KR20120096486A

KR20120096486A - 여과 시스템의 방사상 분할 링 밀봉체

Info

Publication number: KR20120096486A
Application number: KR1020127012149A
Authority: KR
Inventors: 커티스 제이. 엘웰; 프레드릭 케이. 레산; 빅토르 베어벡; 피터 에프. 메트컬프
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2009-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2012-08-30
Also published as: IL218278A; ES2574081T3; JP2013507243A; EP2488284A1; AU2010306996A1; IL218278A0; AU2010306996B2; WO2011046944A1; EP2488284A4; JP5310955B2; EP2488284B1; JP2013150986A; CN102781556A; JP5733334B2; CN102781556B

Abstract

환형 요소를 갖는 여과 시스템에 사용하기 위한 방사상 밀봉체가 기술된다. 링 또는 환이 밀봉판의 외부 표면의 홈에 끼워진다. 각 환은 여과 시스템의 실린더형 하우징의 내경보다 큰 외경을 갖는다. 환에 있는 갭은 환형 요소가 실린더형 하우징에 적어도 하나의 환의 삽입을 허용하기에 충분하게 변형하는 것을 가능하게 하도록 선택된 폭을 갖는다. 2개 이상의 환은 두 환이 홈에 설치될 때 환의 갭이 오정렬됨으로써 작동시 누출을 최소화하도록 구성될 수 있다. 정합 시스템은 한 쌍의 환의 갭의 오정렬을 보장하도록 다른 환의 정합 요소와 협업하는 정합 요소를 포함한다.

Description

여과 시스템의 방사상 분할 링 밀봉체{RADIAL SPLIT RING SEAL FOR FILTRATION SYSTEMS}

관련 기술에 대한 설명

물로부터 화학 오염물 및 유기체를 제거하는 데 이용되는 일부 유형의 여과 시스템은 인클로저 내에 밀봉된 하나 이상의 여과 요소를 포함한다. 인클로저는 캐니스터, 드럼 및/또는 파이프를 포함할 수 있다. 특히, 대규모 물 처리에 이용되는 여과 시스템은 파이프형 구조 내에서 함께 연결되어 오염된 또는 불순한 물의 유입을 필터 물질을 통해 유출 파이프 또는 채널로 향하게 하는 일련의 요소를 포함할 수 있다. 도 1에 나타낸 예에서는, 나선형 막 여과 시스템의 여과 요소 (11)가 나선으로 감긴 막 구조를 포함한다. 도 1에서는 투과액 캐리어 시트 (18)가 막 여과 시트 (19)의 엔벨로프 내에 적층되고, 인접 층들이 공급 스페이서 (101)에 의해 분리되고, 전형적으로 경질 쉘 또는 랩핑 내에 봉지되어 유입물의 누출을 방지하고 여과 요소 (11)에 어느 정도의 기계적 안정성 및 강도를 제공한다. 여과 요소, 예컨대 나선형 막 여과 요소 (11)는 전형적으로 실질적으로 실린더 형태로 제공되고, 하나 이상의 여과 요소 (11)가 하우징 (10) 내에 말단과 말단을 접해서 설치될 수 있다 (도 1C 참조). 유입 유체 (140)는 가압 하에서 유입구를 통해 시스템의 한 말단에 도입되고, 한 말단 (140)에서 여과 요소 (11)에 들어가고, 막 (19)을 통과하면서 전형적으로 중앙 파이프 또는 채널 (13)을 통해서 투과액 스트림 (143)으로서 나가거나 또는 막 여과 장치로부터 나가는 농축액 스트림 (144)으로서 나간다. 중앙 파이프 (13)는 전형적으로 인클로저 (10)와 동축이고, 투과액 (143)의 수거를 가능하게 하는 방식으로 막 (19)과 커플링되거나 또는 다른 방식으로 연결된다. 투과액 (143)은 시스템으로부터 양쪽 방향으로 배출될 수 있다.

이들 여과 요소는 막 필터로서 기능을 한다. 통상의 회분식 여과 시스템과는 달리, 상기 여과 시스템은 연속식 정상 상태 공정으로서 작동한다. 이러해서, 공급물 스트림 (15)에 들어가는 모든 물질의 합계는 두 유출 스트림 (143) 및 (144)으로 여과 장치를 떠나는 모든 물질의 합과 실질적으로 같다. 이러한 시스템은 음용수를 공급하고/하거나, 폐수 및/또는 우수를 정화하고/하거나, 슬러지로부터 물을 추출하고/하거나, 해수 같은 물을 탈염하는 응용에 이용될 수 있고, 이러한 응용에서는 묽은 투과액 스트림 (143)이 시스템의 주 생성물이다. 반대로, 농축액 스트림 (144)은 가치 있는 용질을 회수 또는 농축하는 것이 목적인 경우에 주 생성물을 제공할 수 있다.

나선형 막 요소 (11)는 유용한 분리 응용에서 평판형 역삼투막 (19)을 포장하는 수단으로 이용된다. 이 요소는 전형적으로 도 1C에 나타낸 바와 같이 실린더형 하우징 (10) 내에 말단에서 말단까지 장착된다. 공정 공급물 흐름 (140)이 하우징의 한 말단에서 도입되어 요소 (11)를 통해 축 방향 (141)으로 흐르고 일부 (142)가 필터 매체 (19)를 통해서 중앙 수거 채널 또는 파이프 시스템 (13)으로 통과하여 이 시스템으로부터 유출물 (143)로서 제공된다. 농축된 잔존물 (144)은 제1 요소 (11)로부터 제2 요소 (11) 등으로 배출된다. 이 시스템으로부터 추출된 농축액 (144)은 시스템 구성 및 기능에 기초해서 외부에서 가공될 수 있고/있거나 이 시스템을 통해 재순환될 수 있다. 제1 요소 (11)로부터의 농축액 스트림 (144)이 공급물 스트림 (140)으로서 그 다음 나선형 막 여과 요소 (11)로 통과하는 것을 보장하는 밀봉 메카니즘을 연속하는 나선형 요소 (11) 사이에 제공하는 것이 필요하다.

이 밀봉 메카니즘은 나선형 요소 (11)의 각 말단에 부착된 밀봉판 (12) (도 1B에 더 상세히 나타냄)을 이용하여 달성할 수 있다. 통상의 시스템에서는, 유체가 요소 (11)와 하우징 또는 용기 (10) 사이의 공간으로 빠져나가는 것을 방지하기 위해 밀봉판 (12)의 외부 가장자리에 위치하는 홈 (16)에 엘라스토머 밀봉체가 놓인다. 또한, 전형적으로, 연속하는 중앙 채널 (13)을 연결하는 커플링 (130)도 엘라스토머 밀봉체를 이용해서 밀봉된다.

