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KR20150099406A - 필터 엘리먼트 - Google Patents

필터 엘리먼트 Download PDF

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Abstract

관성 분리기로서 사용될 수 있고, 콤팩트 구조를 가지면서 작은 설비 공간들에서 사용될 수 있는 필터 엘리먼트를 특정하는 목적에 대하여, 상기 필터 엘리먼트는, 낮은 레벨의 유동 저항, 가장 높은 가능한 분진-포집 용량, 및 가장 양호한 가능한 분리 작동을 나타내고, 관성 분리기의 형태로 구성되는, 즉, 유동 매체의 편향에 의해 입자들을 분리하는 수단(2, 2')을 갖는 필터 엘리먼트(1, 1')는, 수단(2, 2')이 부직포를 포함하거나 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

필터 엘리먼트{FILTER ELEMENT}
본 발명은, 특허 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 필터 엘리먼트에 관한 것이다.
종래 기술
EP 1 262 223 A1은 페인트-분무 분리기(paint-mist separator)를 기재한다. 그러한 관성 분리기들은, 특히 조립 입자(coarse particle)들을 분리(separate off)시키기 위해 사용된다. 또한, 종래 기술은 액체 에어로졸(aerosol)들을 분리시키기 위한 개념들을 기재한다. 그러나, 이미 알려진 관성 분리기들은, 그 관성 분리기들을 작은 설비 공간들에서 사용하기에 적절하게 하는 콤팩트(compact) 구조를 허용하지 않는다.
이러한 배경에 대하여, 상대적으로 작은 설비 공간들에서 사용될 수 있는 관성 분리기들에 대한 필요성이 존재한다. 상대적으로 작은 설비 공간들은, 특히, 자동차(motor vehicle)들에서 발견된다.
또한, 종래 기술로부터 알려진 관성 분리기들은, 높은 레벨의 유동 저항(flow resistance), 불량한 분리 작동, 및 낮은 분진-포집(dust-holding) 용량을 종종 나타낸다.
따라서, 본 발명의 목적은, 관성 분리기로서 사용될 수 있고, 콤팩트 구조를 가지면서 작은 설비 공간들에서 사용될 수 있는 필터 엘리먼트 ― 상기 필터 엘리먼트는, 낮은 레벨의 유동 저항, 가장 높은 가능한 분진-포집 용량, 및 가장 양호한 가능한 분리 작동을 나타냄 ― 를 특정하는 것이다.
본 발명은, 특허 청구항 제 1 항의 특성들에 의해 전술한 목적을 달성한다.
먼저, 간단한(straightforward) 관성 분리기들은 임의의 부가적인 필터 작동을 제공하지 않는다는 것이 발견되었다. 이로부터 후속하여, 부직포(nonwoven fabric)로 이루어지는 필터 엘리먼트가 관성 분리기의 형태로 구성될 수도 있다는 것이 본 발명에 따라 발견되었다. 따라서, 본 발명은, 2개의 분리 메커니즘들의 결합 즉, 관성 분리 및 필터동작(fiteration)을 하나의 필터 엘리먼트에서 실현한다. 이것은, 긴 서비스 수명(service life)들을 실현하는 것을 가능하게 한다. 또한, 2-스테이지 설계에 기초한 설계 개념들을 회피하는 것을 가능하게 한다. 전술한 개념들은 많은 양의 설비 공간들을 요구할 것이다. 이러한 단점은, 오직 하나의 필터 엘리먼트로만 이루어지는 용법(use)에 의한 본 발명에 따라 극복될 수 있다. 이것은, 전체 필터 시스템이 작은 콤팩트 구조를 갖게 한다. 결합되고 상호연동(interlink)되는 2개의 전술한 분리 메커니즘들 때문에, 높은 레벨의 통기성(air permeability)을 갖는 필터 매체들을 이용하는 것을 가능하게 하고, 이것은 낮은 압력 손실들을 달성하는 것을 가능하게 한다. 본 발명에 따라 관성 분리기 및 부직포 필터 매체를 결합시키는 것은, 2개의 필터 스테이지들을 하나로 통합시킨다. 조립 분진은 사전-필터(pre-filter) 엘리먼트 또는 필터 매트(mat)를 거쳐(by way of) 필터링되는 케이스(case)가 일반적이다. 미세(fine) 분진이 억제(hold back)되는 것은 오직 제 2 필터 스테이지에서이다. 사전-필터 엘리먼트가 제 2 필터 스테이지보다 교체(changeover)들 사이에 짧은 간격을 요구하는 케이스가 종종 있다. 이것은, 높은 레벨의 유지보수가 필수적이게 한다. 그러나, 본 발명에 따른 필터 엘리먼트는, 2개의 필터 스테이지들과 비교하여 매우 낮은 압력 손실을 생성하는 것을 가능하게 한다. 또한, 필터 엘리먼트는 작은 설비 공간에 설비될 수 있다. 필터 엘리먼트의 분진-포집 용량이 상당히 증가되고, 분리된 분진이 필터 매체의 투과성(porosity)을 감소시키는 것을 초래하지 않으므로, 필터 엘리먼트는 상대적으로 긴 시간 기간에 걸쳐 사용될 수 있으며, 따라서, 긴 서비스 수명을 갖는다. 이를 위해, 본 발명은, 관성 분리기로서 사용될 수 있고, 콤팩트 구조를 가지면서 작은 설비 공간들에서 사용될 수 있는 필터 엘리먼트 ― 상기 필터 엘리먼트는, 낮은 레벨의 유동 저항, 가장 높은 가능한 분진-포집 용량, 및 가장 양호한 가능한 분리 작동을 나타냄 ― 를 특정한다.
이것은, 도입부에서 설명된 목적이 해결되는 것을 의미한다.
