KR20220137446A - 다중 구조 디퓨저를 이용한 가스 방산탑용 소음기 - Google Patents

다중 구조 디퓨저를 이용한 가스 방산탑용 소음기 Download PDF

Info

Publication number
KR20220137446A
KR20220137446A KR1020210043542A KR20210043542A KR20220137446A KR 20220137446 A KR20220137446 A KR 20220137446A KR 1020210043542 A KR1020210043542 A KR 1020210043542A KR 20210043542 A KR20210043542 A KR 20210043542A KR 20220137446 A KR20220137446 A KR 20220137446A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diffuser
silencer
column
gas
noise
Prior art date
Application number
KR1020210043542A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102572306B1 (ko
Inventor
윤은중
양승혁
Original Assignee
(주)엔에스브이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엔에스브이 filed Critical (주)엔에스브이
Priority to KR1020210043542A priority Critical patent/KR102572306B1/ko
Publication of KR20220137446A publication Critical patent/KR20220137446A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102572306B1 publication Critical patent/KR102572306B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/28—Chimney stacks, e.g. free-standing, or similar ducts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00—Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
    • F16L55/033—Noise absorbers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
    • F17D3/10—Arrangements for supervising or controlling working operations for taking out the product in the line
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/005—Protection or supervision of installations of gas pipelines, e.g. alarm
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/321—Physical
    • G10K2210/3214—Architectures, e.g. special constructional features or arrangements of features
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/321—Physical
    • G10K2210/3224—Passive absorbers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

본 발명의 다중 구조 디퓨저를 사용하는 방산탑용 소음기는 디퓨저가 다단계로 구성되어, 압력 강하나 유료 폐쇄의 문제가 없이 가스가 흐르며, 1차 디퓨저의 분출공을 통과하면서 소음이 감쇠되고, 2차 디퓨저와 사이의 공간에 의한 단면적의 변화로 추가적인 소음감쇠가 일어나고, 이러한 디퓨저의 구조를 2차, 3차 다중으로 배치함으로써 가스의 압력을 단계적으로 완화하면서, 계속 추가적인 소음감쇠를 확보하여, 유로 폐쇄로 인한 파손 등의 안전상의 문제를 해결한다.

Description

다중 구조 디퓨저를 이용한 가스 방산탑용 소음기{Silencer for gas vent stack incorporating multi-structure type diffusers}
본 발명은 다중 구조 디퓨저를 사용하는 가스 방산탑용 소음기에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 천연가스 전국 배관망에 있는 여러 기지국에 설치되어 있는 방산탑(Gas vent stack)의 소음기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 가스 배관망 또는 기지국의 설비에 긴급한 비상 상황이 발생하거나 유지보수를 위해 배관 또는 설비내의 천연가스를 대기 중으로 발생시켜야 하는 경우, 고압 고속으로 대량의 가스가 분출됨에 따라 큰 음량의 소음이 불가피하게 발생하는데 이러한 소음을 안전하면서도 효율적으로 감쇠되도록 하는 다중 구조 디퓨저를 사용하는 가스 방산탑용 소음기에 관한 것이다.
한국 가스 공사는 천연 가스 전국 배관망에서 사고 또는 이상이 발생하였을 때 중앙통제실 및 각 지역 본부의 지역통제소에서 응급 조치 및 비상 조작을 위하여, 전국 배관망에 걸쳐 144개소의 정압 관리소와, 142개의 관리사무소와, 118개의 블록밸브를 운영 중이다(2019년 기준).
방산탑은 사전에 수립된 정비 계획에 따라 생산, 설치, 보수 또는 테러 공격이나 누출 사고의 폭발에 이은 2차 사고 등 비상상황 발생 시 가스를 차단하고 배관 내에 있는 가스를 대기중으로 방출하는 안전 설비이다. 그런데 방산탑 배관을 통하여 고압의 천연 가스가 방출되는 과정에 불가피하게 매우 심한 소음이 수반되며, 주위에 악영향을 끼치므로 소음기를 설치하게 된다.
일반적으로 국내에 설치되어 운용되고 있는 방산탑 소음기는 천연가스 방출 배관을 지표면에 고정된 소음기에 연결하고, 소음기 상부의 가스 출구에 가스 방출 연도를 연결하여 안전한 높이까지 연장한 후 가스를 방산하는 방식 즉, 하부형 소음기와 지상에서 안전한 높이까지 가스배관을 설치한 후 그 가스배관 말단에 소음기를 설치하여 소음기를 거친 가스를 바로 대기 중으로 방출하는 방식 즉, 상부형이 있다.
