KR20070114281A - 탈염 및 액체 여과에 이용하기 위한 케이싱 제조 - Google Patents

Abstract

유리 강화 플라스틱으로 형성되며 각 단부에 엔드 캡을 갖는 원통형 케이싱(12)을 개시한다. 도면에서는, 엔드 캡이 참조 번호 42.2로 지정되어 있다. 각 엔드 캡은 물이 흐를 수 있는 적어도 하나의 개구(52)를 갖는다. 도시한 엔드 캡(42.2)은, 케이싱의 벽에 매립되고 케이싱을 내부에서 둘러싸는 장착 링(28)에 의해 제 위치에서 유지된다. 내부 홈(32)은 장착 링(28)의 원주 방향으로 연장된다. 주변으로 연장되는 외부 리브(36)를 갖는 제1 잠금 링(34)은 링(28) 내에 위치한다. 리브(36)는 홈(32) 내에 위치한다. 제2 잠금 링(38)은 제1 잠금 링(34) 내로 끼워져 제1 잠금 링을 외측으로 확장시키고 리브(36)를 홈(32) 내로 가압한다. 엔드 캡(42.2) 및 잠금 링(38) 내의 스터드 홀(40)들은, 잠금 링(38)을 엔드 캡(42.2)에 고착하는 스터드(44)들을 수용한다.

원통형 케이싱, 장착 링, 회전가능 맨드릴, 잠금 링

Description

탈염 및 액체 여과에 이용하기 위한 케이싱 제조{MANUFACTURE OF CASINGS FOR USE IN THE DESALINATION OF WATER AND THE FILTRATION OF LIQUIDS}

본 발명은 탈염 및 여과용 멤브레인의 제조에 관한 것이다.

세계의 많은 지역에 있어서, 탈염된 해수 및 탈염된 기화수는 마시기에 유일한 물의 원천이다.

이 때, 대부분의 미개발된 또 다른 물의 원천은, 공장으로부터 흘러나와 하수 처리 작업장으로 흐르는 오염된 물이다. 이러한 2가지 원천은 일반적으로 기껏해야 물을 하천 수질(river quality)로 처리하는 것이며 이 물은 다시 강으로 흘러들어가게 되므로 재사용될 수 없다.

사용되고 있는 많은 탈염 방법들이 있으며 일반적인 하나의 방법은, 물을 통과시키지만 임의의 남아있는 고체 및 용해된 고체를 유지하는 반투과 물질을 이용하는 것이다. 여과 단계는 일반적으로 탈염에 선행하여 대부분의 고체를 제거한다.

이러한 탈염 장치로는 소위 멤브레인을 이용한다. 각 멤브레인은, 천공 코어 뷰트(perforated core tube), 및 코어 튜브에 고정된 후 코어 튜브 둘레에 권선된 복수의 직각 리프(leaf)를 포함한다. 각 리프는 3개의 에지를 따라 폐쇄되고 제4 에지를 따라 개방된다. 리프는 이 제4 에지를 따라 코어 튜브에 고착된다. 스페이 서는 각 리프 내에 제공되어 접히지 않도록 방지한다. 스페이서는 리프들 간에도 제공된다. 처리될 물은 리프들 간의 용해된 고체 보유 경로에서 흐르며, 리프들의 물질을 투과하여 리프들 내의 투과 경로 내로 흐르고 투과 경로로부터 튜브의 내부로 흐르게 된다. 함수는 한 쪽 단부로부터 다른 쪽 단부로 멤브레인을 따라 흘러서 보유 경로에 남아 함수 방출구를 통해 빠져나오게 된다.

각 멤브레인은 길게 연장된 원통형 케이싱 내에 위치한다. 각 케이싱 내의 압력 범위는 40 내지 60bar 이상이다. 이에 따른 결과로, 케이싱의 단부들을 밀봉하는 엔드 클로저에 상당한 힘이 가해진다. 유사한 형태의 길게 연장된 케이싱을 이용하여 액체를 여과하고 이로부터 고체 입자들을 제거하게 된다. 여과에 이용되는 케이싱에서 존재하는 압력은, 일반적으로 탈염에 이용되는 압력보다 낮고 그럼에도 불구하고 생성된 힘은 엔드 클로저를 여전히 제거할 수 있다.

