KR100376637B1 - 유동하는액체나기체로부터고체를미립자를분리하는장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 일반적으로 유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 장치에 관한 것으로, 본 장치는 액체나 기체의 유동경로내에 설치된 분리판을 구비하고, 이 분리판에는 다수의 구멍이 형성되는 바, 상기한 구멍들은 소정크기로 되어 이 크기 미만의 고체나 미립자만이 구멍을 관통할 수 있게 됨과 더불어 장치를 사용할 때에 소정크기 이상의 고체나 미립자가 분리판에 부착되거나 막는 형상을 방지되도록 분리판상에 구멍이 설치되게 되는 한편, 본 발명은 유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 방법도 제공하게 되는데, 상기한 방법은 액체나 기체의 유동경로내에 분리장치를 설치하는 단계와, 이 분리장치에 다수의 구멍을 구비한 분리판을 설치하는 단계로 구성되는 바, 상기한 구멍들은 소정크기로되어 이 크기 미만의 고체나 미립자만이 구멍을 관통할 수 있게 됨과 더불어, 장치를 사용할 때에 소정크기이상의 고체나 미립자가 분리판에 부착되거나 막는 현상을 방지할 수 있도록 분리판상에 구멍이 설치된다.

Description

유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 장치
유동유체로부터 고체의 분리는 후술하는 것을 포함하여 다양하게 요구되고 있다.
1. 홍수로부터 고체의 분리
세계의 여러지역에서 홍수는 바로 수로나 바다로 향하게 되는데, 이러한 홍수는 플라스틱이나 캔, 나무가지 및 동물의 배설물을 이송하는 주요한 이송원 역할을 하게 된다.
이제까지 상기한 물질의 적어도 일부를 수로와 바다로 이송하는 통로를 제한하려는 시도들이 있어온 바, 이러한 방법의 일례로 하수시설로부터 출구를 가로질러 체를 설치하는 방법이 사용되었다. 그러나 이러한 방법은 상기한 체의 크기가 고체물질이 체에 걸려진 상태에서도 수압에 의해 물은 통과하는 크기이어야 하므로 체의 개구크기가 충분하여야만 하였다. 또한 상기한 방법은 체의 개구크기가 크다 할지라도 막힐 수 있으며, 하수장치내에서 물의 역류형성을 방지하기 위해서는 체주위 또는 상부에 유동로가 설치되어야만 하는 결함도 가지고 있었다. 한편 이와는 달리 오물을 제거하는 싸이크론 또는 다이나믹 분리기와 같은 장치를 사용하는 것도 제안된 바, 상기한 장치가 일부 경우에는 효과적일 수 있다 하더라도 전체 홍수 배수로 장치에 사용하기에는 너무 고가인 문제를 안고 있었다.
2. 오수로부터 액체의 분리
하수오물설비의 중요한 문제는 처리될 액체의 량에 관한 것으로, "혼합"장치 즉 오수와 홍수 모두를 이송하는 장치에서는 더욱 문제가 된다. 많은 경우에 있어서, 하수오물설비는 이송되는 액체의 양이 감소될 수 조.다면 더 많은 오물을 처리할 수 있는데, 예컨대 액체가 수로 하수구안으로 유입되기 전에 액체가 오물로부터 제거된다면 가능한 것이지만 이제까지는 유량을 줄이는 것은 실현불가능한 것으로 간주되었다.
더불어 세계의 많은 지역에서 홍수와 오수가 동일한 장치에 수용되는데, 이는 장치의 용량을 초과하는 흡수의 발생시에 처리되지 않은 오수가 분출될 수 있으므로 바람직하지 못하였다.
3. 산업오물로부터 오염물질 제거
많은 산업설비는 하수구안으로 오염된 액체를 방출하는 데 고가의 비용을 지불해야만 하는 바, 이는 오물이 하수구로 방출되기전에 오염물질을 분리하는 것이 가장 바람직한 것으로 오염물질의 선제거가 이후에 오염을 정화하는 비용보다 적게 든다면 공장이나 당국 모두에 경제적인 것이다.
상기한 유동액체로부터 고체를 분리하는 장치 또는 방법을 사용하는 다양한활용이 가능하다.
국제특허출원 제 PCT/AU94/00061호로 유동하는 액체로부터 고체를 분리하는 방법과 장치가 개시된 바, 상기한 출원서에 기재된 장치와 방법은 유동하는 액체로부터 고체의 분리가 요구되는 곳에 바람직한 결과를 제공하는데, 본 출원인의 상기한 전출원을 보다 개량한 출원에 대해 이하 기술하고자 한다.
