KR20060028753A - 섬유질 현탁액을 세척하기 위한 여과기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유질 현탁액을 위한 여과기(1)에 관한 것으로, 이는 용기(2)와, 이 용기(2) 안쪽의 여과용 바스켓(3;21,22) 및 회전 구동하게 하는 구동수단(7)과 연결된 상기 여과용 바스켓(3,21,22) 내의 로터(4;15,16)를 포함한다. 용기(2)에는 거절된 현탁액의 배수챔버(35)와, 여과된 현탁액의 전달챔버(25,27) 및 상기 용기(2)의 상부에 배치된 수집몸체(30)가 있다. 수집몸체(30)는 하부 수집기(37)와 상부 수집기(38)를 포함하고, 양 수집기는 잘려진 원추모양의 반경방향 형상을 가지며 긴 베이스(37a,38a)를 통해 서로 연결되어 있다. 하부 수집기(37)는 이의 짧은 베이스(37b)가 상기 여과용 바스켓(3;21,22)에 접하여 있고 상부 수집기(38)는 이의 짧은 베이스(38b)가 위쪽으로 접하여 있다.

Description

섬유질 현탁액을 세척하기 위한 여과기{Improved strainer for cleaning fibrous suspensions}

도1은 본 발명에 따른 여과기의 한 실시예의 종방향 단면도이고,

도2는 여과기가 작동하는 동안에 섬유질 현탁액과 오염물질의 흐름이 표시된 도1의 종방향 단면도,

도3은 도2의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 여과기의 단면도,

도4는 도3의 종방향 단면도,

도5는 도1의 부분 상세사시도이다.

본 발명은 여과기에 관한 것으로, 특히 섬유질 현탁액을 오염시키는 불순물과 이물질을 분리시켜서 섬유질 현탁액을 세척하는 데에 적절한 개선된 여과기에 관한 것이다.

본 발명의 여과기는 제지분야에서, 특히 무엇보다도 재활용된 종이로부터 얻어진 액상의 현탁액을 세척하는 데에 사용되도록 되어 있다.

제지산업에서 사용되는 액상의 섬유질 현탁액에 존재하는 오염물질, 특히 물 에 담가져서 부드러워진 매서레이션(maceration) 종이로부터 얻어지는 현탁액에 존재하는 오염물질을 제거하기 위해서는 여과면(filtering surface)이 구비된 바스켓을 통과하도록 하여 현탁액이 여과되는 특별한 여과기가 사용된다는 것이 알려져 있다.

여과기에서 나온 완전히 여과된 현탁액은 일반적으로 "허용된" 현탁액으로 표시된다.

세척된 현탁액이 여과면을 통과하여 흘러가는 동안에 오염물질은 상기 여과면에 모아지는 경향이 있다는 것은 쉽게 이해될 수 있다.

상기와 같은 현상을 막기 위해서, 현탁액이 오염물질을 나르도록 많은 양의 현탁액이 배수되도록 하고, 오염물질이 여과면과 접촉하여 남아 있는 시간을 최소로 감소시키는 방법으로 오염물질이 여과면에 축적되는 것을 방지한다.

상당한 양의 섬유와 혼합된, 오염물질을 함유하고 있는 현탁액은 "거절된" 이라고 불리는 현탁액을 구성하고 "캐스캐이드(cascade)" 배치형태에 따라 배치된 여과기들을 통해 처리되며, 각 여과기는 "허용된" 현탁액 출구에서 섬유부분을 거둬들이고 오염물질을 "거절된" 현탁액 라인에 모은다.

이러한 여과기는 오염물질이 적은 양의 섬유와 함께 제거되는 "최종"이라고 불리는 맨 마지막까지 제1, 제2, 제3여과기 등으로 불린다.

여과기의 열은 대개 3개의 유니트로 구성되고, 상당한 생산량의 경우에는 4개의 유니트로 구성될 수 있다.

하나의 여과기에서 다른 여과기로의 통로를 포함하는 처리과정 동안에 현탁 액에 존재하는 오염물질과, 가장 많이 발견되고 가장 거둬들이기 어려운 더욱 더 긴 섬유와 오염물질의 점점 높아지는 더 높은 농도에 의해서, 여과기들은 현탁액 밀도와 현탁액이 여과면을 통과하는 속도의 관점에서 다른 특징을 가지고 작동하게 된다.

또한, 오염물질의 농도에 의해서, 각 여과기로부터 얻어진 "허용된" 현탁액 라인은 점점 덜 깨끗해질 것이고 진행될 수 없으며 제1여과기의 "허용된" 현탁액의 주라인에 더해지지 못할 것이다.

이러한 이유로 인해서, 현탁액은 바로 전 여과기에서 처리되어야 하고, 시스템이 중간 용기와, 교반기(stirrer), 펌프, 튜브, 여러 가지 형태의 밸브, 중간의 희석(dilution)에 필요한 부속물, 제어장치 및 더 많은 공간과 에너지를 포함해야하기 때문에, 상당히 복잡해진다.

