KR100363570B1 - 소음기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 압축공기 배출 설비에서 각각 배출된 고속, 고압의 압축 공기를 통합 배관을 통하여 공급받아 다단계에 걸쳐 압축 공기의 배기 압력을 서서히 감압, 유속을 서서히 강하시킴으로써 압축공기 배출 설비에 의한 소음을 감소시킨 소음기에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 복수개의 공압 설비에서 고속, 고압으로 배기되어 환경 기준치 이상의 소음 공해를 발생시키는 요인으로 작용하는 작동유체의 압력을 적어도 2 번 이상 연속적으로 감소시킴으로써 환경 기준치 이하의 소음이 발생하도록 함은 물론 소음 저감 과정에서 발생되기 쉬운 작동유체의 역류를 방지하는 등 다양한 효과가 있다.

Description

소음기{Silencer}

본 발명은 소음기에 관한 것으로, 특히, 복수개의 압축공기 배출 설비에서 각각 배출된 고속, 고압의 압축 공기를 통합 배관을 통하여 공급받아 다단계에 걸쳐 압축 공기의 배기 압력을 서서히 감압, 유속을 서서히 강하시킴으로써 압축공기 배출 설비에 의한 소음을 감소시킨 소음기에 관한 것이다.

최근들어 대부분의 산업 개발이 급속히 촉진되면서 산업 개발에 따른 환경 문제가 큰 문제로 대두되고 있는 실정으로, 산업 개발에 따른 환경 문제로는 수질 오염, 대기 오염, 토양 오염 및 소음 공해가 대표적인 바, 수질 오염, 대기 오염, 토양 오염은 주로 인간의 신체에 직접적인 악영향을 미치는 인자로 작용하고, 소음공해는 인간의 신체 보다는 주로 인간의 정신, 심리에 직접적인 악영향을 미치는 인자로 작용한다.

특히, 이와 같은 소음 공해는 공압 기구, 예를 들면, 자동화 설비가 작동되도록 하는 공압 기계, 예를 들면, 공압 실린더, 공압 솔레노이드 밸브 등의 공압 설비가 작동된 후, 공기가 큰 압력을 가지면서 빠른 유속으로 갑자기 배기될 때, 배기되는 공기의 에너지중 일부가 음파로 바뀌면서 발생한다.

특히, 각각의 공압 설비에는 소음기가 개별 장착되기 때문에 각 소음기에서 발생하는 소음이 중첩될 경우, 약 73 ㏈∼105 ㏈ 정도의 레벨을 갖는 소음이 발생하게 되어 환경 기준에 부적합할 뿐만 아니라 작업자에게 매우 심각한 심리적 영향을 주게 된다.

이때, 환경 기준에 따른 소음은 공장 내부의 경우 시간대별 보정치를 감안하더라도 50 ㏈ 이하가 되도록 하여야 함으로 최근 공장 내부 소음이 환경 기준에 적합한 다양한 소음기의 개발이 진행되고 있는 바, 이후로도, 작업자의 작업 능력을 저하시키는 소음을 감소시키기 위한 구성 및 성능을 갖는 소음기의 개발이 기대된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 기대에 부응한 것으로써, 본 발명의 목적은 다수 소음원에서 발생한 소음이 한곳에서 통합 처리되도록 함으로써 소음의 중첩을 방지하여 공압 설비에서 발생한 소음이 환경 기준에 적합하게 되도록 함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상세하게 후술될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 소음기 및 소음기를 적용한 소음 방지 시스템의 개념도.

도 2는 본 발명에 의한 소음기의 부분 절개 분해 사시도.

도 3은 도 2를 조립한 상태에서 절단한 종단면도.

도 4는 도 3의 1차 소음 감소 유닛의 부분 절개 사시도.

