KR101324970B1 - 유체 진동 댐퍼 - Google Patents

유체 진동 댐퍼 Download PDF

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Abstract

유체 진동 댐퍼가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 유체 진동 댐퍼는, 유체 배관상에서 상류측 파이프에 일단부가 연결되며, 내부의 유체를 외부로 유출가능한 유출홀이 형성된 유입내부관; 유체 배관상의 하류측 파이프에 일단부가 연결되며, 유출내부관의 유출홀을 통해 유출된 유체가 내부로 유입가능한 유입홀이 형성된 유출내부관; 및 유입내부관 및 유출내부관을 양단부에 각각 수용하며, 유입내부관에서 유출된 유체가 유출내부관내부로 유입되기 이전에 수용되는 챔버를 형성하는 외부관을 포함한다.

Description

유체 진동 댐퍼{vibration damper for damping fluid}
본 발명은 유체 진동 댐퍼에 관한 것으로, 유체 배관상에서의 유체 진동을 저감시키기 위한 댐퍼에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 발전기 엔진 가동을 위한 연료 공급용 라인, 윤활유 공급라인 등 각종 유체 이송용 라인이 설비되며, 엔진 실린더 가동 등으로 인해 이러한 유체 이송용 라인의 배관상에 압력 변화가 발생되는 경우, 유체를 매개로 하여 진동(또는 맥동)이 배관을 따라 전달된다.
배관의 일측에 진동이 발생하게 되면, 단순히 배관 구조물을 통해 진동이 전달되는 것 이외에 배관 내부의 유체에도 진동의 영향이 미치게 되며, 배관 내부에서 연속하여 이송중인 유체가 진동을 전달하는 매개체가 되어, 유체가 없는 빈 파이프 상태의 진동 도달 거리에 비해 보다 확대된 범위까지 진동의 영향이 강하게 미치게 된다.
이러한 유체의 진동에 의해 배관의 플랜지 조인트에서 볼트의 풀림이 발생되거나, 파이프에 크랙이 발생되는 등 배관이 손상되고, 유체가 누설되는 경우가 발생하고 있으며, 배관에 인접하게 설치된 기기가 누설된 유체로 인해 손상되거나, 오작동되는 등의 문제가 발생되고 있다.
종래에는 유체 진동으로 인한 배관 손상을 방지하기 위해 진동 절연용 보강부재를 사용하고 있으나, 상대적으로 취약하다고 판단되는 임의의 지점을 포함한 다수의 개소에 보강재를 추가로 설치하는 것만으로는 진동 문제를 신뢰성있게 해결하기 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명의 실시예들은 선박의 발전기 엔진 등에서 기인한 배관 내부의 유체 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있는 구조의 유체 진동 댐퍼를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유체 배관상에서 상류측 파이프에 일단부가 연결되며, 내부의 유체를 외부로 유출가능한 유출홀이 형성된 유입내부관; 상기 유체 배관상의 하류측 파이프에 일단부가 연결되며, 상기 유출내부관의 유출홀을 통해 유출된 유체가 내부로 유입가능한 유입홀이 형성된 유출내부관; 및 상기 유입내부관 및 유출내부관을 양단부에 각각 수용하며, 상기 유입내부관에서 유출된 유체가 상기 유출내부관 내부로 유입되기 이전에 수용되는 챔버를 형성하는 외부관;을 포함하는 유체 진동 댐퍼가 제공될 수 있다.
또한, 상기 유입내부관과 유출내부관은, 상기 상류측 파이프, 하류측 파이프와 각각 동일한 내경을 가질 수 있다.
또한, 상기 유입내부관의 유출홀은, 상기 유입내부관의 원주형 둘레에 형성되며, 상기 유입내부관의 길이방향을 따라 다수가 이격되게 형성될 수 있다.
