KR20120122854A - 자가 세정 필터 및 방법 - Google Patents

Abstract

염색 기계에 사용하기 위한 힌지형 스크래핑 블레이드(들)를 구비한 필터는 염색액의 유로를 가로질러 정렬되는 천공부를 구비한 필터 플레이트를 수용하는 용기를 포함하며, 상기 적어도 하나의 또는 복수 개의 힌지형 스크래핑 블레이드는 상기 필터 플레이트에 대하여 상대적으로 설치되어 메인 샤프트에 의해 구동됨으로써 상기 필터 플레이트의 천공 영역을 가로질러 쓸어내리는 동작을 수행한다. 블레이드에 마련된 스크래핑 나이프가 상황에 따라 위아래로 뒤집히는 동작을 수행함으로써 블레이드에 축적된 농축 오염 물질이 제거될 수 있다. 또한, 상기 필터에는 염색 기계의 유로와 연통하는 유체 유입구, 삼투액 유출구 및 농축 오염 물질 유출구가 마련될 수도 있다.

Description

자가 세정 필터 및 방법{SELF-CLEANING FILTER AND METHOD}

본 발명은 자가 세정 필터 및 대응 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 유체 처리를 포함하는 대다수의 산업 분야에서는, 예를 들어, 농축 오염 물질(필터에 의해 포획되는 입자 또는 다른 오염 물질)을 포집하여 삼투액(필터를 통과하는 유체 및 잔류 입자)을 재사용이 가능하도록 재생시킴으로써, 일부 경우에 고가일 수도 있는 이러한 유체를 보존하기 위해 필터가 광범위하게 사용되고 있다. 따라서, 제조 업자로 하여금 생산비 중 일부를 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.

필터의 효율을 개선하기 위해, 작업자가 여과 공정 동안 농축 오염 물질을 제거하는 데 소요되는 불필요한 시간을 단축할 수 있도록 몇몇 자가 세정 필터가 도입되고 있다. 기존 디자인 중 하나에 따르면, 폐쇄 챔버 내부에 모터에 의해 구동되도록 설치되는, 날카로운 가장자리를 구비한 복수 개의 스크레이퍼(scraper) 또는 블레이드(blade)가 필터 막으로부터 농축 오염 물질을 제거하도록 사용됨으로써, 농축 오염 물질의 방출 또는 포집이 가능하다. 이 방법은 종종, 농축 오염 물질, 특히, 염색 기계의 필터에 축적된 보플(lint)을 제거하기 위하여 직물 산업 분야에서 사용되고 있다.

필터 외에도 블레이드나 스크레이퍼의 가장자리에 축적되는 농축 오염 물질은 관심사가 되어 왔다. 이러한 축적 현상이 발생하는 경우, 농축 오염 물질로 인해 필터가 막힐 수 있으며, 이에 따라 공정 속도가 느려지게 되어, 유체 압력에 영향을 미치게 되며, 이는 다시 시스템 고장을 야기할 수도 있다. 또한, 이동 브러쉬와 필터 막 사이의 농축 오염 물질의 양이 증가할수록 항력이 증가될 수도 있다. 그 결과, 스크래핑(scraping) 블레이드에 작용하는 반력으로 인해 연결 부품이나 심지어 구동 모터의 손상을 야기할 수도 있다.

전술한 바와 같은 문제로 인한 기계 고장을 방지하기 위하여 여러 가지 조치들, 예를 들어, 허용 오차를 개선하기 위해 블레이드(들)의 단부와 회전 샤프트 사이에 스프링을 설치하는 방안이 도입되어 왔지만, 이 방안으로는 작동하는 동안 블레이드(들)에 어느 정도의 농축 오염 물질이 여전히 남는 문제를 해결할 수 없다. 이러한 잔류 농축 오염 물질은 기계 부품에 직접적으로 유해한 것은 아니지만, 상당한 효율 저하를 초래한다.

이러한 이유로, 암(arm)이 회전 샤프트에 연결되어 있는 형태의 새로운 스크래핑 블레이드 구성의 개발이 진행되고 있으며, 필터 세정뿐만 아니라 때때로 세정 기구 자체의 세정도 가능한 자가 세정 필터가 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 필요성을 제기하거나 완화할 수 있는 방안을 모색하는 것이다.

제 1 양태에 있어서, 청구항 1에 기재된 바와 같은 필터 장치가 제공된다.

다른 양태에 있어서, 청구항 14에 기재된 바와 같은 유체 여과 방법이 제공된다.

