KR20180093945A - 필터 조립체 및 사용 방법 - Google Patents

필터 조립체 및 사용 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180093945A
KR20180093945A KR1020187017096A KR20187017096A KR20180093945A KR 20180093945 A KR20180093945 A KR 20180093945A KR 1020187017096 A KR1020187017096 A KR 1020187017096A KR 20187017096 A KR20187017096 A KR 20187017096A KR 20180093945 A KR20180093945 A KR 20180093945A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
filtration
tube
pores
support tube
diameter
Prior art date
Application number
KR1020187017096A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102209639B1 (ko
Inventor
용왕 리
Original Assignee
신퓨얼 아메리카스 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신퓨얼 아메리카스 코포레이션 filed Critical 신퓨얼 아메리카스 코포레이션
Publication of KR20180093945A publication Critical patent/KR20180093945A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102209639B1 publication Critical patent/KR102209639B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/13—Supported filter elements
    • B01D29/15—Supported filter elements arranged for inward flow filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D29/52—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection
    • B01D29/54—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection arranged concentrically or coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/11—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with bag, cage, hose, tube, sleeve or like filtering elements
    • B01D29/31—Self-supporting filtering elements
    • B01D29/33—Self-supporting filtering elements arranged for inward flow filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/50—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D29/52—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition in parallel connection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D29/00—Filters with filtering elements stationary during filtration, e.g. pressure or suction filters, not covered by groups B01D24/00 - B01D27/00; Filtering elements therefor
    • B01D29/62—Regenerating the filter material in the filter
    • B01D29/66—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps
    • B01D29/68—Regenerating the filter material in the filter by flushing, e.g. counter-current air-bumps with backwash arms, shoes or nozzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0002—Casings; Housings; Frame constructions
    • B01D46/0005—Mounting of filtering elements within casings, housings or frames
    • B01D46/0021—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/56—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition
    • B01D46/58—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in parallel
    • B01D46/60—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with multiple filtering elements, characterised by their mutual disposition connected in parallel arranged concentrically or coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/006—Separating solid material from the gas/liquid stream by filtration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C10G2/34—Apparatus, reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/04—Supports for the filtering elements
    • B01D2201/0415—Details of supporting structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2201/00—Details relating to filtering apparatus
    • B01D2201/18—Filters characterised by the openings or pores
    • B01D2201/184—Special form, dimension of the openings, pores of the filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2265/00—Casings, housings or mounting for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2265/06—Details of supporting structures for filtering material, e.g. cores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2267/00—Multiple filter elements specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2267/30—Same type of filters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Filtration Of Liquid (AREA)

Abstract

직선 원뿔형 구멍들을 갖게 드릴링된 여과 튜브들 및 중심 지지 튜브 및 커넥터/헤드캡을 포함하는 여과 요소. 상기 여과 튜브들은 드릴링된 표면 부분들이 외측을 향하고 나머지 드릴링되지 않은 표면 부분들이 상기 중심 지지 튜브에 인접하여 위치되도록 배열된다. 상기 여과 매체는 관형 또는 편평한 금속 또는 합금으로 제조될 수 있다. 복수의 여과 요소는 액체 또는 기체 또는 심지어 액체-기체-고체 3상으로부터 미세한 고체 입자를 여과하기 위한 특정 요건을 충족하도록 특별히 설계된 커넥터를 사용하여 다발로 묶여질 수 있다. 이러한 요소들은 여과 분야의 다양한 응용 분야에 사용될 수 있다.

Description

필터 조립체 및 사용 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 특허 출원은 2015년 12월 18일자로 출원되고 전체 내용이 본 명세서에 병합된 미국 정규 출원 번호 14/975,498에 대한 우선권을 주장한다.
기술 분야
본 발명은 액체 또는 기체로부터 초미세 입자를 여과하기 위한 여과 조립체에 관한 것이다.
여과는 오일 및 가스 처리 산업으로부터 식품 가공 산업에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 유체(기체 또는 액체)로부터 고체를 분리하는 데 통상적으로 사용되는 중요한 방법이다. 여과에 의존하는 대부분의 산업 공정에서 여과 매체를 교체하는 것은 매우 빈번히 일어나서, 상당한 비용 증가를 야기하고, 사용된 여과 매체의 고형 폐기물의 처리 또는 회수 문제를 초래한다.
현재 산업용으로 이용 가능한 여과 매체는 다양하다. 대중적인 유형의 매체는 섬유 재료, 접합된 금속(cemented metal) 및 멤브레인의 메쉬 또는 다른 유형의 상호 섞어짠 조직(intertexture) 또는 조립체이다. 이러한 여과 매체는 여과 방향을 따라 구불구불한 기공(torturous pore), 즉 유체 통과 경로들을 갖는다. 여과 작업 동안, 이러한 구불구불한 기공들은 고체 입자들이 매립됨으로써 쉽게 막히고, 이러한 매립 입자들은 임의의 방법, 예를 들어, 역 플러싱(back flushing) 또는 역 세척(back-washing)으로 제거되기 어려워서, 매체의 신속한 기능 정지를 야기한다.
예를 들어, 왁스를 포함한 유체로부터 고체를 제거할 때, 고온 및 고압에서 일부 중요한 응용을 위해, 소결된 강성의 금속 메쉬 또는 소결 금속 분말 매체는 종종 역 플러싱을 제공하여 사용된다. 기공이 막히고 및/또는 (특히 강성의 메쉬형 매체의 경우) 기계적 파손이 발생하는 것으로 인해, 여과 매체의 수명이 다소 짧아 여과 매체를 교체할 때 유닛이 빈번히 셧다운(shutdown)된다.
화학 반응기, 분리 타워 및/또는 통합된 기계 유닛(예를 들어, 오일 및 가스 산업)에서 원위치 여과 시스템을 필요로 하는 경우가 있다. 이와 같은 경우, 일반적으로 사용되는 여과 방식은 역 세척(역 플러싱)에 의해 재생을 용이하게 하기 위해 금속 메쉬 매체로 만들어진 관형 필터로 이루어진다. 하나의 일반적인 문제는 여과 매체의 막힘이나 파손으로 인해 여과 요소가 빈번히 교체되는 것이다. 필터는 여과 매체의 기공 내에 고체가 매립되기 때문에 고장나는 경향이 있다. 이와 같은 상황에서 장기간 동작이 필요하기 때문에 필터를 교체하거나 역 세척을 하기 위해 시스템(및 경우에 따라 전체 공장)을 셧다운하는 것은 불편하고 많은 비용이 소요될 수 있다. 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 공정과 같이, 액체, 고체 및 기체를 포함하는 현탁액으로부터 고체를 분리해야 하는 공정은 여과 유닛을 필요로 하는데 이 여과 유닛은 주기적으로 역 플러싱되어야 하기 때문에 공정 중단으로 인해 상당한 손실을 초래할 수 있다. 이러한 공정을 위해 개시된 여과 시스템은 예를 들어 미국 특허 번호 5,599,849; 5,844,006; 7,378,452; 7,488,760; 8,022,109; 및 8,778,193에 개시되어 있으며, 이들 선출원 문헌 각각의 전체 내용은 본 명세서에 병합된다.
또한, 일부 필터 시스템은 필터 웹(web) 또는 필터 직물(fabric)에서 여과 공정이 일어나도록 또는 주 여과 매체로서 외주 둘레에 필터 웹 또는 필터 직물을 사용한다. 미국 특허 번호 4,473,472 및 미국 특허 번호 6,041,944는 주변 웹 또는 직물을 이용하는 예를 제공한다. 그러나 이러한 설계는 여전히 쉽게 막히고 빈번하게 교체되어야 한다. 더욱이, 주위의 필터 웹 또는 필터 직물은 전형적으로 필터 요소들(또는 다발(bundle)) 주위에 배치되어, 이에 따라 필터 요소들의 표면적이 효과적으로 이용되지 못한다.
필터 매체 및 구조 설계를 변경함으로써, 필터 요소의 기계적 강도를 유지하거나 또는 향상시키면서 여과 기공이 막히는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 양태는 폐쇄된 튜브 표면을 갖는 제1 직경의 중심 지지 튜브 및 상기 중심 지지 튜브를 둘러싸는 복수의 여과 튜브를 포함하는 여과 요소를 제공하는 것이다. 각각의 상기 여과 튜브는 상기 중심 지지 튜브의 제1 직경보다 더 작은 제2 직경을 갖는다. 각각의 상기 여과 튜브는 벽을 갖고, 상기 벽은 유체로부터 고체를 여과하기 위해 상기 여과 튜브의 표면 둘레로 적어도 부분적으로 연장되는 기공들을 갖는다. 각각의 상기 기공은 상기 여과 튜브의 벽의 두께를 관통하여 연장되고, 상기 여과 튜브 벽의 두께를 통해 원뿔형 형상을 갖는다. 상기 기공들은 상기 중심 지지 튜브의 상기 폐쇄된 튜브 표면에 대해 외측을 향한다.
다른 양태는 여과 조립체를 제공한다. 상기 조립체는 제2 여과 요소에 연결된 적어도 제1 여과 요소를 포함한다. 상기 제1 여과 요소 및 상기 제2 여과 요소 각각은 폐쇄된 튜브 표면을 갖는 제1 직경의 중심 지지 튜브 및 상기 중심 지지 튜브를 둘러싸는 복수의 여과 튜브를 포함한다. 각각의 상기 여과 튜브는 상기 중심 지지 튜브의 상기 제1 직경보다 더 작은 제2 직경을 갖는다. 각각의 상기 제1 및 제2 여과 요소의 상기 여과 튜브의 각각은 벽을 갖고, 상기 벽은 유체로부터 고체를 여과하기 위해 상기 여과 튜브의 표면 둘레의 적어도 절반에 걸쳐 연장되는 구멍들을 갖는다. 각각의 상기 구멍은 상기 여과 튜브의 벽의 두께를 관통하여 연장되고 상기 여과 튜브 벽의 두께를 통해 원뿔형 형상을 갖는다. 각각의 상기 여과 튜브들의 구멍들은 각각의 상기 여과 요소에서 상기 중심 지지 튜브의 상기 폐쇄된 튜브 표면에 대해 외측을 향한다. 커넥터는 상기 제1 여과 요소를 상기 제2 여과 요소에 연결한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명, 첨부 도면 및 첨부된 청구 범위로부터 명백해질 것이다.
