KR100642036B1 - 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가압된 세정유를 사용하는 여과 작업 중에 여과될 액체가 통해 흐르게 되는 필터 소자의 필터면을 세정하는 장치에 대한 것이다. 본 발명의 개선점에 따르면, 세정될 필터면의 전체 면적을 가로질러 세정유의 압력이 실질적으로 균일하게 분배되게 하는 분배 장치가 제공된다.

필터, 여과, 세정 유체, 압력 분배, 분배 장치

Description

세정 장치{Cleaning device}

본 발명은 가압된 세정용 유체(pressurized cleaning fluid)를 사용하여, 여과 작업(filtration operation) 중에 여과될 액체가 통과하여 흐르게 되는 필터 소자의 필터면을 세정하는 장치에 대한 것이다.

이러한 장치는 예를 들어, 산업 시설에 사용되는 먼지 필터(dust filter)를 세정하는데 필요하다. 산업 시설에 사용되는 먼지 필터는 대부분 거의 중공 원통 형태이며, 필터 소자의 일 단부에는 예를 들어, 먼지가 제거된 연도 가스(flue gas)와 같은, 세정에 쓰인 유체용 배출구가 제공되며, 필터 소자의 원통 맨틀면(cylinder mantle surface)은 필터 막(membrane) 또는 필터 플리스(filter fleece)와 같은 필터 물질로 형성된다. 그 다음에, 필터 소자의 이러한 맨틀면은, 여과 작업 중에 연도 가스와 같은 세정될 유체가 통과하여 흐르게 되는 필터면을 형성하며, 연도 가스에 함유된 먼지 입자는 필터 물질에 붙잡히게 되어 원하는 세정 효과가 제공된다. 이와 관련하여, 세정될 유체가 필터 소자의 외부 표면 상에 부딪친 다음에, 필터 소자에 의해 형성된 중공 공간이나 또는 필터 소자의 축방향 한 단부에 제공된 배출구를 통해 안내되어 나간다.

상술한 여과 작업 중에, 필터 소자의 외측면이나 또는 필터면의 외측면 상에 여과로 인한 먼지 덩어리(filtration dust cake)가 형성되며, 이렇게 되면 작업 시간이 증가할수록 세정될 유체가 통과하여 흐르게 되는 필터 소자의 유동저항이 증가하게 된다. 이러한 유동 저항의 증가는 필터 소자를 통해 지나가는 유체 유동의 압력 손실을 일으키게 되어 세정된 유체를 방출하기 어렵게 되거나 또는 고에너지 및 고가의 부가적인 흡인(suction) 장치를 사용해서만 방출할 수 있게 된다.

따라서, 필터 소자의 필터면은 일반적으로 이러한 방식으로 작업이 원활하게 이루어짐을 보장하기 위해 주기적으로 세정되어야 한다.

이를 위해, 종래에는, 필터 소자 또는 필터면의 외측면에 형성된 여과로 인한 먼지 덩어리를 이러한 방식으로 제거하기 위해 압축 공기와 같은 가압된 세정용 유체가 배출구를 통해 필터 내측으로 도입된다. 그러나, 이러한 방식으로 세정된 필터 소자는 비교적 짧은 작동 기간을 거친 후에, 세정될 유체 유동에 또다시 큰 압력 강하를 발생시킨다. 이러한 문제점에 대한 대책으로서, 세정 유체로서 사용되는 압축 공기를 각각 압축 공기 펄스 형태로 필터 소자의 내측으로 도입시키는 것이 이미 제안되어 있다. 또한, 노즐을 사용하여 세정 유체를 필터 소자의 내측으로 안내하는 것도 제안되어 있으며, 이 때, 노즐의 노즐 개구(nozzle opening)는 세정 유체로서 작용하는 압축 공기에 부가하여 대기(ambient air)를 필터 소자의 내측으로 반입(entrain)하고, 필터 소자로 도입되는 공기 체적을 증가하기 위해, 필터 소자의 배출구보다 작은 직경을 가진다.

비록 상술한 조치들은 세정 유체의 세정 작용을 개선하기는 하지만, 필터 소자의 내측에 세정 유체를 각각의 압력펄스 형태로 도입하거나 또는 적절한 도입 노 즐(introduction nozzle)을 사용하여 도입하여도, 필터 소자를 초기 시동 후의 중단없는(disruption-free) 사용수명에 비교하면, 세정될 유체 유동의 높은 압력 손실이 다시 짧은 작동 기간후에 발생한다.