수단은, 부직포로 제조되거나 부직포를 갖는 주름형 벽(pleated wall)들의 형태로 구성될 수 있다. 필터 엘리먼트는, 유동 매체의 편향(deflection)을 강제(force)하기 위해 상기 수단을 갖는다. 이것은, 관성 효과들이, 조립 입자들이 분리되고 상기 입자들이 부직포 내 및 부직포의 표면 상에 속박(bind)되는 것을 초래한다는 것을 의미한다. 뎁스(depth) 필터동작으로 하여금 입자들이 부직포 내에 속박되게 하고 표면 필터동작으로 하여금 입자들이 부직포의 표면에 속박되게 하는 케이스가 유리하다. 동시에, 일부 에어(air)가 부직포를 통해 유동할 수 있으며, 이것의 결과로서 미세 입자들이 또한 효율적으로 억제된다.
필터 엘리먼트는, 복수의 V-형상(V-shaped) 또는 박공형-지붕-어레인지먼트(gabled-roof-arrangement) 주름형-벽 쌍들을 가질 수 있으며, 여기서, 각각의 케이스에서, 적어도 하나의 유동 채널이 상기 주름형-벽 쌍들 사이에 형성되도록, 2개의 주름형-벽 쌍들은 서로 반대(opposite)로 이격되고 서로에 관하여 오프셋(offset)된다. 따라서, 유동 매체는, 주름형-벽 쌍들의 개방 에지(edge)들 주위로 유동할 수 있으며, 프로세스에서 유동 채널들 내로 편향된다.
주름형-벽 쌍들은 각각의 케이스에서 2개의 평면들을 정의할 수 있고, 여기서, 평면들은 서로로부터 이격되며 평면들에서의 주름형-벽 쌍들 사이에 유사한 이격이 존재한다. 따라서, 유동 매체가 특히 효과적인 방식으로 편향되는 것이 가능하다. 이러한 개방 구조는, 필터 엘리먼트의 막힘(blocking)이 발생할 수 없다는 것을 의미한다. 놀랍게도, 유동의 결과로서 생성되는 우회(bypass) 채널들에도 불구하고 입자 분리의 품질이 불리하게 영향을 받지 않는다는 것이 발견되었다. 이것은, 조립 입자들의 편향에 의한 관성 분리, 및 동시에 (simultaneous) 부직포 필터 매체를 거치는 뎁스 필터동작의 결합에 기인한다.
필터 엘리먼트는 2개의 평탄(flat) 필터들을 갖는다. 2개의 상업적으로 용이하게 획득가능한 평탄 필터들이 다음의 간단한 설비, 즉, 다수의 유동 채널들이 제공되는 기본 보디(basic body)를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
평탄 필터들의 주름 첨단(tip)들은 포개어(one upon the other) 로케이팅될 수 있으며, 따라서, 각각의 케이스에서 4개의 주름형 벽들이 유동 채널을 형성한다. 이것은, 폐쇄된(close-off) 유동 채널을 생성하고, 폐쇄된 유동 채널은 이를 통해 축방향으로 유동하는 유동 매체를 가질 수 있다.
2개의 관통-통로(through-passage)들이 적어도 하나의 유동 채널에 형성될 수 있고, 여기서, 제 1 관통-통로는 유동 채널 내로의 입구(entry) 개구부(opening)의 형태로 설계되며, 제 2 관통-통로는 유동 채널로부터의 출구(exit) 개구부의 형태로 설계된다. 이것은, 유동 매체 내에 유입(entrain)된 입자들의 관성 분리를 유도하기 위해, 유동 매체가 필터 엘리먼트를 통해 안내되게 한다.
관통-통로들은, 매체가 유동 채널로부터 퇴장하는 경우 유동 매체의 유동 방향이 90°까지 편향되도록 서로에 관해 배열된다. 이것은 관성 분리를 야기한다.
도 1은, V-형상 또는 박공형-지붕-어레인지먼트 주름형 벽들이 서로 반대로 로케이팅되지만 서로에 관해 오프셋되는 필터 엘리먼트의 제 1 예시적인 실시예의 개략도이다.
도 2는, 주름형 평탄 필터들의 주름 첨단들이 포개어 로케이팅되고, 그에 따라 관통-통로들이 반대 측면들 상에 형성되는 유동 채널들을 형성하는 서로 반대로 로케이팅된 2개의 주름형 평탄 필터들을 도시한다.
도 1은, 관성 분리기의 형태로 구성되는, 즉, 유동 매체의 편향에 의해 입자들을 분리시키는 수단(2)을 갖는 필터 엘리먼트(1)를 도시한다. 수단(2)은 부직포를 갖는다.
수단(2)은, 부직포로 생성되거나 부직포를 갖는 주름형 벽들(3)의 형태로 구성된다.
필터 엘리먼트(1)는 복수의 V-형상 또는 박공형-지붕-어레인지먼트 주름형-벽 쌍들(4)을 가지며, 여기서, 각각의 케이스에서, 적어도 하나의 유동 채널(5)이 상기 주름형-벽 쌍들 사이에 형성되도록, 2개의 주름형-벽 쌍들(4)은 서로 반대로 이격되고 서로에 관하여 오프셋된다. 유동 채널(5)은 화살표에 의해 개략적으로 도시된다.
주름형-벽 쌍들(4)은 각각의 케이스에서 2개의 평면들을 정의하고, 여기서 평면들은 서로로부터 이격되며, 평면들에서의 주름형-벽 쌍들(4) 사이에 유사한 이격이 존재한다.
도 2는, 관성 분리기의 형태로 구성되는, 즉, 유동 매체의 편향에 의해 입자들을 분리시키는 수단(2')을 갖는 필터 엘리먼트(1')를 도시한다. 수단(2')은 부직포를 갖는다.
수단(2')은, 부직포로 생성되거나 부직포를 갖는 주름형 벽들(3')의 형태로 구성된다. 필터 엘리먼트(1')는 2개의 평탄 필터들(6')을 갖는다.
평탄 필터(6')의 주름 첨단들은 포개어 로케이팅되고, 그에 따라, 각각의 케이스에서 4개의 주름형 벽들(3')이 유동 채널(5')을 형성한다.
2개의 관통-통로들(7'a, 7'b)이 적어도 하나의 유동 채널(5')에 형성되고, 여기서, 제 1 관통-통로(7'a)는 유동 채널(5') 내로의 입구 개구부의 형태로 설계되며, 제 2 관통-통로(7'b)는 유동 채널(5')로부터의 출구 개구부의 형태로 설계된다.
관통-통로들(7'a, 7'b)은, 매체가 유동 채널(5')로부터 퇴장하는 경우 유동 매체의 유동 방향이 90°까지 편향되도록 서로에 관해 배열된다.

