KR20170122153A - 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템 - Google Patents

자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템에 관한 것으로서, 이는 이물질과 액체가 혼합되어 있는 원액을 여과하여 이물질을 제외한 액체만 통과시키는 하나의 회전축을 중심으로 회전가능한 로터 필터; 및 상기 로터 필터를 동심적으로 내장하며, 그 일측에 형성된 투입구를 통해 원액이 투입되도록 하고, 투입된 원액이 상기 로터 필터를 통과하여 이물질이 여과된 후, 그 상부에 형성된 배출구를 통해 배출되도록 구성된 필터 하우징을 포함하는 로터 필터 시스템에 있어서, 상기 필터 하우징의 내부면과 상기 로터 필터의 외부면 사이에서, 상기 로터 필터의 회전축과 평행하게 고정 설치되어, 상기 로터 필터의 회전에 따라, 상기 로터 필터의 외부면에 부착된 이물질을 물리적으로 긁어내기 위한 이물질 제거 장치; 및 및 상기 필터 하우징의 하부면에서 이물질을 수집하여 배출하기 위한 이물질 배출 장치를 포함한다. 이에 따라 로터 필터의 표면에 흡착된 이물질을 필터링 과정 중에 자동으로 제거하여 재생함으로써 필터 소자의 교체 필요성을 저감시킬 수 있어, 공정 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템 {ROTOR FILTER SYSTEM WITH AUTO-REACTIVATION FUNCTION}
본 발명은 액체 내 불순물을 제거하기 위한 로터 필터에 관한 것으로, 더 상세하게는 로터 필터의 표면에 흡착된 이물질을 필터링 과정 중에 자동으로 제거함으로써 필터 소자의 교체 필요성을 저감시킬 수 있어, 공정 생산성을 향상시킬 수 있는 새로운 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템에 관한 것이다.
지금까지 여러 산업현장에서 사용되고 있는 액체 및 기체필터는 이물질이 혼합되어 있는 원액 및 이물질의 종류에 따라 다양한 형태와 소재가 개발되어 사용되어 왔다. 일반적으로 이러한 거의 모든 종류의 필터들은 어느 정도 필터링 작업을 수행한 후에는 필터소자(Filter Element-Cartridge)를 새것으로 교체해 주어야 한다. 그것은 필터소자에 의해 포집된 이물질들이 필터소자의 표면에 부착한 상태로 존재하게 되고, 따라서 이들 이물질들이 필터소자의 기공을 막기 때문이다. 필터 소자의 기공이 폐쇄되는 현상은 필터 소자의 상류와 하류 사이의 차압 증가로 인한 유량 감소 및 필터 하우징 내압 증가로 이어지고, 그 결과 필터소자가 찌그러지는 등의 필터 소자의 파손으로 이어질 수 있다. 필터 소자가 파손되는 경우, 하류에 이물질이 유입되어 오염됨으로써 제품 불량이 발생할 수 있고, 라인을 청소해야 하는 등의 많은 불편과 지장이 초래될 수 있다. 따라서, 필터소자의 기공이 폐쇄되기 전 적절한 시기에 필터소자를 교체하여야 하는 것이다.
그런데 필터소자를 교체하기 위해서는 필터소자를 이용한 여과 공정을 중단하여야 하므로, 공정의 가동 정지로 인한 시간 손실, 생산량 손실, 교체에 필요한 인건비 발생 등으로 인해 많은 지장을 초래하고 있다. 따라서, 필터소자의 교체 작업을 보다 용이하게 하고 교체시간을 단축하기 위하여 다양한 제안이 있어 왔다. 예컨대 한국 등록 실용신안 20-0400285 (2005년 11월 04일 공고) 및 한국 등록 특허 10-0638355 (2006년 016 27일 공고)는 교체 작업을 용이하게 하는 필터 구조를 제안한다. 그러나 이들 종래의 필터 구조는 여전히 교체 작업이 필요한 것으로 전제하고 있는 것이므로, 필터소자의 교체에 따른 시간 손실, 생산량 손실, 인건비 발생, 새로운 필터 소자의 구입으로 인한 경비 발생 등의 문제점은 여전히 존재한다.
한국 등록 실용신안 20-0400285 (2005년 11월 04일 공고) 한국 등록 특허 10-0638355 (2006년 016 27일 공고)
본 발명은 상술한 종래의 기능성 로터 필터의 문제점을 해소하려는 것으로, 더 상세하게는 로터 필터의 표면에 흡착된 이물질을 필터링 과정 중에 자동으로 제거함으로써 필터 소자의 교체 필요성을 저감시킬 수 있어, 공정 생산성을 향상시키고 새로운 필터소자의 구입으로 인한 경비발생을 최소화할 수 있는 새로운 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템에 의하여 달성된다.
