KR20220034119A - 유체로부터 입자를 제거하기 위한 필터 장치 - Google Patents

유체로부터 입자를 제거하기 위한 필터 장치 Download PDF

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KR20220034119A
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데르 위프비흐 스테인 판
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엠에스티 엔엘 비.브이.
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Abstract

본 발명은 유체로부터 입자를 제거하기 위한 필터 장치에 관한 것으로, 이 필터 장치는 유체 챔버와 유체 입구, 여과된 유체를 위한 출구와 입자 출구를 포함하고, 각각은 유체 챔버에 연결되어 있고, 본 필터 장치는 유체 챔버 안에서 소용돌이 축선 주위에서 소용돌이 유동을 유도하기 위한 유동 안내 기구를 더 포함하고, 입자 출구는 소용돌이 축선에 실질적으로 수직인 위치에서 유체 챔버에 연결된다.

Description

유체로부터 입자를 제거하기 위한 필터 장치
본 발명은 유체로부터 입자를 제거하기 위한 필터 장치에 관한 것으로, 이 필터 장치는 유체 챔버와 유체 입구, 여과된 유체를 위한 출구와 입자 출구를 포함하고, 각각은 유체 챔버에 연결되어 있고, 필터 장치는 유체 챔버 안에서 소용돌이 유동을 유도하기 위한 유동 안내 기구를 더 포함한다.
이러한 필터 장치는 하이드로 사이클론 또는 간단히 사이클론의 형태로 알려져 있고, 유체 저항에 대한 원심력의 비에 근거하여 액체 현탁물 내의 입자를 분류하거나 분리하는 장치이다. 이러한 장치는, 유체 챔버 안에서 소용돌이를 생성하기 위해, 여과될 유체, 즉 모래 또는 오물과 같은 입자를 갖는 유체를 유체 입구를 통해 하이드로 사이클론의 유체 챔버 안으로 도입하여 작동한다. 하이드로 사이클론은 통상적으로 정상부에서 원통형 부분 또는 챔버를 가지며, 유체 입구는 챔버 안에 소용돌이를 유도하기 위해 접선 방향으로 배치된다. 그래서 입구는 위에서 언급된 유동 안내 기구를 포함할 수 있다.
원심 가속에 의해, 입자는 소용돌이의 중심 코어 또는 회전 축선으로부터 멀어지게 움직일 것이고, 반면에 유체는 중심 코어 쪽으로 움직일 것이다. 이러한 하이드로 사이클론은 전형적으로 축선 상에서 2개의 출구를 갖는데, 입자 출구로서 기능하는 한 출구는 바닥부에 있고(언더플로우 또는 리젝트), 여과된 유체를 위한 출구로서 기능하는 출구는 정상부에 있다(오버플로우 또는 억셉트).
본 발명의 일 목적은 개선된 유체 필터를 제공하는 것이다.
다른 목적 중에서도 이 목적은 첨부된 청구항 1에 따른 방법으로 달성된다. 구체적으로, 다른 목적 중에서도 이 목적을 달성하기 위해, 전술한 바와 같은 유체 필터는, 입자 출구는 소용돌이 축선에 실질적으로 수직인 위치에서 유체 챔버에 연결되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 입자 출구는 유동 안내 기구에 의해 유도되는 바와 같은 소용돌이 축선에 대해 반경 방향 외측에 배치된다. 그래서, 오물과 같은 입자는 입자 출구 쪽으로 가게 될 것이다. 이 결과, 효율적인 여과 과정이 일어나고, 이 여과 과정은 더욱이 필터 장치 전체의 배향에 의존하지 않는데, 즉 중력의 방향에 독립적이다. 이와 관련하여 출구의 위치는, 출구가 유체 챔버에 이어지거나 연결되는 위치를 의미한다.
유동 안내 기구 또는 유동 안내 수단으로 인해, 입구로부터의 유체 유동은 적어도 부분적으로 유체 챔버 안에서 소용돌이 유동 또는 사이클론으로 될 것이다. 유동 안내 기구는 그러한 소용돌이를 유도하도록 배치되며, 소용돌이는 미리 결정된 소용돌이 축선을 갖는다. 유체는 적어도 얼마간의 시간 동안 소용돌이 축선 주위로 흐르거나 회전할 것이다. 그 유동 내의 입자는 원심력을 받아 외측으로 가압될 것이다. 원심력은 소용돌이 축선에 수직이다. 입자 출구는 유체 챔버 안에서 이 위치에 배치되며, 그래서 입자는 출구 쪽으로 가게 될 것이다. 입자 출구는 바람직하게는 원심력의 방향으로 소용돌이 축선으로부터 거리를 두고 배치된다.
출구는 언급한 바와 같은 반경 방향 위치에 배치되지만, 도관 형태의 출구는 반경 방향과는 다른 방향으로 연장되어 있을 수 있다. 출구 도관은 반경 방향에 대해 각도를 이루어 연장되어 있을 수 있고 그리고/또는 편심적으로 배치될 수 있다.
유동 안내 기구는 어떤 형태라도 취할 수 있고, 유체 챔버 안에서 액체의 선회 유동 또는 소용돌이를 생성하도록 배치된다. 유동 안내 기구는 예컨대 복수의 베인을 포함하고, 이들 베인은 유체 챔버 안에서 접선 방향으로 배치될 수 있다. 필터 장치에는, 접선 방향 성분을 갖는 액체를 유체 챔버 안에 도입하는 적어도 하나의 노즐이 더 제공될 수 있다. 바람직하게는, 복수의 노즐이 제공되며, 이들 노즐은 바람직하게는 적절한 소용돌이를 제공하기 위해 유체 챔버 주위에 배치된다. 또한, 유체 입구는 유동 안내 기구로서 작용할 수 있다.
바람직하게는, 유체 챔버는 실질적으로 원통형이다. 이로써, 챔버 내부에서 효율적인 소용돌이 유동이 일어날 수 있다. 소용돌이 축선은 바람직하게는 원통형 챔버의 중심 축선에 평행하거나 더 바람직하게는 그 축선과 정렬된다. 입자 출구는 입자를 효율적으로 받기 위해 바람직하게는 유체 챔버의 원통형 벽 또는 내측벽에 배치된다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 유체 챔버는 변하는 직경을 가지며, 입자 출구는 최대 직경을 갖는 유체 챔버의 위치에 배치된다. 입자는 소용돌이 축선으로부터 가장 멀리 있는 위치로 갈 것이다. 입자 출구를 이 위치에 제공함으로써, 입자는 효율적으로 모일 수 있다. 바람직하게는, 유체 챔버는 이 유체 챔버의 중심 축선을 따라 볼 때 변하는 직경을 갖는다. 바람직하게는, 직경은 중심 축선의 길이의 절반 근처에서 최대이고, 그의 끝면 쪽으로 가면서 더 작아진다. 아래에서 위로 볼 때, 직경은 먼저 증가하고 다음에 감소한다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 유체 챔버의 내벽의 적어도 일부분에는 홈이 제공되어 있다. 유체 챔버의 내주의 일부분 또는 바람직하게는 전체 내주에는 증가된 직경 홈이 제공된다. 입자는 여기에 모일 것이다. 그래서, 입자 출구는 그 홈에 배치되는 것이 바람직하다.
