KR20100051067A - 디스크 필터용 폐물 관용 필터 지지대 - Google Patents

디스크 필터용 폐물 관용 필터 지지대 Download PDF

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윌리엄 이. 다비스
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지멘스 워터 테크놀로지스 코포레이션
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Abstract

본 발명은 폐물을 포함하는 액체를 여과하기 위한 필터 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 액체와 폐물을 수용하기 위한 드럼을 포함하며, 상기 드럼은 적어도 하나의 드럼 구멍을 포함한다. 상기 장치는 상기 액체를 여과하는데 적합한 제 1 쌍의 필터 패널을 더 포함한다. 상기 필터 패널은 액체와 폐물을 수용하기 위한 공동을 형성하도록 이격되어 있다. 상기 장치는 필터 패널을 지지하며 상기 드럼에 연결되는 프레임 및 프레임 구멍을 더 포함하며, 상기 프레임 구멍과 공동은 실질적으로 상기 드럼 구멍보다 크거나 같은 크기의 횡단면적을 가지는 체적을 형성하며 상기 체적은 상기 드럼 구멍을 통과하는 액체와 폐물이 상기 프레임 구멍을 통과하여 제 2 쌍의 필터 패널로 통과될 수 있도록 제 2 쌍의 필터 패널로 연장한다.

Description

디스크 필터용 폐물 관용 필터 지지대 {TRASH TOLERANT FILTER SUPPORT FOR A DISC FILTER}
관련 출원 및 우선권에 대한 상호 참조
본 발명은 발명의 명칭이 "디스크 필터용 폐기물 관용 필터 지지대"로 2007년 7월 18일자로 출원되어 계류 중인 미국 가출원 번호 60/950,476호 및 발명의 명칭이 "디스크 필터용 방오(anti-fouling) 지지 구조물"로 2007년 7월 18일자로 출원된 미국 가출원 번호 60/950,484호에 대한 우선권을 35 U.S.C. 섹션 119(e) 하에서 주장하며, 이들 출원은 전체적으로 본 발명에 참조되었다.
본 발명은 폐수 처리 플랜트에 사용되는 디스크 필터, 특히 디스크 필터의 배기를 가능하게 하는 필터 지지대 구성을 갖는 디스크 필터에 관한 것이다.
대형 물 여과 시스템은 호수 또는 강과 같은 천연수로 유입물을 배기하기에 충분한 레벨로 유입물(통상적으로 물)을 세정하는 하나 또는 그보다 많은 여과 단계를 종종 포함한다. 물이 부족한 지역에서, 물의 "재사용"을 가능하게 하도록 물을 추가로 여과하는 것도 바람직할 수 있다.
많은 폐수 처리 플랜트들은 물을 여과하기 위해 디스크 필터 시스템을 사용한다. 그와 같은 시스템은 통상적으로, 복수의 필터 섹션을 각각 포함하는 복수의 디스크를 포함한다. 각각의 필터 섹션은 드럼의 외측 표면에 이격되게 배열되는 한 쌍의 필터 패널을 포함한다. 캡은 각각의 필터 패널 쌍의 상부에 부착되어서 물을 수용하기 위한 공동을 형성한다. 각각의 필터 패널은 물을 여과하기 위한 미세하게 직조된 천과 같은 필터 매체(filter media)를 포함한다.
각각의 필터 패널은 필터 지지 장치에 의해 드럼에 부착된다. 각각의 필터 지지대는 인접 필터 섹션들 사이에 유체 통행을 제공하는 복수의 지지 개구를 포함한다. 이는 드럼이 회전할 때 인접 필터 섹션들 사이의 원주변으로 물과 공기가 유동될 수 있게 함으로써, 디스크 필터 시스템의 성능 증가를 초래한다.
작동시, 상기 드럼이 회전되어 여과될 물이 상기 드럼의 내측으로 도입된다. 그후 물은 드럼 내부의 덕트를 통해 빠져나가 필터 지지대 내측의 필터 섹션로 유동한다. 그 후 상기 필터 지지대 내의 물은 여과된 물을 제공하기 위해 필터 패널의 필터 매체를 통해 여과된다. 그 후 여과된 물은 챔버 내에 수집되며 유출 파이프를 통해 디스크 필터를 빠져나간다. 상기 필터 패널에 의해 여과된 미립자들은 필터 패널의 필터 매체의 내측 표면 상의 필터 섹션 내에 남아 있는다. 상기 미립자들을 변위시켜 필터 매체를 세정하기 위해 상기 패널을 물로 분사하는데 스프레이 장치가 사용된다. 그 후 상기 미립자들은 홈통(trough)에 수집되며 디스크 필터 시스템으로부터 제거된다.
종래 시스템에 사용된 드럼 덕트는 커다란 헝겊, 담배, 조류(algae), 섬유 조립체 및 다른 폐물들이 방해받지 않고 통과될 수 있게 하는 충분한 크기이다. 예로서, 상기 덕트는 면적이 대략 4-8 제곱 인치일 수 있다. 대조적으로, 필터 섹션들 사이의 지지대 개구의 전체 면적은 실질적으로 더 작으며 대략 1 제곱 인치의 범위일 수 있다. 작동 중에, 폐물이 드럼 덕트를 통과할 수 있으나 상기 보다 작은 지지대 개구를 쉽게 통과하지 못한다. 그 결과, 폐물은 필터 섹션들 사이의 지지대 개구에 퇴적되어서 지지대 개구가 부분적으로 또는 완전히 막히게 됨으로써 인접 필터 섹션들 사이로의 물의 유동을 방해 또는 정지시킬 수 있다. 이는 필터 섹션들 내측에 난류를 초래하여 포획 홈통으로의 미립자 유동을 감소시킴으로써, 작동 비용을 증가시킨다. 게다가, 지지대 개구는 현재의 스프레이 장치에 의해 효과적으로 도달될 수 없어 세정되지 않음으로써, 작동 효율을 유지하기 위해서 시스템을 수동 세정하도록 디스크 필터 시스템의 빈번한 정지를 필요로 한다. 그러므로, 지지대 개구에서 수집된 폐물의 양이 실질적으로 감소되는 디스크 필터 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 폐물을 포함하는 액체를 여과하기 위한 필터 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 액체와 폐물을 수용하기 위한 드럼을 포함하며, 상기 드럼은 적어도 하나의 드럼 구멍을 포함한다. 상기 장치는 액체와 폐물을 수용하기 위한 공동을 형성하도록 이격되어 있으며 상기 액체를 여과하는데 적합한 제 1 쌍의 필터 패널을 더 포함한다.
상기 장치는 필터 패널을 지지하며 상기 드럼에 연결되는 프레임 및 프레임 구멍을 더 포함하며, 상기 프레임 구멍과 공동은 실질적으로 상기 드럼 구멍보다 실질적으로 크거나 같은 크기의 횡단면적을 가지는 체적을 형성하며 상기 체적은 상기 드럼 구멍을 통과하는 액체와 폐물이 상기 프레임 구멍을 통과하여 제 2 쌍의 필터 패널로 통과될 수 있도록 제 2 쌍의 필터 패널로 연장한다.