본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템은, 이물질과 액체가 혼합되어 있는 원액을 여과하여 이물질을 제외한 액체만 통과시키는 하나의 회전축을 중심으로 회전가능한 로터 필터; 상기 로터 필터를 동심적으로 내장하며, 그 일측에 형성된 투입구를 통해 원액이 투입되도록 하고, 투입된 원액이 상기 로터 필터의 측면의 외부면 측에서 내부면 측으로 통과하면서 이물질이 여과된 후 상기 로터 필터의 내부 공간과 연통된 배출관을 통해 외부로 배출되도록 구성된 필터 하우징; 상기 필터 하우징의 내부면과 상기 로터 필터의 외부면 사이에서, 상기 로터 필터의 회전축과 평행하게 고정 설치되어, 상기 필터 하우징에 대해 상대적으로 상기 로터 필터가 회전함에 따라, 상기 로터 필터의 외부면에 부착된 이물질을 물리적으로 긁어내기 위한 이물질 제거 장치; 및 상기 필터 하우징의 하부면에서 이물질을 수집하여 상기 필터 하우징의 외부로 배출하기 위한 이물질 배출 장치를 포함하되, 상기 이물질 제거 장치는, 상기 로터 필터의 높이에 대응하는 길이를 가지고 상기 필터 하우징의 내부면에 상기 회전축과 평행하게 고정되며, 상기 로터 필터 측에 대향하는 측에 배출파이프가 연결되고 상기 로터 필터 측을 향해 열려져 있는 개구를 가진 흡입 헤드 형상의 이물질 제거 헤드; 상기 제거 헤드의 길이를 따라 상기 제거 헤드의 일측에 그 일단이 고정되고 그 타단은 상기 로터 필터의 표면에 접촉하는 이물질 제거 블레이드; 및 상기 제거 헤드의 길이를 따라 상기 제거 헤드의 타측에 그 일단이 고정되고 그 타단은 상기 로터 필터의 표면에 접촉하는 이물질 제거 브러쉬를 포함하고, 또한 상기 이물질 제거 헤드의 배출파이프를 통해 이물질 및 원액을 흡입하여 배출하는 흡입 펌프를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따라 제공되는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템은, 상기 흡입 펌프의 동작에 의해 상기 이물질 제거 헤드를 통해 흡입된 이물질 및 원액을 수집하고 정화하는 슬러지 정화조; 및 상기 슬러지 정화조에 의해 여과된 정화액을 공급받아, 상기 필터 하우징 내부에서 상기 로터 필터의 외부면에 분사하는 필터 세척 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이물질 배출 장치는, 상기 필터 하우징의 하부면의 일부와 연결된 공간으로서 상기 슬러지 스팻튤라에 의해 모아지는 슬러지를 축적하는 슬러지 수집공간; 및 상기 슬러지 수집공간에 축적된 슬러지를 밸브 개폐 동작에 의해 배출하여 수집하고 후처리 공정으로 전달하기 위한 슬러지 저장탱크를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 로터 필터는 스테인레스 금속 여과망인 것이 바람직하다.
본 발명에 따라, 로터 필터의 표면에 흡착된 이물질을 필터링 과정 중에 자동으로 제거함으로써 필터 소자의 교체 필요성을 저감시킬 수 있어, 공정 생산성을 향상시키고 새로운 필터소자의 구입으로 인한 경비발생을 최소화할 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템에 의하면, 로터 필터의 표면에 흡착된 이물질을 필터링 과정 중에 필터 표면에 부착된 이물질을 자동으로 물리적으로 긁어내어 수집 및 제거함으로써 필터 소자의 교체 필요성을 저감시킬 수 있다. 나아가 로터 필터의 표면에 흡착된 이물질을 필터링 과정 중에 필터 표면에 부착된 이물질을 자동으로 물리적으로 긁어내고 긁어내어진 이물질을 자동으로 흡입 및 배출함으로써 이물질이 상대적으로 많은 경우에도 필터 소자의 재생이 용이하게 이루어질 수 있다. 더 나아가 이물질 흡입배출시 함께 배출된 원액을 정화처리하여 로터 필터의 외부면에 분사하여 세척함으로써, 원액의 손실없이 필터 소자의 재생이 이루어질 수 있다. 또한 로터 필터의 내부에서 고압의 공기를 로터 필터 내부표면으로 분사하여 이물질을 제거하여 수집함으로써 자체 재생이 되도록 할 수 있다.
나아가 본 발명에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템에 의하면, 이물질 제거 효율이 크게 향상된다. 그러므로 종래에는 불가능하였던 고농도의 이물질 함유 유체를 한 대의 여과장치로 필터링하여 정화하는 것이 가능하다. 따라서 중복되는 설비투자를 방지할 수 있고, 설치면적이 절감될 수 있으며, 관리에 따른 인건비 비용, 유지관리 비용 등의 운전 경비의 대폭적인 절감 효과가 있다.
더 나아가 본 발명에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템에 의하면, 필터가 사용되는 여과 과정 동안에 재생 과정이 구현될 수 있어, 여과 과정 중에 누적된 이물질이 신속하게 제거되므로, 이물질 누적으로 인한 필터 소자의 기공 폐쇄가 효율적으로 방지될 수 있다. 이에 따라 여과 정밀도가 안정적으로 규격화될 수 있고, 이에 따라 유체 특성에 가장 적합한 여과를 수행하는 것이 가능해진다.