본 발명의 특징은 첨부된 도면과 관련하여 형성된 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 조립체의 측면도;
도 2는 일 실시예에 따라 도 1의 여과 조립체로 조립하기 위한 여과 요소의 튜브의 개략적인 상면도;
도 3은 일 실시예에 따라 도 2의 튜브의 상세도;
도 4는 라인(4-4)을 따라 도 2의 튜브의 단면도;
도 5는 일 실시예에 따라 커넥터에 의해 일 단부에서 연결된 도 1의 여과 조립체의 일부인 중심 지지 튜브를 둘러싸는 여과 튜브 다발의 상면도;
도 6은 도 5의 다발의 제1 측(상부)에서 커넥터의 부분 측단면도;
도 7은 일 실시예에 따라 다발의 일 단부에 제공된 도 1의 여과 조립체의 헤드캡(headcap)의 상면도;
도 8은 다발의 제1 측(상부)에서 헤드캡의 부분 측단면도;
도 9는 일 실시예에 따라 여과 튜브에 사용하기 위한 디자인에서 여과하기 위한 기공 또는 구멍을 갖는 시트(sheet)를 도시한 도면;
도 10은 일 실시예에 따라 여과 튜브에서 사용하기 위한 디자인에서 여과하기 위해 도 9와 유사한 기공 또는 구멍을 갖는 튜브를 도시한 도면;
도 11은 도 10의 튜브 내 기공 또는 구멍의 상세도;
도 12는 다른 실시예에 따라 여과 튜브에서 사용하기 위한 디자인에서 여과하기 위한 기공 또는 구멍을 갖는 시트를 도시한 도면;
도 13은 일 실시예에 따라 여과 튜브에서 사용하기 위한 디자인에서 여과하기 위해 도 12와 유사한 기공 또는 구멍을 갖는 튜브를 도시한 도면;
도 14는 도 13의 튜브 내 기공 또는 구멍의 상세도;
도 15는 또 다른 실시예에 따라 여과 튜브에서 사용하기 위한 디자인에서 여과하기 위한 기공 또는 구멍을 갖는를 도시한 도면;
도 16은 도 15의 튜브 내 기공 또는 구멍의 상세도;
도 17은 일 실시예에 따라 도 1의 여과 조립체에 사용된 여과 튜브의 벽 두께에 걸친 기공 또는 구멍의 단면도;
도 18은 일 실시예에 따라 입구 파이프 시스템 및 이에 연결된 출구 파이프 시스템을 갖는 도 1에 도시된 여과 조립체의 사용 방법을 도시한 도면;
도 19는 또 다른 실시예에 따라 출구 파이프 시스템이 연결된 도 1에 도시된 여과 조립체의 사용 방법을 도시한 도면;
도 20은 일 실시예에 따라 입구 배관 시스템 및 이에 연결된 출구 파이프 시스템을 갖는 도 1에 도시된 여과 조립체를 역 세척하는 방법을 도시한 도면; 및
도 21은 또 다른 실시예에 따라 출구 파이프 시스템이 연결된 도 1에 도시된 여과 조립체를 역 세척하는 방법을 도시한 도면.
본 명세서는 본 발명의 특징을 포함하는 하나 이상의 실시예를 개시한다. 개시된 실시예(들)는 단지 본 발명을 예시하는 것이다. 본 발명의 범위는 개시된 실시예(들)로 제한되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 첨부된 청구 범위에 의해 한정된다.
기술된 실시예(들), 및 본 명세서에서 "일 실시예", "실시예", "예시적인 실시예" 등의 언급은 기술된 실시예(들)가 특정 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있지만, 모든 실시예가 반드시 특정 특징, 구조 또는 특성을 포함하는 것은 아닐 수 있다는 것을 나타낸다. 또한, 이러한 어구는 반드시 동일한 실시예를 나타내는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조 또는 특성이 일 실시예와 관련하여 기술될 때, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자의 지식 내에서 명시적으로 설명되었는지 여부에 상관 없이 이러한 특징, 구조 또는 특성이 하나 이상의 다른 실시예와 관련하여 영향을 미칠 수 있는 것으로 이해된다.
예를 들어 수동으로 또는 레이저 드릴링 장치를 사용하여 복수의 구멍을 동시에 또는 개별적으로 드릴링함으로써 형성되거나 또는 가공된 기공 또는 구멍을 갖는 여과 매체로 형성된 튜브를 포함하는 여과 조립체(100)가 본 명세서에 개시된다. 구멍의 수 및 구멍이 형성되는 정밀도로 인해, 예를 들어, 레이저 장치와 같은 정밀 드릴링을 사용하여 복수의 구멍을 동시에 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 일례로서, 기공 또는 구멍은 초당 약 50개 내지 약 400개의 구멍, 또는 초당 약 100개 내지 약 300개의 구멍, 또는 초당 약 150개 내지 약 250개의 구멍, 또는 초당 약 200개의 구멍의 속도로 형성될 수 있다. 본 명세서의 목적을 위해, "여과물"이란 미세한 고체 입자(예를 들어, < 1㎜)를 여과하기 위해 여과 조립체(100)를 통과하여 흐르거나 여과되는 유체(액체 또는 기체, 또는 심지어 액체-기체-고체 3상)로서 정의된다. 아래에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 더 작은 직경(예를 들어, 25㎜보다 더 작은 직경)을 갖는 더 얇은 벽을 갖는 튜브는 일반적으로 약 25㎜보다 더 큰 직경을 갖는 종래의 여과 튜브에 비해 제한된 기계적 강도를 갖는다. 특히, 레이저 드릴링을 통해 여과 튜브를 형성할 때, 충분한 기계적 강도를 여전히 제공하면서도 비용이 저렴하도록 비용을 억제하기 위해, 이 더 작은 (내부) 직경을 갖는 더 얇은 튜브, 예를 들어, 1.5㎜ 미만의 두께가 사용될 수 있다. 그러나 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 더 작은 직경 및 더 얇은 벽을 갖는 튜브는 제한된 기계적 강도를 갖는다. 따라서, 여과 시스템에서 더 작은 벽 두께를 갖는 이러한 더 작은 직경의 여과 튜브를 구현하고 사용할 수 있는 튜브 다발 및 여과 조립체(100)가 본 명세서에 개시된다.
도 1은 일 실시예에 따른 여과 조립체(100)의 구조의 예시적인 측면도를 도시한다. 여과 조립체(100)는 예시를 위해 2개의 연결된 여과 요소(102, 104)를 포함할 수 있다. 그러나, 임의의 수의 요소들이 서로 연결되거나 서로 적층될 수 있다. 또한, 요소(102 및 104)는 더 길거나 더 짧을 수 있거나, 또는 파단선(106)에 의해 도시된 바와 같이 추가적인 적층 요소를 포함할 수 있다. 요소(102 및 104) 각각은 다수의 여과 튜브(4)(이들 중 2개만이 예시를 위해 도 1에 도시됨)에 의해 둘러싸인 중심 지지 튜브(7)를 포함할 수 있고, 이들 모두는 예를 들어 커넥터(8)를 통해 함께 다발로 묶여 고정될 수 있다. 이러한 특징은 도 2 및 도 3에서 보다 상세히 볼 수 있다. 사용 시에, 각각의 여과 요소의 중심 지지 튜브(7)는 길이방향 축(A)을 따라 수직 방향으로 위치된다. 각각의 여과 요소의 각각의 여과 튜브(4)도 또한 수직 방향으로 위치되어, 각각의 여과 튜브(4)의 중심을 통과하는 길이방향 축은 길이방향 축(A)과 대체로 평행하다. 여과 조립체(100)는 보다 상세히 후술되는 바와 같이 여과 시스템의 파이프 형태에 연결될 수 있다(예를 들어, 도 18 내지 도 21 참조).
각 요소(102, 104)의 중심 지지 튜브(7)는, 내부 벽(23) 및 외부 벽(25)을 갖는 폐쇄된 튜브 표면을 갖고 이 내부 벽과 외부 벽 사이에서 측정된 벽 두께(T)를 갖는 중공 실린더일 수 있다. 중심 지지 튜브(7)는 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 내부 직경(dsi)(내부 벽 내에 있고 내부 벽에 대해 측정됨) 및 외부 직경(dso)(외부 벽에 대해 측정됨)을 가질 수 있다. 중심 지지 튜브(7)의 벽 두께(T)는 변할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 중심 지지 튜브의 내부 직경(dsi) 및 외부 직경(dso)은 약 5㎜ 내지 약 400㎜ 또는 약 15㎜ 내지 약 350㎜, 또는 약 50㎜ 내지 약 200㎜ 범위 내에 있거나 또는 이들 사이의 임의의 범위 내에 있을 수 있다.