이러한 종래 기술의 문제점을 고려할 때, 본 발명의 목적은 세정된 필터 소자로 가능한 한 오랫동안 중단없이 작업할 수 있게 하는 상술한 종류의 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 이러한 목적은 앞서 논의한 세정 장치를 보다 개선하여 해결되며, 이는 세정될 전체 필터면의 면적에 세정 유체가 실질적으로 균일하게 분포되게 하는 것을 촉진하는 분배 장치(distribution device)가 제공되는 것을 특징으로 한다.

이 해결책은 필터 소자로 세정 유체를 도입하기 위한 적절한 노즐을 사용하는 것 및 세정 유체를 각각의 압력 펄스로 도입하는 것이 배출구 반대측의 필터 소자의 축방향 단부 영역에서 세정 유체의 동압(dynamic pressure)을 발생시키며, 이는 필터 소자의 하부 영역에서 필터면의 세정 작용을 돕지만, 배출구 영역의 필터면에서 불완전한 세정이 일어나게 한다는 인식에 근거한다. 따라서, 공지된 세정 장치를 사용하면, 필터 소자 하부의 필터면에 바로 인접한 영역에서만 만족스러운 세정 작용이 이루어진다. 이러한 영역은 세정될 유체에 대해 가장 낮은 유동 저항을 제공하므로, 유체 유동은 세정된 필터 소자를 새로 시동한 후에 이러한 영역에 집중되어, 유동 저항을 증가시키는 여과로 인한 먼지 덩어리가 다시 형성하는 것을 유도하여, 필터 소자가 새로 세정될 필요가 있는 정도의 오염이 매우 신속히 다시 이루어지게 된다.

공지된 세정 장치에 대한 본 발명에 따른 추가의 개선 사항으로, 세정될 전체 필터면의 영역에서 세정 유체의 균일한 압력 분포가 이루어지며, 이는 전체 필터면이 균일하게 세정되게 하여, 결과적으로, 여과작업중에 각각의 필터면 세그먼트(segment)로 유체 유동이 집중하는 것이 배제된다. 따라서, 본 발명에 따른 세정 장치를 사용하면, 각각의 필터면 세그먼트 상에 여과로 인한 먼지 덩어리가 급속히 퇴적되는 것이 효과적으로 방지되므로, 일정한 유체 유동으로 여과 작업하는 중에 필터 소자의 유동 저항이 과다하게 급속히 증가하는 것이 방지될 수 있고, 필터 소자의 사용 수명이 증가될 수 있다.

세정 유체의 균일한 압력 분포는 예를 들어, 압력 라인에서 나오는 세정 유체에 대해 유동 안내면을 갖는 분배 장치를 사용하여 이루어질 수 있다. 이와 관련하여, 한편으로는, 유동 안내면을 사용하는 것은 원하는 균일한 압력분포를 보장하는 세정유체의 층류 유동이 생성되게 할 수 있다. 그러나, 필터 소자 내측으로 유입하는 세정 유체의 난류 유동이 유동 안내면에 의해 생성되면 특히 유익한데, 이는 이러한 유동 안내면이 매우 간단한 디자인으로 실시될 수 있지만 매우 효과적이기 때문이다. 이를 위해, 분배 장치는 여과 작업중에 세정될 유체를 배출시키는 필터 소자의 개구로 삽입될 수 있는 분배 소자(distribution element)를 적절하게 구비한다. 이러한 분배 소자는 세정 공정을 위해 필터 소자에 삽입될 수 있고, 실제 여과 작용을 수행하기 위해 필터 소자로부터 다시 제거될 수 있다. 또한, 필터 소자의 여과 작업 중에 예를 들어, 필터 소자에 고정적으로 연결된 구성요소의 형태로 유지되도록 분배소자를 사용하는 것도 고려된다. 예를 들어, 분배 소자는 필터 소자의 하니의 축방향 단부에 배치된 개구에서 시작하여 양호하게는 적어도 원통형 맨틀형상의 원통형 맨틀면에 의해 한정되는 필터 소자의 내측까지 연장할 수 있다. 이러한 구성으로 인하여, 특히 여과 작업중에 필터 소자에 남아 있게 되는 분배 소자의 경우에, 현저히 공간을 절약하는 완전한 형상이 이루어질 수 있다.