상부형의 방산탑 소음기에 관한 특허로 예를 들어 특허 등록 제10-0962523호는 도 5에 도시한 것과 같이, 가스배관 연결 관로상 소정 위치에 약 20∼30m의 높이로 수직 설치된 방산탑의 상단부에 설치되는 디퓨져파이프(110')와, 디퓨져파이프(110')에 형성된 다수개의 방출공(111')을 통해 방출되는 가스가 유입되는 제1챔버(120')가 디퓨져파이프(110')의 외측부에 형성되도록 제1흡음부재(130')를 설치하고, 제1흡음부재(130')의 상부에 제2챔버(140')가 형성되도록 설치되는 인렛셀(150')과, 제1흡음부재(130')의 외측부에 배출통로(160')가 형성되도록 설치되는 외측커버(170')와, 외측커버(170')의 내부에 설치된 인렛셀(150')의 내부로 빗물이 유입되지 않도록 설치되는 빗물커버로 구성된 소음기(100')를 개시하고 있다. (131')은 제1다공판, (132')은 철망, (133')은 제2다공판, (180')은 빗물커버 그리고 (190')은 흡음재이다.
그러나 상기 특허에 의해 제작하여 설치된 소음기(100')는 대량의 고압 천연가스가 일시에 분출될 때 흐름을 원할 하게 처리하지 못하는 문제점이 있다. 즉 상기 특허의 제1 흡음부재(130')가 소음의 감쇠에 작용하기보다는 오히려 디퓨저의 다공판에서 분출되는 가스의 흐름을 방해하여, 유로를 폐쇄시키거나, 아주 심한 압력 강하가 발생하는 문제가 있다. 따라서, 방산탑의 본래 기능인 소정의 시간 안에 배관이나 설비 내의 가스를 배출시켜야 하는 목적을 전혀 달성 할 수 없는 문제점이 발생한다.
또한 소음기의 제작 시 아주 강한 재료, 구조 또는 제작 방법을 적용하지 않으면, 천연가스의 방출 시 내부 각 구성품이 가스의 압력을 견디지 못하여 파손되고, 이 파손된 구성품이 방산탑의 주변으로 비산하여 2차적으로 심각한 안전 문제를 발생시킨다.
결과적으로 종래의 기술은, 소음기에 내장되어 있는 흡음재가 안전하게 보호되면서 흡음을 수행할 수 있게 됨은 물론, 저주파대역의 소음도 동시에 흡음하여, 가스배관을 점검하거나 유지 보수하기 위해 방산탑을 통해 가스를 방출시키는 경우에도 가스관리소 주변에 소음이 발생하지 않도록 하는 가스 방산탑용 소음기를 제공하거나, 가스 방사 시 흡음재를 보호하여 비산으로 인한 소음기의 수명이 단축되지 않도록 하는 가스 방산탑용 소음기를 제공한다는 소음기 본래의 목적을 전혀 달성할 수 없게 되는 것이다.
그러므로 본 발명은 상기와 같은 방산탑 소음기의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로 음속 수준의 속도를 가지는 고압의 가스가 소음기 내부로 흐르더라도, 그 흐름에 따른 저항을 최소화하여 가스의 흐름이 막히거나 심한 압력 저항이 발생하는 것을 방지하며, 소정의 방산 시간 내에 배관내의 가스가 방산되는 방산탑 본래의 목적을 달성하면서도, 가스의 방산에 따라 발생하는 아주 높은 수준의 소음을 허용범위 수준의 소음으로 감쇠 시켜 주는 소음기를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 상부형, 하부형 등 설치 위치, 사용 유량 등의 변화에 따른 발생 소음의 변화에 따른 소음기의 설계 제작에 공통적으로 적용할 수 있는 범용적인 내부 구조를 가지는 소음기를 제공하는 데 있으며, 천연가스 외 압축공기나 수증기 등 고온 고압의 기체가 분출될 때 발생하는 큰 소음을 감쇠시키는 소음기를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다중 디퓨저 구조를 가지는 소음기로서, 상기 소음기는 외관을 형성하는 하우징의 내부에 용량이 커지는 순서로 제1디퓨저, 제2디퓨저, … , 제n디퓨저(n은 2 이상의 정수)를 설치하여, 제1디퓨저로 들어 온 고속의 가스가 제1, 제2 및 제n디퓨저를 차례로 통과하여 소음이 단계적으로 감쇠되면서 하우징의 외부로 배출되도록 하며, 상기 가스가 각각의 디퓨저의 내부를 유동하는 공간에는 흡음부재를 배치하지 않은, 소음기를 제공한다.
상기 각각의 디퓨저는 하부에서부터 상부까지 비교적 길게 평행 연장된 컬럼과, 컬럼의 상부에 연속하여 설치되며 각각의 디퓨저의 상단을 마감하는 캡으로 이루어지고, 각각의 컬럼에는 고속의 가스를 분출하기 위한 분출공이 소정의 길이에 걸쳐 천공되며, 제n디퓨저의 컬럼에 형성되는 분출공은, 제n-1디퓨저의 컬럼에 형성된 분출공의 최고 높은 지점에서 적어도 소정거리(L')만큼 위로 이격한 지점에서부터 시작하여 천공되어, 제n-1디퓨저의 컬럼에 형성된 분출공의 주위는 제n디퓨저의 컬럼의 내면에 의하여 폐쇄되어 고속의 가스가 상승 기류를 타고 배출되면서 단계적으로 소음이 감쇠되도록 할 수 있다.