또한, 상기 유출내부관은, 상기 외부관에 수용되는 상기 유출내부관의 원주형 둘레에 관통형성되며, 상기 유입홀에 비해 상대적으로 작은 사이즈로 형성되는 완충홀을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부관의 내면, 유입내부관 및유출내부관의 외면 중 하나 이상에 형성되는 요철을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 챔버 내부의 유동을 상기 외부관의 일단부에서 타단부측으로 나선형으로 유도하도록 상기 외부관의 내면에 형성되는 나선돌기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유입내부관은, 상기 상류측 파이프와 접속되는 일단부 둘레에 돌출형성되는 제1파이프 연결플랜지; 및 상기 제1파이프 연결플랜지와 상기 유출홀 사이에서 상기 유입내부관 둘레에 돌출형성되며, 상기 외부관의 일단부가 접속되는 제1외부관 연결플랜지;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 유출내부관은, 상기 하류측 파이프와 접속되는 일단부 둘레에 돌출형성되는 제2파이프 연결플랜지; 및 상기 제2파이프 연결플랜지와 상기 유입홀사이에서 상기 유입내부관 둘레에 돌출형성되며, 상기 외부관의 타단부가 접속되는 제2외부관 연결플랜지를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부관은, 상기 유입내부관이 연결되는 일단부 둘레에 돌출형성되는 유입관 연결플랜지; 및 상기 유출내부관이 연결되는 타단부 둘레에 돌출형성되는 유출관 연결플랜지;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 배관의 파이프 내부를 흐르는 유체가 유입내부관을 통해 다수의 경로로 분기되고, 보다 확장된 내경을 가지는 챔버를 거쳐 유출내부관측으로 이송되는 과정에서, 그 진동 에너지가 감쇠, 완충되므로, 배관의 유체 경로상에 설치하는 간단한 시공에 의해 선박의 발전기 엔진 등에서 기인한 배관 내부의 유체 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있다.
이에 따라, 유체의 진동에 의해 배관의 플랜지 조인트에서 볼트의 풀림이 발생되거나 파이프에 크랙이 발생되는 등 배관의 손상, 노화가 촉진되고, 배관에 인접하게 설치된 기기가 누설된 유체로 인해 손상되거나, 오작동되는 문제를 해결할 수 있다.
도 1 - 본 발명의 일실시예에 따른 유체 진동 댐퍼를 도시한 요부측면투시도
도 2 - 도 1의 요부분해도
도 3 - 도 1 내부의 유선을 도시한 개념도
도 4 - 본 발명의 다른 다양한 실시예에 따른 유체 진동 댐퍼를 도시한 요부단면도
도 1, 2는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 유체 진동 댐퍼를 도시한 요부측면투시도, 요부분해도이다.
도 1, 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 유체 진동 댐퍼는, 유입내부관(110), 유출내부관(130), 외부관(120)으로 이루어지며, 유체 배관을 구성하는 파이프 사이에 연결, 설치된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 유체 진동 댐퍼가 설치되는 파이프 중, 유체의 진행 경로상에서 상대적으로 상류측(진행방향의 후방측)에 위치하는 파이프를 상류측 파이프(11), 상대적으로 하류측(진행방향의 전방측)에 위치하는 파이프를 하류측 파이프(12)로 한다.
상기 유입내부관(110)은, 유체 배관상에서 상기 상류측 파이프(11)에 일단부가 연결되며, 상기 상류측 파이프(11)를 통해 상기 유입내부관(110) 내부로 유입된 유체를 상기 유입내부관(110) 외부로 유출가능한 유출홀(113)이 관통형성된다.
상기 유출내부관(130)은, 상기 유출내부관의 유출홀(113)을 통해 유출된 유체가 상기 유출내부관(130) 내부로 유입가능한 유입홀(133)이 형성되며, 상기 유출내부관(130) 내부로 유입된 유체를 상기 하류측 파이프(12)측으로 이송시키도록 상기 하류측 파이프(12)에 일단부가 연결된다.
