KR840000219B1 - 광대역 맥동 감쇠기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

광대역 맥동 감쇠기

제1도는 본 발명에 의해 개량된 내장형 감쇠기의 부분절제 측면도.

제2도는 그 감쇠기 내부를 보다 상세히 나타내는 부분절제 측면도.

제3도는 제2도의 선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면도.

제4도는 제2도의 선 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도.

제5도는 밸브수단이 폐쇄되어 있는 경우를 나타내는, 제3도의 선 Ⅴ-Ⅴ에 따른 부분 확대 단면도.

제6도는 밸브수단이 개방되어 있는 경우를 나타내는, 제5도와 유사한 도면.

제7도는 감쇠기가 작동하지 않는 경우에서, 종이재료 공급라인의 종이재료압력의 변동폭대 주파수의 관계를 나타내는 그래프.

제8도는 감쇠기가 작동하는 경우에서의 제7도와 유사한 그래프.

제9도는 감쇠기가 작동하지 않는 경우에서, 생산된 종이의 기계진행방향의 기본중량 변동폭대 주파수의 관계를 나타내는 그래프.

제10도는 감쇠기가 작동한 때 발생하는 다른 상태를 나타내는, 제9도와 유사한 그래프이다.

본 발명은 감쇠기(減衰器) 또는 소음기의 분야에 관한 것으로, 더 상세하게는 맥동(脈動)을, 즉, 초지(抄紙)용 헤드박스(head box)에 공급된 액체 또는 현탁액과 같은 압력 및 유량(流量)의 파동을 평평하게 하도록 설계된 내장형 감쇠기에 있어서, 탄성 다이아프램(diaphragm)을 구비한 감도가 좋은 자동평형 시스템으로서, 다이아프램의 일측면에서는 종이재료 현탁액의 압력변동에 대응하여, 그리고 타측면에서는 자동 제어된 가스압에 의해 다이아프램을 완충시키고 위치를 결정하는 감쇠기에 관한 것이다.

초지기에 종이재료를 공급하는 라인에서, 안정된 율(率)로 유체를 공급하는 것이 매우 바람직하다. 초지기의 종이재료 시스템의 경우, 펌프 또는 스크린, 또는 기타 원인에 의해 또는 캐비테이숀과 같은 장해에 의해 발생하는 종이재료 현탁액의 맥동은 제조되는 종이의 "바아링(barring)"을 야기한다. 이 결점, 즉 기계진행방향의 종이의 면적비중의 변동은 제조상 그리고 사용상의 다른 문제점을 수반하거나 또는 그러한 다른 문제점의 원인으로 된다.

기본중량의 문제점 또는 습말부(濕末部 ; wet-end)의 바아링을 해결하기 위해 여러 가지 제안이 시도되었다. 하나의 제안은, 펌프 및 스크린과 같은 발생원에 의한 진동의 발생량을 감소시키는 것이다. 유체역학적 고려는 물론 제조상 그리고 설치에서 여러가지 선택, 개량을 거듭하고 정밀도를 높이는 것에 의해 그러한 감소가 달성될 수 있다. 보다 일반적인 제안은, 설계 및 용도를 적당히한 감쇠기 또는 음향필터를 사용하는 것으로, 흐름의 고정부분 또는 직류부분을 방해하지 않고, 바람직하지 않은 진동량 또는 흐름의 교류부분을 감소시키도록 하는 것이다.

기본중량, 바아링의 이론적, 실용적인 토의와, 반동형(反動型) 필터를 사용하는 진동의 제어원리에 관해서는, 본 발명자의 2개의 논문, "Tappi"의 제60권 제10호(1977년 10월호)와 다음호인 제60권 제11호(1977년 11월호)에서 볼 수 있다.

본 발명은, 헤드박스에 공급되는 액체와 같은 현탁액에서 맥동반사체로 작동하도록 배치된 내장형 감쇠기를 제공한다. 그 감쇠기는 외부 하우징과, 그 하우징내에 있는 도관을 가지고 있다. 그 하우징과 도관은 그들의 전체길이의 대부분에 걸쳐 기본적으로 원형단면을 가지는 것이 바람직하다.

수평으로 연장하고 간격을 가지고 떨어져 있는 2개의 주행부를 가진 무단벨트 형상으로 되있는 탄성 다이아프램이 도관내에서 그 도관에 고정되어 있다. 종이재료 현탁액은 다이아프램의 2개의 주행부들의 외면을 따라 그 도관내를 지나 흐르고, 가스는 하우징내로 그리고 그 2개의 주행부들 사이 간격내로 계속 도입된다.

