KR20230000590A - 상하 압축 방식의 필터 프레스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 상, 하판 사이에 위치하는 복수 개의 여과판 및 여과판 사이 공간을 지그재그로 연속하며 배치되는 여과포가 구비되는 가압유닛, 가압유닛에 유압을 제공하는 유압유닛, 슬러리를 공급하는 공급유닛, 각 유닛의 작동을 제어하는 제어유닛을 포함하는 필터 프레스 장치로서, 상기 가압유닛은, 전후좌우 각각으로 일정거리 떨어져 위치하며, 각각의 하단부위는 지면에 고정되고 각각의 상측부위는 수직 상방으로 연장되는 지지기둥; 판상 구조로 이루어져 지지기둥의 상단부위에 설치되는 지지판; 수직 상, 하방으로 일정거리 떨어져 지지판 하측 부위에 위치하는 상, 하판; 좌우 한 쌍으로 이루어져 지지기둥 사이에 위치하며 각각의 하단부위는 지면에 고정되고 각각의 피스톤 상단부위는 하판에 고정 결합되어 수직 상방으로 작용하는 제1유압실린더, 제1유압실린더 각각과 정렬되는 좌우 한 쌍으로 이루어져 지지판 상면에 설치되되 각각의 피스톤 하단부위는 상판에 고정 결합되어 수직 하방으로 작용하는 제2유압실린더; 각각의 상단부위는 상판의 하면 각 모서리 부위에 고정되고 각각의 하단부위는 수직 하방으로 연장되는 복수 개의 상부가이드관, 각각의 하단부위는 하판의 상면 모서리 부위에 고정되고 각각의 상단부위는 대향하는 상부가이드관 각각에 관통삽입되는 복수 개의 하부가이드관;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상하 압축 방식의 필터 프레스 장치를 제공한다.

Description

상하 압축 방식의 필터 프레스 장치{Filter press apparatus using simultaneous up-down compression}

본 발명은 필터 프레스 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 수직 하방의 힘과 수직 상방의 힘이 동시에 작동하도록 하여 협소한 공간에도 설치가 가능함은 물론 장시간 안정적인 운영이 가능하고, 설치된 유압실린더 중의 어느 하나가 비정상적으로 작동되더라도 진행 중인 작업을 정상적으로 종료할 수 있는 상하 압축 방식의 필터 프레스 장치에 관한 것이다.

필터 프레스 장치는 다단으로 적층되 여과판 사이에 지그재그 방식으로 여과포를 개재시키고, 여과판과 여과포 사이 공간에 슬러리를 공급하여 충전시킨 다음 압축공기 등을 가압하여 충전된 슬러리를 압착함으로써, 슬러리의 함수율을 대폭 감소시켜 슬러리 중의 고형 성분을 케익 형태로 분리하여 회수하는 장치이다. 이러한 필터 프레스 장치는 염료나 안료 등 함유하고 있는 산업 폐수는 물론 반도체 제조나 이차전지의 원료 처리 공정 등에 널리 사용되어 있다.

종래 제안되고 있는 필터 프레스 장치는 도 4에 개시된 수평 작동 방식과 도 5 및 도 6 각각에 개시되어 있는 수직 작동 방식으로 대별된다. 전자는 여과판을 지면에 수직한 상태로 중첩시킨 다음 좌우에서 수평으로 가압하여 슬러리를 압착하게 되는데, 좌우 가압판의 작동 간격 유지 및 유압유닛의 장착 등을 감안하면 일정크기 이상의 장치 설치 공간을 반드시 확보해야 하는 제약이 있다.

이에 비해, 후자는 여과판을 지면과 수평하게 중첩시킨 상태에서 상부에서 하부로 또는 하부에서 상부로 가압하여 슬러리를 압착한다는 점에서 전자에 비해 장치 설치에 따른 공간적 제약은 적으나, 도 5 및 도 6 각각과 같이 케익의 대량 생산을 위해 여과판을 다단으로 적층하게 되면 가압유닛 자체의 층고가 너무 높아진다는 점에서 전자와는 다른 형태의 공간적 제약이 뒤따른다.

