KR20020040617A - 소음장치 - Google Patents

Abstract

소음장치는 제1공기 또는 액체흡입덕트(1)와 제2공기 또는 액체배출덕트(2)사이에 부착되어 있으며, 특히 엔진터빈과 열교환기사이에 부착되어 있으며, 상기 소음장치는 상기 주몸체의 직진세그멘트보다 작은 한 개 또는 복수개의 직진세그멘트를 가진 원통형메인중공체(3), 원통형입력접속부(4) 및 원통형출력접속부(4′)와 상기 메인중공체의 내면과 함께 적어도 2개의 원환체 체임버(9,10)를 정의하는 적어도 한 개의 분활 부분(partition)(8)을 포함한다.

Description

소음장치{SILENCING APPARATUS}

본 발명은 연소공기 예컨대 엔진터빈에서 방출된 연소공기의 공기흡입덕트 (duct)와 공기 또는 연소액체가 예컨대 열교환기를 향하여 통과하는 공기배출덕트사이에 부착된 소음장치, 특히 터보엔진의 소음장치(NOTABLY FOR A TURBO ENGINE)에 관한 것이다.

이러한 유형의 소음장치는 이미 선행기술에 공지되어 있다. 선행기술에 의하면 상기 소음장치는 일반적으로 원형, 원통형의 메인중공체(mainhollow body)와 각기 원, 원통형을 한 입력접속부(input connection)와 출력접속부(output connecti -on)부를 포함하는 데 각각 상기 입력접속부와 출력연결접속부는 상기 주몸체(main body)의 직경보다 작은 직경을 가지고 있어서 상기 입력접속부와 출력접속부가 상기 주몸체의 어느쪽에도 맞게 연결될수 있다.

적어도 일부는 상기 메인중공체(mainhollow body)의 내면을 가진 분활부분(partition)을 형성하며 상기 분활 부분은 횡단투시도에서 상기 몸체의 직경과 상기 접속부의 직경사이에서 정의되어 있는 상기 주몸체(main body)의 내체적 (internal volume)내에 적어도 2개의 원환체 체임버(toric chambers)를 형성한다. 상기 원환체 체임버(toric chambers)는 직접 가상의(virtual) 원통과 통해 있으며 이는 상기 접속부의 직경에 의하여 정해지며 그 안에서 상기 가상 원통의 전원주에 걸쳐서 뻗어 있는 환형 틈(circular slit)에 의하여 액체가 한 접속부로부터 다른 접속부로 이동한다.

선행기술에 따르는 장치는 허다한 단점을 가지고 있다. 우선 상기 원통 홈의 치수가 제조공정에 유리하도록 과대하다. 그러므로 공진실(resonance chambers) 내에서 통과하는 액체의 고유충전(inherent charge)의 손실증가는 공기가 상기 입력접속부와 상기 출력접속부사이를 통과할 때에 발생한다.

더욱이 상기 분활부위의 위치결정은 이러한 형태의 소음장치를 설치할 때에 중요하다. 상기 환형체 체임버의 폭은 정확히 흡입된 음파의 주파수에 따라야 한다. 따라서 상기 부위은 아주 정확하게 위치해야 한다. 이것은 시간이 소모되는 작업으로서 대량생산의 범위 내에서 문제가 된다. 최종적으로 상기 메인중공체의 제조과정은 그 자체가 복잡하게 된다.

본 발명은 제조하기 용이하고 특히 다수의 스탬핑(stamping=형타)구를 요하지 않고 상기 소음장치 내에서의 충전의 손실을 감소시키는, 공기흡입 덕트와 공기 또는 액체배출덕트사이에 고정된 새로운 소음장치를 제공하므로서 상기 단점을 치유하는 것을 목표로 한다.

