KR20180109958A - 필터 소자용 지지 케이지, 필터 소자, 및 필터 소자 용도 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기체를 갖는 필터 소자를 위한 지지 리테이너에 관한 것으로, 상기 지지 리테이너는 길이 방향 축을 따라 상단부에서 하단부로 연장하며, 상단부와 하단부 사이에 리테이너 벽이 형성되며, 리테이너 벽은 적어도 길이 방향 축에 수직인 단면에서 링 형상으로 형성되며, 리테이너 벽은 복수개의 개구부를 가지며, 리테이너 벽은 적어도 부분적으로 플라스틱으로 만들어지며, 개구부는 마름모 형상이다.

Description

필터 소자용 지지 케이지, 필터 소자, 및 필터 소자 용도

본 발명은 필터 소자용 지지 리테이너, 필터 소자 및 그러한 필터 소자의 용도에 관한 것이다.

미국 특허 6,179,131 B1으로부터, 필터 요소를 제조하는 방법이 공지되어 있다. 미국 특허 6,179,131 B1 호의 실시예에서, 특히 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4에 의해, 지지 리테이너("외부 원통 부재(58)")의 형상이 필터 부재에 대해서 설명된다. 도시된 지지 리테이너는 상단부에서 하단부로 길이 방향 축을 따라 연장되고 상단부과 하단부 사이에 리테이너 벽을 형성하는 기체(base body)를 갖는다. 리테이너 벽은 필터 재료("섬유 필터 재료(46)")를 보유하고 지지하는 역할을 한다. 도시된 지지 리테이너는 중공 원통형이며, 따라서 길이 방향 축에 수직인 각각의 횡단면이 링 형상이다. 리테이너 벽은 다수의 직사각형 개구부를 가지며, 플라스틱으로 제조된다.

이 가장 최근의 배경 기술에 기초하여, 본 발명의 목적은 지지 리테이너의 강성을 증가시키고 및/또는 그 관류(perfusion) 표면적을 증가시키는 것이다.

이러한 과제는 청구항 1의 요지에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속 항 및 이하의 설명에 반영된다.

본 발명은 마름모 형태의 리테이너 벽의 복수의 개구부를 형성하는 기본 개념에 기초한다. 플라스틱으로 제조된 리테이너 벽의 경우, 플라스틱으로 제조된 리테이너 벽의 강성이 증가될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 또한, 직각을 갖지 않는 마름모 모양에 의해 개구부 프로파일이 생성된다. 이 상황은 개구부에 접하는 측면 모서리에 흠이나 균열이 생기는 것을 피하기 위해 사용할 수 있다. 증가된 강성은 개구부 사이의 바를 보다 좁게 설계할 수 있게 하여, 지지 리테이너의 관류 표면을 증가 시킨다.

지지 리테이너는 기체를 갖는다. 이 기체는 상단부에서 하단부로 길이 방향 축을 따라 연장된다. 이에 의해, 기체는 상단부와 하단부 사이에 리테이너 벽을 형성한다. 적어도 단면에서, 특히 바람직하게는 복수개의 단면에서, 보다 특히 바람직하게는 길이 방향 축에 수직인 모든 단면에서, 리테이너 벽은 링 형상이다. 특히 바람직하게는, 원형 링과 같은 형상이며, 또한 타원형 링 또는 직사각형 링도 가능하다. 바람직한 실시예에서, 복수개의 링형 단면은 동일한 기하학적 구조 및 동일한 크기를 가지며, 전체 링 형상 단면이 동일한 형상을 가지는 경우에 특히 바람직하다. 그러나, 지지 리테이너의 단면 크기가 상단부 방향 또는 하단부 방향으로 테이퍼링되거나 또는 넓어지는 경우도 상상 가능하다. 이러한 실시예에서는, 복수개의 링 형상 단면, 특히 바람직하게는 전체 링 형상 단면의 기하학적 형상은 동일하게 선택될 수 있고, 크기는 변할 수 있다.