필터 장치는 입자 출구로부터 입자를 연속적으로 배출하도록 배치될 수 있다. 그러나, 입자 출구에는, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 움직일 수 있는 밸브가 제공되어 있는 것이 바람직하다. 폐쇄 위치에서, 출구를 통과하는 유동은 없을 것이다. 입자는 유동 챔버 안에서, 예컨대 증가된 직경 부분 또는 홈에 축적될 것이다. 출구에 있는 밸브가 주기적으로 열려 필터 장치로부터 입자를 씻어낼 수 있다. 특히, 아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 유체 출구를 통과하는 유체의 유동이 한정되어 있거나 중단되면 밸브를 열고, 그 결과 입자가 입자 출구를 통해 씻어내질 것이다. 밸브는 터닝 또는 볼 밸브를 포함할 수 있는데, 이 밸브는 그에 가해지는 압력에 따라 자동적으로 작동할 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따라면, 밸브는 원격으로 작동 가능하고, 예컨대 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 솔레노이드 밸브는 전기적으로 움직여, 솔레노이드 밸브는 수동 대신에 떨어져 개폐될 수 있다. 더욱이, 솔레노이드 밸브는 특히 제어 시스템에 의해 자동으로 제어될 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 밸브를 개폐하기 위한 제어기를 포함한다. 이 제어기는 타이머 장치를 포함할 수 있다. 그래서 타이밍 장치는 바람직하게는 밸브에 작동 가능하게 연결된다. 타이밍 장치로 인해, 밸브는 자동적으로 개폐될 수 있다. 예컨대, 타이밍 장치는 밸브를 미리 결정된 시간 동안 개폐할 수 있다. 추가 실시 형태에서, 타이밍 장치는 밸브를 미리 결정된 순간에 개폐할 수 있다. 타이밍 장치는 밸브를 미리 결정된 간격으로 개폐할 수 있다. 이리하여, 장치의 자동적인 씻기가 가능하다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 밸브 및/또는 다른 구성품에 전력을 공급하기 위한 배터리 시스템을 포함한다. 이 배터리 시스템은 밸브의 독립적인 작동을 가능하게 하며, 밸브의 작동은 밸브의 개폐를 포함한다. 배터리 시스템으로 인해, 필터 장치는 전력망에 연결됨이 없이 사용될 수 있다. 예컨대, 필터 장치는 전력망에 연결되지 않는 영역에서 사용될 수 있다. 추가 예에서, 필터 장치는 정전 동안에 사용될 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 밸브 및/또는 다른 구성품에 전력을 공급하기 위한 광기전 시스템 또는 일반적인 태양 패널 시스템을 포함한다. 광기전 시스템은 밸브의 독립적인 작동을 가능하게 한다. 광기전 시스템으로 인해, 필터 장치는 전력망에 연결됨이 없이 사용될 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 터빈 발전기를 포함하고, 이 터빈 발전기는 액체 유동으로부터 전력을 발생시키도록 배치된다. 터빈 발전기는 밸브 및 다른 구성품을 포함하는 필터 장치의 독립적인 작동을 가능하게 한다. 터빈 발전기로 인해, 필터 장치는 전력망에 연결됨이 없이 사용될 수 있다. 액체 유동으로부터 전력을 발생시키기 위한 터빈 발전기를 배치함으로써, 필터 장치는 강과 같은 추가적인 유체 유동의 존재 없이 사용될 수 있다. 더욱이, 액체 유동으로부터 전력을 발생시키기 위한 터빈 발전기를 배치함으로써, 컴팩트한 필터 장치가 얻어진다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 터빈 발전기는 여과된 액체를 위한 출구의 하류에 위치된다. 터빈 발전기를 여과된 액체를 위한 출구의 하류에 위치시킴으로써, 터빈 발전기는 여과된 액체로부터 전력을 발생시킬 수 있다. 여과된 액체로부터 전력을 발생시킴으로써, 터빈을 손상시킬 미여과 액체 내의 입자로 인해, 미여과 액체로부터 전력을 발생시키는 경우와 비교하여, 터빈 발전기의 수명이 증가된다. 더욱이, 미여과 액체 내의 입자는 터빈 고장의 가능성을 증가시킬 것이다. 추가로, 미여과 액체 내의 입자는 터빈 발전기의 효율을 저하시킬 것이다.
여과된 유체를 위한 출구는 유체 챔버 안에서 중심에 배치되는 것이 바람직하다. 입자가 소용돌이의 코어로부터 멀어지게 가압됨에 따라, 소용돌이의 내측 부분 또는 코어 부분에는 실질적으로 입자가 없을 것이다. 유체 출구가 중심에 배치되면 코어 내의, 즉 소용돌이 축선 근처에 또는 그에 있는 유체가 배출될 수 있다. 바람직하게는, 여과된 유체를 위한 출구는 소용돌이 축선과 정렬된다.
여과된 유체를 위한 출구에서 나오는 유체에 입자가 없는 것을 보장하기 위해, 장치는 체(sieve)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 예컨대 출구가 유체 챔버에 이어져 있거나 연결되는 위치에 있는, 여과된 유체를 위한 출구에 체가 제공될 수 있다. 바람직하게는, 체는 여과된 유체를 위한 출구의 상류에, 더 바람직하게는 입자 출구의 하류에 배치된다. 이리하여, 입자는 주로 소용돌이 축선으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 위치로 가게 될 것이고, 그리하여, 그 입자는 유체 챔버의 내주에 모일 수 있으며, 그 후에, 아래에서 더 설명하는 바와 같이, 입자는 유체 챔버로부터 입자 출구를 통해 씻어내어 질 수 있다. 소용돌이 축선으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 이 위치에 모이지 않은 입자는 여전히 체에 의해 정지될 수 있다.
체가 원통 형상을 가지면 체의 막힘이 방지된다. 유체 챔버 안에 축적되는 입자는 체의 통로를 막지 않는다. 체는 바람직하게는 유체 챔버 안에서 중심에 배치된다. 더 바람직하게는, 원통형 체와 원통형 유체 챔버의 중심 축선은 일치한다. 여과된 유체를 위한 출구는 바람직하게는 원통형 체 내부에 배치된다. 여과된 유체를 위한 출구는 체와 유체 챔버의 중심 축선과 정렬될 수 있다.
체의 제공, 특히 그의 위치는 또한 입자 출구가 소용돌이 축선에 실질적으로 수직으로 배치되지 않은 필터 장치에도 적용될 수 있음을 유의해야 한다. 다른 위치가 입자 출구에 사용될 수도 있다.
유체 필터의 더 바람직한 실시 형태는 입구에 연결되는 입구 챔버를 더 포함하고, 입구 챔버는 유체 챔버로부터 벽 부재에 의해 경계가 정해진다. 그래서 유체는 바람직하게 유체 챔버에서 흐르기 전에 입구 챔버에서 버퍼링된다. 이로써, 적절한 소용돌이가 유체 챔버에 형성될 수 있다.
유동 안내 기구는 적어도 부분적으로 입구 챔버와 유체 챔버 사이에 있는 도관, 예컨대 개구로 형성된다. 도관은 유동을 소용돌이로 안내하도록 성형될 수 있다. 따라서, 벽 부재는 바람직하게는 유체 챔버 안에서 소용돌이 유동을 유도하도록 성형되는 적어도 하나의 개구를 포함한다.
벽 부재에는 사용시에 유체 챔버 안에서 소용돌이를 유도하기 위한 하나의 개구, 예컨대, 경사지게 배향된 성형된 홈이 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 벽 부재는 유체 챔버 안에서 소용돌이 유동을 유도하기 위한 복수의 노즐을 포함한다. 바람직하게는, 복수의 노즐 각각은 입구 챔버에 의해 공급을 받고, 그래서 각 노즐은 복수의 노즐의 다른 노즐에 대해 실질적으로 균일한 유동을 갖는다. 이 결과, 매우 안정적이고 강력한 소용돌이가 얻어지고, 그래서 유체에서 입자가 효과적으로 여과된다. 노즐은 벽 부재에 있는 개구 또는 도관으로서 성형될 수 있다. 노즐은 액체를 노즐을 통해 도입할 때 소용돌이 유동을 생성하기 위해 유체 챔버 내의 벽 부재로부터 돌출할 수 있다. 바람직하게는, 개구 또는 더 구체적으로 노즐은 유체 챔버 안에서 선회 유동 또는 소용돌이를 생성하기 위해 접선 방향으로 배향된다. 노즐 또는 개구는 바람직하게는 벽 부재에서 원 상에서 동등한 상호간 거리를 두고 배치된다. 그래서 이러한 원의 중심은 소용돌이 축선과 정렬될 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 노즐의 내벽은 액체 유동의 방향에 평행하다. 노즐의 내벽이 노즐에서의 액체 유동의 방향에 평행하기 때문에, 노즐의 막힘이 방지되는데, 왜냐하면, 노즐에 유입하기에 충분히 작은 입자는 노즐 밖으로 흐르기에도 충분히 작기 때문이다. 바람직하게는, 노즐의 내벽은 액체 유동의 방향으로 벌어져 있다.
어떤 벽 부재도 공지된 방식으로 필터 장치의 하우징에 지지될 수 있다. 필터 장치는 하나의 하우징 챔버를 포함하고, 이 하우징 챔버는 그 사이에 연장되어 있는 벽 부재에 의해 입구 챔버와 유체 챔버로 분할되는 것이 바람직하다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 원통형 체는 벽 부재와 유체 챔버의 벽 사이에서 동축으로 배치된다. 체는 안정적으로 체결된다. 여과된 유체를 위한 출구는 유체 챔버의 벽의 위치에 위치되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 체는 여과된 유체를 위한 출구 주위에 배치된다. 그래서 체는 벽 부재 및 유체 챔버의 벽과 접촉하는 것이 바람직하다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 체는 필터이다. 체가 단일의 천공된 층에서 액체로부터 입자를 분리할 수 있지만, 필터는 다층 격자를 통해 액체로부터 입자를 더 분리할 수 있다. 예컨대, 필터는 마이크로 플라스틱을 액체로부터 분리할 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 체는 와이어 메쉬를 포함한다. 바람직하게는, 와이어 메쉬는 둥근 단면을 갖는 실을 사용하여 직조된다. 체는 40㎛ 만큼 미세할 수 있다. 더 미세한 체가 필요하면, 사실 필터, 예컨대 다층 필터가 사용될 수 있다.