이러한 시스템의 단점은 명백하며, 무엇보다도 여러 개의 여과기의 구입과 설비 및 유지보수를 위해서 제지공장(paper mill)에서 높은 비용이 든다는 것이 단점이다.

전술된 단점을 극복하기 위해서, 제조업자는 여러 개의 기계장치에 의해서 수행되는 기능을 단일의 기계장치로 묶는 개선된 여과기를 제공하여 시스템과 설비의 크기 및 운영비용과 유지보수비용이 감소되도록 해야 할 필요성이 있었다.

이러한 여과기는 전술된 장점 외에, 구비된 여과부재가 모두 같은 작업조건 내에 있지 않아서 매우 쉽게 막히는 경향이 있는 단점을 가진 큰 기계장치이다.

여과기의 여과면이 막혀서 멈추는 문제를 해결하기 위한 다른 여과기를 설명 하는 특허가 알려져 있다.

미국 특허출원 제2002/0069985호는 여과면이 2개의 포개진 여과용 바스켓을 포함하는 여과기를 제시하여 전술된 문제점을 부분적으로 해결하였고, 여기에서 상부 바스켓은 그 테이퍼진 부분이 위쪽으로 수렴된, 잘려진 원추모양을 가진다.

"거절된" 현탁액을 위한 2개의 배수파이프가 제공되고 이 파이프들은 기계장치의 바닥에 대하여 다른 축거리로 배치되며, 반면에 "허용된" 현탁액은 "거절된" 현탁액 출구파이프 바로 위에 위치되어 있는 전달파이프를 통해 바닥 근처에서 추출된다.

같은 출원인의 명의로 등록된 유럽특허 제0 931 875호와 국제공개 WO 02/064884호는 여과부재가 막히는 문제를, 특별한 형상을 가진 로터와, 특히 회전하는 동안에 여과면을 통해 진공조건을 발생시켜서 불순물의 분리를 용이하게 하는 날개형상의 돌출형블레이드에 의해서 해결하였다.

미국특허 제6,360,897호는 막히는 문제를 해결하였고 서로 독립적인 2개의 환형챔버로 여과될 현탁액의 전체 처리량을 나누어서 여과작용을 개선하였다.

미국특허 제6,311,850호는 외측면에 돌출형 부재가 구비된 로터를 사용하여 여과작용을 개선시켰고, 이 돌출형 부재의 형상은 로터의 바닥에 대한 이들의 위치에 따라 변하고 바닥근처로 갈수록 점점 두껍게 되는 섬유질 현탁액에 다른 방법으로 작용한다.

미국특허 제5,318,186호와 유럽특허 제1 122 358호는 여과기 입구에서의 현탁액의 선행 여과작용을 통해 여과작용이 개선된 여과기를 게재하고 있다.

미국특허 제0,139,723호는 연이어서 위치된 2개의 여과용 바스켓을 사용하여 여과작용이 개선된 여과기를 소개하였다.

마지막으로, 국제공개 WO 94/16141호는 예컨대 돌이나 다른 거시적인 불순물과 같은 큰 크기의 오염물질이 여과기의 여과면과 접촉하기 전에 이들을 분리시키는 분리챔버를 사용하여 여과작용이 개선된 여과기를 설명하고 있다.

전술된 특허에서 설명된 모든 여과기는 여과부재가 막히는 것을 감소시키는 목적은 달성하였으나, 이러한 여과기는 종래의 여과기와 같이 원래 문질러서 닳게 하는 경향이 있어서 여과면의 작동수명을 감소시키는 무거운 오염물질의 대부분을 제거하는 원심세척기를 대체로 포함하는 "고밀도/중간밀도 세척기"라고 불리는 기계장치 뒤의 작업라인에 설치되어야만 한다.

그러나, 원심세척기는 매우 작은 크기의 오염물질에는 영향을 주지 않으며, 이 매우 작은 크기의 오염물질은 고밀도/중간밀도의 점성유체에 의해 끌어당겨지고, 무겁고 큰 크기의 오염물질인 경우에서와 같이 원심세척기에 의해 발생된 원심작용으로 인하여 와류의 외주 쪽으로 이동하지 않는다.

이러한 가볍고 작은 크기의 오염물질은, 만약 이들이 항상 손상을 입히는 스크린의 여과면에 의해서 차단되지 않는다면, 예컨대 부유지역(flotation area)과 같이 현탁액 밀도가 충분히 낮은 곳에서 작동하는 원심세척기에 의해서 연속적으로 제거된다.

고밀도/중간밀도 원심세척기는 그 문질러서 닳게 하는 작용으로 인해서 일반적으로 손상을 입히지 않는 가벼운 오염물질이나, 그 비중이 물과 셀룰로오스 섬유 의 비중과 대개 크게 다르지 않은, 가는 실(filament)이 있는 오염물질도 제거하지 못한다.

이러한 것들은 직물의 스트립과, 플라스틱의 스트립 및, 반죽상태동안에 충분히 분해되지 않는 발수제로 화학적으로 처리된 종이의 스트립과 매듭(knot)이다.