흐름 (140)을 요소 (11)와 하우징 (10) 사이의 환형 공간보다는 요소 (11) 자체로 향하게 하기 위해 나선 요소 (11)와 실린더형 하우징 (10)의 내벽 사이에 추가의 밀봉체 (120)가 요구될 수 있다. 흐름 (140)이 주로 요소 구조 내로 향하지 않는다면, 막 시트에서 공급물 흐름 속도가 감소할 것이고, 이것은 막 시트의 분리 성능에 영향을 줄 것이다. 통상의 시스템은 도 2A의 단면도에 나타낸 바와 같이 밀봉판 (12)의 외부 표면에 위치하는 원주를 따라서 홈이 패인 함몰부 (16)에 엘라스토머 밀봉체를 제공한다. 흔히 사용되는 엘라스토머 밀봉체 (25)는 도 2B에 나타낸 바와 같이 컵 형태의 모양을 가지고, 이것은 효과적인 밀봉을 생성하지만, 밀봉체를 역방향으로 밀 수 없기 때문에 요소를 하우징에 한 방향으로 삽입해야 하는 것을 요구한다. 도 2C에 나타낸 바와 같이 요소 홈 안에 대칭형 엘라스토머 밀봉체, 예컨대 O-링 (26)이 이용될 수 있을 것이다. 이것은 양쪽 방향으로 움직이는 것을 가능하게 하지만, 효과적 밀봉체로서 기능을 하기 위해서는 엘라스토머 밀봉체의 더 많은 양의 변형을 필요로 한다. 이 때문에 요소를 실린더형 하우징 안으로 삽입하는 데 더 큰 힘이 필요하며, 이것이 컵 모양 엘라스토머 밀봉체를 선호하는 주된 이유이다.

발명의 간단한 요약

여과 시스템을 위한 방사상 밀봉체는 외측 원주 및 내측 원주 및 두께를 갖는 하나 이상의 환을 포함한다. 각 환은 밀봉판의 외부 표면의 홈 안에 끼워지는 내측 원주의 직경을 가질 수 있고, 각 환은 밀봉판을 수용하는 실린더형 하우징의 내부 표면의 직경보다 크도록 선택된 외측 원주의 직경을 갖는다. 적어도 하나의 환의 반경을 따라서 중심을 둔 링의 환에 있는 갭은 환형 요소가 적어도 하나의 환이 실린더형 하우징 안으로 삽입되는 것을 허용할 수 있도록 환형 요소가 충분하게 변형할 수 있게 선택된 폭을 갖는다.

환의 내경 및 외경 및 갭의 폭은 적어도 하나의 환의 외측 원주와 실린더형 하우징의 내측 표면 사이에 억지 끼워맞춤을 얻도록 선택될 수 있다. 억지 끼워맞춤은 환형 요소의 압축에 대한 반작용적 복원력에 의해 유지되고, 복원력의 크기는 갭의 폭 및 적어도 하나의 환을 제작하는 데 이용된 물질과 관계 있다. 갭의 폭은 환이 홈 안에 설치되어 밀봉판이 실린더형 하우징 안에 삽입될 때 누출 정도 제어를 허용하도록 선택될 수 있다.

일부 실시양태에서, 밀봉체는 환들이 홈 안에 설치될 때 환들의 갭이 오정렬(misalignment)됨으로써 작동시 누출을 최소화하도록 구성된 2개 이상의 환을 포함한다. 정합(registration) 시스템은 한 쌍의 환의 갭의 오정렬을 보장하도록 다른 환의 정합 요소와 협업하는 정합 요소를 포함한다. 정합 시스템은 인접 환의 갭에 끼워지는, 한 쌍의 환 중 하나의 표면 상에 제공된 융기된 요소 및/또는 인접 환의 표면에 제공된 홈에 끼워지는, 한 쌍의 환 중 하나의 표면 상에 제공된 융기된 요소를 포함할 수 있다.

여과 시스템의 실린더형 하우징 안으로 삽입되는 나선형 막 요소를 밀봉하는 방법이 제공된다. 본 발명의 특정 측면에 따르는 방법은 나선형 막 요소의 밀봉판의 외부 표면 상에 위치하는 홈 안에 적어도 하나의 분할 링 밀봉체를 제공하는 단계, 밀봉 링을 실린더형 하우징 안에 삽입하는 단계를 포함하고, 밀봉 링을 삽입하는 것을 포함하는 것은 적어도 하나의 분할 링 밀봉체를 압축하는 단계를 포함한다.

도 1A - 1C는 다수의 밀봉된 여과 요소를 포함하는 여과 시스템을 예시한다.
도 2A는 밀봉판에 제공된 홈을 나타낸 도면이고, 도 2B - 2C는 도 2A의 홈 안에 제공된 종래 기술의 엘라스토머 밀봉체를 나타낸다.
도 3A는 본 발명의 특정 측면에 따르는 밀봉 요소를 나타낸다.
도 3B는 도 3A의 밀봉 요소의 프로파일을 나타낸다.
도 4A 및 4B는 밀봉판의 홈 안에 제공된 본 발명의 특정 측면에 따르는 하나 이상의 밀봉 요소의 단면을 나타낸다.
도 5A - 5D는 본 발명의 특정 측면에 따르는 다양한 갭 프로파일을 갖는 분할 링 밀봉체의 예를 나타낸다.
도 6은 밀봉판의 홈 안에 설치하기에 적당한 환형 밀봉체의 한 실시양태의 단면도를 나타낸다.
도 7A - 7C는 본 발명의 특정 측면에 따르는 복합 갭 프로파일을 갖는 밀봉체의 예를 나타낸다.

발명의 상세한 설명

이제, 본 발명의 실시양태를 도면을 참고하여 상세히 기술할 것이고, 이것은 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해 예시적인 예로서 제공되는 것이다. 주목할 것은 하기 도면 및 예는 본 발명의 범위를 한 실시양태로 제한하는 것을 의도하는 것이 아니며, 기술된 또는 도시된 요소의 일부 또는 전부를 교환함으로써 다른 실시양태가 가능하다는 점이다. 편리한 모든 경우에서, 도면 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 또는 유사 부분을 언급하는 데 이용될 것이다. 이들 실시양태의 일부 요소를 공지 성분을 이용해서 부분적으로 또는 완전히 실시할 수 있는 경우에는, 이러한 공지 성분 중 본 발명의 이해에 필요한 부분만 기술될 것이고, 본 발명을 불명료하게 하지 않기 위해 이러한 공지 성분의 다른 부분에 대한 상세한 설명은 생략될 것이다. 본 명세서에서 단일의 성분을 나타내는 실시양태를 제한적인 것으로 여기지 않아야 하고, 오히려, 본원에서 명료하게 다르게 언급하지 않으면, 본 발명이 동일 성분을 다수 포함하는 다른 실시양태를 포함하는 것을 의도하고, 그 역도 마찬가지다. 게다가, 출원인은 명세서 또는 특허 청구 범위의 어느 용어도 그것이 흔하지 않은 또는 특수한 의미라고 명료하게 진술되지 않으면, 그것이 흔하지 않은 또는 특수한 의미에 속하는 것을 의도하지 않는다. 게다가, 본 발명은 본원에서 예로서 언급된 성분과 동등한 현재 및 미래의 공지 동등물을 망라한다.

본 발명의 특정 실시양태는 여과 시스템을 위한 밀봉 요소를 제공한다. 본원에 개시된 밀봉체는 그것이 O-링, 쉐브론(chevron) 및 U 컵 밀봉체 등을 포함하는 통상의 엘라스토머 밀봉체의 대용물로서 쓰일 수 있게 하는 치수를 가지도록 제작될 수 있다. 도 1A - 1C에 대해 다시 설명하면, 본 발명의 특정 실시양태는 통상의 밀봉판 (12)의 방사상 홈 (16)에 끼울 수 있는 분할 링 밀봉체를 포함하고, 그렇지 않았다면 이 방사상 홈은 압축성 엘라스토머 밀봉체를 수용했을 것이다. 아래에서 더 상세히 기술하는 바와 같이, 본원에 게재된 분할 링 밀봉체는 전형적으로 강성, 탄성, 불활성, 작동 온도 범위를 견디는 능력, 작동 압력을 견디는 능력 및 여과 시스템 (예를 들어, 하우징 (10)의 내부 표면) 제작에 이용된 물질과의 마찰 계수를 고려해서 선택되는 물질을 이용해서 제작된다. 물질은 응용에 따라서 선택될 수 있고, 예를 들어, 본 발명의 특정 측면에 따라서 제작되는 밀봉체는 통상의 엘라스토머 밀봉체라면 관련된 수압을 견딜 수 없는 8-인치 또는 16-인치 여과 시스템에 이용될 수 있다.