본 발명의 개개의 추가적인 양태 및 특징은 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 농축 오염 물질과 삼투액을 포함하는 유입 유체용 필터 장치는, 유입 유체용 용기 조립체와, 유입 유체를 용기 조립체로 운반하기 위한 유입구 조립체, 블레이드(들)로부터 낙하하는 농축 오염 물질을 포집하기 위한 통로 조립체, 삼투액용 유출구 조립체, 그리고 원형 필터의 축선을 따라 회전하는 스크래핑 블레이드를 구비한 암에 연결되어 있는 모터 구동식 샤프트를 포함하며, 상기 암과 블레이드는 자유롭게 이동 가능한 조인트를 구비하고, 상기 암에 마련된 스프링에 의해 블레이의 이동이 이루어진다.

유입 유체는 우선, 유입관을 통해 용기 내로 주입된 다음 소정 방향으로 연장하는 유로를 따라 유동하게 되며, 이 동안 농축 오염 물질이 분리되어 필터 막 또는 필터 플레이트의 내면에 남게 된다. 블레이드가 원형 이동을 통해 이동함으로써 상기 농축 오염 물질 중 일부를 긁어냄에 따라 농축 오염 물질 중 일부가 블레이드에 축적된다. 블레이드에 소정 무게의 농축 오염 물질이 축적됨에 따라, 블레이드가 조인트를 중심으로 하방으로 뒤집어져 농축 오염 물질이 중력에 의해 자유 낙하하게 된다. 이후, 블레이드는 소정 시간 주기 이내에 원위치로 복귀하여, 전체 여과 공정 동안 전술한 바와 같은 동작을 반복 수행하게 된다.

이하, 본 발명의 또 다른 실시예가 첨부 도면을 참조하여 예시적으로 설명된다.

본 발명에 따르면, 전술한 바와 같은 필요성을 제기하거나 완화할 수 있는 자가 세정 필터 및 여과 방법을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 힌지형 블레이드 조립체를 개략적으로 나타낸 분해도이다.
도 3a는 블레이드 조립체의 회전 평면과 힌지 및 스크래핑 나이프가 이루는 각도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3b는 스크래핑 나이프와 필터 사이의 상호 작용을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 스크래핑 나이프와 세장형 외장 사이의 모따기 처리된 공간을 나타낸 도면이다.
도 5는 변형예에 따른 (곡선형) 필터 플레이트 및 이에 대응하여 이동하는 이동 가능한 스크래핑 블레이드의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 변형예에 따른 (평면형) 필터 플레이트 및 이에 대응하여 이동하는 스크래핑 블레이드의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 여과 방법의 순서도이다.

자가 세정 필터 및 방법이 개시되어 있다. 아래의 설명에는 본 발명의 실시예의 철저한 이해를 돕기 위하여 다수의 특정 세부 사항이 제공되어 있다. 그러나, 당업자라면 본 발명의 실시에 있어 이러한 특정 세부 사항이 반드시 채용되어야 하는 것은 아님을 알 수 있을 것이다. 반대로, 당업자에게 공지되어 있는 특정 세부 사항에 대해서는 적절한 경우 명료성을 위해 생략하기로 한다.

본 명세서에 설명되고 있는 본 발명은, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 직물 산업 분야에 적용하기에 적당하다. 따라서, 명료성을 위해, 이하의 설명 내용은 염색 관련 실시에 관한 것이며, 여과하고자 하는 주요 농축 오염 물질이 보플을 함유한 유체인 용례에 초점을 맞추고 있다. 그러나, 본 발명의 자가 세정 필터의 개시 내용이 이러한 용례로만 제한되는 것은 아님을 알 수 있을 것이다.

도 1에 도시된 실시예에 있어서, 필터는 이하에 설명되는 각종 구성 요소를 포함하는 중공형 용기(1)를 포함한다. 상기 용기는 통상 원통형이며 수직 방향으로 세워서 설치되고, 상부에 유체 유입구(2a)와 가압 가스 유입구(2b)가 마련되어 있으며, 측벽에 삼투액 유출구(3a)가 마련되어 있다. 상기 유입구와 유출구는 염색 기계의 배관망에 연결되도록 설계되어 있으며, 이에 따라, 순환 염색액 중 일부가 필터를 통과하여 운반된다. 염색액은 유입구를 통해 챔버에 주입되어, 여과가 이루어지는 동안 챔버에 충전되며, 이후, 필터를 통과하여 다른 체적부(4) 내로 주입된다. 상기 체적부는 필터 플레이트(5)와 용기(1)의 내벽에 의해 에워싸여 있는 부분으로서, 이곳에서 염색액이 유출구로 보내진다. 용기의 저부에는 통로 배출구가 마련되어, 여과 공정 완료 후 농축 오염 물질이 분출되는 농축 오염 물질 유출구(3b)에 연결되어 있다.

상기 원통형 용기와 동축으로 샤프트(6)가 장착되어 있다. 조립체의 구성 부품 사이의 공간을 덮는 방수 시일(seal)이 제공되어, 작동하는 동안 염색액이 바람직하지 못한 처리 용량으로 시스템 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 모터(7) 또는 유사한 구동 시스템이 샤프트의 회전을 위해 샤프트의 일단부에 연결되어 있다.

