KR200187843Y1 - 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조 - Google Patents

Abstract

쐐기를 프레임으로 고정하여 필터장치를 구성함에 있어서, 직사각형 형태로 모서리 부분이 곡률을 갖도록 라운딩처리되어 있으며 후방으로 균등한 폭으로 길게 연장되는 삽입부(31)와, 상기한 삽입부(31)와 연장되어 있으며 폭이 삽입부폭의 대략 1/2이 되도록 한쪽면이 요입되는 걸림부(32)와, 상기한 걸림부(32)와 연장되어 있으며 펄프액이 도입면(33d)을 지나 완만한 기울기를 갖는 상승 경사면(33c)과 수평면(33b)을 타고 흐르다가 수직으로 급격하게 낙차되도록 하여 와류를 형성시키는 수직 하강면(33a)을 갖는 확개부(33)를 구비하여 이루어지며, 제지공장에서 종이를 만들 때에 종이의 원료로 사용되는 천연펄프나 재활용 폐지 등을 미세한 크기의 원료로 분류할 수 있도록 하는 제지용 펄프액 필터장치에 있어서 펄프액이 쐐기의 확대부와 접하게 되는 부분에서 펄프액의 와류현상이 일어나도록 쐐기의 형상구조를 설계함으로써 상대적으로 펄프액의 통과효율이 높아지도록 하는, 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조를 제공한다.

Description

제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조{a wedge of a paper pulp filter}

본 고안은 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 제지공장에서 종이를 만들 때에 종이의 원료로 사용되는 천연펄프나 재활용 폐지 등을 미세한 크기의 원료로 분류할 수 있도록 하는 제지용 펄프액 필터장치에 있어서 펄프액이 쐐기의 확대부와 접하게 되는 부분에서 펄프액의 와류현상이 일어나도록 쐐기의 형상구조를 설계함으로써 상대적으로 펄프액의 통과효율이 높아지도록 하는, 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조에 관한 것이다.

일반적으로 제지공장에서 종이를 만들 때는, 종이의 원료인 천연펄프나 재활용 폐지 등을 물과 섞은 후, 그 펄프액을 다단계의 필터링을 거쳐 미세한 크기의 펄프 원료로 분류하게 되는데, 상기 펄프액에서 펄프 원료를 추출하기 위해서는 필터장치가 이용된다.

종래의 필터장치는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 펄프원통(1)의 내부에 펄프액을 넣은 후 회전자를 가동하게 되면 펄프액에 원심력이 발생되어 펄프액 중에 포함된 일정크기의 펄프원료만이 펄프원통(1)의 외주면에 마련된 미세간극을 통해 외부로 배출됨으로써 필터링된다. 또한, 종래의 필터장치는, 펄프원통의 외부에 펄프액을 넣은 후 펄프액을 회전시킴으로써 펄프액에 발생되는 구심력을 이용하여 펄프원통의 안쪽으로 펄프액이 필터링되도록 하는 구조로 이루어질수도 있다.

이와 같은 종래의 필터장치에 있어서는 원심력에 의해 펄프원통의 외부 또는 내부로 필터링되는 펄프원료의 크기가 균일하게 되도록 미세간극을 균일하게 형성하는 것이 무엇보다 중요하게 되는데, 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 필터장치의 미세간극 구조에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 종래의 구멍형(hole & profile hole plate type) 필터장치가 도시되어 있다. 도 2의 종래의 구멍형 필터장치는 제지의 제 1차 필터공정에서 주로 사용되는 것으로, 미세한 크기의 펄프를 걸러내는 데에 그 구조상 효율이 크게 떨어질 뿐 아니라, 필터원통을 구성하는 필터판(11)에 수많은 구멍(11a)을 드릴가공하여야 하므로 가공시간과 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.

도 3에는 종래의 장공형(slotted plate type) 필터장치가 도시되어 있다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 필터원통을 구성하는 필터판(12)에 일정폭과 길이의 장공(12a)을 형성한 종래의 장공형 필터장치는 박형회전커터에 의한 절삭가공으로 제작되는 것으로, 내구성이 우수하지만, 펄프통과효율이 용접식 쐐기형에 비해 70%에 불과하며, 각각의 장공(12a)을 일일이 절삭가공에 의해 형성하여야 하므로 제작시간과 비용이 많이 들게 되는 문제점이 있다.

