KR20190038811A - 플라스틱 용융물 또는 또 다른 고점성 유체용 필터 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유입 플레이트(11)와 배출 플레이트(12)를 구비한 하우징(10)을 포함하는 플라스틱 용융물 또는 또 다른 고점성 유체용 필터 장치(100)에 관한 것이다. 상기 유입 플레이트와 배출 플레이트 사이에는 적어도 하나의 이격 부재(15, 16) 및 구동부(30)를 통해 회전 가능한 스크린 휠(20)이 배치되어 있다. 유입 플레이트(11)와 배출 플레이트(12)는 적어도 3개의 하우징 고정 부재(17.1, ..., 17.6)를 통해 이격 부재(15, 16)를 포함하여 서로 고정된다. 예압면(40)의 외측에는 스크린 휠(20)에 대한 구동부(30)의 치합점(32)이 배치되어 있다. 스크린 휠(20)에서 회전 방향으로 봤을 때 마찰력(F_R)이 가해지는 예압면(40)의 면질량중심(43)과 스크린 휠(20)의 중심점(18) 사이에서 연장되어 있는 제1 라인(45)과 중심점(18)과 이송력(F_V)이 가해지는 치합점(32) 사이에서 연장되어 있는 제2 라인(46) 사이에는 110°보다 크고 160°보다 작은 각(α)이 형성된다.

Description

플라스틱 용융물 또는 또 다른 고점성 유체용 필터 장치

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부의 특징을 가진 플라스틱 용융물 또는 또 다른 고점성 유체용 필터 장치에 관한 것이다.

플라스틱 용융물을 여과할 때 노즐을 구비한 압출 장치와 같은 다른 가공 장비로 용융물을 처리하기 전에 응집물 또는 고형 입자를 여과하여야 한다. 연속 생산을 가능하게 하기 위해서 연속 작동시 필터 스크린을 교체할 수 있고 오염되지 않은 깨끗한 스크린을 유동 채널에 설치하고 그로부터 오염물을 제거하는 다양한 구성 형태의 필터 장치가 공지되어 있다. 플라스틱 용융물을 여과할 때 특히 어려운 점은 고온과 고압에서 실시하여야 한다는 것이다.

종래의 필터 장치는 기본적으로 DE 3302343 A1 또는 EP 0 569 866 A1에 공지되어 있다.

DE 3341508 A1은 또 다른 종래의 필터 장치를 제시하면서 구동 장치도 개시하고 있다. 상기 구동 장치는 하우징의 측면 에지에 체결되어 있는 유압 실린더 형태의 구동부, 변속 레버와 자유 회전 유닛으로 이루어져 있고, 상기 자유 회전 유닛은 스크린 휠의 외측 치형부에 치합되는 피니언과 스크린 디스크를 이동시킬 필요 없이 변속 레버를 복귀시킬 수 있는 자유 회전부로 구성되어 있다.

DE 3,522,050 A1은 스크린 휠의 외주연에 있는 걸림 치형부와 상기 치형부에 치합되는 공급 플런저를 통해 상기 스크린 휠을 단계적으로 이동시키는 구동체를 제시하고 있다.

CN 101602249A에는 스크린 휠의 구동이 걸림 장치를 통해 이루어지고 이 경우 변속 레버에 의해 치형부에 치합되고 스크린 휠을 단계적으로 회전 방향으로 끌어 내는 인장 고리를 제공하는 또 다른 종래 기술이 공지되어 있다.

종래 필터 장치의 특별한 장점은 잇달아 도입되고 유동 채널 대향측에 세정을 목적으로 쉽게 접근 가능하거나 교체할 수 있는 다수의 개별 스크린을 스크린 휠에 위치시킬 수 있다는 점이다. 또한 하우징의 적층 구조로 인해 필터 장치의 구성이 단순하면서 경제적이다.

