KR20200138430A - 워터 필터 - Google Patents

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KR20200138430A
KR20200138430A KR1020207034496A KR20207034496A KR20200138430A KR 20200138430 A KR20200138430 A KR 20200138430A KR 1020207034496 A KR1020207034496 A KR 1020207034496A KR 20207034496 A KR20207034496 A KR 20207034496A KR 20200138430 A KR20200138430 A KR 20200138430A
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nozzles
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perforated
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KR1020207034496A
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Inventor
크리스티안 홀멘
스베인 홀멘
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모스 하이드로 에이에스
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Abstract

본 발명은, 필터 배열체(1)에 관한 것으로, 필터 배열체는 여과되지 않은 액체를 위한 챔버 입구(14), 여과된 액체를 위한 챔버 출구(16), 및 상기 여과되지 않은 액체 및 상기 여과된 액체를 분리된 상태로 유지하도록 배열된 벽(18)을 포함하는 챔버(12); 상기 챔버(12)의 내측에 배열된 길이 방향 연장부를 갖는 필터 요소(2) - 상기 필터 요소(2)는 내부가 천공된 실린더(26)와 외부가 천공된 실린더(28) 사이에서 지그재그 구성으로 배열된 접혀진 필터(24)를 포함하는 반투과성 여과 벽(22)를 포함함 -; 및 내부에 위치된 역세척 배열체(3)를 포함한다. 역세척 배열체(3)는, 필터 요소(2)의 길이 방향 연장부와 실질적으로 평행한 길이 방향 연장부를 갖는 세장형 중공 본체(32); 상기 본체(32)를 회전 및/또는 축 방향 운동으로 구동하도록 구성된 기구; 상기 본체(32) 내부의 공동과 유체 연통하도록 배열된 복수의 노즐(34) - 상기 복수의 노즐(34)은 상기 복수의 노즐(34)의 각각의 원위 단부(36)가 상기 내부가 천공된 실린더(26)에 매우 근접하게 배열되도록 상기 본체(32)로부터 측 방향으로 돌출됨 -; 및 상기 세장형 중공 본체의 상기 공동과 유체 연통하도록 배열된 출구(320)를 포함하며, 상기 복수의 노즐(34)은, 상기 노즐이 모두 동일한 방향으로 돌출하도록 상기 본체(32)의 직선을 따라 서로 평행하게 배열된다.

Description

워터 필터{WATER FILTER}
본 발명은 필터 배열체, 이러한 필터 배열체를 역세척하기 위한 방법, 및 역세척 배열체에 관한 것이다.
선박(예를 들어, 벌크 화물선 및 대형 유조선)은 순항 중 선박의 균형을 맞추기 위해 대량의 선박평형수(ballast water)를 사용한다. 선박이 비어있다면(즉, 적재물 또는 화물을 싣지 않는다면), 선박이 가득 적재된 경우에 비해 더 많은 선박평형수가 요구된다. 밸러스트 탱크는 종종, 한곳의 해안 지역에서 채워지고 다른 곳의 해안 지역에서 배출된다. 따라서, 선박평형수를 적절하게 처리하는 것이 매우 중요하다. 밸러스트 탱크에 채워진 물은, 물이 적재된 해안 지역의 생태계에 포함된 식물, 동물, 바이러스 및 박테리아와 같은 다양한 생물학적 물질을 포함한다. 나중에 물이 배출될 해안 지역의 생태계가 다르기 때문에, 처리되지 않은 물의 배출은 광범위한 생태학적 손상을 초래할 수 있다.
선박평형수 처리의 제 1 단계로서, 적재되어 있는 물이 여과된다. 여과는 필터의 천공보다 큰 이물 및 생물학적 종을 제거한다. 이어서, 더 작은 종은 다른 기술, 예를 들어 화학물질 처리, UV 처리, 캐비테이션 및/또는 가열-냉각-사이클에 의해 제거될 수 있다. 여과가 에너지 절약 목적으로 작용한다는 것 그리고 이물 및 더 큰 입자 또는 종이 이후의 처리 단계를 복잡하게 하는 "숨을 곳(hiding places)"을 형성할 수 있다는 것 둘 모두 때문에, 여과가 중요하다.
