KR101933641B1 - 배관 소음 저감 장치 - Google Patents

Abstract

배관 소음 저감 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 소음 저감 장치는, 외측면에 제1 체결부가 형성된 링 형상의 흡음통이 일단에 배치되고, 상기 흡음통과 제1 가이드부를 통해 연결된 제1 배관; 및 일단에 상기 제1 체결부에 체결되는 제2 체결부가 형성되고, 상기 제1 가이드부와 동일 방향으로 동일 경사각을 가지는 제2 가이드부를 통해 상기 제2 체결부와 연결된 제2 배관을 포함할 수 있다.

Description

배관 소음 저감 장치{Pipe noise reduction device}

본 발명은 배관 소음 저감 장치에 관한 것이다.

해양 생산 설비에 설치되는 프로세서 라인(process line) 배관들은 PSV(Process Safety Valve), BDV(Blow Down Valve) 등과 같은 밸브를 통과하면서 배관 내 가스의 속도가 음속에 달하게 된다. 또한, 배관 내의 가스 압력도 상당히 높아 고압의 배관 라인이 다수 적용되고 있다.

이러한 고속, 고압으로 인해 PSV, BDV 등의 밸브를 통과하면서 일정 크기(예. 115dB)가 넘는 소음(noise)이 발생된다. 이러한 과다 소음을 저감시키기 위해 밸브의 전/후단 배관에는 차음(sound insulation) 기술 등을 적용하고 있다. 하지만, 배관 내부 소음의 거리감쇠가 크지 않아 흡음재(insulation)의 적용 범위가 과다하게 적용되어야 한다. 이로 인해 과다 공정 시수 및 과다 비용이 발생된다.

또한, 고속, 고압 배관이 아닌 경우에는 내부 흡음재가 적용된 소음기(silencer)를 적용하여 소음을 감쇠할 수 있으나, 고속/고압의 경우 내부 흡음재가 고압/고속을 견딜 수 있게 하는 설치가 불가능하므로 적용 불가능하다.

한국공개특허 제10-2002-0000367호 (2002.01.05 공개) - 소음기

본 발명은 배관 내부와 부분적으로 연통되는 흡음통을 통해 유체의 흐름을 방해하지 않으면서 소음만을 감쇠시킬 수 있는 배관 소음 저감 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 메인 배관 라인과는 독립적으로 설치되어, 고속/고압에 의한 흡음재의 파손을 방지할 수 있고, 유지보수가 용이한 배관 소음 저감 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 외측면에 제1 체결부가 형성된 링 형상의 흡음통이 외측에 배치되고, 상기 흡음통이 제1 가이드부를 통해 일단에 연결된 제1 배관; 및 일단에 상기 제1 체결부에 체결되는 제2 체결부가 형성되고, 상기 제1 가이드부와 동일 방향으로 동일 경사각을 가지는 제2 가이드부를 통해 상기 제2 체결부와 연결된 제2 배관을 포함하는 배관 소음 저감 장치가 제공된다.

상기 흡음통은 윗면이 개방되어 있고, 내측면은 상기 제1 가이드부와 연결되며, 밑면은 폐쇄되어 내부로 진행되어 온 음파를 반사시키는 반사면으로 기능할 수 있다.

상기 제1 가이드부는 상기 제1 배관과는 미리 지정된 경사각(θ)을 가지는 제1 원뿔대의 측면 형상을 가지며, 상기 제1 원뿔대의 윗면은 D1의 직경을 가지며 상기 제1 배관에 대응되어 연결되고, 밑면은 D2의 직경을 가지며 상기 흡음통에 대응되어 연결될 수 있다.

상기 제2 배관이 연장된 가상의 선과 미리 지정된 경사각(θ)을 가지는 제2 원뿔대의 측면 형상을 가지며, 상기 제2 원뿔대의 윗면은 D1의 직경을 가지며 상기 제2 배관에 대응되어 연결되고, 밑면은 D3의 직경을 가지며 상기 제2 체결부에 대응되어 연결될 수 있다.