또한 각각의 여과 튜브(4)는, 내부 벽(22) 및 외부 벽(24)을 포함하고 이 내부 벽과 외부 벽 사이에 측정된 벽 두께(T2)를 갖는 중공 실린더로 구성될 수 있다. 각각의 여과 튜브(4)는 도 3에 도시된 내부 직경(df)(내부 벽 내에 있고 내부 벽에 대해 측정됨) 및 외부 직경(외부 벽에 대해 측정됨)을 포함한다. 여과 튜브(4)의 두께(T2)는 변할 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 여과 튜브(4)는 유사하거나 동일한 내부 직경(df)을 갖는다. 일 실시예에서, 여과 튜브(4)는 약 25㎜보다 더 작은 내부 직경(df)을 갖는다. 일 실시예에서, 각각의 여과 튜브(4)의 내부 직경(df)은 약 5㎜ 내지 약 20㎜의 범위 내에 있다. 다른 실시예에서, 여과 튜브(4)의 내부 직경(df)은 약 10㎜ 미만이다. 또한, 전술한 바와 같이, 이 내부 직경(예를 들어, 약 5㎜ 내지 약 20㎜)의 여과 튜브(4)는 (종래의 또는 알려진 디자인에 의해 제공되는 바와 같이) 약 1.5㎜보다 더 작은 두께를 포함하도록 설계될 수 있다. 이것은 튜브의 두께가 충분한 기계적 강도를 제공하는 특정 두께를 여전히 유지하면서도 본 명세서에 개시된 바와 같은 여과 튜브(4)를 형성하는데 사용되는 레이저 드릴링 작업을 가능하게 할 만큼 충분히 얇아야 하기 때문이다. 일 실시예에 따르면, 여과 튜브(4)는 약 10 미크론 내지 약 1500 미크론의 벽 두께를 갖는다. 다른 실시예에서, 여과 튜브(4)는 약 100 미크론 내지 1000 미크론의 벽 두께를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 여과 튜브(4)는 약 100 미크론 내지 약 500 미크론의 벽 두께(T2)를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 여과 튜브(4)는 약 100 미크론 내지 약 300 미크론의 벽 두께(T2)를 갖는다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 관형 형상의 여과 매체의 경우, 튜브 벽의 두께를 감소시키는 것은 여과 매체에 충분한 기계적 강도를 여전히 유지하면서도 여과 구멍을 드릴링하는 비용을 감소시킨다. 예를 들어, 여과 튜브(4)의 벽 두께 대 튜브 내부 직경의 비율(T2:df)은 약 1.5:5(0.3) 내지 약 0.01:20(0.0005) 또는 약 0.005 내지 약 0.1, 또는 약 0.01 내지 약 0.05의 범위 내에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 벽 두께는 약 50㎛ 내지 약 2,000㎛, 또는 약 100㎛ 내지 약 1,500㎛, 또는 약 200㎛ 내지 약 1,000㎛ 중 어딘가에 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 튜브(4)의 내부 직경(df)은 약 1㎜ 내지 약 50㎜, 또는 약 3㎜ 내지 약 30㎜ 또는 약 5㎜ 내지 약 15㎜ 중 어딘가에 있을 수 있다. 튜브 벽(T2)의 두께는 부분적으로 튜브 벽에 형성된 구멍의 크기, 구멍의 수, 구멍들 사이의 거리, 튜브를 제조하는 데 사용되는 재료, 및 튜브의 내부 직경에 의존할 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 제공된 가이드라인을 사용하여 적절한 수의 구멍, 두께, 직경 등을 갖는 적절한 튜브(4)를 설계할 수 있을 것이다.
또한, 각각의 여과 튜브(4)의 각각의 실린더는 언드릴링(블라인드) 또는 폐쇄된 벽 부분(6) 및 드릴링된 또는 개방된 벽 부분(5)을 포함한다. 본 명세서 전반에 걸쳐 이해되는 바와 같이, "개방된" 벽 부분은 (액체가 개방된 기공 또는 구멍을 통해 이동할 수 있도록) 레이저로 내부에 드릴링된 기공 또는 구멍을 갖는 관형 벽의 일부이다. 개방된 벽 부분(5)의 크기, 양 또는 거리는 중심 지지 튜브(7)의 치수 및/또는 여과 튜브(4) 자체의 치수에 기초하여 결정될 수 있다. 구체적으로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 여과 튜브(4)는 중심 지지 튜브(7)의 외부 벽에 인접하거나 및/또는 이 외부 벽과 접촉하도록, 여과 튜브(4)는 중심 지지 튜브(7) 둘레에 원주 방향으로 위치된다. 일 실시예에서, 진동은 마모를 초래하고 튜브 벽의 완전성을 손상시킬 수 있기 때문에 튜브(4)는 중심 지지 튜브(7)의 외부 벽과 물리적으로 접촉하지 않는다. 이 실시예에서, 중심 튜브(7)의 외부 벽(25)과 튜브(4) 사이에 작은 공간(27), 예를 들어, 적어도 약 0.25㎜, 또는 적어도 약 0.5㎜, 또는 적어도 약 1㎜가 있다. 도시된 실시예에서, 튜브(4)는 또한 인접한 여과 튜브(4)의 외부 벽에 인접하고/하거나 이 외부 벽과 접촉한다. 일 실시예에서, 튜브들은 전술한 것과 동일한 이유로 서로 물리적으로 접촉하지 않을 수 있지만, 각각의 튜브 사이에는 작은 공간이 있다. 예를 들어, 도 5는, 중심 지지 튜브(7)를 둘러싸는 10개의 여과 튜브(4)를 포함하고 각각의 여과 튜브(4)는 (한 쪽에서) 중심 지지 튜브(7)의 외부 벽과 접촉하고 2개의 인접한 여과 튜브(4)의 외부 벽의 일부와 접촉하는 일 실시예를 도시한다. 따라서, 내부에 레이저 드릴링된 구멍을 포함하도록 각각의 여과 튜브(4)의 개방된 벽 부분(5)의 크기(또는 대안적으로는 폐쇄된 벽 부분(6)의 크기)를 측정하고 결정하기 위해, 중심 지지 튜브(7)의 중심 지점(중심 길이방향 축(A)에 제공됨)으로부터 여과 튜브(4)의 외부 벽의 각 측면에 이르는 각도(θ)가 측정될 수 있다. 측정된 각도(θ)에 기초하여, 각각의 여과 튜브(4)는 내부에 기공을 형성하도록 드릴링될 수 있다.
도 3에서 원(C)으로 명시적으로 도시된 바와 같이, (각각의 여과 요소(예를 들어, 102 및 104))의 각각의 여과 튜브(4)는 지지 튜브(7) 둘레에 위치되고, 각각의 여과 튜브는 중심 지지 튜브(7)의 외부 벽을 향하는 (내측을 향하는) 블라인드 벽 부분(6)을 포함하는 반면, 개방된 벽 부분(5)(다공성 벽)은 중심 지지 튜브와는 반대쪽을 향한다(외측을 향한다).
일 실시예에 따르면, 개방된 벽 부분(5)은 여과 튜브의 관형 표면의 약 절반(50%)에 걸쳐 있다. 즉, 튜브(4) 둘레의 약 절반만큼 벽 두께(T2)를 통해 기공 또는 구멍이 드릴링된다. 각각의 여과 튜브(4)의 벽은 일 실시예에서 유체로부터 고체를 여과하기 위해 여과 튜브(4)의 표면 둘레의 적어도 절반에 걸쳐 연장되는 기공 또는 구멍을 구비한다. 다른 실시예에서, 여과 튜브(4)의 절반을 초과(50%를 초과)하지만 여과 튜브의 약 75% 미만인 부분이 내부에 기공 또는 구멍을 포함한다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 제공된 가이드라인을 사용하여 여과 튜브(4)에 개방된 벽 부분(5)의 범위를 결정할 수 있을 것이다.
여과 튜브(4)의 기공 또는 구멍은 중심 지지 튜브(7)의 폐쇄된 튜브 표면(즉, 외부 벽(25))에 대해 외측을 향한다. 즉, 튜브(4)의 폐쇄된 벽 부분(6)은 중심 지지 튜브(7)의 폐쇄된 튜브 표면의 외부 벽(25)에 인접하게, 근접하게, 및/또는 접촉하게 위치될 수 있는 반면, 드릴링된 또는 개방된 벽 부분(5)은 중심 지지 튜브(7)의 폐쇄된 튜브 표면에 비해 원위 쪽에 (이 폐쇄된 튜브 표면에서 먼 쪽에) 위치되거나 외측을 향한다. 이러한 형태는 종래의 단일 관형 여과 요소에 비해 각각의 여과 튜브(4)의 개방된 벽 부분(5)의 표면적의 합으로 표시된, 상당히 증가된 여과 표면적을 갖는 여과 요소(100)를 제공한다. 이러한 형태는 향상된 여과 효율을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 중심 지지 튜브(7) 및 각각의 여과 튜브(4)는 실질적으로 유사한 길이(또는 높이)(Lb)를 갖는다(도 4의 단면도 참조). 중심 지지 튜브(7) 및 여과 튜브(4)의 길이는 변할 수 있다. 일부 경우에, 튜브 다발의 길이(Lb)는 여과 조립체(100)를 구현하는데 이용 가능한 공간 또는 크기의 양에 의존할 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 언급된 바와 같이, 둘러싸는 여과 튜브(4)와 중심 지지 튜브(7)를 조립한 것은 "튜브 다발" 또는 "다발"이라 칭한다. 일 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 10개의 여과 튜브(4)는 각각의 여과 요소(102, 104)에 사용되는 다발을 형성하기 위해 중심 지지 튜브(7) 둘레에 위치된다. 보다 구체적으로 도 5의 10개의 여과 튜브(4) 각각은 약 5㎜ 내지 약 20㎜의 내부 직경을 갖고, 중심 지지 튜브(7)는 약 5㎜ 내지 약 400㎜의 내부 직경을 가질 수 있다. 또한, 각각의 여과 튜브(4)(및 이에 따라 개방된 벽 부분(5)의 기공)의 벽 두께(T2)는 약 10 미크론 내지 약 1500 미크론일 수 있다. 그러나, 각각의 여과 요소의 튜브 다발에서 도시된 튜브의 수는 본 발명을 제한하려고 의도된 것이 아닌 것으로 이해된다. 즉, 여과 조립체(100)에 구현되는 중심 지지 튜브(7)의 치수(예를 들어, 직경 및 두께(T))에 따라, 중심 지지 튜브(7)를 둘러싸는 여과 튜브(4)의 수, 직경, 및 두께는 변할 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 여과 튜브(4)의 수로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 각각의 요소의 추가적인 상세 및 특징은 또한 아래에 설명된다.