또한 본 발명에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템에 의하면, 예컨대 로터 필터에 스테인레스 금속 여과망을 사용하는 경우, 약품부식과 마모, 열 등에 강하고, 높은 압력에도 견디어 점도가 높은 유체의 필터링에도 사용될 수 있고, 수명이 길어 경제적인 로터 필터의 구현이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 구성을 예시하는 개략도.
도 2는 도 1에 예시된 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 A-A를 따라 자른 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 구성을 예시하는 개략도.
도 4는 도 3에 예시된 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 B-B를 따라 자른 개략적인 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 구성을 예시하는 개략도.
도 6은 도 5에 예시된 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 C-C를 따라 자른 개략적인 단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 구성을 예시하는 개략도.
도 8은 도 7에 예시된 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 D-D를 따라 자른 개략적인 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 구성을 예시하는 개략도이고, 도 2는 도 1에 예시된 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 A-A를 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템(100)은, 로터 필터(MF), 필터 하우징(110), 이물질 제거 장치(130), 및 이물질 배출 장치(140)를 포함한다.
로터 필터(MF)는 이물질과 액체가 혼합되어 있는 원액을 여과하여 이물질을 제외한 액체만 통과시키는 필터 소자이다. 도시된 실시예에서, 로터 필터(MF)는 다공성 금속판, 즉 금속망 필터(Metal Mesh Filter)일 수 있다. 이 경우 금속망은 부식에 강한 스테인레스 금속으로 만들어지는 것이 바람직하다. 예컨대 로터 필터(MF)에 형성되는 기공은 0.5 ~ 100 ㎛ 정도의 직경을 가질 수 있다. 로터 필터(MF)는 경우에 따라, 물리적으로 하나의 금속망으로 이루어질 수 있지만, 2개 이상의 단위 필터 금속망으로 구성될 수도 있다.
하지만 본 발명에 따른 시스템에서, 로터 필터(MF)가 스테인레스 금속망으로만 제한될 필요는 없고, 이물질이 로터 필터의 표면에 흡착되는 구조라는 것만 충족한다면, 다양한 소재와 다양한 필터링 구조를 가질 수 있음은 해당 기술 분야의 지식을 가진 자에게 자명하다.
필터 하우징(110)은 로터 필터(MF)를 감싸는 대체로 원통형이며, 한편으로 로터 필터(MF) 외측으로 상류 공간을 제공하면서, 다른 한편으로 로터 필터(MF)로부터 상류와는 독립된 하류로 액체가 배출될 수 있도록 구성된다.
도시된 예에서, 필터 하우징(110)은 대체로 원통형의 측벽인 하우징 바디(101), 하우징 바디(101)의 상부면을 폐쇄하는 하우징 상부 엔드캡(103), 하우징 바디(101)의 하부면을 폐쇄하는 하우징 하부 엔드캡(105)을 포함한다. 또한 필터 하우징(110)의 내부 공간은 로터 필터(MF)가 내장되는 필터 공간과, 이 필터 공간의 하부에서 슬러지를 수집하기 위한 슬러지 수집 공간으로 구분되며, 이를 위해 복수의 개구(107a)가 형성된 격판(107)이 설치되어, 필터 공간과 슬러지 수집 공간을 분리한다.
필터 하우징(110)의 측벽을 이루는 하우징 바디(101)에 여과 작업의 대상인 원액이 공급되는 투입구(108)가 구비된다. 투입구(108)를 통해 유입된 원액은 로터 필터(MF)를 통과한 후, 하우징 상부 엔드캡(103)를 통과하여 로터 필터(MF)의 내부 공간과 연통된 배출관(109)을 통해 필터 하우징(110)의 외부로 배출될 수 있다.
한편 필터 하우징(110)의 내부에는 로터 필터(MF)를 회전시키기 위한 로터(125)가 구비된다. 로터(125)는 대체로 원통형을 이루며, 이 원통형의 측면은 로터 필터(MF) 및 로터 필터(MF)를 지지하기 위한 구조물에 의해 형성된다. 로터 필터(MF)의 상단 및 하단, 즉 로터(125)의 상단면과 하단면은 로터 하부 엔드캡(125a)과 로터 상부 엔드캡(125b)에 의해 폐쇄된다. 따라서, 여과될 원액은 로터 필터(MF)의 외부에서 내부로 흐르며, 로터 필터(MF) 외부는 상류, 로터 필터(MF)의 내부가 하류이다. 로터 상부 엔드캡(125b)에는 개구가 형성된다. 따라서 로터 필터(MF)의 다공망을 통과하여 내부로 흘러들어온 액체는 상부 엔드캡(125b)의 개구와 연통된 배출관(109)을 통해 로터 필터(MF)의 외측, 즉 필터 하우징(110)의 외측으로 배출될 수 있다.