본원에 기술된 한 예에서는, 실질적으로 비압축성인 중합체로부터 형성된 환형 밀봉체 (30) (도 3A 및 3B 참조)가 밀봉판 (12)의 외부 표면의 홈 (16)에 놓일 수 있다. 밀봉체 (30)는 그의 환에 갭 (32)을 가지고, 환형 모양은 갭 (32)을 폐쇄하는 힘을 적용함으로써 가압 하에서 변형될 수 있다. 이러한 힘은 밀봉체 (30)가 설치된 밀봉판 (12)이 하우징 (10)에 삽입될 때 적용된다. 밀봉체 (30)가 스프링으로 작용함으로써 링 (30)의 외부 표면이 하우징 (10)의 내부 표면과 딱 붙는 계면을 생성하게 한다. 밀봉판 (12)이 하우징 (10) 내에 위치할 때 링 밀봉체 (30)의 갭 (32)의 일부가 그대로 개방되어 있을 수 있다. 일부 실시양태에서는, 이러한 갭의 크기가 적당하면 갭 (32)이 밀봉체 (30) 양쪽에서의 압력차를 제한하고/하거나 균등하게 할 수 있기 때문에 이러한 갭이 바람직하다. 그러나, 특정 실시양태에서는 물이 새는 것을 더 막는 밀봉체가 요망되고, 제2 분할 링 밀봉체 (30)를 홈 (16)에 밀봉체 (30)의 갭 (32)들이 오프셋되도록 놓을 수 있다. 후자의 주제에 대한 다른 변화를 본원에서 더 상세히 기술할 것이다.

도 3A-3B 및 4A-4B는 본 발명의 특정 측면에 따르는 밀봉체의 간단한 예에 관한 것이다. 도 3A - 3B 및 4A - 4B의 환형 밀봉체는 밀봉판 (12)의 외부 부분 (40)에 끼울 수 있고/있거나 동심성 요소들 사이에서, 전형적으로는 요소들의 실질적 실린더형 표면들 사이에 밀봉을 형성하는 데 이용될 수 있다. 밀봉체 (30)는 통상의 엘라스토머 밀봉체의 대체물로 이용될 수 있다. 예를 들어, 강성 링 (30)의 치수는 링 (30)이 나선형 막 여과 요소의 밀봉판 (12)의 방사상 홈 (16)에 흔히 설치되는 통상의 O-링 또는 U-컵 밀봉체를 대체할 수 있도록 구성될 수 있다. 링 밀봉체 (30)의 폭 (38)은 현존 밀봉판 (12)의 홈 (16)에 요망되는 개수의 밀봉체 (30)를 놓을 수 있게 하도록 선택될 수 있다. 도 4A는 하나의 밀봉체 (420)가 홈 (42) 안에 배치되는 실시양태를 나타내고, 한편, 도 4B는 2개의 링 (421) 및 (422)이 홈 (42) 내에 제공되는 실시양태에 관한 것이다. 또한, 분할 링 밀봉체 (30)는 예를 들어 밀봉체 (30)가 고온 및/또는 고압에 처하거나 부식제의 존재가 비반응성 밀봉 물질의 사용을 요구하는, 수요가 더 많은 응용에 이용될 수 있다. 한 예에서, 나선형 막 여과 시스템 내의 압력은 통상의 특정 엘라스토머 밀봉체의 사용을 배제할 수 있다. 전형적으로, 4-인치 직경 나선형 막 시스템에 흔히 사용되는 엘라스토머 밀봉체는 통상의 엘라스토머 밀봉체와 하우징 (10)의 접촉 면적 증가에 기인하는 지수적으로 증가하는 마찰력으로 인해 밀봉된 요소의 설치 및 제거 어려움의 증가 및 작동 압력의 증가 때문에 8-인치 또는 16-인치 시스템에서 작동하도록 크기를 변경할 수 없다.

본 발명의 특정 실시양태는 여과 시스템에 이용하기에 적당한 강성 분할 링 밀봉체 (30)를 포함한다. 밀봉판 (12)은 바퀴와 어느 정도 닮은 일반적으로 원 모양이고, 실린더형 하우징 (10)에 삽입되도록 구성된다. 밀봉판 (12)의 일부분 (40)은 인클로저 (44)의 내부 표면에 근접하여 그와 계면을 형성하는 외부 대향 방사상 표면 (46)을 포함한다. 현재 제조되는 밀봉판 (40)은 전형적으로 밀봉판 (40)의 외부 대향 표면 (46)에 홈 (42)을 포함한다. 본 발명의 특정 실시양태에 따라서 제작되는 강성 링 (30), (420)-(422)은 이러한 밀봉판 홈 (42)에 설치될 수 있다. 삽입하기 전에는, 강성 링 (30)이 전형적으로 밀봉판 (12)의 축 (14)에 대하여 어느 방향으로도 회전할 수 있고 (도 1A-1C 참조), 요망되는 대로 갭 (32)을 배향할 수 있고/있거나 밀봉판 (12) 또는 하우징 (10)의 특징과 정렬할 수 있다. 밀봉체 (30)를 갖는 밀봉판 (12)은 실린더형 하우징 (10)의 어느 말단에라도 삽입될 수 있고, 실린더형 하우징 (10)의 축을 따라서 어느 방향으로도 움직일 수 있다. 밀봉체 (30)가 요망되는 마찰 계수를 제공하는 코팅 또는 다른 표면 처리를 가질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 밀봉체 (30)는 비원형 모양을 가지는 밀봉판 (12)에 끼워지도록 구성될 수 있고, 일부 밀봉체 (30)는 예를 들어 원형 및 타원형 밀봉판 또는 약간 비대칭형인 밀봉판을 포함해서 상이한 모양의 밀봉판과 함께 이용될 수 있다. 한 예에서는, 밀봉체 (30)가 반경이 감소하는 표면(나타내지 않음)의 홈 (16)에 설치될 수 있고, 밀봉 링 (30)이 밀봉판 (12) 및/또는 하우징 (10)의 표면 모양을 따르는 단면을 가질 수 있다.