본 발명은 유동하는 액체 또는 기체로부터 미립자 또는 고체를 분리하는 장치와 방법에 관한 것으로, 특히, 배수되는 물로부터 부유물과 고체를 여과하는 장치 및 방법에 관한 것이며, 홍수의 배수기술에도 관련된다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 첨부한 예시도면을 참조로 바람직한 실시예를 기술하기로 하는 바,
도 1은 본 발명에 다른 분리기의 평면도,
도 2는 제 1도의 A-A선을 따른 도 1에 도시한 분리기의 수직단면도(도 1의 화살표"B"방향으로),
도 3은 본 발명에 사용되는 분리기판의 일부의 확대수평단면도,
도 4는 본 발명에 따른 분리기의 다른 수직측면도이다.
도 1은 물(특히 홍수)과 같은 유동하는 액체로부터 고체를 분리하는 데 사용가능한 장치의 평면도를 도시한 것으로, 도시된 장치(25)는 수평횡단면도에서 보았을때 일반적으로 원형을 띠는 분리판(1)을 구비하는 바, 3차원형상으로 보았을 때(도 2에 도시) 상기한 분리판(1)은 한쪽이 개방된 일반적으로 원통형 형상을 띠게 된다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 분리판(1)은 분리체임버(2)내에 위치하게 되고, 액체가 분리장치(25)안으로 입구수단(3)을 통하여 유입되는 바, 그 유입방향은 도 1에 화살표 27의 방향이다. 그리고 도 1에 도시된 바와 같이 입구수단(3)은 물과 동반고체 또는 미립자가 분리기판(1)의 내부(19)로 개구부(8)를 통해 도입되는 분리기(25)의 바디(37)에 이를 때까지 좌측으로 만곡된다. 일반적으로 원통형상의 분리판(1)은 물이 개구부(8)를 벗어나 분리판(1)의 내부(경계;19)내로 유입될 때 원형흐름운동이 상기한 분리판(1)의 경계(19)내에서 도 1에 도시한 화살표(29)의 방향으로 이루어진다.
도 3에 있어서, 분리판(1)은 분리판(1)내에서 액체의 흐름방향(도 3에서 화살표 31로 도시된바와 같은)에 밀착 대향하는 고체 편향부(10) 형태의 다수의 편향수단을 구비하는데, 분리판내에 각 편향부(10) 후부에는 구멍(9)이 구비되며, 이 구멍(9)은 도시된 바와 같치 분리판(1)내에 액체의 흐름방향에 소정각도로 설치되게 됨과 더불어, 상기 구멍(9)은 모두 소정크기를 가지게 되는바, 이 소정크기 미만의 미립자만이 구멍을 통·파할 수 있게 된다. 여기서 물론 액체는 자유롭게 구멍을 관통할 수 있게 되는데, 분리장치(25)의 사용에 있어서, 상기장치의 설비특성은 단지 액체와 구멍(9)의 크기보다 적은 크기의 고체나 미립자만이 분리판을 관통할 수 있다는 것인바, 큰 크기의 고체나 미립자는 분리판의 경계(19)내에서 포획되는 한편 이 분리판의 경계(19)내의 액체의 원형운동으로 인해 고체나 미립자가 연속적으로 분리판의 내부벽(33)으로부터 편향되게 되므로 상기한 설비는 분리판이 자체적으로 충분한 정화력을 갖게 된다.
한편 분리판의 경계(19)내에 포획된 고체는 중직하에서 정학 또는 부유가능하다면 표면상에 부유상태를 유지할 때까지 원형흐름에 의해 연속적인 운동을 계속하게 됨과 동시에 포획되지 않은 고체와 액체는 분리체임버(2)의 상부(5)안으로 분리판을 관통할 수 있게 되고, 이후 출구수단(6;도 1에 도시된 바와 같이 챈널이나 파이프 혹은 다른 적절한 출구 구성물형태가 가능한)쪽으로 이송된다.
도 3에 도시된 바와 같이 바람직하기로 분리판의 경계 외부에 액체 또는 기체는 이러한 경계내의 흐름 방향에 대해서는 역방향을 띠게 되며, 이러한 분리판의대향측면상에 역류운동은 분리판의 경계(19)내에 형성된 원형유동운동의 자체정화기능을 용이하게 하는 운동평형상태를 만든다.
