KR20150061070A - 복합 적층형 섬유 여과재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유사를 다수 결합부에 권취하여 여과포로 형성한 뒤, 여과포의 여과면에 고탄성 고강도의 굵은 단사로 직조된 덮개를 적층하여 여과시 콜로이드성 또는 점질성의 물질이 여과포의 내부로 침투하지 못하도록 적층된 덮개 표면에 머물게 하고, 이로 인해 역 세척을 원활하게 하여 콜로이드성 또는 점질성의 물질이 외부로 배출 용이하도록 하고, 여과 시는 전체 여과면에 걸쳐서 덮개의 고강도 고탄성의 특성을 이용하여 여과포의 균일한 압착으로 섬유사 간격을 일정하게 좁혀 이물질의 제거 효율을 증가시키며, 콜로이드성과 점착성의 물질 여과에도 강한 여과부를 위한 복합 적층형 섬유 여과재와, 이를 작동시킬 부수적인 기구장치를 포함한다.

Description

복합 적층형 섬유 여과재{Multi-layer fiber filter media}

본 발명은 복합 적층형 섬유 여과재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬유사를 다수 결합 지지대에 권취하여 여과포로 형성한 뒤 여과포의 표면에 덮개를 적층하고 이를 결합 지지대로 결합하여 여과부로 형성한뒤 물속의 이물질을 걸러내도록 하는 복합 적층형 섬유 여과재에 관한 것이다.

일반적으로 하수, 정수, 폐수, 중수도, 공업용수 등의 액체에는 미세한 부유물질을 포함하여 다양한 크기를 가지는 고형물질들이 포함되어 있다, 이러한 액체에 포함된 고형물질을 여과하기 위한 여과장치의 한 종류로서, 유연성 섬유사를 이용한 섬유사 여과장치가 개발되어 쓰이고 있다.

종래의 섬유사 여과장치는, 고형물질을 함유한 피처리 원수의 여과를 위해 유연성 섬유사가 충전된 충전층을 구비하고 있다. 피처리 원수는 상기 섬유사의 여과포를 통과하는 과정에서 물은 여과포의 섬유사 틈새로 빠져나가고 일정 크기 이상의 고형물은 틈새에 걸려 포획되어 여과되게 된다.

한편, 섬유사 여과장치는, 여과가 진행되는 과정에서 여과포의 틈새가 여과과정에서 포획된 물질에 의하여 막혀 액체가 잘 통과하지 못하게 되면, 여과압력이 증가하는 데 이를 감지하여 지금까지의 피처리 원수의 흐름과는 반대되는 방향으로 역 세척수를 흐르게 하는 이른바 역 세척공정을 통하여 여과포에 포획된 고형물을 제거 세척하도록 한 후 다시 원래의 여과공정이 진행되도록 한다.

하지만, 종래의 섬유사 여과기는, 섬유사의 충전밀도가 일정하지 않고 콜로이드성 물질이나 유분등 점성이 높은 물질은 점성이 강해 군집을 이루어 이를 여과시에는 흡착 범위가 넓은 반면 작은 기공이라도 수압에 의해 여과재 내부로 침투 용이하나 극히 가늘은 섬유사들이 충진된 상태에서는 오염된 부위의 전체 섬유사의 점착면적이 크므로 역 세척시 분리 이탈에 대한 저항이 커서 도리어 오염범위를 확대하여 섬유사들을 뭉치게 하여 역 세척으로 제거되지 못하는 문제점이 있다. 심지어 이로 인하여 전체 여과포를 사용 못하는 경우도 발생하게 된다.

관련 선행 기술로는 한국등록특허공보 제10-0893197호가 있다.

본 발명은 섬유사를 다수 결합부에 권취하여 여과포로 형성한 뒤, 여과포의 여과면에 고탄성 고강도의 굵은 단사로 직조된 덮개를 적층하여 여과시 콜로이드성 또는 점질성의 물질이 여과포의 내부로 침투하지 못하도록 적층된 덮개 표면에 머물게 하고, 이로 인해 역 세척을 원활하게 하여 콜로이드성 또는 점질성의 물질이 외부로 배출 용이하도록 하고, 여과 시는 전체 여과면에 걸쳐서 덮개의 고강도 고탄성의 특성을 이용하여 여과포의 균일한 압착으로 섬유사 간격을 일정하게 좁혀 이물질의 제거 효율을 증가하기 위한 복합 적층형 섬유 여과재를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 복합 적층형 섬유 여과재는, 원통 형상으로 형성되고 원통의 측면에 타공 면을 가져서 물이 원통 측면을 통하여 원통 내부로 흘러들어갈 수 있는 구조의 여과통과 이것의 원통 측면의 타공 면에 밀착되어 이물질을 여과하는 여과포와, 상기 여과포의 여과면 위로 고탄성 고강도의 굵은 단사로 직조된 고투수성의 덮개와, 상기 여과포와 상기 덮개을 함께 결합시키는 상기 결합 지지대를 포함하는 복합 적층형 섬유 여과재, 그리고 상기 여과부를 여과통의 여과면에 밀착시키기 위한 구동장치와 복합 적층형 섬유 여과재 중앙부의 압착과 이완의 경로를 벗어나 일부 섬유사가 이탈되는 것을 방지하는 가이드 구동부를 포함할 수 있다.