밀봉 링 (30)은 전형적으로 환 (30)에 압축력이 방사상으로 적용될 때 가압 하에서 그의 단면 모양 (예를 들어, 도 3B)을 실질적으로 유지하는 비엘라스토머 물질로부터 제작된다. 압축 하에서, 밀봉 링에 방사상 압축력이 적용될 때는 밀봉 링 (30)의 갭 (32)이 감소하고, 밀봉 링 (30)은 전형적으로 갭 (32)의 폐쇄에 저항하고 압축력이 제거될 때 그의 원래의 휴지 상태의 환 모양을 복원하기에 충분한 탄성을 갖도록 구성되고 제작된다. 예를 들어, 경질 및/또는 경화된 중합체, 금속, 세라믹 및 이러한 종류의 다른 물질이 밀봉 링 (30) 제작에 이용될 수 있다. 통상의 엘라스토머 밀봉체는 압축 하에서 엘라스토머 밀봉체의 단면적이 변하도록 변형함으로써 밀봉 성능을 최대화한다는 것을 인식할 것이다. 그러나, 가압 하에서 통상의 엘라스토머 밀봉체의 변형은 하우징 (10) 내에서 밀봉판 (12) 및 밀봉 어셈블리의 움직임을 한 방향으로 제한할 수 있다. 삽입하는 동안에 통상의 엘라스토머 컵 밀봉체 (24) (도 2B 참조)의 변형은 전형적으로 U형 컵 다리의 배향 때문에 역방향으로의 움직임에 대해 매우 높은 저항을 생성한다. 통상의 엘라스토머 밀봉체의 저항을 극복하는 데 요구되는 힘은 종종 이러한 밀봉체의 파괴를 유발하지 않고는 대처할 수 없다. 따라서, 조립된 다중 요소 여과 시스템 (도 1A - 1C 참조) 내 여과 요소 (11)는 통상의 컵 밀봉체 (24)가 끼워맞추어져 하우징 (10)에 한 방향에서 삽입될 때, 삽입에 이용된 방향과 동일한 방향으로 하우징 전체를 통해 요소를 강제로 통과시킴으로써만 실제적으로 제거될 수 있다. O-링 밀봉체 (26)의 변형은 전형적으로 인클로저 (10)와 접촉하는 밀봉체 (26)의 표면적을 증가시킨다. 따라서, 조립된 다중 요소 구조 (도 1A - 1C 참조)에 O-링 밀봉체 (26)가 끼워맞추워져 하우징 안으로 삽입될 때 그것은 요소를 하우징 안으로 삽입하고 하우징으로부터 제거하는 데 상당한 힘을 요구한다.

대조적으로, 본 발명의 특정 측면에 따라서 제작되는 환형 밀봉체 (30)는 전형적으로 밀봉판 (12)의 축 (14)에 평행한 어느 방향으로도 움직임을 제한하지 않는다. 게다가, 요소의 삽입 및 제거 동안에 겪는 마찰력을 감소시키기 위해, 밀봉체 (30)가 저마찰 물질로 제작될 수 있고/있거나 밀봉체 (30)의 표면이 코팅되거나 또는 처리될 수 있다. 따라서, 본 발명의 특정 측면에 따르는 강성 링 밀봉체 (30)가 이용될 때는 다중 요소 성분을 하우징의 동일 말단을 통해 매우 용이하게 삽입하고 뺄 수 있다. 게다가, 본 발명의 특정 측면에 따르는 강성 링 밀봉체 (30)는 양쪽 방향으로부터의 축 방향 압력 하에서의 변형에 저항한다. 따라서, 본원에 게재된 분할 링 밀봉체 (30)를 이용하는 여과 요소는 플러싱 및 세정을 위해서 및 다른 이유 때문에 제공되는 역방향 흐름을 포함해서 이방향 흐름을 수용하고 그에 저항할 수 있다. U-컵 및 쉐브론 밀봉체 (도 2B 참조)를 포함해서 통상의 밀봉체는 종종 역방향 흐름에 저항할 수 없으며, 플러싱을 위해서는 대체되거나 또는 재배향되어야 한다.

통상의 엘라스토머 밀봉체를 이용하는 밀봉판 (10)은 밀봉을 형성하는 데 요구되는 밀봉 물질의 변형, 엘라스토머 밀봉체의 맞물림 각도, 엘라스토머 밀봉체를 이용하여 밀봉을 유지하는 데 요구되는 상당한 접촉 압력 및/또는 엘라스토머 밀봉체의 증가된 접촉 면적 때문에 밀봉판을 삽입하는 데에 상당히 더 큰 힘을 요구한다. 한 예에서, 통상의 밀봉 U-컵 브라인 밀봉체 (24)(윤활성)가 구비된 7-요소 성분은 하우징에 이 요소들을 삽입하는 데 45 파운드 이상의 힘과 동등한 것을 요구할 수 있다. 본원에 게재된 강성 링 밀봉체 (30)가 끼워맞추어진 동등한 7-요소 성분은 20 파운드 이하의 힘을 이용해서 하우징 안으로 삽입할 수 있음을 밝힐 수 있다.

특정 실시양태에서, 강성 링 (30)의 치수는 효과적인 밀봉을 얻도록 선택될 수 있다. 강성 링 (30)의 외경 (34)은 전형적으로 실린더형 하우징 (10)의 내경보다 약간 더 크도록 선택되고, 한편, 환 (30)의 내경 (36)은 밀봉판 (40)의 홈 (42) 내에 양호한 끼워맞춤을 제공하도록 선택된다. 환 (30)의 두께 (38)는 요망되는 수준의 밀봉 기밀도를 얻기 위해 홈 (42)에 요망되는 개수의 링 밀봉체 (30)를 끼우도록 응용에 따라서 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서는, 밀봉판 (40)을 밀봉하기 위해 홈 (42) 안에 하나 초과의 링 밀봉체 (421) 및 (422)가 제공될 수 있다. 밀봉 구조를 통한 누출을 최소화하기 위해 링 (421) 및 (422)의 갭이 서로 오프셋된 다중 링 구성 (도 4B)이 이용될 수 있다. 다중 링 구성 (도 4B)은 링 (421) 및 (422)이 상이한 두께를 갖도록 이용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 다중 링 구성은 상이한 물질로부터 제조되는 상이한 링 (421) 및 (422)을 포함한다.

도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 환 (30)에 갭 (32)을 남기기 위해 환형 링 (30)으로부터 작은 부분을 제거할 수 있다. 강성 분할 링 (30)의 갭 (32)은 실린더형 하우징 (10)에 삽입이 가능하도록 링 (30)이 압축될 때 폐쇄되는 경향이 있다. 갭 (32)의 크기 및 모양은 링이 압축되어 실린더형 하우징 (10) 안으로 끼울 때 링이 갭 (32)을 최소화하는 것을 허용하도록 선택될 수 있다. 갭 (32)의 크기 선택에 영향을 미치는 인자는 명시된 또는 예상되는 작동 온도 변동 및 링 (30) 제작에 이용되는 물질의 팽창계수를 포함한다. 전형적으로, 링 (30)의 단면 (300)은 압축 하에서 그다지 변형되지 않고, 압축력은 링 (30)의 직경 변화에 의해 수용된다. 일부 실시양태에서는, 예를 들어 온도 또는 압력 하에서 수축 및 팽창을 수용하는 것이 필요한 곳에 변형가능 물질의 일부를 포함하는 물질로부터 제작된 적어도 하나의 링 (420), (421) 또는 (422)을 가지는 것이 바람직할 수 있고, 작동 조건 하에서 내압력성 및 가단성의 조합을 제공하기 위해 더 부드럽고 더 변형가능한 링 (421) 또는 (422)을 더 강하고 더 강성인 링 (422) 또는 (421)과 커플링할 수 있다.