상기 샤프트가 필터 플레이트의 중심에서 회전하도록 원통형 필터 플레이트(5)가 또한 샤프트와 동축으로 배치되어 있다. 필터 플레이트에는 복수 개의 천공부(8)(도 1에 부분적으로만 도시됨)가 마련되어, 염색액이 필터 플레이트를 통과할 수 있도록 함으로써 농축 오염 물질만 필터의 내부에 남게 된다. 필터 플레이트는, 필요한 경우 유지 관리 및/또는 세정 용도로 용기의 상부로부터 제거될 수 있도록, 틀에 끼워져 형성되어 있다. 이 경우, 필터 플레이트의 설치 및 제거를 위해 용기의 상부에 덮개(9)와 같이, 개구가 마련될 수도 있다.

작동시에, 보플을 함유한 염색액이 용기 상부의 유입구로 보내진다. 이 상태에서는, 삼투액 유출구(3a)는 개방되어 있는 반면 배출구는 밸브에 의해 폐쇄되어 있다. 여과가 이루어지는 동안 용기가 염색액으로 채워진다. 따라서, 필터 용기에 의해 에워싸인 체적부 내측에 남아 있는 농축 오염 물질이 배출구 부근의 용기 저부에 축적된다. 한편, 유체가 상부로부터 하부로 유동함에 따라 농축 오염 물질 중 일부가 이동 블레이드(들)의 상부에 남을 수도 있다. 여과 공정 동안, 상기 배출구가 밀봉되어 있는 것을 전제로, 염색액은 시스템의 유출구를 통해서만 배출되도록 추진된다. 그러나, 농축 오염 물질, 예를 들어, 보플은 천공부를 통과하기에는 너무 크기가 크기 때문에, 필터 플레이트의 내면 또는 상류로 보내져 이곳에 남아 있게 된다. 이때, 필터 플레이트의 천공 영역을 긁어내도록 블레이드(들)가 사용되어 필터 플레이트 표면으로부터 보플을 제거함으로써, 보플은 이동 블레이드(들)의 표면에 축적되거나, 필터 플레이트에 의해 에워싸인 챔버 내측에서 통로 배출구 내로 침전되거나, 필터 벽 어딘가에 다시 정착할 때까지 블레이드(들)에 의해 발생되는 난류를 따라 유동하게 된다.

전술한 시스템에서는, 하나 또는 복수 개의 블레이드가 샤프트에 연결되어 있다. 복수 개의 블레이드가 설치되는 경우, 이들 블레이드는 효율 개선을 위해 샤프트에 각 방향으로 균일한 간격으로 배치될 수 있지만, 물론 이러한 구성으로만 제한되는 것은 아니다.

본 실시예에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 블레이드가 사용되고 있으며, 이들 블레이드는 각 방향으로 균일한 간격으로, 즉 서로 180°의 간격으로 배치되어 있다. 또한, 블레이드가 소정 각도로 경사지게 형성됨에 따라, 각각의 블레이드는 소정 높이를 갖는 필터의 원형 영역(즉, 원통형 영역)을 덮도록 형성된다. 이와 같이 복수 개의 스크래핑 나이프를 사용하는 경우, 모든 블레이드가 전체 천공 영역을 쓸어낼 수 있도록 하기 위하여 블레이드 사이의 수직 간격은 블레이드의 경사각과 조화를 이루도록 조절되어야 한다. 도 1에 도시된 바와 같은 실시예에 있어서, 두 개의 원형 쓸림 영역 사이의 수직 방향 공간 중 작동 범위에 포함되지 않은 영역이 없는 것이 바람직하며, 여기서, 화살표(A)에 의해 상기 천공 영역의 수직 방향 범위가 지시되어 있다.