구체적으로, 일정한 간격으로 배열된 다수의 결합핀과 결합 지지대 이개 조를 여과포가 밀착될 여과통의 외주연의 길이에 따라 이격되어 서로 마주보도록 배치한 후 섬유사가 서로 마주보는 결합핀을 고정점으로 권취되어 적층된다. 상기 여과포의 적층 두께가 증가됨에 따라 여과통의 중심으로부터의 직경도 증가하므로 이에 따른 섬유사의 길이가 증가하여야 한다. 가장 좋은 섬유사의 적층 방법은 상기 여과통에 설치된 상기 결합 지지대를 고정하여 직접 권취하는 것 또는 동일한 지그를 이용하여 생산할 수 있으나 규격별로 모든 지그를 구비하는 것은 경제성이 없거나 비 효율적이다. 따라서 이는 양산에 적용하기는 어렵고 평면 상에서 권취 시키는 것이 효율적이다. 이 경우, 결합 지지대의 두개 조 간의 거리는 고정되어 있으므로 섬유사의 적층 두께에 따른 섬유사의 길이를 보상할 필요가 있다. 이는 결합핀의 간격을 이용하여 보상될 수 있다. 섬유사 적재층의 두께를 복수 층으로 나누어, 일 예로 3개층으로 나눌 경우 여과통에 직접 밀착될 부분을 1층, 그 위로 적층되는 순서에 따라 2층과 3층으로 구분하여 1층을 적층 시에는 결합핀의 2개 구간을 건너 띄어 권취하고 2층을 적층 시는 1개 구간을 건너뛰고 3층을 적층 시 해당 결합핀에 직접 권취한다. 각 층내에서는 보상하여야 할 길이가 적으므로 섬유사 자체의 신율에 의존하면 된다. 이렇게 적층하여 여과포을 제작하게 된다.

상기 덮개는 mm단위 이하의 굵기를 가지며 고탄성 고강도의 단사를 격자 형태로 직조되어 형성되고, 이러한 직조된 단사를 복수로 적층하여 형성하고, 상기 덮개는 상기 여과포의 여과면에 덮어서 상기 결합 지지대의 결합핀에 관통시켜 여과부로 형성된다.

상기 여과부의 결합 지지대는 구동부에 결합되며 구동부는 사각 격자형으로 형성되어 사각 격자형 꼭지점 부분의 한쪽은 여과통이 결합되는 여과기 몸체에 고정된 타원형의 캠에 활대로 연결되는 한편 반대 방향의 꼭지점은 작용점으로서 상기 여과통의 상부에 고정된다.

상기 여과통이 회전하여 활대가 캠의 장축부에 위치하게 되면 활대가 밀리게 되면서 사각 격자가 밀리게 되어 벌어지게 되어 상기 여과포는 이완하게 되어 섬유사간의 간격이 벌어지게 되며, 반면에 활대가 캠의 단축 방향에 있을 때는 활대가 당겨져 사각 격자가 좁혀지게 되어 상기 복합 적층 섬유 여과재가 당겨져 압착하게 되어 섬유사의 간격이 좁혀지게 된다.

상기 가이드 구동부는 구동부와 동일한 구조이나 사각 격자형의 양 쪽 굴절부를 관통하는 슬라이드 봉과 이 슬라이드 봉의 양 끝은 고정핀에 의해 여과통에 고정된다. 또한 사각 격자형의 한쪽 꼭지점은 활대에 의하여 여과기 몸체에 부착된 캠에 연결되고 다른 꼭지점은 중간 가이드 압축봉에 결합된다. 상기 가이드 구동부는 상기 사각 격자형상으로 형성된 구동부가 캠의 장축에 위치할 때 단축에 위치하게 되어 당겨져서 상기 여과부가 이완 상태에 있을 때 같이 이완시키는 반면 상기 여과부가 압축될 때는 압착하게 되며 상기 중간 가이드 압축봉은 상기 여과부의 높이와 동일한 위치에 섬유사가 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈 방지 봉이 결합되어 있다. 상기 구동부와 여과기 몸체에 고정된 캠 그리고 가이드 구동부는 여과통 하부에도 동일하게 설치된다.

