KR20070020269A - 압축기용 흡수 소음기 - Google Patents

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Abstract

배기가스 터보차저의 압축기의 흡수 소음기는 흐름 채널의 영역에서 압축기휠의 하류에 배치된다. 흡수 소음기는 가이딩 장치의 앞 또는 뒤에 또는 가이딩 장치의 통합된 구성부품으로서 그 꼭대기에 배치될 수 있다. 바로 원천에서의 2차 조치의 본 발명에 따른 실현은 약간의 비감쇠 영역들만 존재하도록 하고, 이는 전체 방출을 제압한다.

Description

압축기용 흡수 소음기{ABSORBER SILENCER FOR COMPRESSORS}
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 압축기 및 청구범위 제 8 항의 전제부에 따른 흡수 소음기에 관한 것이다.
내연기관 및 배기가스 터보차저의 시스템에서, 배기가스 터보차저 및 이에 이어진 구성요소들은 전체 소음도에 상당히 기여한다.
특히 파이프라인, 냉각기, 리시버와 같이 압축기 출구에 이어진 구성요소들은, 터보차저 압축기로부터 파이프라인으로 유도된 소음을 방출한다. 방출된 소음도의 수준을 내리기 위해, 구성요소들은 부분적으로 절연된다.
오늘날의 배기가스 터보차저에서, 상승하는 압력비 및 증가하는 통과물의 용량은 점점 많은 소음방출을 야기한다.
압축기 출구 소음을 감소시키기 위한 가능성은. 한편으론 원천(source)이 영향을 받아 결과적으로 소음발생이 감소되는 1차 조치이며, 다른 한편으론 이미 발생한 소음이 감쇠되거나 또는 방출이 방해를 받는(차단되는) 2차 조치이다.
압축기 출구에서, 소음은 무엇보다도 회전음 및 그 배음(harmonic)에 의해 형성된다. 상기 회전음의 주파수는 회전수와 주요 블레이드 개수의 결과로 발생한다. 압축기 출구쪽 소음의 대부분은 압축기휠의 임펠러 블레이드 배열로부터 가이 딩 장치(디퓨저)의 가이드 블레이드 배열로의 과도영역에서 형성된다.
이 위치에서 여태까지 대부분의 소음감소 조치들은 압력, 온도 및 특히 높은 흐름 속도와 같은 높은 기술적 요구에서 실패했다.
문제가 되는 것은 무엇보다도, 압축기휠 바로 뒤의 영역들에서, 또는 압축기 출구에서 흐르는 매체의 매우 높은 속력이다. 이 속력은 가이딩 장치 뒤에서는 80 내지 100m/s 이고, 가이딩 장치 앞에서는 심지어 수백 m/s 까지이다. 이는, 종래의 공명기 소음기뿐만 아니라 흡수 소음기의 삽입을 방해한다. 종래의 흡수 소음기는 50 m/s 위로는 삽입되지 않는다. 왜냐하면, 그렇지 않으면 상기 흡수 소음기의 흡수 재료가 휩쓸려가기 때문이다.
본 발명의 목적은, 가능한 한 소음 원천 가장 가까이에 흡수 소음기가 마련된 압축기를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은, 압축기에서 가능한 한 소음 원천 가장 가까이에 삽입될 수 있는 흡수 소음기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 압축기의 흡수 소음기는 흐름 채널의 영역에서 압축기휠의 하류에 배치되며, 이때 상기 흡수 소음기는 가이딩 장치 앞에, 즉 압축기휠과 가이딩 장치의 가이드 블레이드들 사이에, 가이딩 장치 뒤에, 예를 들어 나선형 하우징의 압력탱크에 또는 압축기 출구노즐에, 또는 가이딩 장치의 통합된 구성부품으로서 그 꼭대기에 배치될 수 있다.
바로 원천에서의 2차 조치의 본 발명에 따른 실현은 약간의 비감쇠 영역들만 존재하도록 하고, 이는 전체 방출을 제압한다.
또한, 압축기 하우징의 내부에서 흡수 소음기의 배열은, 소음차단을 목적으로 압축기 또는 배기가스 터보차저에 속하지 않는 구성요소의 개입이 필요치 않다는 장점을 갖는다.