본 발명의 한가지 바람직한 실시 예에 따르면 본 소음장치는 제1공기 또는 액체흡입덕트와 제2공기 또는 액체배출덕트사이에 부착되어 있으며, 상기 소음장치는 특히 엔진터빈과 열교환기 사이에 부착되어 있고, 상기 소음장치는 원통형메인중공체와, 상기 주몸체의 직진단면보다 작은 직진단면을 가진 원통형 입력 접속부와 원통형 출력 접속부와, 상기 메인중공체의 내면과 함께 적어도 2개의 원환체 체임버가 상기 주몸체 부위 내에서 상기 접속부의 각각이 서로를 향하여 가상의 연장에 의하여 정의된 가상의 원통주위에 위치해 있는 적어도 하나의 분활부위를 형성하고 있으며, 상기 각 원환체 체임버는 그의 전원주에 걸쳐서 뻗어 있는 홈을 따르는 상기의 가상원통과 직접 통하여 있으며 상기 원환체 체임버는 상기 분활부위 및 / 또는 그사이에 상기 소음장치가 고정되어 있는 하나 및 / 또는 양 덕트에 의하여 상기 가상 원통과 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.

양 입력접속부와 출력접속부의 외벽과 몸체로 형성된 양 체임버를 분리하는 분활 부위에 의하여 형성되어 있는 보조 벽은 부수적인 충전손실이 추가 공구나 부품을 요하지 않고도 간단한 방법으로 저감되도록 액체의 메인 유동(main flow)은 물론 유동방향으로 상기 체임버들사이의 통과 홈의 치수를 최소화 시키기 위하여 사용된다.

본 발명의 개선된 실시 예에서 하나 또는 복수개의 분활 부위는 원통형부품이며 그의 생성곡률은 원환체 체임버와 가상원통사이의 분리 벽을 정의하는 제1직진세그멘트, 2개의 원환체 체임버 사이에 분리 벽을 정의하는 제1직진세그멘트 및액체의 유동에 평행한 투영도에 상기 제2세그멘트와 코너(corner)를 정의하는 제3직진세그멘트를 포함한다. 환형 틈은 중공 체의 내면 안에 형성되어 있으며 상기 코너는 상기 제3세그멘트가 상기 홈에 접합될 때 분활부분의 정확한 위치결정이 용이하게 이루어지도록 상기 홈의 측벽에 대하여 접한다. 이에 따라서 공진실의 정확한 치수 또한 용이하게 이루어지며 따라서 대량생산은 각 순간마다 분활 부위의 위치를 정확히 측정하지 않고서도 가능하다.

본 발명의 개선된 실시 예에서 상기 홈폭의 치수는 상기 분활 부위의 상기 제3직진세그멘트의 치수와 동일하다.

본 발명의 개선된 실시 예에 상기 메인중공체는 이들의 각 모서리의 수평면에서 상호 연결이 가능한 2개의 동일한 벨(bell)을 포함한다.

본 발명의 개선된 실시 예에서 상기 벨은 실린더, 유동축에 평행하고 입력덕트나 또는 출력덕트의 직경과 동일한 직경에 상당하는 제1직진세그멘트, 상기 제1직진세그멘트에 평행하나 상기 원통축으로부터 떨어져 있는 제1직진세그멘트에 평행한 제2직진세그멘트 및 홈이 상기 원통 즉 액체유동축의 축의 투시도에서 다른 벨의 제3부분으로 명시되도록 상기 원통축으로부터 더 떨어져 있는 제3직진세그멘트을 포함하는 생성곡률을 포함한다.

본 발명의 개선된 실시 예에서 제3보조원환체 체임버는 360°이하 특히 240°이하 그 중에서도 특히 바람직한 것은 120°이하에 걸쳐서 뻗어 있는 틈(구멍)에 의하여 상기 가상원통내측과 통하도록 되어 있다.

본 발명의 개선된 실시 예에서 상기 제3실은 제1분활 부위의 형태와 동일한형상을 한 제2분활 부위를 추가함으로서 이루어진다.

도 1은 본 발명에 따르는 장치의 제1실시예.

도 2는 본 발명에 따르는 장치의 다른 실시예.

본 발명의 첨부 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다

본 발명의 소음장치는 도 1에 설명되어 있으며 상기 소음장치는 공기흡입덕트(1)와 연결되고 다른 쪽은 엔진의 터빈에 연결되어 있으며(도시되어 있지 않음)배출덕트(2)는 직접 또는 간접으로 다른 덕트에 의하여 열교환기로 연결되어 있다. 공기는 덕트(1)와 덕트(2)사이를 흐른다.