도 4에는 종래의 용접식 쐐기형(wedge wire type) 필터장치가 도시되어 있다. 도 4의 종래의 용접식 쐐기형 필터장치는 단면이 삼각형으로 된 다수개의 쐐기(13)를 일정간격으로 배열하고, 각 쐐기(13)의 일측에 프레임(20)을 끼운 후에 각 끼움부위를 용접한 것으로, 펄프원료의 통과효율은 비교적 양호하지만, 용접부위의 내구성이 취약할 뿐 아니라 각 쐐기(13)를 일일이 용접하여야 하므로 제작에 많은 시간과 비용이 들게 되는 문제가 있다. 이와 같은 용접식 쐐기형 필터장치는 일본국 실용신안출원공개 소61-164299(공개일자: 서기 1986년 10월 11일)의 '제지용 스크린 플레이트'에도 개시되어 있다.

도 5에는 종래의 끼움식 쐐기형 필터장치가 도시되어 있다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 끼움식 쐐기형 필터장치는, 오각형의 삽입부(14a)의 뒷쪽에 전방에서 후방쪽으로 갈수록 폭이 확대되는 확개부(14c)가 마련되고 상기한 삽입부(14a)와 확개부(14c)의 사이에 요입형상의 걸림부(14b)가 마련된 형태로 쐐기(14)를 제작하고, 프레임(20)의 일측에 상기한 쐐기(14)의 형상과 대응되는 형상으로 다수의 끼움홈(21)을 일정간격으로 형성하여, 상기한 끼움홈(21)에 쐐기(14)를 기계적 방법으로 억지끼워맞춤하면서 특수고강력 접착제에 의한 접착을 병행하여 고정시키는 구조로 이루어진다. 상기한 쐐기(14)는 인발가공(drawing)에 의해 용이하게 제작할 수 있으며, 상기한 쐐기(14) 및 프레임(20)의 재질은 내부식성이 강하고 성형성이 양호한 스테인레스강(stainless steel) 계열로 하는 것이 좋다.

종래의 끼움식 쐐기형 필터장치에 사용되는 쐐기의 구조는 펄프원료, 분류공정상의 순서, 필터장치의 주변조건 등에 따라 형상이 다르게 되는데, 대한민국 특허출원공개 제91-4894호(공개일자: 서기 1991년 3월 29일)의 '스크린 바스킷의 제조방법 및 상기 방법에 의해 제조된 스크린 바스킷'에는 삽입부가 원형으로 되어 있는 쐐기의 형상이 개시되어 있고, 일본국 특허출원공개 평5-117989(공개일자: 서기 1993년 5월 14일)의 '걸름체 및 그의 제작방법'에는 삽입부가 둥근형태로 되어 있는 쐐기의 형상이 개시되어 있고, 미합중국 특허 제5,255,750호(특허일자: 서기 1993년 10월 26일)의 '스크리닝 장치'에는 삽입부가 둥근형태로 되어 있는 쐐기의 형상이 개시되어 있고, 대한민국 특허공고 제99-226610호(공고일자: 서기 1999년 10월 15일)의 '제지용 펄프액 필터장치'에는 플레인형(plane type) 쐐기, 프로파일형(profile type) 쐐기, 다이아몬드형(diamond type) 쐐기 등이 개시되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 쐐기는, 펄프원통내에서 펄프액의 원심력이 작용하게 되는 확개부의 머리모양이 일직선형태로 형성되어 있어서 상대적으로 펄프액의 통과효율이 낮은 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 펄프액이 쐐기의 확대부와 접하게 되는 부분에서 펄프액의 와류현상이 일어나도록 쐐기의 형상구조를 설계함으로써 상대적으로 펄프액의 통과효율이 높아지도록 하는, 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조를 제공하는 데에 있다.

도 1은 일반적인 제지용 펄프액 필터장치의 사시도이다.

도 2는 종래의 구멍형 필터장치의 요부 사시도이다.

도 3은 종래의 장공형 필터장치의 요부 사시도이다.

도 4는 종래의 용접식 쐐기형 필터장치의 요부 사시도이다.

도 5는 종래의 끼움식 쐐기형 필터장치의 요부 사시도이다.