도 2를 참조하면, 힌지형의 농축 오염 물질 스크래핑 블레이드(10)(또는 이후 간단히 '블레이드'라 칭함)의 일 실시예가 분해도로 도시되어 있다. 상기 블레이드는 중실형 로드(11)와, 스프링(12)과, 세장형 (및 통상 관상형) 외장(13) 그리고 스크래핑 나이프(14)를 포함한다. 중실형 로드의 일단부는 샤프트에 체결되며 타단부는 외장에 의해 덮여 있다. 스프링은 중실형 로드와 세장형 외장의 사이에 삽입되어 이들 부재에 연속적으로 정반대 힘을 제공함으로써, 외장과 스크래핑 나이프로 이루어진 블레이드의 단부 부분이 필터 플레이트의 내벽을 향해 추진된다. 블레이드의 확장 또는 수축 범위를 제한하기 위하여 상기 세장형 외장 및 중실형 로드 모두에 각각 마련된 개구(16)에 스터드(stud)(15)가 끼워져 있다. 당업자라면 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 블레이드 조립체(10)가 필터 플레이트의 내면과 접촉하여 내면을 긁어낼 수 있도록 외장을 따라 상기 개구의 위치를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 나이프의 스크래핑 가장자리(17)는 필터의 표면과 일치하도록 형성된다. 또한, 나이프는 대응 블레이드의 회전 평면에 대해 대략 30°의 각도를 이루도록 고정된다(도 3 참조). 블레이드가 작동하는 동안, 보다 위쪽에 위치한 스크래핑 나이프의 측방향 단부가 회전 방향이 된다. 예를 들어, 도 1에서, 나이프의 표면이 시계 반대 방향이 위쪽이 되도록 경사지게 연장함으로써(상측에서 본 경우), 해당 방향을 따라 회전하게 된다. 나이프와 필터의 구성에 따라, 적절한 경우, 예를 들어, 나이프의 스크래핑 가장자리의 수직 방향 범위가 필터의 천공부의 범위와 실질적으로 유사하도록 나이프 표면과 회전 평면 사이의 각도가 변경될 수 있다. 마찬가지로, 스크래핑 나이프의 형상도 필요한 경우 변경될 수 있다.

시스템이 작동하는 동안 보풀이 블레이드에 축적되기 시작함에 따라, 스프링이 회전 중심을 향해 압착된다. 스크래핑 나이프가 용기 벽으로부터 반대 방향으로 이동하도록 하는 허용 오차로서 이러한 압착력이 작용함에 따라, 나이프와 필터 벽의 사이에 보풀에 의해 발생되는 방해 작용력이 완화되는 효과가 있다.

그러나, 보플의 축적량이 증가할수록, 스터드와 개구 세트 구성에 의한 제한작용에 의해 스프링이 더 이상 압축될 수 없는 수준에 도달하게 된다. 하지만, 압축 스프링이 회전 속도를 유지하는 역할을 하며 샤프트와 구성 요소에 인가되는 바람직하지 못한 전단 응력을 최소화하도록 작용하는 한, 모터는 여전히 정상적으로 작동할 수 있다. 특히, 이 상태에서 블레이드는 보플 다발로 덮여 있게 되며, 스크래핑 가장자리는 더 이상 필터에 축적되는 농축 오염 물질을 제거할 수 없다. 이 경우 블레이드는 작동 불능으로 간주될 수 있다.

이에 따라, 나이프가 소정 각도 범위 내에서 자유롭게 이동할 수 있도록 하기 위하여, 스크래핑 나이프와 세장형 외장 사이에 힌지 조인트가 추가된다. 그러나, 상기 각도 범위는 나이프와 외장 사이의 접촉 면적이 변경됨에 따라 수정될 수 있다. 도 4에는 세장형 외장의 축선을 중심으로 소정 각도 범위 이내로 스크래핑 나이프의 이동 범위를 제한하는 방법에 관한 일 실시예가 도시되어 있다.

세장형 외장과 스크래핑 나이프는 각각, 이들이 서로 연결되는 힌지 조인트 영역에 서로 동심을 이루도록 홀(hole)이 천공되어 있다. 엘보우 조인트(elbow joint)를 형성하기 위하여 이들 홀이 서로 동심으로 정렬되면 이들 홀의 크기에 맞춘 나사(18)와 너트 세트가 홀을 관통하여 체결됨으로써, 스크래핑 나이프가 조인트의 중심에 의해 형성되는 중심 축선과 직교하는 평면 상에서 회전할 수 있으며, 이 경우 상기 축선이 회전 중심을 형성한다. 그러나, 나사를 사용하는 대신 다른 다양한 연결 수단이 또한 이동 가능한 조인트를 구성하기 위해 채용될 수도 있다.

블레이드의 상하로 뒤집히는 작동, 일명 플리핑(flipping) 작동 범위를 제한하기 위하여, 스크래핑 나이프로부터 원형 블록(19)이 압출 성형된다. 이러한 압출부의 원형 표면이 세장형 외장의 외벽(20)과 충돌함에 따라, 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 외벽의 하부 절반부에 30°의 각도로 모따기부가 형성된다. 이에 따라, 물리적 충돌이 발생할 때마다 스크래핑 나이프(도 4에 음영으로 처리됨)의 각 측면이 방해를 받게 되며, 따라서, 본 명세서에서 정의되고 있는 플리핑 작동 범위는 이론적으로 도 4에 도시된 바와 같은 모따기 각도와 동일하다. 분명하게 알 수 있는 바와 같이, 스크래핑 나이프 상의 상기 압출부의 형상 및 두께뿐만 아니라 상기 세장형 외장의 모따기부의 각도는, 예를 들어, 이동 가능한 조인트가 1° 내지 90°의 범위 이내의 예정된 각도만큼 하방으로 이동할 수 있도록 하는 바람직한 범위 내에서 수정될 수 있다.