도 1은 본 발명을 구현한 복수의 필터 패널들을 포함하는 디스크 필터의 부분 절단 측면도이며,
도 2는 도 1의 디스크 필터의 절단 측면도이며,
도 3은 도 1의 디스크 필터의 드럼의 측면도이며,
도 4는 도 1의 디스크 필터의 디스크의 일부분에 대한 절단도이며,
도 5는 도 1의 디스크 필터의 일부분에 대한 개략적인 정면도이며,
도 6은 도 1의 디스크 필터의 일부분에 대한 개략적인 측면도이며,
도 7은 도 1의 디스크 필터의 디스크의 개략적인 정면도이며,
도 8은 도 1의 디스크 필터의 디스크의 사시도이며,
도 9는 도 1의 디스크 필터의 드럼에 부착되는 지지대 프레임 내의 필터 패널의 정면도이며,
도 10은 도 9의 필터 패널의 사시도이며,
도 11은 도 9의 필터 패널의 정면도이며,
도 12는 주름형 필터 매체를 지지하는 페더 프레임(feathered frame) 및 페더 스트링거(feathered stringer)의 개략도이며,
도 13은 도 1의 디스크 필터의 두 개의 인접 디스크들 사이에 배열되는 역류세정 노즐 장치의 개략도이며,
도 14는 도 13의 역류세정 스프레이 바아 장치의 개략적인 측면도이며,
도 15는 필터 패널을 형성하도록 구성된 몰드의 사시도이며,
도 16은 도 3의 드럼의 단면도이며,
도 17은 도 3의 드럼의 다른 단면도이며,
도 18은 도 3의 드럼의 사시도이며,
도 19는 도 11의 19-19 선을 따라 취한 도 11의 필터 패널의 일부분에 대한 단면도이며,
도 20은 도 11의 20-20 선을 따라 취한 도 11의 필터 패널의 일부분에 대한 단면도이며,
도 21은 도 11의 21-21 선을 따라 취한 도 11의 필터 패널의 일부분에 대한 단면도이며,
도 22은 도 11의 22-22 선을 따라 취한 도 11의 필터 패널의 일부분에 대한 단면도이며,
도 23은 도시된 바와 같이 필터를 통과하는 유체의 감소된 탁도를 나타내는 그래프이며,
도 24는 필터 지지대 프레임워크를 형성하는 섹션들의 사시도이며,
도 25는 가스켓 필터 요소의 설치 중의 필터 지지대 프레임워크의 측면도이며,
도 26은 가스켓 필터 요소를 수용하는 필터 지지대의 일부분의 확대 측면도이며,
도 27은 스냅 로크 피쳐의 사시도이며,
도 28은 필터 지지대의 사시도이며,
도 29a는 드럼에 부착되는 도 28에 도시된 필터 지지대의 사시도이며,
도 29b는 드럼에 부착되는 도 28의 필터 지지대의 단면도이며,
도 30은 여러 개의 필터 패널과 필터 지지대를 포함하는 디스크의 측면도이며,
도 31은 드럼에 부착되는 다른 필터 지지대의 단면도이며,
도 32는 서로에 부착되는 여러 개의 필터 지지대의 단면도이며,
도 33은 다수의 필터 패널을 포함하는 디스크의 사시도이며,
도 34는 디스크의 필터 패널이 서로에 대해 오프셋된 대체 장치의 개략적인 사시도이며,
도 35는 도 34의 대체 장치의 개략적인 정면도이다.
본 발명의 어느 하나의 실시예를 구체적으로 설명하기 이전에, 본 발명은 다음의 설명이나 다음의 도면에 도시된 구성 및 섹션의 배열에 대한 세부 사항에만 적용되는 것이 아니라고 이해해야 한다. 본 발명은 다른 실시예들을 다양한 방식으로 실시 또는 실행될 수 있게 한다. 예를 들어, 본 발명의 사상은 디스크 필터에 적용될 뿐만 아니라, 고 용적, 고 고체 함량의 유체를 여과하는데 사용되는 다른 형태의 드럼과 다른 형태의 필터에도 적합할 수 있다. 본 발명의 사상은 여과 추진력으로서 액체 수두차(liquid head difference)를 사용하는 "인사이드-아웃"형 필터뿐만 아니라, "아웃사이드-인"형 필터 및 압력 하에서 동봉된 용기 내에서 작동하는 필터를 포함한 진공형 필터에도 적용된다. 그러한 형태의 필터들은 89년 8월자로 엔비렉스(Envirex)에 의해 공개된 렉스 마이크로스크린(REX MICROSCREENS)의 명칭, 엔비렉스에 의해 공개된 렉스 로터리 드럼 진공 필터란 명칭, 및 1989년에 엔비렉스에 의해 공개된 REX MICROSCREENS Solids Removal For Lagoon Upgrading, Effluent Polishing, Combined Sewer Overflows, Water Treatment, Industrial Wastewater Treatment and Product Recovery의 명칭으로 브로셔에 더욱 상세히 예시화되고 설명되어 있으며, 이들 내용은 본 발명에 참조되었다. 또한, 본 발명에 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이라 이해해야 하며 한정을 위한 것으로 간주 되어서는 안 된다. 용어 "including", "comprising", 또는 "having" 및 이들의 파생어의 사용은 이후에 요약된 항목 및 이들의 동등한 항목뿐만 아니라 추가의 항목을 내포하는 것을 의미한다. 이와는 달리 특정되거나 한정됨이 없는 한, 용어 "장착되는", "연결되는", "지지되는", 및 "결합되는" 그리고 이들의 파생어도 폭 널게 사용되며 직간접적인 장착, 연결, 지지, 및 결합을 내포한다. 게다가, "연결되는"과 "결합되는"은 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.
도시된 본 발명이 폐수 처리 세팅에 사용되는 것으로 설명되고, 특히 제 3 처리 시스템으로서 설명되지만, 다른 용도 및 장치도 가능하다. 다른 폐수 처리 적용예는 도시 폐수 처리 플랜트뿐만 아니라 디트래싱 슬러지(detrashing sludge)에서 1차 또는 2차 정화기로서의 용도를 포함한다.
폐수 처리 용도 이외에도, 본 발명은 펄프 및 종이 적용 분야에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 펄프 및 종이 산업에 일반적으로 사용되는 것과 같은(outside-in flow), 백수(white water) 여과, 세이브-올 필터(save-all filter) 후의 수질 개선, 섬유 회수, 기계적으로 정화된 프로세스 워터의 제조시의 천연수 스크리닝(raw water screening), 화학적으로 정화된 물의 제조에 있어서 샌드 필터와 관련된 예비정화, 펌프용 물의 시일링 처리, 우드 룸(wood rooms) 내의 물 순환, 펄프 및 페이퍼 스톡(paper stock)의 농축, 및/또는 진공 필터의 대체를 위해 사용될 수 있다.
또 다른 적용 분야로는 석탄의 탈수, 타코나이트 처리(taconite processing), 서비스 워터 처리, 냉각수 처리, 갈바나이징 처리(galvanization process)로부터의 폐수 처리, 폐수로부터 담배 입자의 분리, 및/또는 음식 산업 폐수 여과가 포함되나 이에 한정되지 않는다.
도 1은 주름형 필터 매체(15)를 사용하는 가능한 디스크 필터 시스템 구성(10)을 도시한다. 상기 필터 매체(15)는 직조 또는 비직조될 수 있다. 또한, 파일직(織: pile cloth) , 니이들 모포(needle felt), 정밀여과, 나노여과, 역삼투압, 또는 다른 막들이 필터 매체로서 사용될 수 있다. 필터 매체를 형성하는데 사용하기 위한 양호한 재료는 폴리에스터, 금속 코팅된 폴리에스터, 항균 코팅된 폴리에스터, 폴리프로필렌, 나이론, 스테인리스 스틸 와이어, 유리 섬유, 알루미나 섬유, 유리 충전된 폴리프로필렌(17%가 바람직함), 유리 충전된 아세탈, 및/또는 유리 충전된 나이론이 있으나 이에 한정되지 않는다.