여과기 안쪽의 상기와 같은 가는 실이 있는 오염물질의 존재에 의한 손상은 돌출표면이 있는 어디에서나, 대표적으로는 로터의 날개모양의 표면이나 날개모양의 표면을 로터의 몸체에 연결하는 연결부재의 단부에서 포개어지고 축적되는 이들의 경향에 의해서 나타난다.

이러한 가는 실이 있는 오염물질의 존재는 정밀한 크기의 개구부 근처에 적절한 미소난류(microturbulence)가 발생하도록 하기 위해서 대개 거친 여과면의 마모로 인한 파편으로부터 발생하는 제2차 오염물질의 발생과 처리량의 관점에서, 여과기의 성능을 감소시킨다.

그러나, 이들의 바람직한 특징에 더해서, 시스템 내에 설치될 기계장치의 수를 감소시키기 위해서 많은 양의 섬유질 현탁액을 여과하는 능력과; 단일의 최종 유니트로 이의 처리공정을 제한하는 방법으로 "거절된" 현탁액의 처리량을 최소로 감소시키는 능력; 및 여러 가지 여과면의 막힘을 제한하고 가능하다면 차단하는 능력; 을 고려하지만, 전술된 여과기는 제한적이지 않고 어떠한 경우라도 선택적이지 않은 방법이 아니라면, 현탁액이 여과면과 접촉하기 전에, 대개 무겁고 심지어 작은 크기인, 문질러서 닳게 하는 오염물질을 차단하고 분리시키는 능력과; 여과면을 깨끗하게 유지시키기 위해서 여과기 로터에 의해서 발생된 강한 교반작용이 2차오 염물질이라고 불리는 것을 발생시킨다는 것이 잘 알려져 있는 상태에서, 현탁액이 여과면과 접촉하기 전에 대개 가볍고 심지어 작은 크기인 오염물질이 분열되는 것을 막기 위해서, 부서지기 쉬운 오염물질을 차단하고 분리시키는 능력; 및 로터와 여과면 사이에 포함된 지역에서 오염물질의 정체를 막기 위해서, 가는 실이 있는 오염물질을 차단하고 분리시키는 능력; 을 제공하지 않는다는 단점을 가진다.

전술된 알려진 여과기의 단점은 전술된 특성을 함께 제공하는 것이 없다는 것이다.

본 발명은 전술된 특성을 함께 가지는 로터가 구비된 개선된 여과기를 제공하는 것이 목적이며, 반면에 이러한 특징은 전술된 기계적인 여과기에서 단지 개별적으로 찾아볼 수 있다.

특히, 본 발명의 주목적은 세척될 현탁액이 여과면과 접촉하여 여과면을 문질러서 닳게 하기 전에 더 무거운 오염물질이 차단되고 제거될 수 있도록 하는, 섬유질 현탁액을 세척하기 위한 개선된 여과기를 달성하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 세척될 현탁액이 대개 부서지기 쉽고 가벼운 오염물질을 더 분해시킬 수 있는 로터와 접촉하기 전에, 상기 부서지기 쉽고 가벼운 오염물질을 차단하고 제거할 수 있는 여과기를 달성하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 알려진 여과기에서 불순물 및 오염물질과 함께 "거절된" 현탁액으로 분리되고 제거되는 사용 가능한 섬유의 백분율을 감소시키는 것을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 자기-세척 여과면을 가지는 여과기를 달성하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 알려진 동등한 여과기와 비교하여 섬유질 현탁액의 더 많은 처리량을 세척하고 여과할 수 있는 여과기를 달성하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 알려진 여과기와 비교하여 굵은 오염물질을 더 많이 함유하고 있는 섬유질 현탁액이 처리될 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 마지막 목적은 알려진 여과기와 비교하여 실과 같은 오염물질에 의해서 막히는 경향이 감소된 여과기를 달성하는 것이다.

전술된 본 발명의 목적은 제1청구항에 따라, 수직축을 가진 대체로 원통형인 용기와; 상기 용기의 안쪽에 동축으로 위치되고서, 대체로 원통형인 적어도 하나의 여과용 바스켓; 상기 여과용 바스켓의 안쪽에 동축으로 위치되어 있고 그 외측면으로부터 돌출하는 블레이드가 구비된 원통형몸체를 포함하는 적어도 하나의 로터;상기 로터를 회전시키기 위해 상기 원통형몸체와 연결된 구동수단; 세척될 상기 섬유질 현탁액을 위한 수집챔버를 형성하도록 상기 용기의 상부에 위치된 수집몸체; 모두 상기 수집몸체에 연결되고서, 세척될 상기 현탁액을 위한 적어도 하나의 입구파이프와 상기 섬유질 현탁액으로부터 분리된 오염물질을 위한 적어도 하나의 출구파이프; 상기 용기의 하부에 위치되어 있고 적어도 하나의 배수파이프에 연결되어 있는 적어도 하나의 거절된 현탁액용 배수챔버; 및 상기 여과용 바스켓과 상기 용기 사이에 만들어진 공간에 구비되고 적어도 하나의 전달파이프에 연결되어 있는 적어도 하나의, 여과된 현탁액용 전달챔버;를 포함하고,

상기 수집몸체는 대체로 원형의 단면을 가지는 하부 수집기와 상부 수집기를 포함하고, 양 수집기 모두 잘려진 원추모양의 반경방향 형상을 가지며 긴 베이스를 통해 서로 연결되어 있고, 상기 하부 수집기는 여과용 바스켓과 접하는 짧은 베이스를 가지며 상기 상부 수집기는 위쪽으로 접하는 짧은 베이스를 가지는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기에 의해 달성된다.

