KR900000750B1 - 유체 여과장치용 필터 카트리지 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 여과장치용 필터 카트리지

제1도는 종래 여과장치의 횡단면도.

제2도는 본 발명에 의한 여과장치의 일예를 보인 횡단면도.

제3도는 본 발명에 의한 여과장치의 다른예를 보인 부분종단면도.

제4도는 제3도의 4-4선에서 화살표 방향으로 본 횡단면도.

제5도는 본 발명에 의한 필터 카트리지의 일부 절취 사시도.

제6도는 제5도의 6-6선에서 화살표 방향으로 본 횡단면도.

제7도는 제5도의 필터 카트리지의 단부를 보인 일부 절취 확대 단면도.

제8도는 본 발명에 의한 개량된 필터 카트리지의 횡단면도.

제9도는 본 발명에 의한 다른 개량 형태의 필터 카트리지의 단면 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

18 : 여과용기 24 : 필터 카트리지

26 : 평평한 측면 34 : 유로

36 : 지지체 38, 40 : 단부 캡

50 : 통공 52 : 가스켓

54, 56, 58 : 평평한 측면 70 : 필터 카트리지 조립체

72 : 필터 카트리지 76, 78 : 용기 단부

80 : 횡판 82 : 유통공

90 : 지지상판

본 발명은 유체 여과장치에 관한 것으로서, 특히 여과용량을 증가시키기위하여 다수의 3각형 필터 카트리지를 밀집되게 수장시킨 원통형 여과 용기를 포함하는 유체 여과 장치에 관한 것이다.

전형적으로 여과장치는 유체로부터 오물을 여과하기 위한 다수의 교체 가능한 필터 카트리지를 수장하는 원통형 여과 용기로 구성된다. 전형적인 필터 카트리지는 여과체, 여과체용 지지체 및 여과체의 각 단부에 씌워지는 단부 캡으로 구성된다. 여과용기는 제작의 편의상 일반적으로 원형으로 되어있는바, 이와 같은 여과용기는 주어진 직경의 용기에서 나타나는 여과용량을 기가 시키기 위하여 가능한한 많은 교체가능한 필터 카트리지를 내부에 설치 할 수 있도록 하는것이 바람직하다.

최근 대부분의 필터 카트리지들은 여과체용 지지체의 형태에 맞는 원형으로 되었다. 지지체는 필터 카트리지를 통하여 횡방향으로 가하여지는 차등유체 압력과 용기내에 필터 카트리지를 삽입 고정하기위한 단계에서 나타나는 길이 방향의 압력을 지탱하기 위하여 필요하다. 일반적으로 이러한 지지체들은 구멍 뚫린 튜브의 형태로 되었고 여과체의 내부에 설치되었다. 지지체들을 전술한 횡방향 및 종방향의 압력에 대한 저항성과 경제적인 점을 고려하여 주로 원통형으로 만들었으므로 필터 카트리지들도 원통형으로 만드는 것이 일반적이다.따라서 특정한 직경의 여과 용기내에 수장되는 필터 카트리지의 수는 한정되었다. 더구나 필터 카트리지의 수가 요구하는 여과 용량을 나타내도록 한정되는 경우에는 필터 카트리지의 양과 전체 직경에 의하여 여과용기의 직경을 결정하여야 하였다.

전술한 종래 여과장치의 결점중의 하나는 여과용기의 크기에 비하여 여과용량이 충분하지 못하다는 것이다.

예를 들면 전형적인 여과용기는 16인치의 직경을 갖는 것이고 전형적인 필터 카트리지는 6인치의 직경을 갖는 것인바, 오직 4개의 필터 카트리지 만이 전술한 용기내에 배치할 수 있다. 만약 요구하는 여과용량을 나타내는데 4개의 필터 카트리지 만으로 불 충분한 경우에는 이러한 장치가 사용자에게 불 만족하게 될 것이다.

전술한 종래 여과장치의 다른 결점은 지지체가 원통형이고, 얇게 되어 있어서 붕괴 압력에 대한 지지력이 약하고 그에 따라 지지력을 초과하는 외부 압력을 받으면 여과체가 쉽게 파손된다는 것이다. 이러한 결점을 해소 하기 위하여는 지지체를 두껍게 형성하여야 하는바, 지지체를 두껍게 하면 여과체의 길이와 두께를 얇게 하여야 하며 그 결과 용량이 저하되는 문제점이 나타났다.