로터(125)는 장착된 로터 필터(MF)를 회전시키는 수단이다. 로터(125)의 하부 엔드캡(125a)은, 도시된 예에서, 필터 하우징(110)에 회전가능하게 고정된 회전축(123)의 상단에 고정된다. 회전축(123)은 구동 모터(121)에 의해 소정 회전 속도로 회전될 수 있다. 따라서, 구동 모터(121)의 구동력에 의해 회전축(123)이 필터 하우징(110)에 대해 상대적으로 회전하면, 회전축(123)에 고정된 로터(125) 및 로터 필터(MF)도 마찬가지로 필터 하우징(110)에 대해 상대적으로 회전할 수 있다.
로터(125)의 회전수(rpm)는 원액의 이물질 농도에 따라 조절할 수 있다. 예컨대, 이물질 농도가 상대적으로 높은 경우에는 회전수를 상대적으로 크게 하고, 이물질 농도가 상대적으로 낮은 경우에는 회전수를 상대적으로 작게 설정할 수 있다.
본 발명에 따라, 상술한 구조의 로터 필터 시스템(100)은 자동 재생 기능을 가지는데, 이를 위해 이물질 제거 장치(130) 및 이물질 배출 장치(140)를 포함한다.
이물질 제거 장치(130)는 로터 필터(MF)의 외부면에 흡착되어 있는 이물질을 물리적으로 긁어냄으로써, 로터 필터(MF)의 기공들이 이물질에 의해 폐쇄되지 않도록 하는 장치이다. 이물질 제거 장치(130)는 필터 하우징(110)에 고정된 상태로 설치되며, 로터 필터(MF)가 회전할 때, 로터 필터(MF)의 외부면에서 이물질을 제거하도록 구성될 수 있다.
도시된 예에서, 이물질 제거 장치(130)는 이물질 제거 헤드(132), 이물질 제거 블레이드(136), 및 이물질 제거 브러쉬(134)를 포함하여 구성된다. 이물질 제거 헤드(132)는 로터 필터(MF)의 높이(즉, 회전축과 평행한 방향으로)에 대응하는 길이를 가지며, 하우징 바디(101)의 내부면에 회전축과 평행한 방향에서 고정된다. 이물질 제거 헤드(132)의 자유 단부는 로터 필터(MF)의 외부면과 접촉될 필요는 없지만 근접된 것이 바람직하다. 본 실시예에서 이물질 제거 헤드(132)는 이물질 제거 블레이드(136) 및 이물질 제거 브러쉬(134)에 대해 기계적인 지지구조의 역할을 한다. 이물질 제거 블레이드(136)은 이물질 제거 헤드(132)의 일측에 그 일단이 고정되고 그 타단은 자유단으로서 로터 필터(MF)의 표면에 접촉한다. 한편, 이물질 제거 브러쉬(134)는 이물질 제거 헤드(132)의 타측에 그 일단이 고정되고 그 타단은 자유단으로서 로터 필터(MF)의 표면에 접촉한다.
이에 따라, 원액의 여과 공정 동안에, 로터 필터(MF)가 회전하면, 먼저 이물질 제거 블레이드(136)의 자유단은 로터 필터(MF)의 외부면을 긁게 되고, 이에 따라 이 외부면에 흡착되어 있는 이물질이 로터 필터(MF)의 표면에서 떨어져 나오게 한다. 유사하게 이물질 제거 브러쉬(134)의 자유단은 로터 필터(MF)의 외부면을 쓸게 되고, 이에 따라 이물질 제거 블레이드(136)에 의해 떨어져 나온 이물질은 로터 필터(MF) 표면으로부터 완전히 물리적으로 분리할 수 있다.
이물질 배출 장치(140)는 필터 하우징(110)의 하부면에서 이물질을 수집하여 배출하기 위한 장치이다. 이물질 배출 장치(140)는 슬러지 스팻튤라(sludge spatula)(142), 슬러지 수집공간(144), 및 슬러지 저장탱크(146)를 포함하여 구성될 수 있다.
슬러지 스팻튤라(sludge spatula)(142)는 일단이 회전축(123)에 고정되어 회전축(123)과 함께 회전하며, 그 하부면은 필터 하우징(110)의 하부면을 이루는 하부 엔드캡(105)의 표면과 접촉하여 슬러지를 긁어모은다. 슬러지 스팻튤라(142)에 의해 모아지는 슬러지는, 하부 엔드캡(105)에 연결되어 있는 슬러지 수집공간(144)으로 축적된다. 슬러지 수집공간(144)에 축적된 슬러지는 이후 밸브 개폐 동작에 의해 배출되어 외부의 슬러지 저장탱크(146)로 전달되어 후처리될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 구성을 예시하는 개략도이고, 도 4는 도 3에 예시된 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 B-B를 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따라 제공되는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템(300)은, 로터 필터(MF), 필터 하우징(310), 이물질 제거 장치(330), 및 이물질 배출 장치(340)를 포함한다. 본 실시예의 로터 필터(MF), 필터 하우징(310), 및 이물질 배출 장치(340)는, 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 로터 필터 시스템(100)의 로터 필터(MF), 필터 하우징(110), 및 이물질 배출 장치(140)와 유사하며, 세부 구성의 경우에도 도면부호가 3으로 시작하는 것만이 상이하고 실질적으로는 유사한 구성과 기능을 가지므로, 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 이물질 제거 장치(330)는, 도 1 및 도 2를 참조하여 상술한 이물질 제거 장치(130)가 로터 필터(MF)의 표면에서 이물질을 긁어 떨어뜨리는 기능만을 가지는 것에 비하여, 긁어 떨어뜨린 이물질을 강제로 흡입하여 배출하는 기능을 추가한 점에서 상이다.