체의 막힘은 적어도 부분적으로 방지된다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치의 하우징은 적어도 2개의 하우징 부분을 포함한다. 두 하우징 부분 때문에, 아래에서 더 상세히 설명하는 바와 같이, 예컨대 부품을 정화하거나 교체하기 위해 필터는 쉽게 조립되고 설치될 수 있다. 2개의 하우징 부분을 제공함으로써, 필터 장치의 구성품은 이들 부분 사이에 유지될 수 있고, 그래서 컴팩트한 구성이 얻어진다. 필터 구성품은 두 하우징 부분 사이에 쉽게 고정될 수 있다.
필터 장치는 바람직하게는 단지 2개의 하우징 부분을 포함한다. 대안적으로, 2개의 외측 하우징 부분이 배치될 수 있고, 다른 하우징 구성품은 두 외측 하우징 부분 사이에 배치된다. 외측 하우징 부분은 예컨대 고정 수단을 사용하여 다른 부분을 그 사이에 클램핑한다.
바람직하게는, 하우징 부분은 스크류 또는 다른 고정 수단을 사용하여 연결된다. 스크류를 사용하여 하우징 부분들을 연결함으로써, 하우징 부분은 단단하게 고정될 수 있다. 이로써 필터 장치의 누출 및 분해가 방지된다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 벽 부재는 2개의 하우징 부분 사이에 고정된다. 그래서 추가적인 고정 수단이 필요 없다. 예컨대, 2개의 하우징 부분에 있는 정렬 노치들 사이에 벽 부재의 가장자리를 고정시킴으로써 벽 부재는 그의 가장자리에서 고정될 수 있고, 2개의 하우징 부분이 접촉하면, 2개의 정렬된 노치가 단일의 노치를 형성한다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 체는 하우징 부분과 벽 부재 사이에 고정된다. 또한 체를 위한 추가적인 고정 수단이 필요치 않다. 예컨대, 하우징 부분에 있는 노치 또는 돌출부 및/또는 벽 부재에 있는 노치 또는 돌출부 사이에 체의 가장자리를 고정시킴으로써 체는 그의 가장자리에서 고정될 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 개별적인 하우징 부분과 벽 부재로 분해될 수 있다. 그러므로 필터는 쉽게 운반될 수 있다. 필터 구성품은 더 쉽게 제거 또는 교체될 수 있다. 예컨대, 추가적인 필터 구성품이 두 하우징 부분 사이에 또는 하우징 부분과 벽 부재 사이에 쉽게 고정될 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 체는 필터 장치 또는 그의 구성품의 분해 후에 또는 동안에 교체될 수 있다. 교체 가능한 체를 가짐으로써, 필터 장치는 다른 사용을 위해 조절될 수 있다. 예컨대, 체는 필터로 교체될 수 있다. 체는 다른 체로 교체될 수 있다. 교체 가능한 체를 가짐으로써, 필터 장치의 수명이 증가될 수 있다. 예컨대, 체가 손상되고 그래서 필터 장치가 더 이상 효과적으로 기능하지 않으면, 체가 교체될 수 있다. 교체 가능한 체를 가짐으로써, 체는 분해 후에 또는 동안에 제거될 수 있다. 그런 다음에 체는 조립 동안에 정화되거나 수리되고 필터 장치에 배치될 수 있다.
따라서, 추가 양태에 따르면, 특히 2개의 하우징 부분의 형태로 된 필터 장치 및 복수의 체, 바람직하게는 상이한 종류의 체를 포함하는 부품 키트가 제공된다. 사용자는 필터 장치를 요구되는 종류의 체와 조립할 수 있고, 또는 동일한 체가 제공되면, 필요시에 체를 교환할 수 있다.
입구 챔버가 형성되는 경우에, 더 바람직한 실시 형태에 따르면, 입구 챔버는 유동 안내 기구 또는 벽 부재의 상류에서 액체를 거르기 위한 입구 체를 포함한다. 벽 부재의 상류에서 액체를 거름으로써, 액체 중의 입자에 의한 유동 안내 기구 또는 벽 부재의 막힘이 방지된다. 더욱이, 벽 부재의 상류에서 액체를 거르면, 벽 부재를 지나 흐르는 입자에 의한 벽 부재의 손상이 제한된다. 그러므로 벽 부재에 있는 개구는 입구 체에 있는 개구 보다 크다. 그러므로, 입구 챔버 체를 통과하는 구멍의 크기는 적어도 벽 부재에 있는 개구의 크기 만큼 작고, 그래서 입구 챔버 체를 통과하는 입자는 확실히 벽 부재를 통과해 벽 부재를 막을 것이다. 예컨대, 입구 챔버 체는 메쉬이다. 다른 예에서, 입구 챔버 체는 천공된 판이다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 입구 챔버 체는 벽 부재에 의해 지지된다. 입구 챔버 체를 지지함으로써, 액체가 그 입구 챔버 체를 통과해 흐를 때 입구 챔버 체의 움직임이 방지된다. 입구 챔버 체는 바람직하게는 적어도 액체 유동의 방향에 반대인 성분을 갖는 방향으로 지지된다. 입구 챔버 체는 바람직하게는 벽 부재에 배치되는 돌출 부재로 지지된다. 이들 돌출 부재는 입구 챔버 체와 벽 부재의 표면 사이에 거리를 두도록 배치된다. 입구 챔버 체와 벽 부재의 표면 사이의 거리는 액체가 체의 전체 영역을 통해 흐를 수 있게 해준다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 입구 챔버 체는 복수의 절두 원추를 포함한다. 이 체는 절두 원추로 성형되어 있다. 원추의 절두 정상부는 바람직하게는 입구 쪽으로, 즉 유체 유동의 반대 방향으로 연장되어 있다. 따라서, 바람직하게는, 절두 원추의 상류 기부에서 하류 기부까지 이르는 개구가 액체 유동의 방향으로 배향되고, 절두 원추의 개구의 단면은 바람직하게는 액체 유동의 방향으로 넓어진다. 절두 원추는 액체가 절두 원추를 통과하는 개구를 통해 흐를 수 있게 하고 또한 그 액체 내의 입자를 차단하도록 배치된다. 절두 원추의 단면은 입자가 절두 원추의 내부에서 차단되어 체를 막는 것을 방지하도록 액체 유동의 방향으로 넓어진다.
원추의 상류 절두 정상부는, 바람직하게는, 차단된 입자를 절두 원추를 통과하는 개구로부터 멀어지게 안내하여 그 절두 원추의 개구의 막힘을 방지하도록 상류에서 돌출한다. 바람직하게는, 복수의 원추가 제공되어, 입자는 원추들 사이에서 원추의 기부 근처에 모이게 된다.
대안적인 실시 형태에 따르면, 입구 챔버 체는 절두 피라미드로 성형되며, 절두 피라미드의 상류 정상부에서 하류 기부까지 이르는 개구는 액체 유동의 방향으로 배향되고, 절두 피라미드의 단면은 액체 유동의 방향으로 넓어진다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 절두 원추의 상류 정상부의 평면에 대한 법선은 액체 유동의 방향에 대해 각도를 이룬다. 절두 원추 또는 절두 피라미드의 상류 정상부를 적어도 액체 유동의 방향에 대해 수직인 성분을 갖는 배향을 가지도록 배치함으로써, 입구 챔버 체에 의해 차단된 입자는 절두 원추 또는 절두 피라미드를 통과하는 개구로부터 멀어지게 안내될 수 있다. 따라서 막힘이 방지된다.
