KR20200070373A - 필터 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유체 유동으로부터 미립자 오염물을 세정하기 위한 필터 장치에 관한 것으로서, 상기 필터 장치는 조인트 필터 하우징(10)의 구성요소들로서 필터 챔버들(12, 14, 32) 내에 수용되는 복수의 필터 요소(34, 60)를 포함하고, 상기 복수의 필터 요소들은 역세척 유체를 수용하기 위한 피스톤 어큐뮬레이터(56)를 갖는 역세척 장치 둘레에 그룹으로 모여 있고, 상기 피스톤 어큐뮬레이터의 저장 하우징(64) 내에 피스톤(57)은 길이방향으로 이동가능한 방식으로 안내되고, 압력 매체에 의해 제어되는 상기 피스톤 어큐뮬레이터는 상기 저장 하우징(64) 내에 저장된 역세척 유체를 역세척 장치(20)를 경유하여 세정 목적을 위해 역세척될 적어도 하나의 필터 요소(60) 상으로 전달하고, 또한 상기 필터 장치로부터 상기 역세척 유체를 배출하고, 상기 복수의 필터 요소(34, 60)로부터 선택되는, 바이패스 필터 요소(34)로서 특정 필터 요소는 독점적으로 전환 장치(18)가 작동된 후에 입자를 제거하고, 다른 필터 요소(60)는 이러한 제거 공정으로부터 배제되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 유체 유동으로부터 미립자 오염물을 세정하기 위한 필터 장치로서, 조인트 필터 하우징의 구성요소들로서 필터 챔버들 내에 수용되는 복수의 필터 요소를 포함하고, 상기 필터 챔버들은 역세척(backwash) 유체를 수용하기 위한 피스톤 어큐뮬레이터(piston accumulator)를 갖는 역세척 장치 둘레에 그룹으로 모여있고, 상기 피스톤 어큐뮬레이터의 저장 하우징 내에 피스톤은 길이방향으로 이동가능한 방식으로 안내되고, 압력 매체에 의해 제어되는 상기 피스톤 어큐뮬레이터는 저장 하우징 내에 저장된 역세척 유체를 역세척 장치를 경유하여 세정 목적을 위해 역세척될 적어도 하나의 필터 요소 상으로 전달하고, 또한 상기 필터 장치로부터 역세척 유체를 배출하는 필터 장치에 관한 것이다.
그러한 필터 장치는 예를 들어 WO 2012/150011 A1호에 공지되어 있다. 공지된 필터 장치는 유압 어큐뮬레이터를 갖는 개별 필터 요소들의 역세척(backwashing)을 지원하기 위해 압력 제어 장치를 포함하고, 하나의 유체 챔버는 여과 공정 동안 세정된 유체의 양으로 충전될 수 있고 그리고 역세척 공정 동안 역세척 덕트를 경유하여 세정될 필터 요소의 세정 측에 연결될 수 있다. 유압 어큐뮬레이터의 추가 유체 챔버는 역세척 공정을 위해 가스 압력에 의해 압축되어, 가스 압력에 의해 초래되는 유압 어큐뮬레이터의 분리 요소의 이동에 의하여 하나의 유체 챔버로부터 필터 요소의 역세척 공정을 위한 세정된 유체의 충전량을 적어도 부분적으로 배출할 수 있다.
그러한 필터 장치들은 또한 선박 응용예, 특히 선박 기관에서 정기적으로 사용된다. 국제 해사 기구(IMO)는 2016년에 발효된 Tier Ⅲ 표준의 일부로서, 질산화물 및 황산화물과 같이, 선박으로부터의 기후-관련 배기 가스에 대해 한계값을 엄격히 정하였다. 그러므로 현대의 선박 기관의 제조업자들은 연료 소비 및 배기 가스를 감소시키기 위해 소위 커먼-레일(common-rail) 시스템에 점증적으로 의지하고 있다. 이것은 선박 기관의 효율적인 유체 관리에 대한 새로운 요건 및 선박의 갑판에서 연료 및 윤활유의 순도에 대한 결과적인 증가된 수요를 초래한다.
그러한 필터 장치들에는 정기적으로 소위 바이패스 필터들이 제공되고, 그를 통해 중유 오일, 디젤, 바이오연료 및 윤활유로서 이루어지는, 정기적으로 세정될 유체 유동은, 전환 장치에 의해 제어되는 바이패스 필터가 이러한 맥락에서 사용된 필터 요소들을 새 요소들로 교체하는 것을 포함하여, 유지보수 및 검사 목적을 위해 실제 필터 장치를 정지하도록 허용하자 마자, 세정 목적을 위해 독점적으로 전달된다.
전술한 해결책들이 많고 그리고, 디자인 엔지니어링 관점에서 현장(on-site) 설치가 종종 복잡하고 따라서 고가인 것을 경험적으로 알고 있다. 덧붙여, 필터 장치들 및 할당된 바이패스 필터들의 상이한 설치 위치들은, 이들이 서로 인접하게 배열되어 있더라도, 상이한 열적 작동 상황을 초래하고, 이는 유체 처리, 특히 유체 여과에 관하여 바람직하지 않은 효과를 가져올 수 있다.