상기 외부관(120)은, 상기 유입내부관(110), 유출내부관(130) 보다 큰 직경을 가지고, 상기 유입내부관(110)과 유출내부관(130)에 양단부가 각각 결합, 연결되어, 상기 유입내부관(110)에서 유출된 유체가 상기 유출내부관(130) 내부로 유입되기 이전에 수용가능한 챔버(도면부호 미표기)를 형성한다.
상기 외부관(120)의 일단부는, 상기 유출홀(113)이 형성된 상기 유입내부관(110)의 타단부를 내부에 수용하게 되며, 상기 외부관(120)의 타단부는, 상기 유입홀(133)이 형성된 상기 유출내부관(130)의 타단부를 수용하게 된다.
상기 유입내부관(110)에는, 상기 상류측 파이프(11)와 접속되는 일단부 둘레에 제1파이프 연결플랜지(111)가 돌출형성되어 상기 상류측 파이프(11)에 플랜지 결합되며, 상기 외부관(120)의 일단부와 접속되는 외주면 둘레에 제1외부관 연결플랜지(112)가 돌출형성된다.
상기 유출내부관(130)에는, 상기 하류측 파이프(12)와 접속되는 일단부 둘레에 제2파이프 연결플랜지(131)가 돌출형성되어 상기 하류측 파이프(12)에 플랜지 결합되며, 상기 외부관(120)의 타단부와 접속되는 외주면 둘레에 제2외부관 연결플랜지(132)가 돌출형성된다.
상기 외부관(120)에는, 상기 유입내부관(110)이 연결되는 일단부 둘레에 유입관 연결플랜지(121)가 돌출형성되어 상기 유입내부관의 제1외부관 연결플랜지(112)와 플랜지 결합되며, 상기 유출내부관(130)이 연결되는 타단부 둘레에 유출관 연결플랜지(122)가 돌출형성되어 상기 유출내부관의 제2외부관 연결플랜지(132)와 플랜지 결합된다.
상기 제1외부관 연결플랜지(112)와 제2외부관 연결플랜지(132)는, 상기 유입내부관(110) 및 유출내부관(130)과 상기 외부관(120)간의 직경 차이와, 상기 유입관 연결플랜지(121) 및 유출관 연결플랜지(122)의 크기를 합한 만큼의 크기를 가진다.
이에 따라, 상기 외부관(120) 내부에 챔버를 형성함에 있어서, 상기 제1외부관 연결플랜지(112)와 제2외부관 연결플랜지(132)는 각각, 상기 챔버의 일측단과, 타측단을 형성하게 된다.
상기와 같이 상기 유입내부관(110), 유출내부관(130), 외부관(120)에 플랜지를 형성시킴으로써, 상기 유입내부관(110), 유출내부관(130), 외부관(120)을 용접 등의 접합공정을 통해 상호 일체로 연결, 결합시키는 번거로운 공정을 거칠 필요 없이, 플랜지간의 조립, 결합에 의해 일정한 형태로 신뢰성있게 제작할 수 있다.
또한, 볼트(미도시) 체결 상태를 조정하는 것에 의해 한쌍의 플랜지간의 결합상태 또한 변경시킬 수 있어, 상기 상류측 파이프(11)와 제1파이프 연결플랜지(111)간의 연결상태를 해제하고, 상기 하류측 파이프(12)와 제2파이프 연결츨랜지(111)간의 연결상태를 해제하는 것에 의해, 본 발명의 일실시예에 따른 유체 진동 댐퍼를 배관으로부터 간단하게 이탈, 교체시킬 수 있다.
상기 제1외부관 연결플랜지(112)와 유입관 연결플랜지(121)간의 연결상태를 해제하는 것에 의해, 상기 유입내부관(110)을 상기 외부관(120)으로부터 이탈시킬 수 있으며, 상기 제2외부관 연결플랜지(132)와 유출관 연결플랜지(122)간의 연결 상태를 해제하는 것에 의해, 상기 유출내부관(130)을 상기 외부관(120)으로부터 이탈시킬 수 있어, 상기 외부관(120) 내부의 점검, 수리 또한 간단하게 이루질 수 있다.