상기 각각의 디퓨저의 컬럼과 캡 사이에는 분출공이 없는 경계 영역이 존재하며, 경계 영역의 지점으로부터는 인접하는 다음 디퓨저의 경계 영역까지 수평으로 연장되는 각각의 고정구가 설치될 수 있다.
상기 제n디퓨저의 컬럼의 분출공은 제n-1디퓨저에서 연장된 고정구보다높은 위치에서 천공될 수 있다.
상기 제1디퓨저, 제2디퓨저, … , 제n-1디퓨저의 캡에는 분출공이 천공되며, 제n디퓨저의 캡에는 분출공이 천공되지 않을 수 있다.
상기 하우징은 제n디퓨저를 둘러싸는 하부 하우징과, 하부 하우징에 결합된 상부 하우징을 포함하고, 하부 하우징의 외벽에는 흡음재를 충진하여 설치할 수 있다.
상기 상부하우징의 내부 공간에는 긴 원통형의 중간벽을 더 설치하고 중간벽에는 소음을 감쇠시키기 위한 흡음배플 또는 흡음재를 설치할 수 있다.
본 발명의 다중 구조 디퓨저를 사용하는 방산탑용 소음기는 디퓨저가 다단계로 구성되어, 지나친 압력 강하나, 유로 폐쇄 등의 문제가 전혀 없이 가스가 흐르며, 1차 디퓨저의 분출공을 통과하면서 소음이 감쇠되고, 2차 디퓨저와 사이의 공간에 의한 단면적의 변화로 추가적인 소음감쇠가 일어나고, 이러한 디퓨저의 구조를 2차, 3차 다중으로 배치함으로써 가스의 압력을 단계적으로 완화하면서, 계속 추가적인 소음감쇠를 확보하여, 유로 폐쇄로 인한 파손 등의 안전상의 문제가 전혀 없이, 소음기로서의 본래 기능을 확보할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한 본 발명은 다중 구조 디퓨저의 범용적인 기본 구조를 적용하여, 상부형, 하부형의 설치 위치가 달라져도 바로 적용이 가능하며, 가스의 유체 특성에 따라 발생 소음 및 유량 등이 변하더라도, 디퓨저의 단수 조정, 디퓨저 분출공의 면적, 개구율, 불출공 크기 조정, 다음 단계 디퓨저의 직경 즉 단면적을 적절하게 조절하는 방법으로 쉽게 적용할 수 있다는 효과를 발휘한다.
또한 본 발명은, 고압의 천연가스 방산탑용 소음기에 적용하는 것처럼 다른 종류의 과다한 소음의 발생이 예상되는 고압가스 또는 공기의 배출, 고온 고압 수증기의 배출이 발생되는 곳에도 두루 적용이 가능하다는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 발명의 다중 구조 디퓨저를 구비한 소음기의 중앙 단면도;
도 2는 도 1의 다중 구조 디퓨저를 구비한 소음기를, 상부형의 방산탑에 적용한 실시예를 도시한 도면;
도 3은 도 1의 다중 구조 디퓨저를 2단으로 구비한 소음기를, 하부형의 방산탑에 적용한 실시예를 도시한 도면;
도 4는 도 1의 소음기의 내부를 보이기 위하여 일부를 절개하여 바라 본 사시도; 그리고
도 5는 종래기술의 방산탑용 소음기의 내부를 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
<다중 구조 디퓨저의 기본 구조>
도 1은 본 발명의 다중 구조 디퓨저를 구비한 소음기(100)의 중앙 단면도이고, 도 4는 도 1의 소음기(100)의 내부를 보이기 위하여 일부를 절개하여 바라 본 사시도 이다. 도 1 및 도 4의 소음기(100)는 상부형 및 하부형 방산탑에 모두 적용할 수 있는 공통적인 구조를 구비하고 있다.
두 도면을 함께 참조하면, 소음기(100)의 외부는 넓은 “U”자형의 컨테이너 또는 하우징(140)으로 규정된다. 하우징(140)은 위가 개방된 오픈형이다. 하우징(140)의 내부에는 가장 작은 제1디퓨저(D1)와, 제1디퓨저(D1)를 둘러싸는 제2디퓨저(D2)와, 제2디퓨저(D2)를 둘러싸는 가장 큰 용량의 제3디퓨저(D3)가 설치된다. 제1, 제2 및 제3디퓨저(D1, D2, D3)의 3단 구조는 본 발명의 다중 구조 디퓨저를 이룬다. 그러나, 다중 구조 디퓨저는 2단 또는 4단 이상을 취할 수 있음은 물론이다.