상기 제1 배관과 상기 제2 배관이 조립된 상태에서 상기 제1 배관의 일단과 상기 제2 배관의 일단 사이에는 메인 배관 라인을 따라 흐르는 유체에 의해 발생된 음파가 유입되는 유입구가 형성될 수 있다.

상기 유입구의 크기(L)는 상기 경사각(θ), 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관의 직경(D1), 상기 흡음통의 내측면 직경(D2), 상기 흡음통의 외측면 직경(D3)에 의해 L = (D3-D2)/2tanθ 로 결정될 수 있다.

상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부는 나사 결합할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 배관 내부와 부분적으로 연통되는 흡음통을 통해 유체의 흐름을 방해하지 않으면서 소음만을 감쇠시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 메인 배관 라인과는 독립적으로 설치되어, 고속/고압에 의한 흡음재의 파손을 방지할 수 있고, 유지보수가 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 소음 저감 장치의 결합 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 소음 저감 장치의 분해 단면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 소음 저감 장치의 결합 사시도,
도 4는 연결부위를 확대한 도면,
도 5는 배관 소음 저감 장치의 각 부분의 크기를 나타낸 도식도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 소음 저감 장치의 결합 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 소음 저감 장치의 분해 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 소음 저감 장치의 결합 사시도이고, 도 4는 연결부위를 확대한 도면이며, 도 5는 배관 소음 저감 장치의 각 부분의 크기를 나타낸 도식도이다.

도 1 내지 도 5에는 배관 소음 저감 장치(100), 제1 배관(10), 제2 배관(20), 제1 가이드부(12), 흡음통(30), 반사면(32), 제1 체결부(34), 제2 가이드부(22), 제2 체결부(24), 제1 플랜지(16), 제2 플랜지(26), 가이드 공간(50), 유입구(52)가 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배관 소음 저감 장치(100)는 고속 및 고압의 배관 라인 중간에 설치되어, 메인 배관 라인을 통과하는 주요 유체(예컨대, 가스와 같은 기체, 물 혹은 오일과 같은 액체 등)의 흐름은 방해하지 않으면서 소음만을 저감할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 따른 배관 소음 저감 장치(100)는 분리된 상태에서 상호 연결이 가능한 제1 배관(10)과 제2 배관(20)을 포함한다. 본 명세서에서는 발명의 이해와 설명의 편의를 위해 제1 배관(10) 측을 아래, 제2 배관(20) 측을 위로 가정하여 설명하기로 한다.

제1 배관(10)의 끝단과 제2 배관(20)의 끝단에는 각각 제1 플랜지(16)와 제2 플랜지(26)가 형성되어 있어, 메인 배관 라인 중 일부를 대체하여 메인 배관 라인에 용이하게 설치될 수 있게 한다.

제1 배관(10)과 제2 배관(20)은 배관 소음 저감 장치(100)를 설치하고자 하는 메인 배관 라인의 직경에 대응되는(예컨대, 동일한) 직경(D1)을 가질 수 있다. 이로 인해 메인 배관 라인에서 연속적으로 연통되는 통로가 형성되어, 메인 배관 라인을 따라 흐르는 유체의 흐름이 중간에 끊어지거나 방해받지 않고 원활하게 할 수 있다.

제1 배관(10)의 일단에는 흡음통(30)이 배치된다. 흡음통(30)은 제1 가이드부(12)를 통해 제1 배관(10)의 일단에 연결될 수 있다. 본 실시예에서 제1 가이드부(12)와 흡음통(30)은 일체로 형성될 수 있다.

제1 가이드부(12)는 제1 배관(10)과는 미리 지정된 제1 경사각(θ)을 가지는 제1 원뿔대의 측면 형상을 가진다. 제1 원뿔대의 윗면은 제1 배관(10)에 대응되어 연결되고, 밑면은 흡음통(30)에 대응되어 연결된다.