상기 여과통이 회전하여 캠이 단축 방향에 있을 때 회전을 정지하여 여과공정을 수행하고 역 세척 시에는 여과 시와 반대 방향으로 역세척수를 공급하면서 상기 여과통이 계속 회전하여 상기 여과부는 압착 이완을 반복하면서 상기 여과통의 회전으로 인한 원심력으로 여과 불순물은 상기 여과부로 부터 이탈되어 역 세척수와 함께 외부로 배출하게 된다.

본 발명은 덮개에 의한 여과포의 효과적인 압착으로 인하여 전체 여과면에 걸쳐서 균일한 섬유사 간격을 유지하여 보다 적고 균일한 여과기공을 가지게 한다.

그리고, 덮개의 표면에 점성이 높은 여과물이 덮개에 여과되어 머물게 함으로써 섬유사 여과층 내부로 침투하여 섬유사가 오염되어 뭉치게 되는 현상을 막으며,

또한, 덮개 표면에 여과된 점착성 물질에 여과 기공보다 현저히 작은 물질도 포획되고 케이크 효과에 의하여 여과포에서 여과된 이물질이 표면에 집중되므로 역 세척 효율을 증가시키는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 복합 적층형 섬유 여과재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합 적층형 섬유 여과재의 결합을 위한 1개조의 결합부를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 복합 적층형 섬유 여과재의 평면을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 복합 적층형 섬유 여과재가 회전 장치를 통해 이완된 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 여과통 상부의 여과부가 당겨져 압착되어 여과 상태에 있는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 여과기 전체 구성을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1, 도 2와 도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 복합 적층형 섬유 여과재의 구조와 구성 방법을 나타낸 도면으로서, 도 2에서 나타낸 바와 같이 일렬로 다수의 여과재 결합핀(13)을 가지는 두 쌍의 여과재 결합재(14)를 여과통의 측면의 반 원주의 길이에 따라 서로 마주 보도록 이격한 뒤 섬유사 적재층의 두께를 복수 층으로 나누어 권취한다. 일 예로 3개층으로 나눌 경우 여과통에 직접 밀착될 부분을 1층, 그 위로 적층되는 순서에 따라 2층과 3층으로 구분하여 1층을 적층 시에는 결합핀의 2개 구간을 건너 띄어 권취하고 2층을 적층 시는 1개 구간을 건너뛰고 3층을 적층 시 해당 결합핀에 직접 권취한다. 각 층내에서는 보상하여야 할 길이가 적으므로 섬유사 자체의 신율에 의존하면 된다. 이렇게 적층하여 여과포(11)을 제작하게 된다.

완성된 상기 여과포 표면에 mm단위 이하의 굵기를 가지며 고탄성 고강도의 단사를 격자 형태로 직조된 덮개를 복수로 적층하여 덮개(12)을 형성하며, 상기 덮개(12)는 상기 여과포(11)의 여과면에 덮어서 상기 여과재 결합 지지대(14)의 결합핀(13)에 관통시켜 여과포(1)가 된다

상기 여과부의 결합 지지대(14)는 구동부(21)에 연결되며 구동부(21)는 사각 격자형으로 형성되어 사각 격자형 꼭지점 부분의 한쪽은 여과기 상부 몸체(3)에 고정된 타원형의 상부 캠(31)에 활대(211)로 연결되는 한편 반대 방향의 꼭지점은 작용점으로서 구동부 고정핀(212)을 통하여 상기 여과통(2)의 상부에 고정된다. .

상기 여과통(2)이 기어드 모터(5)의 전동기 축이 상부 여과기 몸체(3)와 상부 캠(31) 관통하여 여과통(2) 상부의 중심에 맞추어 고정되어 기어드 모터(5)가 회전하면 전동기 축에 연결된 여과통(2)이 회전하게 되고, 이때 구동부(21)의 활대(211)가 캠의 장축부에 위치하게 되면 활대가 밀리게 되면서 사각 격자가 밀리게 되어 벌어지게 되어 상기 여과포(1)는 이완하게 되어 섬유사 간의 간격이 벌어지게 되며, 반면에 활대가 캠의 단축 방향에 있을 때는 활대가 당겨져 사각 격자가 좁혀지게 되어 상기 여과부가 당겨져 압착하게 되어 섬유사의 간격이 좁혀지게 된다.