본 장치는 역공기유동으로 사용가능하며 이 때 덕트(1)는 공기흡입덕트가 되고 덕트(2)는 배출덕트가 된다. 터보엔진(turbo engine)의 터빈이 내는 소음을 억제 또는 흡수하려 하는 것이 본 소음장치의 목표이다. 헬므홀쯔 공진기(Helmholtz resonator)의 공지기술은 이에 이러한 목적을 위하여 사용된다. 소음장치는 원형 실린더(4)형태의 메인중공체(3)를 포함한다.

상기 원형원통형주몸체는 흡입접속부를 형성하고 있는 제1원통(4), 배출접속부를 형성하는 제2원통(4′), 제3원통 (5), 제4원통(5′)과 제5원통(6)을 포함하며 상기 실린더(5, 5′) 및 (6)은 상기 소음장치의 내부를 명시한다.

상기 원통(6)의 직경은 예컨대 0.2mm와 5mm범위 내에서 원통(5 및 5′)의 직경보다 약간 크다. 원통형부분(8)은 주몸체내에서 2개의 헬므홀쯔공진기(9 및 10)를 정의한다.

상기 분활 부분은 원통형부분으로 도면의 투영도 즉 유동축 대하여 평행한 투시도의 생성곡률로 유동축에 평행한 제1직진세그멘트(11), 분활 부분을 명시한제2중간세그멘트(12) 및 제1직진세그멘트(11)보다 축에서 떨어져 있는 제3직진세그멘트(13)를 포함한다.

체임버(9)는 도면의 투시도에서 주몸체벽, 분활 부위(12)와 직진세그멘트 (11)에 의하여 경계가 정해져 있다. 상기 체임버는 접속부와 덕트의 직경과 같은 유동축의 거리에서 정의된 원환체형으로 환형틈(14)에 의하여 양 덕트(1)와 (2)에 의하여 정의된 가상적인 실린더와 연결되어 있다.

더욱이 체임버(10)는 한 측에서는 외측몸체의 벽에 의하여 다른 측에서는 분활 부위(12)와 중공체내로 튀어나와 있는 덕트(2)의 벽부에 의하여 경계를 이루고 있다. 상기 체임버(10)는 환형홈(15)에 의하여 상기 가상실린더의 내부와 통해 있다. 직진세그멘트(13)의 길이는 이러한 투시도에서 실린더(6)의 폭과 동일한 것이 바람직하다. 상기 실린더(6)는 용접 또는 경납땜(brazing)으로 실린더(13)에 접합되어 있다.

연접부분(junction of segments)(12와 13)의 교점으로 이루어진 코너는 부분(8)이 중공체(hollow body)에 대하여 정확한 위치가 가능하도록 실린더(6)의 오목면의 측벽과 접한다. 실린더(6)의 폭이 실린더(13)의 폭과 동일한 것이 바람직한 사실은 또한 상기 부분(8)이 실린더(6)의 레벨에서 접합될 때 중공체에 대하여 부분(8)의 위치가 항상 동일하게 한다. 접속부(4 및 4′)는 덕트(1 및 2)의 직경보다 약간 큰 직경을 가지고 있으며 덕트가 그 안에 끼워진 후에 이와 접합된다.

소음장치(중공체와 분활 부분)는 두께가 0.6 또는 0.8mm인 스테인레스강철로 이루어져 있다.

중공체는 2개의 벨(bells) 형태를 한 2개의 반(1/2)을 포함한다. 각 벨은 제1작은 원통, 직경이 큰 제2원통과 제2실린더보다 약간 큰 직경의 제3원통을 포함한다. 직경이 보다 큰 제3원통은 스탬핑(stamping)으로 제2원통에 대하여 성형 가능하다.

두 개의 반(1/2)은 용접조인트의 위치에서 이들 바깥쪽모서리(outer edge)에서 연결되며 양 벨의 제3원통은 이들이 이들 바깥쪽모서리(22)위치에서 서로 용접되면 위치실린더를 형성한다.