바람직하게, 본 발명의 여과기는 예컨대 원심세척기와 같은 보조장치와 결합된 여러 개의 여과기에 의해서 일반적으로 수행되는 여러 개의 기능을 수행한다는 사실에 의해서, 처리된 현탁액의 동등한 처리량을 보장하면서, 시스템의 크기를 감소시키는 것을 가능하게 한다.

바람직하게, 본 발명의 여과기는 알려진 여과기와 비교하여 거절된 섬유의 백분율을 감소시키는 것을 가능하게 한다.

또한, 바람직하게 본 발명의 여과기는 무엇보다도 가는 실이 있는 오염물질을 제거하면서 처리될 현탁액 세척의 더 나은 정도를 얻는 것을 가능하게 한다.

또 다른 장점은 본 발명의 여과기는 알려진 여과기보다도 마모에 덜 영향받는다는 것이다.

본 발명에 따른 여과기는 도1과 도2에 종방향의 단면으로 나타나 있고 참조부호1로 표시되어 있다.

이 여과기는 수직축(X)을 가진 대체로 원통형인 용기(2)를 포함하고, 용기의 안에는 참조부호4로 표시된 로터를 포함하는, 참조부호3으로 표시된 여과용 바스켓 이 있다.

용기(2)와 여과용 바스켓(3) 및 로터(4)는 수직축(X)을 따라 서로 동축이다.

로터(4)는 돌출형블레이드(6)가 구비된 대체로 원통형인 원통형몸체(5)를 포함하고, 이 원통형몸체는 로터(4)를 수직축(X) 주위로 회전하게 하는, 참조부호7로 표시되는 구동수단과 연결되어 있다.

상기 구동수단(7)은 용기(2)에 연결된 브래킷(9)에 의해서 지지되는 전기모터(8)와, 이 전기모터(8)에 연결된 제1풀리(11)와 로터(4)와 동축인 스핀들(14)에 연결된 제2풀리(12) 및 제1풀리(11)와 제2풀리(12) 주위에 닫혀진 링으로 감긴 구동벨트(13)를 포함하는, 참조부호10으로 표시된 운동학적 유니트를 포함한다.

다른 실시예에서, 구동수단은 다른 구조를 가질 수 있으며, 예컨대 전술된 것과 다른 운동학적인 유니트와 전기모터가 구비될 수 있다.

여기에서 전술된 본 발명의 상기 실시예에 따라 도1과 도2에서 볼 수 있는 로터(4)는 수직축(X)을 따라 동축으로 차례로 배열된 상부 로터(15)와 하부 로터(16)를 포함하고, 이들의 각각은 차례로 상부 돌출형블레이드(18)가 구비된 상부 원통형몸체(17)와 하부 돌출형블레이드(20)가 구비된 하부 원통형몸체(19)로 구성된다.

상부 원통형몸체(17)와 하부 원통형몸체(19)는 핀(17a)과 핀(19a)을 통해 동축으로 연결되어 있어서 원통형몸체(5)를 형성한다.

핀(17a,19a)은 용기(2)의 바닥에 의해서 지지되고 전술된 바와 같이 구동수단(7)에 속하는 스핀들(14)에 차례로 연결되어 있다.

참조부호3으로 표시된 여과용 바스켓(3)은 상부 로터(15)를 포함하는 상부 여과용 바스켓(21)과, 하부 로터(16)를 포함하는 하부 여과용 바스켓(22)으로 이루어지는 2부분으로 되어 있으며, 이들은 동축으로 서로 떨어져 있어서, 희석수 입구파이프(24)와 연통하는 희석챔버(23)를 형성한다.

이러한 방법으로, 각 여과용 바스켓(21,22)과 연계해서, 상부 전달파이프(26)가 구비된 상부 전달챔버(25)와 하부 전달파이프(28)가 구비된 하부 전달챔버(27)가 각각 형성되고, 여기에서 여과용 바스켓에 의해서 여과되고 "허용된" 현탁액이라고 불리는 섬유질 현탁액이 수집된다.

그러므로, 상부 전달챔버(25)와 하부 전달챔버(27)는 희석챔버(23)의 반대쪽에 위치된다.