바람직하게는, 입구 챔버 체는 복수의 절두 원추 또는 파라미드가 배치되어 있는 판형 기부 판을 포함한다. 통로는 원추 또는 피라미드의 각각의 정상부를 절두하여 형성될 수 있다. 정상부의 절두 개구는 바람직하게는 기부 판에 대해 각도를 이루어 연장되어 있다. 구체적으로, 개구는 유동 방향에 수직인 평면에 대해 예컨대 10°이상의 각도를 이루어 배향된다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 체는 펀칭으로 만들어진다. 원추 또는 피라미드는 각각의 형상을 판형 요소로 펀칭하여 형성될 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 체는 사출 성형으로 만들어진다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 입구 챔버는 입구 챔버 체에 의해 차단된 입자를 위한 출구를 포함한다. 차단된 입자를 위한 출구 때문에, 입구 챔버 체에 의해 차단된 입자는 입구 챔버로부터 제거될 수 있다. 차단된 입자를 입구 챔버로부터 제거함으로써, 입구 챔버 또는 입구 챔버 체의 막힘이 방지된다. 출구는 바람직하게는 액체 유동의 방향에 수직인 성분을 갖는다. 차단된 입자를 위한 출구는 특히 입구 챔버 체에 의해 차단되어 액체 유동의 방향에 수직인 성분을 갖는 방향으로 입구 챔버 체를 통과하는 구멍으로부터 멀어지게 안내되는 입자를 위해 배치된다. 바람직하게는, 차단된 입자를 위한 출구는 차단된 입자를 위한 출구가 그 차단된 입자를 더 최적으로 받도록 액체 유동의 중심 축선에 대해 편심적으로 배치된다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 차단된 입자 출구 밸브를 포함한다. 이 밸브는 바람직하게는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 움직일 수 있고, 바람직하게는 폐쇄 위치에서 차단된 입자를 위한 출구를 통과하는 축방향 유동을 차단하도록 배치된다. 차단된 입자 출구 밸브는 액체가 액체의 여과 동안에 그 차단된 입자 출구에 들어가는 것을 방지할 수 있고, 그래서 모든 액체가 여과될 수 있고 여과된 액체를 위한 출구를 통해 흐를 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 입구 챔버는 차단된 입자를 입구 챔버로부터 바람직하게는 차단된 입자를 위한 출구로 씻어내기 위한 제 2 입구를 더 포함한다. 제 2 입구 때문에, 입구 챔버 또는 입구 챔버 체의 막힘을 방지하기 위해, 유체가 차단된 입자를 입구 챔버로부터 차단된 입자를 위한 출구로 씻어내기 위해 도입될 수 있다. 특히, 차단된 입자를 위한 출구로 보내지는 것이 액체 유동에 의해 방지되는 입자는 제 2 입구에 의해 도입되는 유체에 의해 씻어내질 수 있다. 또한, 차단된 입자를 위한 출구로 보내지는 것이 입구 챔버 체에 의해 방지되는 입자는 제 2 입구에 의해 도입되는 유체에 의해 씻어내질 수 있다.
예컨대, 입자가 절두 원추 또는 절두 피라미드 사이에 끼일 수 있고, 유체에 의해 제 2 입구로부터 안내될 때 차단된 입자를 위한 출구에 안내될 수 있다. 제 2 입구는 바람직하게는 액체 유동의 방향에 수직인 성분을 갖는다. 액체 유동의 방향에 실질적으로 수직인 성분을 가짐으로써, 제 2 입구는 특히 입구 챔버 체에 의해 차단되어 액체 유동의 방향에 수직인 성분을 갖는 방향으로 입구 챔버 체를 통과하는 구멍으로부터 멀어지게 안내되는 입자를 위한 유체를 도입하기 위해 배치된다. 바람직하게는, 제 2 입구는 입구 챔버의 씻기 동안에 입구 챔버의 실질적인 부분을 통과하는 흐름물을 갖기 위해 액체 유동의 중심 축선에 대해 편심적으로 배치된다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 폐쇄 위치에서 제 2 입구를 통과하는 축방향 유동을 차단하도록 배치되는 제 2 입구 밸브를 포함한다. 제 2 입구 밸브는 액체의 여과 동안에 액체가 제 2 입구에 들어가는 것을 방지하고, 그래서 모든 액체가 여과될 수 있으며 여과된 액체를 위한 출구를 통해 흐를 수 있다.
추가 실시 형태에 따르면, 씻기를 위한 유체를 입구 챔버 안으로 도입하기 위한 펌프가 제 2 입구의 상류에 배치된다. 이 펌프 및 입구는 입자 출구를 사용하여 유체 챔버로부터 입지를 씻어내기 위해 사용될 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 폐쇄 위치에서 액체 입구를 통과하는 축방향 유동을 차단하도록 배치되는 입구 밸브를 포함한다. 이 입구 밸브는 입구 챔버의 씻기 동안에 유체 및 차단된 입자가 입구에 들어가는 것을 방지할 수 있고, 그래서 모든 차단된 입자가 씻겨질 수 있고, 차단된 입자를 위한 출구에 의해 모일 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 폐쇄 위치에서 여과된 액체를 위한 출구를 통과하는 축방향 유동을 차단하도록 배치되는 출구 밸브를 포함한다. 이 출구 밸브는 유체 챔버의 씻기 동안에 유체 및 입자가 출구에 들어가는 것을 방지할 수 있고, 그래서 모든 입자가 씻겨질 수 있고 입자 출구에 의해 모일 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 펌프는 액체 출구의 하류에 배치된다. 펌프는 필터 장치를 통과하는 액체 유동을 생성하도록 작동할 수 있다. 펌프는 필터 장치가 액체를 여과할 수 있게 해주는, 필터 장치를 통과하는 유동을 더 생성할 수 있다. 출구 밸브는 필터와 펌프 사이에 배치될 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 취수 시스템이 액체 출구의 하류에 배치된다. 바람직하게는, 취수 시스템은 팽창 용기를 포함한다. 바람직하게는, 펌프는 취수 시스템을 위한 압력을 제공한다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 취수 시스템은 제 2 입구를 통해 입구 챔버에 압력을 제공하도록 배치된다. 도관이 제공될 수 있다. 취수 시스템이 입구 챔버를 통과하는 유동을 제공할 수 있기 때문에, 취수 시스템은 필터 장치를 씻기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 필터 장치가 막히고 하류 펌프가 필터 장치를 통과하는 유동을 제공하지 못하면, 취수 시스템은 필터 장치를 씻기 위한 필터 장치를 통과하는 유체 유동을 제공할 수 있다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 필터 장치는 제어기를 포함한다. 바람직하게는, 제어기는 펌프 및/또는 다른 구성품을 제어하도록 배치된다. 필터 장치가 너무 많이 막히면, 펌프를 제어하여, 그 펌프에 의한 펌핑을 방지할 수 있다. 예컨대, 제어기는 입력 신호를 펌프에 보낸다. 입력 신호는 유체 챔버 내의 압력에 근거할 수 있다. 예컨대, 유체 챔버 내의 압력이 임계값 아래에 있으면, 펌프는 꺼지도록 제어된다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 제어기는 입구 챔버에 압력을 제공할 때 취수 시스템을 제어하도록 배치된다.
더 바람직한 실시 형태에 따르면, 제어기는 밸브를 제어하도록 배치된다. 예컨대, 제어기는 입자 출구를 위한 밸브, 입구 밸브, 출구 밸브, 제 2 입구 밸브 및/또는 차단된 입자를 위한 출구를 위한 밸브를 제어할 수 있다. 이들 밸브 중의 어느 하나를 제어함으로써, 밸브는 액체의 여과 동안에 그에 따라 제어될 수 있고, 그래서 액체는 입구를 통해서만 흐르고 여과된 액체는 출구를 통해서만 흐른다. 더욱이, 밸브는 필터 장치의 씻기 동안에 그에 따라 제어될 수 있다. 예컨대, 차단된 입자가 입구를 통해 흐르는 것이 방지된다.
필터 장치의 밸브 및 다른 구성품의 개념은 벽 부재에 의해 규정되는 입구 챔버가 없는 필터 장치에 사용될 수 있음을 알 것이다.
컴팩트한 필터 장치가 얻어지며, 이는 여과된 유체를 위한 출구가 유체 입구와 정렬되면 유체 배관 시스템에 효율적으로 삽입될 수 있다. 이러한 유체 배관 시스템은 예컨대 물 배관 시스템, 액체 연료(예컨대, 석유, 디젤, 등유, 바이오계 연료)를 위한 연료 배관 시스템일 수 있다. 필터 장치는 예컨대 연료 스테이션 및/또는 연료 공급 시스템의 배관 시스템에 배치될 수 있고, 그래서 주 연료 공급에 있는 입자가 걸러질 수 있고 차량의 연료 탱크 및/또는 모터에서 끝나지 않으며, 여기서 입자는 손상 및/또는 마모를 일으킬 수 있다.