용어 "필터 매체"는 유체를 여과하는 어떤 성분을 포함하는 것으로 폭넓게 해석되어야 함에 주목해야 한다. 필터 매체의 정의 내에 포함되는 다른 용어들로는 막, 요소, 필터 장치 등도 포함된다. 그와 같이, 상기 용어 "필터 매체"는 유체를 여과하는 어떤 성분을 배제하는 것으로 좁게 해석되어서는 안 된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 디스크 필터(10)는 드럼(25)을 실질적으로 에워싸는 금속 탱크와 같은 하우징(20), 복수의 디스크(30), 구동 시스템(35), 및 유동 시스템(40)을 포함한다. 콘크리트 탱크 내에 상기 유닛의 장착을 촉진하도록 의도된 프레임을 사용하는 것을 포함한, 이러한 설계에 대한 변경도 일반적으로 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 구동 시스템(35)은 회전을 위해 드럼(25)을 지지하는 적어도 두 개의 베어링을 포함한다. 종동 스프로킷(50)은 드럼(25)에 연결되며 구동 스프로킷(45)은 모터(55) 또는 다른 원동기에 연결된다. 도시된 구성에 있어서, 벨트는 모터(55)의 회전으로 드럼(25)의 대응 회전을 생성하도록 구동 스프로킷(45)과 종동 스프로킷(50)을 결합한다. 양호한 구성에 있어서, 스프로킷(45,50)은 상당한 감속을 생성할 수 있는 크기이다. 그러나, 일부 구성에서는 바람직하다면, 감속 없는 저속 드라이브를 사용할 수 있다. 도시된 구성에서 벨트 드라이브를 사용하지만, 다른 구성으로서 기어, 샤프트, 체인, 직접적인 드라이브, 또는 모터(55)의 회전을 드럼(25)에 전달하기 위한 다른 수단이 사용될 수 있다.
도 2에 더 양호하게 도시된 상기 유동 시스템(40)은 드럼(25)의 내측(65)으로 유입물을 지향시키는 유입 파이프(60), 및 하우징(20) 내에 한정된 챔버(75)로부터의 여과된 유체를 필터(10)의 외부로 지향시키는 유출 파이프(70)를 포함한다. 살수(spray water) 파이프(80)는 필터 매체(15)를 세정하는데 주기적으로 사용되는 스프레이 시스템(85)(도 5 및 도 13에 도시)에 고압수를 제공한다. 역류세정 파이프(90)는 사용 후에 살수를 이송하며 살수를 디스크 필터(10)의 외부로 지향시킨다.
도 1 및 도 2의 디스크 필터(10)는 전체 필터 면적을 증가시키기 위해 복수의 디스크(30)를 사용한다. 디스크(30)의 숫자와 크기는 시스템의 유동 요건에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 이미 존재하는 디스크(30)들 중의 어느 하나의 디스크를 통한 추가의 유동을 통과시키지 않고 필터 시스템(10)의 성능을 증가시키기 위해 추가의 디스크(30)가 드럼(25)에 부착될 수 있다.
도 3 및 도 16 내지 도 18은 본 발명의 사용에 적합한 가능한 드럼 구성(25)을 도시한다. 도시된 드럼(25)은 내부 공간(65)을 한정하도록 협력하는 외측면(95)과 두 개의 단부면(100)을 포함한다. 하나의 단부면은 유동을 허용하도록 개방되며 다른 단부면은 유동되지 않도록 밀폐되어 있다. 여러 개의 드럼 구멍(105)이 일련의 축방향 열로 배열되며, 각각의 열은 외측면(95)의 일부분 주위로 원주 방향으로 연장하는 다수의 드럼 구멍(105)을 포함한다. 드럼 구멍(105)은 직사각형이지만, 다른 형상도 적합할 수 있다고 이해된다. 부착 구멍(110)은 각각의 드럼 구멍(105)의 어느 한쪽에 위치된다. 각각의 드럼 구멍(105)은 부착 구멍(110) 세트와 연관되어 있다.
도 3 및 도 16 내지 도 18에 도시된 바와 같이, 드럼(25)의 외측면(95)은 다각형 횡단면을 형성하도록 서로 접촉하고 있는 다수의 평탄면(115)을 포함한다. 원형 횡단면 또는 원통형 또는 다른 형상도 바람직하다면 본 발명에서 사용될 수 있다.
도 5를 참조하면, 도 1 및 도 2의 디스크(30) 중의 하나의 측면도가 도시되어 있다. 각각의 디스크(30)는 복수의 필터 패널 세트(300)를 포함한다. 각각의 필터 패널 세트(300)는 두 개의 관련 필터 패널(125)을 포함한다. 도 5에는 각각의 패널 세트(300)로부터의 필터 패널(125) 중의 하나가 도시되어 있다. 도 5의 디스크(30)는 12 개의 필터 패널(125)를 도시하므로 디스크(30)는 총 24개의 필터 패널(125)을 포함한다. 그러나, 바람직하다면 다른 구성에서는 다소간의 필터 패널(125)을 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8은 28 개의 필터 패널(125)(즉, 14 개의 필터 패널 세트)이 사용된 다른 배열을 도시한다.
도 4를 참조하면, 필터 패널 세트(300) 중의 하나가 도시되어 있다. 도 4는 지지 구조물(150)의 오른쪽 부분(도 9 참조)이 제거된 도 9의 측면도이다. 상기 필터 패널(125)은 필터 패널이 서로로부터 이격되도록 지지 구조물(150) 내에 장착된다. 구멍(145)을 갖는 부착판(155)은 지지 구조물(150)을 드럼(25)에 부착하도록 부착 구멍(110)을 드럼 구멍(105) 주위에 결합한다. 캡(175)은 필터 패널(125)의 상부 위에 위치된다. 필터 패널(125), 필터 패널이 내부에 장착되는 지지 구조물(150), 캡(175), 및 부착판(155)은 부분적으로 에워싸인 공간(180)을 형성한다. 부분적으로 에워싸인 공간(180)은 디스크(30) 상의 각각의 필터 패널 세트(300)를 통해 드럼(25) 주위로 원주 방향으로 연장한다. 유체는 이후에 설명하는 바와 같이, 드럼(25) 내부로부터 부착판(155) 내의 구멍(145)과 드럼 구멍(105)을 통해 부분적으로 에워싸인 공간(180)으로 통과할 수 있어서 유체가 디스크(30) 내의 각각의 필터 패널 세트 내에서 원주방향으로 유동할 수 있다. 주변 시일(165)이 각각의 필터 패널(125)(도 10 및 도 11 참조)의 주변부(170)에 위치되며 필터 패널(125) 주위로부터 물이 누수되는 것을 방지하는 역할을 한다.
도 5 및 도 6과 관련하여 도 2를 참조하면, 살수 파이프(80)는 디스크 필터(10)의 전체 길이로 연장하며 분배 매니폴드(185)를 형성한다. 스프레이 바아(190)는 인접 디스크(30)(도 14 참조)들 사이의 디스크 필터(10)의 각각의 단부에 위치된다. 분배 파이프(195)는 스프레이 바아(190)로의 고압수의 유체 통행을 제공하기 위해 매니폴드(185)와 스프레이 바아(190) 사이로 연장한다. 스프레이 바아(190)는 도 13 및 도 14를 참조하여 더욱 상세히 설명하는 바와 같이 필터 패널(135)을 주기적으로 세정하기 위해 필터 패널(125) 상에 물을 분무하는 노즐(200)을 포함한다.
홈통(205)은 필터 패널(125)로부터 제거되는 어떤 미립자 물질을 포함한 살수 또는 역류를 포획하기 위해 인접 디스크(30)들 사이의 스프레이 바아(190) 아래에 위치된다. 역류와 미립자는 그 후 역류 파이프(90)를 통해 시스템(10)으로부터 제거된다.