종종, 이러한 종류의 여과와 관련된 문제는, 선박평형수 처리용 필터가 배치되거나 배치되어야 하는 선박의 선상에서 제한된 공간이다. 따라서, 더 큰 필터와 여전히 동일한 용량을 갖는 더 작고 더 콤팩트한 필터에 대한 요구가 크다. 이 문제에 대한 해결책은, 동일한 필터 영역을 유지하는 것을 허용하는 지그재그 구성으로 필터를 배열하는 것일 수 있다. 그러나, 그러한 해결책은 필터의 역세척과 관련된 어려움, 즉, 예를 들어, 필터를 막는 이물로부터의 필터의 세정을 유도할 수 있다. 적절한 역세척 없이는, 필터의 효율은 감소할 것이다. 콤팩트한 필터는 역세척 배열체에 대한 수요를 증가시킬 수 있으며, 현재의 기술 상태의 개선에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은 현재의 기술 상태를 개선하고 상기 언급된 문제점들 중 적어도 일부를 완화시키는 것이다. 이들 및 다른 목적은 첨부된 독립 청구항에 따른 필터 배열체에 의해 달성된다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 필터 배열체가 제공된다. 상기 필터 배열체는,
여과되지 않은 액체를 위한 챔버 입구, 여과된 액체를 위한 챔버 출구, 및 여과되지 않은 액체와 여과된 액체를 분리된 상태로 유지하기 위해 배열된 벽을 포함하는 챔버;
상기 챔버 내측에 배열된 길이 방향 연장부를 갖는 필터 요소 - 상기 필터 요소는 내부가 천공된 실린더와 외부가 천공된 실린더 사이에서 지그재그 구성으로 배열된 접혀진 필터를 포함하는 반투과성 여과 벽을 포함함 - ; 및
내부에 위치된 역세척 배열체를 포함하고,
상기 역세척 배열체는,
필터 요소의 길이 방향 연장부에 실질적으로 평행한 길이 방향 연장부를 갖는 세장형 중공 본체;
상기 본체를 회전 및/또는 축 방향 운동으로 구동하도록 구성된 기구; 및
상기 본체 내부의 공동과 유체 연통하도록 배열된 복수의 노즐 - 상기 복수의 노즐은 상기 복수의 노즐 각각의 원위 단부가 상기 내부가 천공된 실린더에 아주 근접하게 배열되도록 상기 본체로부터 측 방향으로 돌출됨 - ; 및
상기 세장형 중공 본체의 상기 공동과 유체 연통하도록 배열된 출구를 포함하며, 상기 복수의 노즐은, 상기 노즐 모두가 동일한 방향으로 돌출하도록 상기 본체의 직선을 따라 서로 평행하게 배열된다.
본 발명은, 복수의 노즐 모두가 역세척 배열체에서 동일한 방향으로 돌출하도록 곧은 선을 따라 복수의 노즐을 정렬시키면 접혀진 필터의 보다 효율적인 역세척을 허용하고, 이에 의해 보다 컴팩트한 필터의 효율적인 역세척을 허용한다는 이해에 기초한다.
제 1 부분의 원위 단부가 세장형 본체로부터 가장 멀리 떨어진 복수의 노즐 각각의 단부라는 것이 이해될 것이다. 따라서, 노즐의 근위 단부는 세장형 본체에 가장 가까운 단부이다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 필터 요소는 하나의 폐쇄 단부 및 하나의 개방 단부를 포함한다. 여과되지 않은 물은 개방 단부를 통해 필터 요소로 들어가고 상기 여과 벽을 통해 필터 요소를 빠져 나간다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 복수의 노즐 중 적어도 하나의 노즐의 원위 단부는 내부가 천공된 실린더와 물리적으로 접촉하게 배열된다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 복수의 노즐 중 적어도 하나의 노즐의 원위 단부는, 역세척 배열체가 회전되면서 상기 노즐의 원위 단부가 상기 내부가 천공된 실린더의 표면을 따르도록 스프링 부하 상태에서 상기 노즐을 유지함으로써 내부가 천공된 실린더와 아주 근접하거나 내부가 천공된 실린더와 접촉하게 배열된다.
적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 복수의 노즐 각각은 상기 원위 단부에 배열된 개구를 포함한다. 개구는 예를 들어, 원형 개구일 수 있다.
필터 요소 및 역세척 배열체의 방향 및 연장부는 r- 방향, φ- 방향 및 z- 방향을 포함하는 원통 좌표계를 사용하여 논의될 수 있다. 필터 요소의 가장 긴 연장부 또는 중심 축, 그리고 역세척 배열체의 세장형 본체의 가장 긴 연장부는 z- 방향에 평행하다. z- 방향에 직교할 수 있는 r- 방향은, 복수의 노즐중 각각의 노즐이 역세척 배열체의 세장형 본체로부터 측 방향으로 돌출하는 방향에 평행하다. 게다가, 각진 φ- 방향이 존재한다. 이러한 원통 좌표계에서, r- 좌표 및 φ- 좌표는 모든 복수의 노즐에 대해 동일하지만, 복수의 노즐중 각각의 노즐은 개별적인 z- 좌표를 갖는다.
복수의 노즐이 배열되는 직선은 z- 방향에 평행하다. 따라서, 직선은 필터 요소의 가장 긴 연장부 또는 중심 축에 평행하다. 상기 직선의 길이는 제 1 노즐에서 마지막 노즐까지 측정된다. 복수의 노즐은 r-z- 평면에서 직사각형을 형성할 수 있는데, 여기서, 그의 근위 단부로부터 그의 원위 단부까지의 각각의 노즐의 길이는 직사각형의 두 변의 길이를 정의하고, 여기서 직선의 길이는 다른 두 변의 길이를 정의한다.
대안적으로, 필터 요소 및 역세척 배열체의 방향 및 연장부는 x- 방향, y- 방향 및 z- 방향을 포함하는 직교 좌표계를 사용하여 추가로 논의될 수 있다. 필터 요소의 가장 긴 연장부 또는 중심 축, 그리고 역세척 배열체의 세장형 본체의 가장 긴 연장부는 z- 방향에 평행하다. z- 방향에 직교할 수 있는 x- 방향은, 복수의 노즐중 각각의 노즐이 역세척 배열체의 세장형 본체로부터 측 방향으로 돌출되는 방향일 수 있다. 게다가, z- 방향과 x- 방향 둘 모두에 직교하는 y- 방향이 존재한다. 이러한 직교 좌표계에서, x- 및 y- 좌표는 모든 복수의 노즐에 대해 동일할 수 있지만, 복수의 노즐중 각각의 노즐은 개별적인 z- 좌표를 갖는다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 챔버는 여러 섹션으로 분할될 수 있다. 챔버는 예를 들어, 흡입 섹션 및 필터 섹션을 포함할 수 있다. 필터 요소는 상기 필터 섹션의 내부에 배열될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 여과되지 않은 액체를 위한 챔버 입구는 상기 흡입 섹션과 유체 연통하고, 여과된 액체를 위한 챔버 출구는 상기 필터 섹션과 유체 연통하도록 배열된다. 여과되지 않은 액체는 입구를 통해 그리고 흡입 섹션으로 필터 배열체에 들어갈 수 있다.