이를 위해 이물질 제거 장치(330)는 흡입 헤드 형상의 이물질 제거 헤드(332), 이물질 제거 블레이드(336), 이물질 제거 브러쉬(334), 및 흡입 펌프(338)를 포함하여 구성된다. 이물질 제거 헤드(332)는 로터 필터(MF)의 높이(즉, 회전축과 평행한 방향의 길이)에 대응하는 길이를 가지며, 하우징 바디(301)의 내부면에 회전축과 평행한 방향에서 고정된다. 이물질 제거 헤드(332)는 속이 빈 공간으로 된 함체 형태로서, 특히 로터 필터(MF) 측에 대향하는 측에 별도의 배출파이프가 연결되고, 로터 필터(MF) 측을 향해 열려져 있는 개구를 가진 흡입 헤드 형상이다. 이물질 제거 헤드(332)의 자유 단부 즉 개구는 로터 필터(MF)의 외부면과 접촉될 필요는 없지만 근접된 것이 바람직하다. 본 실시예에서 이물질 제거 헤드(332)는 이물질 제거 블레이드(336) 및 이물질 제거 브러쉬(334)에 대해 기계적인 지지구조의 역할을 한다. 뿐만 아니라, 이물질 제거 헤드(332)는 이물질 제거 블레이드(336) 및 이물질 제거 브러쉬(334)에 의해 떨어져 나온 이물질이 원액 내에서 부유하고 있는 동안에 이를 개구를 통해 흡입하여, 흡입 펌프(338)의 동작에 의해 배출파이프를 통해 외부로 배출하는 흡입 헤드 역할을 한다.
이물질 제거 블레이드(336)은 이물질 제거 헤드(332)의 일측에 그 일단이 고정되고 그 타단은 자유단으로서 로터 필터(MF)의 표면에 접촉한다. 한편, 이물질 제거 브러쉬(334)는 이물질 제거 헤드(132)의 타측에 그 일단이 고정되고 그 타단은 자유단으로서 로터 필터(MF)의 표면에 접촉한다. 이에 따라, 원액의 여과 공정 동안에, 로터 필터(MF)가 회전하면, 먼저 이물질 제거 블레이드(336)의 자유단은 로터 필터(MF)의 외부면을 긁게 되고, 이에 따라 이 외부면에 흡착되어 있는 이물질이 로터 필터(MF)의 표면에서 떨어져 나오게 한다. 유사하게 이물질 제거 브러쉬(334)의 자유단은 로터 필터(MF)의 외부면을 쓸게 되고, 이에 따라 이물질 제거 블레이드(136)에 의해 떨어져 나온 이물질은 로터 필터(MF) 표면으로부터 완전히 물리적으로 분리할 수 있다.
예컨대, 이물질 제거 블레이드(336)과 브러쉬(334)에 의해 분리된 이물질의 크기가 작고 가벼운 경우에는 곧바로 필터 하우징(310)의 하부로 가라앉지 못하고, 필터 하우징(310)과 로터 필터(MF) 사이의 공간에서 부유하는 상태로 존재하게 된다. 이러한 부유하는 이물질은 흡입 펌프(338)의 동작에 의해 이물질 제거 헤드(332)를 통해 필터 하우징(310)의 외부로 배출될 수 있다.
다른 예를 들면, 장기간 사용으로 이물질 제거 블레이드(336)과 브러쉬(334)에 의해 분리되지 않거나, 또는 점착성이 높아 필터 표면에 달라붙어 있는 이물질들은 흡입 펌프(338)에 의해 이물질 제거 헤드(332)를 통해 흡입되어 외부로 배출될 수 있다.
흡입 펌프(338)에 의해 배출된 이물질은 원액과 함께 배출되므로, 배출된 원액과 이물질은 수집 탱크(339)에 저장되어 후처리될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 구성을 예시하는 개략도이고, 도 6은 도 5에 예시된 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 C-C를 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제공되는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템(500)은, 로터 필터(MF), 필터 하우징(510), 이물질 제거 장치(530), 이물질 배출 장치(540), 및 압축 공기 분사 장치(550)를 포함한다. 본 실시예의 로터 필터(MF), 필터 하우징(510), 이물질 제거 장치(530) 및 이물질 배출 장치(540)는, 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 로터 필터 시스템(300)의 로터 필터(MF), 필터 하우징(310), 이물질 제거 장치(530) 및 이물질 배출 장치(340)와 유사하며, 세부 구성의 경우에도 도면부호가 5로 시작하는 것만이 상이하고 실질적으로는 유사한 구성과 기능을 가지므로, 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 압축 공기 분사 장치(550)는, 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 바와 유사하게, 이물질 제거 장치(530)가 로터 필터(MF)의 표면 즉 외표면에서 이물질을 제거하는 기능을 가지는 것에 비하여, 압축 공기를 분사함으로써 이물질을 로터 필터(MF)의 내부면에서부터 외측으로 밀어내어 제거하는 기능을 담당한다.
