CN101137824A - 压缩机声音抑制 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机设备具有止回阀(70)，该止回阀具有允许沿着流动路径向下游流动的第一状态和阻止反向流动的第二状态。阀元件包括共振器(112)。

Description

压缩机声音抑制
发明背景
本发明涉及压缩机。更具体地说，本发明涉及具有止回阀的压缩机。
螺旋型压缩机一般用于空气调节和制冷应用。在这种压缩机中，互相啮合的公叶轮转子与母叶轮转子或公螺纹与母螺纹绕着它们的轴线进行旋转用以将工作流体(制冷剂)从低压入口端泵送到高压出口端。在旋转期间，公转子的连续叶轮用作活塞，活塞向下游驱动制冷剂并且将其压缩在一对相邻母转子叶轮和壳体之间的空间内。同样，母转子的连续叶轮产生了在一对相邻公转子叶轮和壳体之间的空间内的制冷剂压缩。其中发生压缩的公转子和母转子的叶间空间形成了压缩穴(或者描述成共用压缩穴的公部分和母部分在啮合区结合)。在一个实施过程中，公转子与电气驱动马达同轴并且由在其叶轮工作部分的入口和出口侧的轴承支承。可以有多个与特定公转子接合的母转子。
当叶间空间中的一个暴露于入口端口时，制冷剂本质上以吸入压力进入空间。当转子继续旋转时，在旋转期间的一些时刻，空间不再与入口端口相通并且切断制冷剂往空间的流动。在封闭入口端口之后，在转子继续旋转时压缩制冷剂。在旋转期间的一些时刻，每个空间都与相关的出口端口相交并且终止封闭的压缩过程。入口端口和出口端口可以每个都是径向、轴向的，或者是轴向端口和径向端口的混合组合。压缩穴的打开和关闭(尤其排出端口的打开)，伴随着压力脉动和由此引起的声音。因而声音抑制是在压缩机设计中需要考虑的重要事项。已经提出了多种形式的压缩机消声器。
此外，各种瞬变条件或许易于引起经过压缩机的反向流动。例如，当电力故障或其它不能控制的停机时，高压制冷剂将会留在排出正压室以及其下游的制冷剂流动路径中(如，在消声器、油分离器、冷凝器等中)。这种高压制冷剂将易于经过转子向后流动，反转转子的旋转方向。如果有足够的反向旋转速度，令人不快的声音就会产生。对于一些螺旋压缩机来说，也会出现对机械部件和内部壳体表面的损坏。因此，单向阀(止回阀)可以沿着流动路径设置用以阻止反向流动。其它形式的压缩机(如，涡旋式压缩机和往复式压缩机)可以包括相似的止回阀。
发明概述
一种压缩机设备，其具有壳体，该壳体沿着流动路径具有第一端口和第二端口。一个或多个工作部件协同壳体以便沿着流动路径在吸入位置和排出位置之间限定压缩路径。止回阀具有阀元件，该阀元件具有允许沿着流动路径向下游流动的第一状态和阻止反向流动的第二状态。阀元件包括共振器。
在附图和下面的说明中陈述了本发明的一个或多个实施例的细节。本发明的其它特征、目的和优势将通过说明和图示以及通过权利要求而变得明显。
图示简要说明
图1是压缩机的纵向截面图。
图2是第一状态中图1的压缩机排出壳体止回阀的部分截面图。
图3是第二状态中图1的压缩机排出壳体止回阀的部分截面图。
图4是第二止回阀的部分截面图。
图5是第三止回阀的部分截面图。
图6是图5止回阀的端视图。
在各种图示中的相似标号和标示表示相似的元件。
详细说明
图1示出了具有壳体组件22的压缩机20，壳体组件22包含驱动转子26和28的马达24，转子26和28具有各自的纵向轴线500和502。在示范性的实施例中，转子26具有在第一端31和第二端32之间延伸的公叶轮主体或工作部分30。工作部分30与母转子28的母叶轮主体或工作部分34啮合。工作部分34具有第一端35和第二端36。每个转子都包括从相关工作部分的第一端和第二端延伸的轴部(例如，与相关工作部分整体形成的轴端39、40、41和42)。这些轴的轴端中的每个都由一个或多个轴承组件44安装在壳体上，以便绕着相关的转子轴线旋转。
在示范性的实施例中，马达是具有转子和定子的电动马达。转子26和28之一的轴的轴端中的一个可以结合到马达的转子上，以便允许马达绕着那个转子的轴线对其驱动。当绕着轴线以运转着的第一方向如此驱动时，转子以相反的第二方向驱动另一个转子。示范性的壳体组件22包括具有在沿着马达长度的大致中间的上游/入口端面49和本质上与转子主体端32和36共面的下游/排出端面50的转子壳体48。许多其它的构造是可能的。
示范性的壳体组件22进一步包括马达/入口壳体52，马达/入口壳体52具有在上游端的压缩机入口/吸入端口53并且具有安装于转子壳体下游面的下游面54(例如，用穿过两个壳体件的螺栓)。组件22进一步包括出口/排出壳体56，出口/排出壳体56具有安装于转子壳体下游面的上游面57并且具有出口/排出端口58。示范性的转子壳体、马达/入口壳体和出口壳体56可以各自形成为经受进一步精加工的铸件。