챔버 출구는 여과수에 적합한 제 1 출구이고 역세척 배열체의 세장형 중공 본체의 공동과 유체 연통하도록 배열된 출구는 역세척 중에 사용되었된 물에 적합한 제 2 출구인 것이 이해되어야 한다.
적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 여과되지 않은 액체와 필터 액체를 서로 유지하기 위해 배열된 상기 벽은, 상기 흡입 섹션과 상기 필터 섹션 사이에 배열된다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 벽은 개구를 포함한다. 개구는 필터 요소의 개방 단부와 동일한 크기를 가질 수 있거나 필터 요소의 직경보다 작은 크기를 가질 수 있다. 여과되지 않은 액체는 상기 개구를 통해 필터 요소로 들어갈 것이다. 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 본체를 회전 및 축 방향 운동으로 구동시키도록 구성된 기구는, 노즐이 상기 필터 벽의 전체 내부 영역을 덮을 수 있도록 본체를 구동시킨다. 회전 운동은 필터 벽의 원주를 따라 노즐을 이동시킬 수 있고, 축 방향 운동은 필터 벽의 길이를 따라 노즐을 이동시킬 수 있다. 이는 역세척이 상기 필터 벽의 전체 내부 표면 영역을 세정하는 것을 허용한다. 필터 벽의 길이가 필터 요소의 가장 긴 연장부 또는 중심 축에 평행하게 측정된다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 결합된 회전 및 축 방향 운동은 필터 벽을 따라 나선형 패턴으로 노즐을 이동할 수 있다.
적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 필터 배열체는 선박평형수의 처리 공정에 사용된다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 복수의 노즐은 2 개 내지 20 개의 노즐, 또는 5 개 내지 15 개의 노즐, 또는 5 개 내지 10 개의 노즐을 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 노즐의 수는 필터 요소의 길이에 적합화될 수 있어, 노즐이 배열되는 라인의 길이가 필터 요소의 길이와 실질적으로 동일하며, 즉, 제 1 노즐로부터 마지막 노즐까지의 거리는 필터 요소의 길이와 실질적으로 동일하다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 복수의 노즐 중 각각의 노즐은 상기 복수의 노즐 중 적어도 다른 노즐에 인접하여 배열된다.
복수의 노즐 중 각각의 노즐이 상기 복수의 노즐들 중 적어도 다른 노즐에 인접하여 배열된다는 것은, 복수의 노즐 중 각각의 노즐이 복수의 노즐 중 적어도 다른 노즐과 접촉하거나 또는 그에 매우 근접하게 배열된다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 매우 근접한다는 것은 예를 들어, 노즐 주위에 배열된 스프링이 다른 노즐 주위에 배열된 다른 스프링과 접촉될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 필터 배열체는 상기 복수의 노즐 중 적어도 하나의 노즐의 원위 단부를 덮는 캡을 포함한다. 캡은 더러운 액체, 예를 들어, 물이 상기 필터 요소 내부로부터 노즐 내로 유입되는 것을 저지한다.
적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 노즐의 원위 단부 각각은 더러운 액체, 예를 들어, 물이 노즐 내로 유입되는 것을 저지하는 캡에 의해 덮여질 수 있다. 필터 요소의 내부, 즉 필터 벽의 더러운 면에서 너무 많은 액체가 노즐에 유입되면, 필터의 용량이 감소될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 캡은 복수의 노즐의 원위 단부 중 하나 또는 수개를 덮을 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 복수의 캡이 제공되는데, 예를 들어 각각의 노즐 당 1 개의 캡이 제공된다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 캡은 상기 복수의 노즐 모두에 공통이며, 상기 원위 단부 중 각각의 원위 단부를 덮고 있다.