일단이 폐쇄되고 주행부들에 인접한 개구를 가진 한쌍의 파이프들로 되어있는 밸브수단은 다이아프램의 외면에 가해지는 종이재료 현탁액의 압력에 의해 통상 폐쇄되어 있다.

본 발명의 내장형 감쇠기는, 공간을 적게 차지하는 평편하고 수평의 다이아프램구조에 특징이 있다. 그것은, 길이방향의 이동을 용이하게 하기 위해 점진적으로 경사진 넓은 면적의 수평부분을 가진 다각형단면을 이용하는 대신 원형단면으로부터 다른 대략 원형의 단면으로 그리고 다시 원형의 단면으로 되는 비교적 간단한 장치이다.

또한, 본 발명의 장치는 현존하는 파이프라인을 크게 개조하는 일없이 통상 약 7°의 각도로 경사진 통상의 파이프라인에 설치하는데 적합하게 되어 있다.

본 발명의 감쇠기는, 음향적으로 에너지 흡수체가 아니라 에너지 반사체 또는 분기체(分岐體)이다. 그것은 동조적 반사체가 아니고 광대역의 주파수에 걸쳐 작동하는 것이다. 본 발명의 내장형 감쇠기는, 1-30Hz의 주파수 대역에서 종이재료 라인의 임피던스에 비례하여 낮은 분로(分路) 임피던스를 가지며, 그리하여 이 중요한 내역에서 현저한 감쇠를 일으키는 것이다.

도면들은, 본 발명에 따라 사용될 수 있는 내장형 감쇠기의 일형태를 나타내는 것이다. 제1도에서, 10으로 표시되어 있는 것은 외부 하우징으로서, 플렌지 11에 의해 일단이 시일(seal)되어 있고, 플렌지 12에 의해 타단이 시일되어 있다. 그 감쇠기는, 초지기 헤드 박스의 현존하는 유입구 또는 순환라인에 삽입되도록 되어 있고, 그리하여 그의 외부분은 수평면에 대해 약 6°보다 크고 약 7°-10°보다 크지 않은 각도로 취부되어 있어, 크게 개조하지 않고 통상의 경사라인에 삽입할 수 있으며, 또 내부 도관은 0°보다 큰 경사를 가지고 있어 필요한 배수를 하는 것이 가능하도록 되어 있다. 하우징 10의 내부에는, 참조번호 13으로 나타낸 도관이 있다. 그 도관 13은 대략 수평의 중앙부 13a가 있고, 그 양단에 한쌍의 편심된 관계수(管繼手) 13b 및 13c를 구비하고 있고, 그 관계수에 의해 외부의 유출도관 14와 그것과 동축의 유입도관 15에 각각 연결되어 있다.

유입구로부터 유출구로의 종이재료의 흐름이 실질적으로 균일한 단면을 갖도록 단면 13a, 13b, 13c의 크기, 형상이 결정되어 있고, 그리하여 현탁액의 현저한 가속감속을 피하고 베르누리(Bernoulli) 상태로의 현저한 압력변화를 피하도록 되어 있다.

감쇠기의 내부구조는, 제2도-제4도에 특히 명시되어 있다. 제3도에 상세히 도시된 바와 같이, 도관 13은, 다수의 부분들로 구성되고, 그 부분들중 하나는 궁형(弓形)부분 16을 가지며, 그 궁형부분의 주변은 슬로트가 형성된 한쌍의 블로트의 상부부분 17, 18에 용접 또는 다른 방식으로 고정되어 있다. 유사하게, 한쌍의 블록의 하부부분 20, 21에는 궁형부분 19가 용접 또는 다른 방식으로 고정되어 있다. 그 블록의 부분 17과 20은 나사볼트 22에 의해 서로 조립되어 있다.

블록부분 17은 플레이트 24와 협동하여, 무단 루우프형태의 탄성적이고 전면적으로 보강된 고무상 다이아프램 25의 일측단에 체부(締付) 압력을 가한다. 다이아프램 25의 측단에는 너트 26과 27에 의해 체부압력이 가해진다. 유사하게, 블록부분 20은 플레이트 28과 협동하여 탄성 다이아프램 25의 하방 주행부의 측단에 너트 29와 30에 의해 체부압력을 가한다. 다른 측탄에는 블록부분 18이 플레이트 31과 협동하여 그들사이에서 다이아프램 25의 그 측단을 너트 32, 33에 의해 파지한다. 유사하게, 블록부분 21은 플레이트 34와 한쌍의 너트 35, 36과 협동하여 그들 사이에서 탄성 다이아프램 25의 부분을 파지한다. 탄성 다이아프램의 말단 부분에는, 제2도 및 제4도에 도시된 바와같이, 1조의 횡봉 41, 42가 설치되어 있다. 그 횡봉 41, 42는 제4도에 도시된 바와같이 볼트 40에 의해 도관에 고정되어 있고 다이아프램의 그 부분들을 시일한다.