리테이너 벽은 복수개의 개구부를 갖는다. 바람직한 실시예에서, 본체의 외부면 상의 개구부의 형상에 대응하는 표면의 합(본체의 외부 표면 상의 각각의 개구부의 관류 표면)은 개구부들 사이에 잔류하는 리테이너 벽의 바의 외부를 향하는 표면들의 합 보다 더 크다. 양호한 실시예에서, 본체의 외부면 상의 개구부의 형상에 대응하는 표면의 합은 개구부들 사이에 잔류하는 리테이너 벽의 바의 외부를 향하는 표면의 합 보다 1.1 배 이상, 특히 바람직하게는 1.2 배, 특히 바람직하게는 1.3 배 이상, 특히 바람직하게는 1.5 배 이상이다.

상기 리테이너 벽은 적어도 부분적으로 플라스틱으로 제조된다. 특히 바람직하게는, 리테이너 벽은 주로 플라스틱으로 제조된다. 특히 바람직하게는, 리테이너 벽은 플라스틱으로 완전히 제조된다. 바람직한 실시예에서, 플라스틱은 중합체, 보다 바람직하게는 폴리프로필렌이다. 바람직한 실시예에서, 플라스틱은 사출 성형될 수 있는 플라스틱이다. 바람직한 실시예에서, 리테이너 벽은 사출 성형에 의해 제조된다. 본 상세한 설명에서 본 발명의 범위까지 설명되어 있으며, 여기서 리테이너 벽이 전체적으로 플라스틱으로 제조되는 경우, 이는 리테이너 벽 또는 리테이너 벽의 일부가 예를 들면 페인트와 같은 표면 코팅을 구비하거나 또는 플라스틱으로 만들어지지 않은 필름으로 코팅되는 것을 배제하는 것은 아니다. 리테이너 벽이 완전히 플라스틱으로 제조되는 경우에, 플라스틱으로 만들어지지 않은 예를 들면 와이어와 같은 기능적 구성 요소가 리테이너 벽에 도입되는 것 또한 예상 가능하다. 특히, 그러한 와이어가 리테이너 벽으로 안내되는 단일 전기선(케이블)인 경우에 바람직하다.

본 발명은 마름모 형상으로 개구부를 설계하는 것을 제안한다. 외면상의 개구부의 형상 및/또는 내면상의 개구부의 형상에 대응하는 표면은 마름모 형상이다. 리테이너 벽은 길이 방향 축에 수직으로 적어도 단면이 링 형상으로 형성되기 때문에, 일 레벨로 정착된 리테이너 벽의 외면 상의 개구부의 형상에 대응하는 표면 및/또는 일 레벨로 정착된 리테이너 벽의 내면 상의 개구부의 형상에 대응하는 표면은 마름모 형상이다. 바람직한 실시예에서, 마름모 형상은 서로 마주하는 둔각이 100 ° 내지 160 °, 보다 바람직하게는 110 ° 내지 150 °, 특히 바람직하게는 120 ° 내지 140 ° 이 되도록 선택된다.

본 발명에 따르면, 리테이너 벽의 복수의 개구부는 마름모 형상이다. 이것은 리테이너 벽이 마름모 모양이 아닌 다른 개구부를 가지는 것을 배제하지 않는다. 이러한 방식으로, 바람직한 실시예에서, 리테이너 벽의 상단부 및/또는 리테이너 벽의 하단부에는 마름모 형상이 아닌 개구부가 제공될 수 있다. 인접하는 2개의 마름모 형상 개구부들 사이의 공간을 하나의 개구부를 위하여 이용하기 위하여 리테이너 벽의 단부에 제공되는 마름모 형상이 아닌 개구부들이 이용될 수 있어서, 리테이너 벽의 관류면을 증가시킨다. 특히 바람직한 실시예에서, 리테이너 벽은 마름모 형상인 제1 그룹의 개구부와, 마름모 형상이 아닌 제2 그룹의 개구부를 가지며, 개구부의 기하학적 구조는 예를 들면 두 단부 지점을 연결하는 하나의 선을 따라 절단한 마름모의 절반과 같이 마름모의 단면으로서 도시될 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 리테이너 벽은 단지 2개 유형의 개구부를 갖는다. 대안으로 및 바람직한 실시예에서, 리테이너 벽은 단지 마름모 형상 개구부만을 갖는다. 양호한 실시예에서, 모든 마름모 형상 개구부는 동일한 기하학적 구조(동일한 둔각)를 갖는다. 양호한 실시예에서, 리테이너 벽의 모든 마름모 형상 개구부의 측방향 길이는 동일하다.