도 9 및 도 10은 필터 패널(125)의 가능한 배열을 도시한다. 도 9는 지지 구조물(150)(또한 도 9 참조) 내에 장착되는 패널(125)을 도시한다. 도 10은 주름형 패널을 도시한다. 필터 패널(125)은 주름형 필터 매체(15), 주변 프레임(210), 및 여러 개의 지지 보강판(gusset) 또는 스트링거(215)를 포함한다. 대부분의 구성에 있어서, 스트링거(215)는 프레임(210)의 일체형 부분으로서 몰딩되며, 여기서 다른 부착 수단도 사용에 적합할 수 있다. 양호한 구성에 있어서, 주름형 필터 매체(15)는 주변 프레임(210) 내에 끼워맞춰질 수 있는 크기와 형상을 가지는 단일 섹션의 재료로 형성된다. 도시된 구성에 있어서, 주름은 실질적으로 반경 방향으로 연장하며, 다른 방위도 가능하다. 하나의 구성에 있어서, 스테인리스 스틸 스크린이 필터 매체(15)로서 사용된다. 다른 구성에서는 직조된 폴리에스터, 천 또는 다른 재료를 사용할 수 있다. 사용되는 재료와 개구의 크기는 유출물 내에 있음직한 오염물, 유출물의 유량뿐만 아니라 다른 요인에 기초하여 선택된다. 양호한 구성에 있어서, 상기 개구는 약 10 내지 20 μ 범위이며, 보다 작거나 큰 개구도 가능하다.
상기 캡(175)은 바람직하게 압출된 알루미늄으로 제조되며 다른 재료(예를 들어, 플라스틱, 스테인리스 스틸 등) 및 다른 구성 방법(사출 성형, 단조, 주조 등)도 가능하다. 도시된 구성에 있어서, 직선으로 압출된 부분은 캡(175)을 형성하기 위해 함께 용접된다.
도 11 및 도 19 내지 도 22는 프레임(210) 내에 배열되는 단일 섹션의 주름형 필터 매체를 포함하는 필터 패널(125)의 다른 배열을 도시한다. 도 11 및 도 19 내지 도 22의 구성은 도 9 및 도 10의 구성과 유사하나 보강용 크로스 브레이스(220: cross brace), 피크 보강재 또는 리지 바아(225)도 포함한다. 일반적으로, 리지 바아(225) 및 스트링거(215)는 필터 매체를 복수의 보다 작은 셀(cell)로 세분하도록 협력한다. 상기 셀은 바람직하게, 이후에 설명하는 바와 같은 크기이다.
계속 설명하기 이전에, 스트링거(215), 크로스 브레이스(220), 및 리지 바아(225)는 주름형 필터 매체의 주름 형상을 유지하는데 도움을 주는 보강재임을 주목해야 한다. 다른 보강재나 필터 매체의 주름 형상을 유지하기에 적합한 본 발명에서 설명된 보강재의 다른 배열도 사용될 수 있다.
도 19에 도시한 바와 같이, 프레임(210)의 하나의 구성은 유동-평행 레그(230) 및 유동-횡단 레그(235)(또한 도 10 참조)를 포함하는, 횡단면이 각을 이루는 부재로 형성된다. 유동-횡단 레그(235)는 각각의 내경 시일(165)을 수용하며 유동-평행 레그(230)에 추가의 강도를 제공한다. 유동 -평행 레그(230)는 주름형 필터 매체(15)의 피크 대 피크 높이와 실질적으로 일치하는 크기이다. 도 10을 다시 참조하면, 프레임(210)은 드럼(25)에 대해 실질적으로 반경 방향이 되도록 배열되는 두 개의 실질적으로 평행한 평행 측면(236)과 두 개의 비-평행 측면(237)도 포함한다.
필터 매체(15)를 더욱 강화하기 위해, 일련의 스트링거(215)가 프레임 내의 개구를 가로질러 연장한다. 스트링거(215)는 주름형 필터 매체(15)를 소정의 형상으로 유지하는데 도움을 주도록 주름 내에 끼워 맞춰지는 도 21에 도시된 톱니형 절취부(238)를 포함한다. 도 9, 도 10 및 도 11의 구성은 4 개의 스트링거(215)를 포함하지만, 3 개의 스트링거(215) 또는 다른 구성도 사용될 수 있다고 이해된다. 대부분의 구성에서, 상기 스트링거(215)는 프레임(210)의 일체형 부분으로서 몰딩되지만 다른 적합한 부착 방법도 사용될 수 있다.
도 21에 도시된 바와 같이, 상기 스트링거(215)는 일반적으로, 필터 매체(15)가 두 개의 대향 스트링거(215)들 사이에 끼이도록 주름형 필터 매체(15)의 양 측면 상에 위치된다. 이러한 배열은 정상적인 여과 작동뿐만 아니라 역류세정 중에 상기 주름형 필터 매체(15)를 정위치에 유지하는데 도움을 준다.
전술한 바와 같이, 도 11의 구성은 주름의 피크 및/또는 골(valley)에 연결되는 추가의 피크 보강재 또는 리지 바아(225)를 포함한다. 도 20에 도시된 바와 같이, 리지 바아(225)를 형성하고 상기 필터 매체(15)를 추가로 강화하기 위해 피크와 골에 플라스틱이 몰딩될 수 있다. 대안으로서, 금속 와이어 또는 금속 봉, 유리섬유 보강 플라스틱, 또는 충분한 강도의 다른 재료가 피크 및 골의 형상을 유지하도록 위치될 수 있다.
또 다른 구성에 있어서, 도 22에 도시된 바와 같은 보강용 크로스 브레이스(220)가 주름형 필터 매체를 더욱 더 강화하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 몰딩 플라스틱이 크로스 브레이스(220)로서 사용될 수 있다. 추가로, 금속 와이어 또는 바아가 크로스 브레이스(220)로서 상기 주름형 필터 매체(15)에 용접, 납땜 또는 다른 방식으로 부착될 수 있다.
또 다른 구성에 있어서, 두 개의 주름형 필터 매체(15) 섹션들이 서로를 위한 지지대를 제공하도록 백투백(back to back) 관계로 위치된다.
도 15를 참조하면, 다른 구성이 도시되어 있다. 이러한 구성에 있어서 필터 패널(125)은 필터 매체(15) 또는 필터 부재와 관련하여 플라스틱 재료를 사용하여 몰딩된다. 이러한 구성에 있어서, 필터 매체(15)의 실질적으로 평탄한 시이트가 몰드(335) 내에 놓인다. 몰드(335)는 필터 매체(15) 위를 폐쇄하며 필터 매체(15) 내에 주름을 형성하는 제 1 절반부(340)와 제 2 절반부(310)를 포함한다. 그 후 플라스틱 재료는 주변 프레임(210), 스트링거(215) 및 리지 바아(225)를 형성하도록 몰드(335) 내측으로 사출된다. 따라서, 주변 프레임(210), 스트링거(215) 및 리지 바아(225)는 필터 매체(15) 주위에 단일 섹션 또는 성분으로서 일체로 형성된다. 필터 매체(15)의 에지들은 주변 프레임(210)내에 끼워 넣어지며, 리지 바아(225)는 주름의 피크와 골 주위에 인접해 있거나 몰딩되며, 스트링거(215)에는 주름과 결합하는 톱니가 형성된다. 필터 매체(15)의 주름은 스트링거(215)의 톱니들 사이에 끼이게 된다.
도 12를 참조하면, 주름형 필터 매체(15)의 피로를 감소시켜 전체 수명을 개선하도록 몇몇 또는 모든 경계면에 페더링(240: feathering)이 사용될 수도 있다. 도 12는 페더링 프레임(210a) 및 상기 프레임(210a)에 인접한 페더링 스트링거(215a)를 도시한다. 상기 페더링(240)은 페더링 성분(예를 들어, 프레임, 스티링거 등)과 주름형 필터 매체(15) 사이의 추가의 접촉 표면적을 제공한다. 페더링(240)은 발생될 수 있는 전체 피로 손상을 감소시킴으로써 주름형 필터 매체(15)의 작동 수명을 연장시킬 수 있다.
