KR910004446B1 - 자기분리된 입자의 세정방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자기분리된 입자의 세정방법

제 1 도(a) (b)는 본 발명의 세정방법을 도시한 설명도.

제 2 도(a)는 대상액 여과중의 설명도, (b)는 필터 세정시의 설명도, (c)는 교번 자장의 도표, (d)는 (a)의 부분 설명도, (e)는 (b)의 부분 설명도.

제 3 도(a)는 대상액 여과중의 다른 예의 설명도, (b)는 필터 세정시의 다른 예의 설명도, (c)는 다른 예의 교번 자장의 도표, (d)는 (a)의 부분 설명도, (e)는 (b)의 부분 설명도.

제 4 도는 본 발명의 작용 설명도.

제 5 도는 본 발명의 장치 예의 설명도.

제 6 도는 본 발명의 다른 예의 설명도.

제 7 도는 본 발명의 작용 설명도.

제 8 도는 본 발명의 방법의 장치예를 도시하는 설명도.

제 9 도 및 제 10 도는 본 발명의 방법을 실시했을 때의 효과를 나타낸 도표.

제 11 도는 자성입자의 자기분리시스템의 설명도.

제 12 도(a),(b) 및 제 13 도는 종래의 필터 세정방법을 도시하는 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 냉간압연공정 (2) : 자기필터

(3) : 순환탱크 (5) : 배출탱크

(6) : 자석 (9) : 펌프

(10) : 파이프 (11) : 모터

(12) : 필터본체 (13) : 노즐

본 발명은 금속가공이나 마모에 의하여 발생하는 자성입자, 수중이나 대기중에 존재하는 자성입자, 자성을 수반한 미생물, 및 유체중에 혼입되는 자성입자를 연속적으로 제거하는 필터의 세정방법에 관한 것이다.

종래, 유체속에 혼입되는 자성입자나 자성을 수반하는 미생물의 제거에는 영구자석을 사용한 자기분리기나, 강자성체 섬유나 강자성체 비즈등을 사용한 전자필터등이 사용되고 있다.(이하 전자필터에 부착하고 있는 자성입자등을 필터에서 제거하는 것을 세정이라 한다.)

그러나, 전자(前者)에서는 성능이 낮고 정화에는 불충분하고, 후자로는 입자제거 성능은 양호하나, 필터세정을 효과적으로 실시할 필요가 있다. 예를들면 일본 특개소 54-86878호 공보는 자계를 0으로 하기 위하여 대규모의 전자석의 사용이나 자계로부터 필터를 떼어내기 위한 대규모의 장치가 필요하고. 방대한 전력소비나 큰 제작원가를 수반하고, 코스트 퍼포먼스를 만족할 수 없다.

한편, 예를들면 제철업이나 금속공업, 자동차등의 프레스, 가공산업에 있어서는 그 제품 제조공정중에 사용되는 세정수, 압연유, 냉각수 가공유등이 액중에 다량의 자성입자가 혼입된다. 이것은 제품표면의 청정도를 악화시킬 뿐만 아니라, 제품의 상처발생등 품질에도 큰 영향을 주고 있고, 또 이들 자성입자가 원인으로 탱크나 배관류의 세정 코스트도 증가되고 있다.

또, 담수, 상수등의 처리설비에 있어서도 탱크나 배관속에 발생하는 녹이나 철 박테리아등의 발생은 피할 수 없고, 수도물속의 적수(赤水)등의 원인이 되고 있다. 그들을 제거하기 위하여 대규모의 정화조나 분리장치가 필요해지고, 많은 비용을 소비하고 있다.

그러므로, 이들 액속의 자성입자를 효과적으로 제거하는 것은 제조업에 있어서는 제품 품질이나 설비의 정비원가에 좋은 결과를 초래하고, 물처리 설비에 있어서는 설비원가의 절하 및 수도물의 안전성 향상등에 기여하게 된다. 그러나 이들이 자성입자는 대단히 미세하고, 통상의 여과 필터로는 곧 막혀 버린다. 또 종래의 자기분리장치로는 코스트 퍼포먼스에 맞지 아니한다.

예를들면, 제철업의 예에서는 냉각압연된 냉연강판은 압연공정에 있어서 발생한 철미립자가 강판표면에 부착하고 있으므로 그 제거를 위하여 전해탈지공정을 거쳐서 다음 공정의 열처리공정이나 도금등으로 보내진다.