탄성다이아프램 25의 상부 주행부의 사이에는, 봉 44와 같은 고정부재에 의해 일체로 된 평행간격의 다수의 리브(rib) 43으로 된 격자상부재가 있다. 리브 43들의 사이공간들중 어떤 것에는 탄성이 있는 플라스틱 발포체 예를들면 폴리우레탄 등의 일련의 비대칭블록 45가 리브 43에 접착되어 설치되어 있다. 이들 발포 블록 45는 비교적 연질의 압축 스프링수단을 형성하고, 에너지를 흡수하며 다이아프램의 주행부상에 압력을 분산시키도록 한다. 그렇게 함에 의해 상기한 "Tappi"로 일반적으로 기술한 것과 같은 감쇠기의 소망의 흡음특성 "C" 및 "R" 특성이 얻어진다. 운전개시시와 같은 경우에는, 가스압이 다이아프램에 작용하는 종이재료압력에 일치하지 않을 때가 있다. 격자상부재는 발포체가 파괴되어 0의 두께에 가깝게되는 것을 방지하는 역할을 한다. 파괴가 반복될 때 발포체는 다이아프램에 대한 압압이 없게 되고 정상 작동이 불가하게 된다.

1 또는 그 이상의 공기유입구 47(제1도, 제2도)로부터 압축공기가 공급되어 비교적 균일한 압력의 공기가 도관13의 주위를 돌아 다이아프램의 주행부분사이 공간에 충전된다. 도관 13을 둘러싸고 있는 가스실과 다이아프램 주행부들사이 공간과의 사이에는 2매의 적층체가 있고, 그 적층체는 다공질의 스크린부재 52와 53의 사이에 배치된 다공질의 펠트(felt) 또는 포(布) 51(제2 및 32)로 구성되어 있으며, 그 스크린부재는 천공된 금속판으로 만들어질 수 있다. 섬유질 및 스크린부재들의 복합물은 볼트 54(제2도)에 의해 블록에 취부되어 있다.

다이아프램의 파동에 의해 다공질 적층체의 틈사이를 통해 전후로 송출되는 가스의 점성 저항은 이 감쇠기의 요건인 음향적 저항의 일부를 형성한다. 상기 "Tappi" 간행물에 지적된 바와같이, 이 저항을 감쇠기의 감쇠작용에는 기여하지 않으나 뾰족한 산(山)을 나타내는 공명(共鳴)을 소거하는 것에는 효과가 있다.

밸브수단이 설치되어 있어 장시간에 걸친 종이재료의 압력감소 또는 느린 가스압력의 축적이 있을 때 탄성다이아프램 25의 위 또는 아래 또는 양방의 주행부에 외향의 확대변형을 일으키고, 그 변형에 응하여 밸브 수단이 간헐적으로 작동하며 주행부들 사이로부터 가스를 배출한다. 이 밸브수단은, 제2도, 제3도, 제5도 및 제6도에 명시된 바와같이 일단이 폐쇄된 한쌍의 파이프 56, 57을 가지고 있다. 상부 파이프 56에는 개구 56a가 있고, 하부 파이프 57에는 개구 57a가 형성되어 있다. 이들 개구는 탄성다이아프램 25의 상하 주행부에 인접하여 각각 배치되어 있고, 그리고 종이재료의 압력과, 주행부의 양면에 작용하는 공기압의 합계에 발포체블록 45로부터의 유효압력을 가한 것이 동등하게 된 때, 제5도에 도시된 바와 같이 탄성 다이아프램 25는 개구 56a 및 57a를 폐쇄한다. 연속적인 가스 유입 및(또는) 유동 평균 종이재료 압력의 장시간의 감소에 의해, 반포체블록의 압력에 유동평균가스 압력이 가해진 것이 유동평균 종이재료 압력을 적게 초과한때, 가스의 통기가 일어나고, 개구 56a 및 57a의 일방 또는 양방의 가스가 제거된다. 제6도에 도시된 바와같이 가스는 그때 다이아프램사이로부터 배출되고, 그리하여 제1도, 제2도, 제3도에 명시된 바와같이 하우징의 내로부터 배기관 58, 59을 통해 배출된다.