바람직한 실시예에서, 마름모 형상 개구부 또는 전체가 마름모 형상인 복수개의 개구부의 서브그룹의 연장 또는 특히 양호한 실시예에서 리테이너 벽 상에 제공된 모든 마름모 형상 개구부의 연장은 기체의 길이 방향에 평행한 방향에서 보다 원주 방향에서 더 크다. 그러한 실시예의 경우에, 리테이너 벽은 상단부가 하단부를 향하여 길이 방향 축을 중심으로 다른 방향으로 회전하는 비틀림 방향 보다 기체의 길이 방향에 평행한 방향에서 어느 정도 더 탄성적이게 될 수 있다. 지지 리테이너는 예를 들면 지지 리테이너를 갖는 필터 소자가 떨어진 경우, 기체의 길이 방향을 따른 충격 하중으로 압력이 가해지는 것으로 알려졌다. 이 실시예에서 설명된 마름모의 이러한 배향으로, 뒤틀림 강성을 증가시키면서도 길이 방향의 지지 리테이너의 유연성이 생성될 수 있으며, 이는 예를 들면 본 발명에 따른 지지 리테이너를 갖는 필터 소자가 하우징으로부터 나사 결합되어야 하는 경우에 유리하다.

바람직한 실시예에서, 복수의 마름모 형상 개구부들 중의 일 개구부는 4개의 측면에 의해 제한되며, 그 중 2개는 각각 대향 배치된다. 본 발명에 따른 지지 리테이너는 바람직하게는 반경 방향에서 바깥 쪽을 향하는 외부 표면과 반경 방향에서 안쪽을 향하는 내부 표면을 갖는다. 또한, 지지 리테이너는 벽 두께를 갖는다. 결과적으로, 이들은 4개의 측면에 의해 제한되어 리테이너 벽에 마름모 형상의 개구부를 형성하며, 외주면의 각 측면은 내주면으로 이어진다. 기술적 효과는 개구부를 한정하는 측면의 배향으로 구현될 수 있지만, 본 발명에 따른 지지 리테이너의 특히 간단한 제조가 또한 달성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 적어도 부분적으로 플라스틱으로 만들어진다.

바람직한 실시예에서, 4개의 측면 중 2개, 즉 대향 배치된 2개의 측면은 서로 평행하게 배향되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 서로 대향하는 모든 측면은 서로 평행하게 배향되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 이는 내부면을 향하는 지지 리테이너의 외부면의 개구부 단면을 테이퍼링 하거나 또는 넓히기 위해 사용된다. 개구부 단면의 테이퍼링은, 이와 같이 설계된 리테이너 벽이 특히 사출 성형 방법에 의해 보다 간단하게 제조될 수 있다는 부가적인 긍정적인 효과를 가지며, 그 이유는 상응하게 설계된 리테이너 벽이 사출 성형 도구로부터 보다 쉽게 벗겨질 수 있기 때문이다.