용기(2)의 상부에는 세척될 섬유질 현탁액을 포함하기에 적당한 수집챔버(31)를 형성하는, 참조부호30으로 표시된 수집몸체가 있으며, 이 수집몸체(30)는 세척될 섬유질 현탁액을 위한 입구파이프(32)와 도3과 도4에서 특별히 볼 수 있는 각각 참조부호33과 참조부호34로 표시된 제1출구파이프와 제2출구파이프에 연결되어 있고, 이 제1출구파이프와 제2출구파이프는 모두 수집챔버(31)로부터, 여과기의 작동동안에 섬유질 현탁액으로부터 분리된 오염물질을 제거하는 데에 적절하다.

용기(2)의 하부에는 배수챔버(35)가 마지막으로 형성되어 있고, 여기에는 "거절된" 현탁액이 수집되고, 이 배수챔버에 배수파이프(36)가 연결되어 있다.

본 발명에 따라, 수집몸체(30)는 하부 수집기(37)와 상부 수집기(38)를 포함하고, 2개 모두 잘려진 원추모양의 반지름방향 형상을 가지며 서로 긴 베이스 (37a,38a)를 통해 연결되어 있으며, 여기에서 하부 수집기(37)는 여과용 바스켓(3)과 접하는 짧은 베이스(37b)를 가지며, 상부 수집기(38)는 위쪽으로 접하는 짧은 베이스(38b)를 가진다.

이러한 방법으로 수집챔버(31)는 상부 수집기(38)에 대응하는 상부 수집챔버(31a)와 하부 수집기(37)에 대응하는 하부 수집챔버(31b)로 나뉘어진다.

전술된 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 수집몸체(30)는 단일한 부분으로 만들어지나, 다른 실시예에서 이 수집몸체는 서로 독립적인 하부 수집기(37)와 상부 수집기(38)를 포함할 수 있고 여과기를 조립하는 동안에 알려진 형태의 연결수단을 통해 연결될 수 있다.

세척될 섬유질 현탁액에 존재하는 오염물질을 위한 출구파이프는, 도3과 도4에서 볼 수 있는 바, 제1출구파이프(33)가 무거운 오염물질을 제거하도록 돕고 하부 수집기(37)의 긴 베이스(37a)가 상부 수집기(38)의 긴 베이스(38a)에 연결된 환형의 영역(39)을 통해 수집몸체(30)에 접선방향으로 연결되어 있다.

제2출구파이프(34)는 가벼운 오염물질을 제거하도록 돕고 여과기의 수직축(X)에 동축으로 위치되며, 상부 수집기(38)의 짧은 베이스(38b)에 연결된 긴 베이스(40a)와 전술된 제2출구파이프(34)에 연결된 짧은 베이스(40b)를 가지는 잘려진 원추모양의 후드(40)에 대하여 중앙에 위치된다.

세척될 현탁액을 위한 입구파이프(32)는 상부 수집기(38)에 접선방향으로 연결되고 여과기(1)의 수직축(X)과 제2출구파이프(34)에 의해 정의된 방향에 수직한 수평방향(Y)을 형성한다.

또한, 상기 수평방향(Y)은 제1출구파이프(33)의 수평축(Z)에 의해서 정의된 방향과 수직이며 동일평면이고, 상부 수집기(38)의 단면의 원형형상에 접선방향으로 위치된다.

그 측면이 화살표(I)로 표시된 유동방향으로 수렴되며 참조부호42로 표시된 잘려진 원추모양의 유니온을 통해 이송파이프(41)에 입구파이프(32)가 연결되어 있는 것을 볼 수 있다.

상부 로터(15)와 하부 로터(16)는 이들 모두를 나타내며, 이들 중 하나의 사시도인 도5에 자세하게 도시되어 있다.

각 돌출형블레이드(18,20)는 전체로서 참조부호45로 표시되는 날개모양표면과 이 날개모양표면(45)을 원통형몸체(17,19)에 연결하는 연결부재(46)를 포함한다.

구동수단(7)에 의해서 주어지는, 수직축(X) 주위로의 로터의 회전방향은 화살표(W)로 표시되어 있다.

각각의 돌출형블레이드(18,20)에서 각 날개모양표면(45)의 전단부(47)와 각 연결부재(46)의 전단부(48)는 연결단부로 불리고 로터가 회전하는 동안에 섬유질 현탁액과 처음으로 접하는 모든 점에 의해서 구성되며 로터의 회전방향인 화살표(W)와 반대방향으로 경사져 있다.

즉, 도5에서 각 전단부(47,48)는 로터의 회전축인 수직축(X)을 통과하는 수직단면(α, β)과 돌출형블레이드(18,20)의 교선에 의해서 정의되는 어떠한 방향(H,K)으로도 예각(47a,48a)을 형성한다.

그러므로 전단부(47,48)는 로터의 회전방향인 화살표(W)와 반대방향으로 후퇴되어 있고 이로 인해서 로터가 회전하는 동안에 블레이드에 가는 실이 있는 오염물질이 부착되고 축적되는 것을 막는다. 특별히, 블레이드를 형성하는 날개모양표면의 대부분은 용기의 바닥을 향하여 뻗어서, 섬유질 현탁액에 존재하는 가는 실이 있는 오염물질은 바람직하게는 배수파이프(36)가 위치되는 배수챔버(35)를 향하여 미끄러지는 경향이 있다.

