KR200154111Y1 - 보일러 소음기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 확산기와 외벽(2)과 흡음재(6)가 내부에 충진되고 그 외부가 다공판(7)으로 된 격벽(5)으로 구성된 소음기에 있어서, 확산기(4)는 다수의 확장기(25, 26)를 갖으며, 확산기에서 이격된 거리에 내부에 흡음제(6)가 들어있는 원형관식의 테두리(12)를 확산기의 수직면 주위마다 설치하며, 상기 테두리(12)의 상하면에 연접하도록 1차 천공판(11)이 부착되며, 확산기(4)의 상부에는 윗판과 아랫판의 구멍의 지름이 다른 2차 천공판(11')이 설치되어 소음기의 크기를 줄이면서도 소음감소효과를 한층 증대하고 배압에 의한 위험되 배제할 수 있는 보일러의 소음기이다.

Description

보일러 소음기

제1a도는 종래의 소음기의 구성도이고 제1b도는 제1a도의 A부 상세도.

제2도는 본 고안의 외형도.

제3a도는 본 고안의 확산기의 개략도이고, 제3b도는 제3a도 B부분의 상세도.

제4도는 제1도의 A-A선에 따른 도면.

제5a, b도는 본 고안의 천공판의 윗판 및 아랫판의 상태도.

제6a, b도는 증기분류형태를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 외벽 3 : 흡입관

4 : 확산기 5 : 격벽(Splitter)

6 : 흡음재(Porous material) 7 : 다공판

9 : 배출구멍 11 : 천공판

12 : 원형판 테두리 22 : 경사면

본 고안은 발전용 보일러에서 고압의 증기를 방출하는 경우나 중대형 선박용 엔진의 배출개스 방출등 유속이 매우 빠른 유체를 대기로 배출하는 장치에 사용되어 대기로 배출되는 유체에 의한 소음을 감소시키기 위한 소음기에 관한 것이다.

유속이 매우 빠른 유체를 대기로 배출하는 기관은 배출관의 끝부분에 소음기를 설치하여 배출소음을 감쇄시킬려고 한다. 이때, 배출 유체의 속도 및 압력을 감소시키게 되면 배출 소음이 감소하게 되며, 소음기는 확산기(diffuser), 격벽(splitter)등으로 구성되어 있다.

제1도는 종래의 이러한 소음기를 보여주고 있다. 상기 도면에서 보듯이 증기배출 시스템에서 사용하는 소음기는 확산기(4)와 격벽(8)등으로 구성되어 있고, 확산기의 구멍(33)은 유동에 의해 발생되는 소음 성분중 고주파가 발생되도록 함이 주목적이다.

그러나 확산기의 지름과 관의 단면적 관계인 공극률의 변화에 따라 배압(back pressure)의 영향이 크게 작용하여 보일러에 치명적인 손상을 일으키는 경우도 있다. 특히 구멍의 치수, 개수, 및 밀도는 기술적으로 숙련된 사람이나 유체의 물리적인 특성, 밸브의 설계압력, 및 유체의 속도 등에 따라 결정하게 된다. 종래의 확산기는 수직면(34)에 구멍을 뚫어 흡입되는 개스나 증기를 방출하게 되는 구조를 하고 있는데 배압의 조절이 매우 힘들다.

또한 소음감소를 위해서는 광대역 소음주파수를 제어해야 하느데 일반적으로 저주파는 학장실을 이용하고 고주파는 흡음형태의 또다른 소음기인 격벽을 이용하고 있다. 이러한 종래의 소음기는 높은 소음을 감소시키기 위해서는 전체적인 치수가 너무 커서 경제적, 공간적으로 불합리하고, 치수와 복잡성 때문에 제조 비용이 상대적으로 높다는 문제점들을 갖고있는 실정이다.

확산기의 수직면에 뚫려있는 구멍을 통해 대기로 분류되는 유체는 크게 대기와 혼합하는 혼합영역과 분류되는 유체의 중심인 중심영역으로 나뉜다. 구멍의 지름이 적을수록 대기로 분류되는 유체의 혼합영역과 중심영역의 길이가 짧아진다.

일반적으로 확산기는 지름이 적은 다수의 구멍이 뚫려 있음으로써 대기로 분류되는 유체의 혼합영역과 중심영역의 길이를 짧아지게 한다. 즉, 중심 영역과 혼합영역이 짧아질수록 분류소음은 감소하게 된다. 확산기 구멍 지름은 적을수록 고주파 성분의 소음이 구멍으로 분류되는데, 이 분류소음의 고주파 성분은 격벽에 의해 소읍제어 되며, 흡음재로 구성된 격벽의 두께는 제어할려는 주 소음주파수의 파장과 관계한다.

기존의 소음기는 분류 유체의 혼합영역과 중심영역을 줄이기 위해 확산기에 다수의 구멍을 뚫거나, 확산기의 둘레에 흡음재를 속에 넣은 원형관의 테두리를 만들어 혼합영역과 중심영역의 길이를 더 감소시킴으로써 소음감소 효과를 얻으려고 한다. 그러나 이때 원형관 테두리 및 확산기의 지름과 관의 단면적 관계인 공극율의 변화에 따른 배압(back pressure)의 상승효과가 예상되어 보일러 및 기관의 성능에 치명적인 손상을 일으키는 경우가 있다. 그리고 기존의 소음기는 더 큰 소음감소를 위해 길이 및 직경의 치수를 증가시킴으로써 경제적 공간적으로 불합리 하다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 소음기가 갖고있는 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 소음기의 크기를 증가시키지 않으면서도 소음감소효과를 높일 수 있는 보일러의 소음기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적은 확산기와 이격된 거리에 원형관의 테두리를 설치하고 다수의 천공판을 설치한 본 고안에 따른 소음기에 의하여 달성될 수 있는 바, 이하 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안의 외형도로서, 상기 도면에서 보듯이 본 고안은 확산기와 외벽(2)과 흡음재(6)가 내부에 충진되고 그 외부가 다공판(7)으로 된 격벽(5)으로 구성된 종래의 소음기에 있어서, 실린더형의 확산기(4)는 다수의 확장기(25, 26)를 갖으며 변형각(24)이 40°∼50°로 하고, 확산기에서 이격된 거리에 내부에 흡음재(6)가 들어있는 원형관식의 테두리(12)를 확산기의 수직면 주위마다 설치하며, 상기 테두리(12)의 상하면에 연접하도록 1차 천공판(11)이 부착되며, 확산기(4)의 상부에는 윗판과 아랫판의 구멍의 지름이 다른 2차 천공판(11')이 설치되어 있는 구성으로 되어있다.