이와 같은 여러 가지 문제점을 검토하여 볼 때 특정한 직경을 갖는 여과용기내에 여러개의 필터 카트리지를 수용하므로서 여과용량을 증가 시킬 수 있도록 된 형태의 필터 카트리지가 필요함을 알 수 있다.

본 발명은 다수의 3각형 필터 카트리지를 여과용기내에 밀접 되게 설치하므로 전술한 종래 여과장치의 결점을 해소 할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.

본 발명에 의하면 3개의 평면으로된 3각형 외주면을 갖는 필터 카트리지를 만들어서 3개의 평면중의 하나가 용기의 내주면을 향하되 내주면과의 사이에 일정한 간격이 유지되도록 원통형 용기내에 설치하므로 종래의 원통형으로된 필터 카트리지와 같은 외주면적을 갖는 카트리지를 원통형 필터 카트리지보다 많은 수의 카트리지를 원통형 용기내에 설치 할 수 있으며 그 결과 종래와 동일한 직경을 갖는 여과 용기의 여과 용량을 향상 시킬 수 있게 된다. 더구나 3각형 카트리지는 특정 직경의 원통형 용기내에 수장되므로 필터 카트리지를 통한 유체의 분산이 더 균일하게 된다.

본 발명에 의한 또 하나의 장점은 지지체를 여과체와 유사한 3각형으로 제조한다는 것이다. 이와 같은 3각형 형태는 붕괴 압력에 견디는 힘이 원통형 지지체보다 크고 그 결과 보다 큰 외부 압력을 상쇄 시킬 수 있게 된다. 더구나 3각형 지지체는 높은 붕괴 압력에 견딜 수 있으므로 원통형 지지체보다 두께를 얇게 할 수 있게 되고 그 결과 여과체의 깊이와 두께를 최대한 크게 할 수 있어서 여과 용량을 향상 시킬 수 있게 된다.

본 발명의 일예에 의하면 여과 장치는 원통형 내주면, 여과 할유체의 유입구와 여과된 유체의 배출구를 갖는 여과 용기 및 용기내에 길이 방향으로 설치되는 다수의 교체 가능한 필터 카트리지로 구성을 포함하는 유체여과용 필터 카트리지 조립체로 구성된다. 각개 필터 카트리지는 양단부와 양단부 사이의 중앙부에 형성된 유로를 갖는 장방형의 투과성 여과체를 포함하는바, 유로의 일단은 개방되어 용기의 배출구에 연통되어 있다. 여과체내에는 지지체가 착설되는바, 여과체의 배출구에는 단부캡이 밀착 되며 단부 캡에는 유로와 배출구를 연통시키는 통공이 형성되어 있다. 각개 투과성 여과체는 3개의 평면으로된 3각형 외주면을 갖고 있으며 3개의 평면중의 하나는 용기의 내주면을 향하도록 되었고 용기의 내주면 사이서 일정한 간격을 유지하도록 되었다. 여과체에는 다공성 지지체가 착설되어 있으며 다공성 지지체로 유체가 통과 하도록 되었다. 여과체의 일단에는 유로와 통공을 갖고 있는 단부캡이 착설된다. 투과성 여과체는 서로간에 예각을 이루도록 배치되는 최소한 3개의 평면을 구성하는 다각형 외주면을 갖고 있다. 여과할 유체는 여과체와 지지체를 통과한 다음 유로를 통하여 단부 캡의 통공으로 유출된다.

본 발명의 목적은 여과용기와 그 내부에 수장된 다수의 3각형 필터 카트리지로 구성된 여과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원통형 내주면을 여과 용기와 다수의 3각형 필터 카트리지를 포함하고 각개 카트리지는 일측면이 용기의 내주면을 향하면서 용기 내주면으로부터 일정한 간격을 유지하도록 되어 있어서 일정한 직경의 용기내에 원통형 필터와 동일한 외주면적을 가지면서도 원통형 카트리지보다 더 많은 수의 카트리지를 수장할 수 있게 된 여과장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 특정된 크기에서 여과 용량이 증가된 여과 장치를 제공하는 것이다.