강성 링 (30)의 압축은 링 (30)이 링과 실린더형 하우징 (10)의 외벽의 접촉을 유지하게 하는 방사상 반작용력을 생성하고, 이렇게 함으로써 밀봉을 생성한다. 이 반작용력은 실린더형 하우징 (10)의 축을 따라서 일어나는 밀봉판의 움직임에 저항하는 저항성 항력을 생성할 수 있다. 반작용력의 양은 강성 링 제작에 이용되는 물질의 선택 및 강성 링의 치수 조정에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 링 (30)의 두께 및 환 (30)의 외경 (34) 및 내경 (36)은 요망되는 반작용력을 얻도록 선택될 수 있다. 링 (30)의 물질의 반작용력 및 비저항은 실린더형 하우징 (10) 또는 밀봉된 나선형 요소의 팽창 및/또는 압축에 맞게 조정하기 위해 밀봉체 및/또는 밀봉판의 움직임을 어느 정도 허용하도록 선택될 수 있다.

갭 프로파일

갭 (32)의 프로파일은 링 밀봉체 (30)를 지나는 유체의 흐름을 제어하도록 선택될 수 있다. 링 밀봉체 (30)를 통한 누출 때문에 전형적으로 여과되지 않은 또는 오염된 유입 유체 (공정 공급물)가 연속 여과 요소 (11)와 시스템 하우징 (10) 사이의 공간을 통과한다. 일부 시스템은 유입물이 여과 요소 (11)를 통해 흐르게 하기 위해 일련의 여과 요소에서 제1 여과 요소 (11)의 밀봉판 (12)에만 설치된 방사상 밀봉체를 포함한다. 인접하는 여과 요소의 하류 밀봉판 (12)은 여과 요소 (11)로부터 여과 요소 (11)와 시스템 하우징 (10) 사이의 공간 안으로 누출이 일어나는 것을 방지한다. 이 공간의 여과되지 않은 유체는 요망되는 대로 제거되어서 시스템을 통해 재순환될 수 있다. 방사상 밀봉체 (30)를 통해 이 공간 안으로 일어나는 어느 정도의 누출이 여과 요소 (11)의 공간과 내부 사이의 압력차로 인한 여과 요소의 랩핑 또는 쉘에 대한 응력을 감소시킬 수 있게 하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 갭 (32)의 프로파일은 시스템 내의 압력을 균등하게 하도록 작동하는 누출 수준을 얻고 제어하도록 선택될 수 있다.

도 5A에 나타낸 바와 같이, 일부 실시양태는 환 (30)에 정사각형 갭 (50)을 제공한다. 정사각형 갭 (50)의 모양은 환 (30)의 정사각형 모양 말단 (500) 및 (501)을 제공함으로써 얻어진다. 정사각형 갭 (50)은 여과 시스템을 통한 유체의 흐름 방향 (화살표 (58)로 도시됨)과 정렬된다. 정사각형 갭은 또한 밀봉판의 반경과 수직을 이루고 밀봉판 (12)의 축 (14) (도 1A - 1C)에 평행하다는 것을 인식할 것이다. 도 5B는 환 (30)의 말단 (520) 및 (521)이 말단의 겹침을 제공하도록 선택된 각도로 절단된 각진 갭 (52)을 도시한다. 말단 (520) 및 (521)에 이용되는 절단 각도는 작동 온도 범위 하에서 밀봉 링 (30)의 예상 수준의 팽창/압축을 수용하도록 선택될 수 있다. 도 5C는 단순화된 복합 갭 (54)을 나타낸다. 환 (30)은 전형적으로 환 (30)이 압축 상태에 있든 또는 휴지 상태에 있든 상관없이 겹침을 제공하도록 구성되는 겹치는 계단 모양 말단 (540) 및 (541)을 갖는다. 따라서, 복합 갭 (54)은 환 (30)의 원주를 따라서 오프셋되는 적어도 2개의 갭 (542) 및 (544)을 제공한다. 갭 (542) 및 (544)은 채널 (543)에 의해 연결될 수 있다. 말단 (540) 및 (541)은 전형적으로 강제로 접촉되어 결과적으로 채널 (543)의 폭이 말단 (540) 및 (541)의 표면의 텍스처 및 평면성 및 그 표면 상에 불연속부, 그리스, 먼지 또는 다른 입자의 존재에 의해 정해질 수 있기 때문에, 대표적인 작동 압력 하에서 채널 (543)에 의해 제공되는 갭은 전형적으로 무시할 수 있다. 따라서, 도 5B - 5D에 나타낸 것 같은 구성은 작동 조건 하에서 이러한 구성에서는 갭이 효과적으로 폐쇄될 수 있기 때문에 환의 불연속부라고 부를 수 있다. 아래에서 더 상세히 기술하는 도 6은 하나의 계단 모양에 복합 갭/불연속성 (62)을 갖는 환형 밀봉체 (60)를 포함하는 본 발명의 한 실시양태를 도시한다. 아래에서 논의하는 바와 같이, 환형 밀봉체 (60)의 성능은 동일 조건 하에서 동등한 엘라스토머 밀봉체의 성능을 충족시키거나 또는 그것을 능가하는 것으로 밝혀졌다. 도 5D는 누출을 최소화하는 데 이용될 수 있는 이중 링 밀봉체 구성 (56)을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 이중 링 구성 (56)의 환형 밀봉체는 각진 갭 (52)을 가지지만, 정사각형 갭 (50) 및 계단형 갭 (54) 프로파일도 또한 요망되는 대로 또는 응용에 의해 요구되는 대로 이용될 수 있다.

공정 공급물 흐름의 견지에서, 갭 (50), (52) 및 (54)은 밀봉 링 (30)에서 누출을 일으킬 수 있는 불연속부를 제공하여 공정 공급물이 밀봉 링 (30)을 "통해" 흐를 수 있게 할 것이다. 따라서, 본 발명의 특정 실시양태는 더 완전한 밀봉을 얻기 위해 조립된 도 4B (또한, 도 5D도 참조)에 나타낸 바와 같은 다수의 밀봉 링 (46)을 이용한다. 갭 크기가 최소화되고/되거나 갭 크기가 공정 공급물의 흐름에 대한 저항을 최대화하는 것을 보장하기 위해 밀봉 링을 겹치게 하는 다양한 스킴이 이용될 수 있다. 예를 들어, 밀봉 링 (421) 및 (422)의 각각의 갭 (32)을 제거하거나 또는 최소화하도록 밀봉 링 (421) 및 (422)이 각지게 오프셋될 수 있다. 다중 링 밀봉체 구성에서의 오프셋은 인접하는 밀봉 링 (422)의 대응하는 오목부와 짝맞춤하는 제1 밀봉 링 (421)의 돌기 같은 정합 요소를 이용해서 유지할 수 있다. 다른 정합 요소가 밀봉 링 (421) 및 (422)의 갭 (32)과 맞물릴 수 있다. 특정 실시양태에서는, 밀봉 링 (421) 및 (422)과 영구적으로 또는 일시적으로 결합함으로써 밀봉 링 (421) 및 (422)의 갭 (32)의 상대적 위치에서 오프셋이 유지될 수 있다.