도 2와 도 4에 도시된 바와 같이 분리장치(25)는 정착가능한 고체의 수납(필요시에는 제거)을 위해 수집 오수통 같은 수용부(4)를 구비하는데, 이 오수통(4)은 장치(25)의 하부에서 액체의 원형흐름을 저하하는 형상과 크기를 가지게 되어 고체의 정착을 용이하게 한다. 또한 상기한 오수통(4)은 적절한 수단을 구비하여 정착된 고체나 미립자의 제거를 용이하게 할 수 있는데, 상기한 수단은 예컨대 세균배양이나 오수통내에 걸릴 기계적인 버킷이나 바구니같은 것에 의한 주기적인 제거가 가능하고, 분리장치(25)에 의해 처리된 물의 상부애 부유된 채로 남겨진 부유물들은 종래의 수단들을 사용하여 제거가능하다.
도 4에 도시된 바와 같이 분리장치 오수통(4) 안으로 고체의 정착을 돕는 수단을 구비할 수도 있는데, 도 4에 도시된 수단은 하방으로 향한 환형 플랜지 또는 배플(17)형태로 되어 오수통(4)안으로 이동하는 고체의 하향 이동을 돕게 되며, 이 플랜지 또는 배플(17)은 분리체임버의 상부지역내에 액체나 기체의 원형운동이 오수통(4)안으로 이전되는 것을 방지하게 된다.
도 2에 있어서, 원통형 분리판(1)은 통상의 입구유입층 상부에 동일한 재질(또는 다른 통상 방수재)의 연속부(7)와 체결될 수 있고, 이 연속부(7)는 분리장치가 예컨대 도시 홍수로부너 찌꺼기를 제거하는 데 사용된다면 본 장치가 상부압(예컨대 유동상태중에)을 받는다면 부유하는 고체의 수집을 강화하게 된다.
여기서 특히 "정화된" 액체 또는 기체가 여과공정의 끝부분에 필요하다면,본 발명에 다른 하나의 분리장치로부터 출구를 분리기같은 제 2분리장치용 입구안으로 공급하며 액체나 기체가 연속적으로 설치된 2이상의 분리기에 의해 순차적으로 여과되도록 할 수 있다. 상기한 설비에서, 제 2와 이후 분리기용 분리판내에 구멍의 크기는 점차적으로 감소(증가)될 수 있어서 각 순차적인 분리기가 점차적으로 미세한 입자를 제거하게 되므로, 상기한 설비에서 고밀도의 바람직한 수준의 여과 또는 정화가 가능하다.
전술한 실시예의 기술에서 액체내에 동반된 고체를 분리하는 장치에 대해 주로 기재하였지만 기체내에 부유된 고체의 분리에도 마찬가지로 사용가능하다. 일반적으로, 본 발명에 따라 구성된 기체/고체분리기의 더욱 효과적인 작동을 위해서는 분리기가 밀봉된 장치로 구성되어 여과중에 가스의 바람직하지 않은 누출을 방지하는 것이 필수적이다.(이러한 특성은 본 발명에 따긴 구성된 일부 액체/고체분리기내에서도 사용가능하다). 상기한 방식으로 다양한 제조설비로부터 배기가스와 가스성 방출물내에 동반된 고체입자를 본 발명에 다른 장치와 방법을 사용하여 고체함유 액체 처리와 동일한 방법으로 여과할 수 있다.
그러므로 당해분야의 전문가라면, 본 발명에 따른 장치와 방법을 다양하게 실시가능함을 인지할 수 있을 것인바, 다양한 변형과 수정이 가능하다. 따라서 전술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명에 범주와 영역을 한정하는 것은 아니다.
본 발명은 유동하는 액체 또는 기체로부터 미립자 또는 고체를 분리하는 장치를 제공하기 위한 것으로, 본 장치는 액체 또는 가스의 흐름경로내에 위치된 분리판을 갖추고, 이 분리판에는 다수의 구멍이 구비되는 바, 이 구멍들은 소정크기보다 작은 미립자 또는 고체만이 관통할 수 있는 크기로 형성됨과 더불어 분리판내의 구멍은 장치의 사용할 때에 소정크기보다 큰 고체 또는 미립자가 분리판에 부착되거나 막는 것을 충분히 방지할 수 있는 형태로 설치되게 된다.