도 13은 스프레이 바아(190) 상의 노즐(200)의 가능한 배열을 도시한다. 전술한 바와 같이, 스프레이 바아(190)는 필터 매체(15)의 역류 세정을 제공하기 위해 주름형 필터 매체(15)를 통과하는 역류 방향으로 고압수의 분사를 가능하게 하도록 인접 디스크(30)들 사이의 디스크 필터(10)의 단부에 위치된다. 필터 매체(15)가 주름져 있고 그에 따라 디스크(30)의 평면에 대해 각도를 이루고 있기 때문에, 유사하게 각을 이루는 노즐(200)의 사용으로 더욱 효과적인 역류 세정 사이클을 제공한다. 따라서, 노즐(200)은 디스크(30) 평면의 수직 방향에 대해 약 45도의 각도를 이루고 있다. 또한, 두 개의 노즐(200)은 각각의 분사 지점(244)(도 14 참조)에 제공되며, 노즐(200)은 주름의 양 측면이 역류세정 중에 직접적으로 분사되도록 서로에 대해 약 90도의 각도를 이룬다. 놀랍게도, 직진 직접 분사가 이용될 수 있다. 또한, 비스듬하게 필터 매체를 바운싱 스프레이하는(bouncing spray off) 것에 의해 일정한 양의 역류세정 유동 및 분사 속도에 대한 세정 효과와 효율을 개선한다.
도 14에 도시한 바와 같이, 각각의 스프레이 바아(190)는 다중 분사 지점(244)을 포함할 수 있으며 4 개의 노즐(200)이 각각의 분사 지점(244)에서 지지된다. 도 14에 도시된 구성에 있어서, 6 개의 분사 지점(244)이 사용되며 그보다 많거나 적은 분사 지점도 가능하다. 디스크(30)가 회전할 때, 노즐(200)은 고압수를 주름형 필터 매체(15) 상으로 지향시켜 필터 매체(15)를 세정한다. 맨끝(end-most) 스프레이 바아(190)는 이들이 두 개의 인접 디스크(30)들 사이에는 배열되지 않기 때문에 분사 지점(244) 당 두 개의 노즐(200)만을 필요로 한다.
도 28을 참조하면, 본 발명에 따른 필터 지지대(245)가 도시되어 있다. 필터 지지대는 한 쌍의 필터 패널(125)의 측면 부분(255)과 바닥 부분(250)을 지지하는 역할을 한다(도 11 참조). 필터 지지대(245)는 부착 부분(260) 및 횡방향으로 지향된 스트럿(strut) 부분(270)을 포함한다. 상기 부착 부분(260)은 상기 스트럿 부분(270)의 단부(267)로부터 연장하는 제 1 섹션(265)을 포함한다. 상기 부착 부분(260)은 또한, 상기 제 1 섹션(265)에 대향하는 방향으로 상기 단부(267)로부터 연장함으로써 역 T자형 필터 지지대(245)를 형성하는 제 2 섹션(269)도 포함한다. 상기 부착 부분(260)은 또한, 상기 부착 부분(260)의 제 1 섹션(265) 및 제 2 섹션(269)을 따라 그리고 상기 스트럿 부분(270)을 따라 연장함으로써 상기 필터 지지대(245)의 형상에 대응하는 실질적으로 역 T자형 구멍을 형성하는 단일 구멍(275)도 포함한다.
도 29a를 참조하면, 상기 필터 지지대(245)는 드럼(25) 상에 위치된 것으로 도시되어 있다. 상기 부착 부분(260)은 상기 구멍(275)이 드럼(25) 내의 관련 드럼 구멍(105)과 유체 통행되도록 드럼 구멍(105)과의 정렬을 유지하도록 설계된다. 상기 구멍(275)은 실질적으로 드럼 구멍(105)과 같거나 큰 크기이다. 다른 실시예에서, 필터 지지대(245)는 부착 부분(260)이 인접 드럼 구멍(105)들 사이에 위치된 드럼(25)의 지지대 섹션에 걸쳐지도록 드럼(25) 상에 위치된다. 이러한 실시예에서, 두 개의 인접 드럼 구멍(105)의 부분들이 상기 구멍(275)과 유체 통행된다.
도 29b를 참조하면, 한 쌍의 필터 패널(125)이 필터 지지대(245) 내에 설치된 채로 도시되어 있다. 필터 패널(125)은 서로로부터 이격되어 있다. 도 33과 관련하여 도 30을 참조하면, 복수의 필터 지지대(245) 및 필터 패널(125)의 측면도가 도시되어 있다. 캡(295)은 각각의 필터 패널(125) 쌍을 고정하는데 사용된다. 각각의 캡(295)은 필요에 따라 세정 또는 교체를 위해 각각의 필터 패널(125)을 제거할 수 있도록 인접 반경방향 스트럿(270)에 제거가능하게 고정된다. 각각의 필터 패널 쌍, 필터 지지대(245) 및 관련 캡(295)은 오염수를 수용하기 위한 필터 패널 세트(300)를 형성한다. 또한, 필터 패널(125), 캡(295) 및 구멍(275)은 횡단면적이 드럼 구멍(105)의 횡단면적과 같거나 큰 체적(182)을 형성한다. 체적(182)은 디스크(30) 상의 각각의 필터 패널 세트(300)를 통해 드럼(25) 주위로 원주방향으로 연장하며 이는 연속적이다. 도 33과 관련하여 도 30, 도 29a, 도 29b 및 도 30을 참조하면, 상기 구멍(275)은 드럼 구멍(105)과 인접 필터 패널 세트(300) 사이의 유체 통행을 가능하게 한다. 이는 드럼(25)이 회전할 때 인접 필터 패널 세트(300)들 사이에서 물과 공기가 원주방향으로 유동하게 함으로써 디스크 필터(10)의 성능 증가를 초래한다.
여과될 물이 드럼 구멍(105)과 구성(275)을 통해 필터 패널 세트(300)로 유입된다. 필터 패널 세트(300) 내의 물은 그 후에 여과된 물을 제공하기 위해 필터 패널(125)을 통해 여과된다. 상기 구멍(275)은 드럼 구멍(105)을 통해 유동하는 폐물 또는 기타 파편들이 방사상 스트럿(270)에 의해 포획되지 않도록 드럼 구멍(105)에 대해 충분한 크기이다. 일 실시예에서, 상기 구멍(275)은 드럼 구멍(105)과 실질적으로 같은 크기이다. 다른 실시예에서, 상기 구멍(275)은 드럼 구멍(105)보다 큰 크기이다. 그 결과로써, 방사상 스트럿(270)에 의해 수집된 폐물의 양이 실질적으로 감소 또는 제거되어서, 드럼(25)이 회전할 때 필터 패널 세트(300)들 사이에서 물과 공기의 상당히 방해받지 않는 유동을 초래한다. 이러한 설계 특징은 물 관성으로부터 물의 난류를 최소화하며 물로부터 이미 여과된 고체의 바람직하지 않은 세정이 실질적으로 감소되도록 공기 수반을 방지하며 계속해서 방출한다. 방사상 스트럿(270)은 구조적 지지대를 제공하는 리브(305)를 더 포함한다.
도 31을 참조하면, 방사상 스트럿(270)이 추가의 구조적 지지대를 제공하는 보강판(312)을 포함하는 필터 지지대(317)가 도시되어 있다. 필터 지지대(317)는 전체 면적이 드럼 구멍(105)의 크기와 실질적으로 같은 제 1 유체 채널(315) 및 제 2 유체 채널(320)을 포함한다. 이는 전술한 바와 같이 방사상 스트럿(270)에 의해 수집된 폐물의 양을 제거 또는 감소를 초래한다. 필터 지지대(317)는 종래의 필터 지지대의 면적에 비해 더 큰 유체 채널 면적을 초래한다. 이는 필터 지지대(317)를 제조하는데 필요한 재료의 양을 감소시킴으로써, 제조 비용의 감소를 초래한다. 이는 본 발명에 도시된 실시예들의 구조적 완전성이 물의 24인치 정도 또는 그보다 훨씬 큰 손실수두(head loss)를 위한 설계시 허용가능한지를 계산함으로써 결정된다.