보완적 또는 대안적 실시예에서, 4개의 측면들 중 적어도 2개, 즉 서로 대향된 2개의 측면들은 서로 평행하게 설계된다. 바람직한 실시예에서, 개구부의 4개의 측면의 모든 대향 측면은 각각 대향하게 놓인 측면에 평행하게 설계된다. 서로 평행하게 진행하는 측면은 바람직한 실시예 각각에서 기체의 길이 방향 축에 수직인 선에 평행하게 진행하는 레벨들이 될 수 있다. 그에 따라 측면은 샤프트와 같은 방식으로 기체의 내부 공간으로 들어가게 된다. 측면이 서로 레벨면에서 평행하게 주행하고, 기체의 길이 방향 축을 교차하지 않는 선에 평행하게 주행하지만, 양호한 실시예에서는, 기체의 길이 방향 축에 수직인 단일 레벨에 있는 실시예가 또한 고려될 수 있다. 이러한 개구부 형상은 사각형 단면을 가지며 기체의 길이 방향 축에 수직 방향으로 이동 가능한 사출 성형 공정의 바람직한 사용의 경우에 슬라이더를 사용하여 생성될 수 있다. 이러한 개구부의 기하학적 형상은 마름모 형상 개구부의 간단한 제조를 허용한다. 슬라이더는 다수의 개구부를 제조하는 데 사용되는 방식으로 설계될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 기체의 외부 표면상의 각각의 개구부의 형상에 대응하는 표면의 표면 중심점(외부 표면 상의 관류 표면의 표면 중심점)은 링 상에 위치하며, 그 중심점이 기체의 길이 방향 축 상에 놓이도록 마름모 형상의 개구부가 배치된다. 바람직한 실시예에서, 링 상에 표면 중심점의 배치는 하나의 링의 개구부들이 인접하는 링의 개구부들 사이의 공간에 맞물리도록 인접하는 링의 개구부의 표면 중심점의 배치에 일정 비율로 오프셋되도록 디자인된다. 이로써, 리테이너 벽의 원주면 상의 개구부들의 특히 조밀한 패키지가 달성된다.

양호한 실시예에서, 마름모 형상 개구부들은 기체에 걸친 분포를 참조할 때 일관된 패턴을 갖는다. 특히 양호한 실시예에서, 표면 중심점은 링 상에 배치되고, 이의 중심점은 기체의 길이 방향 축 상에 놓이며, 여기서 길이 방향에서 관찰되는 매 두번째 링의 표면 중심점은 이 링의 표면 중심점과 원주 방향에서 관찰할 때 동일한 위치에 있다. 이에 의해 표면 중심점은 그 원주 방향의 배치에 대해 링에서 링으로 번갈아 교체한다. 특히, 이에 의해 리테이너 벽의 외부 원주면 상에서 개구부들의 조밀한 패키지가 달성될 수 있다.

특히 양호하게는, 리테이너 벽은 상단부 및/또는 하단부 상에 닫힌 단부 링을 가지며, 여기엔 개구부가 없다. 이 단부 링은 단부 캡으로의 연결을 용이하게 하거나 단부 캡을 설치하는 것을 용이하게 하기 위하여 단차(graduation)를 가질 수 있다.

양호한 실시예에서, 마름모 형상 개구부들 사이에 바(bars)가 형성되며, 이는 기체의 길이 방향 축을 중심으로 나선 형상으로 진행한다. 특히 양호하게는, 2개 그룹의 나선 형상 바가 제공되며, 일 그룹은 기체의 길이 방향 축을 중심으로 시계 방향으로 나선형으로 움직이고, 다른 그룹은 길이 방향 축을 중심으로 반시계 방향으로 나선형으로 움직이며, 한 그룹의 바는 각각이 마름모 형상 개구의 단부점에서 다른 그룹의 바와 교차한다. 특히 양호하게는, 하나의 나선 형상 유형의 바(시계 방향으로 나선형으로 움직임)는 다른 나선 형상 유형의 바(반시계 방향으로 나선형으로 움직임)를 한번만 또는 대체 실시예에서, 2번만, 또는 대체 실시예에서, 3번만 리테이너 벽의 외부 원주에 걸친 연장을 따라 교차한다.