필터 장치는 효율적으로 그리고 컴팩트하게 제조될 수 있다. 따라서 필터 장치는 유체 배관 시스템에 사용되기에 적합하다. 필터 장치는 예컨대 건물 또는 집에 있는 (물) 배관 시스템의 입구에 배치되어, 모래와 같은 더러운 입자가 그러한 건물의 물 배관 시스템에 들어가는 것을 방지하여 다른 구성품의 손상을 방지할 수 있다. 추가 양태에 따르면, 필터 장치가 제공되는 유체 배관 시스템 또는 그러한 유체 배관 시스템이 제공되는 건물이 제공된다.
다른 양태는 전술한 바와 같은 필터 장치를 사용하여 유체를 여과하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 방법은 유체를 유체 입구에 도입하는 단계, 유체를 여과하는 단계 및 여과된 유체를 유체 출구로부터 제공하는 단계를 포함한다.
본 방법은 필터 장치를 씻는 단계를 더 포함하고, 이 단계는,
- 입자 출구에 제공되어 있는 밸브를 미리 결정된 시간 동안 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 개방하고,
- 입자 출구로부터 입자를 모으며, 또한
- 밸브를 폐쇄 위치로 움직이는 것을 포함한다.
그래서, 유체 챔버에 모인 입자는 입자 출구를 통해 유체 챔버로부터 효율적으로 제거될 수 있다. 액체를 액체 입구를 통해 도입함으로써 입자가 밖으로 씻겨내질 수 있다. 입자를 씻어내기 위한 유동은, 예컨대, 필터를 통해 유체 유동을 밀기 위해 필터의 상류에 배치되는 펌프, 필터의 하류에서 입자 출구에 배치되는 흡입 펌프, 유체 출구의 하류에 배치되는 흡입 펌프 및/또는 필터를 통해 유체 유동을 발생시켜 소용돌이를 발생시키기 위한 수동식 펌프로 발생될 수 있다.
입구로부터 입자 출구로 가는 유동을 촉진시키기 위해, 본 방법은 유체 출구에서 유동을 제한하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 유체 출구에서의 유체 유동은 예컨대 차단될 수 있다. 이는 밸브에 의해 또는 예컨대 집과 같은 건물에 있는 하류의 모든 수도물을 폐쇄하여 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같은 필터 장치를 사용하여 유체를 여과하기 위한 방법은 바람직하게는 입구 챔버를 씻는 단계를 더 포함하고, 이 단계는,
- 제 2 입구를 통해 유체를 입구 챔버 안으로 도입하고, 그리고
- 차단된 입자를 위한 출구를 통해 입구 챔버로부터 차단된 입자를 모으는 것을 포함한다.
그래서 입구 챔버 체에 의해 차단된 입자는 차단된 입자를 위한 출구를 통해 입구 챔버로부터 효율적으로 제거될 것이다. 유체를 제 2 입구를 통해 도입함으로써 입자가 밖으로 씻겨내질 수 있다. 차단된 입자를 씻어내기 위한 유동은, 예컨대 입구 챔버를 통해 유체 유동을 밀기 위해 필터의 상류에 배치되는 펌프, 차단된 입자를 위한 출구에 배치되는 흡입 펌프, 및/또는 입구 챔버를 통해 유체 유동을 발생시키기 위한 수동식 펌프로 발생될 수 있다.
입구 챔버를 씻기 위한 방법(이를 위해 제어기가 배치될 수 있음)는 밸브를 작동시키는 순차적인 단계들을 더 포함하고, 이 단계는,
- 차단된 입자 출구 밸브를 개방하고;
- 제 2 입구 밸브를 개방하며,
- 씻기 후에 제 2 입구 밸브를 폐쇄하고,
- 차단된 입자 출구 밸브를 폐쇄하는 것을 포함한다.
씻기 동안에, 입구 밸브는 씻기 후에 개방되도록 폐쇄될 수 있다.
그래서, 차단된 입자는 액체 입구를 통해 흐르는 것이 방지된다. 입구 챔버를 씻은 후에, 밸브는 액체의 여과를 위해 작동될 수 있고, 그래서 액체는 입구를 통해서만 흐르고 여과된 액체는 여과된 액체를 위한 출구를 통해서만 흐르게 된다. 씻을 때 액체를 제 2 입구에 제공하도록 작동될 수 있는 펌프가 제 2 입구에 제공될 수 있다.
필터 장치를 사용하여 유체를 여과하기 위한 방법은 바람직하게 유체 챔버를 씻는 단계를 더 포함하고, 이 단계는,
- 제 2 입구를 통해 유체를 입구 챔버 안으로 도입하고, 그리고
- 입자 출구를 통해 유체 챔버로부터 입자를 모으는 것을 포함한다.
그래서 유체 챔버 내의 입자는 입자 출구를 통해 유체 챔버로부터 효율적으로 제거된다. 유체를 제 2 입구를 통해 도입함으로써 입자가 밖으로 씻겨내질 수 있다. 입자를 씻어내기 위한 유동은, 예컨대 유체 챔버를 통해 유체 유동을 밀기 위해 필터의 상류에 배치되는 펌프, 입자 출구에 배치되는 흡입 펌프, 및/또는 유체 챔버를 통해 유체 유동을 발생시키기 위한 수동식 펌프로 발생될 수 있다.
유체 챔버를 씻기 위한 방법(이를 위해 제어기가 배치될 수 있음)는 밸브를 작동시키는 단계를 더 포함하고, 이 단계는,
- 차단된 입자 출구 밸브를 폐쇄 위치에 두고;
- 입자 출구에 제공되어 있는 밸브를 개방하며,
- 제 2 입구 밸브를 개방하고,
- 씻기 후에 제 2 입구 밸브를 폐쇄하며,
- 입자 출구에 제공되어 있는 밸브를 폐쇄하는 것을 포함한다.
씻기 전에 그리고 그 후에, 입구 밸브와 출구 밸브는 그 후에 개방되도록 폐쇄될 수 있다.
유체 챔버를 씻기 위한 유체는 액체 입구, 제 2 입구 및/또는 여과된 액체를 위한 출구를 통해 흐르는 것이 방지된다. 유체 챔버를 씻은 후에, 액체의 여과를 위한 밸브가 작동될 수 있어, 액체는 입구를 통해서만 흐르고 여과된 액체는 여과된 액체를 위한 출구를 통해서만 흐르게 된다.
전술한 바와 같은 필터 장치를 사용하여 유체를 여과하기 위한 방법은 바람직하게 밸브의 개폐 시간을 정하는 단계를 더 포함하며, 이 단계는,
- 밸브를 미리 결정된 시간 동안 개폐하기 위한 시간 설정을 제공하기 위한 타이밍 장치를 제공하고, 그리고
- 시간 설정에 근거하여 밸브를 개폐하기 위한 신호를 제공하는 것을 포함한다.
그래서, 유체 챔버에 모인 입자는 입자 출구를 통해 유체 챔버로부터 자동적으로 제거될 것이다. 밸브의 개폐 시기는 타이밍 장치로 제어될 수 있다.
본 발명은 이하의 도로 더 설명되며, 이 도는 필터 장치의 바람직한 실시 형태를 나타내고, 본 발명의 범위를 한정하려는 의도는 결코 없다.
도 1은 필터 장치를 사시도로 나타낸다.
도 2는 도 1의 필터 장치의 단면을 나타낸다.
도 3은 유동 안내 기구의 일 예를 나타낸다.
도 4는 필터 장치의 작동 원리를 개략적으로 나타낸다.
도 5 - 9는 필터 장치의 다른 실시 형태들을 나타낸다.
도 10은 도 9의 필터 장치의 단면을 나타낸다.
도 11은 도 9의 필터 장치의 상면도를 나타낸다.
도 12는 도 9의 필터 장치의 다른 단면을 나타낸다.
도 13은 밸브를 작동시키기 위한 시스템을 나타낸다.
도 14는 필터 장치의 일 실시 형태에서 입구 챔버 체에 있는 구멍을 나타낸다.
도 15는 도 14의 입구 챔버 체의 단면을 나타낸다.
도 16은 펌프, 취수 시스템 및 밸브를 제어하기 위한 시스템을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 하우징(10)을 포함하는 필터 장치 또는 단순히 필터(1)가 나타나 있다. 이 필터(1)는 유체 입구(2), 유체 출구(3) 및 오물 및 모래와 같은 입자를 위한 출구(4)를 더 포함한다. 입구(2)와 출구(3)는 정렬되고 나사산(21, 31)이 제공되어 있으며, 이 나사산은 물 배관 시스템에의 필터(1)의 효율적인 연결을 가능하게 한다. 도 2에서, 출구(3)는 대안으로 내부 나사산(31)이 제공되어 있는 것으로 나타나 있다.