이 경우, 압연유 탱크나 세정액 탱크에서는 철분 함유량을 저하시키기 위하여 드럼식 자기분리장치와 천을 사용한 필터가 일반적으로 사용된다. 그러나, 드럼식 자기분리장치는 드럼표면 근방의 자력만으로 자성입자를 흡착하여 제거하므로 제거효율은 극히 낮다. 또, 천 필터는 철미립자가 자나치게 미세하기 때문에 제거효율이 높지않고 또한 곧 막히게 되므로 천의 값이 많이 허비된다.

종래의 장치로서는 강자성 세선을 사용한 전자필터가 있다. 이것은 고 구배자기분리의 원리를 사용하여 강자성 세선 주위에 큰 자기구배를 발생시켜서 자성입자를 효율적으로 분리할 수 있다. 그러나 현상의 구조로는 필터 세정이 어렵고, 그로인해 거대한 전자코일을 사용하여 자계의 제어를 실시하고 있고, 대규모적인 장치와 많은 제작비, 방대한 전력소비를 수반한다. 따라서 필터에 부착한 자성입자를 저 코스트로 고효율로 세정하는 것이 최대의 과제로 되고 있다.

본 발명의 목적은 자기분리된 입자를 자기필터에서 효율적으로 제거하는 자기필터의 세정방법을 제공하는 것이다.

액중의 자성입자를 제거하는 자기분리방법의 개요를 제 11 도를 사용하여 설명한다.

예를들면, 냉간압연공정(1)에 사용되는 압연유중에는 그 냉간압연중에 발생한 자성입자가 함유된다. 그 압연유는 경로 A₁를 통하여 자기 필터(2)로 보내져서, 자성입자가 제거되어 정화된 후, 펌프로 압송되어서 경로 A₂를 지나서 순환탱크(3)에 저류된 후 재차 냉간압연공정(1)에서 사용된다.

또, 냉간압연공정(1)에 사용된 압연유를 경로 A₃을 통해서 순환탱크(3)에 저류하고, 경로 A₄-A₂를 통하여 그 도중의 자기필터(2)에서 정유하는 시스템도 실시되고 있다.

어느 정유 시스템에 있어서도 시간의 경과와 함께 자기필터(2)의 자성입자 제거성능이 저하되기 때문에 정기적으로 또는 제거성능 저하에 따라 필터를 세정하게 된다.

세정시는 경로B₁에서 세정 매체(물, 증기, 기름 등)가 투입되어 자기필터 엘리먼트를 1000-3000rpm로 회전하므로써 필터를 세정하고, 배출된 자성입자는 경로 B₂를 배출탱크(5)에 저류된다. 이 방법을 반복실시하므로써 압연유속의 자성입자를 연속적으로 고효율로 제거하고 있다.

본 발명은 자기필터로 액속의 자성입자를 제거한 후, 자기필터에 부착한 자성입자를 자기필터속에서 유리하게 제거하고, 필터를 세정하는 것을 특징으로 하는 것이다. 그것을 위하여 본 발명은 자기필터를 아래 위에서 사이에 끼우는 형상으로 자석을 배치하고, 자석을 고정한 채로 자기필터를 회전시키므로써 발생하는 원심력과 교번 자계에 의하여 필터를 세정하는 것을 특징으로 한다.

즉, 일반적으로 종래 사용되고 있는 자기필터(2)는 제 12 도의 도시와 같이 필터회전면내에서 방사형상으로 자석(6)이 설치되고, 또 자석(6)은 필터 두께방향으로 설치되고 있다. 이와 같은 자기필터(2)를 회전시켜서 원심력을 이용하여 자성입자를 필터내에서 세정할 때, 입자에 자기인력을 이기는 유체항력을 부여하는 세정액을 공급하고 있다. 이필터의 세정액 흐름을 제 13 도에 도시한다.

즉, 자기필터(2)의 회전에 의하여 세정액은 회전과 반대방향으로 화살표(a)와 같이 포물선을 그리며 흐르고자 하는데 자석(6)이 장벽이되어 화살표(b)와 같이 흐름의 후반은 자석을 따라 흐르고, 지수역(止水域)(c)를 형성하고, 필터중에 세정이 안되는 영역이 발생하여 완전히 필터내 자성입자를 제거할 수가 없다.