본 발명은 추가적으로 필터 소자를 제안한다. 이 필터 소자는 본 발명에 따른 지지 리테이너로서 디자인되는 제1 지지 리테이너를 갖는다. 더욱이, 필터 소자는 본 발명에 따른 지지 리테이너로서 디자인될 수 있는 제2 리테이너 벽을 가지지만, 반드시 그런 것은 아니다. 더욱이, 필터 소자는 제1 지지 리테이너와 제2 지지 리테이너 사이에 배치되는 필터 재료를 갖는다. 양호한 실시예에서, 필터 소자는 그 상단부에 단부 캡을 가지며, 이는 제1 지지 리테이너와 제2 지지 리테이너 사이에 형성된 상단부 상의 공간을 닫는다. 추가적 또는 대안적으로, 필터 소자는 상단부 상에 단부 캡을 가지며, 이는 제1 지지 리테이너와 제2 지지 리테이너 사이에 형성된 하단부 상의 공간을 시일링한다. 양호한 실시예에서, 하단부 상에 제공된 단부 캡은 닫히고, 상단부 상에 제공된 단부 캡은 개구부를 가지며, 이는 필터 소자의 내부 공간을 상부를 향해 개방한다.

양호한 실시예에서, 필터 소자는 하나 또는 복수개의 이하의 재료들을 특징으로 한다: 폴리에테르술폰(PES), 폴리스티렌(PS), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 보로실리케이트, 셀룰로스, 셀룰로스 아세테이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리아미드(PA) 또는 폴리페닐렌 설파이드(PPS).

본 발명에 따른 필터 소자의 양호한 실시예에서, 제2 지지 리테이너는 제2 지지 리테이너의 상단부에서 지지 리테이너의 하단부로 제1 지지 리테이너의 길이 방향 축에 동축인 길이 방향 축을 따라 연장하고, 리테이너 벽은 상단부와 하단부 사이에 형성되며, 이는 적어도 횡단면에서 길이 방향 축에 수직인 링 형상으로 디자인된다. 그러한 실시예의 경우에 특히 바람직하게, 적어도 외부 지지 리테이너가 본 발명에 따른 지지 리테이너로서 디자인된다.

양호한 실시예에서, 본 발명에 따른 필터 소자는 유체를 필터링하고, 특히 양호하게는, 액체를 필터링하는데 이용된다. 특히 양호하게는, 본 발명에 따른 필터 소자는 무균 여과, 미세 여과, 사전 여과, 및 블랭크 여과에 이용된다.

본 발명은 본 발명의 예시적 실시예를 참조하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 지지 리테이너를 측면 단면도로 도시한다.

도 1에 도시된 지지 리테이너(1)는 상단부에서 하단부로 길이 방향 축(A-A)을 따라 연장하며, 상단부와 하단부 사이에 리테이너 벽(3)을 형성하는 기체(2)를 갖는다. 리테이너 벽(3)은 중공 원통형이며, 따라서 각각의 단면에서 링 형상을 가지며 길이 방향 축(A-A)에 수직이다. 리테이너 벽(3)은 복수개의 마름모 형상 개구부(4)를 갖는다.

리테이너 벽(3) 내에 제공된 모든 개구부는 마름모 형상이다. 전체 마름모 개구부(4)는 동일한 기하학적 형상(동일한 둔각)을 갖는다. 전체 마름모 개구부(4)의 측면 길이는 길이면에서 동일하다. 전체 마름모 형상 개구부(4)는 원주 방향에서의 마름모 형상 개구부(4)의 연장이 기체(2)의 길이 방향 축(A-A)에 평행한 방향에서의 연장 보다 더 크도록 배치된다.

도 1의 단면에 도시된 마름모 형상 개구부를 제한하는 4개의 측면의 마름모 형상 개구부(4)에서 특히 명백한 것처럼, 전체 대향 측면(5, 6, 7, 8)은 평행하게 배향되지 않는다.