바람직하기로 분리판내의 구멍의 설치는 장치의 사용할 때에 구멍들이 액체 또는 기체의 흐름방향에 대해 일정각도로 설치되게 된다.
더불어 구멍의 형태는 액체 또는 기체의 흐름 방향에 역으로 편향수단을 구비하게 되어 구멍로부터 흐름내에 비말동반된 고체또는 미립자를 편향시키게 된다.
본 발명의 바람직한 형태에 따르면, 상기한 분리판은 만곡된 구조물 형상을 띠게 된다.
특히 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 장치는 일반적으로 원통형 분리판을 구비하게 되는데, 이 분리판은 한쪽이 개방된 일반적으로 원통형의 구조물 형태로되어 장치의 사용시에 액체 또는 가스흐름이 입구수단에 의해 안내되어 분리판내에서 액체 또는 기체의 원형흐름을 형성하게 되는 큰 분리체임버의 일부를 상기한 분리판이 형성하게 된다. 여기서 상기한 원형의 흐름은 액체 또는 기체내에 비말동반된 소정크기의 고체 또는 미립자를 포획하여 분리판의 경계내에서 회전하도록 하는바, 상기한 유동하는 액체 또는 기체의 분리판내의 원형운동은 비말동반된 고체 또는 미립자가 일반적으로 분리판에 부착되지 않도록 하면서, 액체나 기체의 윈형운동으로 동반되도록 한다. 이러한 방식으로 분리판내의 액체나 기체의 원형흐름운동을 성립은 유동하는 액체나 기체내에 동반된 고체 또는 미립자의 자체정화필터로서의 역할을 분리판이 담당할 수 있도록 하게 되며, 액체 또는 기체가 분리판수단내에 구멍을 자유롭게 관통할 수 있으므로 상기한 분리판은 유동하는 액체나 기체로부터 소정크기의 고체 또는 미립자를 여과할 수 있게 되어 출구수단쪽으로 방출될 액체 또는 기체가 적어도 고체 또는 미립자가 여과되도록 하게 된다.
더불어 본 장치는 사용할 때에 분리판의 경계외부에 액체나 기체의 흐름이 분리관의 경계내에 액체나 기체의 흐름방향의 역이 되어 장치의 사용할 때에 분리판의 자체정화기능을 유지하는 데 조력하게 된다.
바람직하기로, 상기한 장치는 고체 또는 미립자를 제거될 곳으로부터 수용부안으로 수집하는 것을 용이하게 하는 수단을 구비하는 바, 본 발명의 몇몇 실시예에서는 중력이 원통형 분리판내의 기체 또는 액체의 원형운동과 조합되어 고체 또는 미립자의 특정 중량에 따라 분리판 상부 및/또는 하부에 위치가능한 수용부안으로 고체나 미립자가 퇴적된다. 여기서 고체나 미립자가 액체 또는 기체보다 작은고유중량을 가질 때에는 액체 또는 기체의 표면에 부유되는 경향을 띠게 되고, 이 경우 분리판 상부에 설치된 수용부에 의해 수집가능하게 된다 한편 고체 또는 미립자가 액체 도는 기체보다 큰 고유중량을 갖는다면, 중력의 작용에 의해 침전되는 경향을 띠게 되며, 이 경우 이들을 포획할 수용부는 분리판의 하부에 위치되게 된다.
더불어 본 발명에 다른 장치는 중력 작용을 통해 수용부내에 고체 또는 미립자를 퇴적시키는 것을 도우는 기계적인 수단을 구비하게 되는데, 상기한 장치는 하방으로 향한 배플 또는 플랜지를 구비한 수용부를 제공하여 침전가능한 고체 또는 미립자퇴적을 강화하는 것을 포함한 다양한 형태를 취할 수 있다.
그리고 본 발명은 유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 방법도 제공하게 되는 바, 본 방법은 다음과 같은 단계로 구성되는데,
액체나 기체의 유동경로내에 분리장치를 설치하는 단계와, 다수의 구멍을 구비한 분리판을 갖춘 분리장치를 제공하는 단계가 그것으로, 여기서 상기한 구멍들은 단지 소정크기보다 작은 고체 또는 미립자만이 구멍을 관통할 수 있는 크기를 가지며, 분리판상에 구멍이 장치의 사용할 때에 소정크기이상의 고체 또는 미립자가 분리판에 부착되거나 분리판을 막는 것이 방지되는 형상으로 설치된다.