흡수 소음기는 음향 투과적인 메탈 패브릭(metal fabric)으로 이루어진 덮개를 구비하고, 이 덮개는 음향 흡수 재료가 흐름 채널로 나가는 것을 저지한다. 흐름이 언급할 만한 손상을 입지 않도록, 상기 메탈 패브릭은 특히 흐름 채널을 향해 바람직하게는 매끄러운 표면을 구비한다.
강한 흐름에 의해 휩쓸려가는 것에 추가로 대항하기 위해, 소음기는 특히 큰 압력차를 가진 영역들에서 추가로 격벽들에 의해 개별 세그먼트들로 나뉘어질 수 있다.
그 밖의 장점은 종속항을 통해 알 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 흡수 소음기의 여러 실시형태는 도면을 통해 개략적으로 나타나 있으며, 상세히 설명된다.
모든 도면에서 동일하게 작용하는 요소는 동일한 도면부호로 표시된다.
도 1은 패브릭으로 이루어진 덮개를 구비한 본 발명에 따른 흡수 소음기의 제 1 실시형태를 구비한 압축기의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 흡수 소음기의 제 2 실시형태를 구비한 압축기의 개략적인 단면도.
도 3은 통합된 본 발명에 따른 흡수 소음기를 구비한 가이딩 장치의 단면도.
도 4는 도 1에 따른 덮개의 패브릭의 가능한 형성의 상세도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 압축기휠 21, 22: 압축기 하우징
3: 흐름 채널 4: 흡수 소음기
41: 챔버 42: 덮개시트
43: 지지플레이트 44: 음향 흡수 재료
45: 음향 흡수 덮개시트 46: 후벽
5: 가이딩 장치, 디퓨저 51, 52: 디퓨저 벽
53: 가이드 블레이드
도 1은 압축기의 섹션을 개략적으로 나타낸다. 가스유입쪽 하우징 부품(21) 및 가스배출쪽 하우징 부품(22)을 포함하며 부분적으로만 도시되어 있는 압축기 하우징에는 압축기휠(1)이 배치된다. 이 압축기휠도 마찬가지로 부분적으로만 도시되어 있다. 상기 압축기휠은 샤프트를 통해 동력장치와 연결되는데, 예를 들어 배기가스로 작동된 터빈과 연결된다. 압축되어야 하는 매체, 예를 들어 내연기관을 위한 공기는 흐름 채널(flow channel)(3)을 통해 가이드되고, 회전하는 압축기휠에 의해 처리된다. 흐름 채널은 압축기에서 공기유입쪽 흡입노즐로부터 압축기휠을 거쳐 일반적으로 나선형인 압력탱크까지 가이드하고, 상기 압력탱크로부터 압축된 매체는 압축기 밖으로, 예를 들어 내연기관의 실린더 상으로 가이드된다.
상기 압축기휠은 허브 및 상기 허브 상에 배치된 임펠러 블레이드들로 구성 된다. 압축기휠 뒤에서, 매체는, 가이드 블레이드들을 구비하며 도 1 에 마찬가지로 도시되어 있지 않은 가이딩 장치(디퓨저(diffuser))상으로 가이드된다. 압축기휠의 임펠러 블레이드 배열로부터 가이딩 장치의 가이드 블레이드 배열로의 과도영역에서는, 압축기 소음의 상당한 부분이 발생한다. 왜냐하면 가속화된 매체는 흐름 채널에 가로질러 배치된 가이드 블레이드들에 부딪치고, 이때 현저히 감속되기 때문이다.
이 영역에 배치된 본 발명에 따른 흡수 소음기는 도 1에 도시된 실시형태에서 음향 흡수 재료(44)로 채워진 챔버를 포함한다. 이 실시형태에서 음향 흡수 재료는 예를 들어 아주 미세하고 녹이 슬지 않는 강섬유(steel fiber)(예를 들어 제품명 Bekinox 로 알려져 있음)로 이루어진 펠트(felt)이다. 음향 흡수 재료가 흐름 채널에서의 급속한 흐름에 의해 휩쓸려가지 않고, 챔버 밖으로 떠다니지 않도록 하기 위해, 챔버는 흐름 채널(3)에 대해 덮개시트(42)에 의해 덮여진다. 덮개시트는 예를 들어 코가 촘촘하고(fine-meshed) 유동저항력을 가진 패브릭을 포함하며, 이상적으로는 압축기의 전체 작동온도 범위, 예를 들어 200-300℃ 까지를 위해 음향 투과적이다.