여과 튜브(4)의 다발과 중심 지지 튜브(7)를 연결하기 위해, 하나 이상의 커넥터(8)가 제공된다. 도 6은 조립된 튜브 다발(또한 도 5 참조)의 제1 단부(예를 들어, 상부)에 제공된 하나의 커넥터(8)의 일례를 도시한 측면도이다. 커넥터(8)는, 예를 들어, 전술한 바와 같이, 드릴링된 개방된 벽 부분(5) 또는 표면이 중심 지지 튜브(7)에 대해 외측을 향한 상태로 더 작거나/더 얇은 여과 튜브(4)가 위치되도록 적어도 다발 주위에 위치되도록 설계된다. 각각의 커넥터(8)는 조립된 다발을 연결할 뿐만 아니라 인접한 튜브 다발을 함께 연결하도록 설계될 수 있다(예를 들어, 둘러싸는 여과 튜브(4)와 제1 중심 지지 튜브(7)를 갖는 하나의 다발 또는 요소(102)를, 둘러싸는 여과 튜브(4)와 제2 중심 지지 튜브(7)를 갖는 다른 (수직으로 정렬된) 다발 또는 요소(104)에 연결하도록 설계될 수 있다). 일 실시예에 따르면, 커넥터(8)는 판(30)으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 커넥터(8)의 판(30)은 반경(Rho)(도 5 참조) 및 두께(δc1)(도 6 참조)를 갖는 원형 또는 둥근 판일 수 있다. 외부 에지(edge)에서, 판(30)은 판(30)의 외측 에지로부터 폭(de1)(도 6에 도시) 및 표면으로부터 연장되는 높이(δs1-δc1)를 갖는 단차부(step)(9)를 포함할 수 있다. 이 단차부(9)는, 예를 들어, 판(30)의 전체 에지로부터 전체 에지 둘레로 (예를 들어, 원주로) 연장되는 단일 부분일 수 있고 또는 일부 실시예에서 판(30)의 에지 둘레에 위치되는 수 개의 별개의 부분 또는 단차부를 포함할 수 있다. 단차부(9)가 연장되는 방향은 본 발명을 이것으로 제한하려고 의도된 것이 아니다. 즉, 도 6은 판(30)의 상방 또는 위로 연장되는 단차부(9)를 도시하지만, 단차부(9)는 판(30) 아래로 (예를 들어, 뒤집혀서) 연장되도록 위치될 수 있는 것으로 이해된다. 단차부(9)의 이러한 위치 설정은, 예를 들어, 판(30)의 장착 위치에 의존할 수 있고, 다른 부분(예를 들어, 아래에서 더 설명된 헤드캡(11))과 연결에 의존할 수 있다.
커넥터(8)의 판(30)은 다발의 단부를 고정하기 위해 튜브를 다발로 수용하기 위해 내부에 복수의 구멍을 더 포함한다. 보다 구체적으로, 구멍(32)은 직경(df)의 여과 튜브(4)를 끼우거나 수용하기 위해 판(30)에 형성될 수 있고, 구멍(34)은 외부 직경(dso)의 지지 튜브(7)를 끼우거나 또는 수용하기 위해 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 다발에서 튜브(4, 7)들의 모든 단부는 커넥터(8)의 내부 평면 표면의 레벨에서 매립되고, 나아가 다수의 용접 구역(10)(도 6에 도시)에서 용접하는 것에 의해 완전히 밀봉되어 고정된다. 물론, 판(30) 및 튜브 다발을 고정하기 위해 용접 구역(10)에서 용접을 사용하는 것은 본 발명을 이것으로 제한하려고 의도된 것이 아니다. 다발의 단부를 판(30)에 고정하는 다른 방법 또는 디바이스가 또한 사용될 수 있다.
따라서, 단 하나의 단부만이 도 5 및 도 6에 도시되어 있지만, 유사한 구조의 다른 커넥터(8)가 도 1에 도시된 바와 같이 그 반대쪽 단부(예를 들어, 하부)에서 또는 그 근처에서 다발을 고정하는데 사용될 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 하나 이상의 추가적인 커넥터(8)가 다발의 중간에 사용되거나 또는 추가적으로 및/또는 대안적으로 2개의 단부 커넥터(8) 사이의 임의의 지점에 사용될 수 있다. 튜브 다발에 사용되는 각각의 커넥터(8)는 (예를 들어, 용접 구역에서 용접하는 것을 통해 또는 다른 방법/디바이스에 의해) 다발에서 튜브(4, 7)에 고정될 수 있고, 두 단부들 사이의 다발의 길이(Lb)를 따라 임의의 지점에 제공될 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 수 개의 이러한 다발 또는 요소(102, 104)가, 예를 들어, 요소(102 및 104)를 서로에 대해 수직으로 적층 및 정렬하고, 용접 구역(10)에서 2개의 커넥터(8)의 단차부(9)를 함께 (일대일로) 용접함으로써 여과 조립체(100)를 형성하도록 커넥터들을 통해 함께 연결될 수 있다. 이것은 (이 기술 분야에서 종래에 사용될 수 있는) 더 큰 직경을 갖는 여과 튜브를 시뮬레이션하지만, 전술한 바와 같이, 본 명세서에 기술된 형태는 훨씬 더 큰 여과 표면적을 제공한다. 도 1의 예시적인 형태에서는, 예를 들어, 4개의 커넥터(8)가 도시되어 있는데, 예를 들어, 요소(102)의 상부에 있는 제1 상부 커넥터(8), 요소(102)의 하부에 있는 제1 하부 커넥터(8), 요소(8)의 하부에 있는 제1 하부 커넥터(8)에 연결되거나 용접된 요소(104)의 상부에 있는 제2 상부 커넥터(8), 및 요소(104)의 하부에 있는 제2 하부 커넥터(8)가 도시되어 있다.
도면에 도시된 커넥터(8)의 구조로서 둥근 판(30)을 사용하는 것은 본 발명을 이것으로 제한하려고 의도된 것이 아니며, 다발의 튜브(중심 지지 튜브(7) 및 여과 튜브(4))를 연결하도록 구성된 커넥터(8)에 대한 다른 형상 및 형태 및 디바이스가 사용될 수 있는 것으로 이해된다.
커넥터(8)에 더하여, 헤드캡(11)은, 연결된 요소(102, 104)의 2개의 단부를 종결시키고, 여과 장비를 위한 파이프 요구를 맞추기 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 여과 조립체(100)의 튜브 다발 또는 연결된 요소(102, 104)의 양 단부(상부 및 하부)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 7 및 도 8은 연결된 튜브 다발에 있는 (예를 들어, 제1 측 또는 단부(예를 들어, 상부)에 제공된) 하나의 헤드캡(11)의 일례를 도시한다. 연결된 튜브 다발(도 1 참조)에서 유사한 헤드캡(11)이 제2 측 또는 단부(예를 들어, 하부)에 제공될 수 있다. 각각의 헤드캡(11)은 조립체의 단부들이 폐쇄되도록 커넥터(8)와 정렬 및 맞춤을 위해 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 헤드캡(11)은 판(36)으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 판(36)은 커넥터(8)의 판(30)의 반경(Rho)과 실질적으로 유사한 반경을 갖는 원형 또는 둥근 판이다. 판(36)은 두께(δc2)를 갖는다(도 8 참조). 외부 에지에서, 판(36)은 판(36)의 외부 에지로부터 (도 8에 도시된 바와 같이) 폭(de2)과 표면으로부터 연장되는 높이(δs2-δc2)를 갖는 단차부(29)를 포함할 수 있다. 단차부(29)는, 예를 들어, 판(36)의 전체 에지로부터 전체 에지 둘레로 (예를 들어, 원주로) 연장되는 단일 부분일 수 있고, 또는 일부 실시예에서 판(36)의 에지 둘레에 위치되는 수 개의 별개의 부분 또는 단차부를 포함할 수 있다.
단차부(29)가 연장되는 방향은 본 발명을 이것으로 제한되려고 의도된 것이 아니다. 즉, 도 8은 판(36)의 상방 또는 위로 연장되는 단차부(29)를 도시하지만, 단차부(29)는 판(36) 아래로 (예를 들어, 뒤집혀서) 연장되도록 위치될 수 있는 것으로 이해된다. 단차부(29)의 이러한 위치 설정은, 예를 들어, 커넥터(8)와 판(36)의 장착 위치에 의존하고, 다른 부품(예를 들어, 커넥터(8))과 연결에 의존할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 커넥터(8)의 단차부(9)는 조립체(100)의 단부들을 폐쇄하기 위해 헤드캡(11)의 단차부(29)와 정렬될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 헤드캡(11)은 용접 구역(10)에서 용접하는 것을 통해 커넥터(8)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 상부 헤드캡(11)은 요소(102)의 상부에서 제1 상부 커넥터(8)에 연결/용접되고, 하부 헤드캡(11)은 요소(104)의 하부에서 제2 하부 커넥터(8)에 연결/용접된다. 그러나, 다른 연결 방법 또는 디바이스도 사용될 수 있다.
인접한 커넥터(8) 및/또는 헤드캡(11)이 조립될 때, 예를 들어 도 1에 대표적으로 도시된 바와 같이 관련 구조들 사이에 자유 공간(13 또는 14)이 형성될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 것과 같은 실시예에 따라, 자유 공간(13)은 여과 조립체(100)의 상부와 하부에서 헤드캡(11)과 커넥터(8) 사이에 제공된다. 자유 공간(14)은 또한 튜브 다발을 연결하기 위해 다발의 단부들 사이에 (예를 들어, 실질적으로 다발의 중간에) 위치된 2개의 인접한 커넥터(8) 사이에 제공된다. 공간(13, 14)은 커넥터(8) 및 헤드캡(11) 상에 단차부(9 및/또는 29)를 정렬하고 연결하는 것을 통해 형성된다.