부하 발생이 없는 정상 작동 환경 하에서, 블레이드는 이동 가능한 최상측 위치에 유지되며, 다시 말해, 회전 관성으로 인해, 압출부의 원형 표면이 세장형 외장의 단부에 위치한 상부 외벽에 접촉하는 상태로 유지된다. 이러한 위치에서는 스크래핑 가장자리가 필터와 접촉하게 되며, 이 위치는 아래의 설명에서 원위치로 정의되고 있다.

회전 관성 외에도, 유체 내에서의 블레이드의 각도 및 블레이드에 대한 유체의 상대 이동 속도에 따라, 블레이드와 유체의 상호 작용이 블레이드를 최상측 위치로 미는 상승력을 추가로 발생시킬 수도 있다.

스크래핑 나이프의 자유 낙하를 방지하는 외부 지지부가 없기 때문에, 전술한 요건을 달성하기 위해서는 회전 속도, 챔버 내부에서의 유체 압력뿐만 아니라 스크래핑 나이프의 무게가 잘 조화를 이루어야 한다.

농축 오염 물질이 나이프 상에 축적되면, 전술한 바와 같은 플리핑 작동을 가능하게 하는 조인트가 농축 오염 물질의 무게를 견딜 수 없을 때까지 농축 오염 물질에 의해 스프링이 수축되거나 신장된다. 이후, 스크래핑 나이프가 조인트에 의해 소정 각도로 하방으로 뒤집어지게 되어, 스크래핑 가장자리(17)와 필터 벽의 표면 사이에 간격이 형성된다. 그 결과, 농축 오염 물질이 블레이드의 경사면을 따라 미끄러져 낙하할 수 있다.

다시 말해, 농축 오염 물질이 스크래핑 가장자리와 필터의 사이에서 스크래핑 가장자리 상에 축적되는 경우, 상기 농축 오염 물질의 존재를 수용하도록 스프링이 수축될 수 있다. 이러한 환경에서는, 농축 오염 물질이 전술한 바와 같이 제공되는 간격을 통해 필터 저부를 따라 낙하할 수도 있으며, 또는 스프링이 스터드와 개구에 의해 허용되는 최고 범위로 수축될 때까지 계속 축적될 수도 있다. 그러나, 어떤 경우 및/또는 추가적인 농축 오염 물질이 나이프의 다른 부분에 축적되는 경우, 일 지점에서 농축 오염 물질의 질량 및/또는 농축 오염 물질의 항력이 조합되어 힌지형 블레이드가 그 최상측 위치로부터 낙하하게 될 수도 있으며, 이에 따라 나이프로부터의 농축 오염 물질의 낙하가 촉진된다. 따라서, 농축 오염 물질의 질량 및/또는 항력에 의해 나이프의 플리핑 동작(즉, 힌지 작동을 통해 하방으로 늘어지거나, 강하하거나 그렇지 않은 경우 하방으로 관절식으로 이동)을 유발하기에 충분한 정도로 나이프의 회전 관성 및/또는 상승력에 대항하는 힘이 발생한다는 것이 이해될 것이다.

예를 들어, 나이프의 상부에 농축 오염 물질이 축적됨에 따라 나이프의 회전 관성 및 상승력에 대항하여 하방으로 작용하는 중력에 의한 힘을 제공함으로써, 나이프가 하방으로 늘어지도록 할 수도 있다. 마찬가지로, 나이프의 스크래핑 가장자리에 농축 오염 물질이 축적됨에 따라 필터에 대항하는 마찰력 및/또는 유체 동력학적 항력에 의해 나이프의 가장자리가 하방으로 느리게 이동됨으로써, 나이프에 의해 발생되는 회전 관성 및 상승력을 직접적으로 감소시킬 수 있는 한편, 나이프의 가장자리가 늘어지도록 할 수도 있다.

나이프가 이러한 방식으로 플리핑 동작하도록 하기 위해 필요한 농축 오염 물질의 양의 한계 값은, 농축 오염 물질의 특성, 나이프의 각도 및 회전력, 필터 내부의 유체의 유량 및 다른 인자의 함수로 나타낼 수 있다. 상기 한계 값은 경험적으로 결정될 수도 있고, 단순히 전술한 인자 중 하나, 예를 들어, 나이프 회전 속도 또는 하중이 인가되지 않은 상태의 나이프 질량(이로만 제한되는 것은 아님)의 프록시 변경(proxy change)에 의해 조절될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 전술한 바와 같이, 스크래핑 나이프는 수평 방향에 대하여 30°의 각도로 경사지게 배치되거나, 소정의 필터 구성에 대하여 다른 적당한 기울기를 갖도록 배치되지만, 이에 추가하여, 힌지가 수평 방향에 대하여 15°의 각도로 경사지게 배치되거나, 보다 일반적으로는 도 3에 도시된 바와 같이 스크래핑 나이프에 대하여 보다 작은 균형잡힌 기울기를 갖도록 배치된다. 스크래핑 나이프의 가장자리는 반달 모양으로 형성되며, 전술한 세 가지 요인, 즉, 나이프 각도, 힌지 각도 및 나이프 형상에 따라 스크래핑 가장자리와 필터 벽의 표면 사이에 약간의 간격이 존재하게 되며, 스크래핑 나이프의 주 표면은 힌지 조인트의 축선과 평행 관계가 아니다. 도 3b에 도시된 바와 같이 스크래핑 가장자리의 각각의 단부에서 상기 간격이 최대가 된다.

