KR20140147332A - 회전형 스트레이너 섬유 여과기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전형 스트레이너를 구비하여 섬유여재모듈의 교체를 위해 접근가능한 엑세스 도어를 1개만 설치하여도 섬유여재모듈을 손쉽게 교체할 수 있는 섬유여과기에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 섬유여재의 교체에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있어 유지관리비용을 대폭 절감하고 안정적인 처리효율을 유지할 수 있다.

Description

회전형 스트레이너 섬유여과기{FIBER FILTER COMPRISING ROTATABLE STRAINER}

본 발명은 회전형 스트레이너 섬유여과기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전형 스트레이너를 구비하여 섬유여재의 교체가 용이하고 섬유여과기의 유지 및 관리를 위한 시간과 비용을 절감할 수 있는 회전형 스트레이너 섬유여과기에 관한 것이다.

각종 생활하수, 공장폐수, 축산폐수 등에 포함된 유기물, 질소, 인, 중금속, 염분 등의 오염물질들은 제거, 정수한 후 하천이나 공공수역으로 배출되는 것이 바람직하다. 이러한 오폐수가 정화되지 아니한 채로 그대로 방류되어 생태계의 원천인 하천, 호소수 등의 오염 주원인이 되고 있다. 특히 인구밀도의 증가와 산업의 발달 등으로 인해 도시인근 및 강하류 지역의 수질은 점점 더 악화되고 있다. 이러한 오염된 오폐수 또는 하수를 정수하기 위한 여러 종류의 여과장치가 개발되고 있다.

여과장치는 부유물질을 함유한 원수를 여과장치에 유입시켜 부유물질(SS)이 제거된 처리수를 배출시키는 것으로, 원수 중의 부유물질을 여과장치의 여과층 내의 공극에 체분리, 침전, 관성충돌, 차단, 흡착, 응집 등의 다양한 메카니즘으로 억류 포획시키고, 처리된 깨끗한 물만 처리수로서 배출시키는 장치이다.

여과 장치 중에서도 공극제어형 섬유여과기는 비표면적이 큰 섬유여재를 사용함에 따라 여과속도가 빠르고, 장치의 구성이 간단하여 설치면적이 작고, 건설비, 유지관리비도 저렴하여 주목 받고 있다.

공극제어형 섬유여과기는 일반적으로 다공관 주위에 섬유여재를 이완압착하여 공극을 제어하는 여과기이다. 공극제어형 섬유여과기는 일반적으로 컨테이너 박스와 같은 형태의 케이스 안에 내장되고, 여과조 내에 섬유여재를 포함하는 다수의 섬유여재모듈들이 장착된다.

섬유여과기에 의한 정수처리가 지속적으로 이루어지는 과정에서 섬유여재가 형성하는 공극 사이에 탁질이 적층되어 폐색되면 이를 교체한 후 정수처리를 다시 진행하는 과정을 반복하게 된다. 공극제어형 섬유여과기에서는 섬유여재를 상하구동 또는 회전구동하기 위한 공극제어기가 여과기의 상단의 외부에 연결되는데, 섬유여재를 교체하기 위해서는 섬유여재 공극제어기의 상단 부분을 분해 제거하고나서 상하부 외통을 분리한 후에 작업해야 된다. 그러나 상술한 바와 같이 섬유여과기가 컨테이너 박스에 실장된 상태에서는 여과기 위로 충분한 공간이 확보되지 않기 때문에 이러한 교체작업을 수행하는 것은 매우 어렵다.

따라서 부득이 섬유여과기를 컨테이너 박스로부터 꺼내어 섬유여재모듈을 교체한 후에 다시 컨테이너 박스에 실장해야만 하는데, 이 때문에 섬유여재모듈 교체 작업시 고가의 인건비가 소요되고 장시간이 소요되어 여과 정체의 해결이 신속하게 이루어지기 어려운 문제점이 있다. 더욱이, 이와 같이 섬유여재모듈의 교체작업이 어렵기 때문에 처리용량을 대용량화하기 위해 섬유여과기를 다단으로 적층하는 것이 어려운 실정이다.