헤드캡(11)의 판(36)은 도관 튜브(12)를 수용하기 위해 내부에 개구(38)를 더 포함할 수 있다. 도관 튜브(12)는 튜브 다발에 대해 고정되기 위해 (예를 들어, 용접 구역(10)에서 용접하는 것을 통해) 개구(38)에 삽입 및 매립되도록 구성될 수 있다. 도관 튜브(12)는 예를 들어 여과 시스템의 일부일 수 있으며, 여과 조립체(100)의 상부 단부와 하부 단부 중 하나 또는 둘 모두의 단부에 제공될 수 있다. 도관 튜브(12)는 외부 직경과 내부 직경 및 길이를 포함한다. 도관 튜브(12)의 내부 직경 및/또는 외부 직경은 예를 들어 중심 지지 튜브(7)의 직경과 실질적으로 유사할 수 있다. 중심 지지 튜브(7)는 예를 들어 도관 튜브(12)와 정렬되는 치수로 형성될 수 있다. 또한, 헤드캡(11) 내의 개구(38)의 크기 또는 치수는 도관 튜브(12)의 크기 또는 치수에 대응할 수 있다. 예를 들어, 개구(38)는, 도관 튜브(12)가 헤드캡(11)의 판(36)의 개구(38) 내로 압입되거나 삽입될 수 있도록, 도관 튜브(12)의 외부 직경의 직경(또는 반경)에 실질적으로 대응하는, 예를 들어, 약간 더 큰, 직경(또는 반경)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 도관 튜브(12)의 일 단부는 헤드캡(11)(도 1에 도시됨)의 내부 평면 표면의 레벨에 매립된다. 만약 그렇게 되기를 원한다면, 도관 튜브(12)는 용접 구역(10)에서 용접하는 것을 통해 헤드캡(11)에 고정될 수 있다. 판(38) 및 도관 튜브(12)를 고정하기 위해 용접 구역(10)에서 용접을 사용하는 것은 본 발명을 이것으로 제한하려고 의도된 것이 아니다. 도관 튜브(12)의 일 단부를 판(38)에 고정하는 다른 방법 또는 디바이스가 또한 사용될 수 있다.
일 실시예에 따라 임의의 유형의 금속, 합금, 플라스틱, 세라믹 및/또는 섬유가 여과 튜브(4) 및/또는 중심 지지 튜브(7) 및/또는 도관 튜브(12)를 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 여과 튜브(4)는 내부에 레이저 드릴링된 기공 또는 구멍을 갖는 관형 또는 편평한 시트 부분으로 형성될 수 있다. 각각의 여과 튜브(4)에서 마이크로 기공들 또는 구멍들의 설계, 배열 및 형태는 본 발명을 이것으로 제한하는 것이 아니다.
일 실시예에서, 각각의 여과 튜브(4)의 마이크로 기공들 또는 구멍들은 서로에 대해 패턴 또는 어레이로 배열될 수 있다. 도 9는 인접한 구멍들 사이에 동일한 거리를 갖고 공간에 걸쳐 (예를 들어, 각각의 여과 튜브(4)의 개방된 벽 부분(5)에 걸쳐) 삼각형 포맷으로 균일하게 분포된 기공(44) 또는 구멍을 갖는 시트(40)의 일례를 도시한다. 즉, 도 9의 디자인은, 일 실시예에 따라, 여과 튜브(4)에 사용하기 위해, 예를 들어, 비교적 삼각형 패턴 또는 폴카(polka) 도트 패턴으로 기공이 배열된 일례이다. 여과 튜브(4)는 튜브(42) 내에 형성될 수 있는 (바람직하게는 레이저로 복수의 구멍을 동시에 드릴링할 수 있는 제어 기술을 사용하여 드릴링되거나 개별적으로 드릴링된) 시트(40) 내로 드릴링된 대략 둥근 또는 원형 기공(44)을 제공하는 것을 통해 제조될 수 있다. 다른 실시예에서, 마이크로 기공(44) 또는 구멍은 튜브에 직접 레이저 드릴링될 수 있다. 도 10은 일 실시예에 따라 튜브(4)와 같은 여과 튜브에 사용하기 위한 디자인에서 필터링하기 위해 레이저 드릴링된 마이크로 기공(44) 또는 구멍(도 9의 것과 유사한 것)을 갖는 예시적인 튜브(42)를 도시한다. 도 11에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 레이저로 드릴링된 기공(44) 또는 구멍은 크기 또는 직경(φ)의 여과 튜브(4)의 외부 표면(24)에 개구(46)를 각각 가질 수 있다. 기공(44)의 각각의 개구(46)는 실질적으로 삼각형 방식으로 다른 기공(44)에 대하여 거리(d)에 제공될 수 있다. 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 바와 같이, 기공(44)의 직경 및 형상은 시트(40) 또는 튜브(42)의 길이방향 또는 측방향 범위를 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 여과 조립체(100)(도 1 참조)의 상부 부분에 있는 기공의 직경은, 여과될 입자의 농도 및/또는 크기가 조립체의 하부 부분 근처에서 더 크다고 결정되면, 여과 조립체의 하부 부분에 있는 기공보다 더 작고 다르게 형성될 수 있다. 레이저 드릴링 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서에 제공된 가이드라인을 사용하여 임의의 적절한 방식으로 기공(44)을 구성하도록 레이저 드릴링 장치를 구성할 수 있을 것이다.
다른 실시예에서, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 마이크로 기공(44) 또는 구멍은 서로에 대해 실질적으로 선형 패턴으로 배열될 수 있다. 도 12는 경도선 또는 위도선에 있는 구멍들 사이에 균일한 거리를 갖고 공간에 걸쳐 (예를 들어, 각각의 여과 튜브(4)의 개방된 벽 부분(5)에 걸쳐) 선형 또는 직사각형 포맷으로 균일하게 분포된 기공(44) 또는 구멍을 갖는 시트(48)의 일례를 도시한다. 즉, 도 12의 디자인은, 일 실시예에 따라, 여과 튜브(4)에 사용하기 위해, 예를 들어, 비교적 직사각형 패턴으로 기공이 배열된 일례이다. 여과 튜브(4)는 튜브(50)로 형성될 수 있는 시트(48) 내로 드릴링된 (바람직하게는 레이저로 복수의 구멍을 동시에 드릴링할 수 있는 제어된 기술을 사용하여 드릴링되거나 개별적으로 드릴링된) 대략 둥근 또는 원형 기공(44)을 통해 제공하는 것을 통해 제조될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 마이크로 기공(44) 또는 구멍은 튜브에 직접 레이저 드릴링될 수 있다. 도 13은 일 실시예에 따라 튜브(4)와 같은 여과 튜브에 사용하기 위한 디자인에서 필터링하기 위해 레이저 드릴링된 마이크로 기공(44) 또는 구멍(도 12의 것과 유사함)을 갖는 예시적인 튜브(50)를 도시한다. 도 14에 더 상세하게 도시된 바와 같이, 레이저로 드릴링된 기공(44) 또는 구멍은 크기 또는 직경(φ)의 여과 튜브(4)의 외부 표면(24)에 개구(46)를 갖는다. 기공(44)의 각각의 개구(46)는 실질적으로 선형 또는 직사각형 형태로 다른 기공(44)에 대해 거리(d)에 제공된다. 전술한 바와 같이, 기공(44)의 직경 및 형상은 시트(48) 또는 튜브(50)의 길이방향 또는 측방향 범위를 따라 변할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 여과 튜브(4)의 마이크로 기공 또는 구멍은 예를 들어, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 (실질적으로 둥근 또는 원형 기공(44) 대신에) 폭(δp)을 갖는 직사각형 구멍(45)일 수 있다. 도 15는 일 실시예에 따라 여과 튜브(4)에 사용하기 위해, 예를 들어, 비교적 선형 또는 직사각형 패턴으로 배열된 직사각형 기공(45) 또는 구멍을 갖는 시트(52)의 일례를 도시한다. 여과 튜브(4)는 튜브 내에 형성될 수 있는 (바람직하게는 레이저로 복수의 구멍을 동시에 드릴링할 수 있는 제어 기술을 사용하여 드릴링되거나 개별적으로 드릴링된) 시트(52) 내로 드릴링된 대략 직사각형 기공(45, 47)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 마이크로 기공(45 및 47) 또는 구멍은 튜브(도시 생략)에 직접 레이저 드릴링될 수 있다. 도 16에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따라, 레이저 드릴링된 기공(45 및 47)의 2개의 크기가 여과 튜브(4)의 외부 표면(24)에 사용하기 위해 제공된다. 각각의 기공(45 및 47)은 여과 튜브(4)의 외부 표면(24)에 개구(49 및 51)를 (각각) 갖는다. 제1 직사각형 기공(45)은 길이(L1)의 개구(49)를 갖고, 제2 직사각형 기공(47)은 길이(L2)의 개구를 갖는다. 일 실시예에 따르면, 길이(L1) > 길이(L2)이어서, 더 짧은 직사각형 기공(47)에 비해 더 긴 직사각형 기공(45)이 된다. 그러나, 일부 실시예에서 여과 튜브(4)에 사용된 모든 직사각형 기공은 유사한 길이를 갖는다고 가정된다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제1 직사각형 기공(45)의 열(row)과 제2 직사각형 기공(47)의 열이 교번하는 것이 시트(52)의 표면에 제공되어 여과 튜브(4)의 일부로서 사용될 수 있다. 각각의 개구(49 및 51)는 동일한 열에 있는 인접한 개구들에 대해 평행하게 정렬될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 직사각형 기공(45 및 47)의 각각의 개구(49 및 51)는 유사한 크기 또는 폭(δp)을 갖는다. 각 열에서, 기공(45 및 47)(의 개구(49 및 51))은 다른 평행하고 인접한 기공에 대해 거리(d1)에 제공된다(도 16 참조). 또한 도 16에 도시된 바와 같이, 기공(45)의 열은 기공(47)의 열에 대해 거리(d2)에 제공될 수 있다.