게다가, 도 5와 같이 상부에서 하부로 슬러리를 압착하기 위해서는 유압실린더를 상측 지지판에 설치해야 하는데, 이럴 경우 유압실린더의 자중으로 인해 설치 가능한 유압실린더의 용량이 제한되는 단점이 있다. 이와 달리, 도 6과 같이 유압실린더를 지면에 설치하여 하부에서 상부로 슬러리를 압착하게 되면, 유압실린더의 설치 용량에는 제한은 없으나, 고정 상판 자체가 유압실린더에 의한 가압력에 대항해야 한다는 점에서 상판의 고정 상태에 따라 장치의 작동 여부가 좌우되는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 제2193514호 대한민국 등록특허 제1332031호 중국 특허공개 제11701291호

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 협소한 공간에도 설치가 가능할 뿐 아니라 대용량의 유압실린더를 사용하지 않더라도 적절한 탈수 공정을 수행할 수 있으며, 장시간 안정적인 작동을 담보할 수 있는 필터 프레스 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 상, 하판 사이에 위치하는 복수 개의 여과판 및 여과판 사이 공간을 지그재그로 연속하며 배치되는 여과포가 구비되는 가압유닛, 여과포를 세척하는 세척유닛, 가압유닛에 유압을 제공하는 유압유닛, 슬러리와를 공급하는 공급유닛, 각 유닛의 작동을 제어하는 제어유닛을 포함하는 필터 프레스 장치로서, 상기 가압유닛은, 전후좌우 각각으로 일정거리 떨어져 위치하며, 각각의 하단부위는 지면에 고정되고 각각의 상측부위는 수직 상방으로 연장되는 지지기둥; 판상 구조로 이루어져 지지기둥의 상단부위에 설치되는 지지판; 수직 상, 하방으로 일정거리 떨어져 지지판 하측 부위에 위치하는 상, 하판; 좌우 한 쌍으로 이루어져 지지기둥 사이에 위치하며 각각의 하단부위는 지면에 고정되고 각각의 피스톤 상단부위는 하판에 고정 결합되어 수직 상방으로 작용하는 제1유압실린더, 제1유압실린더 각각과 정렬되는 좌우 한 쌍으로 이루어져 지지판 상면에 설치되되 각각의 피스톤 하단부위는 상판에 고정 결합되어 수직 하방으로 작용하는 제2유압실린더; 각각의 상단부위는 상판의 하면 각 모서리 부위에 고정되고 각각의 하단부위는 수직 하방으로 연장되는 복수 개의 상부가이드관, 각각의 하단부위는 하판의 상면 모서리 부위에 고정되고 각각의 상단부위는 대향하는 상부가이드관 각각에 관통삽입되는 복수 개의 하부가이드관;을 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

상기 제2유압실린더의 전체 용량은 제1유압실린더 전체 용량의 10 ~ 15% 범위 내로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 제1유압실린더 각각과 정렬되는 좌우 한 쌍의 제2유압실린더 사이에는 제3유압실린더가 설치되고, 상기 제3유압실린더의 피스톤 하단부위는 상판의 중심부위에 고정 결합될 수 있다.

본 발명은 상, 하 각각에 별개의 유압실린더를 설치하여 수직 하방의 힘과 수직 상방의 힘이 동시에 작용하는 수직 작동 방식의 필터 프레스 장치를 제안함으로써, 협소한 공간에도 매우 용이하게 설치할 수 있다.

또한, 본 발명은 서로 반대 방향으로 작동하는 유압실린더의 외력을 차등화함으로써, 장치 자체의 구조적 안정성을 담보함과 동시에 작동과정에서 발생하는 진동을 최소화할 수 있고, 장시간 안정적인 작업이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명은 상판의 중심부위에 별도의 유압실린더를 마련함으로써, 수직 하방으로 작용하는 유압실린더 중의 어느 하나가 비정상적으로 작동하거나 작동 불능 상태가 되더라도, 진행 중인 작업을 무사히 마칠 수 있음은 물론 일방적인 힘에 의해 장치가 파손되는 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 필터 프레스 장치의 개략적인 전체 구성도.
도 2는 도 1에 있어 A-A 라인의 개략적인 구성도.
도 3a 및 도 3b 각각은 본 발명에 따른 필터 프레스 장치에 있어 가압유닛의 개략적인 작동 구성도.
도 4는 종래 필터 프레스 장치의 개략적인 일 구성도.
도 5는 종래 필터 프레스 장치의 개략적인 다른 구성도.
도 6은 종래 필터 프레스 장치의 개략적인 또 다른 구성도.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 여과판 및 여과포가 구비되는 가압유닛, 세척유닛, 유압유닛, 공급유닛, 제어유닛을 포함하여 이루어지는 필터 프레스 장치를 제안함에 그 기술적 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.