전술한 바와 같이, 디스크 필터(10)는 주름진 필터 패널(125)을 사용할 수 있지만, 다른 형태의 패널도 사용될 수 있다고 이해된다. 주름진 필터 매체(15)를 사용하는 장점은 필터 매체의 주름들 자체뿐만 아니라 주름진 패널(125)의 반경 방향 쪽을 따른 것과 같은 패널 주변 측벽이 폐물의 더욱 용이한 점착을 가능하게 하는 수평면을 일시적으로 제공한다는 점이다. 그 결과, 폐물이 최종적인 퇴적을 위해 홈통 위에 있을 때까지 중력에 대해 양호한 각도로 지향된 회전 선반이 침수 중에 형성된다.
도 32를 참조하면, 복수의 필터 지지대(245)가 조립된 채로 도시되어 있다. 방사상 스트럿(270)은 드럼(25)으로부터 외측으로 연장하며 스페이서(325)를 형성하도록 서로로부터 이격되어 있으며, 각각의 스페이서는 필터 패널(125)을 수용하도록 구성된다. 도 33을 참조하면, 본 발명에 따른 필터 지지대(245), 필터 패널(125) 및 캡(295)을 도시하는 디스크(30)가 도시되어 있다. 이러한 구성에서, 상기 디스크는 14 개의 필터 패널 세트(300)[총 28 개의 필터 패널(125)]를 포함한다.
종래의 설계에 있어서, 패널의 고정은 두 단계이다. 먼저, 에지 시일을 갖는 필터 패널이 필터 지지대의 에지 채널 내측으로 하향으로 미끄럼 된다. 그 후 캡이 상부 에지 보강판에 대해 정위치로 미끄럼 된다. 상기 두 단계 중에, 미끄럼 마찰이 채널 벽과 보강판 사이에서 전개된다. 제 1 단계 중에, 필요한 최대 패널 고정력이 설계 절충이 이루어지지 않는 한 매우 큰 값으로 유발될 수 있다. 사다리꼴 패널의 각진 측면(255)을 따른 마찰력 방향은 보강판 삽입 통로와 반대 방향이나, 보강판의 길이 방향에 대해 상당히 경사진 각도이다. 따라서, 원래 위치와 형상에 대해 보강판의 측면 스트레칭 또는 잠재적인 왜곡 운동의 위험이 높다. 그러한 왜곡은 누수의 결과를 초래할 수 있다. 특히, 보강판은 고 압축력 하에서라면 고압에 대해 밀봉될 수 있으나, 고 압축력은 종래 설계의 각진 측면 채널로의 삽입 중에 보강판의 왜곡이나 스트레칭으로 인한 누수 위험을 증가시킨다.
측벽 채널을 갖는 필터 지지 구조물 설계에서 보강판 미끄럼과 관련된 마찰은 보강판의 합당한 삽입력과 적절한 압축 사이의 절충을 요구한다. 낮은 보강판 압축은 낮은 미끄럼 마찰을 초래할 뿐만 아니라, 누수에 대한 압력 임계치를 감소시킨다. 종래의 시스템은 고무 보강판의 외측 미끄럼면을 "플록킹(flocking)"함으로써 이러한 문제점을 극복하려고 시도했다. 이러한 시도는 도움은 됐지만, 고유한 문제점을 제거하지는 못했다.
양호한 실시예에 있어서, 바닥 채널이 사용된다. 바닥 채널이 상당히 짧기 때문에 삽입력은 보강판의 합당한 높은 압축력에 대해서도 매우 낮게 유지된다. 경사 마찰력으로 인한 보강판의 측면 스트레칭 또는 잠재적 왜곡 운동의 가능성이 바닥 채널에 대해 실질적으로 감소된다.
필터 패널(125)을 조립하기 위해, 조금 작은 크기의 몰딩 보강판(500)이 필터 패널(125)의 외측 주위로 신축되어 도 25 및 도 26에 도시한 바와 같은 보강판 패널(505)을 형성한다. 보강판(500) 상의 장력은 보강판(500)을 정위치에 유지하는 역할을 한다. 그러나, 몇몇 구성들은 실리콘 고무 또는 실리콘 그리스와 같은 밀봉/유지 보조재를 사용할 수 있다. 보강판 패널(505)의 바닥은 그 후 필터 지지대(245)(도 24에 도시)의 슬롯 또는 바닥 채널(510)과 같은 필터 패널 수용 공간 내측에 삽입되며 하방으로 눌러진다. 보강판 패널(505)의 상부는 그 후 패널(125)을 정위치에 로크하기 위해 전방으로 눌러진다(경사진다).
일 실시예에서, 필터 지지대(245)는 필터 지지대(245)의 상부로부터 경로의 약 1/4 지점에 위치되는 스냅 로크 피쳐(520: snap lock feature)(도 27에 도시)를 포함한다. 더욱 구체적으로, 상기 스냅 로크 피쳐(520)는 필터 지지대(245)의 방사상 스트럿(270) 상에 있다. 각각의 스냅 로크 피쳐(520)는 두 개의 인접 필터 패널(505)을 유지한다. 스냅 로크 피쳐(520)는 가요성을 가지며 패널(505)이 제위치로 경사질 때 상기 경로로부터 눌러진다. 스냅 로크 피쳐는 그 후 원래의 위치에 다시 스냅 결합되어, 패널(505)을 직립 위치에 로킹시킨다. 이러한 위치에서(작동 위치에서), 필터 지지대(245)와 캡(295)을 포함하는 상기 패널 지지 구조물과 상기 필터 패널(505) 사이의 필터 패널(505)의 주변부 주위에 시일이 완전하게 형성된다.
보강판 패널(505)의 설치를 완료하기 위해, 상기 캡(295)은 필터 지지 구조물의 상부에 위치되며 캡 하드웨어가 설치된다. 양호한 구성에 있어서, 캡 하드웨어는 캡(295)을 인접 캡(295)에 연결하는 너트와 볼트를 포함한다. 캡(295)의 각각의 단부는 디스크(30)의 외측 주변부 주위에 캡(295)의 완성 링을 형성하기 위해 인접 캡(295)에 연결된다.
작동시, 물은 유입 파이프(60)을 통해 디스크 필터(10)로 유입된다. 오염된 유입수는 드럼이 회전 시일과 함께 장착되는 벽(76)을 사용하여 청정 여과수로부터 분리된다. 상기 벽(76)은 유입수 챔버(77)와 여과수 챔버(75)를 형성한다. 상기 유입수는 전술한 바와 같이 드럼 내측(65)으로 유입되어 드럼(25) 내부의 드럼 구멍(105)을 통해 빠져나가 체적(182)으로 유입된다. 체적(182) 내의 상기 유입수는 필터 패널(125) 중의 적어도 하나의 필터 패널 내에 있는 주름형 필터 매체(15)를 통해 여과되어 여과수를 제공하기 위해 유출된다["인사이드 아웃 플로우(inside out flow)"]. 유입수가 주름형 필터 매체(15)를 통과할 때, 필터 매체(15)내의 개구들보다 큰 미립자들은 체적(182) 내에 유지되며 필터 매체(15)의 내측면 상에 남아있는다. 유출수는 디스크(30)의 외측의 여과수 챔버(75) 내부에 수집되어 유출 파이프(70)를 통해 디스크 필터(10)를 빠져나간다. 위어(weir) 시스템이 여과수 챔버(75)의 유출 단부를 형성하며 필터(10) 내부의 챔버(75)의 소정의 최소 액체 레벨을 유지한다.