이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 본 발명에 의한 소음기는 일측은 개구되고 타측에는 적어도 1 개 이상의 소공이 형성된 통체, 통체의 개구에 결합되는 커버로 구성된 소음기 몸체와, 소음기 커버를 관통하여 통체 내부로 삽입된 작동유체 유입 배관과, 일측 단부는 통체 내부에 위치한 작동유체 유입 배관의 단부에 연통되고, 타측 단부는 작동유체 유입 배관의 단면적보다 크도록 확대되어 작동유체의 유속감소, 배기압력 감소가 이루어지도록 하는 1차 소음 감소 유닛과, 1차 소음 감소 유닛과 대향하도록 통체 내부에 수납되어 작동유체의 유속감소, 배기압력 감소가 이루어지도록 하는 2차 소음 감소 유닛을 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 소음기는 일측은 개구되고 타측에는 적어도 1 개 이상의 소공이 형성된 통체, 통체의 개구에 결합되는 커버로 구성된 소음기 몸체와, 소음기 커버를 관통하여 통체 내부로 삽입된 통합 배관과, 일측 단부는 통체 내부에 위치한 통합 배관의 단부에 연통되고, 타측 단부는 통합 배관의 단면적보다 크도록 확대되어 작동유체의 유속감소, 배기압력 감소가 이루어지도록 하는 1차 소음 감소 유닛과, 1차 소음 감소 유닛과 대향하도록 통체 내부에 수납되어 작동유체의 유속감소, 배기압력 감소가 이루어지도록 하는 2차 소음 감소 유닛과, 통체 중 1차 소음 감소 유닛과 2차 소음 감소 유닛의 사이에 해당하는 부분을 관통하여 설치된 제 1 포트, 통체 중 2차 소음 감소 유닛에 해당하는 부분을 관통하여 설치된 제 2 포트, 제 1 포트, 제 2 포트를 연결하는 연결 배관을 포함하는 작동유체 바이패스 유닛을 포함한다.

이하, 본 발명에 의한 소음기의 보다 구체적인 구성, 구성에 따른 작용, 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 1에는 본 발명에 의한 소음기가 적용된 소음 방지 시스템의 일실시예가 도시되어 있다.

소음 방지 시스템(500)은 복수개의 공압 설비(미도시)로 이루어져 자동화 공정이 진행되는 자동화 설비 유닛 그룹(100), 자동화 설비 유닛 그룹(100)을 이루는 복수개의 공압 설비에 각각 연결되어 디지털 제어 신호에 의하여 공압 설비가 아날로그 형태로 소정 변위를 발생함으로써 자동화 공정이 진행되도록 각각의 공압 설비에 작동유체를 공급 또는 차단 하는 복수개의 전자 밸브(210)가 포함된 전자 밸브 그룹(200), 각각의 전자 밸브(210)에 연결되어 작동유체가 고속, 고압으로 배출되도록 하는 작동유체 배기관(300), 각 작동유체 배기관(300)으로부터 배출된 작동유체에 의한 소음을 감소시키는 통합 소음기(400)로 구성된다.

이때, 앞서 설명한 작동유체는 바람직한 일실시예로 압축 공기를 사용하기로 한다.

첨부된 도 2 내지 도 4에는 본 발명의 핵심 부분인 통합 소음기(400)가 도시되어 있는 바, 통합 소음기(400)는 전체적으로 보아 소음기 몸체(410), 통합 배관(420), 1 차 소음 감소 유닛(430), 2 차 소음 감소 유닛(440), 작동유체 바이패스 유닛(450)으로 구성된다.

소음기 몸체(410)는 다시 소음기 본체(408)와 소음기 커버(409)로 구성되는 바, 소음기 본체(408)는 바람직한 일실시예로 소정 길이를 갖고 일측 단부가 개구(401)된 속이 빈 원통 형상으로 구성되고, 소음기 커버(409)는 소음기 본체(408) 중 개구된 일측 단부에 꼭 맞게 결합된 상태에서 소음기 본체(408)에 접착제 또는 나사 결합 등의 방법에 의하여 결합되도록 한다.

이와 같은 소음기 커버(409)의 중앙 부분에는 소정 직경을 갖는 개구(409a)가 형성되고, 개구(409a)에는 첨부된 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같은 1차 소음 감소 유닛(430)이 결합된다.

특히, 도 4를 참조하면, 1차 소음 감소 유닛(430)은 다시 유속 감속관 커버(432), 유속 감속관 커버(432)의 내부에 설치된 복수개의 유속 감속관(432,433,435,436;437)으로 구성된다.

구체적으로, 유속 감속관 커버(432)는 전체적으로 보아, 관 직경이 소음기 커버(409)의 중앙에 형성된 개구(409a)에 억지 끼워맞춤될 정도의 직경을 갖는 제 1 원통(432a), 제 1 원통(432a)보다 큰 직경을 갖는 제 2 원통(432b), 제 1 원통(432a)과 제 2 원통(432b)을 연결하는 연결부재(432c)로 구성된다.