도 6은 나선형 막 여과 시스템에 이용하도록 구성될 수 있는 본 발명의 한 실시양태를 도시한다. 실질적으로 강성인 환형 밀봉체 (60)는 4인치, 8인치 또는 16인치 여과 요소를 갖는 여과 시스템과 연관된 온도 및 압력을 견디도록 선택된 경질 중합체로부터 제작된다. 밀봉체 (60)의 환 (600)은 상세히 도시된 바와 같이 (63), 환 (600)의 2개의 겹치는 계단 모양 말단 (64) 및 (65)의 교차점에서 형성되는 불연속부 (62)를 갖는다. 환형 밀봉체 (60)의 압축 전에, 말단 (64) 및 (65)의 계단들이 부분적으로 겹쳐서 환 (61)의 반대쪽 면들의 표면 (표면 (630)만 나타냄)에 갭 (66) 및 (67)을 남긴다. 겹침 거리 (68)는 환 (61)의 기계적 강도를 유지하면서 누출을 최소화하도록 선택된다. 압축시, 갭 (66) 및 (67)은 폐쇄되는 경향이 있어서 환형 밀봉체 (60)의 직경이 감소하게 할 수 있다. 이 논의의 목적상, 각 말단 (64) 및 (65)은 하나의 계단을 갖는 것으로 나타낸다. 그러나, 본 발명의 특정 실시양태는 다중 계단을 갖는 말단 (64) 및 (65)을 가지는 환을 포함한다. 환형 밀봉체 (60)는 밀봉판 (12)을 하우징 (10)에 삽입하기 전에 밀봉판 (12)의 홈 (16) 안에 놓일 수 있다. 환형 밀봉체 (60)의 계단 모양 불연속부 (62)는 밀봉판 (12)이 하우징 안으로 삽입된 후 환형 밀봉체 (60)가 압축될 때 환형 밀봉체 (60)의 반경 및 원주의 변화로서 측정가능한 환형 기하의 재구성을 허용한다. 특정 실시양태에서, 계단 프로파일 불연속부 (62)는 작동 전에 갭 (66)과 (67) 사이에 채널을 가질 수 있다. 밀봉 링 (60)을 밀봉판 (10)의 홈 (16)에 끼워서 하우징 (10) 내에 삽입할 때, 갭 (66) 및 (67) 중 하나 또는 둘 다가 크기가 감소하고, 가압된 유체가 여과 요소를 통해 흐를 때 말단 (64) 및 (65)의 계단이 함께 밀착되어 채널을 폐쇄하여, 압력 하에 있을 때 개선된 밀봉의 순 영향을 받는다.

또한, 도 7A 및 7B와 관련해서, 일부 실시양태는 오프셋된 계단 갭 구성을 포함하고, 여기서, 갭의 각 면은 일반적으로 참조 부호 (70)로 나타내는 복합 및/또는 복잡 계단 모양 구성을 가진다. 계단 구성 (70)은 계단 갭 (54) (도 5C 참조)을 가지는 2개의 동일한 환형 밀봉체 (72) 및 (73)를 이용해서 제작할 수 있다. 2개의 환형 링 중 하나의 링 (72)이 다른 밀봉 링 (73)에 대해 플리핑(flipping)해서 계단 갭 (54)이 정렬된다. 도 7B는 각 환형 밀봉체 계단 갭 (54)의 한 면 (72) 및 (73)을 상세히 도시한다. 두 환형 밀봉체가 단일 성형품이 아니면, 두 환형 밀봉체를 결합하거나 또는 붙여서 복잡 계단 구성 (70)을 얻을 수 있다. 도시된 바와 같이, 이 계단에는 2개의 상이한 수직 직립부 (74) 및 (75)가 이용된다. 따라서, 플리핑해서 결합할 때, 갭 내에 겹침이 제공되고 갭을 통해 흐르려는 시도를 하는 유체에 꾸불꾸불한 경로가 제공된다. 이 꾸불꾸불한 경로는 갭을 통한 누출을 상당히 감소시킬 수 있다. 일부 실시양태에서, 도 7A의 복잡 계단 갭을 갖는 환형 밀봉체는 성형된 링에 제공되거나 또는 압출, 스탬핑 또는 당업자에게 알려진 다른 적당한 수단에 의해 형성된 단일 링 (71)의 기계가공 및/또는 절단에 의해 제공될 수 있다.

도 7C는 방사상 및 축 방향으로 계단을 제공함으로써 계단 모양 구성을 변화시킨 것을 일반적으로 부호 (76)로 도시한다. 도시된 예에서, 한 말단 (761)은 제2 말단 (760)의 짝맞춤 오목부 또는 터널 (77)에 끼워지도록 구성된 포스트 (78)를 갖는다. 전형적으로, 포스트 (78)는 터널 (77) 내에 얹히고, 도 7C는 당겨서 분리된 구성의 말단 (760) 및 (761)을 나타낸다. 이러한 "포스트 앤드 홀" 및/또는 "핀 앤드 홀" 구성은 분할 링 밀봉체에 개선된 축방향 및 방사상 강도를 제공할 수 있지만, 더 큰 누출 또는 우회 흐름에 취약할 수 있다는 것을 인식할 것이다.

특정 실시양태에서는, 특히 시스템 운전개시 동안에 압력을 완화하고/하거나 균등하게 하기 위해서 어느 정도의 우회 흐름이 바람직할 수 있다. 통상의 엘라스토머 밀봉체를 지나는 제어된 양의 흐름을 생성하기 위해 일부 통상의 나선형 요소에 밀봉판 내에 위치하는 배출/유출 구멍 또는 홈이 공급된다는 것을 인식할 것이다. 기술된 신규 밀봉체가 밀봉체 자체 내에서 요망되는 정도의 누출을 얻도록 구조화될 수 있기 때문에 본 발명의 특정 측면은 이러한 구멍 및 홈의 필요를 없앤다는 것을 인식할 것이다. 이 목적으로는, 막 요소의 분리 성능이 주된 척도로 이용된다. 따라서, 2개의 방사상 밀봉체가 실질적으로 동일한 분리 성능을 제공하면, 우회 흐름의 양이 사소하다고 추정할 수 있을 것이다.

누출을 최소화하거나 또는 없애기 위해 동일 홈 (42) 내에 다수의 밀봉 링가 장착될 수 있다. 도 4B에 상세히 나타낸 바와 같이 밀봉판 (40)의 홈이 패인 함몰부 (42) 내에 다중 분할 링 밀봉체 (46)가 포함될 수 있고, 여기에서는 2개의 인접하는 링 (46)이 밀봉판 (40)의 홈 (42) 내에 있다. 도 5D에 나타낸 바와 같이, 인접하는 링의 갭 (54) 및 (56)은 반대 방향으로 배향될 수 있다. 다수의 링 (30) 및 갭 겹침 디자인의 조합은 링 갭 (32)의 조합을 통과할 수 있는 흐름 양 제어의 효과적인 측정을 제공할 수 있다. 겹침은 2 개 이상의 링 (30)을 서로에 대해 잠그고/잠그거나 밀봉판 (40)의 홈 (42)에 대해 잠그는 데 쓰이는 정합 방법을 이용해서 유지될 수 있다. 갭 (42)들이 전체 밀봉체의 깊이를 통해 일렬로 배열되지 않도록 하는 것을 보장하기 위해 정합이 이용될 수 있다. 정합은 수력학적 표면, 핀 앤드 홀, 범프 앤드 덴트, 마찰, 슬롯, 홈 및 이러한 종류의 다른 방법을 이용해서 유지될 수 있다. 한 예에서는, 두 링의 갭이 오정렬되어 겹침이 없도록 이웃 링의 갭과 맞물릴 수 있는 융기된 표면, 핀 또는 탭이 하나의 링의 표면 상에 제공될 수 있다.