압축공기의 분사는, 로터 필터(MF)가 회전하는 상태에서 및 여과 공정이 정지된 상태에서 실시되는 것이 바람직하다. 하지만, 여과 공정 중이라 하더라도 고압의 공기를 분사하여 액체 중에서 버블을 발생시킴으로써 강력한 세척 효과를 제공할 수 있다. 압축 공기의 분사는, 예컨대 밸브의 단속적 개방 동작에 의해, 펄싱(pulsation)에 의한 맥동, 파동효과를 제공하여 재생 효과를 높이도록 제어될 수 있다.
이를 위해 압축 공기 분사 장치(550)는, 도시된 예에서, 압축공기 유입구(552), 수직 파이프(554), 수평 파이프(556), 분사 헤드(558), 및 분사 노즐(559)을 포함하여 구성될 수 있다. 압축공기는 유입구(552)를 통해 공급된다. 유입구(552)와 연통된 수직 파이프(554)는 로터 필터(MF)의 회전과 간섭하지 않도록 하기 위해, 로터 필터(MF)의 회전축을 연장한 축 상에서 연장된다. 수직 파이프(554)에 연통된 수평 파이프(556)는 압축 공기를 로터 필터(MF)의 내표면에 근접하는 위치까지 이동되도록 한다. 최종적으로 수평 파이프(556)에 연통된 분사 헤드(558)에 구비된 다수의 분사 노즐(559)로부터 압축 공기가 분사될 수 있다.
도시된 예에서, 압축 공기 분사 장치(550)는 로터 필터(ML)의 내부에서 연결 파이프가 사각형을 이루도록 설치되고, 로터 필터(ML)의 회전에 대해 독립적으로 위치한다. 수직 파이프(554)는 로터 하부면과의 간섭을 최소화하기 위하여, 하단이 쐐기형으로 형성될 수 있고, 회전시 저항을 줄이기 위해 테프론 소재를 이용하여 제작될 수 있다. 마찬가지로 로터의 하부 엔드캡도 로터 회전시 저항을 줄이기 위해 비윤활성인 테프론 소재를 이용하여 제작할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 구성을 예시하는 개략도이고, 도 8은 도 7에 예시된 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템의 D-D를 따라 자른 개략적인 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 제공되는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템(700)은, 로터 필터(MF), 필터 하우징(710), 이물질 제거 장치(730), 이물질 배출 장치(740), 압축 공기 분사 장치(750), 및 필터 세척 장치(760)를 포함한다. 본 실시예의 로터 필터(MF), 필터 하우징(710), 이물질 제거 장치(730), 이물질 배출 장치(740), 및 압축 공기 분사 장치(750)는, 도 5 및 도 6을 참조하여 상술한 로터 필터 시스템(500)의 로터 필터(MF), 필터 하우징(510), 이물질 제거 장치(530), 이물질 배출 장치(540), 및 압축 공기 분사 장치(550)와 유사하며, 세부 구성의 경우에도 도면부호가 7로 시작하는 것만이 상이하고 실질적으로는 유사한 구성과 기능을 가지므로, 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예의 필터 세척 장치(760)는, 도 5 및 도 6을 참조하여 상술한 바와 유사하게, 이물질 제거 장치(730)가 로터 필터(MF)의 표면 즉 외표면에서 이물질을 긁어내어 제거하는 기능을 가지고, 압축 공기 분사 장치(750)가 압축 공기를 이용하여 이물질을 로터 필터(MF)의 내부면에서부터 외측으로 밀어 제거하는 기능을 가지는 것에 비하여, 로터 필터(MF)의 외표면에 정화된 세척수를 분사함으로써 이물질을 제거하는 기능을 담당한다.
이를 위해, 필터 세척 장치(760)는 이송 펌프(762), 세척 헤드(764), 분사 노즐(766)을 포함한다. 이송 펌프(762)는 세척수를 공급원으로부터 세척 헤드(764)까지 공급하기 위한 수단이다. 세척 헤드(764)에 도착한 세척수는, 세척 헤드(764)에 구비된 다수의 분사 노즐(766)을 통해 로터 필터(MF)의 외표면으로 분사될 수 있다.
특히, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 세척수는 슬러지 정화조(739)를 통해 제공될 수 있다. 슬러지 정화조(739)는 이물질 제거 장치(730)에 의해 필터 하우징(710) 내에서 흡입된 원액을 수집하여 이로부터 슬러지를 제거하여 정화하는 장치로서 구성될 수 있다.