본 발명의 목적은 탈염 및 여과 모두를 위한 개선된 멤브레인 및 이러한 멤브레인을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 원통형 케이싱을 제공하며, 이 원통형 케이싱은, 각 단부마다 엔드 캡을 갖고 유리 강화 플라스틱으로 형성되고, 엔드 캡 각각은, 물이 흐를 수 있는 적어도 하나의 개구부를 내부에 갖고, 케이싱의 벽에 매립되며 케이싱을 내부적으로 둘러싸는 장착 링에 의해 제 위치에 유지되며, 내부 홈은 장착 링의 원주 방향으로 연장되고, 제1 잠금 링은 주변으로 연장되는 외부 리브를 갖고, 이 리브는 홈 내에 위치하며, 제2 잠금 링은 제1 잠금 링 내로 끼워져 외측으로 확장되게 하며 리브를 홈 내로 가압하고, 스터드 홈은 엔드 캡 및 제2 잠금 링 내 위치하며, 스터드는 제2 잠금 링을 엔드 캡 내로 고착한다.

각 제1 잠금 링은, 장착 링 내에서 조립되어 제1 잠금 링을 형성하게 되는 다수의 아치형 부분들을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 원통형 케이싱을 제조 및 밀봉하는 방법을 제공하며, 이 방법은 회전가능 맨드릴의 각 단부에 걸쳐 장착 링을 미끄러지게 이동시키는 단계와, 맨드릴을 회전시킴으로써 맨드릴 상으로 수지 코팅 유리 섬유를 권선하여 케이싱을 형성하는 단계(이 장착 링 각각은 케이싱 내에 매립되며 내부 홈을 가짐)와, 케이싱의 각 단부 내로 엔드 캡을 삽입하는 단계와, 장착 링 각각 내로 제1 잠금 링을 삽입하여 엔드 캡을 트래핑하는 단계(이 제1 잠금 링은, 장착 링의 홈으로 삽입되며 원주 방향으로 연장되는 리브를 가짐)와, 제1 잠금 링 각각 내로 제2 잠금 링을 삽입하여 제1 잠금 링을 확장시키고 리브를 홈 내로 가압하는 단계와, 제2 잠금 링 내의 보어를 통해 그리고 엔드 캡의 태핑된 보어 내로 스터드를 삽입함으로써 제2 잠금 링을 엔드 캡에 고착하는 단계를 포함한다. 이 방법은, 제1 잠금 링 각각 내의 다수의 아치형 부분들을 조립하여 제2 잠금 링을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명을 더욱 이해하기 쉽게 또한 본 발명을 실시할 수 있는 방식을 예시하고자, 비제한적인 예로 첨부 도면을 참조한다.

도 1은 원통형 케이싱을 포함하는 역삼투압 탈염 유닛을 도시하는 도면.

도 2는 도 1의 유닛의 길이 방향 직경을 따라 도시의 편의상 분리된 구성요소들 중 일부를 도시하는 단면도.

도 3은 도 1의 유닛을 단면도를 좀 더 확대한 도면.

도 4는 엔드 클로저를 형성하는 구성요소들의 확대된 도면.

도 5는 조립된 엔드 클로저의 단면도.

먼저 도 1을 참조하면, 도시한 역삼투압 탈염 유닛(10)은 원통형 케이싱(12)과, 도 1에선 하나만 도시되어 있는 엔드 클로저들(14)을 포함한다. 케이싱(12) 내에는, 끝과 끝을 이어 나선형으로 권선된 역삼투압 멤브레인(16.1, 16.2, 16.3) 3개가 존재한다(도 2 및 도 3 참조). 이러한 멤브레인들은 당업계에 잘 알려져 있으므로 그 구성은 본 명세서에서 상세히 설명하지 않는다. 본 발명의 설명의 편의상, 멤브레인(16.1, 16.2, 16.3) 각각이 코어 튜브의 둘레에 권선된 반투과 물질로 형성된 리프들(20)을 구비하는 그 코어 튜브(18)를 포함한다는 점에 주목하길 바란다.