따라서, 본 발명의 실시예에 있어서, 블레이드는 스프링에 의해 제공되는 반경 방향 압축력에 대하여 추가 자유도로 이동할 수 있다. 회전 평면과 소정의 각도를 이루며 경사지게 배치되는 힌지형 나이프의 경우 나이프 표면에 축적되는 농축 오염 물질을 용이하게 제거할 수 있다.

농축 오염 물질의 제거 후 압축된 상태의 스프링이 복원되면, 블레이드는 또한 그 신장 위치로 복귀할 수 있으며, 이 상태에서, 나이프와 그 스크래핑 가장자리에는 실질적으로 보플이 존재하지 않는다. 따라서, 유리하게는, 여과 효율을 회복할 수 있으며 이렇게 얻어진 여과 효율을 전체 여과 공정을 통해 유지할 수 있다.

여과 공정이 완료되면, 더 이상 유체가 유체 유입구(2a)를 통해 유입되지 않는 상태에서 삼투액 유출구가 폐쇄되며 농축 오염 물질 유출구가 개방된다. 대신, 가압 가스가 챔버 내로 유입구(2b)를 통해 주입된다. 상기 가압 가스가 챔버 내부의 나머지 유체에 힘을 가하여 농축 오염 물질 유출구를 통하여 배출되도록 하는 역할을 한다. 상기 유출구는 시스템의 단 하나의 배출구로서, 사전에 상기 배출구 부근에 침전되어 있었던 농축 오염 물질이 나머지 유체와 함께 필터 시스템으로부터 분출된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 다양한 상황에서 다양한 구성의 필터 플레이트가 사용되는 경우, 힌지형 스크래핑 블레이드의 구성이 전술한 바와 같은 스크래핑 가장자리 레이아웃 및 플리핑 각도로만 제한되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 5에는 필터 장치의 변형예가 단면도로 도시되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 필터 플레이트(5)는 유체 유로를 가로질러 배치되며, 필터의 양 단부가 용기 벽부(1a, 1b)에 연결되어 있다. 블레이드와 힌지형 스크래핑 나이프의 이동 방향이 각각 화살표 B 및 화살표 C로 지시되어 있다. 상기 플레이트는 유체 유입 면이 오목한 형상의 곡선형으로 형성되어 있다. 샤프트(6)가 플레이트와 동축으로 배치되어 있으며, 신장된 상태에서 스크래핑 가장자리가 필터 벽과 접촉하는 하나 이상의 블레이드(본 예에서는 단 하나의 블레이드가 사용됨)와 연결되어 있다. 원형 경로 전체를 따라 회전하는 대신, 샤프트는 블레이드(들)가 필터 플레이트 상의 천공 영역을 반복적으로 쓸어낼 수 있도록 소정의 각도 범위에서 전후로 회전한다. 전술한 실시예에서와 마찬가지로, 힌지가 채용되지 않은 경우에는 농축 오염 물질이 블레이드 상에 축적될 수 있다. 따라서, 엘보우 조인트를 추가함으로써 블레이드가 작동하는 동안 농축 오염 물질이 스크래핑 가장자리를 덮을 가능성이 줄어들 수 있다.

도 6에는 필터 벽이 직선형이며 용기 벽부(1a, 1b)에 의해 형성되는 유로를 가로질러 배치되어 있는 다른 실시예가 도시되어 있다. 블레이드를 필터 표면에 평행하게 이동하도록 안내하기 위하여 레일(21)이 사용되고 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에 있어서, 모터 또는 다른 적당한 구동 기구가 상기 블레이드(들)의 각도 방향 이동 또는 선형 이동을 수행하도록 추가로 제공됨을 알 수 있을 것이다.

이 외에도, 연결 구성이 부품 사이의 물리적 접촉으로만 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 동일한 성능을 발휘하는 조인트를 형성하며/형성하거나 스프링을 대체하기에 적당한 유압식 또는 공압식 조립체가 사용될 수도 있다.