그러나 외측 하우징 플레이트들과 그 사이에 둘러싸여 있는 스크린 휠 사이를 밀봉하는데 큰 어려움이 있다. 스크린 휠을 포함하는 하우징 부품들은 유동 압력으로 인해 하우징이 너무 과도하게 팽창되지 않고 이에 따른 어떠한 누설 위치도 형성되지 않도록 서로 고정되어야 한다. 한편, 스크린 휠은 고정이 과도한 경우에 더 이상 회전할 수 없으므로 이동성이 있어야 한다. 따라서 스크린 휠의 단부 밀봉면과 유입 및 배출 플레이트의 대향 위치해 있는 접촉면 사이에는 항상 소정의 최소 갭 폭이 제공되어야 한다. 그러나 필요한 갭 폭은 처리해야 할 유체와 그의 점도, 스크린 섹션의 영역 내 처리 온도와 유동 압력에 따라 달라진다. 한편으로 밀봉성을 지향하면서 다른 한편으로는 밀봉 웹에 걸쳐 유체의 누출이 매우 적고 스크린 휠의 양단부면에는 유체 자체에 의해 일종의 윤활막이 형성되도록 충분한 갭 폭을 필요로 한다.

스크린 휠의 높이와 스크린 휠을 둘러싸는 유입 및 배출 플레이트 사이에 위치해 있는 이격 부재의 높이를 적절히 조정하면 소정의 갭 폭을 조절할 수 있지만, 상기 갭 폭은 수 마이크로미터 범위이므로 유입 및 배출 플레이트 사이에 삽입된 소위 내부 쌍을 함께 형성하는 이격 부재와 관련 스크린 휠의 제작은 매우 어렵게 된다.

실제로 세밀한 갭 폭의 계산과 완성시에도 단순히 예압(Vorspannung)을 감소시킴으로써 스크린 휠의 이동성과 관련한 문제는 극복할 수 있지만 밀봉성 문제가 다시 나타나는 것으로 밝혀졌다.

따라서 본 발명의 과제는 밀봉성을 위해 하우징 내 충분한 예압(Vorspannung)과 스크린 휠의 윤활성과 이동성을 위해 필요한 갭 폭을 최적화함으로써 스무스한 작동을 보장하는 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 과제는 청구범위 제1항의 특징들을 가진 필터 장치에 의해 달성된다.

하우징 고정 부재에 의해 고정된 예압면은 하우징의 가압면을 완전히 포함하지만 동시에 모든 비가압면 부분들이 특히 구동체의 치합 영역에서 가급적 예압 없이 실질적으로 고정 유지되도록 위치된다. 따라서 상기 비예압 영역에서 함께 압착된 하우징 부품들의 압축이 감소하고, 그 안에 둘러싸여 있는 스크린 휠에 대한 갭 폭이 증가한다. 상기 예압 영역은 예압 부재의 영향 하에 있는 모든 표면 부분과 관련이 있다. 상기 면은 먼저 예압 부재의 중심점을 연결하는 다각형 라인에 의해 한정된다. 그러나 이러한 예압 부재의 직경과 대규모 실시의 관점에서 상기 라인의 위치는 적어도 예압 부재의 반경만큼 바깥쪽으로 이동된다. 또한 상부 영역에서 스크린 휠의 회전시 스크린 위치가 바뀜으로써 가압 영역이 급속도로 넓어지고 동시에 스크린 위치 아래에서는 압력의 영향을 받는 영역으로부터 벗어나게 되어 면적 비율이 계속하여 교번적으로 변하고 스크린 휠의 정지시에만 움직이지 않는다는 것을 명심하여야 한다. 이에 따라, 본 발명에서 "완전한"은 상기 다각형 라인 바깥에 멀리 떨어져 있어 내부 압력에 의해 하우징을 크게 팽창시킬 수 있도록 이렇다할만 하게 가압할 수 있는 표면 부분이 없음을 의미한다. 또한 상기 예압 부재의 중심점을 연결하는 다각형 경로를 따라 예압 영역이 연장되고 가압면이 작동 중에 지속적으로 변한다는 것을 고려할 때, 예압을 받고 가압되거나 작동 중에 가압된 면들 사이의 순수 기하학적 오차가 15% 이하, 특히 10% 최대 이하로 발생할 수 있어 본 발명에서 언급한 "완전한"의 의미의 기준을 충족시킨다.