또, 이것을 세정할 때, 필터중의 자계는 고정되고 있고, 세정력으로서는 입자에 작용하는 원심력과 원심력에 의하여 유체항력이 증가한 세정액밖에 작용하지 않는 것도 세정효율이 낮은 원인으로 들 수 있다.

그러므로, 본 발명은 제 1 도의 도시와 같이 필터회전면의 상하에 자기필터 엘리먼트(2)를 사이에 끼우는 형태로 복수의 자석(6)을 배치한다. 즉, 상하자석을 서로 당기는 형태로 회전방향에 교번 배치하므로써 필터회전방향에 대하여 수직방향으로 자계가 형성되고, 필터회전방향으로 복수의 자계가, 인접하는 것끼리 서로 방향을 틀리게하여 교번 자계를 실현한다. 따라서 필터 세정시에는 (b)도의 도시와 같이 그 교번 자계중에서 필터만을 회전시키므로써 필터 엘리먼트에 교번 자계를 부여하고, 우수한 효율로 자성입자를 세정할 수 있다.

본 발명에 의한 세정효과를 제 2 도에 도시한다. 즉 필터를 구성하는 강자성 세선과 흡착제거하려는 자성입자가 동일한 자기특성을 가지는 경우, 제 2 도(B),(E)에 도시하는 것과 같이 필터 세정개시와 함께 발생하는 교번 자계의 회수만큼 강자성 세선, 자성입자와 같이 자성의 제거되는 기회를 갖게된다. 따라서 강자성 세선으로부터의 자성입자의 이탈이 용이해지고, 입자에 작용하는 원심력과 원심력에 의하여 유체항력이 증가한 세정액에 의하여 쉽게 필터 세정이 가능해진다. 도면의 (A),(D)는 대상액여과중(자성입자 흡착시)을 표시하고, (C)는 자화곡선이다.

또, 필터를 구성하는 강자성 세선과 흡착제거하고자 하는 자성입자의 자기특성이 상이한 경우의 본 발명에 의한 세정효과를 제 3 도에 도시한다. 제 3 도(B),(E)에 도시하는 것과 같이 필터 세정개시와 함께, 발생하는 교번 자계의 회수분만큼 강자성 세선과 자성입자가 반발하여 서로 떨어지는 기회를 갖게 된다. 따라서 입자에 작용하는 원심력과 원심력에 의하여 유체항력이 증가한 세정액에 의하여 쉽게 필터 세정이 가능해진다. 도면중(A),(D)는 대상액여과중(자성입자 흡착시)를 도시하고, (C)는 자화곡선을 도시한다.

또, 세정액을 필터에 공급할 때 제 4 도에 도시하는 바와 같이 연속적으로 흘려보내면 필터내에 자성입자가 그곳만 제거된 채널이 생긴다. 그 후 세정액은 유로저항이 적은 채널을 선택적으로 흘려버리고, 세정효율도 증가되지 않는다. 도면중 D₀은 자성입자가 적은 채널이고, D₁은 자성입자가 조밀한 채널이고, 화살표a는 세정액의 흐름을 표시한다.

그러므로 간헐적으로 세정액을 공급하면, 채널이 구성되어도 액이 분사안될 때에 필터의 회전에 의하여 채널이 닫히고, 다음에 분사되었을 때에 효과적으로 세정된다.

다음에 본 발명의 세정방법의 장치의 예를 제 5 도에 도시한다. 펌프(8)에서 공급되는 자성입자를 함유한 여과대상액체는 본 장치의 자기필터(2)에 들어가 필터상하에 배치된 영구자석(6)으로 형성되는 자장속을 통과한다. 그때 필터를 구성하는 강자성 세선에 의하여 생기는 큰 자기구배에 의하여 액중의 자성입자는 강자성 세선에 의하여 흡착제거된다. 정화된 액체는 펌프(9)에 의하여 배출되고, 밸브(10)를 통하여 원래의 탱크로 복귀한다.