예를 들어, 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 직사각형 구멍(45 및 47)을 사용하면 공극(void) 공간 및 기계적 강도를 최적화하기 위해 기공 및 길이의 크기를 더 잘 제어할 수 있어서, 이에 따라 기공들 사이에 더 강한 브릿지(bridge)를 형성할 수 있고 동시에 여과를 위한 공극 공간을 더 높일 수 있다.
도 9 내지 도 16의 패턴 또는 디자인의 각각은 여과 튜브(4)에 사용되는 경우 더 높은 공극 공간 및 기계적 강도를 초래하는 고려되는 여과 튜브(4)를 위한 디자인의 예이다. 도 9 내지 도 16에 있는 기공들은 예시를 위해 과장되어 도시되어 있으며, 본 명세서에 의도된 여과 튜브(4)에 있는 기공의 정확한 크기 또는 배치를 나타내려고 의도된 것은 아닌 것으로 이해된다.
또한, 예시된 실시예는 (중심 지지 튜브(7)로부터 멀어지는 외측을 향하는) 개방된 벽 부분(5)의 영역 또는 부분에 있는 기공 또는 구멍을 실질적으로 균일한 것으로서 도시하고 있지만, 이들 도면에 도시된 구멍의 분포 및 드릴링을 위한 이러한 균일성 또는 일관성은 본 발명을 이것으로 제한하려고 의도된 것이 아닌 것으로 이해된다. 예를 들어, 여과 튜브(4)의 약 절반(50%)에 걸쳐 있는 개방된 벽 부분(5)을 여전히 제공하면서, 더 작은 폐쇄된 벽 부분이 기공 또는 구멍의 열 또는 디자인 사이 또는 주위에 제공될 수 있다.
또한, 시트 또는 튜브 내에 또는 상에 기공 또는 구멍의 위치 설정은 연결 영역 또는 용접 조인트의 위치에 기초할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 시트의 단부들은 튜브를 형성하기 위해 접혀지고 길이방향으로 함께 용접될 수 있다. 여과 요소의 일부로서 조립될 때 각각의 튜브 내의 길이방향 용접 조인트의 위치는 예를 들어 중심 지지 튜브(7)의 외부 벽(25)에 인접하여 또는 이 외부 벽과 접촉하여 제공될 수 있다. 따라서, 기공 또는 구멍은, 튜브 및 여과 요소가 연결되고 조립될 때, 기공이 중심 지지 튜브(7)에 대해 외측을 향하도록 시트(또는 튜브)의 중심 영역에서 드릴링될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 여과 튜브(4)에 있는 기공 또는 구멍 각각은 약 0.25㎛ 내지 약 1,000㎛, 또는 약 0.75㎛ 내지 약 500㎛, 또는 약 1㎛ 내지 약 250㎛의 직경을 각각 갖는 것으로 레이저 드릴링될 수 있고, 여과 조립체(100)를 통해 여과된 여과물로부터 (약) 1㎜ 미만의 미세한 고체 입자를 분리하도록 구성될 수 있다. 구멍의 최소 크기는 드릴링 능력, 여과될 유체, 및 시트(또는 튜브)를 제조하는데 사용되는 물질에 기초하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 최소 기공 크기 개구는 약 1㎛이다. 구멍 개구 적용 비율 또는 구멍 공극률은 2 미크론 내지 5 미크론의 미세한 기공에 대해 적어도 1%이고, 10 미크론 내지 250 미크론 기공에 대해 최대 25%의 공극률이다. 구멍 공극률은 시트의 전체 표면적에 기초한 구멍 개구 면적의 퍼센트일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 여과 튜브(4) 내의 기공의 크기, 형상, 형태 및/또는 배열에도 불구하고, 본 명세서에 명시적으로 도시되지 않은 기공 또는 구멍의 다른 크기, 형상, 형태 및/또는 배열을 포함하는 본 명세서에 (예를 들어, 도 9 내지 도 16에서) 예시적으로 도시된 기공은 여과 튜브(4)의 벽을 통해 두께(δ)를 갖는다. 도 17은 여과 튜브(4)의 개방된 벽 부분(5)의 기공의 예시적인 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 각 기공의 두께(δ)는 벽의 외부 표면(24)으로부터 벽의 내부 표면(22)에까지 연장된다. 따라서, 각 기공의 두께(δ)는 여과 튜브(4)의 두께(T2)와 동일하다. 즉, 여과 튜브(4) 내의 각 기공의 두께(δ)는 약 1.5㎜보다 더 작을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 여과 튜브(4) 내의 각 기공의 두께(δ)는 약 10 미크론 내지 약 1500 미크론일 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 기공의 두께(δ)는 약 100 미크론 내지 1000 미크론이다. 또 다른 실시예에서, 여과 튜브(4) 내의 각각의 기공의 두께(δ)는 약 100 미크론 내지 약 500 미크론이다. 또 다른 실시예에서, 여과 튜브(4) 내의 각각의 기공의 두께(δ)는 약 100 미크론 내지 약 300 미크론이다.
단지 예시적인 목적을 위해, 기공은 도 17에서 기공(44)으로 표시된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 도 17에 도시된 구멍은 임의의 크기, 형상, 형태 및/또는 배열일 수 있다. 도시된 바와 같이, 기공(44)의 개구(46)는 외부 표면(24)에 제공될 수 있다. 또한, 각각의 기공(44)의 직경(φ)은 내부 표면(22)에 제공된 대향 단부 또는 개구(54) 쪽으로 가면서 감소한다. 즉, 각각의 기공(44)은 바람직하게는 원뿔형 또는 원뿔 곡선형(conoidal) 형상이다. 측벽의 각도로 표시되는 원뿔도(conicity)의 정도는 더 큰 개구(46)의 직경 대 더 작은 개구(54)의 직경의 비율 또는 φ:φ2로 표현될 수 있다. 이 비율은 여과 튜브(4)의 길이방향 또는 수직 범위를 따라 변할 수 있다. 본 명세서에서 기공의 크기를 언급할 때, 값은 직경(54)을 나타내거나 또는 개구들 중 더 작은 것을 나타낸다. 기공의 크기는 특히 여과되는 물질, 드릴링 능력뿐만 아니라 시트(또는 튜브)를 제조하는데 사용되는 물질에 기초하여 상기에서 결정될 수 있다. 기공 크기가 결정되면, 원뿔도의 정도는 드릴링 장치의 성능 및 사용된 재료의 강도에 기초하여 결정될 수 있다. 개구(46)는 디바이스의 구조적 완전성에 악영향을 미치기 때문에 너무 클 수 없다. 일 실시예에서, 원뿔도(φ:φ2)는 약 1.1 내지 약 4:1, 또는 약 1.4:1 내지 약 3:1, 또는 약 1.5:1 내지 약 2:1이다. 본 명세서에 제공된 가이드라인을 사용하여, 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 적절한 정도의 원뿔도를 갖는 적절한 여과 장치를 제조할 수 있을 것이다.
이와 같은 형태(일측에서 (예를 들어, 여과물 진입측에서) 더 큰 개구(46) 또는 입구를 갖고, 타측에서 (예를 들어, 출구측 또는 여과물측에서) 더 작은 개구(54)를 갖는 원하는 또는 제어된 크기를 갖는, 두께 방향으로 원뿔 곡선형인 형태)는 여과 튜브를 통해 여과되는 여과물 내에 고체를 포획할 수 있어서, 보다 효율적인 역 플러싱을 가능하게 한다.
임의의 다수의 산업을 위한 특정 여과 요건을 충족시키기 위해 다수의 여과 다발 및 요소(102, 104) 등이 조립될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 여과 공정은, 여과물이 기공/구멍의 더 큰 입구로부터 더 작은 더 작은 개구로 안쪽으로 흐를 수 있는 반면, 역 세척 동안에는 유체가 여과 매체의 재생(세정 또는 세척) 동안 반대 방향(외측)으로 흘러서 구멍에 매립된 입자 또는 케이크를 제거할 수 있도록 설계된다.
예를 들어, 이들 요소(102, 104)는 여과 시스템의 파이프 형태에 연결되기 위한 조립체(100)로서 조립될 수 있으며, 그 예는 도 18 및 도 19에 도시된다. 일 실시예에서, 예를 들어, 여과 조립체(100)의 양 단부는 도 18에 도시된 바와 같이 양방향 밸브(15, 16)를 통해 도관 튜브(12)를 통해 파이프(17, 18)에 연결될 수 있다. 다른 실시예에서, 여과 조립체(100)는 양방향 밸브(16)를 통해 파이프(18)에 연결된 하나의 단부(예를 들어, 하부) 또는 도관 튜브(12)를 갖는다.