필터 소자의 개구로 도입되는 세정 유체의 난류 유동이 세정 유체의 원하는 균일한 압력 분포를 일으키며 실현될 수 있고, 동시에, 원통형 맨틀형상(mantle-shaped) 또는 절두 원추형이며 실질적으로 원통형 맨틀형상인 필터면에 대해 동축 방향으로 연장되는 유동 안내면을 가질 때 특히 간단한 방식으로 여과 작업 중에 최소의 유동 저항을 보장한다. 이를 위해, 분배 소자는 양호하게는 전체적으로 원통형 맨틀 또는 절두원추형 맨틀 형태이다. 이러한 방식으로, 개구에서부터 시작하는 분배 소자가 필터 소자의 축방향 길이의 20 내지 70%, 양호하게는 20 내지 50% 범위에 걸쳐 연장되고 개구 반대측 단부에서의 분배 소자의 직경이 필터 소자의 내경의 약 40 내지 95%에 대응할 때, 세정 작업 중에 세정 유체의 원하는 균일한 압력 분포가 보장될 수 있으며, 동시에 여과 작업 중에 유동 저항이 특히 최소로 증가하는 것이 보장될 수 있다. 필터 소자의 개구와 마주하는 단부에서, 분배 소자는 필터 소자 또는 개구의 내경에 대응하는 직경을 가지거나, 또는 이보다 약간 작은 직경을 가질 수 있다. 세정 유체를 도입하기 위해 노즐이 사용되는 경우, 분배 소자가 필터 소자의 개구와 마주하는 단부에서 노즐의 직경에 대응하는 직경을 갖거나 또는 노즐의 직경보다 약간 큰 직경을 가질 때 특히 적합한 것으로 밝혀졌다.

상술한 분배 소자 실시예에서, 분배 소자의 치수가, 분배 소자를 둘러싸는 필터면의 축방향 영역을 통해 흐르는 분배 소자 외측의 유체의 유속에 대한, 여과 작업중에 필터면을 통해 흐르고 필터 소자의 개구로 삽입된 분배 소자를 통해 배출되는 분배 소자 내의 유체의 유속의 비가 0.4 내지 2.5이도록 필터 소자의 치수에 대해 조정될 때, 여과 작업 중에 특히 최소인 유동 저항이 얻어지며 동시에 세정 작업 중에 세정 유체의 원하는 균일한 압력 분포가 보장될 수 있다. 따라서, 한편으로, 필터 소자의 내측에서 분배 소자와 필터면 사이에 형성된 환형 갭(annular gap)에 높은 동압이 생성되는 것이 방지되고, 다른 한편으로, 분배 소자 자체 내에 과다한 동압이 생성되는 것이 방지된다.

상술한 분배 소자에 부가하여 또는 대안책으로서, 본 발명에 따른 분배 장치는 다수의 배출구를 포함하는 가압된 세정 유체용 배출 소자(discharge element)를 또한 가질 수 있으며, 이 배출구를 통해 공급 라인을 통해 공급되는 필터면을 세정하기 위한 세정 유체가 방출되거나 또는 필터 소자를 세정하기 위해 필터 소자 내측으로 도입된다. 본 발명에 따른 장치의 이러한 실시예는 몇 개의 세정 유체용 배출구를 사용하는 것이, 일반적으로 단 하나의 세정 유체용 큰 배출구를 사용하는 것보다 효과적인 세정 펄스(cleaning pulse)를 제공한다는 인식에 근거한다.

특히 직전에 상술한 실시예에 관하여, 세정 장치가 다수의 필터 소자가 동시에 세정될 수 있는 세정 유체용 라인 시스템(line system)을 갖는 것이 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 이와 관련하여, 적합하게는 각각 하나의 필터 소자의 필터면을 세정하기 위해 세정 유체를 방출하는 적어도 두 개의 배출 소자가 라인 시스템에 연계(correlation)되며, 세정 시스템에 의해 공급된 세정 유체가 먼저 통과하게 되는 배출 소자가 그 하류측에 배치된 배출 소자보다 많은 배출구를 가질 때, 한 번의 세정 공정으로 세정될 모든 필터 소자가 특히 균일하게 세정되는 효과가 이루어진다. 이러한 구성의 장점은 세정 공정 중에 이러한 영역에 배치된 필터 소자에 대해 라인 시스템의 후방 단부(rear end)에서 생성된 동압에 의해 보조되는 세정 작용이, 유동방향에서 보았을 때 라인 시스템의 전방 단부 영역에서 세정 공정 중에, 배치된 필터 소자에 더 많은 배출구를 제공하여 보상될 수 있다는 점에 있다.