이와 같은 형상을 갖는 유속 감속관 커버(409)의 내부에는 복수개의 유속 감속관(437)이 삽입된 후 다양한 고정 수단에 의하여 고정된다.

바람직한 일실시예로 유속 감속관(437)은 양단부가 개구된 원통 형상으로, 도시된 바와 같이 적어도 2 개 이상 바람직하게 4 개가 유속 감속관 커버(432)의 내부에 설치된다.

이와 같은 1차 소음 감소 유닛(430)은 유속을 감소시킴과 동시에 감소된 유속만큼 작동유체의 배기압력을 강하시키는 역할을 하며, 1차 소음 감소 유닛(430)의 유속 감속관(437)은 소음기 본체(408)의 내부로 배출된 작동유체가 균일한 면적에 걸쳐 분사되도록 한다.

이와 같은 구성을 갖는 1차 소음 감소 유닛(430)의 유속 감속관 커버(432)는 소음기 커버(409)에 결합된 상태에서 제 1 원통(432a)에는 각각의 공압 설비에 연통된 작동유체 배기관(300)이 한 곳으로 모이도록 하는 통합 배관(420)에 연결된다.

구체적으로, 통합 배관(420)은 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 작동유체 배기관(300)의 직경보다는 다소 큰 직경을 갖는 배관으로 배관에는 적어도 1 개 이상의 연결 포트(421)가 설치되고, 각 연결 포트(421)에는 작동유체 배기관(300)이 설치된다.

한편, 소음기 본체(408)의 개구(401)를 통하여 소음기 본체(408)의 내부에는 2차 소음 감소 유닛(440)이 설치되는 바, 일실시예로 2차 소음 감소 유닛(440)은 다시 다공성 경질 흡음재(445)와 다공성 연질 흡음재(442)로 구성된다.

이때, 다공성 경질 흡음재(445) 및 다공성 연질 흡음재(442)는 발포수지를 소정 조건에서 발포시켜 원통 형상으로 제작하여 다공에 의하여 음파를 흡음할 수 있는 구조를 갖도록 한다.

이때, 소음기 본체(408)의 내부에는 소음기 본체(408)에 삽입되는 직경 및 길이를 갖는 원통 형상의 연질 흡음재(442)가 먼저 삽입되고, 연질 흡음재(442)의상면에는 역시 원통 형상을 갖는 경질 흡음재(445)가 연이어 삽입된다.

이때, 연질 흡음재(442)의 밀도는 경질 흡음재(445)의 밀도 보다 낮도록 설계하며 소음기 본체(408)로 유입되는 작동유체의 유량에 따라서 연질 흡음재(442)와 경질 흡음재(445)의 밀도가 조정되도록 한다.

이때, 연질 흡음재(442)의 상면에 경질 흡음재(445)를 위치시킴은 1차 소음 감소 유닛(430)를 통하여 비교적 큰 유속 및 배기 압력을 갖는 작동유체가 경질 흡음재(445)에 먼저 도달한 후, 연질 흡음재(442)를 통과하도록 함으로써 연질 흡음재(442)가 작동유체의 유속 및 배기 압력에 의하여 형상이 변형되지 않도록 하기 위함이다.

이때, 연질 흡음재(442)는 다시 적어도 1 개 이상으로 구성하되, 경질 흡음재(445)와 맞닿는 부분의 연질 흡음재(442)의 밀도가 가장 높도록 하고 밑으로 갈수록 연질 흡음재(442)의 밀도가 작도록 설정하는 것이 바람직하다.

즉, 이와 같은 2차 소음 감소 유닛(440)은 1차 소음 감소 유닛(430)에서 환경 기준을 만족시키지 못한 잔여 소음이 경질 흡음재(445) 및 연질 흡음재(442)에 의하여 유속 및 배기 압력이 점차 감소되다 소음기 몸체(410)으로부터 배기되도록 한다.

미설명 도면부호 461,462,463을 포함하는 464는 소음기 몸체(410) 내부의 압력 변화를 관찰 및 소음기 몸체(410)의 내부 중 고장이 발생한 곳을 인식하기 위한 압력 게이지이고, 402는 배기 압력 및 유속이 강하된 작동유체가 배출되기 위한 배출공이다.