도 6은 본 고안의 실시예에 따른 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조를 보인 평면도이다.

도 7은 본 고안의 실시예에 따른 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조가 연속되어 있는 모습을 보인 사시도이다.

도 8은 본 고안의 실시예에 따른 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조가 프레임에 결합되어 있는 모습을 보인 평면도이다.

* 도면중 주요 부분에 대한 부호 설명 *

1 : 필터원통 11, 12 : 필터판

13, 14 : 쐐기 20, 30 : 프레임

31 : 삽입부 32 : 걸림부

33 : 확개부

이하, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 고안의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

도 6 내지 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조의 평단면은, 직사각형 형태로 모서리 부분이 곡률을 갖도록 라운딩처리되어 있으며 후방으로 균등한 폭으로 길게 연장되는 삽입부(31)와, 상기한 삽입부(31)와 연장되어 있으며 폭이 삽입부폭의 대략 1/2이 되도록 한쪽면이 요입되는 걸림부(32)와, 상기한 걸림부(32)와 연장되어 있으며 펄프액이 도입면(33d)을 지나 완만한 기울기를 갖는 상승 경사면(33c)과 수평면(33b)을 타고 흐르다가 수직으로 급격하게 낙차되도록 하여 와류를 형성시키는 수직 하강면(33a)을 갖는 확개부(33)를 구비하여 이루어진다.

상기한 구성에 의한 본 고안의 실시예에 따른 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조의 작용은 다음과 같다.

본 고안의 쐐기는 삽입부(31)와 걸림부(32)와 확개부(33)의 3개 부분으로 이루어지는데, 확개부(33)의 접촉면에서는 펄프원통내부를 흐르는 펄프액이 도입면(33d)을 지나 완만한 기울기를 갖는 상승 경사면(33c)과 수평면(33b)을 타고 흐르다가 수직 하강면(33a)에서 수직으로 급격하게 낙차되도록 하여 와류를 형성시키게 된다. 이와 같이 확개부(33)의 접촉면에서 펄프액의 와류가 형성되면 펄프액이 통과하게 되는 쐐기와 쐐기 사이의 틈새에 끼어 있는 펄프 고형물이 음압에 의하여 이탈되어지고 이로 인하여 쐐기와 쐐기의 틈새사이로 펄프액의 통과효율이 향상된다. 이 경우에, 쐐기와 쐐기 사이에 작용하는 음압은, 회전에 의해 발생되는 펄프액(펄프원료 0%~3.5% 정도와 물 96.5%~100% 정도로 구성)의 원심력과 유체에 의한 점성 마찰력과 변류면에서 발생되는 와류의 정도에 따라 크기가 나는데, 이는 유체의 원주방향 유속과 유체량, 유체 밀도, 점성계수, 변류면의 형상 등에 좌우된다.

한편, 상기한 쐐기는 전체적으로 가해지는 하중으로부터 충분히 허용 변형량 및 허용 응력 이내의 범위에 들도록 주요치수 및 형상이 설계된다. 특히 반복적으로 가해지는 유체의 변동 유동에 의한 피로 하중에 견딜 수 있도록 쐐기의 삽입부(31)의 단면형상은 직사각형 구조로 설계되어 프레임에 조립할 때에 견고하게 고정 및 접착시킬 수 있게 된다. 또한, 응력집중에 의한 균열발생을 억제할 수 있도록 쐐기의 삽입부(31)의 모서리 부분(R1)에는 대략 0.5mm의 곡률을 부여하고 쐐기의 걸림부(32)의 모서리 부분(R2)에는 대략 0.15mm의 곡률을 부여하고, 쐐기의 확개부(33)의 모서리 부분(R3)에는 대략 0.8mm의 곡률을 부여한다.

상기한 쐐기는 프레임(30)과 결합되어 펄프원통을 구성하게 되는데, 상기한 프레임(30)에는 쐐기와 기계적 방법에 의하여 억지끼워맞춤되면서 특수고강력 접착제에 의해 접착이 되는 다수의 끼움홈이 수평상태를 유지하면서 일정간격으로 형성되고, 끼움홈과 끼움홈의 사이에는 둥근 곡면을 갖는 돌출부를 형성하여 펄프액의 와류를 더욱 도와주게 된다. 또한, 쐐기와 프레임(30)이 조립되는 경우에 조립 접촉강도를 증대시키기 위하여 쐐기와 조립되어지는 프레임(30)의 접촉부에 침투형 및 도포형의 특수 접착제를 코팅하여 조립 접촉강도를 증가시킴으로써 펄프액의 유체역학적 변동하중에 대한 내구성을 증대시킨다.

