)의 양측의 압력차도 작게 되어 먼지 쓰레기 등이 퇴적되지 않으므로 다공판(5)의 판 두께를 얇게 하는 것이 바람직하지만, 그 경우에는 얇은 다공판(5)의 변형 문제가 발생된다. 압력차 감소판(18)은 다공판(5)의 내측 간격(17)의 압력을 높임으로서 이러한 문제를 효과적으로 해소하고 있다.

수조 본체(3)의 상부로 부상한 가벼운 먼지 쓰레기 등은 뚜껑(9)을 분리하여 중앙 개구부(8)로부터 외부로 취출하도록 한다.

다음으로 도 3 및 도 4에 표시된 제2실시예에 대하여 설명한다.

여기서 제1실시예와 같은 부분에는 동일한 부호로 표시하였으며, 그 구조 및 작용에 대한 중복된 설명은 생략한다.

수조 본체(3)는 상단 개방이므로 다공판(5)및 압력차 감소판(18)의 상단을 고정 지지하는 원판형의 내측 뚜껑(23)으로부터 네 방향에 지지부(24)를 돌출되게 설치하고 이 네 방향의 지지부(24)의 선단을 수조 본체(3)의 내벽면에 접합함으로서 내측 뚜껑(23)이 옆으로 어긋남을 방지할 뿐 아니라 다공판(5)의 상부와 수조 본체(3)와의 사이를 일정한 간격으로 유지하고 이 사이에 부상 먼지 쓰레기 통로(25)를 설치한다. 유출관(16)은 펌프의 흡입 측에 접속한다.

또한 부상 먼지 쓰레기통로(25)의 위쪽에 위치하는 액면(26)의 레벨에는 수조본체(3)의 내측면에 돌출부(27)를 고정한다. 이 돌출부(27)는 수조본체(3)의 상단 개구(28)로부터 액면(26)의 아래쪽에 있으므로 임의의 깊이를 가지고 있을 뿐 아니라, 평면적으로 보면 수조본체(3)에 대한 원주면부(29)와 선회류에 대한 경사면부(30) 및 수조본체(3)의 반경방향에 일치하는 하류측 면부(31)에 의해 대략 삼각형상으로 형성된 것으로, 이 돌출부(27)의 하류측 근방의 수조본체(3)에 부상 먼지 쓰레기 배출구(32)를 설치하고 이로부터 배출관(33)을 연결 설치한다.

그리하여 도 3에 표시된 것과 같이 유입관(15)에 하천, 저수지 등의 수원(34)으로부터 인입관(35)을 플랜지(flange) 접속 등으로 연결하여 수조본체(3) 내에 액을 공급하여, 제1실시예와 같이 공급액 중의 입자, 먼지 쓰레기 등을 분리 제거한다. 이때, 액보다도 비중이 가벼운 먼지 쓰레기 등은 선회하면서 선회류 공간부(4)로부터 부상 쓰레기 통로(25)를 통과하여 액면(26)에 부상하게 된다.

이러한 먼지 쓰레기 등은 수조 본체(3)의 측면에 접선 방향으로 접속된 유입관(15)으로부터 수조 본체(3) 내부로 유입하는 액체의 선회류와 같이 액면(26)에서 선회하지만 돌출부(27)를 통과한 후에는 이 돌출부(27)에 의하여 상대적으로 요(凹)형으로 된 돌출부(27)의 하류측 요(凹)부(36)에 생기는 와류에 인입되어 자연히 선회류로부터 분리된다. 그 다음 하류측에 설치된 부상 먼지 쓰레기 배출구(32)를 통하여 액면 부분의 액과 같이 자연히 외부로 배출되므로, 동력을 사용하지 않고도 부상 쓰레기가 배출될 수 있다.

내측뚜껑(23)의 하단부에 모이는 부상 쓰레기는 안뚜껑(23)을 수조 본체(3)의 상단개구(28)로부터 분리하여 취출한다.

여기서 도 1 및 도 2에 표시된 제1실시예는 밀폐식이므로 관류로와 관류로와의 사이에 설치하는 것이 적당하며, 액 및 공기 양쪽 모두 적용될 수 있다. 이에 비하여, 도 3 및 도 4에 표시된 제2실시예는 개방식이므로 액체에만 적용될 수 있으며, 하천, 연못이나 바다 등의 수원의 저수로와 관수로와의 사이에 설치하는데 적당하다.

Claims (2)

1. 하부에 침강물 배출구가 있는 원통형의 수조 본체와,

   이 수조 본체의 내부에 선회류 공간부를 사이에 두고 동심으로 설치되며, 그 둘레면에 다수의 작은 구멍이 있는 원통형으로 하부를 개구한 다공판과,

   이 다공판의 외주면에 대응하는 범위내에서 수조 본체의 비교적 상부의 측면에 접선 방향으로 접속한 유입관과,

   상기 다공판의 하부 개구부터 수조 본체의 비교적 하부 측면을 통하여 외부로 인출된 유입관과,

   상기 다공판의 내측에 간격을 두고 동심으로 설치되어 그 하단과 다공판의 하부와의 사이에 유통 개구를 형성하는 원통형의 압력차 감소판을

   구비하는 것을 특징으로 하는 여과장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 다공판의 상부와 수조 본체와의 사이에 부상 쓰레기 통로를 설치하고,

   이 부상 쓰레기 통로의 상부에 위치하는 액면 레벨에서 수조 본체의 내측면에 돌출부를 설치하며,

   이 돌출부의 하류측 근방에서 수조 본체에 부상 쓰레기 방출구를 설치하는 것을 특징으로 하는 여과장치.