2개의 덕트(1 및 2)에 대한 2개의 반(1/2)벨의 위치는 각 덕트(1과 2)의 주위에서 행하여진 홈(grooves)(20, 21)(도 1에는 도시되어 있으나 도 2에서도 가능) 예컨대 서로가 120°간격을 두고 위치한 3개의 홈에 의하여 이루어진다. 접속부 (4 및 4′)의 바깥쪽모서리는 상기 2개의 접속부가 삽입되어야 할 2개의 덕트에 대하여 정확한 위치가 상기 접속부가 상기 2개의 덕트에 용접되기 전에 이루어지도록 상기 홈에 대하여 삽입된다. 상기 소음장치의 몸체의 정확한 위치는 이에 따라서 덕트(1 및 2)에 대하여 이루어짐으로 원환체 체임버와 가상실린더 사이의 상기 연결 틈의 정확한 폭도 얻어진다.

본 발명에 따르는 소음장치의 실시예의 대안은 도 2에 도시되어 있다. 도 1에 도시되어 있는 부분과 동일한 이의 부분은 동일한 참조번호로 표시하였다.

상기 실시예의 대안은 그의 형상이 제1분활 부위(8)의 형상과 동일한 제2분활 부위(8′)를 이루고 또한 제3원환체임버(30)를 이루어서 바람직한 실시예의 한가지 대안이 된다. 상기 제3원환체임버(30)는 상기 배출덕트(2)주위로 120°간격에따라 뻗어 있는 직사각틈새(31)에 의하여 배출덕트(2)의 내측과 통한다. 이러한 실시 예는 상기 소음장치가 작용하는 주파수범위가 증가되도록 체임버(9′ 및 10′)의 주파수에 비하여 체임버(30)에 비교적 낮은 공진 주파수를 부여한다.

상기 체임버(30)는 가상에 있어서 헬므홀쯔공진기의 원리에 의하지 아니하고 각각의 끝에서 열려진 튜브의 원리에 따라서 그의 기능을 발휘하며 상기 끝은 동일한 연결점에서 결합된다.

상기 부분(8′)은 그의 세그멘트(11′)에 의하여 덕트(2)에 접근해 있다. 그러나 이들은 도 2에 도시한 바와 같이 서로 용접이 될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 오히려 양 부분사이의 약간의 느슨함은 음향특성에 영향을 미치지 않는다. 분활 부위(8 및 8′)의 세그멘트(13 및 13′)는 각각 동일한 치수 즉 원환오목부(6)의 1/2폭이다. 각 세그멘트(13 및 13′)의 끝〔예: 세그멘트(12 및 12′)과 각각 코너를 형성하는 끝〕은 상기 홈(6)의 측벽으로 이루어진 그의 각 스토퍼(stopper)와 돌출부와 접속한다. 양 부분(8 및 8′)은 따라서 상기 코너 대 스토퍼위치에 의하여 정확히 자리잡을 수가 있다. 상기 위치의 정확도는 세그멘트(13 및 13′)의 각각의 길이의 합이 상기 홈의 폭과 동일한 사실에 의하여 높일 수 있다.

도 1과 도 2에 도시되어 있는 소음장치는 대칭이 아니다. 본 발명에 따르는 소음장치의 한가지 실시예의 대안에 따라서 도 1과 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 상기 소음장치는 대칭일 수 있다. 더욱이 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 상기 소음장치는 비대칭실시예의 경우에서 양 방향공기유동에 의한 사용이 가능하다.

본 발명은 다수의 스탬핑구를 요하지 않고 본발명의 소음장치내에서의 충전의 손실을 감소시키는 공기흡입덕트와 공기 또는 액체배출덕트 사이에 고정된 것으로서,양 입력접속부와 출력접속부의 외벽과 몸체로 형성된 양 체임버를 분리하는 분활부위에 의해 형성된 보조벽은 부수적인 충전손실을 간단한 방법으로 저감되도록 하며, 액체의 메인유동을 유동방향으로 하여, 상기 체임버들 사이의 원통과 홈의 치수를 최소화 하여 사용할수 있다.

또한 공진실의 정확한 치수가 용이하게 이루어지며,대량생산은 각순간 마다 분활 부위의 위치를 정확히 측정하지 않고서도 가능한 것이다.

상기 분활부위의 세그멘트의 각각의 길이와 합이 상기 홈의 폭과 동일한 사실에 의하여 높일수있음으로,위치결정을 아주 정확하게 위치할수있어 환형체임버의 폭은 정확히 얻어진다.