작동 중에, 드럼(25)은 필터 패널(125)이 회전의 일부 중에만 액체와 필터 유입수를 유입시키도록 연속적으로 또는 간헐적으로 회전한다. 도 28, 도 29a, 도 29b 및 도 30과 관련하여 전술한 바와 같이, 구멍(275)은 드럼 구멍(105)과 인접 필터 패널 세트(300) 사이의 유체 통행을 가능하게 한다. 이는 드럼(25)이 회전할 때 인접 필터 패널 세트(300)들 사이의 원주변으로 물과 공기가 유동할 수 있게 한다. 그 결과, 방사상 스트럿(270)에 의해 수집된 폐물의 양은 실질적으로 감소 또는 제거됨으로써, 드럼(25)이 회전할 때 필터 패널 세트(300)들 사이에서의 물과 공기의 비교적으로 방해받지 않는 유동을 초래한다. 이러한 설계 특징은 물 관성으로부터의 물의 난류를 최소화하며 물로부터 이미 여과된 고체에 대한 바람직하지 않은 세정이 실질적으로 감소되도록 공기 수반을 방지하며 계속해서 공기를 방출한다.
디스크(30)가 결코 완전 침수되지 않기 때문에, 필터 패널(125)은 액체를 유입시켜 회전 아크 중의 바닥 부분 중에서만 유입수를 여과하는데 이용할 수 있다. 여과 이후에, 그리고 드럼(25)의 회전 중에, 필터 패널(125)은 액체를 통과시켜 스프레이 바아(190)를 통과한다. 역류세정 사이클 중에, 스프레이 장치(85)는 드럼(25)이 회전할 때 미립자를 변위시키고 필터 매체(15)를 세정하도록 고압수 또는 화학 제품에 의해 필터 패널(125)을 분무하는데 사용된다. 물의 일부분에 의한 필터 매체에 대한 물방울 충격 진동 및 관통으로 주름형 필터 매체(15)의 상류면 상에 포획된 파편들을 제거한다. 파편과 물은 홈통(205) 내에 수집되며 파이프(90)에 의해 필터 시스템(10)으로부터 이송된다. 역류세정 중에, 여과 패널(125)의 일부가 액체 내부에 배열되는 반면에, 여과 패널의 다른 일부가 액체 위에 있을 때까지 계속해서 여과되어 역류 세정될 수 있다.
본 발명에서 설명한 필터 패널(125)은 종래 기술의 시스템보다 큰 유동 면적을 제공하며 유사한 패널 면적을 통한 실질적으로 보다 높은 유동에서 작동할 수 있다. 특히, 주변 프레임(210)은 주변 프레임(210) 내의 필수적으로 평탄 면적인 도 9에 도시한 패널 표준 유동면적(350)을 형성한다. 당업자에 의해 실현될 수 있듯이, 지지 부재가 이러한 평탄 면적을 가로질러 연장하여 유동 면적의 일부를 차단할 수 있기 때문에 상기 실제 유동 면적은 이러한 평탄 면적보다 작다. 그러나, 이러한 면적은 최소이며 일반적으로 무시될 수 있다. 필터 매체 내에 주름을 형성함으로써, 상기 유동 면적은 유체(예를 들어, 공기, 물)가 도 10에 도시한 바와 같이 일반적으로, 상기 주름에 수직한 방향(355)으로 주름을 통해 유동할 때 현저히 증가된다. 따라서, 상기 주름은 패널 표준 유동 면적(350)보다 실질적으로 큰 필터 매체 표준 유동면적(360)을 형성한다. 필수적으로, 상기 필터 매체 표준 유동면적(360)은 상기 유동 방향(365)에 수직한 평면 내에서 측정한 다수의 주름의 면적들의 합이다. 하나의 구성에 있어서, 각각의 필터 패널(125)에 대한 필터 매체 표준 유동 면적(360)은 1 제곱 피트(0.09 제곱 미터)보다 크며, 바람직하게 2 제곱 피트(0.19 제곱 미터)보다 큰 크기를 가진다. 이러한 유동 면적이 분당 약 7 갤런(분당 26.5 리터)을 초과하는 각각의 필터 패널을 통한 유동율을 제공하는 테스트 데이터가 제시된다. 특히, 각각의 필터 패널(125)은 액체 유동을 통과시키도록 구성된다. 액체 유동은 제곱 피트당 분당 3 갤런(0.09 제곱 피트당 분당 11.4 리터)을 초과하며 물의 12 인치를 초과하는(3 kPa) 필터 매체를 가로지르는 압력차가 있다.
전술한 설명은 주름에 대한 많은 변경예를 포함한다고 이해해야 하지만, 다름 표 1은 주름에 대한 여러 매개변수들에 대한 예상 하한, 예상 상한, 및 예상 정상치를 나타낸다. 물론, 이들 매개변수에 있어서 변경도 가능할 수 있다.
매개변수 하한 정상치 상한
셀크기, 인치(mm) 0.5 ×0.5 (12.7 ×12.7) 0.75×4 (19×102) 2 ×36 (51×914)
주름높이, 인치(mm) 0.1 (2.5) 1.0 (25.4) 6.0 (152)
주름각도, 도 20 60 80
세정노즐통과속도, ft/분(미터/분) 1 (0.3) 3-30 (0.9-9.1) 50 (15.25)
손실수두, 물의 인치(물의 미터) 0 (0) 12-24 (0.3-0.61) 36-48 (0.91-1.22)
표준유동면적, gpm/sq ft (리터/분/sq m) 0 (0) 3-6 (122.2-244.5) 15 (611.2)
고체 로딩, lbs/day/sq ft (kg/day/sq 미터) 0 (0) 2 (9.58) 20 (95.8)
하한 주름 높이는 다수의 작은 주름을 갖는 얇은 패널을 갖춘 미세주름 설계를 기초로 한 것인 반면에, 상한 설계는 두꺼운 패널 설계를 기초로 한 것이다. 또한, 하한에 포함된 각도는 고체가 골로부터 용이하게 제거될 수 있는 예상 못한 발견 때문에 가능하며, 골을 세정할 수 없는 위험은 매우 낮다. 세정 노즐을 통과하는 속도는 적어도 부분적으로는, 보다 높은 각속도를 허용하는 보다 작은 디스크를 갖는 디스크의 크기 함수이다.
본 발명에서 설명된 설계의 다수의 변형예가 있을 수 있지만, 하나의 필터가 도 23의 그래프에 도시한 바와 같이 현장 실험되었으며 Nephelometric Turbidity Units(NTU)로 측정된 탁도 감소 그래프가 생성되었다. 물론, 다른 배열들이 특정 배열에 따라 더 양호하거나 더 나쁜 성능을 제공할 수 있다.
전술한 본 발명이 현재의 적용 분야에 더 적합할 수 있다는 것에 주목해야 한다. 예를 들어, 현재의 필터가 본 발명과 결합하기 위해 변경될 수 있다. 그러한 변경은 유량을 증가시키며 필터의 공간을 증가시킴이 없이 필터를 통한 압력 강하를 감소시킨다. 이러한 적용 분야에서, 현재의 무주름 필터 매체는 드럼으로부터 제거된다. 필터 지지대는 드럼에 결합되며 주름형 필터 패널은 변형을 완성시키도록 상기 필터 지지대의 내측에 삽입된다. 양호한 구성에 있어서, 필터 지지대는 플라스틱으로 몰딩되며 다른 재료(예를 들어, 금속)도 사용에 적합할 수 있다.