더구나, 기본 목적은 선박 기관에 대한 연료 공급 및 다른 새 적용 영역들에 대한 그들의 윤활, 예를 들어 기계 공구 등에서의 냉각 윤활유를 여과한다는 맥락에서 입증된 여과 기술을 사용할 수 있게 하는 것이다.
이러한 종래 기술에 기초하여, 본 발명은 이러한 여과 기술에 대한 새 적용 분야가 개발될 수 있게 하고 그리고 설치될 때 설치 공간이 감소될 수 있고 비용이 감소될 수 있으며, 또한 그러한 장치들의 작동 동안에 개선된 열적 상태를 갖도록 공지된 필터 장치들의 장점, 즉 유체들로부터 입자 오염물의 안전한 여과를 보장하도록 유지하면서 공지된 필터 장치들을 추가로 개선하고자 하는 과제를 제시한다. 청구항 제1항의 특징부들을 갖는 필터 장치가 그 전체적으로 상기 과제를 해결한다.
청구항 제1항의 특징 부분에 따른, 장치의 복수의 필터 요소로부터 바이패스 필터 요소로서 특정 필터 요소를 선택함으로써 이러한 특정 필터 요소가 전환 장치가 작동된 후 독점적으로 입자를 제거하고 그리고 다른 필터 요소들이 이러한 제거 공정으로부터 배제되기 때문에, 바이패스 필터 요소 또는 바이패스 필터 자체가 장치의 다른 필터 요소들과 연관되어 전체 필터 하우징의 일체 부분이고, 상기 필터 요소들 각각은 독립적 필터 챔버를 가지고, 이는 전체적으로 필터 하우징을 형성한다. 또한 본 발명의 실제적 구현예에서, 특히 필터 하우징이 주조강으로 제조되는 경우, 바이패스 필터 요소를 단지 하나의 하우징 장치의 필터 요소들의 전체 시스템으로 통합함으로써, 바이패스 장치를 갖는 필터 장치 내에서의 균일한 열적 분배가 달성되어서, 한편으로, 하우징 내의 열적으로 유발된 응력 크랙의 이전에 존재하는 위험이 효과적으로 제거되었고, 다른 한편으로 장치의 작동 동안 필터 요소 및 역세척 장치와 같은 그 개별 구성요소들을 포함하는 하우징 내로 뜨거운 또는 적어도 따뜻한(작동 온도에서) 유체의 균질한 열적 진입이 있고, 결과적으로 유체 여과에 관하여 긍정적 효과를 초래하는 것으로 나타났다.
이러한 관점에서, 본 발명에 따른 필터 장치는 또한 콤팩트한(compact) 디자인을 가지며 따라서 기계 공구의 냉각제 여과를 위한 경우와 같이 제한된 설치 공간을 제공하는 장소들에 설치될 수 있다. 바이패스 필터 요소를 포함하는 필터 요소들 모두에 대해 필터 챔버들을 갖는 단지 하나의 필터 하우징이 제공되기 때문에, 바람직하게 단일 강철 주형의 골조(framework) 내에서, 본 발명에 따른 필터 장치는 또한 제작비가 저렴하고 그리고 중심 하우징 내에 및 그 상에 모든 구성요소들의 중심 배열로 인하여 설치 및 유지보수 비용이 또한 감소된다.
유리한 디자인에서, 필터 하우징 내에 통합된 바이패스 필터 및 그 필터요소는 또한 임의의 종류의 연료 시스템 및 다른 유압 시스템을 시동하기 위해 사용될 수 있고, 여기서 입자 오염물의 매우 높은 오물 하중(dirt loads)이 여과 공정으로부터 초기에 추가 필터 장치 및 그 필터 요소를 배제함으로써 발생할 수 있다. 개별 바이패스 필터 요소가 오물의 진입으로 인하여 더 이상 사용될 수 없는 경우, 이것은 새 요소로 교체될 수 있고, 여기서 교체는 정상적인 작동 상황이 확립될 때까지 여러 번 수행될 수 있고, 이 경우 시스템은 바이패스 필터를 우회하는 추가 필터 장치를 사용하여 역세척하는 것에 더하여 정상적인 여과 모드로 전환된다.
다른 유리한 디자인에서, 모든 필터 요소들이 단지 하나의 역세척 장치를 사용하여 연속적으로 세정될 수 있도록 필터 장치의 바이패스 필터 요소 및 다른 필터 요소들의 배열을 선택하도록 설비가 만들어질 수 있다. 이러한 방법으로, 전술한 바이패스 여과 기능에 더하여 필터 장치의 다른 필터 요소들과 같이, 바이패스 필터 요소를 마찬가지로 여과 목적을 위한 추가 필터 요소로서 사용할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 필터 장치의 양호한 실시예에서, 전환 장치는 또한 조인트 필터 하우징 내에 수용되고 분배 장치를 가지고, 상기 분배 장치는 그의 하나의 스위치 위치에서 바이패스 필터 요소를 우회함으로써, 다른 필터 요소들이 역세척에 영향을 받지 않는 한, 다른 필터 요소들에, 비여과(unfiltered) 매체를 공급하고 여과물을 배출하고, 그리고 상기 분배 장치는 다른 스위치 위치에서 이들 필터 요소들을 우회함으로써 바이패스 필터 요소에 비여과 매체를 공급하고 여과물을 배출한다. 분배 장치는 필터 장치 내에 유체 경로들의 적절한 분기 및 할당을 제공한다. 시동 모드에서, 굵은 오염물을 함유하는 유체 유동은 비여과 매체로서 바이패스 필터 요소로 전달되고, 거기서 바람직하게 낮은 등급의 여과를 갖는 적합한 필터 재료를 사용하여 세정되고, 여기서 다른 필터 요소들은 이때 여과 모드로부터 배제된다.