제1디퓨저(D1)는 전체적으로 원통 형상의 슬리이브 또는 파이프 형상이며, 하부에서부터 상부까지 비교적 길게 평행 연장된 제1컬럼(111)과, 제1컬럼(111)의 상부에 연속하여 설치되며, 제1디퓨저(D1)의 상단을 돔형 또는 반구형으로 마감하는 제1캡(112)으로 이루어진다. 제1컬럼(111)과 제1캡(112)은 일체 제작되거나 또는 별도 제작되어 용접될 수 있다. 제1컬럼(111)의 하부는 도시한 것과 같이 고압 가스가 들어오는 인렛파이프(110)와 연통한다. 제1칼럼(111)의 하부가 인렛파이프(110)의 일부를 겸하거나 또는 하부로 더 연장되어 별도의 인렛파이프(100)와 연결되는 등 다양한 설치가 가능하다. 제1디퓨저(D1)는 직경(d1) 및 단면적(a1)을 가진다.
제2디퓨저(D2) 역시 제1디퓨저(D1)와 기본적으로 동일한 구조로, 제2컬럼(121)과, 제2컬럼(121)의 상부에 연속하여 설치되며 제2디퓨저(D2)의 상단을 돔형 또는 반구형 마감하는 제2캡(122)으로 이루어진다. 제2디퓨저(D2)는 직경(d2; d2 > d1) 및 단면적(a2; a2 > a1)을 가지며, 제1디퓨저(D1)와의 사이에 충분한 공간을 제공하도록 높이가 제1디퓨저(D1) 보다 크다.
제3디퓨저(D3) 역시 전술한 디퓨저들과 기본적으로 동일한 구조로, 제3컬럼(131)과, 제3컬럼(131)의 상부에 연속하여 설치되며 제3디퓨저(D3)의 상단을 돔형 또는 반구형 마감하는 제3캡(132)으로 이루어진다. 제3디퓨저(D2)는 직경(d3; d3 > d2) 및 단면적(a3; a3 > a2)을 가지며, 제2디퓨저(D2)와의 사이에 충분한 공간을 제공하도록 높이가 제2디퓨저(D2) 보다 크다.
각각의 디퓨저에서 컬럼과 캡의 경계선을 엄밀히 정하기는 어렵지만, 두 부재의 경계 영역에는 고정구가 설치된다. 즉, 제1디퓨저(D1)의 제1컬럼(111)과 제1캡(112) 사이 경계 영역에는 제2디퓨저(D2)의 내면까지 평행하게 바깥으로 연장된 예를 들어 4개의 제1고정구(113)가 설치되며, 제2디퓨저(D2)의 제2컬럼(121)과 제2캡(122) 사이 경계 영역에는 제3디퓨저(D2)의 내면까지 평행하게 바깥으로 연장된 4개의 제2고정구(133)가 설치되며, 제3디퓨저(D3)의 제3컬럼(131)과 제3캡(132) 사이 경계 영역에는 하우징(140)의 내면까지 평행하게 바깥으로 연장된 제3고정구(133)가 설치된다. 이들 고정구에 의하여 디퓨저들과 하우징은 구조적으로 유기적으로 연결된, 조립체로서의 소음기(100)를 제공하며, 내구성과 내진성이 우수하다.
다음에 본 발명의 다중 구조 디퓨저 소음기(100)의 특징을 이루는 가스의 유동 내지 배출 구조에 대하여 설명한다.
제1디퓨저(D1)의 제1컬럼(111)의 외주에는 복수개의 분출공이 하부에서부터 적어도 제1고정구(113)의 높이까지 소정의 길이(L1)에 걸쳐 천공된다. 또 제1캡(112)의 천정을 포함하는 곡면부에 복수의 분출공이 천공된다. 다만, 제1고정구(113)를 포함하는, 제1컬럼(111)과 제1캡(112) 사이의 중간 경계 영역에는 분출공이 천공되지 않는다.
제2디퓨저(D2)의 제2컬럼(121)의 외주에는 복수개의 분출공이 적어도 제2고정구(123)의 높이까지 소정의 길이(L2)에 걸쳐 천공된다. 다만, 분출공은 제2컬럼(121)의 하부에서부터가 아니라, 제1컬럼(111)의 분출공의 최고지점으로부터 소정 간격(L1')을 둔 높이에서부터 시작하여 천공된다. 소정 간격(L1')이 존재하므로, 제1컬럼(111)의 분출공 주위는 제2컬럼(121)의 폐쇄면이 둘러싸며, 따라서 제1컬럼(111)의 분출공을 통과한 가스는 위로 올라가는 상승 기류를 형성하게 된다. 또, 제2캡(122)의 천정을 포함하는 곡면부에 복수의 분출공이 천공된다. 다만, 제2고정구(123)를 포함하는, 제2컬럼(121)과 제2캡(122) 사이의 중간 경계 영역에는 분출공이 천공되지 않는다.