Claims (8)

  1. 관성 분리기의 형태로 구성되는, 즉, 유동 매체의 편향에 의해 입자들을 분리시키는 수단(2, 2')을 갖는 필터 엘리먼트(1, 1')로서,
    상기 수단(2, 2')은 부직포(nonwoven fabric)를 포함하거나 갖는 것을 특징으로하는, 필터 엘리먼트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수단(2, 2')은, 부직포로 생성되거나 부직포를 갖는 주름형(pleated) 벽들(3, 3')의 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는, 필터 엘리먼트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 엘리먼트(1)는 복수의 V-형상(V-shaped) 또는 박공형-지붕-어레인지먼트(gabled-roof-arrangement) 주름형-벽 쌍들(4)을 가지고,
    각각의 케이스에서, 적어도 하나의 유동 채널(5)이 상기 주름형-벽 쌍들 사이에 형성되도록, 2개의 주름형-벽 쌍들(4)은 서로 반대(opposite)로 이격되고 서로에 관하여 오프셋(offset)되는 것을 특징으로 하는, 필터 엘리먼트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주름형-벽 쌍들(4)은 각각의 케이스에서 2개의 평면들을 정의하고,
    상기 평면들은 서로로부터 이격되며 상기 평면들에서의 주름형-벽 쌍들(4) 사이에 유사한 이격이 존재하는 것을 특징으로 하는, 필터 엘리먼트.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 엘리먼트(1')는 2개의 평탄(flat) 필터들(6')을 갖는 것을 특징으로 하는, 필터 엘리먼트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 평탄 필터들(6')의 주름 첨단(tip)들이 포개어(one upon the other) 로케이팅됨에 따라 각각의 케이스에서 4개의 주름형 벽들(3')이 유동 채널(5')을 형성하는 것을 특징으로 하는, 필터 엘리먼트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    2개의 관통-통로들(7'a, 7'b)이 적어도 하나의 유동 채널(5')에 형성되고,
    제 1 관통-통로(7'a)는 유동 채널(5') 내로의 입구(entry) 개구부(opening)의 형태로 설계되며, 제 2 관통-통로(7'b)는 상기 유동 채널(5')로부터의 출구(exit) 개구부의 형태로 설계되는 것을 특징으로 하는, 필터 엘리먼트.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 관통-통로들(7'a, 7'b)은, 매체가 유동 채널(5')로부터 퇴장하는 경우 유동 매체의 유동 방향이 편향되도록 서로에 관해 배열되는 것을 특징으로 하는, 필터 엘리먼트.
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