壳体组件22的表面与啮合的转子主体30和34结合以对压缩穴限定入口端口和出口端口，压缩穴压缩和驱动制冷剂流体504从吸入(入口)正压室60到排出(出口)正压室62(图2)。许多对的公和母压缩穴由壳体组件22、公转子主体30和母转子主体34形成。每个压缩穴都是由啮合的转子的外表面、在转子箱和其沿着滑动阀的延续部分中的公转子和母转子的孔壁的圆柱形表面的部分以及面57的部分界定的。
图2显示了在出口/排出端口58处的示范性的流动路径的进一步细节。提供的止回阀70具有安装在出口壳体56的突出部分74内的阀元件72。示范性的阀元件72是前面密封的提升阀，其具有与头部78整体形成并且从头部78沿着阀轴线520向下游延伸的杆/轴76。头部具有接合了压缩偏压弹簧82(例如，金属线圈)的上游端的背面/下侧表面80。弹簧的下游端接合套管/导管86的面向上游的肩部84。套管/导管86可以与壳体整体形成或相对于壳体安装，并且具有滑动地容纳杆以便在图2的打开状态和图3的封闭状态之间往复移动的中心孔88。弹簧82将元件72朝着封闭状态的上游位置向上游偏压。在封闭状态，头部上游表面的环形外围座置部分90在离开排出正压室62的端口94的下游端坐靠着环形座92。
压缩穴在吸入端口和排出端口的打开和关闭产生了压力脉动。当脉动传播到排出正压室及其下游的气体中时，该脉动产生振动以及关联传播的声音，这是不希望有的。这种脉动通过包含止回阀的变型可至少部分地处理。示范性的变型包括阀头部的变型，以便加入调谐成用以抑制/削弱一个或多个声音/振动频率的一个或多个共振器。示范性的变型可利用现有的制造技术和它们的制造物。示范性的变型可以在现有压缩机的重制造中或现有压缩机构造的重建中进行。反复的优化处理可以用于调谐共振器。
图2示出了基本的阀元件的一种示范性的变型。这个变型包括提供头部78，头部78具有在座置部分90内侧向上游延伸的环形壁100。该壁具有内侧表面102和外侧表面104。示范性的壁100自下游近端106(连接头部的剩余部分)向由轮缘108形成的上游远端向上游延伸。壁100的表面102和头部的中心连结板部分110的面向上游的表面109形成了在前方/上游敞开的盲室/腔112，盲室/腔112具有由轮缘108环绕的上游端口/开口114。沿着室112，内侧表面顺着长度L具有基本上恒定的半径R。室112形成侧支路共振器。室112的几何特性(如，长度和体积)可以调整成用以在一种或多种状态下抑制/削弱一个或多个声音/振动频率。示范性的频率是以设计的压缩机运行速度和在设计的制冷系统运行状态下的压缩穴打开/关闭的频率。因而，其它同样的压缩机例子可以不同地调谐的共振器为特征，以在其不同的系统或状态下使用。示范性变型利用了现有的制造技术以及它们的制造物。示范性变型可以在现有的压缩机重制造中或现有的压缩机重建中进行。反复的优化处理可以用于调整共振器。
图4示出了可大体相似于阀70的备选止回阀170。这两种阀的相似特征用相似标号示出。阀170具有阀元件172，其中，共振器盲室/腔174自头部176中的端口180向下游延伸进杆178内，并且具有长度L1和半径R1。如果需要调谐共振器到相应频率，这些或许分别大于或小于阀70的对应参数。
图5和图6示出了可大体相似于阀70和阀170的备选止回阀270。这三种阀的相似特征用相似标号示出。阀270具有阀元件272，其中，共振室/腔274在杆276内从杆下游轮缘/端部278的端口280向头部282向上游延伸(并且可能进入头部)。腔具有长度L2和半径R2。这些可以类似于阀170的对应参数。
共振器相对邻近排出正压室，因几个理由而认为是具有优势的。首先，止回阀处于因内部脉动而传播声音的部件如管道和油分离器的上游。在止回阀内设置共振器因而消除了这些部件上游的脉动。其次，在止回阀内设置共振器，有效地利用了空间。备选的位置或许需要对壳体壁添加额外材料。
可以应用许多已知或仍在开发的共振器构造和优化技术。例如前者包括亥姆霍兹(Helmholtz)共振器。
已经介绍了本发明的一个或多个实施例。然而，应理解的是，可以不背离本发明的精神和范围地进行各种更改。例如，在重建或重制造情况下，现有的压缩机构造的细节可以尤其影响或支配实施的细节。实施可以包括在流体回路的其它位置使用止回阀。因此，其它实施例在以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种压缩机设备(20)，包括：
壳体(22)，其具有沿着流动路径的第一端口(53)和第二端口(58)；
一个或多个工作元件(26；28)，其协同所述壳体(22)在吸入位置(60)和排出位置(62)之间沿着所述流动路径限定压缩路径；和