필터면을 세정하기 위한 세정 유체가, 가스 압력 펄스 특히 압축 공기 펄스와 같은 각각의 압력 펄스 형태로 방출되는 경우, 라인 시스템이 압력 펄스를 생성하기 위한 밸브 장치를 하나만 가지고 이 밸브 장치의 유출측(outflow side)에 개개의 방출 소자가 배치되는 것이 특히 적합한 것으로 밝혀졌다. 이와 관련하여, 특히 세정 유체를 세정될 필터의 내측 또는 필터면을 향한 방향으로 노즐을 통해 방출하는 것도 또한 고려하게 된다.

하기에, 도면을 참조하여 본 발명이 설명되며, 도면에는 본 발명의 중요한 모든 세부사항에 대한 것이 도시되어 있으며, 상세한 설명에는 보다 상세히 설명되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 세정 장치의 개략적 예시도.

도 1에 예시된 세정 장치는 세정 유체용 배출구를 갖는 압축 공기 라인과 같은 라인 시스템(10)과, 노즐(20)과, 분배 소자(30)를 포함하며, 노즐을 통해 압축 공기와 같은 세정 유체가 필터 소자(100) 내측으로 방출될 수 있고, 분배 소자는 필터 소자의 배출구(102)로 삽입되어 필터 소자(100)의 여과 작업 중에 세정 유체용 배출구를 형성한다.

도 1에 예시된 세정 장치로 세정될 필터 소자(100)는 실질적으로 중공 원통형상을 가지며, 배출구(102)는 필터 소자의 하나의 축방향 단부에 배치되며, 원통형 맨틀면(106)이 예를 들어, 필터 막 또는 필터 플리스와 같은 필터 재료(104)로 형성된다. 배출구 맞은 편 단부에는 필터 소자(100)가 바닥(110; bottom)에 의해 닫혀 있다.

정상적인 여과 작업 중에, 세정될 유체는 필터 재료(104)를 통해 흐르고 도 1에 화살표 A로 예시된 바와 같이, 배출구로 도입된 분배 소자(30)에 의해 필터 소자(100)로부터 방출된다. 이와 관련하여, 세정될 유체에 동반된 먼지는 필터 재료(104)의 외측면(106) 상에 퇴적된다.

라인 시스템(10)을 사용하여 필터 재료(104)의 외측면(106)으로 형성된 필터면을 세정하기 위해, 압축 공기가 노즐(20)과 분배 소자(30)를 통해 필터 소자(100) 내측으로 도입된다. 이와 관련하여, 분배 소자(30)를 사용하여, 도입된 세정 유체의 난류 유동이 필터 내측에 생성되어 세정될 필터의 전체 외측면(106) 영역에서 균일한 압력 분포가 이루어진다. 이를 위해, 분배 소자(30)는 절두원추형 맨틀 형태로 되어 있으며, 이 맨틀은 배출구(102)로부터 시작하여 필터 재료(104)의 원통 맨틀형 외측면(106)과 동축 방향으로, 바닥(110)을 향한 방향으로 연장된다. 분배 소자(30)의 축방향 길이(l)는 이와 관련하여 필터 소자(100)의 축방향 길이 L 의 약 40%에 대응한다. 분배 소자(30)의 직경은 배출구(102)와 마주하는 분배 소자(30)의 단부에서 필터 소자(100)의 내경 D 와 일치한다. 필터 소자(100)의 바닥(110)을 향한 방향에서, 분배 소자(30)는 직경 d 로 테이퍼지며(taper), 이 직경 d 는 필터 소자(100)의 내경 D 의 약 56%이다.

세정 유체가 중단없이 도입되도록 하기 위해, 배출구와 마주하는 단부에서 분배 소자(30)가 매끄럽고 둥근 에지(smooth and rounded edge)를 구비한다. 다른 한편으로, 바닥(110)과 마주하는 단부에서, 분배 소자(30)는, 필터 소자(100) 내에서 노즐(20)을 통해 도입되는 세정 유체의 원하는 난류 유동을 보장하기 위해 매끄럽게 절삭된 에지(smooth cut edge)를 구비한다. 도시된 바와 같이, 필터 소자로 삽입된 분배 소자(30)와 관련하여, 필터 소자(100)와 마주하는 단부에서의 노즐 직경이 배출구와 마주하는 단부에서의 분배 소자의 직경보다 작은 노즐(20)이 적합하게 사용된다.