이러한 문제를 극복하기 위해서 여과조에 엑세스 도어를 2개 정도 설치하는 방안이 시도되고 있으나, 엑세스 도어를 사람이 드나들 수 있는 정도의 크기로 제작하여야 하기 때문에 엑세스 도어를 2개 정도 형성할 경우 제작 비용이 증가하고, 좁은 공간 내에서 2개의 엑세스 도어를 열고 작업하기 위한 공간을 확보하는 것이 어렵고, 엑세스 도어의 기밀처리 등으로 인해서 섬유여재 교체 시간이 더 소요되고 비용도 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 하나의 목적은 섬유여재의 교체 및 여과 장치의 조립, 분해를 간편하게 하도록 하여, 여과장치의 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 회전형 스트레이너 섬유여과기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 스트레이너 내부의 섬유여재를 신속 용이하게 교체할 수 있어 섬유여재의 교체에 소요되는 자재비용과 고가의 인건비를 절감할 수 있어 유지관리 비용을 대폭 절감하고 처리수 수질을 안정적으로 유지할 수 있는 섬유여과기를 제공하는 것이다.

더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은 컨테이너 박스 형태의 조립식 섬유여과 장치에 있어서 섬유여재 모듈의 교체를 위한 작업 공간을 최소화하여 단위면적당 처리용량을 대폭 향상시킬 수 있는 섬유여과기를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은

내부에 섬유여재가 실장되고 여과 공간을 한정하는 여과조;

상기 여과조 내에 설치되는, 내부에 중공부를 구비하는 다공통으로서, 상부에는 동축 방향으로 함입된 피스톤 가이드가 형성되고, 회전축에 고정되어 회전가능하게 설치되는 회전형 스트레이너;

상기 회전형 스트레이너를 사이에 두고 서로 마주보게 설치되고, 상기 회전형 스트레이너의 측면에 섬유여재를 고정하기 위한 하부 및 상부 섬유여재 고정부로서, 상기 회전형 스트레이너에 연결되어 스트레이너의 회전 시에 함께 회전되도록 구성되는 하부 및 상부 섬유여재 고정부;

상기 하부 및 상부 섬유여재 고정부 사이에 고정되어 여층을 형성하는 복수의 섬유 다발로 이루어진 섬유여재;

상기 여과조 외측 상부에 지지대에 의하여 고정되는 실린더와, 상기 실린더에서 상기 회전형 스트레이너의 상기 피스톤 가이드까지 연장되고 상기 실린더에 의해 구동되어 당김 운동을 가이드하는 피스톤으로 구성되는 섬유여재 공극제어부를 포함하는 회전형 스트레이너 섬유여과기에 관한 것이다.

본 발명에 의하면 섬유여재모듈의 교체에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있어 공극제어형 섬유여과기의 유지관리비용의 현격한 절감을 얻을 수 있고, 섬유여과기 내의 섬유여재 모듈의 교체가 신속하고 용이하게 이루어질 수 있어 여과 정체 시 해결이 신속원만하게 이루어질 수 있으며, 수시로 오염된 섬유여재모듈을 고체해 줌으로써 심각한 여과정체 없이 안정적인 처리효율을 유지할 수 있다.

더나아가 이와 같이 섬유여재의 교체 작업이 용이해지면 공극제어형 섬유여과기를 기존의 장치 보다 더 높이 다단으로 적재하여 설치할 수 있어 단위면적당 처리 용량을 대폭 향상시킬 수 있고, 목적 용량의 섬유여과기 시공시 설치부지가 축소되어 정수설비의 건설 시에 초기 비용을 대폭 절감할 수 있다.

도 1은 컨테이너 박스에 실장된 섬유여과기의 일례를 도시한 개략사시도이다.
도 2는 2 개의 엑세스 도어가 설치된 여과조의 일례를 도시한 개략사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 섬유여과기의 개략단면도이다.
도 4는 도 3의 섬유여과기의 A 부분의 확대도이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예들에 관하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예의 섬유여과기의 개략단면도이고, 도 4는 도 3의 " 부분의 확대도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 섬유여과기는 공극제어형 섬유여과기로서, 내부에 섬유여재가 실장되고 여과 공간을 한정하는 여과조(10); 상기 여과조(10)의 내부에 설치되고, 내부에 중공부를 구비하는 다공통으로서, 상부에는 동축 방향으로 함입된 피스톤 가이드(31)가 형성되고, 회전축(70)에 고정되어 회전가능하게 설치되는 회전형 스트레이너(30); 상기 회전형 스트레이너(30)를 사이에 두고 서로 마주보게 설치되고, 상기 스트레이너(30)의 측면에 섬유여재를 고정하기 위한 하부 및 상부 섬유여재 고정부(40, 60)로서, 상기 회전형 스트레이너(30)에 연결되어 스트레이너의 회전 시에 함께 회전되도록 구성되는 하부 및 상부 섬유여재 고정부(40, 60); 상기 하부 및 상부 섬유여재 고정부(40, 60) 사이에 고정되어 여층을 형성하는 복수의 섬유 다발로 이루어진 섬유여재(20); 상기 여과조(10)의 외측 상부에 지지대에 의하여 고정되는 실린더(51)와, 상기 실린더에서 상기 회전형 스트레이너(30)의 상기 피스톤 가이드(31)까지 연장되고 상기 실린더(51)에 의해 구동되어 당김 운동을 가이드하는 피스톤(52)으로 구성되는 섬유여재 공극제어부(50)를 포함한다.