필터 세정시에는 모터(11)에 의하여 자기필터(2)가 고속으로 회전하면 회전에 의하여 발생하는 필터와 자성입자에 작용하는 교번자장과 노즐(13)에서 연속적 또는 간헐적으로 분출하는 세정액에 의하여 필터 세정을 실시한다. 이와 같이 필터를 구성하는 강자성 세선과, 흡착제거되는 자성입자가 동일한 자기특성을 갖는 경우에는 교번자장에 의한 자성 제거효과가 세정효과를 높인다. 한편 강자성 세선과 자성입자의 자기특성이 상이한 경우에는 교번자장에 의한 자극 반전 효과가, 세정효율을 높인다. 또 간헐적으로 분사되는 세정액이 필터내의 채널 흐름을 막고 세정효율을 높인다.

다음에 본 발명의 다른 예에 대하여 설명한다.

제 6 도에 있어서, 자기필터(2)의 상하에 자석을 배치하고, 세정액은 상부의 자석(6a)과 하부의 자석(6b)과의 사이를 흐르고, 수로장해가 되는 벽이 없으므로 고효율로 세정이 가능하다.

상하에 설치한 자석(6)의 배치를 제 6 도(C)에 도시한다. 즉 자석(6a) 및 (6b)는 인접하는 자석과 각각 다른 극에 배치된다. 또 자석(6a)와 (6b)는 S극과 N극이 대향하여 다른 극이 되도록 배치된다. 자석(6a)와 (6b)와의 사이에는 강자성 세선으로 구성되는 필터(2)를 설치하므로 강자성 세선에 자계를 발생시키고, 자성입자를 강자성 세선에 부착시키는 것이다.

즉 상하에 배치된 자석은 복수의 자석으로 방사선 형상으로 배치되고, 그 자석은 인접하는 자석과 다른 극에 배치되고, 상하의 한쪽 자석을 고정하고, 다른 쪽을 회전시키므로써 교번 자계를 발생시켜서 세정하면 보다 효율적인 세정이 가능하다.

즉, 본 발명은 제 6 도의 도시와 같이 상부에 배치된 자석은 N극과 S극이 교대로 정렬되고 있고, 또 하부의 자석은 상부의 자석의 극성과 반대의 자극에 배치된다.

또, 예를들면 한쪽의 자석(상부 자석)은 고정되고, 다른쪽의 자석(하부자석)은 회전이 가능하도록 한다. 이때 상부의 자석을 고정하고 하부의 자석을 회전시키면 상부와 하부의 자석은 자극이 반대로 되고 있던 것이 S극과, S극, 또는 N극과 N극과 같이 극성이 동일한 것이 대향된다.

이와 같이하면 상부와 하부의 자석간에 설치한 강자성체 세선에는 교번 자계가 작용하여 흡사자석이 없는 상태가 되고, 다시 고효율로 역세(逆洗:반대로 세정함)가 가능하다.

또, 본 발명은 자기필터의 회전방향의 상하에 자석을 배치하여 세정하는 것이나, 자기필터를 수평방향으로 회전시켜서 세정하는 방법 이외에, 자기필터를 수평방향에서 90⁰각도를 변경시킨 수직방향으로 회전시킨 역세방법을 취해도 좋다.

다음에 본 발명의 장치의 예를 제 8 도를 사용하여 설명한다.

펌프(8)에서 공급되는 자성입자를 함유한 액체는 자성입자제거의 목적으로 본 장치에 들어간다. 액체는 상하에 배치된 영구자석(6)으로 형성되는 자장속을 통과하고, 그때 그 사이에 배치된 강자성 세선으로 구성되는 필터(2)로 이루어지는 자기구배에 의하여 강자성 세선에 포획된다. 정화된 액체는 펌프(9)에 의하여 배출되어 파이프(10)를 통하여 원래의 탱크로 복귀된다.

하부자석(6b)은 필터본체(12)에 설치되는데, 세정시에는 모터(11)에 의하여 자기필터본체(12)가 고속으로 회전하여 세정수가 노즐(13)로부터 분출하여 세정을 실시한다. 이와 같이 자석을 상하로 배치하므로 세정액의 수로 장해가 되는 벽이 없으므로 고효율로 세정이 가능하다.

[실시예 1]

냉연강판을 제조할 대, 냉간압연에 사용한 압연유를 자기필터에 통과하여 기름중에 함유되는 자성입자를 필터로 흡착제거시키고, 기름을 정화시킨 후 본 발명 방법과 종래 방법을 사용하여 필터의 세정을 실시했다.