각 멤브레인(16)의 상향으로는 유동분배판(22)이 존재한다. 이 판(22)에 대해서는 WO 97/21630의 명세서에 더욱 상세히 설명되어 있다. 2개의 짧은 튜브(24)가 3개의 코어 튜브(18)를 끝에서 끝까지 연결함으로써 리프(20)의 반투과 물질을 투과한 물이 멤브레인(16.1)의 코어 튜브의 방출구 엔드로 흐를 수 있다. 플러그(26)는, 멤브레인(16.3)의 코어 튜브를 멤브레인(16.2)의 코어 튜브에 연결하는 튜브(24)로부터 이격되어 있는 멤브레인(16.3)의 코어 튜브(18)의 엔드를 폐쇄한 다.

케이싱(12)을 제조하려면, 경화가능한 수지로 된 2개의 구성요소를 혼합한다. 이 수지 혼합물은, 맨드릴의 표면에 스프레잉, 페인팅, 또는 도포되어 하나의 층을 형성할 수 있는 것이어야 한다. 수지는, 일단 경화되면, 케이싱의 길이 방향으로 신장될 수 있도록 어느 정도의 복원력을 가져야 하며 신장 후 원래의 길이로 복귀하도록 메모리도 가져야 한다.

유리 섬유의 로빙(roving)은 하나 이상의 릴(reel)로부터 풀리고, 수지 함침조(bath)를 통과한 후, 스크레이퍼(scraper)를 통해 과도한 수지를 제거하게 된다. 함침조 및 스크레이퍼는 권선 헤드(도시하지 않음)를 구성한다. 로빙의 자유 단부들은 맨드릴 상의 점착성 수지층에 대하여 가압되어 붙는다. 이후, 맨드릴이 회전되어 릴로부터 로빙을 잡아당기고 이와 동시에 권선 헤드가 맨드릴을 따라 앞뒤로 왕복운동하여 로빙이 맨드릴의 전체 길이에 걸쳐 부착된다.

일단 케이싱의 두께의 한 부분이 권선되면, 수지 코팅 로빙을 이용하여, 전기 코일(도시하지 않음)이 부분적으로 형성된 케이싱 상으로 권선된다. 이후, 수지 커버된 로빙을 이용하는 권선을 계속 진행한다. 따라서, 전기 코일이 케이싱의 벽에 매립된다. 이러한 기능은 WO 98/30501의 명세서에 설명되어 있다.

일단 케이싱이 필요한 벽 두께를 갖추면, 이것은 젤 코팅을 이용하여 외부에서 커버되어 필요한 표면 마무리를 얻는다.

케이싱에 적절한 물질로는, 아래와 같은 예들이 있다.

- 내층 (라이너) URCO/6414 A+B

- 로빙 DR 2400tex

- 수지 SP4578 경화제 SP4578-1

2개의 링(28) 각각은 다수의 원주방향으로 연장되는 외부 프랜지(30)(도 4 및 도 5 참조)를 구비하고 있으며, 권선이 시작되기 전에 맨드릴의 각 단부 상으로 미끄러진다. 복원층은 하나의 링으로부터 다른 링으로 연장된다. 링(28)들은 권선이 진행될 때 케이싱(12)의 단부들에 매립된다. 플랜지(30)로 인해, 링(28)들은 케이싱의 유리 섬유 강화 물질과 맞물리며 이 물질에 대하여 고정된다. 도 3 및 도 4에서는, 링(28)들이 케이싱(12)으로부터 분리된 것으로 도시되어 있다. 각 링(28)의 임프린트(imprint)가 케이싱(12) 내에 도시되어 있다.

또한, 각 링(28)은 내부에 원주방향으로 연장되는 홈(32)을 갖는다(특히 도 4 참조).

멀티 파트 링(34)을 각 링(28)내에 끼운다(도 4에 가장 잘 도시되어 있음). 각 링(34)은 3개 또는 4개의 아치형 부분을 포함하며 링(34)들은 링(28)들 내에서 조립된다. 각 링(34)의 각 부분은 끝에서 끝까지 연장되는 외부 리브(rib)를 갖는다. 부분 리브들은 링(34)이 조립될 때 협동하여, 링(28)의 홈(32)과 맞물리는 원주방향으로 연장되는 리브(36)를 형성하게 된다.

추가 링(38)이 각 링(34) 내부에 끼워진다. 링(38)은, 링의 원주 둘레에서 띄엄띄엄 축방향으로 연장되는 보어(40; bore)들을 갖는다.