본 발명의 섬유여과기에서는 스트레이너(30)는 여과조(10)의 저면 중앙 위에 지지된 상태에서 저면 중앙을 중심으로 자유롭게 360도 회전할 수 있는 상태가 되고, 하부 및 상부 섬유여재 고정부(40, 60)가 스트레이너(30)의 회전 시에 회전축(70)과 같은 방향으로 함께 회전되도록 구성된다. 따라서 비좁은 컨테이너 박스와 같은 형태의 구조 안에서 굳이 엑세스 도어를 2개 이상 설치하지 않아도 하나의 엑세스 도어를 열고 섬유여재를 교체한 후, 스트레이너를 회전시켜 반대편에 있는 섬유여재를 엑세스 도어 쪽으로 회전시켜 섬유여재를 교체하거나 보수할 수 있다.

본 발명의 공극제어형 섬유여과기는 상기 회전가능하게 설치된 스트레이너(30)를 회전시키기 위한 기계식 또는 전동식 회전 구동부를 포함한다.

일례로 상기 전동식 회전구동부(미도시)는 상기 스트레이너의 저면에 설치된 구동모터이다. 상기 회전구동부는 다른 회전 가능한 구조들도 본 발명에 맞게 채용할 수 있다.

다른 실시예에서 상기 회전형 스트레이너 섬유여과기는 여과조(10) 내에 스트레이너(30)의 저부에 공기분배판(12)이 설치되고, 기계식 회전구동부는 상기 공기분배판(12)과 하부 섬유여재 고정부(40) 사이에 회전축을 여과조(10)에 고정하기 위한 고정 구조를 포함할 수 있다. 스트레이너(30)의 회전축(70)이 처리수 배수관(300)에 연결되는 경우, 이들의 회전을 일체화하기 위한 고정 수단이 추가되는 것이 바람직하며, 이를 위해 상호 맞물리는 형태의 돌기 및 홈을 각각의 표면에 형성하는 방식이 적용될 수 있을 것이다. 상기 고정 구조는 여과조 바닥에 고정되고 상부 외주면에 홈 또는 돌기를 구비하는 봉 형태의 회전축 지지대(73)와 상기 회전축 지지대(73)의 홈 또는 돌기에 맞물리도록 상기 회전축(70)의 하부 외주면에 돌기 또는 홈(71)이 형성된 구조일 수 있다.

상기 회전축(70)은 회전축 지지대(73)의 외측에 형성되고, 회전축 지지대(73)는 처리수 배수관(300)과 연통된다. 스트레이너(30)의 하단 끝은 회전축(70) 속으로 넣을 수 있도록 구성되거나, 회전축(70)을 덮을 수 있도록 구성된다. 스트레이너(30)가 관통되는 여과조(10)의 관통공의 가장자리 부분에는 상기 스트레이너(30)의 외측면과 맞닿는 회전베어링을 장착함으로써, 회전시 맞닿는 부분에서 발생하는 마찰저항을 줄여 회전을 원활하게 하는 한편, 스트레이너(30)를 지지하여 스트레이너(30)가 보다 안정적으로 회전할 수 있도록 하는 구성을 추가할 수 있다.

본 발명의 섬유여과기에서는 섬유여재 교체의 편의성을 위해서 스트레이너가 회전식으로 구성되지만, 섬유여재 교체 이외의 시기, 즉 여과 및 역세가 진행되는 동안에는 상기 회전형 스트레이너(30)가 회전되지 않도록 고정하는 스토퍼(77)가 형성된다. 상기 스토퍼(77)는 상기 공기분배판(12)과 상기 공기분배판 하단에 설치된 체결돌기(75)를 체결하는 수단일 수 있다. 이러한 체결 수단으로는 볼트와 너트에 의해 체결하는 것을 예로 들 수 있으나, 다른 체결 가능한 구조들도 본 발명에 맞게 채용할 수 있다.