더러운 액체, 예를 들어, 물이 노즐로 유입되는 것을 저지하는 것 외에도, 공통 캡은, 스프링이 모든 노즐 주위에 배열되지 않더라도, 스프링 부하 상태에서 노즐을 유지함으로써 복수의 노즐 각각을 상기 내부가 천공된 실린더와 매우 근접하게 또는 상기 내부가 천공된 실린더와 접촉하게 유지하는 것을 허용할 수 있다. 다시 말해서, 복수의 노즐 중 하나의 노즐 주위에 배열된 하나의 스프링이 존재한다면, 또는 일부 노즐(그러나, 전부는 아님) 주위에 배열된 스프링이 존재한다면, 공통 캡은 스프링 부하 상태에서 모든 노즐을 유지하며, 이에 의해 그들의 원위 단부를 매우 근접하게 그리고/또는 내부가 천공된 실린더와 접촉하게 유지할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 캡은, 액체가 상기 필터 벽의 대향 측면으로부터 상기 노즐로 유입되는 것이 허용되도록 상기 복수의 노즐 중 하나의 노즐의 개구 위에 배열된 적어도 하나의 개구를 포함한다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 캡은 개구의 측면 상에 배열된 캡 벽을 더 포함한다. 캡 벽은 더러운 액체, 예를 들어 물이 노즐로 유입되는 것을 저지한다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 캡 벽은 노즐의 원위 단부와 내부가 천공된 실린더 사이에 부분적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 역세척 배열체는 상기 세장형 본체 상에 배열된 밸런싱 피스 또는 복수의 밸런싱 피스를 더 포함하고, 상기 밸런싱 피스 또는 상기 복수의 밸런싱 피스는, 상기 밸런싱 피스 또는 상기 복수의 밸런싱 피스 중 각각의 밸런싱 피스의 원위 단부가 상기 내부가 천공된 실린더에 아주 근접하게 배열되도록, 상기 세장형 본체로부터 측 방향으로 돌출한다. 밸런싱 피스 또는 복수의 밸런싱 피스는 상기 필터 요소 내부에서 역세척 배열체를 그의 위치에 안정화시킨다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 밸런싱 피스와 상기 복수의 노즐 중 적어도 하나의 노즐 사이에 각도가 형성되며, 이 각도는 10° 내지 180°, 또는 45° 내지 180°, 또는 90° 내지 180°, 또는 120° 내지 180°이다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 밸런싱 피스의 길이는 세장형 본체가 필터 요소 내부에 중심이 결정되도록 상기 복수의 노즐 각각의 길이와 동일할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 역세척 배열체는 복수의 밸런싱 피스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 역세척 배열체는 2 개, 3 개 또는 5 개 또는 10 개의 밸런싱 피스를 포함할 수 있다. 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 밸런싱 피스의 수는 복수의 노즐의 노즐 수보다 적거나, 그와 같거나 더 클 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 복수의 밸런싱 피스는 직선을 따라 배열될 수 있다. 직선은 예를 들어, 노즐 라인에 대향하여 배열될 수 있다. 추가적으로, 또는 대안적으로, 복수의 밸런싱 피스는 수 개의 직선 상에 배열될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 밸런싱 피스는 더미(dummy)이거나, 상기 복수의 밸런싱 피스는 복수의 더미이다. 더미는 역세척 배열체를 그 위치에서 안정화시키는 것 이외의 다른 목적을 가질 수 없다. 따라서, 더미는 노즐과 기능이 동일하지 않다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 더미 또는 복수의 더미, 및 복수의 노즐은 세장형 본체의 대향 측면에 배열된다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 복수의 노즐은 복수의 제 1 노즐이고, 상기 복수의 밸런싱 피스는 상기 본체 내부의 상기 공동과 유체 연통하는 복수의 제 2 노즐이며;
상기 복수의 제 2 노즐은, 이들 모두가 동일한 방향으로 돌출하도록 상기 본체 상의 직선을 따라 서로 평행하게 배열된다.
복수의 제 2 노즐은 역세척 배열체의 효율을 더 증가시킨다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 복수의 제 1 및 제 2 노즐은 세장형 본체의 대향 측면에 배열된다. 따라서, 복수의 제 1 및 제 2 노즐의 라인 사이의 각도는 180°이다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 복수의 제 2 노즐은 z 방향으로 상기 복수의 제 1 노즐에 오프셋되게 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 제 2 노즐은 상기 복수의 제 1 노즐의 개구 사이의 거리의 절반으로 오프셋될 수 있다. 복수의 제 1 노즐 및 제 2 노즐을 z- 방향으로 서로 오프셋되게 배열시킴으로써, 사용시, 역세척 기구을 축 방향으로, 즉 z- 방향으로 이동시키지 않고 역 세정 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 역세척 배열체는 상기 본체 내부의 상기 공동과 유체 연통하는 복수의 제 3 노즐을 더 포함하고; 상기 복수의 제 3 노즐은, 이들 모두가 동일한 방향으로 돌출하도록 상기 본체의 직선을 따라 서로 평행하게 배열된다. 노즐 라인 사이의 각도는 예를 들어, 120° 일 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 복수의 제 3 노즐은 z- 방향으로 상기 복수의 제 1 및 제 2 노즐에 오프셋되게 배열될 수 있다. 복수의 노즐은 복수의 제 1, 제 2 및 제 3 노즐들 각각에서 2 개의 노즐의 개구 사이의 거리의 1/3을 오프셋할 수 있다. 복수의 노즐을 오프셋되게 배열시킴으로써, 사용시, 역세척 기구를 축 방향으로, 즉 z- 방향으로 이동시키지 않고 역 세정 효율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 접혀진 필터의 천공(perforations)은 상기 내부 및 외부가 천공된 실린더의 천공보다 작은 크기를 갖는다.