세정수량을 20 l/min로 일정하게 하고, 세정시간을 5분간으로 하여 세정한 결과를 필터회전수와 세정효율의 관계로서 제 9 도에 도시하였다.

본 발명의 세정결과를 A 및 B로 하여, A는 제 1 도의 방식, B는 제 6 도의 방식, 방사형상 자석배치형 고정자장필터(제 12 도 참조)에 의한 세정효과를 C로서 표시한다.

세정효율=필터 세정에 의하여 배출되는 자성입자량/필터중에 흡착제거된 자성입자량으로 표시한다.

또, 점자 1은 강자성 세선의 자기특성이 자성입자와 상이하는 경우, 첨자 2는 강자성 세선의 자기특성을 자성입자가 같이 한 경우를 표시한다.

이와 같이 본 발명 방법에 의한 필터 세정 효과는 필터 회전수 2000rpm에 있어서는 강자성 세선의 자기특성에 의거하지 않고 거의 완전히 세정이 실시되고, 종래 방법에 비교하여 훨씬 우수하다.

또, 세정수를 간헐적(분사시 20 l/min)으로 공급하고, 세정시간을 5분간으로 하여 세정한 결과를 필터회전수와 세정효율의 관계로 하여 제 10 도에 도시한다.

각 실험조건(A₁, A₂, B₁, B₂, C₁, C₂)은 제 9 도와 동일하다.

이 결과를 보아도 본 발명 방법에 의한 필터 세정효과가 종래 방법에 비교하여 우수하다. 또 연속적으로 세정수를 공급했을 경유의 결과(제 9 도 참조)와 비교해 보아도 900rpm로 상당히 낮은 회전수로 필터의 세정은 거의 완전한 것이 되고 있고, 또한 강자성 세선의 자기특성이 자성입자와 다른 경우 쪽이 같은 경우와 비교해서 더욱 낮은 회전수(900rpm이하)로도 상당히 높은 세정효율을 가지고 있다.

이것에 따라 필터 엘리먼트를 구성하는 강자성세선의 자기특성을 자성입자와 다르게 하고, 또한 세정액의 공급을 간헐적으로 실시하므로써 비교적 저속회전으로 또한 적은 세정량으로 높은 세정효율을 얻을 수 있고 저렴하게 높은 세정성을 함께 얻을 수 있다.

[실시예 2]

냉연강판을 제조할 때 냉간압연에 사용한 압연유를 본 발명 방법을 사용하여 세정했다. 세정 회전수를 1300rpm으로, 세정 수량을 15 l/min으로 세정시간을 10분간으로 세정을 실시하고, 자기필터에 부착된 잔존 철분량을 측정하여 그 결과를 제1표에 표시했다.

[표 1]

본 발명에 의하면 제1표에 표시하는 것과 같이 자기필터의 상하에 자석을 설치하고, 상하의 자석을 회전시켜서 세정을 실시하므로써 세정효율은 향상된다.

또, №2, №3과 같이 한쪽의 자석을 고정하고, 교번 자계를 발생시켜서 세정을 실시해도 보다 높은 세정효율을 얻을 수 있어 유리하다.

Claims (3)

1. 자기분리된 자성입자를 자기필터에서 제거하고, 필터를 세정하는 방법에 있어서, 자기필터의 회전방향의 상하에 자석을 배치하는 단계와; 자기필터에 액체를 분출시키면서 자기필터를 회전시키는 단계와; 자기필터를 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기분리된 자성입자의 세정하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자기필터의 회전방향에 대하여 수직방향으로 자계가 형성되고, 필터의 회전방향으로 복수의 자석이 인접하는 것끼리 서로 다른 극으로 배치된 교번 자계중에서 자기필터를 회전시켜서 필터속에 액체를 간헐적으로 분사하여 필터속에 부착된 입자를 제거하는 것을 포함하는 것을 특징으로하는 필터를 세정하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 상하에 복수의 자석을 배치하고, 그자석을 인접되는 자석과 다른 극으로 배치되고, 상하의 한쪽의 자석을 고정하고, 다른쪽을 회전시키므로써 교반자계를 발생시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기필터를 세정하는 방법.

Images