상기 외부관(120)의 하부 또는 상기 유입내부관(110), 유출내부관(130)과 외부관(120)의 연결부에 드레인홀(140)을 관통형성하면, 필요에 따라 상기 드레인홀(140)을 개방하여 상기 챔버 내부의 유체를 상기 외부관(120) 외부로 배출시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시예를 배관상에 설치 후, 점검, 보수 시, 상기 드레인홀(140)을 이용하여, 상기 외부관(120) 내부에 고여있는 유체를 제거한 후, 유체 처리 및 오염에 따른 곤란 없이, 상기와 같이 상기 유입내부관(110), 유출내부관(130), 외부관(120)을 용이하게 상호 분리시킬 수 있다.
도 1, 2에 도시된 본 발명의 일실시예는, 상기 유입내부관의 유출홀(113)은, 상기 유입내부관(110)의 원주형 둘레에 상기 유입내부관(110)의 길이방향을 따라 다수가 이격되게 형성되며, 상기 유출내부관의 유입홀(133)은 상기 유출내부관(130)의 타단부에 개방형성된 구조를 가진다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 유체 진동 댐퍼 내부의 유선을 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 상기 유입내부관(110) 내부의 유체는 다수의 상기 유출홀(113)을 통해 반경방향(방사방향)으로 유량이 분산, 유출되고, 상기 외부관(120)의 내벽에 충돌된 후, 진행방향이 상기 유출내부관(120)측으로 전환, 유동되는 과정과, 상기 유출내부관(120)으로 유입되기 이전에 상기 외부관(120)(챔버)내에서 정체되는 과정에서, 진동 성분이 감쇠 내지 상호 완충된다.
본 발명의 일실시예에서 상기 유출홀(113)은, 상기 유입내부관(110)의 원주형 둘레 중 측면부에만 형성되어 있으나, 상기 유입내부관(110)의 원주형 둘레 중 상, 하측부 등을 포함한 다수의 개소에 걸쳐 다수열로 형성시킬 수도 있으며, 동일한 크기로 형성하는 경우, 갯수에 비례하여 상기 유출홀(113)을 통과하는 유속이 감속된다.
상기 유입내부관(110)(상기 외부관(120)의 일단부)에서 유출된 후, 상기 외부관(120)의 내벽에 충돌된 유체는 상기 외부관(120)의 내벽을 타고 상기 유출내부관(120)(상기 외부관(120)의 타단부)측으로 연속하여 진행하게 되고, 상기 외부관(120)의 타측단에서 진행이 차단되어, 상기 유출내부관(120)의 내벽을 타고 역방향으로 진행하게 된다.
따라서, 상기 외부관(120) 내에서 유동의 진행이 최종적으로 이루어지는 부분은, 본 발명의 일실시예에서 상기 유출내부관(120)의 타단부가 위치하게 되는 상기 외부관(120)의 타단부 중심부분으로, 상기 외부관(120) 내부의 다른 부분에 비해 상대적으로 가장 유동이 안정된 상태가 된다.
상기 유출내부관의 유입홀(133)은 상기 유입내부관(110)과 인접한 타단부상에 개방형성되어, 상기 외부관(120) 내부에서 진동 에너지가 최종적으로 감쇄, 완충된 상태의 유체가 상기 유출내부관(130) 내부로 유입되게 된다.
상기 외부관(120) 내부에서 상기 유출홀(113)을 통해 상기 챔버 내부로 유입되는 유량이 상기 유입홀(133)을 통해 상기 유출내부관(130)측으로 유입되는 유량과 차이가 발생되는 경우, 유압, 유속 등의 차이로 인해 새로운 진동 요소로 작용할 수도 있다.