내부 및 외부가 천공된 실린더는 접혀진 필터를 제자리에 유지한다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 내부 및 외부가 천공된 실린더의 천공은 접혀진 필터의 천공보다 100 내지 1000 배 더 클 수 있다. 천공의 크기는, 내부 및 외부가 천공된 실린더가 필터에 대한 어떠한 압력 강하도 유도하지 않도록 선택될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 필터 요소는 제 1 필터 요소이며, 상기 필터 배열체는 상기 제 1 필터 요소와 동일하거나 대응하는 특징을 갖는 추가 필터 요소를 포함한다. 추가 필터 요소를 사용하면 전체 필터 영역이 증가한다. 따라서, 필터 배열체의 용량이 증가된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 필터 배열체를 역세척하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은,
액체가 상기 복수의 노즐 중 각각의 노즐이 위치된 필터를 통해 역방향으로 흐르는 것을 유발하도록 상기 챔버와 상기 복수의 노즐 각각의 내부 사이에 압력 차를 생성하는 단계; 및
상기 본체를 회전 및/또는 축 방향으로 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 이러한 제 2 양태의 효과 및 특징은, 본 발명의 개념의 제 1 양태와 관련하여 전술된 것과 대체로 유사하다. 본 발명의 제 1 양태와 관련하여 언급된 실시예는 본 발명의 제 2 양태와 대체로 호환 가능하다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 상기 압력 차는, 액체가 필터를 통해 그리고 상기 복수의 노즐 각각을 통해 그리고 상기 세장형 본체를 통해 역방향으로 흐르는 것을 유발하도록 상기 세장형 본체의 단부에 배열된 밸브를 개방함으로써 생성된다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 역세척은 대기압에 대하여, 즉 대략 0 bar에 대하여 밸브를 개방하여 상기 압력 차를 생성함으로써 시작된다. 깨끗하고 여과된 액체(예를 들어, 물)는, 노즐의 개구가 위치된 곳에서 국부적으로 필터를 통해 역방향으로 역류할 것이다. 상기 노즐의 각각의 개구는, 역방향으로 여과된 액체의 속도가 높을 수 있는, 흡입을 위한 국부적 지점을 생성할 수 있다. 역방향으로 이동하는 액체의 압력은 여과된 물을 위한 출구에서와 가질 수 있는 압력과 동일한 압력을 가질 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 밸브는 수동으로 또는 자동으로 개방될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 압력 차를 생성하는 단계는 주기적으로 개시되는데, 즉, 압력 차는 상이한 시간 간격으로 개시된다. 예를 들어, 압력 차는 30 초마다, 1 분마다, 10 분마다 또는 1 시간마다 개시될 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 압력 차를 생성하는 상기 단계는, 상기 필터에 대한 압력 강하가 0.2 내지 1 bar, 0.3 내지 0.8 bar, 또는 0.4 내지 0.6 bar일 때 개시된다.
압력 강하는, 여과되지 않은 액체를 위한 입구와 여과된 액체를 위한 출구에서의 압력 차로 측정된다. 이 압력 강하는, 필터 벽이 깨끗할 때 대략 0.1bar이다. 필터에 대한 증가된 압력 강하는, 더 큰 크기의 유기 물질, 입자 및/또는 이물에 의해 필터 벽이 막혀 있기 때문이라는 것이 이해되어야 한다.
본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따르면, 압력 강하는 압력 센서 또는 압력 게이지에 의해 측정되거나, 또는 여러 개의 압력 센서 또는 압력 게이지에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 필터 요소에 대한 압력 강하는 차압 게이지에 의해 측정될 수 있으며, 또는 입구 및 출구의 압력을 개별적으로 측정하는 절대 압력 게이지로 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 압력 강하는 출구의 차압 게이지 및 절대 압력 게이지 둘 모두에 의해 결정될 수 있다. 필터 벽이 깨끗할 때, 출구의 압력은 2 내지 5 bar의 범위이다. 0.2 내지 1 bar, 0.3 내지 0.8 bar 또는 0.4 내지 0.6 bar의 압력 강하가 측정될 때, 상기 압력 차는 예를 들어, 액체가 필터를 통해 그리고 상기 복수의 노즐 각각을 통해 그리고 상기 세장형 본체를 통해 역 방향으로 흐르는 것을 유발하도록 상기 세장형 본체의 단부에 배열된 밸브를 개방함으로써 생성될 수 있다. 다시 말해서, 필터에 대한 상기 압력 강하가 0.2 내지 1 bar, 또는 0.3 내지 0.8 bar, 또는 0.4 내지 0.6 bar로 증가하면, 역세척이 개시될 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 필터 배열체를 세정하기 위한 역세척 배열체가 제공된다. 역세척 배열체는,
세장형 연장부를 갖는 세장형 중공 본체(32);
상기 세장형 본체를 회전 및/또는 축 방향 운동으로 구동하도록 구성된 기구;
상기 본체 내부의 공동과 유체 연통하도록 배열된 복수의 노즐(34) - 상기 복수의 노즐은, 상기 복수의 노즐 각각의 원위 단부(36)가 필터 배열체(1)의 필터 요소(2)의 내부가 천공된 실린더(26)에 매우 근접하게 배열되도록 상기 본체(32)로부터 측 방향으로 돌출됨 -;
상기 세장형 중공 본체의 상기 공동과 유체 연통하도록 배열된 출구를 포함하며, 상기 복수의 노즐(34)은, 상기 노즐이 모두 동일한 방향으로 돌출하도록 상기 본체 상의 직선을 따라 서로 평행하게 배열된다.
본 발명의 이러한 제 3 양태의 효과 및 특징은, 본 발명의 개념의 제 1 및 제 2 양태와 관련하여 전술된 것과 대체로 유사하다. 본 발명의 제 1 및 제 2 양태와 관련하여 언급된 실시예는 본 발명의 제 3 양태와 대체로 호환 가능하다.
본 발명의 상기 목적뿐만 아니라 추가 목적, 특징 및 장점은, 첨부된 도면과 함께 고려될 때, 본 발명의 실시예에 대한 하기의 예시적이고 비제한적인 상세한 설명을 참조하여 보다 충분히 이해될 것이다.
도 1a는, 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 필터 배열체의 개략도를 도시한다.
도 1b는, 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 필터 배열체의 개략적인 사시 단면도를 도시한다.
도 2a는, 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 필터 요소의 개략도를 도시한다.
도 2b는, 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 필터 요소의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는, 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 역세척 배열체의 개략도를 도시한다.
도 4a는, 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 캡의 개략도를 도시한다.