본 발명의 감쇠기는, 작은공간을 차지하는 평평하고 대략 수평인 다이아프램을 사용한 것으로, 현존하는 초지기의 헤드박스에의 재료공급 라인에 용이하게 삽입가능한 것이다. 다이아프램에는 탄성에 있는 것, 또는 탄성의 가장자리를 가진 것을 사용한다. 본 발명의 감쇠기는 그 자체 에너지흡수체는 아니고 에너지반사체이다. 이례 및 실험에 의해 최대로 얻어지는 감쇠작용은 10 : 1보다도 크다. 본 발명의 내장형 감쇠기는 헤드박스의 개조를 필요로 하지 않기 때문에 헤드박스용 감쇠기로서 최적이다. 축길이가 짧기 때문에 동일한 감쇠작용을 갖는 다른 감쇠기와 대치될 수도 있다. 전체길이가 짧게 될 수 있다고 하는 것의 원인은, 감쇠기의 단면이 원형으로부터 비원형으로 그리고 다시 원형으로 필요한 정도로 점진적인 변화를 시키기 위해 긴 이행용부품의 필요가 없다는 것에 있다.

본 발명의 감쇠기에는, 다른 큰 평면식 감쇠기와 달리, 격자가 설치되어 있다. 그 격자는 액체내에 삽입되어 있고, 가스압력이 아직 액체압력과 동등한 정도까지 상승하지 않은 운전기시시의 큰 언바란스(unbalance)된 힘보다는 파괴력에 대행하여야 한다.

본 발명에 의한 감쇠기의 특성시험의 결과는 제7도-제10도의 그래프에 표시되어 있다. 제7도 및 제8도는, 감쇠기와 초지기헤드 박스사이의 종이재료 배관에 취부된 압력변환기에 의해 얻어진 전기신호의 자기(磁氣) 기록을 변조하고, 주파수의 푸리어(Fourier) 변환분광 분석에 의해 얻어진 그래프이다.

유사하게, 제9도 및 제10도는, 초지기와 독립된 베타(beta)선 게이지로부터 얻어진 기본중량의 기록으로 작성된 것이다. 그 종이는 압력이 기록된 순간에 얻어진 것이다. 각 그래프는 연속하여 얻어진 16개의 스펙트라(spectra)를 평균한 것이다.

제7도는, 공급라인상의 일치점에서의 압력 대주파수를 나타낸 것으로, 공기공급이 단절된 감쇠기, 즉 감쇠기가 작동하지 않는 경우의 것이다. 그래프에 표시된 바와같이, 압력이 최대로 동요하는 부분은 약 12Hz의 주파수를 가지고 있는데, 그것은 종이재료에 있어서 스크린의 판 주파수에 해당한 것이다. 절환에 의해 공기가 공급되고 시스템이 평형상태에 도달한 때는, 제8도에 도시된 바와같이 기본적으로 이 12Hz의 산은 감소한다. 이 감소는 약 13대 1이고 또는 22db이다.

제9도 및 제10도의 그래프는 종이자체에 관하여 얻어진 측정치를 나타낸다. 제7도 및 제8도의 압력측정을 기록함과 동시에 헤드박스로부터 생산된 종이는 베타선 게이지를 통과하고, 전기신호를 3000평방피이트당 파운드의 기본 중량으로 변환한다. 제9도에 표시된 바와같이, 진행방향의 기본중량의 최대변동이 있는 것은 파장이 12Hz의 진동수인 경우로 보여진다. 제10도에 도시된 바와같이, 감쇠기를 작동시킨 때 그 부분은 매우 적개된다. 이것은, 여기에 기재되지 않은 다른 테스트의 결과도, 본 발명의 감쇠기가 헤드박스의 헤더와 결합된 종이재료 라인에 통상 일어나는 맥동의 주파수에 의해 기계진행방향에서의 종이의 기본중량의 변동을 최소로 하는데 효과적임을 나타낸다.

본 발명의 범위내에서 여러가지 형형이 상술한 실시예들에 행해질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (1)

1. 하우징과, 상기 하우징내에 있는 도관과, 상기 도관내에 설치된 대략 수평의 간격을 가진 1조의 주행부를 가지고 있는 탄성 다이어프램과, 종이 재료의 현탁액을 상기 도관을 통과시켜 상기 주행부의 위아래로 흐르게 하는 수단과, 상기 하우징내로 가압가스를 도입시키기 위한 수단과, 상기 도관내에 배설되어 공명을 감소시키도록한 음향적 저항수단 및 장기간의 가스압력과 액체압력이 일치하지 않을 때 상기 주행부들의 변형에 대응하여 작동하고, 상기 주행부들 사이로부터 가스를 배출시키도록한 밸브 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 액체 또는 현탁액 중의 맥동의 반사체로서 작동하는 내장형의 광대역 맥동감쇠기.

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