상기 유입내부관(110)과 유출내부관(130)을 상기 상류측 파이프(11), 하류측 파이프(12)와 동일한 내경을 가지도록 형성하면, 상기 상류측 파이프(11)에서 상기 유입내부관(110)으로 유입된 유량, 유속, 압력과, 상기 유출내부관(130)을 통해 상기 하류측 파이프(12)측으로 유출되는 유량, 유속, 압력을 일정하게 유지시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는, 상기 유출내부관(130) 중, 상기 외부관(120) 내부에서 상기 외부관(120)과의 연결부에 인접한 위치, 즉, 상기 유출내부관(130) 내부로 유입된 유체가 상기 외부관(120) 내부에 최종적으로 위치하게 되는 지점에, 상기 챔버와 연통되게 완충홀(134)을 형성한 구조를 가진다.
상기 완충홀(134)은 상기 유입홀(133)에 비해 상대적으로 작은 사이즈로 형성되어, 상기 외부관(120) 내부에서 유체의 상태에 따라 일시적으로 상기 유입내부관(110)과 유출내부관(130)을 통과하는 유량에 미세한 차이가 발생되는 경우, 상기 유출내부관(130) 내외부로의 유체의 유출입에 의해 상기 외부관(120) 외부로 배출되는 유량을 최종적으로 조정하게 된다.
예를 들어, 상기 유출내부관(130)으로 유입되는 유량이, 상기 유입내부관(110)에서 유출되는 유량에 비해 상대적으로 많아지게 된 경우, 상기 유출내부관(130) 내외부의 압력차에 의해, 상기 유출내부관(130) 내부의 유체가 상기 완충홀(134)을 통해 자연히 상기 유출내부관(130) 외부로 유출된다.
또한, 상기 유출내부관(130)으로 유입되는 유량이, 상기 유입내부관(110)에서 유출되는 유량에 비해 상대적으로 작아지게 된 경우, 상기 유출내부관(130) 내외부의 압력차에 의해, 상기 유출내북관(130) 외부의 유체가 상기 완출홀(134)을 통해 자연히 상기 유출내부관(130) 내부로 유입된다.
상기와 같이 상기 외부관(120) 내부에서 상기 유출홀(113)을 통해 상기 챔버 내부로 유입되는 유량과, 상기 유입홀(133)을 통해 상기 유출내부관(130)측으로 유입되는 유량에 일시적으로 차이가 발생되더라도, 상기 유출내부관(130) 내외측의 유체가 상기 완충홀(134)을 통해 자연적으로 유출입되며 유량차를 보완하게 되고, 상기 상류측 파이프(11)와 하류측 파이프(12)의 유량이 동일하게 조정된다.
도 4의 (a), (b)는 각각 요철(151)과, 나선돌기(152)가 형성된 본 발명의 다른 실시예들에 따른 유체 진동 댐퍼를 도시한 요부단면도이다.
상기 외부관(120)의 내면, 유입내부관(110) 또는 유출내부관(130)의 외면에 상기 요철(151)을 형성하면, 상기 챔버 내부에서 상기 외부관(120)의 내면, 유입내부관(110) 또는 유출내부관(130)의 외면에 접속 내지 충돌하게 되는 유체의 분산, 진행 방향이, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 보다 다양한 방향으로 입체적으로 이루어지게 되어, 유체의 진동을 보다 효과적으로 완충시킬 수 있다.
상기 외부관(120) 내부의 일단부에서 타단부측으로의 유동을 나선형으로 유도하도록 상기 외부관(120)의 내면에 상기 나선돌기(152)를 형성하면, 상기 외부관(120) 내벽을 따라 유동중인 유체가 나선 경로를 통해 보다 원거리를 이동하게 되고 상기 챔버내 정체시간이 보다 지속되어, 단순한 직선 경로로 유동되는 것에 비해, 유체의 진동 에너지를 보다 저하시킬 수 있다.