다시 도 2를 참조하면, 이 예에서 하우징(10)은 2개의 하우징 부분(11, 12)을 포함하고, 이들 하우징 부분은 이 예에서 스크류(13)를 사용하여 연결된다. 하우징 내부에는 하우징 챔버(14)가 형성되어 있고, 이 챔버에 입구(2) 및 출구(3, 4)가 연결된다. 입구(2)와 출구(3, 4) 각각은 하우징 챔버(14) 안에 이어져 있다.
하우징 챔버(14)에는 벽 부재(5)가 제공되어 있고, 이 벽 부재는 도 3에 별도로 나타나 있고, 하우징 챔버(14)를 입구(2)에 연결되는 입구 챔버(15)와, 출구(3, 4)가 연결되는 유체 챔버(16)로 분할한다. 입구 챔버(15)는 액체를 위한 버퍼로서 기능한다.
벽 부재(5)에는, 노즐(54)을 형성하는 개구(51)가 원 상에서 일정한 간격으로 제공되어 있다. 노즐(54)은 유동 챔버(16)의 중심 축선(A1)(도 4 참조) 주위에 접선 방향으로 배향되는 개구(52)를 갖는다. 입구 챔버(15) 안으로 들어가는 액체(도 2에서 화살표(A)로 나타나 있음)가 개구(51) 안으로 유입하고 개구(52)를 경유해 노즐(54)을 나가 유체 챔버(16) 안으로 들어갈 것이다. 따라서 소용돌이(도 4에서 화살표(B)로 나타나 있음)가 유체 챔버(16)에서 생성될 것이다. 따라서, 개구(51, 52)를 갖는 벽 부재(5)는 유체 챔버(16)에서 액체의 소용돌이를 유도하도록 배치된다. 유체는 소용돌이 축선 주위로 회전할 것이고, 소용돌이 축선은 유체 챔버(16)의 중심 축선(A1)과 일치한다.
입자 출구(4)는, 소용돌이 축선(A1)에 수직이고 그로부터 떨어져 있는 위치에 배치되며, 이는 도 2 및 4에서 가장 잘 볼 수 있다. 원심력을 통해, 입자는 소용돌이 축선(A1)으로부터 유체 챔버(16)의 내측벽(16a) 쪽으로 가압될 것이다. 이는 도 4에서 화살표(F)로 개략적으로 나타나 있다. 출구(4)는 이 내측벽(16a)에 배치되고, 적어도, 출구(4)는 내측벽(16a)에서 유체 챔버(16) 안에 이어져 있다.
입자가 외측으로 움직임에 따라, 무입자 액체는 내측으로(도 2 및 4에서 화살표(C)로 나타나 있음) 움직일 것이고, 여과된 유체를 위한 출구(3) 안으로 유입할 수 있다. 액체가 출구(3) 안으로 유입하지 않도록, 체(sieve)(6)가 제공된다. 이 체(6)는 유체 챔버(16)의 하측 벽(16b)과 벽 부재(5)의 하측 벽(5b)(도 3 참조) 사이에 배치되며, 이에는 본 예에서 오목부(53)가 제공되어 있다. 출구(3)는 원통형 체(6) 내부에 배치된다.
특히 도 2에서, 유체 챔버(16)는 실질적으로 원통형이지만, 그 챔버(16)의 직경은 축선(A1)에 걸쳐 변함을 볼 수 있다. 이 도에서 높이 방향으로 볼 때, 챔버(16)는 그의 중간부에서 더 넓게 되어 있는데, 즉 내측벽(16a)이 중심 축선(A1)으로부터 더 멀리 떨어져 있다. 입자는 이 영역에 축적될 것이다. 내측벽(16a)에는 홈(17)이 더 제공되어 있고, 출구(4)는 그 홈(17)의 위치에 배치된다.
출구(4)는 밸브(42)가 제공되어 있는 파이프 요소(41)에 연결된다. 이에 의해 출구(4)가 개폐될 수 있다. 폐쇄 위치에서, 출구를 통과하는 흐름은 없고, 적어도 파이프(41)를 통해서는 그렇지 않다. 유체 내의 입자는 유체 챔버(16)의 주변부에 축적될 것이다. 출구(4)가 이 주변부에 배치됨에 따라, 밸브가 열릴 때, 액체는 유체 챔버(16) 안에 축적된 입자를 동반할 것이고, 출구(4)를 통해 그 입자를 씻어낼 것이다. 따라서 유체 챔버(16)는 효율적으로 씻겨질 수 있다.
도 5에, 벽 부재(5)에 대한 대안예가 나타나 있고, 유체 챔버(16) 안에 소용돌이를 유도하기 위한 유동 안내 기구는 벽 부재(5)를 통과하는 복수의 도관(51)을 포함한다. 도관(51)은 중심 축선(A1) 주위에 소용돌이를 발생시키기 위해 중심 축선(A1) 주위에 접선 방향으로 배향된다. 도 6은 유동 안내 기구(5)가 노즐(54)의형태로 되어 있는 다른 예를 나타낸다.
도 7의 예에서, 유동은 중심 개구(51)에 의해 유체 챔버(16) 안에서 소용돌이로 안내되며, 그 중심 개구에는 유동을 다시 안내하기 위해 접선 방향으로 배향된 홈(59)이 제공되어 있다. 또한, 입구 챔버는 매우 작고 심지어 입구(2) 자체로 형성될 수 있다. 이 예에서, 체(6)는 돔형이지만, 여전히 출구(3) 주위에 배치된다. 도 8의 실시 형태에서, 유동 안내 수단(5)은 입구 챔버(15)와 유체 챔버(16) 사이에 형성되고, 경사지게 배향된 채널(58)을 사용하여 액체를 선회류로 반경 방향 외측으로 안내한다.
도 9 - 12의 실시 형태에서, 벽 부재(5)는 2개의 하우징 부분(11, 12) 사이에 고정되고, 입구 챔버(15)가 벽 부재(5)의 상류에 형성된다. 이 입구 챔버(15)에 입구 챔버 체(7)가 제공되고, 이 예에서 하우징 부분(11)과 벽 부재(5) 사이에 고정된다. 벽 부재(5)는 돌출 부재(8)에 의해 입구 챔버 체(7)를 지지하도록 배치된다. 입구 챔버 체(7)는 유체로부터 더 큰 입자를 걸러내고 벽 부재(5)에 있는 개구(51)의 막힘을 방지하고, 입구 챔버 체(7)는 입구(2)의 하류에서 액체 내 입자를 차단하도록 배치된다.
도 14에는, 입구 챔버 체(7)의 예가 더 상세히 나타나 있고, 도 15는 그 체(7)의 단면을 나타낸다. 입구 챔버 체(7)를 통과하는 액체 유동의 방향은 화살표(G)로 나타나 있고, 이는 입구와 출구 사이에 연장되어 있는 필터 장치의 길이방향에 대응한다. 입구 챔버 체(7)는 절두 원추(72) 처럼 성형된 돌출부를 가지며, 입구 챔버 체(7)의 구멍은 절두 원추의 상류 정상부(74)에서 절두 원추의 하류 기부(75)까지 이르는 개구(71)로 형성되며, 그 개구(71)의 단면은 액체 유동의 방향으로 넓어져 있다. 도 15에, 도 14의 입구 챔버 체(7)의 단면이 나타나 있다. 절두 원추(72)를 통과하는 개구(71)의 내벽(73)은 액체 유동의 방향으로 벌어져 있다. 도 14에 더 나타나 있는 바와 같이, 절두 원추의 상류 기부(74)의 평면에 대한 법선(76)은 액체 유동 방향에 대해 각도를 이룬다. 그래서 입자는 개구를 막지 않을 것이고 절두 원추(72) 사이의 위치로 갈 것이다.