돔 형상의 엔드 캡(42.1, 42.2)은 스터드(44)에 의해 링(38)에 고착되고, 스터드(44)는 보어(40)를 통과하여 엔드 캡(42.1, 42.2)의 태핑된 블라인드 보어(46) 에 나사결합된다(도 4 및 도 5 참조). 엔드 캡(42.1)은 자신을 관통하는 2개의 파이프(48, 50)를 갖고 나머지 엔드 캡(42.2)은 자신을 관통하는 하나의 파이프(52)를 갖는다.

도 4 및 도 5에 도시한 엔드 클로저의 구성요소들의 조립 순서는 다음과 같다. 엔드 캡(42.2)을 케이싱(12)의 단부 내로 삽입하고 매립된 링(28)을 통과시킨다. 이후, 링(34)을 매립된 링(28) 내에서 조립하여 리브(36)를 홈(32)과 맞물리게 하고 엔드 캡(42.2)을 고정한다. 이후, 링(38)을 조립된 링(34) 내로 삽입하고 스터드(44)를 링(38)을 관통시켜 엔드 캡(42.2)의 태핑된 블래인드 보어(46)에 나사결합한다. 링(38)은 링(34)을 확장시키고 리브(36)를 홈(32) 내로 들어가게 한다.

탈염될 물이 파이프(48)를 통해 입수되어 도 2에 도시한 바와 같이 좌측 판(22)의 상향 공간 내로 흐른다. 멤브레인(16.1)의 염 보유 통로로부터 출력되는 물은 판(22)들 중 중심 판을 통해 멤브레인(16.2) 내로 흘러들어간 후 멤브레인(16.3)으로 흘러들어간다. 함수는 파이프(52)로부터 출력되고 투과된 물은 파이프(50)를 통해 출력된다.

Claims (4)

1. 각 단부마다 엔드 캡을 구비하는, 유리 강화 플라스틱으로 된 원통형 케이싱으로서,

   상기 엔드 캡 각각은, 물이 흐를 수 있는 적어도 하나의 개구를 내부에 갖고, 상기 케이싱의 내부에서 둘러싸며 상기 케이싱의 벽에 매립된 장착 링에 의해 제 위치에 유지되며,

   내부 홈은 상기 장착 링의 원주 방향으로 연장되고,

   제1 잠금 링은 주변으로 연장되는 외부 리브를 갖고,

   상기 리브는 상기 홈 내에 위치하며,

   제2 잠금 링은 상기 제1 잠금 링 내로 끼워져 상기 제1 잠금 링을 외측으로 확장시키고 상기 리브를 상기 홈 내로 가압하며,

   상기 엔드 캡 및 상기 제2 잠금 링 내에서는 스터드 홀들이 위치하고,

   상기 제2 잠금 링을 상기 엔드 캡에 고착하는 스터드들을 포함하는 원통형 케이싱.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 잠금 링은 상기 제1 잠금 링을 형성하도록 상기 장착 링 내에 조립되는 다수의 아치형 부분들을 포함하는 원통형 케이싱.
3. 원통형 케이싱을 제조 및 폐쇄하는 방법으로서,

   장착 링을 회전가능 맨드릴의 각 단부에 걸쳐 미끄러져 움직이게 하는 단계와,

   상기 맨드릴을 회전시킴으로써 수지 코팅 유리 섬유를 상기 맨드릴 상으로 권선하여 상기 케이싱을 형성하는 단계(상기 장착 링은 상기 케이싱 내에 매립되고 각 장착 링은 내부 홈을 가짐)와,

   엔드 캡을 상기 케이싱의 각 단부 내로 삽입하는 단계와,

   제1 잠금 링을 상기 장착 링의 각각 내로 삽입하여 상기 엔드 캡을 가두는 단계(상기 제1 잠금 링은 상기 장착 링의 홈으로 들어가는 원주 방향으로 연장되는 리브를 가짐)와,

   제2 잠금 링을 상기 제1 잠금 링 각각 내로 삽입하여 상기 제1 잠금 링을 확장시키고 상기 리브를 상기 홈 내로 들어가게 하는 단계와,

   상기 제2 잠금 링의 보어를 통해 상기 엔드 캡의 태핑 보어(tapped bore) 내로 스터드를 삽입함으로써 상기 제2 잠금 링을 상기 엔드 캡에 고착하는 단계를 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서,

   각 제1 잠금 링 내에 다수의 아치형 부분들을 조립하여 상기 제2 잠금 링을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.

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