도 4b는, 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 캡의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5a 내지 도 5c는, 본 발명의 적어도 하나의 예시적인 실시예에 따른 필터 요소의 단면도를 도시한다.
본 상세한 설명에서, 본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 논의될 것이다. 이것은 결코 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이는 또한 다른 상황에서, 예를 들어 첨부된 도면에 도시된 실시예 이외의 청구 범위에 의해 포함되는 필터 배열체의 다른 유형 또는 변형에 적용 가능하다는 것에 주목해야 한다. 또한, 특정 특징들이 본 발명의 실시예와 관련하여 언급되었다고해서 그러한 특징들이 본 발명의 다른 실시예들과 함께 유리하게 사용될 수 없다는 것을 의미하지는 않는다.
도 1a 및 도 1b는 필터 배열체(1)를 도시한다. 도 1의 필터 배열체(1)는 선박평형수의 여과에 적합하다. 필터 배열체(1)는 챔버(12), 필터 요소(2) 및 역세척 배열체(3)를 포함한다. 챔버(12)는 여과되지 않은 물을 위한 챔버 입구(14), 여과된 물을 위한 챔버 출구(16), 벽(18), 흡입 섹션(120) 및 필터 섹션(122)을 포함한다. 필터 요소(2)는 내부가 천공된 실린더(26), 외부가 천공된 실린더(28) 및 접혀진 필터(24)(도 1에는 보이지 않음)를 포함하는 반투과성 여과 벽(22)을 포함한다. 더욱이, 필터 요소는 단부 부품(220a, 220b)을 포함한다. 역세척 배열체(3)는 세장형 중공 본체(32), 복수의 노즐(34), 밸런싱 피스(340), 및 상기 본체(32)를 회전 및/또는 축 방향 운동으로 구동하도록 구성된 기구를 포함한다. 여기서, 복수의 노즐(34)은 8 개의 노즐을 포함한다. 역세척 배열체는 상기 복수의 노즐(34) 각각의 원위 단부(36)를 덮는 캡(38)을 더 포함한다. 도 1의 캡(38)은, 복수의 노즐(34) 모두에 공통이며 8 개의 개구를 포함한다. 게다가, 역세척 배열체는, 상기 세장형 중공 본체의 상기 공동과 유체 연통하도록 배열된 출구(320)를 더 포함한다.
물을 위한 입구(14)는, 흡입 섹션(120)과 유체 연통되도록 배열되고, 여과된 물을 위한 출구는 필터 섹션(122)과 유체 연통되도록 배열된다. 벽(18)은 상기 흡기 섹션(120)과 상기 여과 섹션(122) 사이에 배열되어 흡기 섹션(120) 내의 여과되지 않은 물이 필터 섹션(122) 내에서 여과된 물, 즉 필터 벽(22)을 통과한 물과 분리되게 유지한다. 다시 말해서, 벽(18)은 여과되지 않은 더러운 물이 깨끗하고 여과된 물을 오염시키는 것을 저지한다.
필터 요소(2)는 길이 방향 연장부를 갖는 실린더 형태이다. 또한, 필터 요소(2)는 필터 챔버(122)의 내부에 배열된다. 접혀진 필터(24)는 필터 요소(2)의 둘레 주위와 내부 및 외부가 천공된 실린더(26, 28) 사이에서 지그재그 구성으로 배열된다.
역세척 배열체(3)는 필터 요소(2)의 내부에 배열된다. 본체(32)는 필터 요소(2)의 길이 방향 연장부에 실질적으로 평행한 길이 방향 연장부를 갖는다. 복수의 노즐(34)은, 상기 복수의 노즐(34) 각각의 원위 단부가 상기 내부가 천공된 실린더(26)에 매우 근접하게 배열되도록 본체(32)로부터 측 방향으로 돌출되어 있다. 또한, 복수의 노즐(34)은, 이들 모두가 동일한 방향으로 돌출하고 그리고 상기 복수의 노즐(34) 각각이 상기 복수의 노즐(34) 중 다른 하나와 접촉하게 배열되도록, 상기 본체(32) 상에서 직선을 따라 서로 평행하게 배열된다. 복수의 노즐(34) 각각은, 상기 본체(32) 내부의 공동과 유체 연통되도록 배열된다.
복수의 노즐은, 복수의 노즐(34) 각각이 스프링 부하를 받고 이에 의해 내부가 천공된 실린더(26)에 대해 가압되도록 스프링(342)에 의해 내부가 천공된 실린더(26)에 매우 근접하게 배열된다. 노즐을 스프링 부하로 유지함으로써, 실린더의 표면이 완전히 평평하지 않더라도, 노즐은 내부가 천공된 실린더(26)에 매우 근접하게 또는 이에 접촉하게 유지될 수 있다.