기체(2)의 외면 상의 각각의 개구부의 형상에 대응하는 표면의 표면 중심점(M)(외부 표면 상의 마름모 형상 개구부(4)의 관류 표면의 표면 중심점(M))이 링(R1, R2, R3) 상에 위치되도록 마름모 형상 개구(4)가 배치되며, 그 중심점은 기체의 길이 방향 축(A-A) 상에 놓인다. 링(R1) 상의 표면 중심점의 배치는 하나의 링(R1)의 개구부가 인접하는 링(R2)의 개구부들 사이의 공간에 맞물리도록 인접하는 링(R2)의 개구부의 표면 중심점의 배치에 일정 비율로 오프셋되도록 디자인된다.

Claims (10)

1. 기체(base body; 2)를 갖는 필터 소자를 위한 지지 리테이너(1)로서,
   - 상단부에서 하단부로 길이 방향 축(A-A)을 따라 연장하며,
   - 상단부와 하단부 사이에 리테이너 벽(3)을 형성하되, 여기서
   - 상기 리테이너 벽(3)은 적어도 길이 방향 축(A-A)에 수직인 단면에서 링 형상이며,
   - 상기 리테이너 벽(3)은 복수개의 개구부(4)를 가지며,
   - 상기 리테이너 벽은 적어도 부분적으로 플라스틱으로 만들어지는 지지 리테이너로서,
   상기 개구부들(4)은 마름모 형상인 것을 특징으로 하는 지지 리테이너.
2. 청구항 1에 있어서, 원주 방향의 상기 마름모 형상 개구부들(4)의 연장은 상기 기체(1)의 길이 방향 축(A-A)에 평행한 방향의 연장 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 지지 리테이너.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 복수개의 마름모 형상 개구부들(4) 중 하나의 개구부는 4개의 측면(5, 6, 7, 8)에 의해 제한되며, 그 중 2개는 각각이 대향면들(5, 7; 6, 8)이며, 적어도 2개의 대향 측면들(5, 7; 6, 8)은 서로에 대해 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 지지 리테이너.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 복수개의 마름모 형상 개구부 중 하나의 개구부는 4개의 측면에 의해 제한되며, 그 중 2개는 각각이 대향면들이며, 적어도 2개의 대향 측면은 서로에 대해 평행한 것을 특징으로 하는 지지 리테이너.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마름모 형상 개구부들(4)은, 기체(1)의 외면에서 각 개구부(4)의 형상에 대응하는 표면들의 표면 중심점(M)들이 링(R1, R2, R3)들 상에 있으며, 중심점들이 상기 기체(1)의 길이 방향 축(A-A) 상에 있도록, 배치되는 것을 특징으로 하는 지지 리테이너.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마름모 형상 개구부들(4)은 상기 기체(1)에 걸친 분포에 대해 일관된 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 지지 리테이너.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리테이너 벽은 적어도 부분적으로 중합체로 만들어지는 것을 특징으로 하는 지지 리테이너.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 제1 지지 리테이너, 제2 지지 리테이너 및 상기 제1 지지 리테이너와 상기 제2 지지 리테이너 사이에 배치되는 필터 재료를 갖는 필터 소자.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 제2 지지 리테이너는,
   - 상기 제1 지지 리테이너의 길이 방향 축에 동축인 길이 방향 축(A-A)을 따라 상단부에서 하단부로 연장하며,
   - 상단부와 하단부 사이에 리테이너 벽을 형성하되, 여기서
   - 상기 제2 지지 리테이너의 상기 리테이너 벽은 적어도 길이 방향 축에 수직인 단면에서 링 형상을 가지도록 디자인되고, 상기 제1 지지 리테이너는 외부 지지 리테이너인 것을 특징으로 하는 필터 소자.
10. 유체를 필터링하기 위한 청구항 8 또는 청구항 9에 기재된 필터 소자의 용도.
    

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