덮개시트로는 예를 들어 도 4에 상세히 도시된 바와 같이 메탈 패브릭(metal fabric)이 적합하다. 여기에서는, 소위 몸통 꼬임 패브릭에 관한 것이다. 이 패브릭 종류에서는 씨실 철사가 몸통 묶음 안으로(각 세 번째 철사는 집어넣어 묶인다) 직조되고, 그런 후 서로 꿰어진다. 이 패브릭 종류의 장점은 매우 매끄러운 표면과 극도로 미세한 여과에 있다. 유동저항력, 여과, 음향 투과성과 관련하여 비교가능 한 특성을 가진 다른 패브릭 종류도 마찬가지로 사용될 수 있다.
아마도 그리 빳빳하지 않을 수 있는 덮개시트를 변형으로부터 보호하기 위해, 챔버와 덮개시트 사이에는, 또는 대안적으로 덮개시트와 흐름 채널 사이에는 단단한 재료로 이루어지며 지지하는 플레이트(43)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 흡수 소음기의 음향적인 효과를 방해하지 않는 타공시트(perforated sheet)이거나 또는 철사 격자이다. 덮개시트는 지지플레이트에 고정될 수 있는데, 예를 들어 리벳고정되거나 접착된다.
소음기는 흐름 채널의 한쪽 또는 양쪽에 흐름 채널의 전체 부분을 따라 링모양으로 배치될 수 있거나, 또는 흐름 채널의 둘레의 일부분 또는 여러 부분을 따라 링 세그먼트 모양으로만 배치될 수 있다. 소음기 내부에서 있을 수 있는 큰 압력차로 인해 야기된 원치 않는 순환 유동을 저지하기 위해, 소음기는 흐름 채널의 원주방향으로 또는 흐름 방향으로 여러 챔버들로 나뉘어진다.
도 2에 도시된 실시형태에서 본 발명에 따른 흡수 소음기는 재차 챔버(41)를 포함한다. 하지만 이 실시형태에서 덮개는 음향 흡수 박판금(45), 구체적으로는 음향 흡수 재료로 이루어진 층이나 플레이트, 예를 들어 소결된 알루미늄으로 이루어진 플레이트에 의해 행해진다. 정확한 두께는, 흐름 부하 및 흡수반응에 대한 요구에 좌우된다. 음향 흡수 플레이트 뒤에서 챔버(41)의 깊이는 감쇠되어야 하는 주파수에 맞춰진다. 챔버(41)는 비어있을 수 있다. 즉 공기로 채워질 수 있다. 또는 그밖의 음향 흡수 재료를 포함할 수 있다. 소음기는 재차 리브들(격벽들)에 의해 개별 챔버들로 나뉘어질 수 있다. 상기 개별 챔버들은 여러 가지 주파수에 맞춰질 수 있다. 이러한 방식으로 더욱 큰 주파수 범위가 감쇠될 수 있다.
도 3은 가이딩 장치(디퓨저)(5)의 구성부품으로서 본 발명에 따른 흡수 소음기(4)의 적용가능성을 나타낸다. 상기 가이딩 장치는 하나 또는 두개의 하우징벽(51, 52) 및 가이드 블레이드(53)들을 포함하며, 상기 가이드 블레이드들은 가이딩 장치가 조립된 상태에서 압축기의 흐름 채널에 배치된다. 도시된 바와 같이 흡수 소음기는 재차 챔버(41) 및 음향 흡수 덮개(45)를 포함한다. 소음기는 재차 흐름 채널의 한쪽이나 양쪽에 배치될 수 있다. 흡수 소음기는 추가 부품으로서 가이딩 장치에 삽입될 수 있는 단독적인 삽입물로서 제조될 수 있기 때문에, 상기 흡수 소음기는 추가로 후벽(46)을 포함한다. 이 후벽은 중공 챔버를 한정한다.
상기 도시된 실시형태에서, 흡수 소음기는 흐름방향으로 하류에, 즉 가이드 블레이드들 뒤에 배치된다. 추가로 또는 대안적으로, 흡수 소음기는 상류에, 즉 가이드 블레이드들의 앞이나 또는 가이딩 장치의 가이드 블레이드들의 꼭대기에 배치될 수도 있다.
유동저항력을 가진 덮개를 구비한 본 발명에 따른 소음기는 압축기의 다른 위치들에도, 예를 들어 공기유입쪽 흡입영역에 또는 계속해서 압축기의 나선형 하우징의 압력탱크에서 가이딩 장치의 하류에, 또는 압축기 하우징의 출구에 배치될 수 있다. 큰 흡수면 및 소음 원천에 대한 가까움으로 인해, 나선형 하우징이 본 발명에 따른 유형의 흡수 소음기에 특히 적합하다. 압축기 하우징의 출구에서, 가스 출구노즐에서, 소음기는 도 3에 따른 실시와 대등하게 단독적인 삽입물로서 제조될 수 있다. 상기 소음기는 조립시 추가부품으로서 압축기의 외부로부터 출구노즐로 삽입될 수 있다.