대부분의 도면들이 실질적으로 정렬된 필터 패널(125)을 포함하는 디스크(30)를 도시하고 있지만, 도 34 및 도 35는 디스크(30)의 제 1 측면(1285) 상의 필터 패널(125)이 디스크(30)의 제 2 측면(1290)(파단선으로 도시) 상의 필터 패널(125)에 대해 회전되는 다른 배열을 도시한다. 도 34의 배열에서, 디스크(30)의 제 1 측면(1285) 상의 각각의 패널(125)을 위한 중심 축선(1287)은 오프셋된 필터 패널 쌍을 형성하도록 상기 디스크(30)의 제 2 측면(1290) 상의 각각의 필터 패널(125)의 중심 축선(1292)에 대해 오프셋된다. 예로서, 상기 필터 패널 쌍은 필터 쌍(1300)의 대략 반과 같은 제 1 거리(1297)만큼 오프셋될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 다른 것들 중에서도, 디스크 필터(10) 내부에서의 사용을 위한 신규하고 유용한 필터 패널(125)을 제공한다. 상기 필터 패널(125)은 여과를 위해 사용될 수 있는 단위 면적당 전체 표면적을 증가시키고 액체의 높은 유량에서 생성되는 난류와 점성력에 대해 필터 매체의 주름진 형상을 유지하는 주름형 필터 매체(15)를 포함한다.

Claims (27)

  1. 폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치로서,
    상기 액체와 폐물을 수용하며 하나 이상의 드럼 구멍을 포함하는 드럼과,
    상기 액체를 여과하며 공동을 가지는 복수의 필터 장치, 및
    상기 필터 장치를 지지하는 프레임을 포함하며,
    상기 프레임은 상기 드럼에 연결되고 프레임 구멍을 포함하며, 상기 프레임 구멍과 상기 공동은 상기 드럼 구멍보다 실질적으로 크거나 같은 크기의 횡단면적을 가지는 체적을 형성하며, 상기 체적은 상기 드럼 구멍을 통과한 액체와 폐물이 상기 프레임 구멍 및 각각의 상기 필터 장치도 통과할 수 있도록 상기 필터 장치를 통해 연장하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 드럼 구멍은 상기 프레임 구멍과 정렬되는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 드럼은 인접 드럼 구멍들 사이에 위치되는 지지대 섹션을 포함하며 상기 프레임 구멍은 상기 지지대 섹션에 걸쳐지는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 구멍은 상기 프레임의 스트럿 부분과 부착 부분을 통해 연장하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임 구멍은 실질적으로 역 T-형상 구성을 형성하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터는 복수의 주름을 가지는 필터 매체를 포함하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  7. 폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치로서,
    상기 액체와 폐물을 수용하며 하나 이상의 드럼 구멍을 포함하는 드럼과,
    상기 액체와 폐물을 수용하는 공동을 형성하도록 이격되며 상기 액체를 여과하기에 적합한 제 1 쌍의 필터 패널, 및
    상기 필터 패널을 지지하는 프레임을 포함하며,
    상기 프레임은 상기 드럼에 연결되고 프레임 구멍을 포함하며, 상기 프레임 구멍과 상기 공동은 상기 드럼 구멍보다 실질적으로 크거나 같은 크기의 횡단면적을 가지는 체적을 형성하며, 상기 체적은 제 2 쌍의 필터 패널로 연장하여 상기 드럼 구멍을 통과한 액체와 폐물이 상기 프레임 구멍 및 상기 제 1 쌍 및 제 2 쌍의 필터 패널도 통과할 수 있는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 드럼 구멍은 상기 프레임 구멍과 정렬되는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 드럼은 인접 드럼 구멍들 사이에 위치되는 지지대 섹션을 포함하며 상기 프레임 구멍은 상기 지지대 섹션에 걸쳐지는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 프레임 구멍은 상기 프레임의 스트럿 부분과 부착 부분을 통해 연장하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 프레임 구멍은 실질적으로 역 T-형상 구성을 형성하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터 패널은 복수의 주름을 가지는 필터 매체를 포함하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 드럼은 제 1 및 제 2 패널 세트를 형성하기 위한 복수의 필터 패널을 가지는 하나 이상의 디스크를 포함하며, 상기 제 1 패널 세트로부터의 필터 패널은 상기 제 2 패널 세트의 필터 패널에 대해 오프셋되어 있는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  14. 폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치로서,
    상기 액체와 폐물을 수용하며 하나 이상의 드럼 구멍을 포함하는 드럼과,
    상기 액체를 여과하며 복수의 디스크를 형성하는 복수의 필터 패널과,
    상기 액체를 여과할 수 있도록 상기 드럼을 선택적으로 회전시킴으로써 상기 디스크를 회전시키고,
    상기 필터 패널을 지지하는 프레임으로서, 상기 프레임이 상기 드럼에 연결되고 프레임 구멍을 포함하며, 상기 프레임 구멍과 상기 공동은 상기 드럼 구멍보다 실질적으로 크거나 같은 크기의 횡단면적을 가지는 체적을 형성하며, 상기 체적은 제 2 쌍의 필터 패널로 연장하여 상기 드럼 구멍을 통과한 액체와 폐물이 상기 프레임 구멍 및 상기 제 2 쌍의 필터 패널도 통과할 수 있는, 프레임을 포함하며,
    상기 필터 패널을 선택적으로 역류 세정하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 드럼 구멍은 상기 프레임 구멍과 정렬되는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 드럼은 인접 드럼 구멍들 사이에 위치되는 지지대 섹션을 포함하며 상기 프레임 구멍은 상기 지지대 섹션에 걸쳐지는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 프레임 구멍은 상기 프레임의 스트럿 부분과 부착 부분을 통해 연장하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 프레임 구멍은 실질적으로 역 T-형상 구성을 형성하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 필터 패널은 복수의 주름을 가지는 필터 매체를 포함하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 드럼은 제 1 및 제 2 패널 세트를 형성하기 위한 복수의 필터 패널을 가지는 하나 이상의 디스크를 포함하며, 상기 제 1 패널 세트로부터의 필터 패널은 상기 제 2 패널 세트의 필터 패널에 대해 오프셋되어 있는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 필터 장치.
  21. 폐물을 포함하는 액체를 여과하는 방법으로서,
    드럼 내에 상기 액체와 폐물을 수용하는 단계와,
    상기 액체를 여과하기 위해 제 1 쌍의 필터 패널을 제공하는 단계, 및
    상기 드럼으로부터의 액체와 폐물이 상기 제 1 쌍의 필터 패널을 통해 제 2 쌍의 필터 패널로 통과할 수 있도록 상기 드럼과 제 2 쌍의 필터 패널 사이에 유체 통행을 제공하는 단계를 포함하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 필터 패널은 프레임 구멍을 가지는 프레임에 의해 지지되며 상기 드럼은 드럼 구멍을 가지며 상기 드럼과 상기 프레임 구멍은 상기 드럼과 상기 제 2 쌍의 필터 패널 사이에 유체 통행을 제공하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 드럼은 인접 드럼 구멍들 사이에 위치되는 지지대 섹션을 포함하며 상기 프레임 구멍은 상기 지지대 섹션에 걸쳐지는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 프레임 구멍은 상기 프레임의 스트럿 부분과 부착 부분을 통해 연장하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 방법.
  25. 제 22 항에 있어서,
    상기 프레임 구멍은 실질적으로 역 T-형상 구성을 형성하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 방법.
  26. 제 22 항에 있어서,
    상기 필터 패널은 복수의 주름을 가지는 필터 매체를 포함하는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 방법.
  27. 제 22 항에 있어서,
    상기 드럼은 제 1 및 제 2 패널 세트를 형성하기 위한 복수의 필터 패널을 가지는 하나 이상의 디스크를 포함하며, 상기 제 1 패널 세트로부터의 필터 패널은 상기 제 2 패널 세트의 필터 패널에 대해 오프셋되어 있는,
    폐물을 포함하는 액체를 여과하는 방법.
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