필터 장치의 정기적 모드 중에, 세정되지 않은 또는 오염된 유체 유동은 비여과 매체 유동으로서 다른 필터 요소들로 전달되고, 적접한 미리 정해질 수 있는 필터 재료를 사용하여 세정되고, 여기서 바이패스 필터 요소는 이때 여과 모드로부터 배제된다. 그러나, 원칙적으로 또한 시동 모드를 완료한 후 바이패스 필터 요소를 정기적 여과 모드 및 역세척 장치에 의한 할당된 세정으로 통합할 수도 있을 것이다. 바람직하게 주조강으로 제조되는 조인트 필터 하우징 내에 본 발명에 따른 필터 장치의 구성요소들의 콤팩트한 디자인으로 인하여, 정기적 모드에서 사용된 필터 요소들은 균일하게 유체의 영향을 받으며, 따라서 비록 높은 작동 온도, 예컨대 130℃에서도 필터 하우징 내의 해로운 열 응력을 방지한다.
바람직하게, 전환 장치는 바이패스 필터 요소에 인접하게 배열되고, 조작자에 의하여 수동으로 또는 기계적으로 작동될 수 있다. 또한 수동 레버에 의하여 스위치 위치들 사이에서 수동으로 이동될 수 있는 전환 피팅(changeover fitting)으로서 전환 장치를 형성하는 것이 유리하다. 특별히 바람직하게 단일 아암 레버로서 설계되는 수동 레버는 바람직하게 상단에서 조작자에게 용이하게 접근될 수 있는 필터 하우징의 지점에 위치된다. 사용의 용이함 및 단순한 디자인에 더하여, 수동 레버는 전환 장치의 개별 스위치 위치가 수동 레버의 위치에 의해 지시되고 그리고 추가의 노력 없이 조작자에 의해 체크될 수 있다는 장점을 제공한다. 작동상 안전성을 증가시키고 원격의 유지보수 목적을 위해, 전환 장치의 스위치 위치를 모니터하기 위한 적어도 하나의 센서가 본 발명에 따른 필터 장치 상에 제공될 수 있다.
본 발명의 추가의 양호한 실시예에서, 바이패스 필터 요소를 포함하여 복수의 필터 요소로부터 적어도 하나의 필터 요소는 역세척 장치에 의해 역세척될 수 있다. 개별 필터 챔버들 내에 배열된 필터 요소들은 통상적으로 연속적으로 및 연속적 순서 대로 역세척되고, 그리고 복귀 유동에서 관련 필터 재료에 부착되는 오물 입자들로부터 자유하게 된다. 개별 필터 요소들의 연속적 및 수요-지향식(demand-oriented) 역세척하는 것에 의하여, 연료 및 윤활유의 높은 순도 요건이 고려되고, 그리고 수반되는 오염물을 배출함으로써 필터 장치의 고성능이 보장된다.
필터 요소를 역세척하기 위해, 바람직하게 필터 하우징의 대칭축을 중심으로 회전가능한 역세척 장치는 역세척될 필터 요소를 향하여 회전된다. 압력 매체에 의해 가압된 역세척 유체는 역세척 채널을 통해 세정될 필터로 공급되고, 추가 역세척 채널 및 이에 연결된 역세척 라인을 경유하여 필터 장치로부터 배출된다. 역세척 채널들은 역세척 장치의 일부이고 바람직하게 조인트 드라이브(joint drive)를 경유하여 필터 하우징 내에 회전가능하게 배열된다. 여과 모드 중에 필터 요소들의 배열 및 유동 방향에 의존하여, 내측에서 외측으로 또는 외측에서 내측으로 개별 역세척 채널의 위치가 필터 요소에 관하여 그 위로, 그 아래로 또는 그 측면으로 선택된다. 본 발명에 따른 필터 장치의 특별히 콤팩트한 디자인은, 필터 하우징의 주요 부분 내에 회전가능하게 배열되고 그 역세척 채널들이 상기 주요 부분으로부터 측방향으로 분기되는 필터 챔버들로 및 필터 챔버들로부터 유체 공급 덕트들 및 유체 배출 덕트들에서의 개별 역세척 위치들 내에 배열되는 원통형 역세척 장치에 의하여 달성된다.