가압유닛은 공급되는 슬러리를 가압하는 부분으로, 도 1에 개시된 것과 같이, 지지기둥(11), 지지판(12), 상판(13) 및 하판(14), 상부가이드관(15) 및 하부가이드관(16), 여과판(17), 여과포(18), 제1유압실린더(21, 22), 제2유압실린더(25, 26)을 포함하여 이루어진다.

지지기둥(11)은 가압유닛을 전반적으로 지지하는 수단으로, 전후좌우 각각으로 일정거리 떨어져 위치하며, 각각의 하단부위는 지면에 고정되고, 각각의 상측부위는 수직 상방으로 연장된다. 이때, 지지기둥(11)은 도면과 같이 철근-콘크리트 구조물로 이루어지는 기초부와, 기초부 상측에 마련되는 지지프레임부로 이루어질 수 있다.

지지판(12)은 제2유압실린더(21, 22)가 설치되고 이를 지지하는 수단으로, 지지기둥(11)의 상단부위에 설치된다. 지지판(12)은 판상 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 일정두께를 가지는 강판이나, 강판을 용접한 강박스 구조로 이루어질 수 있다.

상판(13) 및 하판(14) 각각은 작용하는 외력에 의해 복수 개의 여과판(17) 및 여과포(18)를 가압하는 수단으로, 수직 상, 하방으로 일정거리 떨어져 지지판(12)의 하측 부위에 위치한다. 상, 하판(13, 15) 각각은 보강부가 마련된 강판 구조로 이루어질 수 있다.

제1유압실린더(25, 26)는 하판(14)을 수직 상방으로 가압하는 수단으로, 좌우 한 쌍으로 이루어져 지지기둥(11) 사이에 설치된다. 이때, 제1유압실린더(25, 26) 각각의 하단부위는 지면에 고정되고, 제1유압실린더(25, 26) 각각의 제1피스톤(27, 28) 상단부위는 하판(14)에 고정 결합된다.

제2유압실린더(21, 22)는 상판(13)을 수직 하방으로 가압하는 수단으로, 제1유압실린더(25, 26) 각각과 정렬되는 좌우 한 쌍으로 이루어져 지지판(12)의 상면에 설치된다. 이때, 제2유압실린더(21, 22) 각각의 제2피스톤(23, 24) 하단부위는 상판(13)에 고정 결합된다.

이처럼, 본 발명은 수직 작동 방식의 가압유닛을 제안하되, 상, 하 각각에 유압실린더를 설치하여 수직 하방의 힘과 수직 상방의 힘이 동시에 작동하도록 구성함으로써, 장치 설치에 따른 수평적인 공간 제약은 물론 수직적인 공간 제약 역시 완벽하게 해소하는 것이 가능하다.

이때, 본 발명은 제2유압실린더(21, 22)의 전체 용량이 제1유압실린더(25, 26) 전체 용량의 10 ~ 15% 범위 내로 이루어지는 경우를 제안한다. 즉, 도면과 같이, 수직 상방으로 작용하는 제1유압실린더를 주된 유압실린더로 구성하고, 수직 하방으로 작용하는 제2유압실린더를 보조 유압실린더로 구성하되, 제2유압실린더의 작용을 제1유압실린더의 작용과 대비하여 1/10 범위내로 유지하는 것이다.

이는, 제1유압실린더의 자중에 의한 지지판의 구조적 안정성을 담보함과 동시에 제1유압실린더의 작동과정에서 발생하는 진동을 최소화하고, 제2유압실린더에 의한 주된 외력에 대항하여 제1유압실린더에 의해 종된 외력을 상판에 전달함으로써 가압 과정에서 상판이 장시간 안정적인 상태를 유지할 수 있게 된다.

또한, 이때 본 발명은 제2유압실린더(21, 22) 사이에 제3유압실린더(31)가 더 마련되는 경우를 배제하지 않는다. 제3유압실린더(31)는 도면과 같이, 제1유압실린더(25, 26) 각각과 정렬되는 제2유압실린더(21, 22) 사이에 설치되며, 제3유압실린더(31)의 제3피스톤(32) 하단부위는 상판(13)의 중심부위에 고정 결합된다.

본 발명이 제2유압실린더(21, 22)와 유사하게 수직 하방의 외력이 작용하는 제3유압실린더(31)를 상판(13)의 중심 부위에 설치하는 구성을 제안하는 이유는, 제2유압실린더(21, 22)의 작용을 보완함과 동시에 장치가 파손될 수 있는 비상 사태를 대비하기 위함이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 있어 제1유압실린더가 주된 작동체이고, 제2유압실린더는 제1유압실린더의 작동을 보조하는 종된 작동체이다. 때문에, 제1유압실린더가 작동하는 과정에서 제2유압실린더 중의 어느 하나가 비정상적으로 작동하거나 작동 불능이 되면, 가압 과정이 정상적으로 이루어지지 않거나, 최악의 경우 장치 자체가 파손되는 심각한 피해가 발생할 수 있다.