이하 본 발명을 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 용기(12)와 4개의 필터 카트리지(14)로 구성된 종래의 여과장치(10)를 보인 횡단면도인바, 이와 같은 형태의 대표적인 필터 장치에서는 용기(12)가 16인치의 내경을 갖고 필터 카트리지(14)는 6인치의 직경을 갖고 있다. 이러한 종래의 여과장치(10)는 필터 카트리지(14)가 원통형으로 되어있으므로 용기(12)내에 오직 4개의 원통형 카트리지(14)만을 설치할 수 있어서 여과 용량도 그에 한정되었다.

제2도는 본 발명에 의한 필터 장치를 보인 것으로서, 본 발명의 장치(16)를 구성하는 원통형 여과 용기(18)는 내부공간(20)과 원통형 내주면(22)를 갖고 있다. 원통형 용기(18)는 종래의 카트리지 용기와 같은 16인치의 내경을 갖고 있고 그 속에 6개의 본 발명에 의한 필터 카트리지(24)를 수장하는바, 필터 카트리지(24)는 제1도에 도시된 종래의 필터 카트리지(14)와 거의 같은 외주면적을 갖고 있다. 필터 카트리지(24)는 용기의 내주면(22)과의 사이에 일정한 간격이 유지되도록 용기의 내주면쪽에 평평한 측면(26)을 갖고 있는 3각주의 모양으로 되었다. 이와 같이 용기(18)내에 카트리지(24)를 기하학적으로 배치하므로 종래보다 더 많은 카트리지(24)를 밀집되게 배치할 수 있어서 여과장치(16)의 여과 용량을 증가 시킬 수 있게 된다. 여과장치(16)의 유효공간은 용기(18)의 직경에 의하여 결정되므로 이와 같은 3각형 카트리지(24)는 동일한 크기의 용기(18)에 대한 여과 용량을 증가시키게 된다.

제5, 6 및 7도에 의하면 3각형 필터 카트리지(24)는 장방형이고 양단부(30)(32) 사이에 연장된 유로(34)를 갖는 투과성 여과체(28)를 포함하고 있다. 구멍 뚫린 박판상 지지체(36)와 같은 지지체가 여과체(28)를 지지하도록 유로(34)내에 설치된다. 여과체(28)의 양단부(30)(32)에는 각각 3각형의 단부 캡(38)(40)이 씌워져 있는바, 이 단부캡(38)(40)은 유사한 구조로 되어 있어서 단부캡(38)에 대하여만 설명한다.

단부캡(38)은 3각형 외부 플렌지(42)와 그에 유사한 내부 플렌지(44)를 갖고 있으며 두 플렌지사이는 평면(46)으로 되어 있다. 플렌지(42)(44)는 여과체(28)와 지지체(36)를 합친 두께 만큼 떨어져 있고 플렌지(42)(44)사이의 내측 평면(46)에는 접착제층(48)이 도포되어 있어서 여과체(28)와 지지체(36)의 단부를 두 플렌지(42)(44) 사이에 삽입 접착시켜 유체가 그 사이로 유출되는 것을 방지하도록 되었다. 단부캡(38)(40)은 3각형 중앙 통공(50)을 갖고 있으며 이 통공(50)에는 적당한 가스켓(52)이 삽입 고정된다. 전술한 바와 같이 여과체(28)는 곡면부(60)(62)(64)에 의하여 연결되는 3개의 평평한 측면(54)(56)(58)을 갖고 있는바, 이들 측면과 곡면부들은 3각형 외주면(66)을 형성한다.

여과체(28)의 유로(34)내에 설치된 지지체(36)를 갖는 필터 카트리지(24)는 유체가 외주면으로부터 여과체(28)을 통하여 유로(34)속으로 흐르는 형태의 여과장치에 이용되도록 설계된 것이다. 이러한 형태의 유체 흐름에서는 지지체(36)가 유로(34)내에 설치되므로서 여과체(28)에 가하여지는 유체의 차등압력에 의한 여과체(28)의 붕괴가 방지될 뿐 아니라 카트리지(24)를 용기(18)내에 삽입 고정 할 때 공구의 사용등에 따른 기계적인 매카니즘에 의하여 여과체에 가하여지는 길이 방향의 압력에 의한 여과체의 파손이 방지되게 된다.

이와 반대로 여과할 유체가 유로(34)속으로 유입 된 다음 여과체(28)를 통하여 필터 카트리지(24)의 외부로 배툴되는 형태의 여과 장치에서는 유체의 차등 유체압력을 상쇄하기 위하여 지지체(36)를 여과체(28)의 외주면에 설치하여야 한다.