나아가 본 발명은 이송 부재의 작용점이 예압 영역 밖에 있고 상기 이송 부재를 통해 스크린 휠의 외주연에 가해진 힘은 예압 영역으로부터 멀리 작용하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 이는 스크린 휠의 중심점과 스크린 휠에 대한 구동체의 치합점 사이의 제2 라인을 기준으로 예압면의 면질량중심과 스크린 휠의 중심점 사이의 제1 라인의 각도가 90°를 넘고 160° 미만임을 의미한다. 이것은 다음과 같은 효과가 있다: 예압면의 면질량중심은 유입 영역에서 광범위한 압력 인가로부터 발생하고 스크린 휠의 양단부면과 가압 및 예압 영역 내 하우징의 유입 및 배출 플레이트에서 대향면 간 마찰을 토대로 유지력의 인가점으로서 간주할 수 있다. 실제로 상기 유지력은 스크린 휠의 회전축을 기준으로 개별 레버 아암에 의해 각각의 가압면 단위에 차동적으로 작용하지만, 이상적으로는 스크린 휠의 중심축과 상술한 면중심질량 사이에 작용하는 유지력으로서 가정할 수 있다.

본 발명과 관련하여 면질량중심은 수학적-기하학적 의미에서 특정 지점이 아니라 가변적인 작은 면 영역으로 표시되는데, 이는 스크린 휠의 연속적 및/또는 단계적 회전으로 인해 면 관계와 이에 따른 힘 관계가 변화하기 때문이다. 모든 스크린 위치를 종래와 동일하게 구성하면 상기 면질량중심은 예를 들어 스크린 디스크에 대한 피치각의 절반만큼 변경된다.

상기 면질량중심에서 얻어진 유지력으로부터 생긴 유지 토크를 극복하기 위해서는 정적 마찰력을 극복하여 스크린 휠을 움직일 수 있는 더 큰 토크가 필요하다. 상기 필요한 이송 토크는 스크린 휠에 관여하는 이송력을 통해 얻어진다.

상기 구동체의 변속 부재의 베어링 점은 또한 상기 제2 반경 방향 라인상에 놓일 수 있다.

본 발명의 또 다른 가능한 추가 형태는 이격 부재에 의해 스크린 휠의 둘레가 가능한 최대로 둘러쌀 수 있다는 것이다. 따라서 하우징에서 필요한 예압은 유입 플레이트와 배출 플레이트 사이에 위치되어 있는 이격 부재를 통해 매우 균일하게 완화되고 하우징의 뒤틀림이 방지된다. 하우징 고정 부재들에 의해 고정진 예압면에서 스크린 휠은 특히 둘레의 90% 이상이 이격 부재들에 의해 둘러싸여 있다. 다만 하우징의 유입 측과 대향 위치해 있는 측면에 있는 모서리 영역에서는 스크린 휠의 외주연이 덮이지 않는다. 그 위치에서 리세스는 매우 커서 구동체의 이송 부재가 배치될 수 있지만, 바람직하게는 필요 이상으로 많이 큰 것은 아니다. 주변 덮개에 있는 또 다른 리세스는 하우징의 하부 에지에 제공되어 윤활막으로서 필요하거나 그외 누전을 빠져나가게 하는 유체를 배출할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 필터 장치에서, 상기 구동부는 스크린 휠의 외주연에서 치형부에 치합될 수 있고 선택적으로 피니언 구동체 또는 걸림 구동체를 구비할 수 있다. 본 발명의 특별한 장점은 상기 하우징의 -위 또는 아래- 모서리 영역 내 구동체의 치합점의 바람직한 배치를 토대로 2개의 구동 유형에 대해 충분한 설치 공간을 이용할 수 있고 이에 따라 하우징 변형 없이 하나 또는 2개의 구동 유형을 구현할 수 있다. 또한 상기 모서리에서의 배치는 예압 영역을 증가시키고 이에 따라 여과를 위해 활용할 수 있는 가압 영역을 증대시킬 수 있다.

피니언 구동체의 경우에 스크린 휠의 외부 치형부와의 치합 영역에서 이송력 방향은 가급적 접선 방향으로 간주된다. 2개의 벡터 -유지력과 이송력- 를 후방으로, 즉 이들의 고유 배향에 대해 반대방향으로 확장하면 이론값보다 낮은 90° 미만, 바람직하게는 45°의 매우 작은 끼인 각(ß)과 필터 장치의 하우징면의 외부로부터 멀리 위치한 이론 교차점이 얻어진다. 어느 경우에나 이송력의 작용선(line of action)은 예압 영역을 통과하고 바람직하게는 예압 영역과 전혀 또는 조금도 교차하지 않으므로 이송 벡터에 의해 본 발명이 의도한 스크린 휠의 기하학적 변형은 상쇄되거나 또는 반대로 변한다. 앞서 기술한 종래기술의 배치와는 다르게, 본 발명에 따르면 필터 장치의 가압면에 작용하는 힘은 전혀 가해지지 않고 하우징의 예압면으로부터 외측으로 멀리 향하는 힘만 가해진다.