분배 소자(30)의 치수를 필터 소자(100)의 치수에 대해 상술한 바와 같이 조정하면, 필터 재료(104)의 내측 경계면(108)과 분배 소자(30)의 외측 경계면 사이에 형성된 환형 갭에서 필터 재료(104)를 통해 흐르는 유체의 유속에 대한, 정상적인 여과 작업 중에 필터 재료(104)를 통해 흐르는 분배 소자(30) 내의 유체의 유속의 비가 0.4 내지 2.5의 범위가 되어서 여과 작업 중에 필터 소자의 유동 저항이 감소됨이 보장되고, 여과 작업 중에 분배 소자(30)가 필터 소자(100)의 내측에 남아 있더라도 유동저항이 감소된다.

본 발명은 도면과 관련하여 예시된 실시예에 제한되지 않는다. 또한, 세정될 전체 필터면의 영역에 세정 유체의 균일한 압력 분포를 유지하기 위해, 세정 유체를 배출하기 위한 다수의 배출구를 갖는 방출 소자를 사용하는 것이 또한 고려된다. 또한, 절두원추형 맨틀형상의 분배 소자 대신에, 원통 맨틀 형상의 분배 소자가 사용될 수 있다. 또한, 배출구의 내측 가장자리(rim) 영역에 고정된 분배 소자 대신에, 필터 소자(100)의 축방향 단부를 가로질러 결합되는 분배 소자가 사용될 수 있다.

Claims (16)

1. 세정될 유체가 여과 작업 중에 가압된 세정 유체를 사용하여 필터 소자를 통해 흐르게 되며, 압력 라인에서 나오는 세정 유체를 위한 유동 안내면을 갖는 분배 장치(30)가 제공되며, 세정될 전체 필터면의 영역에서 세정 유체의 실질적으로 균일한 압력 분포가 상기 분배 장치에 의해 촉진되고, 필터 소자(100)의 실질적으로 원통형 맨틀 형상인 필터면(106)을 세정하기 위한 장치와 필터 소자를 포함하는 장치에 있어서,

   유동 안내면이 필터면에 대해 동축 방향으로 연장되고 또 절두원추형 맨틀형상(mantle-shaped)이고 그리고 필터 소자의 축방향 단부에 배치된 배출구(102)에서 시작하여 필터 소자(100)의 축방향 길이 L 의 20 내지 70% 범위에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   분배 장치는 여과 작업 중에 세정된 유체용 배출구를 형성하는 필터 소자의 개구로 삽입가능한 분배 소자(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 분배 소자(30)는 배출구(102)로부터 시작하여 필터 소자(100)의 축방향 길이 L 의 20 내지 50% 범위에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   배출구(102)로부터 이격된 단부에서의 분배 소자(30)의 직경 d 는 필터 소자(100)의 내경 D 의 40 내지 95%에 해당하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   분배 소자(30)의 치수를 필터 소자(100)의 치수에 대해 조정하여서, 여과 작업 중에 필터면(106)을 통과하여 흐르고 필터 소자(100)의 배출구(102)로 삽입된 분배 소자(30)를 통해 배출되는 분배 소자(30) 내의 유체의 유속과, 분배 소자(30)를 둘러싸는 필터의 외측면(106)의 축방향 영역을 통해 흐르는 분배 소자(30)의 외측에서의 유체 유속의 비가 0.4 내지 2.5의 범위가 되는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   분배 장치는 다수의 배출구를 갖는 가압된 세정 유체용 배출 소자를 포함하며, 공급 라인에 의해 공급된 세정 유체가 상기 배출구를 통해 필터면을 세정하기 위해 방출되는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   배출 소자는 세정 유체를 필터 소자의 내측으로 방출하도록 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   다수의 필터 소자가 동시에 세정될 수 있는 세정 유체용 라인 시스템을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 라인 시스템은 각각 필터면을 세정하기 위해 세정 유체를 방출하는 두 개 이상의 배출 소자와 연계되며, 먼저 라인 시스템을 경유하여 공급된 세정 유체가 통과하는 상기 배출 소자는 하류측에 배치된 배출 소자보다 많은 개수의 배출구를 갖는 특징으로 하는 장치.
10. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

    필터면을 세정하기 위한 세정 유체는 개개의 압력 펄스, 양호하게는 가스 압력 펄스, 특히 압축 공기 펄스 형태로 배출되는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 라인 시스템은 압력 펄스를 생성하기 위한 밸브 장치를 포함하며, 개개의 배출 소자는 밸브 장치의 유출측에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

    세정 유체를 방출하도록 구성된 하나 이상의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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