흡음통(30)은 단면이 링(ring) 형상을 가지고 소정 높이를 가지는 기둥 형상을 가진다. 즉, 내부에 작은 원통 형상의 빈 공간을 가지는 큰 원통 형상을 가진다.

흡음통(30)은 윗면이 개방되어 있으며, 내측면은 D2의 직경을 가지면서 제1 가이드부(12)와 연결된다. 흡음통(30)의 외측면은 D3의 직경을 가지면서 후술할 제2 배관(20)과의 연결을 위한 제1 체결부(34)로서 기능한다.

흡음통(30)의 밑면은 폐쇄되어 있으며, 내부로 진행되어 온 음파를 반사시키는 반사면(32)으로서 기능한다. 반사면(32)에서 반사된 음파는 흡음통(30)으로 유입된 음파와 상쇄되어 감음 효과를 발생시킬 수 있다.

제2 배관(20)의 일단에는 제1 배관(10)의 일단에 마련된 흡음통(30)과의 결합을 위한 제2 체결부(24)가 마련된다. 제2 체결부(24)는 제2 가이드부(22)를 통해 제2 배관(20)의 일단에 연결될 수 있다. 본 실시예에서 제2 가이드부(22)와 제2 체결부(24)는 일체로 형성될 수 있다.

제2 가이드부(22)는 제2 배관(20)이 아래로(제1 배관(10) 측으로) 연장된 가상의 선과는 미리 지정된 제2 경사각(θ)을 가지는 제2 원뿔대의 측면 형상을 가진다. 여기서, 제2 가이드부(22)는 제1 가이드부(12)와는 동일한 방향으로 동일한 경사각을 가질 수 있다. 제2 원뿔대의 윗면은 D1의 직경을 가지면서 제2 배관(20)에 대응되어 연결되고, 밑면은 D3의 직경을 가지면서 제2 체결부(24)에 대응되어 연결된다.

제2 체결부(24)는 내부가 빈 원통 형상을 가지며, 그 직경은 흡음통(30)의 외측면에 대응하여 D3에 상응하는 값을 가질 수 있다.

제2 체결부(24)는 제1 체결부(34)와 결합됨으로써, 제1 배관(10)과 제2 배관(20)이 상호 체결되도록 한다.

이 때 도 4에 예시된 것과 같이 제1 체결부(34)의 내표면과 제2 체결부(24)의 외표면에는 상호 대응되는 나사산(35, 25)이 각각 형성되어 있어, 나사 결합 방식으로 제1 배관(10)과 제2 배관(20)이 상호 체결되게 할 수 있다. 이 경우 제1 배관(10)에 대해 제2 배관(20)을 회전시킴으로써 제1 배관(10)과 제2 배관(20)의 결합 혹은 분리를 손쉽게 할 수 있어, 그 조립 및 분해가 용이한 장점이 있다.

도면에서는 제1 체결부(34)의 내표면과 제2 체결부(24)의 외표면에 각각 나사산이 형성된 경우가 도시되어 있지만, 이외에도 제1 체결부(34)의 외표면과 제2 체결부(24)의 내표면에 나사산이 형성되어 있어 제2 체결부(24)가 보다 외측에 위치하는 상태로 조립이 이루어질 수도 있음은 물론이다.

제1 배관(10)과 제2 배관(20)이 결합된 상태의 모습이 도 1 및 도 3에 도시되어 있다.

메인 배관 라인에 상응하는 배관 라인(제1 배관(10)과 제2 배관(20))에 대해 그 측면에 소정 높이를 가지는 링 형상의 흡음통(30)이 설치되고, 흡음통(30)과 배관 라인 사이에는 원뿔대 형상의 가이드부(제1 가이드부(12) 및 제2 가이드부(22))가 연결된 구조를 가진다.