상기 가이드 구동부(22)는 구동부(21)와 동일한 구조이나 사각 격자형의 양 쪽 굴절부를 관통하는 슬라이드 봉과 이 슬라이드 봉의 양 끝은 고정핀(221)에 의해 여과통(2)에 고정된다. 또한 사각 격자형의 한 쪽 꼭지점은 활대에 의하여 여과기 몸체에 부착된 캠에 연결되고 다른 꼭지점은 중간 가이드 압축봉(222)에 결합된다.

상기 가이드 구동부(22)는 상기 사각 격자형상으로 형성된 구동부(21)가 캠의 장축에 위치할 때 단축에 위치하게 되어 당겨져서 상기 여과부가 이완 상태에 있을 때 연동하여 이완시키는 반면 상기 여과부가 압축될 때는 압착하게 되며, 상기 중간 가이드 압축봉(222)은 상기 여과부의 높이와 동일한 위치에 섬유사가 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈 방지 봉이 결합되어 있다. 상기 구동부(21)와 여과기 몸체에 고정된 캠 그리고 가이드 구동부(22)는 여과통(2) 하부에도 동일하게 설치된다.

한편 상기 여과통(2)이 회전하여 캠(31)이 단축 방향에 있을 때 회전을 정지하여 여과공정을 수행하고 역 세척 시에는 여과 시와 반대 방향으로 역 세척수를 공급하면서 상기 여과통(2)이 계속 회전하여 상기 여과부는 압착 이완을 반복하면서 상기 여과통(2)의 회전으로 인한 원심력으로 여과된 이물질은 상기 여과부로 부터 이탈되어 역 세척수와 함께 외부로 배출하게 된다.

상기 여과기는 상기의 구성 뿐만 아니라 일반적인 구성의 섬유 여과기도 사용 가능하다.

상기와 같은 복합 적층형 섬유 여과재는 위에서 설명된 실시 예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

1 : 여과부
11 : 여과포 12 : 덮개
13 : 결합핀 14 : 결합 지지대
2 : 여과통
21 : 구동부 211 : 활대
212 : 구동부 고정핀
22 : 가이드 구동부 221: 슬라이드 봉과 고정핀
222 : 중간 가이드 압축봉
3 : 여과기 상부 몸체
31 : 상부 캠
4 : 여과기 하부 몸체
41 : 하부 캠
5 : 기어드 모터
51 : 전동기 설치대
6 : 여과기 투시부
7 : 공기 공급 덕트
8 : 처리수 수집구
9 : 베어링 덮개

Claims (4)

1. 원형 또는 타원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 여과통의 외주연에 밀착 또는 이완되어 이물질을 여과 및 역세척하며, 섬유사를 권취하여 적층된 여과포;
   상기 여과포의 표면에 투수성이 양호하고 고강도 고탄성의 굵은 단사로 직조되어 적층되는 덮개; 및
   상기 여과포와 덮개를 함께 결합하는 다수의 결합핀을 가진 다수의 결합 지지대를 포함하는 여과부;를 포함하는 복합 적층형 섬유 여과재.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 여과통이 설치되는 여과기 몸체에 고정된 캠과 상기 여과부를 기구적으로 연결하여 여과부를 당기거나 이완시키도록 하는 사각 격자형상으로 형성된 구동부; 및
   상기 여과부의 압착 이완시 경로 이탈을 방지하도록 상기 여과통에 고정된 캠과 기구적으로 연결되어 상기 여과부의 중간 부분에서 잡아주는 가이드 구동부;를 포함하는 복합 적층형 섬유 여과재.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 여과포는 섬유사가 서로 마주보는 두 개의 상기 결합부의 결합핀을 고정점으로 다수 권취되어 적층되며, 상기 여과통의 원주 측면의 외주연을 따라 섬유사가 밀착될 때 상기 섬유사의 적층 두께는 상기 여과통의 중심 직경이 증가함에 따른 권취되는 섬유사 길이의 증가분에 대하여 지지대의 결합핀 간격 조절을 통해변경할 수 있는 복합 적층형 섬유 여과재.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 덮개는 금속 또는 플라시틱 재질의 실로 직조되어 상기 여과부에서 콜로이드성 또는 점착력이 있는 유분등의 물질을 여과시 섬유사 여과층에 내부에 침투하여 여과포의 오염범위가 확대되고 뭉치어 여과 기능의 저하를 방지하는 복합 적층형 섬유 여과재.

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