본 발명의 섬유여과기에서, 여과조(10)에는 처리 대상 원수의 유입을 위한 원수 유입관(200)과 역세수 배출을 위한 역세수 배수관(100)이 연결된다. 상기 원수 유입관(200)과 역세수 배수관(100)의 설치 위치는 특별히 제한되지 않고, 여과조(10)의 상측 또는 상부 측면에 형성될 수 있고, 각각의 관에 형성된 밸브에 의해서 여과 및 역세 경로가 선택된다.

상기 여과조(10)의 하단에는 역세 공기 주입을 위한 공기 유입관(400)이 연결되고, 저부에는 상기 여과조(10) 외부로 연장된 상기 처리수 배수관(300)이 연통된다. 상기 여과조(10)의 상부에는 동축 방향으로 함입된 피스톤 가이드(31)가 형성된다. 이러한 피스톤 가이드(31)는 섬유여재 공극제어부(50)의 피스톤(52)을 가이드하고, 스트레이너(30)의 상단을 피스톤(52)으로 지지한다.

상기 공극제어부(50)는 통상적으로 공압 또는 유압으로 동작되는 실린더(51)와 피스톤(52)으로 구성된다. 공극제어부(50)는 상기 피스톤 가이드(31)의 안내를 받아 당기는 피스톤(52)을 구동시키는 기계부로서, 상기 실린더(51)는 상기 여과조(10) 외측 상부에 지지대에 의하여 고정된다. 상기 실린더(51)에 의한 피스톤(52)의 운동은 단순한 직선운동을 하는 것 또는 직선운동과 회전운동이 같이 되는 회전 실린더를 선택적으로 사용할 수 있다.

본 발명의 상부 섬유여재 고정부(60)는 상기 여과조(10) 내부에서 상기 스트레이너(30)의 상단 외측으로 상기 피스톤(52)에 고정되어 상기 피스톤(52)의 당김 운동을 전달받는 부분이며, 상기 하부 섬유여재 고정부(40)는 상기 여과조(10) 내부에서 상기 스트레이너(30)의 저부 외측에 고정되는 부분이다.

상기 상부 섬유여재 고정부(60)와 하부 섬유여재 고정부(40)에는 본 발명의 섬유여재(20)가 고정되어 상기 공극제어부(50)를 구동시키면 상기 스트레이너(30) 외주면에서 여과공극을 형성시킨다. 하부 및 상부 섬유여재 고정부(40, 60)는 섬유여재가 스트레이너(30)를 향하여 압착되게 하는 방향성을 가지도록 하기 위하여, 스트레이너(30) 보다 작은 직경을 갖도록 구성하고, 상부 섬유여재 고정부 및 하부 섬유여재 고정부는 반드시 같은 직경의 크기로 구성할 필요는 없다.

역세시 공기 유입관을 통하여 섬유여재(20)의 저부에서 공기가 분사되며, 섬유여재(20)에 공기를 균등 분사시키기 위하여 여과조 내에 스트레이너(30)의 저부에 공기분배판(12)이 마련될 수 있다.

이하에서 본 발명의 섬유여과기의 여과 및 역세 동작에 대해서 설명한다. 먼저 처리 대상이 되는 원수가 여과조(10) 내부로 공급됨에 따라 섬유여과기에 의해 여과 처리된다.

상기 섬유여재(20)의 여과능은 상기 섬유여재(20)가 형성시키는 공극에 의하여 결정되며, 상기 공극은 섬유여재(20)의 인장장력에 의하여 형성된다. 본 발명에서는 상기 섬유여재(20)의 인장장력은 상기 공극제어부(50)에 의한 피스톤(52)의 운동에 의하여 형성된다. 즉, 상기 피스톤(52)이 상승하면 상기 피스톤(52)에 고정된 상부 섬유여재 고정부(60)가 섬유여재(20)를 당기게 되어 인장장력이 형성되며, 섬유여재(20)의 인장장력은 내부 공극을 축소하게 되어 여과공극을 형성시킨다. 이때, 상기 공극제어부(50)의 실린더(51)를 피스톤(52)의 직선운동과 회전운동을 동시에 발생시키는 회전실린더를 사용할 경우, 상기 피스톤(52)이 상승할 때, 상기 섬유여재(20)는 상기 스트레이너(30)의 외주면을 감싸면서 당겨진다.