메인 배관 라인을 통해 유동하는 유체에 의해 발생된 제1 음파(S1)는 제1 배관(10)과 제2 배관(20) 사이의 이격에 의해 형성된 유입구(52)를 통해 제1 가이드부(12)와 제2 가이드부(22) 사이의 가이드 공간(50)으로 유입된다(제2 음파(S2) 참조).

그리고 제2 음파(S2)가 가이드부의 끝단에 연결된 흡음통(30) 내로 진입하면, 소리 감쇠 공간(55)에서 흡음통(30)의 밑면에 있는 반사면(32)에 의해 반사된 제3 음파(S3)와 만나 서로 상쇄됨으로써 감음 효과가 발생될 수 있다.

유입구(52)의 크기, 즉 제1 배관(10)의 일단과 제2 배관(20)의 일단 사이의 이격 거리(L)는 가이드부의 경사각(θ), 흡음통(30)의 내측면과 외측면의 직경(D2, D3)에 의해 결정될 수 있다.

L1 = (D2-D1)/2tanθ

L2 = (D3-D1)/2tanθ

L = L2-L1 = (D3-D2)/2tanθ

본 실시예에서 가이드 공간(50)의 내부 및 흡음통(30)의 내표면에는 흡음재(미도시)가 부착될 수 있다. 흡음재에 의해 유입구(52)를 통해 유입된 제2 음파(S2)는 내부 흡음이 이루어져 1차 감음이 이루어질 수 있다. 그리고 반사면(32)을 통한 반사 음파(S3)와의 상쇄를 통해 2차 감음이 이루어질 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 배관 소음 저감 장치 10: 제1 배관
12: 제1 가이드부 20: 제2 배관
22: 제2 가이드부 24: 제2 체결부
30: 흡음통 32: 반사면
34: 제1 체결부 50: 가이드 공간
55: 소리 감쇠 공간 52: 유입구

Claims (7)

1. 외측면에 제1 체결부가 형성된 링 형상의 흡음통이 외측에 배치되고, 상기 흡음통이 제1 가이드부를 통해 일단에 연결된 제1 배관; 및
   일단에 상기 제1 체결부에 체결되는 제2 체결부가 형성되고, 상기 제1 가이드부와 동일 방향으로 동일 경사각을 가지는 제2 가이드부를 통해 상기 제2 체결부와 연결된 제2 배관을 포함하되,
   상기 제1 가이드부는 상기 제1 배관과는 미리 지정된 경사각(θ)을 가지는 제1 원뿔대의 측면 형상을 가지며, 상기 제1 원뿔대의 윗면은 D1의 직경을 가지며 상기 제1 배관에 대응되어 연결되고, 밑면은 D2의 직경을 가지며 상기 흡음통에 대응되어 연결되는 배관 소음 저감 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 흡음통은 윗면이 개방되어 있고, 내측면은 상기 제1 가이드부와 연결되며, 밑면은 폐쇄되어 내부로 진행되어 온 음파를 반사시키는 반사면으로 기능하는 배관 소음 저감 장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 가이드부는 상기 제2 배관이 연장된 가상의 선과 미리 지정된 경사각(θ)을 가지는 제2 원뿔대의 측면 형상을 가지며, 상기 제2 원뿔대의 윗면은 D1의 직경을 가지며 상기 제2 배관에 대응되어 연결되고, 밑면은 D3의 직경을 가지며 상기 제2 체결부에 대응되어 연결되는 배관 소음 저감 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 배관과 상기 제2 배관이 조립된 상태에서 상기 제1 배관의 일단과 상기 제2 배관의 일단 사이에는 메인 배관 라인을 따라 흐르는 유체에 의해 발생된 음파가 유입되는 유입구가 형성되는 배관 소음 저감 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유입구의 크기(L)는 상기 경사각(θ), 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관의 직경(D1), 상기 흡음통의 내측면 직경(D2), 상기 흡음통의 외측면 직경(D3)에 의해 L = (D3-D2)/2tanθ 로 결정되는 배관 소음 저감 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부는 나사 결합하는 배관 소음 저감 장치.

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