캡(38)의 개구(380)(도 4a 및 도 4b 참조)는, 액체가 상기 필터 벽(22)의 대향 측면으로부터 상기 노즐로 유입되는 것이 허용되도록 상기 복수의 노즐(34) 중 각각의 노즐의 개구 위에 배열된다. 캡(38)은, 여과된 깨끗한 물이 상기 필터 요소(22)의 외부로부터 복수의 노즐(34)로 들어가도록 허용하면서 물이 필터 요소(2) 내부로부터의 여과되지 않은 물이 노즐에 들어가는 것을 저지하도록 배열된다.
x- 축, y- 축, z- 축을 포함하는 직교 좌표계 및 z- 축, r- 축, φ- 축을 포함하는 원통 좌표계의 2 개의 좌표계가 도 1에 제시되어 있다. 좌표계 둘 모두에서, 필터 요소(2)의 가장 긴 연장부 또는 중심 축, 그리고 역세척 배열체(3)의 세장형 본체(32)의 가장 긴 연장부는 z- 방향에 평행하다. 복수의 노즐(34) 중 각각의 노즐이 역세척 배열체(3)의 세장형 본체(32)로부터 측 방향으로 돌출하는 방향은 원통 좌표계의 r- 축 및 직교 좌표계의 x- 축에 평행하다. 게다가, 원통 좌표계에는 회전 중 노즐(34)의 위치를 나타내는 원통형 좌표계에서 각진 φ- 축이 있다. 원통 좌표계에서, r- 좌표 및 φ- 좌표는 복수의 노즐(34) 모두에 대해 동일하지만, 복수의 노즐(34) 중 각각 하나는 개별적인 z- 좌표를 갖는다. 직교 좌표계에서, x- 좌표 및 y- 좌표는 모든 복수의 노즐(34)에 대해 동일할 수 있지만, 복수의 노즐(34) 중 각각의 노즐은 개별적인 z- 좌표를 갖는다.
도 2a 및 도 2b는, 도 1에 도시된 상기 필터 배열체(1)의 상기 필터 요소(2)와 같은 필터 배열체의 필터 요소를 도시한다.
도 2a는, 필터 벽(22)의 단부에서 상기 내부 및 외부가 천공된 실린더(26, 28) 사이의 갭을 덮는 단부 부품(220a, 220b)뿐만 아니라 내부 및 외부가 천공된 실린더(26, 28)를 도시한다. 따라서, 내부 및 외부가 천공된 실린더(26, 28) 사이의 접혀진 필터는 도 2에서 보이지 않는다. 상기 내부 및 외부가 천공된 실린더(26, 28)의 천공은 상기 접혀진 필터의 천공보다 크다.
도 2b는 필터 벽(22)의 단면을 도시한다. 여기서, 접혀진 필터(24)는 원주 방향을 따라 내부 및 외부가 천공된 실린더(26, 28) 사이에서 지그재그 방식으로 배열되는 것으로 보여진다.
도 3a는 도 1의 역세척 배열체(3)를 도시한다. 도 3에서, 역세척 배열체는 커넥터 스캐너(302), 내부 스플라인(304)을 포함하는 구동 파이프(306), 제 1 진입 안내부(308) 및 제 2 진입 안내부(310)를 더 포함하는 것으로 보인다. 필터 배열체(1)에 장착될 때, 그리고 사용시, 내부 스플라인(304)은 상기 역류 배열체를 회전시키는 모터의 샤프트(도 3에는 보이지 않음)의 외부 스플라인에 연결될 수 있다.
도 3b는, 도 1a, 도 1b 및 도 3a와 관련하여 전술된 역세척 배열체(3)와 동일한 기능을 갖는 역세척 배열체(3')를 도시한다. 역세척 배열체(3')는 세장형 본체(132)의 대향 측면에 배열된 2 개의 복수의 노즐(134a, 134b)을 포함한다. 도 3b의 역세척 배열체(3')가 도 1 및 도 3a의 역세척 배열체(3)와 크기가 동일하기 때문에, 도 3b와 관련된 설명에서는 도 1의 지지 구조물(1)과 비교한 차이에 초점을 맞출 것이다. 도 3b에서, 도 1 및 도 3a에서와 동일하지만, 숫자 앞에 여분의 "1"이 있는 도면 부호는, 대응하는 특징을 위해 사용되는데, 여기서, "a"는 복수의 제 1 노즐을 나타내기 위해 추가되고, "b"는 복수의 제 2 노즐을 나타내기 위해 추가된다.
2 개의 복수의 노즐(134a, 134b)은, 상기 복수의 제 2 노즐(134b)에서 노즐의 개구의 중심점이 상기 복수의 제 1 노즐(134a)에서 2 개의 노즐의 각각의 중심점 사이에 배열되도록, z 방향으로 서로 떨어져 배열된다. 도 3b에서, 복수의 제 2 노즐(134b)에서 노즐의 개구의 중심점은, 복수의 제 1 노즐에서 2 개의 중심점 또는 2 개의 노즐의 각각의 개구 사이의 거리의 절반인 거리에 배열된다.
도 4는 도 1 및 도 3에 도시된 복수의 노즐(34) 중 적어도 하나의 노즐의 원위 단부를 덮을 수 있는 캡(38)을 도시한다. 도 4a는, 8 개의 노즐을 덮도록 설계된 캡의 평면도를 도시한다. 따라서, 캡은 도 1 및 도 3의 역세척 배열체(3)의 복수의 노즐(34) 모두를 덮도록 설계된다. 도 4b는 캡(38)의 선 a-a를 따른 단면도를 도시한다.
캡(38)은 8 개의 개구(380)를 포함하는데, 이 개구는 필터 벽(22)의 대향 측면으로부터 물 또는 임의의 다른 액체가 노즐로 들어가는 것을 허용한다. 따라서, 필터 요소(2)의 역세척 동안, 물은 필터 벽(22)을 통해 그리고 이어서, 캡(38)의 개구(380)를 통해 노즐로 역방향으로 유동할 것이다. 캡(38)은 캡 벽(382a, 382b)을 더 포함하며, 이는 상기 필터 요소(2) 내부로부터의 더러운 물이 노즐 내로 유동하는 것을 저지할 수 있다.