본 발명에 따른 필터 장치의 추가의 양호한 실시예에서, 전환 장치는 스핀들을 갖고, 상기 스핀들은 필터 하우징의 부분으로서 스핀들 하우징 내에서 회전될 수 있고, 외주부에서 서로 분리된 2개의 유체 채널을 갖고, 상기 2개의 유체 채널은 비여과 매체의 공급을 위한 필터 하우징의 유체 입구에 연결되고, 여과물의 배출을 위한 유체 출구에 연결되고, 여기서 전환 장치의 하나의 스위치 위치에서 상기 2개의 유체 채널은 여과를 위해 제공된 개별 필터 요소들에 연결되고, 다른 스위치 위치에서 바이패스 필터 요소에 연결된다. 바람직하게 스핀들의 외측에 수평 및 수직으로 연장되는 유체 채널들은 짧은 유동 경로들에도 불구하고 상기 유체 채널들 내로 안내되는 유체 유동으로부터 스핀들을 둘러싸는 필터 하우징의 벽 부분들로 양호한 열 전달을 보장한다. 명세서의 "수평" 및 "수직"은 본 발명에 따른 필터 장치의 보통의 설치 또는 장착 위치를 지칭하고, 그 필터 요소들 및 필터 챔버들은 대체로 수직 설치 방향으로 연장한다.
필터 하우징의 부분 내에 회전가능하게 배열되는 스핀들은 전환 장치의 콤팩트한 공간 절약 구조를 초래한다. 통상적으로, 스핀들 하우징은 필터 챔버의 크기와 대등한 설치 크기를 갖는다. 유리하게 유체 입구 및 유체 출구는 스핀들 하우징을 둘러싸는 필터 하우징의 외부 벽 부분 상에 배열되고, 여기서 유체 입구 및 유체 출구는 바람직하게 설치 공간을 절약하기 위해 수직으로 하나가 다른 것 위에 배열된다.
본 발명에 따른 필터 장치의 추가의 양호한 실시예에서, 서로 분리된 2개의 유체 덕트들은 필터 하우징 내에서 피스톤 어큐뮬레이터의 위치에 관하여 필터 하우징의 내부 벽 상에 제공되고, 상기 유체 덕트들은 적어도 부분적으로 피스톤 어큐뮬레이터를 에워싸고, 그리고 전환 장치의 하나의 스위치 위치에서 각각의 경우에 할당가능한 유체 채널들에 유체-이송 방식으로 연결되어, 여과가 이러한 목적을 위해 제공된 상기 필터 요소를 사용하여 가능하며, 상기 필터 요소는 입자를 제거하기 위해 외측에서 내측으로 관통 유동된다. 세정될 유체의 한정된 유체 전달은 필터 하우징 내에 형성된 유체 채널들 및 유체 덕트들에 의하여 전환 장치의 개별 스위치 위치에 따라 기능적으로 신뢰성 있는 방법으로 보장된다.
본 발명에 따른 필터 장치의 추가의 양호한 실시예에서, 역세척 장치는 여과 방향에 대해 반대 유동으로 이러한 목적을 위해 제공된 필터 요소로부터 입자 오염물을 세정하고, 여기서 서로 반대편에 배열된 2개의 역세척 채널들은 유체-이송 방식으로 상기 필터 하우징 내에서 안내되되 역세척될 상기 필터 요소의 2개의 반대편 단부들은 상기 필터 하우징 내에서 변위될 수 있어서 이에 의해 상기 여과 공정을 위해 상기 2개의 유체 덕트들을 차단한다. 2개의 역세척 채널들 중 하나는 바람직하게 위에서부터 가압된 역세척 유체를 공급하고 다른 하나는 바람직하게 아래에서부터 오염된 역세척 유체를 배출하는, 2개의 역세척 채널들은 바람직하게 조인트 드라이브를 경유하여 회전가능하고 그리고 세정될 필터 요소의 유체 배출 덕트 및 유체 공급 덕트에 필요한 대로 위치될 수 있다. 개별 필터 요소에서의 역세척 공정의 지속기간 및 주파수는 개별 요건에 따라 선택되거나 또는 미리 정해진 세정 사이클에 따라 자동으로 조절될 수 있다. 필터 요소들의 필터 재료들의 일정한 오염 정도가 검출되면, 예를 들어 미리 설정가능한 차압이 초과되면, 역세척 공정이 시작될 수 있고 그리고 필터 요소들은 역세척 장치에 의하여 연속적으로 세정될 수 있다.
본 발명에 따른 필터 장치의 특별히 콤팩트한 안정된 구조는 각각의 필터 요소들의 하부 하단 단부들을 폐쇄하고 그들의 상부 단부에서 유체 배출 덕트를 가짐으로써 달성되고, 상기 유체 배출 덕트는 반경방향 거리에서 개별 필터 요소를 봉입하는 할당가능한 필터 챔버로부터 폐쇄된다. 한 단부에서 폐쇄된 필터 요소들이 개별 필터 챔버 내에 배열될 때, 유체 유동을 세정하기 위한 유체 경로가 한정되는데, 여기서 비여과 매체는 반경방향 측부로부터 필터 하우징 내에 형성된 유체 덕트들을 경유하여 개별 필터 챔버 내로 유동하고, 그 내에 배열된 필터 요소를 통해 외측에서 내측으로 유동한다. 필터 요소를 통해 외측에서 내측으로 유동할 때, 미립자 오염물은 관련된 필터 요소의 필터 재료 외측에 유지되고, 여과물은 필터 요소의 상부 단부에 있는 유체 배출부를 경유하여 유체 배출 덕트로 복귀된다.