Claims (14)

  1. 압축기 하우징(21, 22), 상기 압축기 하우징에 배치되고 회전가능하게 설치되며 허브 및 상기 허브상에 배치된 임펠러 블레이드들을 구비한 압축기휠(1),
    압축기 입구쪽 흡입영역으로부터 임펠러 블레이드 영역을 거쳐 가이드하고 압축기 출구쪽 압력탱크에 이르며, 임펠러 블레이드 영역에서 허브 및 압축기 하우징(21)에 의해 한정되는, 압축되어야 하는 매체를 위한 흐름 채널(3),
    상기 흐름 채널에서 압축되어야 하는 매체의 흐름 방향으로 임펠러 블레이드 영역과 압력탱크 사이에 배치되는 가이딩 장치(5) 및
    압축기에 의해 발생된 소음을 감소시키기 위한 소음기(4)를 포함하는, 매체를 압축하기 위한 압축기에 있어서,
    상기 소음기가 압축되어야 하는 매체의 흐름 방향으로 임펠러 블레이드 영역의 하류에 배치되고, 상기 소음기가 이 영역에서 적어도 부분적으로 흐름 채널을 한정하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소음기가 흡수 소음기이며, 이 흡수 소음기는 음향 흡수 재료(44)를 포함하고, 이 음향 흡수 재료는 음향 투과적인 덮개(42)를 수단으로 흐름 채널로부터 경계가 정해지는 것을 특징으로 하는 압축기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 덮개(42)가 음향 투과적인 메탈 패브릭을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 음향 투과적인 메탈 패브릭이 지지플레이트(43)에 고정되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소음기가 흡수 소음기이며, 상기 흡수 소음기의 적어도 부분들(44, 45)이 음향 흡수 구조를 가진 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 흡수 소음기의 적어도 부분들(44, 45)이 다공질 금속(porous metal)을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 다공질 금속이 발포 알루미늄합금을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음기는 흐름 채널(3)을 적어도 부분적으로 에워싸는 적어도 하나의 챔버(41)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 챔버는 흐름 채널쪽으로 덮개시트(42, 45)에 의해 완전히 덮여지고, 상기 덮개시트는 유동저항력을 가진 재료로 제조되고 및/또는 유동저항력을 가진 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 덮개시트(45)가 음향 흡수 재료로 제조되고 및/또는 음향 흡수 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 덮개시트(45)가, 음향 흡수 다공질 금속의 층으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버가 적어도 부분적으로 음향 흡수 재료(44)로 채워지는 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버가 적어도 하나의 격벽에 의해 적어도 두개의 세그먼트들로 나뉘어 지는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소음기(4)가, 단독으로 압축기 하우징에 삽입가능한 부품으로서 제조되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 압축기를 포함하는 배기가스 터보차저.
KR1020067025407A 2004-06-04 2005-05-20 압축기용 흡수 소음기 KR20070020269A (ko)

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