한편, 대부분의 자동화 설비 유닛(100)은 시퀀스 제어에 의하여 자동화 동작이 이루어짐으로 복수개의 공압 설비에 각각 연결된 작동유체 배기관(300)중 어느 하나로부터 작동유체가 통합 배관(420)으로 유입되지만 경우에 따라서는 복수개의 공압 설비에 각각 연결된 작동유체 배기관(300)중 적어도 2 개 이상의 작동유체 배기관(300)으로부터 작동유체가 통합배관(420)으로 한꺼번에 유입되는 경우가 발생할 수 있다.

이와 같은 경우, 작동유체의 유속 및 배기 압력이 급속히 높아져 환경 기준치보다 큰 소음이 발생 또는 통합 소음기(400)의 파손이 발생하게 된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 극복하기 위하여 통합 소음기(400)로 갑자기 매우 빠른 유속 및 큰 배기 압력을 갖는 작동유체가 유입되더라도 이를 해결하기 위하여 작동유체 바이패스 유닛(450)이 설치된다.

작동유체 바이패스 유닛(450)은 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이, 소음기 본체(408)의 외주면을 관통하며 상호 소정 간격 이격된 2 개의 개구(451,452)에 설치된 연결 포트(453,454), 2 개의 연결 포트(453,454)에 상호 서로 마주보도록 끼워진 연결 배관(456,457), 연결 배관(456)과 연결 배관(457)을 연결하는 슬리브(sleeve;458)로 구성된다.

이때, 연결 포트(453,454)가 설치되는 개구(451,452)의 위치는 매우 중요한 바, 개구(451)는 경질 흡음재(445) 및 연질 흡음재(442)와 겹치지 않는 위치에 형성하고, 나머지 하나의 개구(452)는 경질 흡음재(445) 또는 연질 흡음재(442)중 어느 하나와 겹치는 위치에 형성하는 바, 본 발명에서는 바람직한 일실시예로 연질흡음재(442)와 겹치는 위치에 설치하기로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 작동유체 바이패스 유닛(450)으로 통과하는 작동유체의 유량은 소음기 몸체(408)로 유입되는 유량에 의하여 달라져야 한다.

이처럼 소음기 몸체(408)로 유입되는 유량을 조절하기 위하여 개구(451)에 설치된 연결 포트(453)에는 도 3에 도시된 바와 같이 바이패스 유량 조절 나사(453a)를 설치하는 것이 바람직한 바, 바이패스 유량 조절 나사(453a)를 풀거나 조임으로써 연결 포트(453)로 유입되는 작동 유체의 유량이 조절 가능해짐으로써, 소음기 몸체(408)에서 발생하는 예상치 못한 큰 소음 또는 통합 소음기(400)의 파손을 방지할 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 통합 소음기(400)의 독특한 작용 및 작용에 따른 구성을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전자 밸브 그룹(200)에 속한 전자 밸브(210)의 개폐 동작에 의하여 자동화 설비 유닛 그룹(100)에 속한 복수개의 공압 설비가 소정 작업을 수행한 후 배출된 고속 및 고압의 작동유체는 작동유체 배기관(300)을 통하여 배기된 후 통합 소음기(400)의 통합 배관(420)으로 유입된다.

이때, 통합 배관(420)으로 유입된 작동유체는 1차 소음 감소 유닛(430)을 통과하면서 1차적으로 유속이 느려짐과 동시에 배기 압력이 강하되면서 2차 소음 감소 유닛(440)에 도달하게 된다.

2차 소음 감소 유닛(440)에 도달한 작동유체는 다시 경질 흡음재(445)와 연질 흡음재(442)를 순차적으로 통과하면서 작동유체의 유속 및 배기 압력이 2차적으로 강하된 상태로 소음기 본체(408)의 단부에 형성된 배출공(402)을 통하여 배출된다.

이때, 적어도 2 개 이상의 작동유체 배기관(300)으로부터 작동유체가 통합 배관(420)을 통하여 소음기 본체(408)로 유입될 경우, 작동유체의 과도한 유량 및 과도한 작동유체 압력이 소음기 본체(408)에 가해져 통합 소음기(400)의 파손 및 통합 소음기(400)에서 환경 기준 이상의 소음이 과다하게 발생되지만 이와 같은 문제를 유발시키는 과도한 작동유체는 작동유체 바이패스 유닛(450)을 통하여 2차 소음 감소 유닛(440)의 연질 흡음재(442)로 유입되어 통합 소음기(400)에서 발생하는 예상치 못한 소음 및 통합 소음기(400)의 파손을 방지할 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 복수개의 공압 설비에서 고속, 고압으로 배기되어 환경 기준치 이상의 소음 공해를 발생시키는 요인으로 작용하는 작동유체의 압력을 적어도 2 번 이상 연속적으로 감소시킴으로써 환경 기준치 이하의 소음이 발생하도록 함은 물론 소음 저감 과정에서 발생되기 쉬운 작동유체의 역류를 방지하는 등 다양한 효과가 있다.