다음으로 섬유여과기의 역세공정을 살펴보기로 한다. 역세 공정은 자동 또는 수동으로 수행할 수 있으며, 상기 섬유여과기의 원수밸브를 닫고 역세수 배수밸브를 개방하여 처리수 배수관(300), 섬유여과기, 역세수 배수관(100)로 이루어진 역세경로를 형성시켜 수행된다. 역세가 이루어질 때에는, 상기 공극제어부(50)의 피스톤(52)을 하강시켜 섬유여재(20)의 장력을 제거하며, 이에 의해 상기 섬유여재(20)가 스트레이너(30)에서 분출되는 유수에 쉽게 털리고 진동되고 마찰되어 역세하게 된다. 이때에는 상기 공기 유입관을 통하여 섬유여재(20)의 저부에서 공기가 분사되며 역세가 같이 이루어지므로 역세효율이 향상된다. 섬유여과기 내부에서는 상기 처리수 배수관(300)을 통하여 유입된 물이 스트레이너(30)를 통하여 섬유여재(20)로 분출되면서 섬유여재(20)를 역세하고, 섬유여재(20)를 역세한 역세수는 상기 역세수 배수관을 통하여 외부로 배수된다. 섬유여재(20)내에 포획된 부유물질이 충분히 탈리되었다고 판단되면 다시 여과공정으로 전환한다.

이상에서 본 발명을 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 정신이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변경될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 후술하는 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

10 : 여과조 20 : 섬유여재
30 : 스트레이너 50 : 공극제어부
51 : 실린더 52 : 피스톤
40 : 하부 섬유여재 고정부 31 : 피스톤 가이드
60 : 상부 섬유여재 고정부 70 : 회전축
71 : 홈 또는 돌기 73 : 회전축 지지대
75: 체결돌기 77 : 스토퍼
100 : 역세수 배수관 200 : 원수 유입관
300 : 처리수 배수관 400 : 공기 유입관

Claims (5)

1. 내부에 섬유여재가 실장되고 여과 공간을 한정하는 여과조;
   상기 여과조 내에 설치되는, 내부에 중공부를 구비하는 다공통으로서, 상부에는 동축 방향으로 함입된 피스톤 가이드가 형성되고, 회전축에 고정되어 회전가능하게 설치되는 회전형 스트레이너;
   상기 회전형 스트레이너를 사이에 두고 서로 마주보게 설치되고, 상기 스트레이너의 측면에 섬유여재를 고정하기 위한 상부 및 하부섬유여재 고정부로서, 상기 회전형 스트레이너에 연결되어 스트레이너의 회전 시에 함께 회전되도록 구성되는 상하부 섬유여재 고정부;
   상기 상하부 섬유여재 고정부 사이에 고정되어 여층을 형성하는 복수의 섬유 다발로 이루어진 섬유여재;
   상기 여과조 외측 상부에 지지대에 의하여 고정되는 실린더와, 상기 실린더에서 상기 회전형 스트레이너의 상기 피스톤 가이드까지 연장되고 상기 실린더에 의해 구동되어 당김 운동을 가이드하는 피스톤으로 구성되는 섬유여재 공극제어부를 포함하는 회전형 스트레이너 섬유여과기.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 섬유여과기는 상기 회전가능하게 설치된 스트레이너를 회전시키기 위한 기계식 또는 전동식 회전 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전형 스트레이너 섬유여과기.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 회전형 스트레이너 섬유여과기는 여과조 내에 스트레이너 저부에 공기분배판이 설치되고, 상기 기계식 회전구동부는 상기 분배판과 상기 섬유여재 고정부 사이에 회전축을 여과조에 고정하기 위한 고정 구조를 포함되고, 상기 고정 구조는 여과조 바닥에 고정되고 상부 외주면에 홈 또는 돌기를 구비하는 봉 형태의 회전축 지지대와 상기 회전축 지지대의 홈 또는 돌기에 맞물리도록 상기 회전축의 하부 외주면에 돌기 또는 홈이 형성된 구조인 것을 특징으로 하는 회전형 스트레이너 섬유여과기.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 전동식 회전구동부는 상기 스트레이너의 저면에 설치된 구동모터인 것을 특징으로 하는 회전형 스트레이너 섬유여과기.
   
5. 제3항에 있어서, 상기 섬유여과기가 섬유여재 교체 이외의 시기에는 상기 회전형 스트레이너가 회전되지 않도록 고정하는 스토퍼를 추가로 포함하고, 상기 스토퍼는 상기 공기분배판과 상기 공기분배판 하단에 설치된 체결돌기를 체결하는 체결수단인 것을 특징으로 하는 회전형 스트레이너 섬유여과기.

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