지금까지 본 발명의 실시예들을 들어 설명하였다. 그러나, 이는 본 발명의 이해와 설명의 편의를 도모하기 위한 실시예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다.
11 : 상류측 파이프 12 : 하류측 파이프
110 : 유입내부관 111 : 제1파이프 연결플랜지
112 : 제1외부관 연결플랜지 113 : 유출홀
120 : 외부관 121 : 유입관 연결플랜지
122 : 유출관 연결플랜지 130 : 유출내부관
131 : 제2파이프 연결플랜지 132 : 제2외부관 연결플랜지
133 : 유입홀 134 : 완충홀
140 : 드레인홀 151 : 요철
152 : 나선돌기

Claims (9)

  1. 유체 배관상에서 상류측 파이프에 일단부가 연결되며, 내부의 유체를 외부로 유출가능한 유출홀이 형성된 유입내부관;
    상기 유체 배관상의 하류측 파이프에 일단부가 연결되며, 상기 유입내부관의 유출홀을 통해 유출된 유체가 내부로 유입가능한 유입홀이 형성된 유출내부관; 및
    상기 유입내부관 및 유출내부관을 양단부에 각각 수용하며, 상기 유입내부관에서 유출된 유체가 상기 유출내부관 내부로 유입되기 이전에 수용되는 챔버를 형성하는 외부관;을 포함하고,
    상기 외부관의 내면, 상기 유입내부관 또는 상기 유출내부관의 외면 중 하나 이상에 형성되는 요철을 포함하고,
    상기 요철은 챔버 내부의 유동을 상기 외부관의 일단부에서 타단부측으로 나선형으로 유도하도록 상기 외부관의 내면에 형성되는 나선돌기를 포함하는 유체 진동 댐퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유입내부관과 유출내부관은,
    상기 상류측 파이프, 하류측 파이프와 각각 동일한 내경을 가지는 유체 진동 댐퍼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유입내부관의 유출홀은,
    상기 유입내부관의 원주형 둘레에 형성되며, 상기 유입내부관의 길이방향을 따라 다수가 이격되게 형성되는 유체 진동 댐퍼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유출내부관은,
    상기 외부관에 수용되는 상기 유출내부관의 원주형 둘레에 관통형성되며, 상기 유입홀에 비해 상대적으로 작은 사이즈로 형성되는 완충홀을 더 포함하는 유체 진동 댐퍼.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유입내부관은,
    상기 상류측 파이프와 접속되는 일단부 둘레에 돌출형성되는 제1파이프 연결플랜지; 및
    상기 제1파이프 연결플랜지와 상기 유출홀 사이에서 상기 유입내부관 둘레에 돌출형성되며, 상기 외부관의 일단부가 접속되는 제1외부관 연결플랜지;를 포함하는 유체 진동 댐퍼.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유출내부관은,
    상기 하류측 파이프와 접속되는 일단부 둘레에 돌출형성되는 제2파이프 연결플랜지; 및
    상기 제2파이프 연결플랜지와 상기 유입홀사이에서 상기 유입내부관 둘레에 돌출형성되며, 상기 외부관의 타단부가 접속되는 제2외부관 연결플랜지;를 포함하는 유체 진동 댐퍼.
  9. 제1항, 제7항 및 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 외부관은,
    상기 유입내부관이 연결되는 일단부 둘레에 돌출형성되는 유입관 연결플랜지; 및
    상기 유출내부관이 연결되는 타단부 둘레에 돌출형성되는 유출관 연결플랜지;를 포함하는 유체 진동 댐퍼.
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KR20040064725A (ko) * 2001-12-04 2004-07-19 데이코 프로덕츠 엘엘시 가압상태의 액체를 수송하는 에너지 감쇄 장치, 이를포함하는 시스템 및 도관 내에서의 에너지 감쇄 방법

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