이를 위해, 본 발명은 상판의 중심부위에 별도의 제3유압실린더를 마련하여, 제2유압실린더 중의 어느 하나가 비정상적으로 작동하거나 작동 불능 상태가 되면, 즉각 제3유압실린더가 작동될 수 있도록 구성함으로써, 진행되고 있는 가압 과정을 무사히 종료시키거나 제1유압실린더의 작동으로 인해 장치가 파손되는 현상을 원천적으로 방지하는 것이 가능하다.

복수 개로 이루어지는 상, 하부가이드관(15, 16) 각각은 상, 하판(13, 14)의 정확한 수직 운동을 가이드하는 수단이다. 상부가이드관(15) 각각의 상단부위는 상판(13)의 하면 각 모서리 부위에 고정되고, 각각의 하단부위는 수직 하방으로 연장된다. 하부가이드관(16) 각각의 하단부위는 하판(14)의 상면 모서리 부위에 고정되고, 각각의 상단부위는 대향하는 상부가이드관(15) 각각에 관통삽입된다.

여과판(17)은 상, 하판(13, 14) 사이에 적층되는 복수 개로 이루어지며, 여과포(18)는 여과판(17) 사이 공간에서 지그재그로 연결되어 배치된다. 세척유닛(8)은 여과포(18)를 세척하는 수단으로, 그 내부에는 여과포(18)를 감거나 풀어주는 롤이 구비된다. 세척유닛(8)은 세척액탱크(5)와 연결된다.

유압유닛(1)은 제1, 2유압실린더(21, 22, 25, 26) 및 제3유압실린더(31) 각각에 유압을 공급하는 수단으로, 유압펌프가 구비될 수 있다. 슬러리공급유닛(2)은 여과판(17) 각각에 슬러리를 공급하는 수단이다. 그리고, 도면부호 3, 4, 7 각각은 고압의 공기를 공급하는 고압공기공급유닛, 압축수공급유닛, 폐수저장유닛이다. 제어유닛(6)은 전술한 각 유닛의 작동을 제어하는 수단이다.

이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 개략적인 작동 구성을 전술한 설명 및 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

먼저, 도 3a 상태에서 제어유닛(6)의 제어신호에 따라 유압유닛(1)이 작동하여, 제1, 2유압실린더(25, 26, 21, 22) 각각에 유압을 공급한다. 제1유압실린더(25, 26)에 유압이 공급되면, 제1피스톤(27, 28)이 수직 상방으로 작용하면서 하판(14)을 상판(13) 방향으로 밀어올린다. 이때, 유압 공급은 제2유압실린더(21, 22)에도 동시에 이루어지기 때문에, 제1피스톤(27, 28)이 수직 상방으로 작용할 때 제2피스톤(23, 24)은 제1피스톤(27, 28)의 작용 방향과 반대인 수직 하방으로 작용하며 상판(13)을 하판(14) 방향으로 밀어내린다.

이에 따라, 하판(14)은 적층되어 있는 여과판(17) 및 여과포(18)를 압축하며 수직 상승하고, 상판(13)은 적층되어 있는 여과판(17) 및 여과포(18)를 압축하며 수직 하강한다. 상, 하판(13, 14) 각각의 운동은 상, 하부가이드관(15, 16)에 의해 정렬되어 수직하게 이루어진다.

도 3b와 같이, 상, 하판(13, 14) 사이에 위치하는 복수 개의 여과판(17) 및 여과포(18)이 완전히 밀착되면, 제어유닛(6)의 제어신호에 따라 공급유닛(2)이 작동하여 여과판(17) 각각의 캐비티에 슬러리를 공급하여 충전시킨다. 여과판(17) 각각의 캐비티에 슬러리가 충전되면, 제어유닛(6)의 제어신호에 의해 유압유닛(1)이 제1, 2유압실린더(25, 26, 21, 22) 각각에 유압을 더 공급한다.

이에 따라, 제1, 2유압실린더(25, 26, 21, 22) 각각은 수직 상방 및 수직 하방 작용하여, 여과판(17) 각각의 캐비티에 충전되어 있는 슬러리를 압축하고, 슬러리를 압축하는 과정에서 추출된 물이 자연스럽게 배출되면서 슬러리의 함수율이 떨어진다. 이어, 고압공기가 공급되어 슬러리를 건조시켜 고형 성분의 케익으로 만들고, 압축수가 공급되어 여과판(17)의 배출라인을 세척한다.