이는 플런저 형태의 이송 부재가 치형부에 작용하는 걸림 구동체의 선택시에도 적용된다. 이 경우, 반경과 이송력의 벡터 사이의 각도는 90°가 아닐 수 있지만 이 경우에도 이송력은 바람직하게 예압면과 교차하지 않고 하우징과 내부의 예압면으로부터 외측으로 멀리 향하게 된다.

면질량중심에 가해지는 유지력과 치합점에 가해져 예압 영역으로부터 멀리 향하는 이송력으로 인해 그 사이에 둘러싸인 스크린 휠의 부분이 신장된다. 일정한 체적으로 인해 횡방향 수축은 항상 신장을 동반하기 때문에 스크린 디스크의 두께는 신장 영역에서 매우 약간 감소하지만, 이러한 약간의 두께 감소는 이동과 윤활을 위해 충분한 갭 폭을 유도하기에 충분한 크기이다.

회전 방향으로 봤을 때 상기 구동체의 치합 위치와 가압 및 예압 영역 사이에 위치해 있는 스크린 휠의 또 다른 부분에서는 압축이 일어난다. 그러나 상기 구동체가 예압 영역의 외부와 바람직하게는 모서리 영역에 배치되어 있기 때문에 스크린 휠의 적절한 두께 증가와 관련이 있는 압축은 대부분 예압 영역의 외부에서 발생한다. 통상 상대적으로 큰 스크린 휠의 내경으로 인해 구동체의 치합 위치로부터 직경 방향으로 대향 위치해 있는 측면은 허브에 의해 전단 응력으로부터 크게 차폐되고; 상기 차폐 영역은 예압면의 대부분, 즉 면질량중심의 하부에 해당한다. 마지막으로, 상술한 바와 같이 2개의 레버 아암들 사이의 끼인 각이 90° 초과, 특히 110° 내지 160°이므로 팽창과 압축 사이의 불균형이 존재한다. 압축 전단 응력은 훨씬 더 긴 길이에 작용하므로 관련 두께 변화율은 신장률보다 상대적으로 작다.

상기 구동체의 배치시 예압면의 면질량중심에 대한 상술한 효과는 정확히 직경 방향으로 대향 위치해 있는 측면을 전혀 또는 적어도 크게 감소시키지 않는데, 이는 상반부에서는 신장이 그리고 하반부에서는 압축이 균형을 유지하였기 때문이다. 이에 따라 본 발명에 따르면, 이들 라인 사이의 각도는 확실히 180°가 아니다.

본 발명에 따르면 또한 구동체에 의해 스크린 휠의 소정의 신장을 유도한 결과, 정확한 순간에 큰 갭 폭이 이를 필요로 할 때, 즉 스크린 휠의 클락(clocked) 회전이 수행되고 구동체를 통해 도입될 때 얻어진다. 상기 신장은 후속의 이동 정지시 구동 메커니즘이 복귀 이동을 수행하여 완화될 수 있고, 이는 또한 두께를 증가시키고, 갭 폭을 감소시키며, 밀봉성을 개선시킨다. 상기 구동체의 예압면과 치합점을 본 발명에 따라 배치함으로써 마이크로미터 범위 내에서 변하는 윤활 갭 폭으로 하우징과 스크린 휠 내부에서는 일종의 소위 "팽윤 변형(atmende Verformung)"이 일어나게 된다.

본 발명에 따라 예압면을 줄이면 둘레에 바람직하게는 개재된 이격 부재에 의한 거의 완전한 리라이닝(relining)이 가능하게 되어 유입측과 배출측에서 플레이트 부재를 비교적 얇게 유지하고 이에 따라 재료 비용과 제조 비용을 줄일 수 있다.