한편 제어반(770)은, 로터 필터 시스템(700)을 구성하는 모터, 펌프, 밸브 개폐 등의 다양한 동작을, 미리 저장된 프로그램에 의해 자동 구동하거나 운전자에 의해 수동으로 구동하도록 구성될 수 있다. 비록 도면에는 도 7에 도시된 실시예에서만 제어반(770)이 예시되어 있으나, 다른 도면들에 도시된 실시예에도 유사한 제어반이 구비될 수 있음은 자명하다.
이상에서 도면을 참조하여, 다양한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 설명된 실시예들로만 제한될 필요는 없고, 청구범위에 기재된 특징들을 다양한 방식으로 조합하는 것이 가능하다. 예컨대, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 로터 필터 시스템(300)에 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한 필터 세척 장치(760)를 부가하여 구성할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성의 본 발명은, 여과 공정의 가동을 정지하지 않은 상태에서 필터를 재생함으로써, 연속적인 여과 작업이 가능하게 하므로, 생산량을 증가시키며, 교체작업 인건비를 크게 절약할 수 있게 한다.
특히 종래의 필터들은, 원액에 다량의 이물질들이 함유된 경우, 한 개의 필터로는 단시간에 막힘이 발생하는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해, 복수의 단계를 거쳐 점점 부하를 줄이는 방식으로 여과 공정을 구성하였다. 이러한 복수 단계 여과 공정은 여러 개의 필터들이 한 라인에 즐비하게 설치되어야 하므로, 설비비가 증가하고 설치 면적이 크게 요구된다는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 자동 재생 기능을 가지는 로터 필터 시스템에 의하면, 우선 첫 번째 재생 동작으로서 필터 소자 표면에 포집된 이물질들을 필터 하우징 내부에 설치된 블레이드와 브러쉬를 이용하여 연속적으로 털어내므로, 항상 새로운 여과 표면을 확보할 수 있다는 특징이 제공된다. 이러게 확보된 여과 표면은 장기간 연속적으로 사용해도 설계된 유량 값에 변동이 없으므로 생산 공정에 믿을 수 있는 데이터를 제공할 수 있게 한다. 이 첫 번째 재생 동작은 여과 공정과 동시에 연속 실시된다.
나아가 본 발명은 장기간 사용으로 여과 표면의 기공을 막고 있는 이물질이 블레이드나 브러쉬에 의해 제거되지 않거나 부유물로 존재하는 경우에는, 외부 펌프와 연결된 흡입 헤드를 통해 진공 흡입되어 필터 하우징 외부로 배출되도록 하는 두 번째 재생 동작을 특징으로서 제공한다. 이 두 번째 재생 동작도 여과 공정과 동시에 연속 실시될 수 있다.
더 나아가 본 발명은 필터 소자 내부에 장착된 압축공기 노즐로부터 고압의 공기가 분사되어 이물질이 필터 소자 외부로 제거될 수 있게 하는 세 번째 특징을 제공한다. 압축 공기의 분사는 필터 하우징 내에 원액이 없는 경우에 실시되는 것이 바람직하다.
또한 더 나아가 본 발명은, 예컨대 장기간 사용으로, 로터 필터에 묵은 이물질이 쌓여 고형화되는 것을 방지하기 위해, 이물질을 외부 펌프와 연결된 흡입 헤드를 통해 진공 흡입되어 필터 하우징 외부로 배출할 때, 같이 나오는 원액을 백필터로 정화처리하고, 정화처리된 원액을 별도의 가압펌프(이송펌프)를 통해 필터 하우징 내에 장착된 고압분사 노즐을 통해 세척수로서 분사함으로서 로터 필터를 세척하는 네 번째 특징을 제공한다. 이 경우, 세척수가 원액을 재활용하는 것이므로 원액의 손실이 없다는 장점이 제공될 수 있다. 세척수 분사도 역시 필터 하우징 내에 원액이 없는 경우에 실시되는 것이 바람직하다.
이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예들을 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양하고 변형된 시공법이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위가 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.
