KR20240007672A - 멤브레인 홀더 및 멤브레인 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 튜브 필터에 적용하기 위한, 중공 섬유 멤브레인용 멤브레인 홀더에 관한 것으로, 상기 멤브레인 홀더는:
- 중앙 파이프로서, 상기 중앙 파이프를 통해 액체가 흐르도록 상기 중앙 파이프의 둘레를 따라 형성된 유입구들의 이격된 밴드들을 가지는 상기 중앙 파이프;
- 상기 중앙 파이프의 주위에 배치되는 홀딩 요소로서, 상기 홀딩 요소들은 상기 중앙 파이프의 둘레를 따라 분포된 방사상으로 연장하는 벽 부분들 및, 두개의 인접한 방사상으로 연장하는 벽 부분들 및 폐쇄 부분 사이에서 중공 섬유 멤브레인들의 다발을 구속하기 위해 상기 방사상으로 연장하는 벽 부분들의 자유 단부들 사이에서 연장하는 폐쇄 부분들을 포함하는, 상기 홀딩 요소; 및
상기 중앙 파이프 주위에 동심으로 배치되고 상기 중앙 파이프로부터 이격되며, 방사상 방향으로 볼 때 상기 유입구들의 밴드들을 커버하는 디플렉터 플레이트들을 포함한다.

Description

멤브레인 홀더 및 멤브레인 모듈

본 발명은 특히, 튜브 필터에 적용하기 위한 중공 섬유 멤브레인용 멤브레인 홀더에 관한 것으로,

중앙 파이프로서, 상기 중앙 파이프를 통해 액체가 흐르도록 상기 중앙 파이프의 둘레를 따라 형성된 유입구들의 이격된 밴드들을 가지는 상기 중앙 파이프;

상기 중앙 파이프의 주위에 배치되는 홀딩 요소들을 포함하고, 상기 홀딩 요소들은 상기 중앙 파이프의 둘레를 따라 분포된 방사상으로 연장하는 벽 부분들 및, 두개의 인접한 방사상으로 연장하는 벽 부분들 및 폐쇄 부분 사이에서 중공 섬유 멤브레인(hollow fibre membrane)들의 다발(bundle)을 구속하기 위해 상기 방사상으로 연장하는 벽 부분들의 자유 단부들 사이에서 연장하는 폐쇄 부분들을 포함한다.

이러한 멤브레인 홀더는 예를 들어, US20090071894로부터 알려진다. 이 공보에서 중앙 파이프가 관통하여 연장하는 원통형(cylindrical) 하우징을 포함하는 멤브레인 모듈이 개시된다. 이 중앙 파이프에는 중앙 파이프의 둘레 벽에 형성된 복수의 유입구(inlet opening)들이 제공된다. 별 형태의 홀딩 요소들이 중공 섬유 멤브레인들의 다발을 홀딩하기 위해 중앙 파이프 상에 배치된다.

필터링될 물 또는, 맥주, 와인, 주스, 유제품(dairy) 등과 같은 다른 액체는 헤더(header)를 통해 중공 섬유 멤브레인으로 펌핑되고, 필터링된 액체는 중공 섬유 멤브레인의 벽을 관통하여 중앙 파이프의 유입구들을 통해 배출된다.

시간이 지난 후, 중공 섬유 멤브레인은 액체로부터 너무 많은 입자를 필터링하여, 중공 섬유 멤브레인은 세척될 필요가 있다. 이는 멤브레인 모듈에서의 유동을 반대로 함으로써 수행된다. 액체는 중앙 파이프를 통해, 그리고 유입구들을 통해 중공 섬유 멤브레인들의 다발이 있는 공간으로 펌핑된다. 이후 액체는 벽을 통해 중공 섬유 멤브레인들을 관통하고, 필터링된 입자들이 중공 섬유 멤브레인으로부터 씻겨 나가도록 헤더를 통해 배출된다.

문제점은 멤브레인 모듈에서 유동을 반대로 할 때, 액체 흐름이 중앙 파이프의 유입구들로부터 배출된다는 점이다. 이러한 액체 분출은 중공 섬유 멤브레인을 손상시킬 수 있다.

본 발명의 목적은 앞서 언급된 단점들을 저감하거나 심지어 제거하는 것이다.

상기 목적은, 중앙 파이프 주위에 동심으로 배치 및 이격되고, 방사상 방향으로 볼 때 유입구들의 밴드들을 커버하는 디플렉터 플레이트들을 특징으로 하는, 전문에 따른 멤브레인 홀더를 가지는 본 발명에 따라 달성된다.