따라서,상기 제3체임버(30)는 배출덕트(2)주위로 120도 간격에 따라 뻗어 있는 직사각틈새에 의해 배출덕트의 내측과 통하게 함으로서, 본발명의 소음장치가 작용하는 주파수범위가 증가 되도록 하며, 체임버의 흡입된 주파수에 비하여 체임버에 비교적 낮은 공진주파수를 부여하는 것이다.

Claims (9)

1. 소음장치는 제1공기 또는 액체흡입덕트(1)와 제2공기 또는 액체배출덕트(2)사이에 부착되어 있으며, 상기 소음장치는 특히 엔진터빈과 열교환기사이에 부착되어 있으며,

   상기 소음장치는 원통형메인중공체(3), 상기 주몸체인 원통형메인중공체(3) 의 직진세그멘트보다 작은 하나 또는 복수개의 직진세그멘트를 가진 원통형입력접속부(4) 및 원통형출력접속부(4′)를 포함하며, 한 개의 분활 부분(8)은 상기 메인중공체의 내면과 함께 상기 각 접속부(4, 4′)의 서로를 향한 가상 연장에 의하여 정해진 가상원통 주위에 위치한 상기 주몸체 부분내에 2개의 원환체 체임버 경계를 이루며, 상기 각각의 원환체 체임버는 이의 전원주에 걸쳐서 뻗어 있는 틈새(14, 15)에 따르는 상기 가상원통과 직접 연결되어 있으며,

   상기 원환체 체임버는 상기 분활 부위 및 / 또는 상기 소음장치가 그 사이에부착되어 있는 한 개 및 / 또는 양 덕트에 의하여 상기 가상원통과 부분적으로 분리되어 있는 소음장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 중공체와 접속부는 원형원통인 소음장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 분활 부위(8)는 원통형부분 특히 원형이며, 그의 생성곡률은 상기 원환체 체임버와 상기 가상원통사이의 분리벽을 정의하는, 제1직진세그멘트(11)와 제2직진세그멘트(12)는 상기 2개의 원환체 체임버와 제3직진세그멘트 (13)사이의 분리벽을 정의하는 제2직진세그멘트를 포함하며,

   환형홈(6)은 양 세그멘트(12 및 13)에 의하여 형성된 코너가 상기 홈(6)의 측벽중의 어느 하나에 대하여 접하도록 상기 중공체의 내면 내에서 형성되는 소음장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 홈(6)의 폭치수는 상기 분활 부위의 상기 제3직진세그멘트(13)의 치수와 동일한 것이 바람직한 소음장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 메인중공체는 바깥쪽모서리(22)의 레벨에서 서로 연결이 가능한 2개의 동일한 벨을 포함하는 소음장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 각 벨은 원통을 포함하며 그의 생성곡률은 유동축에 평행하며 입력덕트 또는 출력덕트의 직경과 동일한 직경에 맞는 제1직진세그멘트와 상기 제1직진세그멘트에 평행하나 상기 원통축으로부터 더 떨어져 있는 제2직진세그멘트 및 홈이 상기 원통축, 즉 액체의 유동축의 투시도에서 다른 벨의 제3세그멘트와 함께 정의되도록 상기 원통축으로부터 훨씬 더 떨어져 있는 제3의 직진세그멘트를 포함하는 소음장치.
7. 제1항에 있어서, 덕트(1, 2)에 대한 접속부(4, 4′)를 자리잡게하는 수단은특히 상기 접속부의 해당 바깥쪽모서리가 상기 홈과 접하는 미리 설정된 높이에서 상기 덕트의 바깥쪽모서리에 릴리프(relief)로 올라오게 파놓은 홈으로 되어 있는 소음장치.
8. 제1항에 있어서, 적어도 한 개의 보조원환체 체임버(30)가 이루어져서 360°이하, 특히 240°이하, 바람직한 것은 120°이하에 걸쳐서 뻗어 있는 틈새에 의하여 상기 가상원통내부와 통하는 소음장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 제3체임버(30)는 상기 제1분활(partition)(8)과 유사한 형태의 제2내부분활부분(8′)을 추가함으로서 이루어지는 소음장치.