또한 적어도 2개의 예압 부재는 이들 사이의 가상의 연결선이 상술한 면질량중심의 영역과 교차하도록 배치하는 것이 유리하다. 즉, 상기 면질량중심은 이상적으로는 스크린 휠의 회전에 반대로 작용하는 유지력의 치합점으로서 뿐 아니라 유동 내부 압력에 의해 일어나 플레이트의 법선 방향으로 작용하는 확산력의 출발점으로서 가정할 수 있다. 나사 결합의 작용선이 확산력의 중심을 거쳐 진행되도록 하우징 고정 부재를 배치하면, 이상적으로 유입 플레이트와 배출 플레이트의 좁은 줄은 대략적으로 캔틸레버(cantilever)로서 간주되고 이에 따라 치수가 정해질 수 있다. 이 줄 형태의 영역에서보다 상기 플레이트의 더 높은 굽힘 하중은 발생하지 않는다. 또한 상술한 줄 형태의 구간의 양측면에 다른 쌍의 하우징 고정 부재가 제공되는 경우에는 이들의 가상 연결선이 상기 줄 형태의 구간에 거의 평행하게 또는 예각으로 배치되도록 하는 것이 유리하다.

이하, 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 후술하기로 한다. 도면은 다음과 같다:
도 1은 필터 장치의 하우징의 사시도이고,
도 2a는 필터 장치의 평면도이고,
도 2b는 필터 장치의 부분 사시도이고,
도 3a, 3b는 작동 중 필터 장치에 작용하는 힘을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1은 필터 장치의 하우징(10), 구체적으로 배출 플레이트(12)의 측면의 사시도이다. 도 1에서, 이격 부재(15, 16)와 스크린 휠(20)을 포함하는 소위 내부 쌍의 평면은 실선으로 표시되어 있다. 중간 평면은 가상선 또는 은선으로 표시되어 있는 유입 플레이트(11)와 배출 플레이트(12) 사이에 둘러싸여 있다.

3개의 모든 인접 부재들, 즉 유입 플레이트(11), 이격 부재(15, 16)와 배출 플레이트(12)는 총 6개의 하우징 고정 부재(17.1 ... 17.6)를 통해 서로 나사 결합되어 있고 작동 압력에 대해 설계된 예압에 의해 서로 브레이싱된다. 상기 중간 평면은 스크린 휠(20)의 외주연, 구체적으로는 구동 또는 이송 부재를 배치하기 위한 개방 공간(41)이 비어있는 우측 상부 모서리와 이격 부재(15, 16) 사이에 좁은 배출 채널(42)이 형성되어 있는 하부측에 단 2개의 차단부를 가져 하부 바닥에 모이는 유체를 하우징(10)으로부터 배출할 수 있다.

스크린 휠(20)은 내측의 링형 밀봉 웹(23), 외측의 링형 밀봉 웹(24) 및 이들 사이에 연장되어 있고 안쪽에서 바깥쪽으로 이어져 있는 웹(25)에 의해 각각 구획되는 다수의 스크린 위치(22)와 함께 이미 공지되어 있는 방법으로 구성된다. 중앙에는 축 또는 샤프트를 수용하기 위한 허브(26)가 제공되어 하우징(10)의 플레이트(11, 12) 내에서 스크린 휠(20)을 지지한다. 허브(26)는 추가 예압 부재로서 사용할 수 있다.

한 방향으로는 가파르지 않게 경사져 있고 다른 한 방향으로는 오목한 측면을 가진 걸림 치형부(21)가 스크린 휠(20)에는 형성되어 있다.

하우징 고정 부재(17.1 내지 17.6)는 하우징 부재들(11, 12 및 15)와 부재(16)의 부품들을 함께 강하게 압착하는 예압면(40)의 내부에서 하우징부의 압축으로 나타나고 이로 인해 유입 및 배출 플레이트(11, 12)와 그 사이에 둘러싸여 있는 스크린 휠(20)의 간격이 감소하게 한다. 그러나 하우징 고정 부재(17.4, 17.5) 사이, 즉 구동체를 위한 개방 공간(41) 측면과 하부에는 가상선을 넘는 강력한 예압이 없어 밀봉을 전혀 필요로 하지 않은 위치에서 하우징 플레이트(11, 12)와 스크린 휠(20) 사이의 마찰이 줄어든다.