도 5a는 필터 요소의 단면도를 도시한다. 필터 요소는 예를 들어, 도 1에 도시된 필터 요소(2)일 수 있다. 필터 요소(2)의 내부에는, 역세척 배열체(3)가 배열된다. 역세척 배열체(3)는 1 개의 복수의 노즐(34)을 포함한다. 밸런싱 피스, 즉 더미는 이 단면도에서는 보이지 않는다. 도 5a에 도시된 필터 요소는 또한, 역세척 배열체(3)가 어떠한 밸런싱 피스도 포함하지 않는 다른 필터 요소일 수 있다.
도 5b는, 도 1 및 도 2와 관련하여 전술된 바와 같은 필터 요소(2)와 동일한 기능을 갖는 필터 요소(2')의 단면도를 도시한다. 필터 요소(2')의 내부에는, 도 1 및 도 3과 관련하여 전술된 역세척 배열체(3)와 동일한 기능을 갖는 역세척 배열체(3')가 배열된다. 역세척 배열체(3')는 세장형 본체(132)의 대향 측면 상에 배열된 2 개의 복수의 노즐(134a, 134b)을 포함한다. 2 개의 복수의 노즐(134a, 134b) 사이에 형성된 각도(a)는 180°이다.
도 5c는, 도 1 및 도 2와 관련하여 전술된 바와 같은 필터 요소(2 및 2')와 동일한 기능을 갖는 필터 요소(2")의 단면도를 도시한다. 필터 요소(2")의 내부에는, 예를 들어 도 3b의 역세척 배열체(3')일 수 있는 역세척 배열체(3")가 배열된다. 역세척 배열체(3")는 3 개의 복수의 노즐(1034a, 1034b, 1034c)을 포함한다. 복수의 노즐(1034a, 1034b, 1034c) 각각 사이에 형성된 각도(β)는 120°이다.
당업자는, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 명세서에 기술된 실시예의 다수의 수정이 가능하다는 것을 인식한다. 예를 들어, 세장형 본체 상에 배열된 복수의 노즐이 더 있을 수 있으며, 또는 노즐은 스프링 이외의 다른 수단에 의해 내부가 천공된 실린더에 매우 근접하게 배열될 수 있다.

Claims (7)

  1. 내부가 천공된 실린더(26)를 갖는 필터 요소(2)를 포함하는 선박평형수(ballast water) 필터 배열체(filter arrangement)(1)를 세정하기 위한 역세척 배열체(back-washing arrangement)(3)로서, 상기 역세척 배열체(3)는,
    길이 방향 연장부를 가지며 상기 필터 요소(2)의 내부가 천공된 실린더(26) 내에 위치하도록 구성되는 세장형 중공 본체(32);
    상기 본체(32)를 회전 및/또는 축 방향 운동으로 구동하도록 구성된 기구;
    상기 본체(32) 내부의 공동과 유체 연통하도록 배열된 복수의 노즐(34) - 상기 복수의 노즐(34)은 상기 복수의 노즐(34)이 상기 내부가 천공된 실린더(26) 내에 배치될 때 상기 복수의 노즐(34)의 각각의 원위 단부(36)가 상기 필터 배열체(1)의 상기 필터 요소(2)의 상기 내부가 천공된 실린더(26)에 매우 근접하게 배열되도록 상기 본체(32)로부터 측 방향으로 돌출되는 것이고, 상기 복수의 노즐(34) 중 적어도 하나는 상기 본체(32)가 회전하는 동안 상기 복수의 노즐(34)의 원위 단부(36)가 상기 내부가 천공된 실린더(36)의 표면에 인접하게 뒤따르도록 상기 복수의 노즐(34)을 스프링(342) 부하 상태에서 유지하는 스프링 부하 수단을 포함하는 것임 -; 및
    상기 세장형 중공 본체의 상기 공동과 유체 연통하도록 배열된 출구(320)를 포함하며,
    상기 복수의 노즐(34)은, 상기 노즐이 모두 동일한 방향으로 돌출하도록 상기 본체(32)의 직선을 따라 서로 평행하게 배열되고,
    상기 복수의 노즐(34) 중 각각의 노즐은 상기 복수의 노즐(34) 중 적어도 다른 노즐에 인접하게 배열되며,
    상기 필터 배열체는 상기 복수의 노즐(34) 중 적어도 하나의 노즐의 원위 단부(36)를 덮는 캡을 포함하는 것인, 역세척 배열체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐(34)은 2 개 내지 20 개의 노즐, 또는 5 개 내지 15 개의 노즐 또는 5 개 내지 10 개의 노즐을 포함하는 것인, 역세척 배열체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 캡은 상기 복수의 노즐(34) 모두에 대해 공통이며, 상기 원위 단부(36)중 각각의 원위 단부를 덮는 것인, 역세척 배열체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡은, 액체가 상기 필터 벽(22)의 반대 측면으로부터 상기 노즐로 유입되는 것이 허용되도록 상기 복수의 노즐(34) 중 하나의 노즐의 개구 위에 배열된 적어도 하나의 개구를 포함하는 것인, 역세척 배열체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡은, 상기 복수의 노즐(34) 중 하나의 노즐의 개구 위에 배열된 개구의 측면 상에 배열된 캡 벽을 포함하는 것인, 역세척 배열체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐(34)은 상기 본체(32)의 대향 측면들 상에 배열된 제1 복수의 노즐 및 제2 복수의 노즐을 포함하는 것인, 역세척 배열체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐(34)은 제3 복수의 노즐을 포함하는 것인, 역세척 배열체.
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