슬러리가 건조되고 여과판(17)의 배출라인이 세척되면, 제어유닛(6)의 제어신호가 유압유닛(1)이 전달되어 제1, 2유압실린더(25, 26, 21, 22) 각각에 공급된 유체를 서서히 회수한다. 이에 따라, 상, 하판(13, 14) 각각은 수직 상방 및 수직 하방으로 서서히 이동하며, 최종적으로 도 3a와 같이 원상태로 복귀한다. 상, 하판(13, 14)이 원상태로 복귀하면 제어유닛(6)이 세척유닛(8)을 작동시켜 여과포(18)를 권취한다.

세척유닛(8)이 여과포(18)를 권취하면, 각 여과포(18) 상면에 고형화된 케익이 여과포(18)를 따라 일방향으로 이동한 다음 여과포(18)의 이동 방향이 바뀌는 각 여과판(17)의 일단 부위에서 각각의 여과포(18)로부터 자연스럽게 분리되며 하방으로 자유 낙하한다. 가압유닛의 하부에는 미도시된 수거함이 마련되며, 자유 낙하는 케익들은 수거함에 일시 저장된 다음 수거된다.

이때, 여과포(18)는 세척유닛(8) 내부에서 세척액탱크(5)로부터 공급되는 세척액에 의해 세척되면서 권취된다. 각 여과포(18)로부터 고형화된 케익이 모두 회수되고, 여과포(18)에 대한 세척이 완료되면, 제어유닛(6)의 제어신호에 따라 세척유닛(8) 내부에 권취되어 있던 여과포(18)는 서서히 풀려나가며 원위치로 복귀하여 다음 작업을 대비하게 되며, 이후 전술한 작업이 반복 진행된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

11 : 지지기둥 12 : 지지판
13 : 상판 14 : 하판
15 : 상부가이드관 16 : 하부가이드관
17 : 여과판 18 : 여과포
21, 22 : 제2유압실린더 23, 24 : 제2피스톤
25, 26 : 제1유압실린더 27, 28 : 제1피스톤
31 : 제3유압실린더 32 : 제3피스톤

Claims (3)

1. 상, 하판 사이에 위치하는 복수 개의 여과판 및 여과판 사이 공간을 지그재그로 연속하며 배치되는 여과포가 구비되는 가압유닛, 여과포를 세척하는 세척유닛, 가압유닛에 유압을 제공하는 유압유닛, 슬러리 및 고압 공기를 공급하는 공급유닛, 각 유닛의 작동을 제어하는 제어유닛을 포함하는 필터 프레스 장치로서,
   상기 가압유닛은,
   전후좌우 각각으로 일정거리 떨어져 위치하며, 각각의 하단부위는 지면에 고정되고 각각의 상측부위는 수직 상방으로 연장되는 지지기둥;
   판상 구조로 이루어져 지지기둥의 상단부위에 설치되는 지지판;
   수직 상, 하방으로 일정거리 떨어져 지지판 하측 부위에 위치하는 상, 하판; 좌우 한 쌍으로 이루어져 지지기둥 사이에 위치하며 각각의 하단부위는 지면에 고정되고 각각의 제1피스톤 상단부위는 하판에 고정 결합되어 수직 상방으로 작용하는 제1유압실린더, 제1유압실린더 각각과 정렬되는 좌우 한 쌍으로 이루어져 지지판 상면에 설치되되 각각의 제2피스톤 하단부위는 상판에 고정 결합되어 수직 하방으로 작용하는 제2유압실린더;
   각각의 상단부위는 상판의 하면 각 모서리 부위에 고정되고 각각의 하단부위는 수직 하방으로 연장되는 복수 개의 상부가이드관, 각각의 하단부위는 하판의 상면 모서리 부위에 고정되고 각각의 상단부위는 대향하는 상부가이드관 각각에 관통삽입되는 복수 개의 하부가이드관;을
   포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상하 압축 방식의 필터 프레스 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2유압실린더의 전체 용량은 제1유압실린더 전체 용량의 10 ~ 15% 범위 내로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상하 압축 방식의 필터 프레스 장치.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
   상기 제1유압실린더 각각과 정렬되는 좌우 한 쌍의 제2유압실린더 사이에는 제3유압실린더가 설치되고, 상기 제3유압실린더의 제3피스톤 하단부위는 상판의 중심부위에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 상하 압축 방식의 필터 프레스 장치.

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