요약하면, 본 발명의 실시예에 있어서, 필터 장치는 필터 플레이트(5)의 천공부(8)를 가로질러 쓸어내리는 동작을 수행하도록 배치되어 있는 스크래핑 가장자리(17)를 구비한 하나 이상의 이동 가능한 힌지형 블레이드(10)를 포함한다. 상기 힌지형 블레이드는 다시, 세장형 외장(13)과, 상기 스크래핑 가장자리(17)가 마련되어 있는 스크래핑 나이프(14)를 포함할 수도 있다. 세장형 외장의 제 1 단부가 이동 가능한 조인트에 의해 스크래핑 나이프에 연결되어 있다. 또한, 상기 힌지형 블레이드는 메인 구동 샤프트(6)에 부착 가능한 제 1 단부를 구비한 중실형 로드(11)와 스프링(12)을 포함할 수도 있으며, 상기 중실형 로드의 제 2 단부는 세장형 외장의 제 2 단부의 내부에 장착되어 있다.

이러한 힌지형 블레이드에 의하면, 세장형 외장의 제 1 단부는 1° 내지 90°의 범위에 속한 예정된 각도까지 이동 가능한 조인트에 의해 하방으로 이동될 수 있도록 형성될 수도 있다. 한편, 힌지형 블레이드의 스크래핑 나이프의 주 표면은 힌지형 조인트의 축선과 평행 관계를 이루지 않도록 장착될 수도 있다. 마찬가지로, 상기 스크래핑 나이프의 주 표면은 힌지형 블레이드의 회전면에 대하여 경사지게 배치될 수도 있다.

작동시에, 상기 힌지형 블레이드는 인가되는 힘에 응답하여 필터 플레이트로부터 예정된 거리를 갖는 위치로 상방으로 선회 이동하도록 배치된다. 그러나, 힌지형 블레이드 상에 축적된 농축 오염 물질의 양이 한계 값을 초과하게 되면, 힌지형 블레이드는 또한, 작동하는 동안 블레이드에 추가로 인가되는 힘에 응답하여 하방으로 선회 이동하도록 배치된다.

이러한 힌지형 블레이드는, 예를 들어, 필터 플레이트(5)를 수용하는 용기(1)와, 유입 유체를 운반하기 위한 유체 유입구(2a)와, 삼투액을 배출하기 위한 유출구(3a) 그리고 농축 오염 물질을 배출하기 위한 유출구(3b)를 포함하는 필터 장치에 사용될 수 있다. 통상적으로, 필터 플레이트(5)는 관상형이며, 농축 오염 물질을 배출하기 위한 유출구는 용기의 저부에 위치한 좁아지는 형태의 단면을 갖춘 깔때기를 포함한다.

관상 필터의 경우, 필터 장치는 통상, 필터 플레이트에 대하여 동축으로 배치되며 하나 이상의 이동 가능한 힌지형 블레이드가 부착되어 있는 샤프트(6)를 포함함으로써, 작동시에, 샤프트의 회전력에 의해 힌지형 블레이드의 스크래핑 가장자리(17)가 필터 플레이트의 천공부를 가로질러 이동된다.

이러한 필터 장치는 염색 기계의 일부를 구성하도록 설치될 수도 있다.

도 7을 참조하면, 삼투액과 농축 오염 물질을 포함하는 유체를 여과하기 위한 대응하는 방법은,

유입 유체를 필터로 운반하는 제 1 단계(s10)와;

힌지형 블레이드를 선회 이동시키는 힘을 블레이드에 인가하여, 블레이드의 스크래핑 가장자리가 필터의 천공 영역을 가로질러 이동하게 되는 위치로 블레이드를 이동시키는 제 2 단계(s20); 그리고

블레이드에 의해 제거된 농축 오염 물질을 필터 하부 유출구에 포집하는 제 3 단계(s30)

를 포함한다.

필터 장치의 사용은 여과 단계와, 유지 또는 세정 단계를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기 방법은 여과 단계와 관련하여, 삼투액 유출구를 개방하며 농축 오염 물질 유출구를 폐쇄하는 단계, 그리고 유지 관리 단계와 관련하여, 삼투액 유출구를 폐쇄하며 농축 오염 물질 유출구를 개방하고 가스 압력을 이용하여 농축 오염 물질에 힘을 인가함으로써 농축 오염 물질이 농축 오염 물질 유출구를 통과하도록 하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.