14로 표시된 원은 유입 채널과 배출 채널의 위치를 나타내는 것으로 스크린 휠(20)에 직접 도입된 유동 채널에 해당하지만, 스크린 휠(20)은 공지된 바와 같이 스크린 위치 바로 앞뒤에서 크게 넓어져 스크린 면을 더욱 활용할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 유입 또는 배출 채널 또는 유동 채널(14)의 영역은 가압 영역의 면질량중심 위치로서 간주될 수 있다. 상기 가압 영역은 완전하게 또는 거의 완전하게 예압면(40) 내부에 위치해 있다.

예압 부재(17.3, 17.6) 사이의 가상선은 유동 채널(14)의 영역을 직접 통과한다. 여기에 부재(17.1, 17.2) 사이의 연결선이 거의 평행하게 연장되어 있다. 마지막 2개의 하우징 고정 부재(17.4, 17.5)의 위치에서는 배출 채널(42)을 비우기 위해서 하부 하우징 고정 부재(17.5)가 바깥쪽으로 위치가 더 이동되어야 하므로 편차가 있다.

도 2a는 조립된 필터 장치(100)의 배출측 평면도이다. 영역(44)은 유입 채널(13) 또는 배출 채널의 직경으로부터 시작하여 확대되는 유동 영역 및 가압 영역에 해당한다. 상기 영역은 질량중심이 하우징(10)의 수평 중심축보다 약간 위에 배치되어 있는 유동 채널(14)의 영역에 있도록 대칭형으로 구성된다. 이에 따라, 유지력(F_R)의 방향은 완전히 수직이 아니라 유동 채널(14)의 중심과 중심축(18) 사이의 반경 방향 연결선에 수직으로 정렬된다.

또 다른 라인(46)은 중심(18)과 스크린 휠(20)의 외측 치형부(21)로의 이송 플런저(31)의 치합점(32) 사이의 연결선을 나타낸다.

구동부(30)는 베어링 부재(35)에 장착되어 있는 유압 실린더 형태의 구동체(34)에 의해 형성되고, 본 실시형태에서 베어링 부재(35)에는 플레이트 부재(11, 12) 사이의 중간 면에 이격 부재(15)가 직접 설치되어 있다. 구동체(34)의 연장 가능한 피스톤은 하우징(10) 내 베어링 점(33), 즉 개방 공간(41)을 가교 연결하고 동시에 2개의 플레이트 부재(11, 12) 내 위치되어 있는 축에 장착되어 있는 변속 레버(36) 형태의 변속 부재와 제1 힌지부(36.1)를 통해 연결되어 구동력이 스크린 휠(20)의 회전축에 정확히 수직으로만 작용하고 구동체의 사용에 의해 하우징의 비대칭적인 변형이 방지된다.

이송 플런저(31)의 형태로 구성되는 이송 부재가 또 다른 힌지부(36.2)를 통해 변속 레버(36)에 이동 가능하게 장착되어 있는데, 상기 이송 플런저는 그 선단이 치합점(32)에서 치형부(21)에 치합되고 그 위치에서 하우징(10)으로부터, 특히 예압 영역(40)으로부터 바깥쪽으로 향하는 이송력(F_V)를 인가하게 된다.

도 2b는 필터 장치(100)의 출구측 사시도로서, 이 도면에서는 명료성을 위해서 스크린 휠과 배출 플레이트를 모두 생략하였다. 상기 하우징으로부터 유입 플레이트(11)와 이격 부재(15, 16) 뿐만 아니라 구동부(30) 전체를 볼 수 있다. 상기 하우징의 내부에서 봤을 때 먼저 유입 플레이트에 있는 유입 채널(13)은 약 120°를 포함하여 확대된 원형의 링 부분으로 볼 수 있다. 유입 채널(13)을 통해 나오는 유체는 가압 영역(44)에서 방해 없이 확산될 수 있고 이에 따라 스크린 휠의 다수 스크린 위치를 통해 흐를 수 있다.

대략 유입 채널(13)의 중심점에 위치해 있는 주 필터 영역은 중심축(18) 상부 또는 하부에 측면도가 커피 필터 형태와 동일한 2개의 다른 부분(48.1, 48.2)이 추가되어 있다. 이들 부분(48.1, 48.2)은 스크린 휠(20)의 공동 중 하나가 여전히 영역(44) 내에서 돌출해 있고 영역(44)과의 중첩에 의해 바깥쪽으로 가압됨으로써 가압된다.