본 발명의 다른 양호한 실시예에서, 피스톤 어큐뮬레이터는 그 피스톤 위에서 필터 장치로부터 여과물을 수용하기 위한 여과물 공간 및 피스톤 아래에서 압축 가스를 수용하기 위한 제어 공간을 갖고, 피스톤을 상향으로 이동시키고 따라서 여과물 공간 내에서 여과물을 변위시키고, 필터 요소 내의 상부 역세척 채널 및 유체 배출 덕트를 경유하여 내측에서부터 외측으로 입자 오염물로부터 필터 요소를 세정한다. 개별 필터 요소들에서 세정되는 유체의 적어도 일부분은 여과물 공간 내에 수용될 수 있고 그리고 압력 매체로서 압축 가스를 사용하는 피스톤을 가압하는 동안 세정될 필터 요소를 세정하기 위한 세척 유체로서 사용된다. 바람직하게, 여과물 공간 내에 점유되는 여과물의 전체 체적은 역세척 공정 동안 역세척 유체로서 사용되고 그리고 대응하는 역세척 채널을 경유하여 필터 요소의 필터 공동 내로 공급된다.
대응하는 필터 요소는 내측에서부터 외측으로 여과 방향에 대해 반대로 세정된다. 피스톤 어큐뮬레이터 내에서 피스톤을 이동할 때의 압력 서지(pressure surge)는 필터 재료의 펄스형 세정을 초래한다.
추가의 장점은, 역세척될 필터 요소의 필터 챔버에 연결된, 역세척 장치의 하부 역세척 채널은 필터 장치로부터 입자 오염물을 제거하는 데 사용된다. 이것은 정기적 여과 모드에 대해 측방향으로 평행하게 역세척의 콤팩트한 신뢰성 있는 디자인을 만든다.
본 발명의 추가 장점들 및 특징부들은 도면들 및 아래 도면의 설명으로부터 명백하다. 본 발명에 따른 상술한 특징부들 및 추가의 언급된 특징부들은 본 발명에 따른 필터 장치에서 그리고 지정된 용도를 위해 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 도면들에 도시된 특징부들은 순전히 개략적이고 정확한 크기가 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 장치의 예시적 실시예의 원근적 사시도(perspective oblique view)를 도시한다.
도 2는 위에서부터 도 1의 필터 장치의 평면도를 도시한다.
도 3은 바이패스 모드를 예시하기 위해 도 1의 필터 장치의 부분 절결된 원근적 사시도를 도시한다.
도 4는 여과 모드를 예시하기 위해 도 1의 필터 장치의 부분 절결된 원근적 사시도를 도시한다.
도 5는 역세척 모드를 예시하기 위해 도 1의 필터 장치의 부분 절결된 원근적 사시도를 도시한다.
도 2는 위에서부터 도 1의 필터 장치의 평면도를 도시한다.
도 3은 바이패스 모드를 예시하기 위해 도 1의 필터 장치의 부분 절결된 원근적 사시도를 도시한다.
도 4는 여과 모드를 예시하기 위해 도 1의 필터 장치의 부분 절결된 원근적 사시도를 도시한다.
도 5는 역세척 모드를 예시하기 위해 도 1의 필터 장치의 부분 절결된 원근적 사시도를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 필터 장치의 전체적인 도면을 도시하며, 필터 장치는, 3개의 필터 챔버 즉 제1 필터 챔버(12), 제2 필터 챔버(14) 및 제3 필터 챔버(32)(도 2 참조)를 갖는 필터 하우징(10), 스핀들 하우징(24), 주요 하우징 부분(16) 및 구동 유닛(22)을 갖는다. 세정될 유체의 공급을 위해 스핀들 하우징(24) 상에 제공된 유체 입구는 도면부호 28로 지칭되고, 세정된 유체를 배출하기 위한 출구는 도면부호 30으로 지칭된다. 필터 요소(34)(도 3 참조), 필터 요소(60)(도 4 참조)는 모든 필터 챔버(12, 14, 32) 내에 삽입된다. 필터 장치의 중심 구성요소는 전환 장치(18)이고, 이 전환 장치는 스핀들 하우징(24)에 의해 봉입되고, 여기에서 수동 레버(26) 형태의 작동 장치만이 도 1에서 볼 수 있다. 또한, 역세척 장치(20)는 필터 장치 상에 제공되고, 이 역세척 장치는 주요 하우징 부분(16) 내에 수용되고, 여기에서 주요 하우징 부분(16) 위에 배열되는 구동 유닛(22)이 도 1에서 볼 수 있다.
도 3, 도 4 및 도 5의 적어도 부분적으로 단면도에서, 바이패스 모드는 도 3에 예시되고, 여과 모드는 도 4에 예시되고, 역세척 모드는 도 5에 예시된다. 위에서부터 도 2의 필터 장치의 평면도는 원의 라인 상에 배열되는 필터 챔버들(12, 14, 32) 및 스핀들 하우징(24)을 도시하며, 그들은 주요 하우징 부분(16) 내에서 그 사이에 위치되는 유압 어큐뮬레이터(hydraulic accumulator)를 동심원으로 에워싸고 있다. 도 4 및 도 5가 도시하는 바와 같이, 피스톤 어큐뮬레이터(56)는 유압 어큐뮬레이터를 형성한다.