본 발명의 특정 측면에 대한 추가 설명

본 발명에 대한 상기 설명은 제한하는 것이 아니라 예시하는 것을 의도한다. 예를 들어, 당업자는 본 발명을 상기한 기능 및 성능의 다양한 조합으로 실시할 수 있고 상기한 것보다 적거나 또는 추가의 성분을 포함할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 본 발명의 추가의 측면 및 특징의 일부가 아래에서 더 진술되고, 이것은 본 개시의 교시를 깨우친 후에는 당업자가 인식하는 바와 같이 위에서 더 상세히 기술된 기능 및 성분을 이용해서 얻을 수 있다.

본 발명의 특정 실시양태는 여과 시스템의 방사상 밀봉체를 제공한다. 이들 실시양태 중 일부는 외측 원주 및 내측 원주 및 두께를 갖는 하나 이상의 환을 포함한다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 각 환이 밀봉판의 외부 표면의 홈에 끼워지도록 선택되는 내측 원주의 직경을 갖는다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 각 환이 밀봉판을 수용하는 실린더형 하우징의 내부 표면의 직경보다 크도록 선택된 외측 원주의 직경을 갖는다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 각 환이 적어도 하나의 환의 반경을 따라서 중심을 둔 링의 환에 갭을 갖는다. 이들 실시양태 중 일부에서, 이 갭은 환형 요소가 실린더형 하우징 안에 적어도 하나의 환의 삽입을 허용하기에 충분하게 변형하는 것을 가능하게 하도록 선택된 폭을 갖는다.

이들 실시양태 중 일부에서는, 환의 내경 및 외경 및 갭의 폭이 적어도 하나의 환의 외측 원주와 실린더형 하우징의 내부 표면 사이에 억지 끼워맞춤을 얻도록 선택된다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 억지 끼워맞춤이 환형 요소의 압축에 대한 반작용적 복원력에 의해 유지된다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 복원력의 크기가 갭의 폭 및 적어도 하나의 환의 제작에 이용되는 물질과 관련 있다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 환이 홈 안에 설치되고 밀봉판이 실린더형 하우징 안으로 삽입될 때 최대 누출 정도가 허용되도록 갭의 폭이 선택된다.

이들 실시양태 중 일부에서, 밀봉체는 2 개 이상의 환을 포함한다. 이들 실시양태 중 일부에서, 환들은 환들이 홈 안에 설치될 때 환들의 갭이 오정렬됨으로써 작동시 누출을 최소화하도록 구성된다. 이들 실시양태 중 일부는 정합 시스템을 포함한다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 한 쌍의 인접하는 환에서 각 환이 그 쌍의 환간의 갭의 오정렬을 보장하도록 다른 환의 정합 요소와 협업하는 정합 요소를 포함한다. 이들 실시양태 중 일부에서, 정합 시스템은 한 쌍의 환 중 하나의 표면 상에 제공된 융기된 요소를 포함하고, 이는 인접하는 환의 갭에 끼워진다. 이들 실시양태 중 일부에서, 정합 시스템은 한 쌍의 환 중 하나의 표면 상에 제공된 융기된 요소를 포함하고, 이는 인접하는 환의 표면에 제공된 홈 안에 끼워진다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 환이 금속으로 제작된다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 하나 이상의 환이 중합체로부터 제작된다.

본 발명의 특정 실시양태는 여과 시스템의 실린더형 하우징 안에 삽입된 나선형 막 요소를 밀봉하는 시스템 및 방법을 제공한다. 이들 실시양태 중 일부는 나선형 막 요소의 밀봉판의 외부 표면 상에 위치하는 홈에 적어도 하나의 분할 링 밀봉체를 제공하는 단계를 포함한다. 이들 실시양태 중 일부에서는, 분할 링 밀봉체가 실린더형 하우징의 내부 표면의 직경을 초과하는 외경을 갖는다. 이들 실시양태 중 일부는 밀봉 링을 실린더형 하우징 안으로 삽입하는 단계를 포함한다. 이들 실시양태 중 일부에서, 밀봉 링을 삽입하는 것은 적어도 하나의 분할 링 밀봉체를 압축하는 단계를 포함한다.

이들 실시양태 중 일부에서, 분할 링의 갭은 적어도 하나의 분할 링 밀봉체가 실린더형 하우징 내에 끼워지는 것을 가능하게 하기에 충분한 압축 단계에 반응해서 환형 요소가 변형하는 것을 가능하게 하도록 선택된 폭을 갖는다. 이들 실시양태 중 일부에서, 갭의 폭은 적어도 하나의 환이 홈 안에 설치되고 밀봉판이 실린더형 하우징 안으로 삽입될 때 최대 누출 정도를 허용하도록 선택된다. 이들 실시양태 중 일부에서, 적어도 하나의 분할 링 밀봉체는 다수의 분할 링 밀봉체를 포함한다. 이들 실시양태 중 일부는 다수의 분할 링 밀봉체 각각을 인접하는 분할 링간의 갭의 겹침을 피하도록 정렬함으로써 작동시 누출을 최소화하는 단계를 포함한다. 이들 실시양태 중 일부에서, 정렬하는 단계는 각 분할 링 밀봉체에 제공되는 정합 요소를 이용해서 인접하는 쌍들의 분할 링의 정렬을 구성하는 것을 포함한다. 이들 실시양태 중 일부에서, 정합 요소는 홈, 핀, 홀 및 슬롯 중 하나 이상을 포함한다.

본 발명의 특정 실시양태는 여과 시스템의 여과 요소와 하우징 사이에 밀봉을 유지하기 위한 분할 링 밀봉체를 제공한다. 이들 실시양태 중 일부는 내부에 불연속부를 갖는 강성 환을 포함한다. 특정 실시양태에서, 환은 환이 여과 요소의 외부 표면에 제공된 홈에 끼워지는 것을 허용하도록 선택된 내경을 갖는다. 특정 실시양태에서, 환은 하우징의 내부 표면의 직경보다 크도록 선택된 외경을 갖는다. 특정 실시양태에서, 불연속부는 하우징 내에 여과 요소를 삽입하는 동안에 받는 압축력에 대한 반작용적인 환의 내경 및 외경의 감소를 수용한다. 특정 실시양태에서, 환은 압축력에 대한 반작용적인 단면 프로파일의 변화에 저항하도록 구성된다. 특정 실시양태에서, 불연속부는 환에 계단 모양 채널을 포함하고, 여기서 계단 모양 채널은 여과 시스템을 통한 유체의 축류의 압력 하에서 실질적으로 폐쇄된다. 특정 실시양태에서, 불연속부는 환에 형성된 2개의 계단 모양 말단의 겹침에 의해 형성된다. 특정 실시양태에서, 환은 여과 요소와 하우징 사이에 밀봉을 유지하도록 및 축류의 방향과 상관없이 여과 시스템을 통한 유체의 축류에 저항하도록 구성된다. 특정 실시양태에서, 밀봉체는 여과하는 동안 여과 요소의 둘레로 흘러서 여과 요소와 하우징 사이의 공간 안으로 흐르는 유체의 우회에 저항하도록 작동한다. 특정 실시양태에서, 밀봉체는 세정하는 동안 여과 요소의 둘레로 흘러서 여과 요소와 하우징 사이의 공간 안으로 흐르는 플러싱 유체의 우회에 저항하도록 작동한다.