바람직하지로, 상기한 방법에 있어서, 구멍은 장치의 사용시에 액체 또는 기체의 흐름방향에 대해 일정각도로 설치된다.
또한 상기한 방법에 있어서, 각각의 구멍은 액체 또는 기체의 흐름방향에 역방향으로 설치되어 구멍으로부터 이격되어 흐름내에 동반된 고체 또는 미립자를 편향하는 것을 돕게 된다.
더불어 바람직하기로 전술한 방법에 있어서, 분리판은 만곡된 구조물의 형태를 띠게 된다.
또한 일반적으로 원통형 구조물형태를 띠는 분리판은 분리장치의 내외로 각각 액체 또는 기체의 흐름을 편향하는 입구수단과 출구수단을 구비함과 더불어 특히 상기한 분리판은 한쪽이 개방된 일반적으로 원통형 구조물인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법은 액체 또는 가스가 입구구단을 매개로 분리장치안으로 안내되고 원통형 분리판을 포함하는 분리체임버로 전달되어 액체 또는 기체의 원형운동이 분리판의 경계내에서 형성되고, 일반적으로 분리판내에서 소정크기의 고체 또는 미립자가 포획되면서 동시에 액체나 기체는 자유롭게 통과되어 상기한 분리판이 액체나 기체의 원형운동에 의해 연속적으로 정화된다.
더불어 본 발명에 따른 방법은 장치의 형상이 사용할 때에 분리판의 경계 외부에 액체나 기체의 흐름이 분리판의 경계내의 액체나 기체의 흐름방향과 역행하도록 되어 장치의 사용할 때에 분리판의 자체정화기능을 유지하는 데 도움을 주게 된다.
또한 본 방법은 유동하는 액체 또는 기체로부터 본 발명에 의해 분리된 고체나 미립자의 수집을 용이하게 하는 장치를 제공하는 단계도 구비할 수 있는 바, 상기한 장치는 예컨대 중력을 이용하여 고체 또는 미립자의 수집을 도울 수 있다.
그리고 본 발명은 유동하는 액체 또는 기체로부터 분리된 고체 또는 미립자의 분리장치로부터 제거를 용이하게 하는 수단을 추가로 구비할 수 있다.

Claims (7)

  1. 내부공간을 둘러싸고 수직방향으로 선 종축을 가지도록 배치되며, 그 속을 지나가는 유체로부터 소정의 크기 이상의 고체를 제거하도록 다수의 구멍을 구비한 원통형상의 분리판(1);
    상기 분리판을 둘러싸고, 분리판을 통과한 다음 그 속으로 유체가 지나가는 체임버 부분을 형성하기 위해 상기 분리판과 상호작용하는 분리 체임버 부재(2);
    상기 공간으로 유체흐름을 인도하는 입구수단(3);
    상기 체임버 부분으로부터 뻗어 나오고, 상기 체임버 부재에 대하여 상기 분리판의 적어도 일부가 잠기도록 배치된 출구수단(6)을 구비한 유체로부터 고체를 분리하는 장치에 있어서,
    상기 유체흐름이 상기 공간내에서 상기 종측에 대해 순환하도록 배치되고, 상기 분리판은 상기 구멍과 연관되고 상기 공간에 대해 안쪽으로 돌출한 편향부(10)를 구비하되, 적어도 상기 소정 크기의 입자가 상기 구멍을 막는 것을 방지하기 위해 상기 유체의 흐름에 대해 구멍이 상기 편향부의 뒤쪽에 배치된 것을 특징으로 하는 유동액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 입구수단(3)은 유체가 상기 공간내에서 상기 종축 둘레로 순환하도록 유도하게 되어 있는 유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 분리판에 의해 상기 유체흐름으로부터 제거된 상기한 고체나 미립자를 수집하는 수용부(4)를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 수용부는 상기 공간의 하부에 설치된 것을 특징으로 하는 유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 입구수단(3)과 출구수단(6)은 실질적으로 같은 높이로 설치된 것을 특징으로 하는 유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 장치.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 입구수단과 상기 출구수단은 실질적으로 일렬로 배치된 것을 특징으로 하는 유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 장치.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 분리판(1)은 상기 공간을 둘러싸는 내부벽(33)을 구비하며, 상기 입구수단은 상기 유체흐름을 상기 내부벽에 대하여 접선방향으로 유도하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 유동하는 액체나 기체로부터 고체나 미립자를 분리하는 장치.
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