제3디퓨저(D3)의 제3컬럼(131)의 외주에는 복수개의 분출공이 적어도 제3고정구(123)의 높이까지 소정의 길이(L3)에 걸쳐 천공된다. 이때 분출공은 제3컬럼(131)의 하부에서부터가 아니라, 제2컬럼(121)의 분출공의 최고지점으로부터 소정 간격(L2')을 둔 높이에서부터 시작하여 천공된다. 소정 간격(L2')이 존재하므로, 제2컬럼(121)의 분출공 주위는 제3컬럼(131)의 폐쇄면이 둘러싸며, 따라서 제2컬럼(121)의 분출공을 통과한 가스는 위로 상승하는 상승 기류를 형성하게 된다. 앞서와 달리 제3캡(132)에는 분출공이 형성되지 않으며, 제3디퓨저(D3)의 상부는 폐쇄된다.
이상의 본 발명의 다중 구조 디퓨저 소음기(100)의 가스 배출 구조에 의하면, 인렛파이프(110)를 통하여 제1컬럼(111) 내부로 유입된 고속의 가스는 화살표로 도시한 것과 같은 상승 기류를 타고 제1컬럼(111) 및 제1캡(112)의 분출공을 통하여 배출되어 제2디퓨저(D2)가 제공하는 넓은 챔버로 나오는데, 이때 단면적의 변화로 가스의 소음이 1차적으로 감소한다. 또, 소정의 길이(L1)에 걸쳐서는 제2컬럼(121)이 분출공 외부를 폐쇄하므로 이 영역의 분출공을 통과한 가스는 옆으로 새거나 이동하지 않아 와류를 형성하지 않고 따라서 가스가 상승 기류를 이루어 신속하게 흐르면서 소음이 감소되는 효과를 기대할 수 있다. 마찬가지로, 제2디퓨저(D2)로 유입된 가스는 화살표로 도시한 것과 같은 상승 기류를 타고 제2컬럼(121) 및 제2캡(122)의 분출공을 통하여 배출되어 제3디퓨저(D2)가 제공하는 넓은 챔버로 나오는데, 이때 단면적의 변화로 가스의 소음이 2차적으로 감소한다. 또, 소정의 길이(L2)에 걸쳐서는 제3컬럼(131)이 분출공 외부를 폐쇄하므로 이 영역의 분출공을 통과한 가스는 와류를 형성하지 않으면서 신속하게 위로 상승하면서 소음이 감소된다. 제3디퓨저(D3)로 유입된 가스는 화살표로 도시한 것과 같은 상승 기류를 형성하며 제3컬럼(121)의 분출공을 통하여 하우징(140)이 제공하는 넓은 챔버로 나오는데, 이때 단면적의 변화로 가스의 소음이 다시 추가적으로 크게 감소되며, 이 상태에서 제3고정구(133) 사이의 공간을 통과하여 하우징(140)의 개방된 상부를 통하여 최종적으로 외부로 배출된다.
이상의 본 발명에 의하면 고속 가스가 다단의 디퓨저를 통과하면서 단계적으로 확산되어 압력이 완화되면서 여러 단계에 걸쳐 소음이 감소되며 가스가 일관된 상승 기류를 따라 외부로 배출되므로, 가스의 급격한 배출로 인한 소음 문제를 원천적으로 해결할 수 있을 뿐만 아니라 신속하고 안전하게 가스를 배출할 수 있다.
이상 기술한 본 발명의 소음기(100)는 상부형과 하부형 모두에 적용될 수 있으며 충분한 소음 감소 효과를 기대할 수 있으면 3단 구조는 필수가 아니라고 할 수 있다.
<다중 구조 디퓨저의 활용예: 상부형>
도 2는 도 1의 다중 구조 디퓨저를 구비한 소음기(100)를, 상부형의 방산탑에 적용한 실시예를 도시하고 있다.
소음기(100)의 외부를 규정하는 하우징(200)은 기본적으로는 도 1과 동일하지만, 하우징 고정구(280)를 기준으로, 다중 디퓨저를 둘러싸는 하부 하우징과, 하부 하우징에 결합된 상부 하우징으로 나누고, 상부 하우징의 내부 공간에는 하우징 고정구(280) 부근에서 출구까지 연장된 긴 원통형의 중간벽(252)을 설치하고 있다. 중간벽(252)의 설치 숫자, 길이 또는 형상은 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다. 중간벽(252)에는 소음을 감쇠시키기 위한 스플리터와 같은 흡음배플(253)이 설치된다. 또, 하부하우징의 하부외벽(240)과 상부하우징의 상부외벽(250)에는 각각의 흡음재(241, 251)가 충진되어 설치된다. 중간벽(252)에는 흡음배플(253) 대신 흡음재를 사용해도 좋다.