Claims (7)

1. 일측은 개구되고 타측에는 복수개의 소공이 형성된 통체, 상기 통체의 상기 개구에 결합되는 커버로 구성된 소음기 몸체와;

   상기 소음기 커버를 관통하여 상기 통체 내부로 삽입된 작동유체 유입 배관과;

   일측 단부는 상기 통체 내부에 위치한 상기 작동유체 유입 배관의 단부에 연통되고, 타측 단부는 상기 작동유체 유입 배관의 단면적보다 크도록 확대되어 상기 작동유체의 유속감소, 배기압력 감소가 이루어지도록 하는 1차 소음 감소 유닛과;

   상기 1차 소음 감소 유닛과 대향하도록 상기 통체 내부에 수납되어 상기 작동유체의 유속감소, 배기압력 감소가 이루어지도록 하는 2차 소음 감소 유닛을 포함하는 소음기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 소음 감소 유닛은 일측 단부가 상기 작동유체 유입 배관의 단면적과 동일한 제 1 면적을 갖고, 타측 단부는 상기 제 1 면적보다 큰 면적을 갖는 제 2 면적을 갖는 작동유체 감속관 커버와;

   상기 작동유체 감속관 커버의 내부에 2∼4개 설치되어 상기 2차 소음 감소 유닛 전면적에 걸쳐 상기 작동유체가 분사되도록 하는 작동유체 감속관으로 구성된 소음기.
3. 제 2 항에서 상기 작동유체 감속관은 4 개로 구성된 소음기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 2차 소음 감소 유닛은

   소정 밀도 및 강도를 갖는 제 1 흡음부재, 상기 제 1 흡음 부재보다 낮은 밀도 및 강도를 갖는 제 2 흡음부재로 구성된 소음기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 작동유체 유입배관에는 복수곳으로부터 작동유체가 공급되는 소음기.
6. 일측은 개구되고 타측에는 복수개의 소공이 형성된 통체, 상기 통체의 상기 개구에 결합되는 커버로 구성된 소음기 몸체와;

   상기 소음기 커버를 관통하여 상기 통체 내부로 삽입된 통합 배관과;

   일측 단부는 상기 통체 내부에 위치한 상기 통합 배관의 단부에 연통되고, 타측 단부는 상기 통합 배관의 단면적보다 크도록 확대되어 상기 작동유체의 유속감소, 배기압력 감소가 이루어지도록 하는 1차 소음 감소 유닛과;

   상기 1차 소음 감소 유닛과 대향하도록 상기 통체 내부에 수납되어 상기 작동유체의 유속감소, 배기압력 감소가 이루어지도록 하는 2차 소음 감소 유닛과;

   상기 통체 중 상기 1차 소음 감소 유닛과 상기 2차 소음 감소 유닛의 사이에 해당하는 부분을 관통하여 설치된 제 1 포트, 상기 통체 중 상기 2차 소음 감소 유닛에 해당하는 부분을 관통하여 설치된 제 2 포트, 상기 제 1 포트, 상기 제 2 포트를 연결하는 연결 배관을 포함하는 작동유체 바이패스 유닛을 포함하는 소음기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 소음 감소 유닛은

   일측 단부가 상기 작동유체 유입 배관의 단면적과 동일한 제 1 면적을 갖고, 타측 단부는 상기 제 1 면적보다 큰 면적을 갖는 제 2 면적을 갖는 작동유체 감속관 커버와;

   상기 작동유체 감속관 커버의 내부에 2∼4개 설치되어 상기 2차 소음 감소 유닛 전면적에 걸쳐 상기 작동유체가 분사되도록 하는 작동유체 감속관으로 구성되며,

   상기 2차 소음 감소 유닛은

   소정 밀도 및 강도를 갖는 제 1 흡음부재, 상기 제 1 흡음 부재보다 낮은 밀도 및 강도를 갖는 제 2 흡음부재로 구성된 소음기.