여과 동안, 여과 조립체(100)는 도 18 및 도 19에서 화살표로 지시된 바와 같이, 여과물(19)이 압력에 의해 여과 튜브(4)의 기공 또는 구멍의 더 큰 개구(46)로부터 더 작은 개구(54)로 안쪽으로 흐르는 환경에서 수직으로 위치될 수 있다. 여과물(19)은 중심 지지 튜브(7)를 향해 여과 튜브(4) 내로 수평으로 공급될 수 있다. 이들 도면에서, (상부) 여과 요소(102)의 여과 튜브(4) 내로 공급되는 임의의 액체 또는 여과물은 연결된 커넥터(8)의 자유 공간(14)을 향해 하방으로 (예를 들어, 중력을 통해) 공급되고, 자유 공간(14)으로 흐르고 나서, (하부) 여과 요소(104)의 여과 튜브(4) 및/또는 중심 지지 튜브(7)를 통해 하방으로 흐를 수 있다. 따라서, 고체는 두 요소의 작은 여과 튜브(4)에 수집되고 또한 (요소(104)의) 중심 지지 튜브(7)에 수집될 수 있다. 예를 들어, 고체 입자는 필터 케이크로서 필터 튜브의 외부 표면에 축적될 수 있다. 여과물(19)은 필터 조립체(100)를 하부에서 떠난다. 보다 구체적으로, 도 18의 형태에서, 밸브(15)는 폐쇄되고 밸브(16)는 개방된다. 도 19의 형태에서, 밸브(16)는 개방되고, 여과 요소(102 및 104)의 내부 공간 내로 가압된 여과물은 두 실시예에서 세척되고 세정된다. 요소(102)의 상부 부분에서 세정된 유체(20)는 여과 튜브(4)의 내부 공간을 통해 중간에 있는 커넥터 공간(14)으로 아래로 흐르고, 나아가 여과 튜브(4) 및 중심 지지 튜브(7)를 통해 아래로 흐르고 나서, 요소(104)의 하부 부분에서 마지막으로 커넥터(8)와 조인트 헤드캡(11) 사이의 자유 공간(13)을 통해 세정된 유체들이 결합해서, 마지막으로 여과 조립체(100)의 하부에 있는 도관 튜브(12)로 흐르고, 이로부터 세정된 유체(20)가 개방된 밸브(16)를 통해 파이프라인(18)으로 도입된다.
일정 여과 기간 후에, 깨끗한 플러싱 유체(액체 또는 가스)는 조립체(100)의 단부들에서 도관 튜브(12)를 연결하는 파이프들을 통해 여과 조립체(100) 내로 가압되거나 역 세척될 수 있다. 도 20 및 도 21에 도시된 역 플러싱 단계 동안, 고압 깨끗한 플러싱 유체(21)는 밸브(15)(도 20)를 개방함으로써 파이프로부터 도관 튜브로 도입된다. 플러싱 유체(21)의 압력은 유체(또는 여과물)가 여과되는 환경에서의 압력보다 더 높을 수 있다. 도 20 및 도 21에 화살표로 나타낸 바와 같이, 플러싱 유체(21)는 중심 지지 튜브(7) 및 여과 튜브(4)를 통해 요소(102, 104)의 전체 내부 공간에 균일하게 분포된다. 보다 구체적으로, 도 20의 형태에서, 플러싱 유체(21)는 깨끗한 플러싱 유체 공급원으로 밸브(15)를 개방함으로써 파이프(17)를 통해 여과 조립체(100)의 상부에 있는 상부 도관 튜브(12)로 도입된다. 플러싱 유체(21)는 도관 튜브(12)를 통해 상부에 있는 자유 공간(13)으로 하방으로 공급되고 나서, 요소(102 및 104)의 여과 튜브(4) 및 중심 지지 튜브(7)를 통해 및 커넥터(8) 및 헤드캡(11)의 다른 자유 공간(14 및 13)을 통해 하방으로 공급된다(화살표 참조). 도 21에서, 플러싱 유체(21)는 깨끗한 플러싱 유체 공급원으로 밸브(16)를 개방함으로써 파이프(18)를 통해 여과 조립체(100)의 하부에 있는 하부 도관 튜브(12)로 도입된다. 플러싱 유체(21)는 도관 튜브(12)를 통해 하부에 있는 자유 공간(13)으로 상방으로 공급되고 나서, 요소(102 및 104)의 여과 튜브(4) 및 중심 지지 튜브(7)를 통해 및 커넥터(8) 및 헤드캡(11)의 다른 자유 공간(14 및 13)을 통해 상방으로 공급된다(화살표 참조). 두 실시예에서, 플러싱 유체(21)는 필터 요소들의 외측 또는 외부 표면(24)으로부터 필터 케이크를 제거하기 위해 다공성 벽을 외측으로 통과하도록 여과 튜브(4) 내로 가압된다. 보다 구체적으로, 도입된 플러싱 유체(21)는 도 20 및 도 21에서 요소의 전체 내부 공간으로 흘러서, 압력이 상승하게 한다. 플러싱 유체(21)에 의해 (도 18 및 도 19에 도시된) 필터링 환경에서의 압력에 비해 더 높은 압력이 요소 내부에 형성되는 것에 의해 플러싱 유체(21)는 여과 단계 동안 형성된 다공성 여과 표면 및 임의의 케이크를 밀어내어, 여과 표면(5) 상의 기공을 통과하는 플러싱 유체(21)에 의해 케이크를 제거하여 여과 요소를 세정할 수 있다. 이 경우 (역 플러싱을 위한) 구조의 장점은 중심 지지 튜브(7)가 플러싱 유체를 요소의 도입 단부로부터 요소의 타 단부로 신속하게 제공할 수 있는 전달 채널을 제공한다는 것이다. 이것은 요소를 따라 보다 균일한 압력 분포를 제공하고 모든 여과 표면에 더 나은 세정 효과를 부여한다.
따라서, 개시된 설계는 관형 여과 요소를 역 세척하는 개선된 구조를 제공한다. 또한, 이와 같은 다수의 조립된 여과 요소(102, 104 등)가 반응기와 같은 대형 용기(예를 들어, 여과 조립체(100))에 사용될 때, 절반의 요소들은 여과 단계에서 동작하고, 나머지 요소들은 역 세척 단계에서 동작하여, 일부 반응기에서 열 전달 및 질량 전달에 영향을 미칠 수 있는, 용기의 유체 역학에 대해 여과/역 세척 효과를 최소화하도록 요소들이 배열될 수 있다. 또한, 튜브 다발을 형성하는데 사용되는 본 매체는 종래의 소결된 강성의 메쉬 또는 필터 웹보다 훨씬 더 높은 기계적 강도 및 높은 구멍 개구 적용 비율을 필터 튜브(4)에 갖는다.
본 명세서에 기재된 여과 조립체는 필터 케이크가 회수되도록 의도되지 않고 또는 연장된 시간 기간 후에만 회수되는 산업 공정에서 특히 유용할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 여과 조립체는 일정 시간 기간에 걸쳐 결국 소모(또는 소비)되지만 연장된 시간 기간 동안 재사용되는 고체 촉매 입자의 사용을 포함하는 산업 공정에서 특히 유용할 수 있다. 본 명세서에 기술된 여과 조립체가 사용 가능한 바람직한 산업 공정은 촉매를 사용하여 일산화탄소와 같은 기체를 액체 탄화수소로 전환시키는 것을 포함하는 피셔 트롭쉬 공정이다. 이러한 공정은 예를 들어 미국 특허 번호 5,599,849; 5,844,006; 7,378,452; 7,488,760; 8,022,109; 및 8,778,193에 개시되어 있으며, 이들 문헌 각각의 전체 내용은 본 명세서에 병합된다.
이상과 같이 시스템 및 방법을 상세히 설명하였지만, 전술한 설명은 본 발명의 사상 및 범주를 제한하는 것으로 의도되지 않는 것으로 이해된다. 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예는 단지 예시적인 것이며 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 임의의 변형 및 수정을 할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 전술한 것들을 포함하여 모든 그러한 변형 및 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다. 보호 받고자 하는 것은 하기의 특허 청구범위에 제시된다.

Claims (15)

  1. 여과 요소로서,
    폐쇄된 튜브 표면을 갖는 제1 직경을 포함하는 중심 지지 튜브; 및
    상기 중심 지지 튜브를 둘러싸는 복수의 여과 튜브로서, 각각 상기 중심 지지 튜브의 제1 직경보다 더 작은 제2 직경을 갖는, 상기 복수의 여과 튜브를 포함하되,
    상기 여과 튜브의 각각은 벽을 포함하고, 상기 벽은 유체로부터 고체를 여과하기 위해 상기 여과 튜브의 표면 둘레의 적어도 절반에 걸쳐 연장되는 기공들을 포함하며, 상기 기공의 각각은 상기 여과 튜브의 상기 벽의 두께를 관통하여 연장되고, 원뿔형 형상을 포함하고,
    상기 기공들은 상기 중심 지지 튜브의 상기 폐쇄된 튜브 표면에 대해 외측을 향하는, 여과 요소.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 여과 튜브의 기공은 약 0.25㎛ 내지 약 1,000㎛의 직경을 포함하는, 여과 요소.
  3. 제1항에 있어서, 상기 여과 튜브의 각각은 약 1㎜ 내지 약 50㎜의 내부 직경을 포함하는, 여과 요소.
  4. 제3항에 있어서, 상기 여과 튜브의 각각은 약 50㎛ 내지 2,000㎛의 벽 두께를 포함하는, 여과 요소.
  5. 제4항에 있어서, 상기 여과 튜브의 각각은 약 100㎛ 내지 약 1,500㎛의 벽 두께를 포함하는, 여과 요소.
  6. 제5항에 있어서, 상기 여과 튜브의 각각은 약 200㎛ 내지 약 1,000㎛의 벽 두께를 포함하는, 여과 요소.
  7. 제3항에 있어서, 상기 중심 지지 튜브는 약 5㎜ 내지 약 400㎜의 내부 직경을 포함하는, 여과 요소.