100, 300, 500, 700 : 로터 필터 시스템
MF : 로터 필터
101, 301, 501,701 : 하우징 바디
103, 303, 503, 703 : 하우징 상부 엔드캡
105, 305, 505, 705 : 하우징 하부 엔드캡
107, 307, 507, 707 : 격판
107a, 307a, 507a, 707a, : 개구
108, 308, 508, 708　:　투입구
109, 309, 509, 709 : 배출관
110, 310, 510, 710 : 필터 하우징
121, 321, 521, 721 : 구동 모터
123, 323, 523, 723 : 회전축
125, 325, 525, 725 : 로터
125a, 325a, 525a, 725a : 로터 하부 엔드캡
125b, 325b, 525b, 725b : 로터 상부 엔드캡
130, 330, 530, 730 : 이물질 제거 장치
132, 332, 532, 732 : 이물질 제거 헤드
134, 334, 534, 734 : 이물질 제거 브러쉬
136, 336, 536, 736 : 이물질 제거 블레이드
140, 340, 540, 740 : 이물질 배출 장치
142, 342, 542, 742 : 슬러지 스팻튤라
144, 344, 544, 744 : 슬러지 수집공간
146, 346, 546, 746 : 슬러지 저장탱크
338, 538, 738 : 흡입 펌프
339, 539: 수집 탱크
550, 750 : 압축 공기 분사 장치
552, 752 : 압축공기 유입구
554, 754 : 수직 파이프
556, 756 : 수평 파이프
558, 758 : 분사 헤드
559, 759 : 분사 노즐
739 : 슬러지 정화조
760 : 필터 세척 장치
762 : 이송 펌프
764 : 세척 헤드
766 : 분사 노즐
770 : 제어반

Claims (4)

  1. 로터 필터 시스템(100)으로서,
    이물질과 액체가 혼합되어 있는 원액을 여과하여 이물질을 제외한 액체만 통과시키는 하나의 회전축을 중심으로 회전가능한 로터 필터(MF);
    상기 로터 필터(MF)를 동심적으로 내장하며, 그 일측에 형성된 투입구(108)를 통해 원액이 투입되도록 하고, 투입된 원액이 상기 로터 필터(MF)의 측면의 외부면 측에서 내부면 측으로 통과하면서 이물질이 여과된 후 상기 로터 필터의 내부 공간과 연통된 배출관(109)을 통해 외부로 배출되도록 구성된 필터 하우징(110);
    상기 필터 하우징(110)의 내부면과 상기 로터 필터의 외부면 사이에서, 상기 로터 필터(MF)의 회전축과 평행하게 고정 설치되어, 상기 필터 하우징(110)에 대해 상대적으로 상기 로터 필터(MF)가 회전함에 따라, 상기 로터 필터(MF)의 외부면에 부착된 이물질을 물리적으로 긁어내기 위한 이물질 제거 장치(130, 330); 및
    상기 필터 하우징(110)의 하부면에서 이물질을 수집하여 상기 필터 하우징(110)의 외부로 배출하기 위한 이물질 배출 장치(140)를 포함하되,
    상기 이물질 제거 장치(330)는,
    상기 로터 필터의 높이에 대응하는 길이를 가지고 상기 필터 하우징의 내부면에 상기 회전축과 평행하게 고정되며, 상기 로터 필터 측에 대향하는 측에 배출파이프가 연결되고 상기 로터 필터 측을 향해 열려져 있는 개구를 가진 흡입 헤드 형상의 이물질 제거 헤드(332);
    상기 제거 헤드의 길이를 따라 상기 제거 헤드의 일측에 그 일단이 고정되고 그 타단은 상기 로터 필터의 표면에 접촉하는 이물질 제거 블레이드(336); 및
    상기 제거 헤드의 길이를 따라 상기 제거 헤드의 타측에 그 일단이 고정되고 그 타단은 상기 로터 필터의 표면에 접촉하는 이물질 제거 브러쉬(334)를 포함하고, 또한
    상기 이물질 제거 헤드의 배출파이프를 통해 이물질 및 원액을 흡입하여 배출하는 흡입 펌프(338)를 더 포함하며,
    상기 이물질 배출장치(140)는, 일단이 상기 로터 필터(MF)의 회전축에 고정되어 함께 회전하며, 그 하부면은 상기 필터 하우징(110)의 하부면과 접촉하며, 상기 필터 하우징(110)의 하부면 상에 축적된 슬러지를 긁어모으기 위한 슬러지 스팻튤라(sludge spatula)를 포함하고, 또한
    상기 로터 필터(MF)의 내부면에 압축 공기를 분사함으로써, 상기 로터 필터(MF)의 표면에 부착된 이물질을 제거하기 위한 압축 공기 분사 장치(550)를 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡입 펌프의 동작에 의해 상기 이물질 제거 헤드를 통해 흡입된 이물질 및 원액을 수집하고 정화하는 슬러지 정화조; 및
    상기 슬러지 정화조에 의해 여과된 정화액을 공급받아, 상기 필터 하우징 내부에서 상기 로터 필터의 외부면에 분사하는 필터 세척 장치를 더 포함하는
    것을 특징으로 하는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이물질 배출 장치(140)는,
    상기 필터 하우징의 하부면의 일부와 연결된 공간으로서 상기 슬러지 스팻튤라에 의해 모아지는 슬러지를 축적하는 슬러지 수집공간; 및
    상기 슬러지 수집공간에 축적된 슬러지를 밸브 개폐 동작에 의해 배출하여 수집하고 후처리 공정으로 전달하기 위한 슬러지 저장탱크를
    포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 로터 필터는 스테인레스 금속 여과망인 것을 특징으로 하는 자동 재생 기능을 구비한 로터 필터 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102114227B1 (ko) 2018-11-23 2020-05-22 (주) 시온텍 필터
KR102444547B1 (ko) * 2022-04-25 2022-09-19 김재섭 무동력 회전 여과 장치

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