공정이 제어될 수 있도록 하기 위해서, 잘려진 원추모양의 유니온(42)과 전달파이프(26,28) 및 배수파이프(36) 또는 각 챔버(25,27,35)는 여과기의 작동을 제어하는 소프트웨이가 삽입된 알려진 저장수단이 구비된 제어유니트에 각각 연결된 압력센서(42a,26a,28a,36a)가 구비되어 있다.

작동의 관점에서, 세척될 현탁액은 잘려진 원추모양의 유니온(42)을 통하여 이송파이프(41)에 연결된 입구파이프(32)를 통해, 화살표(I)방향으로 여과기의 수집몸체(30)로 들어간다.

잘려진 원추모양의 유니온(42)은 수집몸체(30) 안쪽의 현탁액을 가속시켜서, 현탁액에 존재하는 어떠한 무거운 오염물질도 에너지를 얻어 원심력의 작용으로 인해 하부 수집기(37)와 상부 수집기(38)의 경사진 벽에 접선방향으로 위치된다.

대체로, 수집몸체(30)는 원심세척기처럼 작동하며, 수집몸체(30)의 바깥으로 접선방향으로 더 무거운 오염물질의 회전을 촉진하는 것과 같은 방법으로 빠른 속도에서 현탁액이 수집몸체(30)로 들어간다는 것은 중요하다.

특히, 도4에 도시된 바와 같이 무거운 오염물질은 하부 수집기(37)의 긴 베 이스(37a)와 상부 수집기(38)의 긴 베이스(38a) 사이에 형성된 환형의 면적(39)에서 접선방향으로 회전하고 수집몸체(30)의 각속도로부터 얻어진 접선속도로 인해서 상기 무거운 오염물질이 들어가며 무거운 오염물질이 화살표(V1)로 표시된 방향으로 지나가는 제1출구파이프(33)를 통해 배출된다.

더 무거운 오염물질의 분리를 용이하게 하기 위해서 세척될 현탁액이 수집몸체(30)로 들어가는 속도가 로터(4)의 돌출형블레이드의 외주속도와 대체로 같아야만 하고 이 속도는 거의 10m/sec가 되는 것은 중요하다.

유입된 섬유질 현탁액이 적어도 10번의 회전 동안에 수집몸체를 접선방향으로 덮는 데에 충분한 시간동안 수집몸체의 안쪽에 남아 있도록 하기 위해서 입구파이프(32)의 단면과 수집몸체(30)의 단면의 크기를 결정하는 것이 바람직하고, 이러한 것은 알려진 형태의 여과기로 얻어질 수 있는 분리와 비교하여 섬유질 현탁액 내의 오염물질의 더 좋은 분리를 얻기 위한 최적의 값으로 생각되어진다.

수집몸체(30) 내의 섬유질 현탁액이 원운동하는 동안에는, 수집몸체 안에 존재하는 작은 체적의 어떠한 가벼운 오염물질도 접선방향으로 가속되지 않고 떠있는 경향이 있다.

그러므로 가벼운 오염물질은 수집몸체(30)의 중앙에 위치되고, 여기에서 가벼운 오염물질은 제2출구파이프(34)에 의해서 유도되어 화살표(V2)로 표시된 방향으로 흘러나간다.

원심력에 의해서 이미 세척된 섬유질 현탁액은 로터(4)와 회전하는 여과용 바스켓(3) 사이에서 축방향 아래로 유동하고, 여기에서 섬유질 현탁액은 회전하는 여과용 바스켓(3)을 통과하는 동안 더 원심력을 받아서 여과된다.

그러므로 섬유질 현탁액은 "허용된" 현탁액으로 전달챔버(25,27)로 들어가고, 이로부터 각각의 전달파이프(26,28)를 통해 방향(U1,U2)으로 내보내어진다.

여과기 안쪽에 남아 있는 섬유질 현탁액은 계속해서 용기(2)의 바닥을 향하여 배수챔버(35)에 도달할 때까지 내려가서, "거절된" 현탁액을 구성하고, 이후 배수파이프(36)를 통해 방향(U3)으로 내보내어진다.

거절된 현탁액 내의 섬유의 존재를 가능한 제한하기 위해서, 처리된 섬유질 현탁액이 다른 밀도를 가지는 2개의 지역을 여과기에 형성하는 방법으로, 로터(4)가 상부 로터(15)와 하부 로터(16)로 나뉜다.

특별히, 하부 지역에서의 밀도는 상부 지역의 밀도보다 높고, 상부 로터(15)와 하부 로터(16) 사이의 희석챔버(23)의 존재는 상기 더 높은 밀도가 희석수를 유입시켜서 조정될 수 있도록 한다.