당업자라면 분명히 알 수 있는 바와 같이, 전술한 바와 같고 또한 본 명세서에서 청구되고 있는 바와 같은 장치의 다양한 실시예의 작동에 대응하는 전술한 방법의 변형예가 본 발명의 범위 내에서 구현될 수 있으며, 이로만 제한되는 것은 아니지만, 이하에 기재된 바와 같은 특징을 포함한다:

- 세장형 외장의 제 1 단부는 1°내지 90°의 범위에 속한 예정된 각도까지 힌지형 블레이드의 이동 가능한 조인트가 하향 이동할 수 있도록 하는 형상으로 형성되며;

- 힌지형 블레이드의 스크래핑 나이프의 주 표면은 힌지 조인트의 축선에 대하여 경사지게 배치되고;

-힌지형 블레이드의 스크래핑 나이프의 주 표면은 힌지형 블레이드의 회전 평면에 대하여 경사지게 배치되며;

- 힌지형 블레이드가 작동하는 동안 블레이드에 인가되는 힘에 응답하여 필터 플레이트로부터 예정된 거리의 위치로 선회 이동되고;

- 힌지형 블레이드에 축적된 농축 오염 물질의 양이 한계 값을 초과하는 경우, 작동하는 동안 블레이드에 인가되는 힘에 응답하여 힌지형 블레이드가 하방으로 선회 이동되며;

- 이러한 하나 이상의 힌지형 블레이드를 구비하는 필터 장치가 염색 기계 내부에 합체된다.

5 : 필터 플레이트 6 : 샤프트
8 : 천공부 10 : 블레이드
11 : 중실형 로드 12 : 스프링
13 : 세장형 외장 14 : 스크래핑 나이프
17 : 스크래핑 가장자리

Claims (15)

1. 삼투액과 농축 오염 물질을 포함하는 유입 유체용의 필터 장치로서,
   필터 플레이트(5); 그리고
   작동시에 상기 필터 플레이트의 천공부(8)를 가로질러 쓸어내리는 동작을 수행하도록 배치되는 스크래핑 가장자리(17)를 구비한 하나 이상의 이동 가능한 힌지형 블레이드(들)(10)
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 힌지형 블레이드는,
   세장형 외장(13); 그리고
   스크래핑 가장자리(17)를 구비한 스크래핑 나이프(14)를 포함하며,
   상기 세장형 외장의 제 1 단부가 이동 가능한 조인트에 의해 상기 스크래핑 나이프에 연결되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 힌지형 블레이드는,
   메인 구동 샤프트(6)에 부착 가능한 제 1 단부를 구비한 중실형 로드(11); 그리고
   스프링(12)을 포함하며,
   상기 중실형 로드의 제 2 단부는 세장형 외장의 제 2 단부 내부에 스프링을 매개로 장착되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 세장형 외장의 제 1 단부는 1° 내지90°의 범위에 속한 예정된 각도까지 이동 가능한 조인트가 하향 이동할 수 있도록 하는 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 힌지형 블레이드의 스크래핑 나이프의 주 표면은 그 힌지 조인트의 축선과 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 필터 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 힌지형 블레이드의 스크래핑 나이프의 주 표면은 힌지형 블레이드의 회전 평면에 대하여 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 힌지형 블레이드는 작동하는 동안 블레이드에 인가되는 힘에 응답하여 상기 필터 플레이트로부터 예정된 거리의 위치로 선회 이동하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 작동시에, 상기 힌지형 블레이드에 축적된 농축 오염 물질의 양이 한계 값을 초과하는 경우, 상기 힌지형 블레이드는 작동하는 동안 블레이드에 인가되는 힘에 응답하여 하방으로 선회 이동하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 필터 플레이트(5)를 수용하는 용기(1)와, 유입 유체를 운반하기 위한 유체 유입구(2a)와, 삼투액을 배출하기 위한 유출구(3a), 그리고 농축 오염 물질을 배출하기 위한 유출구(3b)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 농축 오염 물질을 배출하기 위한 유출구는 용기의 저부에 위치한, 좁아지는 형태의 단면을 갖춘 깔때기(funnel)를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 필터 플레이트(5)는 관상형인 것을 특징으로 하는 필터 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 필터 플레이트에 대하여 동축으로 배치되는 샤프트(6)를 추가로 포함하며,
    하나 이상의 이동 가능한 힌지형 블레이드가 상기 샤프트에 부착되고;
    작동시에, 샤프트의 회전에 의해 힌지형 블레이드의 스크래핑 가장자리(17)가 필터 플레이트의 천공부를 가로질러 이동되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 필터 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 염색 기계.
14. 삼투액과 농축 오염 물질을 포함하는 유체를 여과하기 위한 방법으로서,
    유입 유체를 필터로 운반하는 단계와;
    힌지형 블레이드에 블레이드를 선회 이동시키는 힘을 인가하여, 블레이드의 스크래핑 가장자리가 필터의 천공 영역을 가로지르는 위치로 블레이드를 이동시키는 단계; 그리고
    상기 블레이드에 의해 제거된 농축 오염 물질을 필터 하부 유출구에 포집하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    여과 단계에서, 삼투액 유출구를 개방하며 농축 오염 물질 유출구를 폐쇄하는 단계; 그리고
    유지 관리 단계에서, 삼투액 유출구를 폐쇄하며 농축 오염 물질 유출구를 개방하고 가스 압력을 이용하여 농축 오염 물질에 힘을 인가함으로써 농축 오염 물질이 농축 오염 물질 유출구를 통과하도록 하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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