여과체(28)는 적당한 다공성 물질, 예를 들면 충분한 밀도를 갖는 성형용 수지 물질로 제조할 수 있는바, 자체 지지성이 있는 단단한 물질로 만들면 지지체(36)와 캡(38)(40)을 사용하지 않아도 되므로 제조 경비를 절감할 수 있는 이점을 갖게 된다. 또한 여과체(28)는 주름이 있는 것 주름이 없는 것, 솔리드 뎁스(Solid depth)형등 어떠한 형태의 것도 사용할 수 있다. 그러고 측면(54)(56)(58)은 평평하지 않고 볼록하게 형성 하므로서 여과체(28)의 강도를 향상 시킬 수도 있다. 본 발명에 의하면 여과할 유체의 형태, 불순물, 기타 외부 요인에 따라서 선택 사용할 수 있다.

단부캡(38)(40)은 여과체(28)에 구조적인 강도를 부여하기 위하여 지지체(36)를 보조하는 역할을 하는바, 이 캡들은 각종 형태의 물질, 예를 들면 에폭시, 폴리에스테르, 폴리스티졸과 같은 각종 플라스틱 물질이나 금속 또는 섬유상 물질들로 제조 할 수 있다. 또한 가스켓(52)도 카트리지(24)에 사용하기에 적당한 물질로 만들 수 있다.

제2도에서와 같이 용기(18)내에 밀접 고정되게 하기 위한 필터 카트리지(24)의 형태를 만드는 데 용기(18)의 내경 R(제2도)과 측면(54)(56)(58)의 길이 L(제6도) 및 곡면부(60)(62)(64)의 곡을 반경 Ro가 다음의 관계를 유지하여야 한다. : 2pi R=2pi Ro+3L. 전술한 관계에 따라 필터 카트리지(24)를 결정하므로서 필터 카트리지들은 제2도에 도시한 바와 같이 용기내에 배치되게 될 수 있다. 상기 계산식은 6인치 외경의 원형 카트리지와 같은 표준형 원형 카트리지와 관계되는 3각형 카트리지(24)의 측면(54)(56)(58)의 길이를 결정하는 데 사용된다.

제3도 및 4도에 의하면 여과 장치(16)는 다수의 필터 카트리지(72)를 포함하는 필터 카트리지 조립체(70)를 둘러싸는 용기(18)를 포함하고 있는바, 이 카트리지(72)들은 3각형 이지만 필터 카트리지(24)보다 횡단면이 적고 그에 따라 용기(18)내의 배열 상태도 제2도와 다르게 되었다. 필터 카트리지(72)는 크기 차이를 제외하고는 필터 카트리지(24)와 동일한 형태로 되었다. 용기(18)는 볼록한 단부(76)(78)와 4개의 지지다리(74)를 갖고 있는바, 도면에는 2개의 지지 다리만이 설명되었다. 또한 용기(18)는 단부(76)에 고정되고 배출챔버(84)와 유로(34)를 연통 시키는 다수의 유통공(82)을 갖고 있는 횡판(80)을 포함하고 있다. 배출챔버(84)에는 여과된 유체를 배출하는 배출구(86)와 여과할 유체를 받아들이는 유입구(88)가 형성되었다. 필터 카트리지(72)는 해당 하는 유통공(92)에 설치된 가스켓(52) 및 횡판(80)에 설치된 단부 캡(38)에 의하여 용기(18)내에 착설되고 용기의 단부(78)내측에 고정된 지지 상판(90)에 의하여 수직으로 고정되는바, 카트리지(52)의 상단에는 가스켓(52)과 단부 캡(40)이 부착되고 그 위에 지지상판(90)이 통공(92)를 폐쇄하도록 덮어 씌워 진다. 다른 방법에서는 카트리지(72)를 용기(18)내에 고정하도록 되었는 바, 이러한 방법중의 하나는 출원인의 미국 특허 제4,320,005호에 기재되어 있다.

제4도에 설명된 바와 같이 카트리지(72)는 카트리지를 제2도와 같이 용기 내에 배열하기 위한 계산식에 맞지 않도록 제조될 수 있는 바, 이 경우 각개 카트리지(72)의 내측 정점들은 다른 카트리지(72)가 설치 될 수 있는 원형 공간을 형성하게 된다. 제2도에서 설명한 바와 같이 이 경우에도 각개 카트리지(72)의 평평한 측면 중의 하나는 용기(18)의 내주면(22)을 향하면서 내주면(22)로부터 일정한 간격을 유지하고 있어서 내부 공간을 최대로 활용 할 수 있도록 되었다.