도 3은 바이패스 모드를 예시하며, 여기서 유체 입구(28)에서 필터 하우징(10) 내로 유동하는 유체는 제1 필터 챔버(12) 내의 바이패스 필터 요소(34)에서 정화되고, 여과물로서 유체 출구(30)로 전달된다. 전환 피팅(fitting)으로서 형성된 전환 장치(18)는 수동 레버(26)에 의해 스위치 위치들 사이로 수동으로 시프트될 수 있고, 스핀들 하우징(24) 내에 회전가능하게 배열된 스핀들(25)을 갖는다. 도 3에 도시된 전환 장치(18)의 스위치 위치에서, 스핀들(25) 상에 형성된 유체 채널들(36, 38)은 유체-이송 방식으로 제1 필터 챔버(12)에 연결된다. 제1 필터 챔버(12)에서, 원통형 바이패스 필터 요소(34)는 홀더(42) 내에 배열되고, 폐쇄된 하단(40)을 갖는다.
비여과 매체는 유체 입구(28)로부터 스핀들(25) 내에 형성되어 수평으로 연장되는 제1 유체 채널(36) 및 스핀들 하우징(24) 내에 형성된 제1 연결편(connecting piece)(37)을 통해 제1 필터 챔버(12)의 입구 공간(46)으로 통과하고, 여기서 입구 공간(46)은 바이패스 필터 요소(34)를 반경방향으로 에워싼다. 도시된 예시적 실시예에서, 바이패스 필터 요소(34)의 하단(40)은 제1 필터 챔버(12)의 하단으로부터 멀리 이격되어서, 하단(40) 아래에 위치된 제1 필터 챔버(12)의 내부 공간의 부분이 또한 입구 공간(46)에 할당되도록 되어 있다. 비여과 매체는 입구 공간(46)으로부터 바이패스 필터 요소(34)를 통해 유동하고, 그 곳에서 세정되고, 그리고 필터 공동(48)에 도달한다. 필터 공동(48)으로부터 여과물이 홀더(42) 위에 위치된 유체 배출 덕트(44)에 도달하고, 또한 스핀들 하우징(24) 내에 형성된 제2 커넥터(39) 및 스핀들(25)에 형성된 제2 유체 채널(38)을 통해 유체 출구(30)에 도달한다.
제1 및 제2 연결편들(37, 39) 각각은 유체 채널들(36, 38)에 맞먹는 채널 폭을 가지며, 제1 유체 채널(36)로부터 시작되는 제1 연결편(37)은 입구 공간(46)을 향해 단차형 변화율(step-like gradient)로 강하하고 그리고 유체 배출 덕트(44)로부터 시작되는 제2 연결편(39)은 제2 유체 채널(38)을 향해 단차형 변화율로 강하한다는 점에서 그들의 유체 경로들이 다르다. 도 3에 도시된 유체 전달(routing)은, 스핀들 하우징(24)이 제1 필터 챔버(12)에 바로 인접하여 배열되고 바람직하게 그와 함께 일체로 형성되기 때문에 가능하다. 이러한 나란한(side-by-side) 배열은 도 2의 평면도에서 명백히 볼 수 있다. 도 2는 또한, 제2 및 제3 필터 챔버(14, 32) 및 스핀들 하우징(24)이 주요 하우징 부분(16)의 대칭축(R)에 관하여 주요 하우징 부분(16) 상에서 서로로부터 등간격으로 배열되는 것을 도시한다. 주요 하우징 부분(16)의 대칭축(R)은 또한 예로서 전기 모터의 형태인 구동 유닛(22)의 출력 샤프트의 회전축이다.
바이패스 필터 요소(34) 및 제3 필터 챔버(32)(도 5 참조) 내에 배열된 필터 요소(60)는 각각 형상이 중공의 원통형이고, 여기서 원추형 테이퍼링 형상이 또한 원통형 형상의 대안으로서 실행될 수 있다. 필터 요소들(34, 36)은 필터 카트리지로서 형성될 수 있다. 금속 섬유 플리스(fleece), 더치 위브(dutch weave) 또는 사각 메쉬 직물(square mesh fabric)은 필터 재료로서 바람직하게 사용된다. 정기적 모드 중에 발생하는 미립자 오염물을 제거하기 위해 사용되는 필터 요소(60)는 바람직하게 바이패스 필터 요소(34)의 여과율보다 더 높은 등급의 여과율을 갖는 필터 재료를 갖는다.
도 4에 도시된 필터 장치의 여과 모드에서, 전환 장치(18)의 스위치 위치는, 바이패스 필터 요소(34)를 우회함으로써 다른 필터 요소(60)들에는, 그들이 역세척에 영향을 받지 않는 한, 비여과 매체가 공급되고 여과물이 배출되도록 그렇게 선택된다. 그렇게 함에 있어서, 스핀들(25)에 단단히 연결되는 수동 레버(26)는 도 2에 도시된 바이패스 위치에 관하여 평면도에서 시계방향으로 대략 120°만큼 선회된다.