하부하우징의 흡음재(241)는 주로 다중 디퓨저를 둘러싸는 외벽 철판으로부터 방사되는 소음을 감소시키기 위한 것이다. 상부하우징의 흡음재(251)과 흡음배플(253)은 다중 디퓨저에서 방출되는 가스의 최종 소음이 고주파 성분의 소음 기준을 만족하지 못하는 경우 추가적인 흡음 효과를 얻기 위해 설치된다. 따라서, 본 발명에서는 하우징을 기능에 따라 상하로 분할하여 흡음 기능을 다양화한 것을 설명하였으나, 현장 상황과 주위 환경에 따라 중간벽을 생략하거나 하우징을 일체로 제작하는 등 다양한 변경이 가능하다.
하우징(200)의 하면은 폐쇄되며, 하우징(200)의 하부는 스커트등의 소음기 고정구(270)에 의하여 견고하고 안정적으로 지지된다. 도시를 생략한 연결가스배관(210)이 1차디퓨저(D1)의 인렛파이프와 연통한다. 소음기(100)의 지상에서부터의 높이는 20 ~ 30m 정도이다.
<다중 구조 디퓨저의 활용예: 하부형>
도 3은 도 1의 다중 구조 디퓨저를 구비한 소음기(100)를, 하부형의 방산탑에 적용한 실시예를 도시하고 있다. 도 3의 소음기는 3중이 아닌 2중 구조의 디퓨저를 채용하고 있으며, 다중 디퓨저가 지상에 근접하여 설치된 점을 제외하면 도 2의 실시예와 동일하므로 같은 구성에 대해서는 같은 부재 번호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
소음기(100)의 지상에서부터의 높이는 10 ~ 30m 정도이다. 하우징(200)의 상부에는 덕트배관(360)을 더 설치하여 가스 소음 감소 효과를 도모하고 있다. 하지만 이는 본 발명의 필수 구성은 아니라고 할 수 있다.
이상의 실시예 들에서, 본 발명의 다중 구조 디퓨저를 사용하는 소음기는 고속 가스가 유동하는 통로에는 흡음재를 전혀 배치하지 않고 하우징의 최외곽 또는 디퓨저와 분리된 상부 영역에만 배치하고 있는 점을 유의해야 할 것이다. 즉 고속의 가스가 각각의 디퓨저의 내부를 유동하는 공간에는 흡음부재가 배치되지 않는다. 따라서, 본 발명에 의하면, 흡음부재를 설치하더라도 디퓨저가 발휘하는 압력 및 소음 감쇠 효과에는 전혀 방해를 주지 않으며, 흡음재가 고속 가스의 흐름을 막는 것을 원천적으로 방지하므로, 방산탑용 소음기가 파손 또는 변형되는 문제를 확실히 해소할 수 있다.
<다중 구조 디퓨저의 효과>
출원인은 본 발명의 다중 구조 디퓨저의 효과를 검증하기 위하여 1단 디퓨저, 본 발명에 의한 2단 및 3단 디퓨저를 이용하여, 인렛 부근의 소음과 아웃렛 부근의 소음을 각각의 주파수 대역별로 측정하고 차이를 합산함으로써, 전체 소음 감쇠량을 측정하였다.
각각의 경우에 있어 인렛 유체의 온도, 압력, 유량 조건 및 인렛 소음도는 동일하며, 아웃렛의 구조도 동일하게 하였다. 또, 1단 디퓨저의 직경(d1): 2단 디퓨저의 직경(d2): 3단 디퓨저의 직경(d3) = 1: 2: 4로 하였다.
각각의 실시예에 있어 소음 감쇠 효과는 다음과 같다.
1단 디퓨저
중심주파수(Hz): 1/1옥타브밴드 31.5 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 합계(dB)
인렛소음도(dB) 93.9 115.4 132.1 143.2 149.4 150.6 148.5 144.4 138.2 155.2
아웃렛소음도(dB) 65.6 89.4 106.1 116.0 112.9 118.8 121.3 109.4 98.0 124.5
소음감쇠량(dB) 28.3 26.0 26.0 27.2 36.5 31.8 27.2 35.0 40.2 30.7
2단 디퓨저
중심주파수(Hz): 1/1옥타브밴드 31.5 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 합계(dB)
인렛소음도(dB) 93.9 115.4 132.1 143.2 149.4 150.6 148.5 144.4 138.2 155.2
아웃렛소음도(dB) 58.1 78.7 93.2 87.6 88.8 93.2 94.2 76.6 58.1 99.2
소음감쇠량(dB) 35.8 36.7 38.9 55.6 60.6 57.4 54.3 67.8 80.1 56.0
3단 디퓨저
중심주파수(Hz): 1/1옥타브밴드 31.5 63 125 250 500 1K 2K 4K 8K 합계(dB)
인렛소음도(dB) 93.9 115.4 132.1 143.2 149.4 150.6 148.5 144.4 138.2 155.2
아웃렛소음도(dB) 48.1 63.9 74.5 51.6 57.7 60.7 60.4 36.6 18.1 75.3
소음감쇠량(dB) 45.8 51.5 57.6 91.6 91.7 89.9 88.1 107.8 120.1 79.9
위의 표에서 알 수 있는 것과 같이, 2단 디퓨저를 사용하는 경우 1단 디퓨저에 비하여 90%에 근사한 소음 감쇠 효과를 얻었으며, 3단 디퓨저를 사용한 경우 170%에 근사한 소음감쇠효과를 얻었다. 특히, 다단 구조의 디퓨저를 이용하는 경우 저주파수 대역에 비하여 고주파수 대역에서 소음 감쇠 효과가 현저하여 고주파 소음 감쇠 효과가 탁월함을 알 수 있다.