止回阀(70；170；270)，其具有阀元件(72；172；272)，所述阀元件具有允许沿着所述流动路径向下游流动的第一状态和阻止反向流动的第二状态，
其中，所述阀元件包括共振器(112；174；274)。
2.根据权利要求1所述的压缩机设备，其特征在于：
所述止回阀(70；170；270)在所述壳体(22)内处于所述排出位置(62)的直接下游。
3.根据权利要求1所述的压缩机设备，其特征在于：
所述阀元件(72；172)具有上游头部(78；176)和下游杆(76；178)；和
所述共振器(112；174)至少部分地处于所述头部内。
4.根据权利要求3所述的压缩机设备，其特征在于：
所述共振器(112；174)在所述头部(78；176)的上游面中具有端口(114；180)。
5.根据权利要求1所述的压缩机设备，其特征在于：
所述阀元件(172；272)具有上游头部(176；282)和下游杆(178；276)；和
所述共振器(174；274)至少部分地处于所述杆内。
6.根据权利要求5所述的压缩机设备，其特征在于：
所述共振器(274)在所述杆的下游端部中具有端口(280)。
7.根据权利要求1所述的压缩机设备，其特征在于：
所述共振器(112；174；274)为支路共振器。
8.根据权利要求1所述的压缩机设备，其特征在于，所述一个或多个工作元件包括：
具有第一旋转轴线(500)的公叶轮转子(26)；和
具有第二旋转轴线(502)并且同所述公叶轮转子啮合的母叶轮转子(28)。
9.一种压缩机系统(20)，包括：
压缩机，其沿着流动路径具有第一端口(53)和第二端口(58)；和
止回阀(70；170；270)，其具有阀元件(72；172；272)，所述阀元件具有允许沿着所述流动路径以第一方向流动的第一状态和阻止同所述第一方向相反地流动的第二状态；和
机构(112；174；274)，其至少部分地处于所述止回阀(70；170；270)内，用于限制由压力脉动引起的声音。
10.根据权利要求9所述的压缩机系统，其特征在于，所述机构至少部分地处于所述阀元件(72；172；272)内。
11.根据权利要求9所述的压缩机系统，其特征在于，所述机构包括支路共振器。
12.根据权利要求9所述的压缩机系统，其特征在于，所述机构(112)包括处于所述阀元件的头部(78)内的支路共振器。
13.根据权利要求9所述的压缩机系统，其特征在于，所述机构(274)包括处于所述阀元件的杆(276)内的支路共振器。
14.一种设备(20)，包括：
壳体(22)，其具有沿着流动路径的第一端口(53)和第二端口(58)；
一个或多个工作元件(26；28)，其协同所述壳体(22)在吸入正压室(60)和排出正压室(62)之间沿着所述流动路径限定压缩路径；和
止回阀(70；170；270)，其具有阀元件(72；172；272)，所述阀元件具有允许自所述排出正压室向下游流动的第一状态和阻止向上游流进所述排出正压室的第二状态；和
机构(112；174；274)，其至少部分地处于所述止回阀(70；170；270)内，用于限制由压力脉动引起的声音。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述压缩机为螺旋压缩机。
16.一种用于重制造压缩机或重建所述压缩机的构造的方法，包括：
提供初始的这种压缩机或构造，其具有：
壳体，其在第一端口和第二端口之间具有流动路径；
一个或多个工作元件，其协同所述壳体在吸入位置和排出位置之间沿着所述流动路径限定压缩路径；和
止回阀，其是沿着所述流动路径的并具有阀元件；以及
选择所述阀元件中的室的至少一个几何参数，以便提供对压力脉动参数的期望的控制。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于：
所述选择将所述室至少部分地设置在所述阀元件的头部内。
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述选择包括重复：
变更所述至少一个几何参数；和
直接或间接地确定所述压力脉动参数。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：
所述确定包括测量处于用于脉动的目标频率的声音强度。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述初始的这种压缩机或构造缺乏所述室。
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