하부 부분(48.1)은 배출 영역, 즉 스크린 위치가 영역(44)과 중첩되자마자, 특히 해당 스크린 위치의 스크린이 스크린 교체 위치(49)에서 사전에 교체될 때 스크린 휠의 회전에 의해 시계방향으로 도입되는 스크린 위치가 유체와 함께 배출되는 영역이다.

파선으로 나타낸 예압면 영역(44)은 상부 부분(48.2)를 완전히 둘러싸지 않아 가압면(44)의 작은 영역이 돌출해 있다. 공동이 영역(44)과 일부 중첩될 때 공동 내 유동의 제동에 의해 간접적으로만 구성되므로 영역(44) 내 유동 압력 대비 압력이 감소하고, 도면에서 예압 영역을 표시하는 다각형 경로(44)를 통해 실제 예압면이 바깥쪽으로 연장되는 것 외에도, 작은 돌출 영역은 스크린 교체 후 경우에 따라 주변의 공기를 배기될 수 있어 유리하다.

도 3a는 힘 관계를 보여주고 소위 "팽윤 변형"의 원리를 설명하기 위한 개략도이다. 스크린 휠(20)을 추가 회전시키기 위해 구동체를 사용할 때 -정확히 말하면 그 때만- 중심(18)을 기준으로 라인(46)에 해당하는 레버 아암을 통해 이송력(F_V)이 작용한다. 마찰로 인해 이송력(F_V)은 이에 의존하는 유지력(F_R)에 반대로 작용하고, 이때 유동 채널의 영역 내 스크린 위치의 웹(23, 24, 25)은 점(43)에 정확히 위치하게 되고 장소, 방향과 크기에 있어서 쉽게 변한다. 2개의 힘(F_R, F_V)의 레버는 모든 경우에 90°보다 명백히 크고 180°보다 명백히 작은 각(α)을 형성하는데, 그렇지 않은 경우에는 라인(45, 46) 사이 스크린 휠(20)의 관련 부분에서 상술한 신장 효과가 일어날 수 없기 때문이다. 상기 각(α)은 바람직하게는 110°보다 크고, 특히 135° 이상이다.

힘 벡터(F_R, F_V)가 이들의 배향과 반대로 뒤로 연장되는 경우에는 힘 라인이 20° 초과 70° 미만의 예각(ß)으로 하우징(10) 외부의 한 점에서 교차한다. 스프링(47)은 스크린 휠(20)의 신장 부분을 기호로 나타낸 것이다. 상술한 바와 같이, 힘 벡터(F_R)는 작동 중 일시적인 유동 및 압력 조건에 따라 점(43)이 변하고 이에 따라 레버(45)는 반경 상에 위치하기 때문에 라인(45) 형태의 유효 레버 길이에 항상 수직인 것으로서 가정한다. 한편, 힘 벡터(F_V)는 하우징의 고정 치합점(32)에 가해져 라인(46) 형태의 레버 아암이 견고하게 한정된다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 구동체의 작용 방향에 따라 F_V는 라인(46)에 정확히 수직으로 진행되지는 않는다. 그 결과, 관계식 ß = 180° - α이 반드시 적용되는 것은 아니다.

또한 일시적으로 변하는 점(43)으로 인해 유지력(F_R)의 추정 작용점으로서 고려되어야 하므로 α = 110° ... 135°에 대한 바람직한 각도는 중간값으로 간주되고 "팽윤 변형"에 따라 일시적인 각도(α(t))는 물결 형태로 어느 정도 감소 또는 증가한다.

상기 구동체가 다시 정지되어 스크린 위치의 새로운 오염물이 인식될 때까지 플런저(31)와 변속 레버(36)가 뒤로 이동되거나 단순하게 정지되어 있으면 반응력으로서 이송력(F_V)과 유지력(F_R)은 모두 없다. 이 상황을 도 3b에 도시하였다. 스크린 휠(20)은 미리 신장시킨 상부 부분에서 소정의 시간 간격으로 이완될 수 있고 그 결과 본래의 형상을 갖게 되어 스크린 휠(20)의 폭이 증대되고 일시적으로 갭 폭이 감소함으로써 밀봉 효과가 증가한다.