체(7)에 남아 있는 입자를 씻어내거나 일반적으로 필터 장치(1), 예컨대 벽 부재(5)로부터 입자를 씻어내기 위해, 차단된 입자를 위한 출구(18)가 입구 챔버(15)에 연결된다(특히, 도 11 참조). 이 출구에는 밸브가 제공될 수 있고, 열리면, 입자가 출구(18)를 통해 씻겨질 수 있다. 출구(18)를 씻기 위한 유체는 입구(2)로부터 올 수 있다. 그러나, 입구 챔버(15)에 연결되는 제 2 유체 입구(19)를 제공할 수도 있다. 제 2 입구(19)로부터 오는 유체의 유동은 도 9 및 11에서 화살표(H)로 나타나 있다. 입구 챔버(15)를 씻어내기 위한 유체는 화살표(H)로 나타나 있는 바와 같이 제 2 입구(19)에 의해 도입된다. 차단된 입자를 위한 출구(18)는, 화살표(K)로 나타나 있는 바와 같이, 입구 챔버 체(7)에 의해 차단된 입자를 갖는 유체를 모으도록 배치된다.
입구(19)는 유체 챔버(16)를 씻기 위해 사용될 수 있다. 그래서, 입구(2)로부터의 액체 공급 없이 씻기가 가능하다. 펌프 또는 다른 유체 공급원이 예컨대 제 2 입구(19)에 연결될 수 있다.
도 13에는, 입자 출구(4)에 있는 입자를 씻어내기 위한 밸브(42)를 갖는 필터 장치(1)가 개략적으로 나타나 있다. 이 밸브(42)는 밸브(42)를 개폐하기 위한 제어 모듈(60)로부터 신호를 받도록 배치된다. 이 예에서, 제어 모듈(60)은 밸브(42)를 특정한 시간 동안 개폐하기 위한 신호를 제공하기 위한 타이밍 장치(61)를 포함한다. 제어 모듈(60)은 밸브(42)에 전력을 공급하기 위한 배터리 시스템(62)을 더 포함한다. 도 13은 밸브(42)에 전력을 공급하기 위한 그리고/또는 배터리 시스템(62)을 충전하기 위한 광기전 시스템(63)을 더 나타낸다. 도 13은 또한 필터 장치(1)의 하류에서 여과된 유체를 위한 출구(3)에 연결되는 터빈(65)을 더 나타낸다. 발전기(64)가 터빈(65)을 통과하는 액체의 유동을 사용하여 밸브(42)에 전력을 공급하고 그리고/또는 배터리 시스템(62)을 충전하기 위해 배치된다.
도 16에서, 필터 장치(1)는 펌프(81)의 상류에 제공된다. 펌프(81)는 펌프(81)를 제어하기 위한 제어 모듈(60)에 작동적으로 연결될 수 있다. 취수 시스템(80)이 더 제공되어 있다. 입자 출구(4)에 있는 입자를 씻어내기 위한 밸브(42)가 다시 개략적으로 나타나 있다. 또한, 차단된 입자 출구(18)와 관련된 밸브(42a) 및 제 2 입구(19)와 관련된 제 2 입구 밸브(42b)가 나타나 있다. 또한, 입구(2)를 위한 밸브(42c) 및 출구(3)와 관련된 밸브(42d)가 나타나 있다. 밸브(42d)는 출구(3)와 펌프(81) 사이에 배치된다.
밸브(42), 밸브(42a), 입구 밸브(42c) 및 출구 밸브(42d)는 각각의 밸브를 개폐하기 위한 제어 모듈(60)로부터 신호를 받도록 배치된다. 펌프(81)는 필터 장치(1)를 통과하는 액체의 유동을 생성하기 위한 제어 모듈(60)로부터 신호를 받도록 배치된다. 취수 시스템(80)에서, 액체 압력은 펌프(81)에 의해 유지될 수 있다. 제어 모듈(60)은 필터 장치(1) 내부의 압력을 측정하도록 배치된다. 이 예에서, 필터(1)를 씻기 위한 유체를 제공하는 제 2 펌프(82)가 나타나 있다. 그러나 제 2 입구(19)는 취수 시스템(80) 또는 다른 압력 시스템에 연결될 수 있다.
제어 모듈(60)은 펌프(81)를 끄기 위해 이 펌프에 신호를 보낼 수 있도록 배치되며, 대안적으로, 펌프가 꺼져 있음을 나타내는 신호가 제어기(60)에 제공될 수 있다. 제어 모듈(60)은 취수 시스템(80)을 제어하도록 더 배치될 수 있다. 제어 모듈은, 예컨대 펌프(81)가 꺼져 있을 때, 필터 장치(1)의 적어도 일부분을 씻기 위해 제 2 입구 밸브(42b)를 열도록 배치될 수 있다. 그래서 펌프(82) 및/또는 취수 시스템(80)은 제 2 입구(19)를 통과하는 유체 유동을 제공하도록 배치될 수 있다.
제어 모듈은 차단된 입자를 위한 출구(18)에 있는 차단된 입자 밸브(42a)를 열도록 배치될 수 있다. 입구 챔버(15)를 씻기 위한 유체 유동이 차단된 입자를 위한 출구(18)를 통해 그 차단된 입자를 밖으로 씻어낸다. 밸브(42), 바람직하게는 밸브(42d)는 유체를 출구(18)를 통해 가압하기 위해 닫힐 수 있다. 제어 모듈(60)은 또한 차단된 입자가 액체 입구(2)에 들어가는 것을 방지하기 위해 입구 밸브(42c)를 닫도록 배치될 수 있다. 제어 모듈(60)은 필터 장치(1)의 적어도 일부분을 씻기 위한 유체가 여과된 액체를 위한 출구(3)에 들어가는 것을 방지하기 위해 그 여과된 액체를 위한 출구(3)에 있는 출구 밸브(42d)를 닫도록 더 배치될 수 있다.
씻은 후에, 제어 모듈(60)은 유체 챔버(16)를 씻기 위한 유체가 차단된 입자를 위한 출구(18)에 들어가는 것을 방지하기 위해 차단된 입자 밸브(42a)를 닫도록 더 배치될 수 있다. 다음 단계에서, 유체 챔버(16)는 밸브(42)를 열어, 예컨대 또한 입구(19)로부터 오는 유체를 사용하여 씻겨질 수 있다. 대안적으로, 밸브(42a, 42)는 동시에 열리거나 또는 밸브(42)가 밸브(42a) 보다 먼저 열리고, 밸브(42a)는 밸브(42)가 닫힌 후에 열릴 수 있다.
본 발명은 이하의 실시 형태로 더 설명되고, 이 실시 형태는 본 발명의 범위를 한정하려는 의도는 결코 없다:
1. 유체로부터 입자를 제거하기 위한 필터 장치로서, 유체 챔버와 유체 입구, 여과된 유체를 위한 출구와 입자 출구를 포함하고, 각각은 유체 챔버에 연결되어 있고, 상기 필터 장치는 상기 유체 챔버 안에서 소용돌이 축선 주위에서 소용돌이 유동을 유도하기 위한 유동 안내 기구를 더 포함하고, 상기 입자 출구는 상기 소용돌이 축선에 실질적으로 수직인 위치에서 상기 유체 챔버에 연결되는, 필터 장치.
2. 실시 형태 1에 있어서, 상기 유체 챔버는 실질적으로 원통형이고, 입자 출구는 상기 원통형 벽에 배치되는, 필터 장치.
3. 실시 형태 1 또는 2에 있어서, 상기 유체 챔버는 변하는 직경을 가지며, 상기 입자 출구는 최대 직경을 갖는 유체 챔버의 위치에 배치되는, 필터 장치.
4. 실시 형태 1, 2 또는 3에 있어서, 상기 유체 챔버의 내벽의 적어도 일부분에는 홈이 제공되어 있고, 상기 입자 출구는 그 홈에 배치되는, 필터 장치.
5. 실시 형태 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 입자 출구에는, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 움직일 수 있는 밸브가 제공되어 있는, 필터 장치.
6. 실시 형태 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 유체 출구는 소용돌이 축선과 정렬되는, 필터 장치.
7. 실시 형태 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 체(sieve)를 더 포함하고, 이 체는 상기 여과된 액체를 위한 출구의 상류에 배치되는, 필터 장치.
8. 실시 형태 7에 있어서, 체는 원통 형상을 갖는, 필터 장치.
9. 실시 형태 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 필터 장치는 입구에 연결되는 입구 챔버를 더 포함하고, 입구 챔버는 유체 챔버로부터 벽 부재에 의해 경계가 정해지고, 상기 벽 부재는 유체 챔버 안에 소용돌이 유동을 유도하도록 성형된 적어도 하나의 개구를 포함하는, 필터 장치.
10. 실시 형태 9에 있어서, 벽 부재는 유체 챔버 안에서 소용돌이 유동을 유도하기 위한 복수의 접선 방향으로 배향된 노즐을 포함하는, 필터 장치.