디플렉터 플레이트(deflector plate)들은 중앙 파이프로부터 이격되어 있지만, 방사상(radial) 방향으로 볼 때 유입구들을 커버한다. 이는 필터 모듈을 역으로 세척하는 동안, 액체의 분출(jets of liquid)이 중공 섬유 멤브레인 위로 직접 향하는 것을 방지한다. 결과적으로, 필터를 손상시키지 않고, 필터를 역 세척하기 위해 더 큰 유동이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 멤보레인 홀더의 바람직한 실시 예에서, 디플렉터 플레이트들은 링 형태이고, 내벽은 중앙 파이프의 외부 표면으로부터 등거리(equidistant)에 위치된다.

링 형태의 디플렉터 플레이트들은 중앙 파이프 주위에 쉽게 배치될 수 있고, 중앙 파이프의 외부 표면에 대한 내벽의 등거리 위치로 인해 모든 유입구들은 필터를 통해 유체를 역으로 세척할 때 유사한 저항을 가질 것이다.

중앙 파이프의 바람직한 단면은 원형이지만, 링 형태의 디플렉터 플레이트들을 사용하는 것은 계란형(oval)과 같은 다양한 단면을 사용할 수 있게 한다.

디플렉터 플레이트의 링 형태는 강한 형태로서, 유입구들로부터 분출되는 액체의 압력에 쉽게 저항할 수 있다.

본 발명에 따른 멤브레인 홀더의 보다 바람직한 실시 예에서, 홀딩 요소의 방사상으로 연장하는 벽 부분들은 각각의 링 형태의 디플렉터 플레이트에 배치된다.

이런 실시 예에 따라, 링 형태의 디플렉터 플레이트들은 유입구들의 밴드들을 커버하는 정확한 위치로 중앙 파이프를 넘어 슬라이드 될 수 있다. 동시에, 홀딩 요소들은 중공 섬유 멤브레인들의 다발들을 홀딩하기 위해 중앙 파이프의 길이를 따라 적절한 간격으로 위치된다.

본 발명에 따른 멤브레인 홀더의 다른 실시 예에서, 중앙 파이프는 각각 유입구들의 밴드들 중 적어도 하나를 가지는 동일한 파이프 부분들로 구성된다. 따라서, 필터 및 멤브레인 홀더를 조립할 때, 중앙 파이프에 동일한 파이프 부분들을 사용하는 것은 필터의 길이에 유연성을 허용한다.

바람직하게, 각 파이프 부분들의 일단은 파이프 부분의 타단의 내경에 대응하는 외경을 가지는 실린더형 부분을 가진다.

이는 파이프 부분들이 서로에 대해 부분적으로 슬라이드 되도록 허용한다. 양 파이프 부분들에 작은 노치와 그루브를 제공함으로써, 결합된 파이프 부분들이 쉽게 떨어지지 않도록 스냅 연결부가 제공될 수 있다.

멤브레인 홀더의 또 다른 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 링 형태의 디플렉터 플레이트는 각각의 파이프 부분에 배치되고, 길이방향 가이드 그루브가 링 형태의 디플렉터 플레이트의 내부 표면 및 파이프 부분의 외부 표면 중 하나에 배치되고, 리브가 링 형태의 디플렉터 플레이트의 내부 표면 및 파이프 부분의 외부 표면 중 다른 하나에 배치된다.

리브 및 그루브는 홀딩 요소를 갖는 링 형태의 디플렉터 플레이트가 올바른 각 위치에 위치되고 중앙 파이프의 길이를 따라 모든 홀딩 요소들이 올바르게 정렬되도록 가이드를 제공한다.

본 발명에 따른 멤브레인 홀더의 또 다른 실시 예에서, 방사상으로 연장하는 벽 부분들의 각각의 자유단은 2개의 결합 부재들을 포함하고, 각각의 폐쇄 부분은 각 단부에 폐쇄 부재를 포함하고, 벽 부분의 하나의 폐쇄 부재 및 폐쇄 부분의 하나의 폐쇄 부재는 힌지 축이 중앙 튜브 축에 평행한 힌지를 제공한다.

결합 부재들이 힌지이므로, 폐쇄 부재의 일단이 분리될 수 있어서, 폐쇄 부재가 다른 결합 부재 위에 힌지 연결(hinged away)될 수 있따. 이는 중공 섬유 멤브레인의 다발을 홀딩 요소들로 위치시킬 때 유용하다.

방사상으로 연장하는 벽의 자유단 상에 두개의 결합 부재들이 서로 동축(coaxial)으로 배치될 때가 더욱 바람직하다.

본 발명은 다음을 포함하는 멤브레인 모듈에 관한 것으로:

본 발명에 따른 멤브레인 홀더;

각각의 두개의 인접한 방사상으로 연장하는 벽 부분들 및 폐쇄 부분 사이에 배치되고, 중앙 파이프에 평행하게 연장하는 중공 섬유 멤브레인들의 다발;

물과 같은 액체를 중공 섬유 멤브레인에 공급하기 위해 중공 섬유 멤브레인들의 다발의 일단에 배치되는 적어도 하나의 헤더(header);

각각의 중공 섬유 멤브레인을 폐쇄하기 위해 중공 섬유 멤브레인들의 다발의 타단에 배치되는 폐쇄 부재; 및

적어도 하나의 헤더 및 폐쇄 부재 사이에 배치되는 하우징을 포함하고, 여기서 중앙 파이프는 필터링된 액체를 배출하기 위해 적어도 하나의 폐쇄 부재 또는 적어도 하나의 헤더를 통해 연장한다.

본 발명의 이러한 특징들 및 다른 특징들은 첨부된 도면과 함께 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 멤브레인 홀더의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 멤브레인 홀더를 구성하는 부분들의 분해도를 도시한다.
도 3은 다수의 부분들이 제거된 도 1의 멤브레인 홀더를 도시한다.
도 4는 하나의 폐쇄 부분이 개방된 도 3을 도시한다.

도 1은 본 발명에 따른 멤브레인 홀더(1)의 사시도를 도시한다. 멤브레인 홀더(1)는 중앙 파이프(2) 및 중앙 파이프(2) 주위에 축 방향으로 이격 배치되는 홀딩 요소들(3)을 가진다.

각각의 홀딩 요소(3)는 방사상으로 연장하는 벽 부분들(5)을 갖는 링 형태(ring shaped)의 디플렉터 플레이트(4)를 가진다. 폐쇄 부분들(6)은 벽 부분들(5)의 자유단들에 결합된다.

도 2는 도 1의 멤브레인 홀더(1)를 구성하는 부분들의 분해도를 도시한다. 중앙 파이프(1)는 파이프 부분들로 구성되고, 파이프 부분들은 타단의 내벽(8)의 직경에 대응하는 원통형 부분(7)이 있는 일단을 가진다. 원통형 부분(7)에는 노치(9)들이 제공되고, 이는 내벽(8) 상에 있는 타단의 그루브(10)들과 협력하여 중앙 파이프(2)를 구성하도록 파이프 부분들 사이의 스냅 연결을 제공한다.

파이프 부분(2)에는 필터링된 액체를 중앙 파이프(2)로 배출하는, 유입구들(12)의 밴드(band)(11)가 제공된다. 또한, 파이프 부분(2)의 외부 표면에는 축방향으로 연장하는 그루브(13)가 배치된다. 이 그루브(13)는 링 형태의 디플렉터 플레이트(4) 안쪽에 배치되는 리브(14)와 협력한다. 리브(14)는 디플렉터 플레이트들(4)의 내부 표면이 파이프 부분(2)의 외부 표면으로부터 등간격으로 이격 되도록 한다.

벽 부분들(5)의 자유단들에는 동축으로 정렬된, 한 쌍의 원통형 부싱들(15)이 제공된다. 이 부싱들(15)은 폐쇄 부분(6)의 양 단에 배치되고 힌지를 제공하는 핀들(16)에 결합한다.

도 3은 제2파이프 부분(2)과 조합하여 조립된 도 2의 부분들을 도시한다. 필터 모듈이 역 세척되면, 액체 유동(F)이 중앙 파이프 부분(2)으로 공급된다. (제2파이프 부분에 도시된 것과 같이) 디플렉터 플레이트가 없는 경우, 액체는 파이프 부분(2)으로부터 방사상으로 유동할 것이다. 그러나, 링 형태의 디플렉터 플레이트(4)가 유입구들(12)을 커버하도록 위치되면, 액체 유동(F)은 파이프 부분(2) 및 디플렉터 플레이트(4) 사이의 공간으로부터 축 방향으로 편향되어(deflected) 벽 부분들(5) 및 폐쇄 부분(6) 사이에 다발로 유지된 중공 섬유 멤브레인들이 손상되지 않게 한다.

도 4는 하나의 폐쇄 부분(6)이 개방되어 힌지 연결된 도 3의 실시 예를 도시한다. 이 도면으로부터, 중앙 파이프는 두개의 파이프 부분들(2)로 구성되어 있다는 점 또한 명확하다. 중앙 파이프(2)의 전체 길이를 따라 폐쇄 부분(6)을 개방함으로써, 중공 섬유 멤브레인들의 다발이 멤브레인 호러(1)에 배치될 수 있고, 이후 핀(16)을 방사상으로 연장하는 벽 부분(5)의 자유단에서 부싱(15)으로 이동시켜 폐쇄 부분(6)이 다시 폐쇄될 수 있다.

Claims (9)

1. 특히 튜브 필터에 적용하기 위한, 중공 섬유 멤브레인용 멤브레인 홀더로서,
   - 중앙 파이프로서, 상기 중앙 파이프를 통해 액체가 흐르도록 상기 중앙 파이프의 둘레를 따라 형성된 유입구들의 이격된 밴드들을 가지는 상기 중앙 파이프;
   - 상기 중앙 파이프의 주위에 배치되는 홀딩 요소들을 포함하고, 상기 홀딩 요소들은 상기 중앙 파이프의 둘레를 따라 분포된 방사상으로 연장하는 벽 부분들 및, 두개의 인접한 방사상으로 연장하는 벽 부분들 및 폐쇄 부분 사이에서 중공 섬유 멤브레인들의 다발을 구속하기 위해 상기 방사상으로 연장하는 벽 부분들의 자유 단부들 사이에서 연장하는 폐쇄 부분들을 포함하고,
   상기 중앙 파이프 주위에 동심으로 배치되고 상기 중앙 파이프로부터 이격되며, 방사상 방향으로 볼 때 상기 유입구들의 밴드들을 커버하는 디플렉터 플레이트들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 멤브레인 홀더.
2. 제1항에 있어서,
   상기 디플렉터 플레이트들은 링 형태이고, 상기 내벽은 상기 중앙 파이프의 외부 표면으로부터 등거리에 위치되는, 멤브레인 홀더.
3. 제2항에 있어서,
   상기 홀딩 요소의 방사상으로 연장하는 벽 부분들은 각각의 링 형태의 디플렉터 플레이트에 배치되는, 멤브레인 홀더.
4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
   상기 중앙 파이프는, 상기 유입구들의 밴드들 중 적어도 하나를 각각 가지는, 동일한 파이프 부분들로 구성되는, 멤브레인 홀더.
5. 제4항에 있어서,
   각각의 파이프 부분의 일단은 상기 파이프 부분의 타단의 내경에 대응하는 외경을 가지는 원통형 부분을 가지는, 멤브레인 홀더.
6. 제3항 및 제5항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 링 형태의 디플렉터 플레이트가 각각의 파이프 부분에 배치되고, 길이방향 가이드 그루브가 상기 링 형태의 디플렉터 플레이터의 내부 표면 및 상기 파이프 부분의 외부 표면 중 하나에 배치되고, 리브가 상기 링 형태의 디플렉터 플레이트의 내부 표면 및 상기 파이프 부분의 외부 표면 중 다른 하나에 배치되고, 상기 리브는 상기 그루브 가이드로 연장하는, 멤브레인 홀더.
7. 제1항 내지 제6항에 있어서,
   상기 방사상으로 연장하는 벽 부분들의 각각의 자유단은 두개의 커플링 부재들을 포함하고, 각각의 폐쇄 부분은 각각의 단부에 폐쇄 부재를 포함하고, 상기 벽 부분의 하나의 폐쇄 부재 및 상기 폐쇄 부분의 하나의 폐쇄 부재는 힌지 축이 상기 중앙 튜브 축에 평행한 힌지를 제공하는, 멤브레인 홀더.
8. 제7항에 있어서,
   상기 방사상 연장하는 벽의 자유단에 배치된 두개의 커플링 부재들은 서로 동축으로 배치되는, 멤브레인 홀더.
9. 멤브레인 모듈에 있어서,
   - 청구항 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 멤브레인 홀더;
   - 각각의 두개의 인접한 방사상으로 연장하는 벽 부분들 및 폐쇄 부분 사이에 배치되는 중공 섬유 멤브레인들의 다발로서, 상기 다발은 상기 중앙 파이프에 평행하게 연장하는 상기 멤브레인 다발;
   - 물과 같은 액체를 상기 중공 섬유 멤브레인들에 공급하기 위해 상기 중공 섬유 멤브레인들의 다발의 일단에 배치되는 적어도 하나의 헤더;
   각각의 중공 섬유 멤브레인을 폐쇄하기 위한 상기 중공 섬유 멤브레인들의 다발의 타단에 배치되는 폐쇄 부재; 및
   상기 적어도 하나의 헤더 및 상기 폐쇄 부재 사이에 배치되는 하우징을 포함하고, 상기 중앙 파이프는 필터링된 액체를 배출하기 위해 적어도 상기 폐쇄 부재 또는 적어도 하나의 헤더 중 하나를 통해 연장하는, 멤브레인 모듈.