도 4에 도시된 필터 장치의 기능 모드에서, 유체 입구(28)에서 필터 하우징(10) 내로 유동하는 비여과 매체는 제1 유체 채널(36) 및 제1 연결편(37)을 경유하여 주요 하우징 부분(16) 하단 내의 챔버(53)에 도달하고 그리고 제1 추가 연결편(58)을 경유하여 제3 필터 챔버(32)의 추가 입구 공간(59)에 도달한다. 필터 요소(60)는 제1 필터 챔버(12)(도 3 참조) 내의 바이패스 필터 요소(34)의 배열과 비교 가능한 제3 필터 챔버(32) 내에 배열된다. 유체는 추가 입구 공간(49)으로부터 반경방향으로 필터 요소(60)를 통해 유동하고, 추가 필터 공동(61)을 경유하여 추가 유체 배출 덕트(62)에 도달한다. 여과물은 추가 유체 배출 덕트(62)로부터 제2 추가 연결편(63)을 경유하여 주요 하우징 부분(16) 내의 커버측 상의 챔버(55)로 그리고 제2 연결편(39) 및 제2 유체 채널(38)을 경유하여 유체 출구(30)로 유동한다.
피스톤 어큐뮬레이터(56)는, 피스톤 어큐뮬레이터(56)와 하단측 챔버(53) 및 커버측 챔버(55)가 격벽(65)에 의해 서로 분리되어 있는 하우징(64) 상에서, 주요 하우징 부분(16) 내의 대칭축(R)에 동축방향으로 배열된다. 필터 하우징(10)의 내부 벽 상에는, 피스톤 어큐뮬레이터(56)의 위치에 관하여 서로 분리되어 있는 2개의 필터 덕트들(52, 54)이 있고, 상기 필터 덕트들(52, 54)은 적어도 부분적으로 피스톤 어큐뮬레이터(56)를 에워싸고 그리고 도 4에 도시된 전환 장치(18)의 스위치 위치에서 각자의 할당가능한 유체 채널(36, 38)에 연결된다.
제3 필터 챔버(32) 내에 배열된 필터 요소(60)는 도 5에 도시된 필터 장치의 기능 위치에서 역세척된다. 역세척 장치(20)는 피스톤 어큐뮬레이터(56) 상에 형성된 2개의 세척 아암들(68,70)을 포함하고, 상기 세척 아암들은 피스톤 어큐뮬레이터(56)의 할당된 회전 운동에 의하여 할당된 필터 챔버들(12, 14, 32)로 안내된다. 세척 아암들(68,70)은 제3 필터 챔버(32) 내에서의 여과 공정을 위해 2개의 유체 덕트들(52, 54)을 차단한다. 이러한 방법으로, 유체는 하나의 필터 요소를 사용하여 여과될 수 있고, 다른 필터 요소는 동시에 역세척될 수 있다. 피스톤 어큐뮬레이터(56)의 내부 공간은, 저장 하우징(64) 내에 길이방향으로 이동될 수 있는 피스톤(57)에 의하여 필터 장치로부터 여과물을 수용하기 위한 여과물 공간(67)과 압축 가스를 수용하기 위한 제어 공간(56)으로 분할된다. 여과물은 커버 단부 상의 챔버(55)로부터 충전 보어(50)를 경유하여 피스톤 어큐뮬레이터(56)의 여과물 공간(67) 내로 유동하고, 상기 충전 보어는 상부 세척 아암(68)의 벽 내에 형성되고 그리고 좁은 입구 개구를 형성하도록 바람직하게 직경이 단차형성되고, 그리고 피스톤 어큐뮬레이터(56)의 피스톤(57)이 도 5에 도시된 위치로 하향 이동하는 동안 상기 여과물 공간(67)을 충전한다.
가스는 도 2를 참고하면, 필터 하우징(10) 상의 제2 및 제3 필터 챔버들(14, 32)에 인접하게 위치되는 가스 탱크(66) 내에 저장된다. 역세척을 위해, 피스톤(57)은 화살표(72)로 도시된 바와 같이, 압축 가스를 제어 공간(61) 내로 공급함으로써 상향으로 구동되어서, 여과물 공간(67) 내에 위치된 여과물로부터 압력 서지의 방식으로 유동을 생성한다. 압력 서지는 상부 역세척 채널(69)을 경유하여 추가 필터 공동(61)에 도달하고, 상부 역세척 채널은 상부 세척 아암(68), 제2 추가 연결편(63) 및 추가 유체 배출 덕트(62)에 의해 미리 결정된다. 내측에서부터 외측으로 필터 요소(60)를 통해 유동할 때, 필터 재료에 부착되는 미립자 오염물이 제거되고, 오염물을 포함하는 역세척 유체가 추가 입구 공간(59) 및 하부 세척 아암(70)에 의해 특정된 하부 역세척 채널(71)을 경유하여 밸브-제어식 역세척 라인(74) 내로 배출되고 이러한 방법으로 필터 장치 밖으로 빠져나간다.