Claims (13)

1. - 적어도 다음을 포함하는 하우징(10):
   - 적어도 하나의 유입 채널(13)을 가진 유입 플레이트(11),
   - 적어도 하나의 배출 채널을 가진 배출 플레이트(12);
   - 유입 플레이트(11)와 배출 플레이트(12) 사이에 배치된 적어도 하나의 이격 부재(15, 16); 및
   - 이격 부재(15, 16)를 포함하여 유입 플레이트(11)와 배출 플레이트(12)가 서로 고정된 적어도 3개의 하우징 고정 부재(17.1, ..., 17.6);
   - 스크린 휠(20)로서:
   - 하우징(10) 내에서 유입 플레이트와 배출 플레이트(11, 12) 사이에 회전 가능하게 장착되어 있고
   - 유입 채널(13)과 배출 채널 사이에 각각 위치 및 도입될 수 있는 다수의 스크린 위치(22)를 포함하되, 도입 가능하고 유체 압력이 인가될 수 있는 스크린 휠(20)의 영역(44)이 하우징 고정 부재(17.1, ..., 17.6)에 의해 고정된 예압면(40) 내부에 위치되어 있는 스크린 휠(20);
   - 이송력(F_V)을 스크린 휠(20) 상의 치합점(32)에 가하는 구동체(35)를 구비한 구동부(30);를
   적어도 포함하는 플라스틱 용융물 또는 또 다른 고점성 유체용 필터 장치(100)로서,
   - 구동부(30)의 치합점(32)이 예압면(40) 외부의 스크린 휠(20)에 배치되어 있고,
   - 스크린 휠(20)에서 회전 방향으로 봤을 때 마찰력(F_R)이 가해지는 예압면(40)의 면질량중심(43)과 스크린 휠(20)의 중심점(18) 사이에서 연장되어 있는 제1 라인(45)과 중심점(18)과 이송력(F_V)이 가해지는 치합점(32) 사이에서 연장되어 있는 제2 라인(46) 사이에는 90°보다 크고 160°보다 작은 각(α)이 형성되는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
2. 제1항에 있어서, 베어링 점(33)과 치합점(32) 각각이 하우징(10)의 모서리 영역(41)에서 유동 채널(43)에 대향해 있는 측면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 구동부(30)로부터 스크린 휠(20)에 가해지는 이송력(F_V)의 벡터가 예압면(40)의 외부로 연장되어 있는 특징으로 하는 필터 장치(100).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 스크린 휠(20)의 둘레의 80% 이상이 적어도 하나의 이격 부재(15, 16)에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스크린 휠(20) 외주연의 영역에 적어도 하나의 치형부(21)가 제공되고 구동체(35)가 치합점(32)에서 치형부(21)에 형상 맞춤식으로 치합되는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
6. 제5항에 있어서, 스크린 휠(20)의 치형부(21)가 대칭 치형부로서 구성되어 있고 이송 부재가 회전 가능하게 장착된 피니언인 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
7. 제5항에 있어서, 구동부(30)가 걸림 구동체로서 구성되되 이송 부재가 이송 플런저(31)를 포함하고 스크린 휠(20)의 치형부(21)가 이송 플런저(31)의 방향으로 경사진 측면을 갖는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 구동체(35)가 적어도 하나의 변속 부재(36)를 통해 이송 부재(31)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
9. 제8항에 있어서 변속 부재(36)가 베어링 점(33)에서 2개의 플레이트 부재(11, 12)를 통해 연장되어 있는 축에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 예압면(40)의 내부에 위치되어 있는 스크린 휠(20) 일부의 둘레의 90% 이상이 이격 부재(15, 16)에 의해 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예압면(40)에 가해져 얻어지는 마찰력(F_R)과 치합점(32)에 가해지는 이송력(F_V)의 벡터들 사이에 60° 미만의 각(β)이 형성되고 상기 벡터를 통해 이어지는 직선들이 하우징(10)의 외부에서 교차하는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 장치(100)의 하부에서 서로 이격되어 있고 배출 채널(42)을 형성하는 적어도 2개의 이격 부재(15, 16)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 필터 장치(100)의 상반부 내 베어링 점 및 치합점(32, 33)의 영역에서 서로 분리되어 있는 적어도 2개의 이격 부재(15, 16)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치(100).

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