이러한 구조로 인해, 여과기의 효율을 개선하는 것을 가능하게 하여, 알려진 형태의 동등한 여과기와 비교하여 허용된 현탁액에서 더 많은 양의 섬유를 거둬들이고 결과적으로 거절된 현탁액에 존재하는 섬유의 양을 감소시킬 수 있게 된다.

압력센서의 존재는 압력을 측정하여 이를 기준압력과 비교하고, 여과공정을 위한 최적값 내로 처리된 현탁액의 밀도를 유지하는 방법으로 제어유니트(50)를 통해 처리된 현탁액의 희석을 수정하거나, 수집몸체(30)에 들어가는 현탁액의 처리량을 수정할 수 있게 한다.

특히, 압력값의 제어는 여과용 바스켓의 막힘 정도도 모니터링되게 한다.

그러므로, 예컨대 제어유니트(50)에 존재하는 소프트웨어 때문에, 배수파이프(36)의 어떠한 막힘도 그 점에서 국부적인 압력이 증가함에 따라 센서(36a)에 의해서 발견되고, 이를 위해서 수집몸체(30)로 전달된 섬유질 현탁액의 처리량의 감소에 존재하는 교정된 측정을 필요로 한다.

이와 달리, 만약 그 점에서 국부적인 압력의 증가를 검출하는 하부 전달파이프(28)와 연계하여 위치된 것이 압력센서(28a)라면, 이것은 하부 바스켓(22)이 막혀있다는 것을 나타내며, 처리된 섬유질 현탁액의 증가된 희석에 존재하는 교정된 측정을 필요로 하고, 이것은 희석챔버(23)에 유입된 물의 처리량의 증가에 의해서 얻어진다.

전술된 설명은 본 발명의 여과기가 정해진 모든 목적을 달성했다는 것을 보여준다.

상기와 같이 본 발명에 의하면, 무엇보다도 반대방향으로 테이퍼지고 상부와 하부의 2개의 수집기로 분리된 수집몸체의 존재로 인해, 섬유질 현탁액의 선행 세척이 수행되는 것을 가능하게 하고, 알려진 형태의 여과기와 어떠한 원심세척기에서 가능한 것보다도 더 무거운 오염물질과 더 가벼운 오염물질을 제거할 수 있도록 한다.

특히, 여과용 바스켓을 통해 실제의 여과작업 전에 가벼운 오염물질을 미리 제거하는 것은 이들의 분해를 방지하여 분해 후에 허용된 현탁액에서 가벼운 오염물질을 찾을 수 있는 가능성을 없게 한다.

또한, 동축으로 로터를 분리하는 것과 서로 일정한 간격으로 떨어져 있게 하는 것은 알려진 형태의 동등한 여과기와 비교하여, 거절된 현탁액 내에 존재하는 섬유의 양이 감소될 수 있도록 하여, 회복될 섬유의 양을 증가시켜서 여과기의 생산성을 최적이 될 수 있도록 한다.

또한, 계속하여 압력을 모니터링하는 것은 막힘이나 과부하로 인해서 파이프나 여과용 바스켓과 연계해서 발생할 수 있는 예외적인 상황을 맞아서, 여과기의 작업이 최적이 되도록 한다.

현탁액 내에 존재하는 필라멘트가 있는 어떠한 오염물질도 로터의 회전방향에 대하여 뒤쪽으로 경사진 돌출형블레이드의 전단부의 특별한 형태가 어떠한 결합점도 구성하지 않기 때문에 로터를 정지시키거나 로터에 축적되지 않는다.

이것에 더하여, 더 효과적이고 더 빠른 오염물질의 제거는 여과기 벽을 문질러서 닳게 하는 것을 감소시키고, 이로 인해서 마모에 대하여 더 보호된다.

본 발명에 따른 여과기의 상기 실시예는 전술되고 도시된 것과는 다른 모양으로 실시될 수 있다.

특히, 어떠한 크기도 가능하며, 필요하다면 전술된 것과는 다르게 2개 이상의 로터를 포함하는 로터가 구비될 수 있다.

그러나, 다음의 청구범위 내에 포함된다면, 상기와 같은 변형과 어떤 다른 변형도 본 발명에 의해서 보호된다고 고려될 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (12)

1. 수직축(X)을 가진 원통형의 용기(2)와;

   상기 용기(2)의 안쪽에 동축으로 위치되고 원통형인 적어도 하나의 여과용 바스켓(3;21,22);

   상기 여과용 바스켓(3;21,22)의 안쪽에 동축으로 위치되어 있고 돌출형블레이드(6;18,20)가 구비된 원통형몸체(5;17,19)를 포함하는 적어도 하나의 로터(4;15,16);

   상기 로터(4;15,16)를 회전시키기 위해 상기 원통형몸체와 연결된 구동수단(7);

   세척될 상기 섬유질 현탁액을 위한 수집챔버(31)를 형성하도록 상기 용기(2)의 상부에 위치된 수집몸체(30);

   모두 상기 수집몸체(30)에 연결되어 있는, 세척될 현탁액을 위한 적어도 하나의 입구파이프(32)와 상기 섬유질 현탁액으로부터 분리된 오염물질을 위한 적어도 하나의 출구파이프(33,34);