또한, 상기한 쐐기와 프레임(30)은 스테인레스강 계열을 사용함으로써 내부식성이 강하고 성형성이 양호하도록 한다. 그리고, 쐐기와 프레임(30)의 내마모성을 증가시키기 위하여 경질 크롬 코팅을 하면 더욱 바람직하다.

또한, 상기한 쐐기 및 프레임(30)은 레이저에 의한 정밀가공에 의하여 제작된다. 상기한 레이저 가공은 방전가공에 비해서 경제적으로 우수하며, 특별한 가공변수를 적용하게 되면 방전가공에 비하여 10% 정도 향상된 표면 정밀도 및 7배 정도 향상된 가공생산성을 갖는다.

상기한 바와 같은 쐐기와 프레임(30)을 조립하여 구성되는 필터원통의 외부지름은 그 용도에 따라 200mm~3,000mm 정도, 높이는 200mm~3,000mm 정도로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 필터원통은, 쐐기가 필터원통의 안쪽에 설치되고 프레임(30)이 필터원통의 바깥쪽에 설치됨으로써 펄프원통의 내부에 있는 펄프액이 원심력에 의해 펄프원통의 외부로 필터링되는 내측형을 사용할 수도 있고, 쐐기가 필터원통의 바깥쪽에 설치되고 프레임(30)이 필터원통의 안쪽에 설치됨으로써 펄프원통의 외부에 있는 펄프액이 구심력에 의해 펄프원통의 내부로 필터링되는 외측형을 사용할 수도 있다. 또한, 펄프원통과 같은 원통형이 아니고 수평으로 설치되는 평판형을 사용할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 고안의 실시예에서 펄프액이 쐐기의 확대부와 접하게 되는 부분에서 펄프액의 와류현상이 일어나도록 쐐기의 형상구조를 설계함으로써 상대적으로 펄프액의 통과효율이 높아지도록 하는 효과를 가진 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조를 제공할 수가 있다. 이 고안의 이러한 효과는 제지용 펄프액 필터장치 분야에서 이 고안의 기술적 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형되어 사용될 수 있다.

Claims (5)

1. 쐐기를 프레임(30)으로 고정하여 필터장치를 구성함에 있어서, 직사각형 형태로 모서리 부분이 곡률을 갖도록 라운딩처리되어 있으며 후방으로 균등한 폭으로 길게 연장되는 삽입부(31)와, 상기한 삽입부(31)와 연장되어 있으며 폭이 삽입부폭의 대략 1/2이 되도록 한쪽면이 요입되는 걸림부(32)와, 상기한 걸림부(32)와 연장되어 있으며 펄프액이 도입면(33d)을 지나 완만한 기울기를 갖는 상승 경사면(33c)과 수평면(33b)을 타고 흐르다가 수직으로 급격하게 낙차되도록 하여 와류를 형성시키는 수직 하강면(33a)을 갖는 확개부(33)를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조.
2. 제1항에 있어서, 상기한 쐐기의 삽입부(31)의 모서리 부분(R1)에는 대략 0.5mm의 곡률을 부여하고 걸림부(32)의 모서리 부분(R2)에는 대략 0.15mm의 곡률을 부여하고, 쐐기의 확개부(33)의 모서리 부분(R3)에는 대략 0.8mm의 곡률을 부여하는 것을 특징으로 하는 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조.
3. 제1항에 있어서, 상기한 쐐기와 프레임(30)은 스테인레스강 계열을 사용함으로써 내부식성이 강하고 성형성이 양호하도록 하는 것을 특징으로 하는 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조.
4. 제1항에 있어서, 상기한 쐐기와 프레임(30)은 레이저에 의한 정밀가공에 의하여 제작되는 것을 특징으로 하는 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조.
5. 제1항에 있어서, 상기한 쐐기와 프레임(30)은 내마모성을 증가시키기 위하여 크롬 코팅을 하는 것을 특징으로 하는 제지용 펄프액 필터장치의 쐐기구조.