본 발명의 특정 실시양태는 상기 요소의 일부 조합을 갖는 밀봉 링을 포함한다. 밀봉 링은 물, 폐수, 우수, 식용수 및 비식용수, 및 주스의 여과 및/또는 처리에 이용되는 여과 시스템의 여과 요소 내에 배치될 수 있다. 여과 시스템은 나선형 막 여과 시스템, 가정용 또는 상업용 역삼투 시스템 및/또는 파이프, 캐니스터 또는 다른 용기 또는 도관에 여과 요소를 두는 다른 여과 시스템을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 여과 시스템은 화학적 및 산업적 응용에서 다른 유체를 여과 및 처리하는 데 이용될 수 있다.

본 발명을 구체적인 전형적 실시양태에 관해 기술하였지만, 당업자에게는 본 발명의 더 넓은 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 이들 실시양태에 다양한 변형 및 변화를 가할 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적 의미보다는 예시적 의미로 간주해야 한다.

Claims

외측 원주 및 내측 원주 및 두께에 의해 한정되고,
밀봉판의 외부 표면의 홈 안에 끼워지도록 선택된 내측 원주의 직경,
밀봉판을 수용하는 실린더형 하우징의 내부 표면의 직경보다 크도록 선택된 외측 원주의 직경,
적어도 하나의 환의 반경을 따라서 중심을 둔 적어도 하나의 환에 있는 갭
을 갖는 적어도 하나의 환을 포함하며, 여기서, 갭은 적어도 하나의 환이 실린더형 하우징 안으로 삽입되는 것을 허용할 수 있도록 환형 요소가 충분하게 변형할 수 있게 선택된 폭을 가지고,
적어도 하나의 환의 내경 및 외경 및 갭의 폭은 적어도 하나의 환의 외측 원주와 실린더형 하우징의 내측 표면 사이에 억지 끼워맞춤을 얻도록 선택되는 것인 여과 시스템의 방사상 밀봉체.
제1항에 있어서, 억지 끼워맞춤이 환형 요소의 압축에 대한 반작용적인 요망 복원력에 의해 유지되며, 복원력의 크기는 갭의 폭 및 적어도 하나의 환을 제작하는 데 이용된 물질과 관련이 있는 것인 밀봉체.
제2항에 있어서, 적어도 하나의 환이 홈 안에 설치되고 밀봉판이 실린더형 하우징 안에 삽입될 때 최대 누출이 허용되도록 갭의 폭이 선택된 것인 밀봉체.
제3항에 있어서, 밀봉체가 다수의 환을 포함하며, 환들이 홈 안에 설치될 때 환들의 갭이 오정렬됨으로써 작동시 누출을 최소화하도록 구성된 것인 밀봉체.
제4항에 있어서, 정합 시스템을 추가로 포함하며, 한 쌍의 인접하는 환에서 각 환은 그 쌍의 환들의 갭의 오정렬을 보장하도록 다른 환의 정합 요소와 협업하는 정합 요소를 포함하는 것인 밀봉체.
제5항에 있어서, 정합 시스템이 한 쌍의 환 중 하나의 표면 상에 제공된 융기된 요소를 포함하고, 이는 인접하는 환의 갭에 끼워지는 것인 밀봉체.
제5항에 있어서, 정합 시스템이 한 쌍의 환 중 하나의 표면 상에 제공된 융기된 요소를 포함하고, 이는 인접하는 환의 표면 상에 제공된 홈 안에 끼워지는 것인 밀봉체.
제1항에 있어서, 환의 반경 상에 중심을 두고 환의 반경에 대해 각도를 가지고 형성된 환의 2개의 말단을 제공함으로써 환에 갭이 형성되며, 환의 두 말단은 반경과 교차하는 것인 밀봉체.
제1항에 있어서, 갭이 계단형 프로파일을 갖는 것인 밀봉체.
나선형 막 요소의 밀봉판의 외부 표면 상에 위치하는 홈 안에 적어도 하나의 분할 링 밀봉체를 제공하고,
밀봉 링을 실린더형 하우징 안에 삽입하는 것
을 포함하며, 여기서, 분할 링 밀봉체는 실린더형 하우징의 내부 표면의 직경을 초과하는 외경을 갖는 것이고, 밀봉 링을 삽입하는 것은 적어도 하나의 분할 링 밀봉체를 압축하는 단계를 포함하고,
분할 링의 갭은 적어도 하나의 분할 링 밀봉체가 실린더형 하우징 내에 끼워지는 것을 가능하게 하기에 충분한 압축 단계에 대한 반응으로 환형 요소가 변형하는 것을 가능하게 하도록 선택된 폭을 갖는 것인,
여과 시스템의 실린더형 하우징 안으로 삽입되도록 구성된 나선형 막 요소의 밀봉 방법.
제10항에 있어서, 적어도 하나의 환을 홈 안에 설치하고 밀봉판을 실린더형 하우징 안으로 삽입할 때 최대 누출 정도가 허용되도록 갭의 폭을 선택하는, 방법.
제10항에 있어서, 적어도 하나의 분할 링 밀봉체가 다수의 분할 링 밀봉체를 포함하는 것인 방법.
제12항에 있어서, 다수의 분할 링 밀봉체 각각을 인접하는 분할 링들간의 갭의 겹침을 피하도록 정렬함으로써 작동시 누출을 최소화하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 정렬 단계가 각 분할 링 밀봉체 상에 제공된 정합 요소를 이용해서 인접하는 쌍의 분할 링 밀봉체의 정렬을 구성하는 것을 포함하는 것인 방법.
제14항에 있어서, 정합 요소가 홈, 핀, 홀 및 슬롯 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
불연속부를 갖는 강성 환을 포함하며, 여기서
환은 여과 요소의 외부 표면에 제공된 홈에 환이 끼워지도록 선택된 내경을 가지고,
환은 하우징의 내부 표면의 직경보다 크도록 선택된 외경을 갖는 것이고,
불연속부는 여과 요소를 하우징 안으로 삽입하는 동안에 받는 압축력에 대한 반응으로 일어나는 환의 내경 및 외경 감소를 수용하는 것이고,
환은 압축력에 대한 반응으로 일어나는 그의 단면 프로파일의 변화에 저항하도록 구성된 것인,
여과 시스템의 여과 요소와 하우징 사이에 밀봉을 유지하기 위한 분할 링 밀봉체.
제16항에 있어서, 불연속부가 환에 계단 모양 채널을 포함하며, 계단 모양 채널은 여과 시스템을 통한 유체의 축류의 압력 하에서 실질적으로 폐쇄되는 것인 분할 링 밀봉체.
제16항에 있어서, 불연속부가 환에 형성된 2개의 계단 모양 말단의 겹침에 의해 형성된 것인 분할 링 밀봉체.
제16항에 있어서, 환이 여과 요소와 하우징 사이의 밀봉을 유지하고 축류의 방향과 상관없이 여과 시스템을 통한 유체의 축류에 저항하도록 구성된 것인 분할 링 밀봉체.
제16항에 있어서, 여과하는 동안 여과 요소의 둘레로 흘러서 여과 요소와 하우징 사이의 공간 안으로 흐르는 유체의 우회에 저항하도록 작동하고,
세정하는 동안 여과 요소의 둘레로 흘러서 여과 요소와 하우징 사이의 공간 안으로 흐르는 플러싱 유체의 우회에 저항하도록 작동하는 분할 링 밀봉체.