   상기 용기(2)의 하부에 위치되어 있고 적어도 하나의 배수파이프(36)에 연결되어 있는 거절된 현탁액을 위한 적어도 하나의 배수챔버(35); 및

   상기 여과용 바스켓(3;21,22)과 상기 용기(2) 사이에 만들어진 공간에 포함되고 적어도 하나의 전달파이프(26,28)에 연결되어 있는 여과된 현탁액을 위한 적어도 하나의 전달챔버(25,27); 를 포함하는 섬유질 현탁액을 위한 여과기에 있어 서,

   상기 수집몸체(30)는 대체로 원형의 단면을 가지는 하부수집기(37)와 상부수집기(38)를 포함하고, 양 수집기 모두 잘려진 원추모양의 반경방향 형상을 가지며 긴 베이스(37a,38a)를 통해 서로 연결되어 있고, 상기 하부 수집기(37)는 여과용 바스켓(3;21,22)과 접하는 짧은 베이스(37b)를 가지며 상기 상부 수집기(38)는 위쪽으로 접하는 짧은 베이스(38b)를 가지는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
2. 제1항에 있어서, 상기 오염물질의 적어도 하나의 출구파이프(33,34)는,

   상기 상부 수집기(38)의 상기 긴 베이스(38a)는 상기 하부 수집기(37)의 상기 긴 베이스(37a)에 연결된 환형의 영역(39)을 통해 상기 수집몸체(30)에 접선방향으로 연결되어 있는 제1출구파이프(33)와;

   그 긴 베이스(40a)가 상기 상부 수집기(38)의 상기 짧은 베이스(38b)에 연결되게 한, 잘려진 원추모양의 후드(40)의 짧은 베이스(40b)에 결합된 제2출구파이프(34); 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1출구파이프(33)는 상기 상부 수집기(38)의 단면의 원형형상의 접선방향이고 상기 용기(2)에 의해서 형성된 수직축(X)에 수직한 방향인 수평축(Z)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
4. 제2항에 있어서, 상기 제2출구파이프(34)는 상기 잘려진 원추모양의 후드(40)의 상기 짧은 베이스(40b)에 동축으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
5. 제1항에 있어서, 상기 입구파이프(32)는 상기 상부 수집기(38)에 접선방향으로 연결되어 있고 상기 수집몸체(30)에 들어가는 상기 섬유질 현탁액의 이동의 수평방향(Y)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
6. 제5항에 있어서, 상기 입구파이프(32)는 이 입구파이프(32)를 향하여 수렴되게 경사진 잘려진 원추모양의 유니온(42)을 통해 이송파이프(41)에 연결된 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 로터는,

   상부 원통형몸체(17)와 하부 돌출형블레이드(18)를 포함하는 상부 로터(15)와;

   하부 원통형몸체(19)와 하부 돌출형블레이드(20)를 포함하는 하부 로터(16); 를 포함하고,

   상기 로터(15,16)는 상기 적어도 하나의 전달챔버(25,27)와 연계하여 상기 여과용 바스켓(3) 내에 포함되고 상기 수직축(X)에 따라 동축으로 서로 연결된 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
8. 제7항에 있어서, 상기 여과용 바스켓(3)은 상기 상부 로터(15)를 포함하는 상부 여과용 바스켓(21)과 상기 하부 로터(16)를 포함하는 하부 여과용 바스켓(22)을 포함하고, 상기 여과용 바스켓(21,22)과 상기 로터(15,16)는 상기 수직축(X)에 따라 일정한 간격으로 떨어져서 이들 사이에 희석수(dilution water) 입구파이프(24)와 연통된 희석챔버(23)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
9. 제7항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전달챔버는,

   상기 여과용 바스켓(21)과 연계해서 배치되어 있고 상부 전달파이프(26)를 구비한 상부 전달챔버(25)와;

   상기 하부 여과용 바스켓(22)과 연계해서 배치되어 있고 하부 전달파이프(28)를 구비한 하부 전달챔버(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
10. 제1항에 있어서, 상기 로터(4;15,16)의 각각의 돌출형블레이드(6;18,20)는,

    상기 수직축(X)에 평행하게 뻗는 날개모양표면(45)과;

    상기 로터(4;15,16)의 상기 원통형몸체(5;17,19)에 상기 날개모양표면(45)을 연결하는 연결부재(46) ;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
11. 제10항에 있어서, 상기 날개모양표면(45)의 전단부(47)와 상기 연결부재(46)의 전단부(48)는, 각각의 돌출형블레이드(18,20)와 상기 로터의 회전축인 수직축(X)을 통과하는 임의의 수직단면(α,β)과의 교차에 의해서 정의되는, 임의의 방향(H,K)과 예각(47a,48a)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.
12. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 제어유니트(50)에 연결된 압력센서(42a,26a,28a,36a)가 구비된 것을 특징으로 하는, 섬유질 현탁액을 위한 여과기.

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