Claims (10)
- 유체 유동으로부터 미립자 오염물을 세정하기 위한 필터 장치로서,
조인트 필터 하우징(10)의 구성요소들로서 필터 챔버들(12, 14, 32) 내에 수용되는 복수의 필터 요소(34, 60)를 포함하고, 상기 복수의 필터 요소들은 역세척 유체를 수용하기 위한 피스톤 어큐뮬레이터(56)를 갖는 역세척 장치 둘레에 그룹으로 모여있고, 상기 피스톤 어큐뮬레이터의 저장 하우징(64) 내에 피스톤(57)은 길이방향으로 이동가능한 방식으로 안내되고, 압력 매체에 의해 제어되는 상기 피스톤 어큐뮬레이터는 상기 저장 하우징(64) 내에 저장된 역세척 유체를 역세척 장치(20)를 경유하여 세정 목적을 위해 역세척될 적어도 하나의 필터 요소(60) 상으로 전달하고, 또한 상기 필터 장치로부터 상기 역세척 유체를 배출하는, 상기 필터 장치에 있어서,
상기 복수의 필터 요소들(34, 60)로부터 선택되는, 바이패스 필터 요소(34)로서의 특정 필터 요소는 전환 장치(18)가 작동된 후에 독점적으로 입자를 제거하고, 다른 필터 요소들(60)은 이러한 제거 공정으로부터 배제되는 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제1항에 있어서, 상기 전환 장치(18)는 또한 상기 조인트 필터 하우징(10) 내에 수용되고 분배 장치를 가지고, 상기 분배 장치는 그의 하나의 스위치 위치에서 상기 바이패스 필터 요소(34)를 우회함으로써, 상기 다른 필터 요소들이 역세척에 영향을 받지 않는 한, 상기 다른 필터 요소들(60)에, 비여과 매체를 공급하고 여과물을 배출하고, 상기 분배 장치는 다른 스위치 위치에서 이들 필터 요소들(60)을 우회함으로써 상기 바이패스 필터 요소(34)에 비여과 매체를 공급하고 상기 여과물을 배출하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 전환 피팅(fitting)으로서 설계되는 상기 전환 장치(18)는 수동 레버(26)에 의해 상기 스위치 위치들 사이에서 수동으로 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바이패스 필터 요소(34, 60)를 포함하여 상기 복수의 필터 요소들(34, 60)로부터 적어도 하나의 필터 요소(60)는 상기 역세척 장치(20)에 의해 역세척될 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전환 장치(18)는 스핀들(25)을 갖고, 상기 스핀들은 상기 필터 하우징(10)의 부분으로서 스핀들 하우징(24) 내에서 회전될 수 있고, 외주부에서 서로 분리된 2개의 유체 채널들(36, 38)을 갖고, 상기 2개의 유체 채널들은 비여과 매체의 공급을 위한 상기 필터 하우징(10)의 유체 입구(28)에 연결되고, 여과물의 배출을 위한 유체 출구(30)에 연결되고,
상기 전환 장치(18)의 하나의 스위치 위치에서 상기 2개의 유체 채널들(36, 38)은 여과를 위해 제공된 개별 필터 요소(60)에 연결되고, 다른 스위치 위치에서 상기 바이패스 필터 요소(34)에 연결되는 것을 특징으로 하는 필터 장치. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 분리된 2개의 유체 덕트들(52, 54)은 상기 필터 하우징(10) 내에서 상기 피스톤 어큐뮬레이터(56)의 위치에 관하여 상기 필터 하우징(10)의 내부 벽 상에 제공되고, 상기 유체 덕트들(52, 54)은 적어도 부분적으로 상기 피스톤 어큐뮬레이터(56)를 에워싸고, 그리고 상기 전환 장치(18)의 하나의 스위치 위치에서 할당가능한 유체 채널들(36,38)에 유체-이송 방식으로 연결되어, 여과가 이러한 목적을 위해 제공된 상기 필터 요소(60)를 사용하여 가능하며, 상기 필터 요소(60)는 입자를 제거하기 위해 외측에서 내측으로 관통 유동되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 역세척 장치(20)는 여과 방향에 대해 반대 유동으로 이러한 목적을 위해 제공된 각각의 필터 요소(60)로부터 입자 오염물을 세정하고, 서로 반대편에 배열된 2개의 역세척 채널들(69, 71)은 유체-이송 방식으로 상기 필터 하우징(18) 내에서 안내되되 역세척될 상기 필터 요소(60)의 2개의 반대편 단부들은 상기 필터 하우징 내에서 변위될 수 있어서 이에 의해 상기 여과 공정을 위해 상기 2개의 유체 덕트들(52, 54)을 차단하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개별 필터 요소들(34, 60)의 하부 하단 단부들은 폐쇄되고 그들의 상부 단부에서 유체 배출 덕트(44, 62)를 갖고, 상기 유체 배출 덕트는 상기 할당가능한 필터 챔버(12, 14, 32)로부터 폐쇄되고, 상기 할당가능한 필터 챔버는 반경방향 거리를 갖고 개별 필터 요소들(34, 60)을 봉입하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤 어큐뮬레이터(56)는 그 피스톤(57) 위에 상기 필터 장치로부터 여과물을 수용하기 위한 여과물 공간(67) 및 상기 피스톤 아래에 압축 가스를 수용하기 위한 제어 공간(61)을 갖고, 상기 제어 공간은 상기 피스톤(57)을 상향으로 이동시키고 따라서 이에 의해 상기 여과물 공간(59) 내에서 여과물을 변위시키고, 상기 여과물 공간은 상기 필터 요소(60) 내의 상기 유체 배출 덕트(62) 및 상부 역세척 채널(69)을 경유하여 내측에서부터 외측으로 입자 오염물로부터 상기 필터 요소(60)를 세정하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 역세척될 상기 필터 요소(60)의 필터 챔버(32)에 연결된, 상기 역세척 장치(20)의 상기 하부 역세척 채널(71)은 상기 필터 장치로부터 입자 오염물을 제거하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
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