11. 실시 형태 8 또는 9에 있어서, 원통형 체는 벽 부재와 유체 챔버의 벽 사이에서 여과된 유체의 출구 주위에 동축으로 배치되는, 필터 장치.
12. 실시 형태 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 여과된 유체를 위한 출구는 유체 입구와 정렬되는, 필터 장치.
13. 실시 형태 1 내지 12 중 어느 하나에 따른 필터 장치가 제공되는 유체 배관 시스템.
14. 실시 형태 1 내지 12 중 어느 하나에 따른 필터 장치를 사용하여 유체를 여과하기 위한 방법으로서, 유체를 액체 입구에 도입하는 단계, 유체를 여과하는 단계 및 여과된 유체를 상기 액체 출구로부터 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
15. 실시 형태 14에 있어서, 필터 장치를 씻는 단계를 더 포함하고,
이 단계는,
- 유체 출구에서 유동을 제한하고,
- 입자 출구에 제공되어 있는 밸브를 미리 결정된 시간 동안 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 개방하고,
- 입자 출구로부터 입자를 모으며, 또한
- 밸브를 폐쇄 위치로 움직이는 것을 포함하는, 방법.
본 발명은 나타나 있는 실시 형태에 한정되지 않고, 첨부된 청구 범위에 속하는 다른 실시 형태로도 확장된다.

Claims (40)

  1. 액체로부터 입자를 제거하기 위한 필터 장치로서, 유체 챔버와 액체 입구, 여과된 액체를 위한 출구와 입자 출구를 포함하고, 각각은 유체 챔버에 연결되어 있고, 상기 필터 장치는 상기 유체 챔버 안에서 소용돌이 축선 주위에서 소용돌이 유동을 유도하기 위한 유동 안내 기구를 더 포함하고, 상기 입자 출구는 상기 소용돌이 축선에 실질적으로 수직인 위치에서 상기 유체 챔버에 연결되며, 필터 장치는 입구에 연결되는 입구 챔버를 더 포함하고, 입구 챔버는 유체 챔버로부터 벽 부재에 의해 경계가 정해지고, 상기 벽 부재는 유체 챔버 안에 소용돌이 유동을 유도하도록 성형된 적어도 하나의 개구를 포함하는, 필터 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 챔버는 실질적으로 원통형이고, 입자 출구는 상기 원통형 벽에 배치되는, 필터 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유체 챔버는 변하는 직경을 가지며, 상기 입자 출구는 최대 직경을 갖는 유체 챔버의 위치에 배치되는, 필터 장치.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 유체 챔버의 내벽의 적어도 일부분에는 홈이 제공되어 있고, 상기 입자 출구는 그 홈에 배치되는, 필터 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자 출구에는, 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 움직일 수 있는 밸브가 제공되어 있는, 필터 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 밸브는 솔레노이드 밸브인, 필터 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 밸브를 개폐하기 위한 타이밍 장치를 더 포함하는 필터 장치.
  8. 제 5 항, 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 밸브에 전력을 공급하기 위한 배터리 시스템을 더 포함하는 필터 장치.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브에 전력을 공급하기 위한 광기전 시스템을 더 포함하는 필터 장치.
  10. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    터빈 발전기를 더 포함하고, 이 터빈 발전기는 액체 유동으로부터 전력을 발생시키도록 배치되는, 필터 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 터빈 발전기는 상기 여과된 액체를 위한 출구의 하류에 위치되는, 필터 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 출구는 상기 소용돌이 축선과 정렬되는, 필터 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    체(sieve)를 더 포함하고, 이 체는 상기 여과된 액체를 위한 출구의 상류에 배치되는, 필터 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 체는 원통 형상을 갖는, 필터 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    원통형 체는 상기 벽 부재와 유체 챔버의 벽 사이에서 상기 여과된 액체를 위한 출구 주위에 동축으로 배치되는, 필터 장치.
  16. 제 13 항, 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 체는 필터인, 필터 장치.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 체는 와이어 메쉬를 포함하고, 와이어 메쉬는 둥근 단면을 갖는 실을 사용하여 직조되는, 필터 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 장치의 하우징은 2개의 하우징 부분을 포함하는, 필터 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 벽 부재는 2개의 하우징 부분 사이에 고정되는, 필터 장치.
  20. 제 15 항 및 제 19 항에 있어서,
    상기 체는 하우징 부분과 벽 부재 사이에 고정되는, 필터 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구 챔버는 상기 벽 부재의 상류에서 액체를 거르기 위한 입구 챔버 체를 포함하는, 필터 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 입구 챔버 체는 벽 부재에 의해 지지되는, 필터 장치.
  23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 입구 챔버 체는 메쉬인, 필터 장치.
  24. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,
    상기 입구 챔버 체는 천공된 판인, 필터 장치.
  25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구 챔버 체에는 복수의 절두 원추가 제공되어 있고, 이 절두 원추의 상류 정상부에서 하류 기부까지 이르는 개구가 액체 유동의 방향으로 배향되고, 상기 절두 원추의 단면은 상기 액체 유동의 방향으로 넓어지는, 필터 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    절두 원추의 상류 정상부의 평면에 대한 법선은 상기 액체 유동의 방향에 대해 각도를 이루는, 필터 장치.
  27. 제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구 챔버 체는 펀칭 또는 사출 성형으로 만들어지는, 필터 장치.
  28. 제 21 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입구 챔버는 입구 챔버 체에 의해 차단된 입자를 위한 출구를 포함하는, 필터 장치.
  29. 제 28 항에 있어서,
    폐쇄 위치에서 상기 차단된 입자를 위한 출구를 통과하는 축방향 유동을 차단하도록 배치되는 차단된 입자 출구 밸브를 더 포함하는 필터 장치.
  30. 제 28 항 또는 제 29 항에 있어서,
    상기 입구 챔버는 차단된 입자를 입구 챔버로부터 차단된 입자를 위한 출구로 씻어내기 위한 제 2 입구를 더 포함하는 필터 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    폐쇄 위치에서 상기 제 2 입구를 통과하는 축방향 유동을 차단하도록 배치되는 제 2 입구 밸브를 더 포함하는 필터 장치.
  32. 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
    씻기를 위한 유체를 입구 챔버 안으로 도입하기 위한 펌프가 제 2 입구의 상류에 배치되는, 필터 장치.
  33. 제 1 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벽 부재는 유체 챔버 안에서 소용돌이 유동을 유도하기 위한 복수의 접선 방향으로 배향된 노즐을 포함하는, 필터 장치.
  34. 제 1 항 내지 제 33 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 여과된 액체를 위한 출구는 상기 액체 입구와 정렬되는, 필터 장치.
  35. 제 1 항 내지 제 34 항 중 어느 한 항에 따른 필터 장치가 제공되는 유체 배관 시스템.
  36. 제 1 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 따른 필터 장치를 사용하여 액체를 여과하기 위한 방법으로서, 액체를 액체 입구에 도입하는 단계, 액체를 여과하는 단계 및 여과된 액체를 상기 액체 출구로부터 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 필터 장치를 씻는 단계를 더 포함하고,
    이 단계는,
    액체 출구에서 유동을 제한하고,
    입자 출구에 제공되어 있는 밸브를 미리 결정된 시간 동안 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 개방하고,
    상기 입자 출구로부터 입자를 모으며, 또한
    상기 밸브를 폐쇄 위치로 움직이는 것을 포함하는, 방법.
  38. 제 36 항 또는 제 37 항에 있어서,
    상기 입구 챔버를 씻는 단계를 더 포함하고, 이 단계는,
    상기 제 2 입구를 통해 유체를 입구 챔버 안으로 도입하고, 그리고
    차단된 입자를 위한 출구를 통해 상기 입구 챔버로부터 상기 차단된 입자를 모으는 것을 포함하는, 방법,
  39. 제 36 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체 챔버를 씻는 단계를 더 포함하고, 이 단계는,
    상기 제 2 입구를 통해 유체를 입구 챔버 안으로 도입하고, 그리고
    입자 출구를 통해 상기 유체 챔버로부터 입자를 모으는 것을 포함하는, 방법,
  40. 제 36 항 내지 제 39 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브의 개폐 시간을 정하는 단계를 더 포함하며, 이 단계는,
    상기 밸브를 미리 결정된 시간 동안 개폐하기 위한 시간 설정을 제공하기 위한 타이밍 장치를 제공하고, 그리고
    상기 시간 설정에 근거하여 밸브를 개폐하기 위한 신호를 제공하는 것을 포함하는, 방법.
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