또, 출원인은 1단 디퓨저의 직경(d1): 2단 디퓨저의 직경(d2): 3단 디퓨저의 직경(d3) = 1: 2: 4로 한 경우 외에, 각각 1: 2.1의 비율로 설치한 경우와 각각 1:2.2로 설치한 경우의 합계 소음 감쇠량을 측정하였다. 그 결과는 표 4와 같다.
디퓨저 직경비
(1:2)		 합계소음 감쇠량(dB) 디퓨저 직경비
(1:21)		 합계소음 감쇠량(dB) 디퓨저 직경비
(1:22)		 합계소음 감쇠량(dB)
1단 디퓨저 1 30.7 1 32.2 1 33.3
2단 디퓨저 2 56.0 2.1 59.0 2.2 61.3
3단 디퓨저 4 79.9 4.41 83.3 4.84 86.4
위의 표에서 직경비가 클수록 소음 감쇠 효과는 커짐을 알 수 있다. 구체적으로는, 2단 디퓨저의 직경을 10% 증가시키면(d2: 2.0 ->2.2) 합계 소음 감쇠량은 5.3dB 증가하여 10%의 증가율을 보였으며, 3단 디퓨저의 직경을 10% 증가시키면(d3: 4.0 -> 4.4) 합계 소음 감쇠량은 3.4dB 증가하여 약 5%의 증가율을 보였다.
이러한 본 발명의 다중 구조 디퓨저의 효과는 전술한 것과 같이, 소음기에 흡음부재를 설치하더라도 가스의 유동에는 지장을 주지 않으므로 변함 없이 발휘되며, 나아가 흡음부재에 의하여 추가적으로 소음이 감소하므로, 결국 본 발명의 방산탑용 소음기의 소음 감쇠 효과는 상승적인 효과라고 할 수 있다.
이상 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 이는 본 발명을 한정하지 않으며 본 발명에 대해서는 다양한 변형과 수정이 가능하다.

Claims (8)

  1. 다중 디퓨저 구조를 가지는 소음기로서, 상기 소음기는 외관을 형성하는 하우징의 내부에 용량이 커지는 순서로 제1디퓨저, 제2디퓨저, … , 제n디퓨저(n은 2 이상의 정수)를 설치하여, 제1디퓨저로 들어 온 고속의 가스가 제1, 제2 및 제n디퓨저를 차례로 통과하여 소음이 단계적으로 감쇠되면서 하우징의 외부로 배출되며, 상기 가스가 각각의 디퓨저의 내부를 유동하는 공간에는 흡음부재를 배치하지 않은, 소음기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 디퓨저는 하부에서부터 상부까지 비교적 길게 평행 연장된 컬럼과, 컬럼의 상부에 연속하여 설치되며 각각의 디퓨저의 상단을 마감하는 캡으로 이루어지고, 각각의 컬럼에는 고속의 가스를 분출하기 위한 분출공이 소정의 길이에 걸쳐 천공되며, 제n디퓨저의 컬럼에 형성되는 분출공은, 제n-1디퓨저의 컬럼에 형성된 분출공의 최고 높은 지점에서 적어도 소정거리(L')만큼 위로 이격한 지점에서부터 시작하여 천공되어, 제n-1디퓨저의 컬럼에 형성된 분출공의 주위는 제n디퓨저의 컬럼의 내면에 의하여 폐쇄되어 고속의 가스가 상승 기류를 타고 배출되면서 단계적으로 소음이 감쇠되도록 한, 소음기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 각각의 디퓨저의 컬럼과 캡 사이에는 분출공이 없는 경계 영역이 존재하며, 경계 영역의 지점으로부터는 인접하는 다음 디퓨저의 경계 영역까지 수평으로 연장되는 각각의 고정구가 설치된, 소음기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제n디퓨저의 컬럼의 분출공은 제n-1디퓨저에서 연장된 고정구보다높은 위치에서 천공된, 소음기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제1디퓨저, 제2디퓨저, … , 제n-1디퓨저의 캡에는 분출공이 천공되며, 제n디퓨저의 캡에는 분출공이 천공되지 않은, 소음기.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 하우징은 제n디퓨저를 둘러싸는 하부 하우징과, 하부 하우징에 결합된 상부 하우징을 포함하고, 하부 하우징의 외벽에는 흡음재를 충진하여 설치한, 소음기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 상부하우징의 외벽에도 흡음재를 충진하여 설치한, 소음기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 상부하우징의 내부 공간에는 긴 원통형의 중간벽을 더 설치하고 중간벽에는 소음을 감쇠시키기 위한 흡음배플 또는 흡음재를 설치한, 소음기.