상기에서 본 고안의 확산기는 제3도에서 보는 바와 같이, 다단의 확장기(25, 26)를 형성하게 함이 바람직하고, 본 예에서는 1차 확장기(25) 및 2차 확장기(26)의 두 개의 확장기를 갖도록 하는 것을 예로 들었으며, 경사면(22)의 경사각은 45°를 취하였으며, 확장기의 수직면에는 다수의 수직면 구멍(23)을 천공하였다. 또한 본 고안의 확산기(4)는 끝단(21)이 개스나 증기가 격벽으로 직접 방출되지 못하도록 막혀있다.

제4도는 본 고안의 1차 천공판(11)의 평면을 나타내고 있다. 상기 도면에서 보는 바와 같이 1차 천공판(11)은 테두리(12)의 상하부에 연접되도록 일체로 부착되되 상기 테두리는 확산기(4)와 일정거리 이격되어 설치된다.

제5a도는 본 고안의 2차 천공판(11')의 윗판의 모습이고 제5b도는 아랫판의 모습이다. 상기 도면에서 보듯이 2차 천공판(11')의 윗판은 아랫판 보다 천공된 구멍의 지름이 작도록 하였다. 이것은 유체의 흐름을 원활하게 하고 고주파소음 발생을 유도하기 위한 것이다.

제6도는 증기분류형태를 나타낸 도면으로서, 상기 도면에서 보듯이 구멍의 직경이 작을수록 중심영역(32)과 혼합영역(31)의 길이가 작아짐을 알 수 있다.

이와 같은 구성을 통한 본 고안의 작용을 이하에 설명한다.

보일러나 엔진의 증기나 개스는 흡입관(3)을 통하여 확산기(4)로 유입되어 1차 천공판(11)과 2차 천공판(11')을 순차적으로 통과하여 격벽(5)사이의 배출구멍(9)을 통하여 외부로 배출되게 된다.

확산기(4)의 확장면이 다단으로 되어 있음으로 인하여 확산기의 단면 확장에 따른 단면적비가 증가하여 소음감소효과를 증대하여, 확산기의 수직면 구멍을 통하여 나온 증기는 확산기와 이격설치된 테두리(12)와 상기 테두리(12)와 연결되어 있는 1차 천공판(11)을 통과하면서 소음이 감소하게 된다.

또한 단면이 확장된 확산기의 수직면(23)마다 구멍을 뚫음으로써 공극율의 증가에 따른 소음감소효과가 줄어들지만 흡음재(6)가 들어있는 원형관의 테두리가 수직면마다 설치되어 있으므로 이 효과를 상쇄시킬 수 있으며, 공극율 증가에 따른 배압 상승 효과도 무시할 수 있다.

1차 천공판(11)을 지난 분류소음은 2차의 다수 칸막이인 2차 천공판(11')을 지나가게 됨으로써 유체의 속도 감소 및 천공판 구멍의 직경 조절에 따른 자체의 소음제어에 의한 2차 소음감소효과도 기대할 수 있게 된다.

이와 같은 과정을 거친 후 격벽을 통과하면서 마지막으로 소음이 감소되어 외기로 방출되게 된다.

이상에서와 같이 본 고안의 소음기는 밸브를 통하여 방출되는 초음속인 제트 유동 소음을 60∼65dBA만큼 감소시킬 수 있음을 실험을 통하여 알 수 있었다. 또한 공극율을 크게 함으로써 배압도 방지할 수 있으며, 단면확장 확장기, 원형관식 테두리, 천공판, 및 격벽을 사용함으로써 종래의 저주파 음파에 대한 소음감소 문제 및 중,고주파 음파의 소음 감소까지도 효과적으로 가능하여 도심지에 설치된 발전소 주변의 주민, 선박의 승무원 및 여행객, 및 발전소에 근무하는 근로자에게 더 쾌적하고 조용한 환경을 구현할 수 있게되며, 소음기의 크기를 크게하지 않고도 소음효과를 한층 증대시킬 수 있으므로 저렴한 가격으로 소음기를 설치할 수 있는 경제적인 효과 또한 갖게된다.

Claims (1)

1. 확산기와 외벽(2)과 흡음재(6)가 내부에 충진되고 그 외부가 다공판(7)으로 된 격벽(5)으로 구성된 소음기에 있어서, 확산기(4)는 다수의 확장기(25, 26)를 갖으며, 확산기에서 이격된 거리에 내부에 흡음제(6)가 들어있는 원형관식의 테두리(12)를 확산기의 수직면 주위마다 설치하며, 상기 테두리(12)의 상하면에 연접하도록 1차 천공판(11)이 부착되며, 확산기(4)의 상부에는 윗판과 아랫판의 구멍의 지름이 다른 2차 천공판(11')이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 보일러의 소음기.