  8. 여과 조립체로서,
    제2 여과 요소에 연결된 적어도 제1 여과 요소; 및
    상기 제1 여과 요소를 상기 제2 여과 요소에 연결하는 커넥터를 포함하되,
    상기 제1 여과 요소 및 상기 제2 여과 요소의 각각은,
    폐쇄된 튜브 표면을 갖는 제1 직경을 포함하는 중심 지지 튜브; 및
    상기 중심 지지 튜브를 둘러싸는 복수의 여과 튜브로서, 각각 상기 중심 지지 튜브의 제1 직경보다 더 작은 제2 직경을 갖는, 상기 복수의 여과 튜브를 포함하고,
    상기 여과 튜브의 각각은 벽을 포함하고, 상기 벽은 상기 여과 튜브의 표면 둘레의 적어도 절반에 걸쳐 연장되는 구멍들을 포함하고, 상기 구멍의 각각은 상기 여과 튜브의 상기 벽의 두께를 관통하여 연장되고, 원뿔형 형상을 포함하며, 상기 여과 튜브의 각각의 상기 구멍들은 각각의 여과 요소에서 상기 중심 지지 튜브의 상기 폐쇄된 튜브 표면에 대해 외측을 향하는, 여과 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 여과 요소와 상기 제2 여과 요소는 서로에 대해 수직으로 적층된, 여과 조립체.
  10. 제8항에 있어서, 각각의 여과 튜브의 상기 구멍들은 약 0.25㎛ 내지 약 1,000㎛의 직경을 포함하는, 여과 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 여과 튜브의 각각은 약 1㎜ 내지 약 50㎜의 내부 직경을 포함하는, 여과 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 여과 튜브의 각각은 약 50㎛ 내지 약 2,000㎛의 벽 두께를 포함하는, 여과 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 여과 튜브의 각각은 약 100㎛ 내지 약 1,500㎛의 벽 두께를 포함하는, 여과 조립체.
  14. 제13항에 있어서, 상기 여과 튜브의 각각은 약 200㎛ 내지 약 1,000㎛의 벽 두께를 포함하는, 여과 조립체.
  15. 제11항에 있어서, 상기 중심 지지 튜브는 약 5㎜ 내지 약 400㎜의 내부 직경을 포함하는, 여과 조립체.
KR1020187017096A 2015-12-18 2016-12-16 필터 조립체 및 사용 방법 KR102209639B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/975,498 2015-12-18
US14/975,498 US10058803B2 (en) 2015-12-18 2015-12-18 Filter assembly and method of use
PCT/IB2016/057743 WO2017103893A1 (en) 2015-12-18 2016-12-16 Filter assembly and method of use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180093945A true KR20180093945A (ko) 2018-08-22
KR102209639B1 KR102209639B1 (ko) 2021-01-28

Family

ID=57681690

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187017096A KR102209639B1 (ko) 2015-12-18 2016-12-16 필터 조립체 및 사용 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10058803B2 (ko)
EP (1) EP3368181B1 (ko)
JP (1) JP6688888B2 (ko)
KR (1) KR102209639B1 (ko)
CN (2) CN108463278A (ko)
CA (1) CA3009021C (ko)
SA (1) SA518391816B1 (ko)
WO (1) WO2017103893A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102083223B1 (ko) * 2019-11-14 2020-03-02 강수동 고효율 절삭유 기름 필터링 장치

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7103373B2 (ja) * 2017-12-14 2022-07-20 工機ホールディングス株式会社 集塵機
US20210268448A1 (en) * 2018-07-27 2021-09-02 Ddp Specialty Electronic Materials Us, Llc Filter screen
CN109342161B (zh) * 2018-11-15 2024-04-26 中国林业科学研究院林业研究所 一种两级多通道大气采集管路过滤系统
US20200384388A1 (en) * 2019-06-05 2020-12-10 Ceco Environmental Ip Inc. Self-cleaning filter
CN116087387B (zh) * 2023-04-07 2023-07-18 淄博市食品药品检验研究院 一种用于气相色谱仪的试样导入装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05277319A (ja) * 1992-02-28 1993-10-26 Scapa Group Plc 改善されたフィルター素子
KR19990036050A (ko) * 1995-08-02 1999-05-25 한스페터 마이어 나선 양초형 필터
JP6022657B2 (ja) * 2006-12-28 2016-11-09 アテネックス， インコーポレイテッド キナーゼカスケードを調節するための組成物および方法

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1191640A (fr) 1958-02-18 1959-10-21 Phillips & Pain Vermorel Perfectionnements aux robinets-filtres pour pulvérisateurs agricoles
CH565020A5 (ko) 1973-04-03 1975-08-15 Filtrox Maschinenbau Ag
DE2706938A1 (de) 1977-02-18 1978-08-24 Bergwerksverband Gmbh Verfahren zum filtrieren von teeren, pechen, extrakten oder oelen, aus kohlen
NO153677C (no) 1981-06-01 1986-05-07 Mueller Drm Ag Filterelement.
US4857698A (en) 1987-06-20 1989-08-15 Mcdonnell Douglas Corporation Laser perforating process and article produced therein
US5599849A (en) 1993-01-27 1997-02-04 Sasol Chemical Industries (Proprietary) Limited Process for producing liquid and, optionally, gaseous products from gaseous reactants
CN2396870Y (zh) * 1999-02-10 2000-09-20 余承烈 自清洗粗过滤器
JP5155561B2 (ja) * 2003-07-15 2013-03-06 サソール テクノロジー（プロプライエタリー）リミテッド 液体から触媒を分離する方法
US7445716B2 (en) 2004-01-05 2008-11-04 Eaton Lp Crossflow pressure liquid filtration with ultrasonic enhancement
EP1940540B1 (en) 2005-10-04 2009-09-16 The Petroleum Oil and Gas Corporation of South Africa (Pty) Ltd. Filtration method
US7378452B2 (en) 2005-12-28 2008-05-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Filtration system for slurry hydrocarbon synthesis process using both small and large pore filter elements
CN2870947Y (zh) * 2006-03-01 2007-02-21 何锡伶 组合式纳米级陶瓷过滤装置
CN101091847A (zh) * 2007-07-20 2007-12-26 中国石化扬子石油化工有限公司 一种过滤元件及其过滤流体的方法
CN101396647B (zh) * 2007-09-29 2011-03-16 中科合成油技术有限公司 用于费-托合成的气-液-固三相悬浮床反应器及其应用
JP5066113B2 (ja) * 2008-02-25 2012-11-07 日東電工株式会社 連結部材及びこれを用いた分離膜モジュール
CN102015196A (zh) 2008-02-28 2011-04-13 株式会社维塞微技术 贯通孔形成方法及贯通孔形成加工产品
US8022109B2 (en) 2008-12-23 2011-09-20 Exxonmobil Research And Engineering Company Product filtration system for slurry reactors
CH703061A1 (de) * 2010-04-19 2011-10-31 Mueller Drm Ag Filterelement aus Kunststoff.
CN102068845B (zh) * 2010-12-11 2012-10-31 杭州兴源过滤科技股份有限公司 过滤烛管及过滤方法
CN202078794U (zh) * 2011-05-17 2011-12-21 南京钛白化工有限责任公司 管式过滤机
CN203483934U (zh) * 2013-09-30 2014-03-19 山东东阿阿胶股份有限公司 一种用于复方阿胶浆过滤的高效过滤器
KR102055954B1 (ko) 2013-11-29 2019-12-16 한국조선해양 주식회사 필터장치
WO2015114812A1 (ja) 2014-01-31 2015-08-06 富士フィルター工業株式会社 濾過装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05277319A (ja) * 1992-02-28 1993-10-26 Scapa Group Plc 改善されたフィルター素子
KR19990036050A (ko) * 1995-08-02 1999-05-25 한스페터 마이어 나선 양초형 필터
JP6022657B2 (ja) * 2006-12-28 2016-11-09 アテネックス， インコーポレイテッド キナーゼカスケードを調節するための組成物および方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102083223B1 (ko) * 2019-11-14 2020-03-02 강수동 고효율 절삭유 기름 필터링 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN108463278A (zh) 2018-08-28
JP2019502539A (ja) 2019-01-31
JP6688888B2 (ja) 2020-04-28
CA3009021A1 (en) 2017-06-22
SA518391816B1 (ar) 2021-11-20
CA3009021C (en) 2020-04-28
US10058803B2 (en) 2018-08-28
WO2017103893A1 (en) 2017-06-22
EP3368181A1 (en) 2018-09-05
US20170173501A1 (en) 2017-06-22
CN114917651A (zh) 2022-08-19
EP3368181B1 (en) 2019-05-15
KR102209639B1 (ko) 2021-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102209639B1 (ko) 필터 조립체 및 사용 방법
US10441920B2 (en) Fluid flow distribution device
JP4533539B2 (ja) 膜濾過用マニホールドシステム
US6391200B2 (en) Filter and method of filtering a fluid
US7833329B2 (en) Plenum based high pressure blowback gas delivery system in a continuous process flow filtration system
EP1974800A1 (en) Hollow-fiber membrane module
JP2009527349A (ja) フィルタスタックにおいて使用されるフィルタプレート
US20060231475A1 (en) Filter element and filter device having replaceable filters
EP2949374B1 (en) Filter elements and methods for filtering fluids
EP1113859A1 (en) Fluid treatment elements, methods for cleaning fluid treatment elements and methods for treating fluids
US20070039868A1 (en) External pressure type hollow fiber membrane module
JP2016030257A (ja) デッドエンド濾過用およびクロスフロー濾過用のフィルタモジュール
KR19990087079A (ko) 고온 가스 여과 장치
KR102627426B1 (ko) 필터 요소, 필터, 필터 장치 및 사용 방법
KR100442691B1 (ko) 멀티 멤브레인 필터
US11612837B2 (en) Filter with interconnected hollow elements and method of use
US8236183B2 (en) Methods and systems for filtration
JP2005270832A (ja) 濾過器、濾過器用ケーシング及び濾過器の組み立て方法
KR101594876B1 (ko) 간극형성 필터부재를 이용한 필터 조립체
US20220347602A1 (en) Filter element endcap with shroud
US20040211719A1 (en) Unitary two stage filtration system
CN115212614A (zh) 过滤元件

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant