KR830001385B1 - 내부에 공기확산기를 장치한 백형여과기를 가지고 있는 여과장치 - Google Patents

Abstract

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Description

내부에 공기확산기를 장치한 백형여과기를 가지고 있는 여과장치

제1도는 다수의 백형관상 여과기를 사용한 여과장치의 단면도.

제2도는 본 발명의 여과기 백 및 지지케이지(supporting cago)와 속이빈 확산기 튜우브를 도시한 백형여과기의 여러가지 부분품(component)의 측면도.

제3도는 여과장치의 여러가기 부분품 일부를 절개한 사시도.

제4도는 여과장치부분품의 일부를 절개한 측면도.

제5도는 제4도의 5-5선을 따라 절개한 단면도.

본 발명은 가스흐름으로 유입된 입자성물질을 여과하기 위하여 가늘고 긴 백형관상 여과기를 이용한 유형의 여과장치에 관한 것이다. 일반적으로 이러한 유형의 여과장치는 여과기 백을 가진 다수의 여과기 하우징 또는 "백하우스(bag house)"을 포함하고 있으며, 이 여과기 백은 그 내부로 지지프레임(frame) 또는 "케이지"가 위치되며 단부가 개방된 속이 빈 관상구조로 이루어져 있다.

입자를 가진 가스는 곧바로 여과기 하우징으로 들어가 가스가 투과될 수 있는 여과기백을 통과하여 흐르며 동시에 입자성물질이 여과되어 여과기백의 외부표면에 입자성물질이 있게 된다. 따라서 주기적으로 여과기백에 포획된 입자성물질을 제거하기 위하여 관상 여과기백의 배출구단부로 깨끗한 공기를 역류시키므로 여과기백을 깨끗히 하였다.

이러한 유형의 여과장치가 가지는 문제들중 하나는 여과기백으로부터 입자성물질을 제거하는데 상기의 세척작동은 효과적이지 못한다는 것이다. 이 여과기백은 입자성물질들로 점차 완전히 막히기까지 걸리는 시간동안만 사용된다. 이러한 바람직하지 못한 막힘이 증가하면서 여과장치를 지나는 압력은 강화되고 여과의 효과는 현저하게 감소된다. 심지어는 어느 여과장치에 있어서, 여과기백에서 입자성물질을 전혀 제거하지 못하므로 여과기백을 자주 갈아주어야 하는 것도 있다. 또한 여과기백에 입자성물질이 포획되므로 공기의 흐름을 방해하는 결과가 되는데 이 여과장치는 비교적 많은수의 여과기백을 장치하고 여과부위에 공기흐름의 비교적 낮은 비율로 이루어지게 설계되어 여과백이 입자성물질로 막혀지면서도 계속 사용할 수 있게 되었다.

여과기백에 입자성물질이 있게되면 여과기백에 역삭마멸을 일으켜 유효수명을 단축시키는 결과가 된다. 여과기백은 일상 20년이상의 유효수명을 가지나 입자성물질이 매우 높은 연삭의 특성을 가지는 어느 피해가 심한 장치에 있어서, 여과기백은 수주안으로 마모될 수 있다. 일반적으로 여과장치가 수백개의 여과기백을 가지는데 이 여과기백의 개당가격이 50-100달러이라 한다면 여과기백을 계속 대체시키는 비용이 매우 가격이 비싼 여과장치의 실질가격에 이른다. 종래의 수많은 여과장치에 있어서, 여과장치의 사용은 정부의 공기질 표준규격에 의하여 규제되어 유출가스가 가지는 입자성물질의 양을 제한하였다.

따라서 본 발명은 여과기백의 심한 마모와 백형여과장치에 있어 여과기백의 효율성이 결여된 세척문제들을 해결하였다. 또한 종전부터 여과기백의 세척을 개선시키는 여러가지 시도가 있어왔는데 예를들면, 미국특허 제3,053,030호와 제3,874,857호에 발표된 종전의 시도는 현존하는 문제들을 적절히 해결치 못하였다.

본 발명에 따른 여과기백에 대한 세척은, 여과기의 배출구단부에 주기적으로 깨끗한 공기를 역류시켰을 때 여과기백을 완전히 통과하여 공기를 확산하고 분포하기 위한 여과기백 수단을 내부에 설치하므로 현저히 향상되도록 하였다. 특히 본 발명에 따른 속이빈 확산기 튜우브는 관상의 지지케이지내에 종축으로 연장하여 여과기백의 배출구단부와 연통하는 일측단부까지 설치되었다. 이 확산기 튜우브는, 여과기백의 배출구단부에 주기적으로 깨끗한 공기를 역류시켰을때 여과기백을 완전히 통과하여 공기를 확산하고 분포시키기 위하여 표면에 확산공들을 천설(穿設)하여 여과기백 내부에 장치된다. 더구나 깨끗한 공기를 균일하게 분포시켜 여과기백의 세척이 효과적으로 이루어지게 하였으며 또한 여과기백의 과대한 굴곡(flexing)과 연삭마모를 감소시켰다. 본 발명의 속이빈 확산기 튜우브는 실제 여과장치의 효율을 좋게하였고 여과기백의 수명을 상당히 늘리었다.

본 발명의 속이 비고 표면에는 확산공이 천설된 확산기 튜우브가 정상적인 여과작용을 하는동안 공기흐름의 방해를 받는데 이는 확산기 튜우브가 여과기를 지나는 바람직하지 못한 압력강하에 의하여 여과작동에 방해를 받고 있을지도 모른다고 생각될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 여과기백내의 확산기 튜우브가 있으므로 생긴 공기흐름의 방해 및 어느정도 증가된 압력강하는 여과기백에 의하여 이루어진 증가된 세척효율에 의하여 그이상 상쇄된다.

실지로 이를 검사하면 여과장치에 신품의 여과기백을 설치한 초기에는 압력강하가 다소간 증가되며, 반면에 본 발명에 따른 여과기백은 백에 대하여 향상된 세척작용을 하고 또한 확산튜우브가 설치되므로 실제의 압력강하가 발생함에도 불구하고 본 발명의 속이빈 확산튜우부를 이용하지 않은 경우와 똑같은 배열을 한 여과장치와 비교된다. 여기서 세척효율의 증가가 약 2-3배정도의 일정한 압력강하 상태에서도 여과기를 통과시키는 용적(volumetric)으로본 공기흐름의 비율을 증가시킨다는 것을 알 수 있다. 이는 특정한 압력상태동안 소요되는 다수의 여과기백이 상당히 감축됨을 의미한다. 여과기백 하우스는, 여과기백이 정상작동중에 입자성물질이 포획되어 발생하는 효율의 감소와 증가된 압력강하를 중요시하거나 또는 보상하기 위하여 더이상의 과도한 설계를 필요로 하지 않는다. 따라서 본 발명은 여과장치의 전체적인 초기비용에서도 상당히 절약되며 유지비와 운영비가 감소되는 부수의 이득을 얻을 수 있다.

또한 본 발명의 특징과 장점은 여과기백의 유효수명이 매우 증가된다는 것이다. 이미 기술된 바와 같이 연삭마모로 인하여 여과기백을 자주 교체하게 되면 상당한 시간과 실질적인 운영비용을 증대시킨다. 본 발명의 속이빈 확산튜우브를 설치하므로 세척효율의 향상은 여과기백을 형성한 직물의 연삭마모의 원인이 되는 여과기백의 기공(pore)에 있는 입자를 다른 방법으로 제거토록 하는데 있다. 또한 여과기백내에 속이빈 확산튜우브가 있으므로 여과기백의 내부표면이 여과기백의 배출구 단부에서 나오는 여과된 공기의 매우 빠른 속도흐름으로부터 분리되거나 또는 격리되도록 작용하며, 이 공기의 흐름은 여과기백의 내부표면을 따라 흐르면서 이 튜우브 부위에 부수적인 마모를 일으킨다. 또한 여과기백 전반에 걸쳐 공기의 세척압력을 확산시키고 분포시키는 확산기튜우브는 여과기백이 공기의 집중된 송풍 또는 압력으로 인하여 과도한 굴곡을 일으키지 못하게 하고 또한 여과기백의 수명을 늘린다. 본 발명을 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 백형관상 여과기를 이용한 종래의 여과장치를 도시하였다. 이 여과장치는 일반적으로 백하우스라 칭하는 여과기 하우징(10)으로 구성되며, 이는 수평벽(11)에 의하여 하부의 여과쳄버(chamber)(12)와 상부의 여과된 공기플리넘(plenum)(13)으로 구분되었다. 도면부호(14)로 표시된 다수의 가늘고 긴 속이 빈 관상여과기백은 수평으로 분리하는 벽(11)에 의하여 보조적으로 지지되는 상단단부의 여러면에 수직방향으로 여과쳄버(12)에 고정된다. 각각의 여과기백(14)의 상단단부는 벽(11)에 형성된 구멍을 통과하도록 여과된 공기플리넘(13)과 연통하여 있다.

인입구도관(15)는 입자를 가지고 있는 가스를 여과쳄버(12)로 곧바로 가도록 각각의 여과기백(14)를 통과시키며, 그다음 입자성물질이 여과되어 여과기백의 외부표면에 포획되는 동안 가스를 투과할 수 있는 여과기백을 통과하여 공기흐름을 있게하였다. 이 여과된 가스는 여과기백(14)의 속이빈 내부를 통과한 후 각각의 여과기백의 배출구 단부위로 통과하여 여과된 공기쳄버(13)으로 가게하고 거기에서부터 여과된 가스는 배출구도관(16)으로 향하여 가게하였다.

입자성물질이 여과기백(14)의 외부표면에 집중되어 감에따라 여과기백을 깨끗이 하기위하여 충적된 입자성물질을 제거해야 할 필요가 있게 된다. 이는 주기적으로 깨끗한 공기를 여과기백을 통과하도록 역류시키므로 이루어질 수 있다. 실시예의 여과장치에. 압축된 공기원(source)(17)로부터 나오는 깨끗한 공기는 압축된 공기통로(19)의 밸브(18)을 순간적으로 개방하므로 여과된 공기플리넘(13)으로 향하게 된다. 동시에 밸브(21)압축공기식 또는 수압식 피스톤같은 적당한 작동기(actuator)(22)에 의하여 고딕선으로 도시된 위치로부터 파선으로 도시된 위치로 이동되어 배출구도관(16)으로 유도되는 여과된 공기배출을 막는다. 결국 압축된 공기는 각각의 여과기백(14)의 배출구단부로 역류하게 된다. 여과기백으로부터 제거된 입자성물질은 여과기 하우징(10)의 하단단부에 축적되어 나사컨베이어(23)에 의하여 제거된다.

제1도에 도시된 여과장치에 이용된 여과기 세척장치는 여과된 공기플리넘과 연통되어 있는 모든 관상여과기백이 압축된 공기를 순간적으로 압축시키므로 깨끗해지게 된다. 여과장치의 이러한 유형을 위하여 종래의 또다른 유형의 세척장치에 있어서, 압축공기도관들이 각각의 여과기백의 배출구단부와 연통되어 선택적으로 압축된 공기를 각각의 여과기백으로 향하게 간헐적으로 압력을 가하게 되었다. 또다른 종래의 세척장치는 오랜기간동안 공기를 역류시켜 여과기백을 세척하는 것이다. 위의 기술에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명은 종래의 모든 세척장치의 유형에 응용할 수 있다.

제2도는 여과장치의 여러가지 부분품을 도시하였다. 시도된 바와 같이 가늘고 긴 관상여과기백(14)는 가스가 투과할 수 있는 직물로 만들었으며 일측단부를 개방하고 타측단부를 폐쇄시킨 긴 양말과 유사한 형태로 되어있다. 또한 여과장치는 "케이지"라 불리우는 가늘고 긴 관상지지플레임(26)으로 되어있다. 지지플레임 또는 케이지(26)은 용이하게 공기가 흐르게 하기위하여 오픈워크(open-work)의 형태로 되어있으며, 일상 굵은선(wire)으로 성형된다. 지지플레임 또는 케이지(26)은 여과기 하우징의 벽(11)에 케이지를 고정하기 위하여 상단단부에 외부로 연장한 림(rim) 또는 플랜지(flange)를 가지며 케이지(26)의 하단단부는 단부플레이트(28)로 폐쇄된다. 케이지(26)은 관상여과기벽(14) 내부에 삽입하여 여과기백을 개방 관상구조가 되게하므로 입자를 가지고있는 가스가 여과기백내로 통과하여 감에 따라 여과작동중에 붕괴되는 것을 방지하였다.

본 발명에 따른 유형은 종래의 여과기백(14)와 지지케이지(26)과 도면번호(30)으로 표시된 속이빈 확산기튜우브를 결합하여 만들어졌다. 도시된 바와 같이 확산기튜우브(30)은 속이빈 지지케이지(26)내에 종으로 이동할 수 있도록 삽입되고 또한 그 크기를 같게 하였다. 확산기튜우브(30)은 가급적 상단단부의 외부에 둘러진 립(lip) 또는 플랜지(31)로 설치되어 확산기튜우브를 관상지지케이스(26)에 고정시키도록 하며, 또한 하단단부에 고리형 스페이서(32) 또는 다른 적당한 수단이 설치되어 원형케이지내에 확산기튜우브(30)을 중심에 있게하였다.

가급적 확산기튜우브(30)의 직경은 가능한 크게하여 단면적을 최대로 하고 동시에 확산기튜우브와 케이지(26) 사이를 충분히 세척되도록 하여 케이지내에 위치한 확산기튜우브를 이동시키도록 확산기튜우브가 원형케이지(26)과 여과기백(14)와 실지로 접촉되지 않게 하였다. 일상 확산기튜우브의 외부직경은 원형케이지 내부직경보다 다소적은 약 1내지 2인치이다.

확산기튜우브(30)은 여과장치가 손상받기 쉬운 상태를 견딜어 낼수 있는 어느 적당한 재료로 성형된다. 예를들면 부식성이 있는 높은온도의 배출가스에 손상받기 쉬운 여과장치에 있어서, 스테인레스강은 바람직한 재료이며, 다소못한 다른장치에 있어서도 다른 재료가 적당할 수 있다. 도시된 바와 같이 확산기튜우브는 원형의 지지케이지내에 삽입되기 위하여 원형의 단면으로 성형된다. 그러나 확산기튜우브는 원형이 아닌 또다른 단면형태를 가진 케이지내에 삽입하기 위하여 예를들면 타원과 같은 또다른 단면적의 형태로 만들어질 수 있다.

확산기튜우브(30)은 내부에 확산공 또는 개방부(33)들로 이루어졌으며, 이 확산공들은 여과기 배출구와 확산기튜우브로 깨끗한 공기를 주기적으로 역류시켰을때 여과기백 전반에 걸쳐 깨끗한 공기를 확산하고 분포시키기 위한 것이다. 확산공(33)은 실질적으로 확산기튜우브의 종선을 따라 주위전반에 걸쳐 고루 분포된다. 가급적 확산공(33)의 크기와 중심거리는 확산기튜우브가 약 35%부터 약 50%까지의 보이드(void) 영역을 가지는 것과 같다.

본 발명에 따르면 종래 여과기백 배열로 효율적이지 못한 세척의 주된원인중 하나는 깨끗한 공기의 역류가 여과기내로 수용되는 인접영역인 공칭여과기의 배출구 단부에 집중되게 압축되거나 또는 송풍되게 한 것이다. 실지로 깨끗한 공기의 역류효과는 공기배출구로부터 여과기의 최단부까지 분산되게 하는 것이다. 따라서 여과기의 배출구단부에 깨끗한 공기를 역류시키는동안 대부분의 여과기백은 세척이 되지만 실지에 있어서 여과기의 최단부는 본질적으로 세척이 되지못한다. 결론적으로 여과기백의 전길이는 여과작용을 위하여 효율적으로 이용되지 못하며, 따라서 여과기 효율은 감소된다.

본 발명의 속이비고 확산공이 천설된 확산기튜우브(30)은 여과기백 전반에 걸쳐 깨끗한 공기를 압축 또는 송풍하여 확산시키고 고루 분포시키는 작용을 하며 그에따라 여과기백에 대하여 더욱 효과적이고 효율적인 세척이 되게하였다. 이는 실험을 통하여 알수 있듯이 확산기튜우브를 장치함으로 여과기백으로부터 제거되는 입자성물질은 무게로 30%이상에 달한다. 또한 향상된 세척의 결과로 주어진 압력강하 작동중에서도 여과기로 경유하여 흐르는 공기의 부피는 약 2-3배로 증가된다. 종래의 배열로된 여과기의 출력단부의 인접한 부위에 깨끗한 공기가 순간적으로 집중적인 압력을 가하게 되면 그부위에서 여과기백의 과도한 굴곡을 일으키는 결과가 된다. 그러므로 여과기튜우브를 장치하므로 깨끗한 공기가 확산되어 여과기백의 과도한 굴곡을 피할 수 있고 여과기백의 유효수명을 증가시킬 수 있다.

여과기백의 마모를 일으키는 또다른 요인은 여과기 배출구단부에 인접한 내부표면을 따라 공기흐름의 속도가 매우 빠르다는 것이다. 여과기백을 경유하는 공기흐름의 속도가 비교적 느린반면 배출구단에 인접한 여과기백의 내부로 흐르는 공기흐름의 속도는 상당히 빠른데 이는 여과기백의 전표면적에 비교되어 공기가 흐르는 단면적이 감소된 것과 같은 효과를 가지기 때문이다. 여과기백을 통과할 수 있고 공기속에 포함되어 있는 먼지입자들이 포함된 매우 속도가 빠른 공기의 흐름은 정상적으로 여과기백의 내부표면을 따라 흐르게 되며 이 부위에서의 부수적인 마모와 연삭을 일으킨다. 여과기백 내부에 본 발명의 확산기튜우브를 설치하면, 이 튜우브는 여과기백의 내부표면을 속도가 빠르게 흐르는 공기로부터 분리 또는 격리시키므로 여과기백의 유효수명을 증가시킨다. 제2도와 제4도로부터 본 발명의 구체적 실시예를 분명히 알 수 있듯이 확산기튜우부(30)은 지지케이지(26)의 전길이보다 다소적은 길이를 가지며 확산기튜우브(30)의 하단단부는 개방된다. 본 발명의 유리한점과 장점을 이루기 위하여 확산기튜우브가 원형의 케이지의 전길이로 연장될 필요는 없다. 확산기튜우브(30)은 가급적 원형케이지(26) 전길이의 1/2보다 다소적은 길이를 갖도록하여 또한 케이지 전길이의 약 2/3-3/4정도가 바람직하다. 또한 확산기튜우브의 길이가 소정의 바람직한 길이보다 다소 짧을지라도 확산기튜우브를 사용치않는 종래 기술의 배열에 따라 얻어진 결과와 비교하여도 유리한 결과를 얻을 수 있다. 본 발명 확산기튜우브에 의하여 실지로 향상된 세척효과를 실험결과에 의하여 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

비교흐름의 검사는 2개의 영역을 가진 실험용 여과기검사장치를 사용하여 이루어지며, 각각의 구역은 같은 구조의 12개 백형여과기로 설치된다. 제1구역의 여과기는 종래의 구조로 되어 있으며 단지 여과기백과 그들의 지지케이지만을 포함하고 있고, 제2 구역의 여과기는 본 발명에 따른 속이비고 표면에 확산공이 천설된 확산기튜우브가 설치되었다. 이 검사는, 6, 8과 12의 여파기부위의 매제곱 피이트당 세제곱피이트 매분(cubic feet per minute per square footof filter area)의 공기대직물(air-o-cloth)(A/C) 정격치를 제공하며 매분 6온스의 고정된 먼지를 공급하는 다양하게 변하는 공기흐름의 속도에서 진행토록 하고, 이 검사중 6A/C비에서 매세제곱 피이트의 먼지하중은 1.5그레인(gtrains)이 되게하였다. 표 1의 자료는 새로운 여과기백을 갖춘 (6)의 A/C비에서 각각의 구역을 통과하여 운반된 공기의 부피와 그에 관련된 공기의 백분율(percentage)을 보여주고 있다.

[표 1]

공기흐름비율의 비교

이 자료는 신품의 백들로 설치된 초기시동시 종래의 여과기(구역 1)는 64.1%의 공기흐름을 유도하고 반면에 본 발명 확산기튜우브가 장치된 여과기(구역 2)는 단지 35.9%의 공기흐름을 유도한다. 이는 여과기내에 확산기튜우브가 있으므로 공기흐름의 장애가 발생되기 때문이다. 또한 여과기가 작동되어 8분이 경과한 후 각각의 구역을 경유하는 공기흐름은 표에서 알수 있듯이 구역 1로 51.5%의 공기흐름이 발생되고 구역 2로 48.5%의 공기흐름이 발생되어 거의 같아진다.

그 다음 이 여과기는 여과기를 역류하는 깨끗한 공기의 흐름으로 세척된다. 표 2의 자료는 여과기백의 세척후 각 구역을 통과하는 공기흐름을 보여준다.

[표 2]

공기흐름비율의 비교(한번의 여과기백 세척 후)

여과기 1의회 세척 후 구역 1의 여과기는 단지 26.1% 공기흐름만을 유도하였고 반면 구역 2의 여과기는 73.9%의 공기흐름을 유도하였다. 이로써 본 발명 확산기튜우브가 장치된 여과기는 구역 1의 종래의 여과기보다 더욱 효과적으로 세척된다는 것을 알수 있다. 여과기작동이 8분을 경과한 후 구역 2의 여과기는 구역 1의 38%에 달하는 공기흐름에 비교되어 62%의 공기흐름을 유도하는 구역 1의 여과기보다 상당히 세척이 잘 되어있는 상태로 유지된다. 마찬가지로 8과 12의 A/C 비율에서도 같은 결과가 나타난다. 도면과 명세서에 본 발명의 구체적인 실예를 상세히 설명하고 특수한 용어가 사용되었지만, 이들은 단지 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되었고 본 발명을 제한하고자 하는 목적은 아니다.

Claims (1)

1. 도시하고 본문에 상술한 바와 같이, 입자를 가진 가스가 여과기백의 외부로부터 통과하여 여과되고 입자성물질은 여과기백의 외부에 포획되므로 주기적으로 여과기백에 깨끗한 공기를 역류시켜 여과기백을 세척하기 위한 배출구단부로 작용하는 개방단부와 여과기백내에 위치되어 여과기백을 지지하는 관상케이지로 구성된 관상여과기백 유형의 여과장치에 있어서, 전길이에 걸쳐 개방부를 가진 가늘고 긴 형태의 속이빈장치를 관상형케이지내에 위치시켜 종으로 연장하고 여과기백의 배출구단부와 연통시켜서 여과기일측단부에 역류되는 깨끗한 공기흐름을 받아들여 이 여과기백을 통과하는 공기를 확산하고 분포시키므로서 여과기백이 더욱 효과적으로 세척되도록 하여된 내부에 공기확산기를 장치한 백형여과기를 가지고 있는 여과장치.

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