KR1020210043542A 2021-04-02 2021-04-02 다중 구조 디퓨저를 이용한 가스 방산탑용 소음기 KR102572306B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210043542A KR102572306B1 (ko) 2021-04-02 2021-04-02 다중 구조 디퓨저를 이용한 가스 방산탑용 소음기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210043542A KR102572306B1 (ko) 2021-04-02 2021-04-02 다중 구조 디퓨저를 이용한 가스 방산탑용 소음기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220137446A true KR20220137446A (ko) 2022-10-12
KR102572306B1 KR102572306B1 (ko) 2023-08-30

Family

ID=83597845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210043542A KR102572306B1 (ko) 2021-04-02 2021-04-02 다중 구조 디퓨저를 이용한 가스 방산탑용 소음기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102572306B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3196977A (en) * 1960-04-27 1965-07-27 Industrial Acoustics Co Sound attenuation control means including diffuser for high velocity streams
JPH02131018U (ko) * 1989-03-31 1990-10-30
KR970059308U (ko) * 1996-04-30 1997-11-10 소음기
KR100962523B1 (ko) * 2009-10-21 2010-06-14 주식회사 유일엔시스 가스 방산탑용 소음기
CN201778861U (zh) * 2010-08-23 2011-03-30 杭州普菲科空分设备有限公司 绕流式消音器
KR20180134770A (ko) * 2017-06-09 2018-12-19 에스엠시 가부시키가이샤 소음기 및 소음기를 이용한 이젝터
KR102361601B1 (ko) * 2020-06-04 2022-02-11 주식회사 에이티에스 방산탑 소음기

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3196977A (en) * 1960-04-27 1965-07-27 Industrial Acoustics Co Sound attenuation control means including diffuser for high velocity streams
JPH02131018U (ko) * 1989-03-31 1990-10-30
KR970059308U (ko) * 1996-04-30 1997-11-10 소음기
KR100962523B1 (ko) * 2009-10-21 2010-06-14 주식회사 유일엔시스 가스 방산탑용 소음기
CN201778861U (zh) * 2010-08-23 2011-03-30 杭州普菲科空分设备有限公司 绕流式消音器
KR20180134770A (ko) * 2017-06-09 2018-12-19 에스엠시 가부시키가이샤 소음기 및 소음기를 이용한 이젝터
KR102361601B1 (ko) * 2020-06-04 2022-02-11 주식회사 에이티에스 방산탑 소음기

Also Published As

Publication number Publication date
KR102572306B1 (ko) 2023-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11612773B2 (en) Low pressure drop acoustic suppressor nozzle for fire protection inert gas discharge system
US4108276A (en) Vent silencer
JP7144597B2 (ja) 無動力換気具
US11857817B2 (en) Low pressure drop acoustic suppressor nozzle for inert gas discharge system
CA1329141C (en) Gas blow-off attenuator
US6537490B2 (en) Air inlet and outlet silencer structures for turbine
US3196977A (en) Sound attenuation control means including diffuser for high velocity streams
US3894610A (en) Gas stream silencer
CN101270712B (zh) 消音管
US20080185219A1 (en) Exhaust Silencer for Microturbines
US6343672B1 (en) Blowdown and venting jet noise suppressor
US20150152976A1 (en) Swept outlet noise reducing element
US3185252A (en) Jet engine noise attenuator
US9597537B2 (en) Injection head having silencing function for gas type fire extinguisher
US8387666B2 (en) Noise control for fluid pressure reduction device for high pressure drop ratio
WO2022021767A1 (zh) 一种导风箱及应用有该导风箱的内循环吸油烟机
KR20220137446A (ko) 다중 구조 디퓨저를 이용한 가스 방산탑용 소음기
KR100962523B1 (ko) 가스 방산탑용 소음기
KR20130035405A (ko) 선박용 소음기
CN210228942U (zh) 一种无焰阻火器
CN107452366B (zh) 高压气体排放降噪装置
US2687746A (en) High-pressure diffuser
CN212624782U (zh) 一种排气放空消声器
US4102359A (en) Noise suppressor
EP0487163A1 (en) Improved pressure reduction valve for gas

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right