본 발명에 의한 여과장치의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다. 여과할 유체는 유입구(88)를 통하여 내부 공간(20)속으로 유입된 다공성 지지체(36)를 통하여 유로(34)속으로 들어 온 다음 단부 캡의 통공(50)과 유통공(52)을 통하여 배출 챔버(84)로 들어간다. 유통공(82)는 가스켓(52)에 맞도록 3각형으로 형성되었다. 여과된 유체는 배출챔버(84)에서 배출구(86)를 통하여 배출된다.

반대 방향의 여과시에는 지지체(36)가 카트리지(72)의 외주면에 부착된 것을 사용하는 바, 이 경우 여과할 유체는 배출구(86)으로 배출챔버(84)속으로 유입되어 유로(34)를 지나 여과체(28)에서 여과된 다음 지지체(36)을 통과하여 유입구(88)에서 용기 밖으로 배출된다.

제8도는 필터 카트리지(24) 또는 카트리지(72)의 개량형을 보인 것으로서 여과체(94)는 원통형 외주면을 갖고 있으나 양 단부 사이에 형성된 유로는 원형으로 되었다. 유로(96)에는 원형으로 된 다공성 지지체(98)가 여과체(94)를 지지하도록 설치된다. 이러한 개량형 카트리지의 단부캡은 3각형 외측 플렌지(42)와 원형 내측 플렌지(100)을 포함하며 내측 플렌지(100)의 내부에 삽입되는 가스켓(102)도 원형으로 되게 된다. 또한 여과체(94)와 지지체(98)는 플렌지(42)(100)사이에 고정되어 그 사이로 유체가 누출되는 것을 방지하도록 되었다. 더구나 여과할 유체가 유로(96)에서 여과체(94) 외부로 흐르도록하는 여과 방법에서는 지지체(36)가 여과체(94)의 외주면에 설치된 카트리지(93)를 사용한다.

본 발명은 그외에도 다른 형태의 다각형 필터 카트리지들을 용기(18) 내에 밀집되게 배설한 여과장치에도 관계된다. 이러한 필터 카트리지의 하나로 제9도에 도시된 것에 유사한 단면 형태를 갖는 것이 있는 바, 이 카트리지는 서로 예각을 이루는 최소한 3개의 측면(106)(108)(110)을 갖고 있다. 이러한 카트리지들은 일축면(110)이 용기의 내주면(22)을 향하도록 제2도와 같이 용기내에 배치된다. 전술한 모든 필터 카트리지들은 교체 할 수 있게 되었다. 그리고 본 발명에 의한 카트리지들은 5각, 6각, 8각, 10각 및 기타의 기하학적 형태로 될 수도 있다.

Claims (3)

1. 양단부와 그 사이에 형성된 유로를 갖고 있는 유체 여과용 여과체(28), 전기한 유로내에 착설되고 유체가 통과할 수 있도록 된 다공성 지지체(36) 및 여과체를 지지하여 유로와 연통되는 구멍이 형성된 단부 캡(38)으로 구성된 유체 여과용 필터 카트리지에 있어서, 투과성 여과체가 서로 예각으로 배치된 최소한 3개의 평평한 측면(54)(56)(58)과 전기한 축면을 연결하는 둥근 만곡부(60)(62)(64)로 이루어지는 3각형 외주면을 갖고 있고 여과할 유체가 여과체와 지지체 및 유로를 통과하도록 구성된 필터 카트리지.
2. 청구범위 1항에서, 유로(34)와 지지체(36)가 예각으로 배치된 최소한 3개의 평평한 측면으로 이루어지는 3각형에 유사한 형태로 되었고 단부 캡(38)이 3각형으로 된 한쌍의 플렌지(42)(44)를 갖고 있으며 여과체(28)와 지지체(36)의 단부가 전기한 플렌지 사이에 삽착 고정됨을 특징으로 하는 필터 카트리지.
3. 청구범위 2항에서 지지체(36)가 유로(4)에 설치되고 지지체와 유로는 원형으로 되었으며 단부 캡은 3각형으로 된 플렌지(42)와 원형으로된 플렌지(100)을 갖고 있고 전기한 두 플렌지 사이에 여과체(28)와 지지체(36)의 단부가 삽착 고정됨을 특징으로 하는 필터 카트리지.

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