CN101137840B - 压缩机噪音抑制 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机装置，其包含具有沿着流动路径的第一(53)以及第二端口(58)的外壳(22)。一个或多个工作元件(26，28)与外壳协作以限定沿着流动路径在吸入以及排出位置之间的压缩路径。止回阀(70)包含具有允许沿着所述流动路径向下游流动的第一状态以及阻隔反向流的第二状态的阀元件。噪音抑制工具(120，220，320)至少部分地包围阀元件(70)上游的流动路径。

Description

压缩机噪音抑制
背景技术
本发明涉及压缩机。更详细地讲，本发明涉及具有止回阀的压缩机。
螺旋式压缩机普遍地使用于空调以及冰箱应用。在这样的压缩机中，互相啮合的阳和阴叶轮转子或螺杆围绕它们的轴线旋转以将工作流体(制冷剂)从低压入口末端抽吸到高压出口末端。在旋转期间，阳转子的连续的叶轮充当活塞推动下游的制冷剂且将其压缩于一对邻近的阴转子叶轮和外壳之间的空间之内。同样地阴转子的连续的叶轮在一对邻近的阳转子叶轮和外壳之间的空间之内产生制冷剂的压缩。在阳和阴转子的叶轮间的空间中发生压缩形成压缩袋(作为连接于啮合区域的普通的压缩袋的阳和阴部分供选择地说明)。在一个执行过程中，阳转子与电气推动发动机同轴且由在其叶轮工作部分的入口和出口侧部之上的轴承支撑。可能有多个阴转子接合特定的阳转子。
当一个叶轮间的空间暴露于入口端口时，制冷剂基本上以吸入压力进入空间。因为转子继续旋转，在旋转期间在一些点空间不再与入口端口联接且到空间的制冷剂流被切断。在入口端口关闭之后，因为转子继续旋转，制冷剂被压缩。在旋转期间在一些点，各空间横断有关的出口端口且关闭的压缩过程终止。入口端口和出口端口可各自为径向的，轴向的，或轴向端口与径向端口的混合组合。压缩袋打开及关闭(特别地排出端口打开)与压力脉动以及引起的噪音有关。在压缩机设计中，噪音抑制因此已经成为重要的需要考虑的事项。压缩机消声器的许多形式已经提出。
另外，各种各样的瞬态状况可趋向于引起穿过压缩机的反向流。例如，紧接着电源故障或其它不受控制的停机，高压制冷剂将被留在排出气室内以及制冷剂流动路径内在其中的下游(举例来说，在消声器、油分离器、冷凝器内等等)。这样的高压制冷剂将趋向于穿过转子倒流，反转它们旋转的方向。如果符合反转方向的旋转速率是大量的，令人不快的噪音就产生了。对于有些螺杆压缩机，对机械组件或外壳内部表面的损坏同样可以发生。从而，可将单向阀(止回阀)沿着流动路径定位以防止反向流。压缩机的其它形式(举例来说，涡旋式和往复式压缩机)可包括类似的止回阀。
发明内容
一种压缩机装置，其包含具有沿着流动路径的第一以及第二端口的外壳。一个或多个工作元件与外壳协作以限定沿着流动路径在吸入以及排出位置之间的压缩路径。止回阀包含具有允许沿着所述流动路径向下游流动的第一状态以及阻隔反向流的第二状态的阀元件。噪音抑制工具至少部分地包围阀元件向上游的流动路径。
本发明的一个或多个实施例的细节在附图以及下面的说明中阐明。本发明的其它特征、目的以及优势从说明和附图，以及从权利要求将成为显而易见的。
附图简单说明
图1是压缩机的纵向截面图。
图2是包括第一噪音抑制工具的图1的压缩机的排出外壳的局部截面图。
图3是包括第二噪音抑制工具的图1的压缩机的排出外壳的局部截面图。
图4是包括第三噪音抑制工具的图1的压缩机的排出外壳的局部截面图。
同样的参考数字以及名称在不同的附图中指示同样的元件。
详细说明
图1显示了压缩机20，其具有容纳推动具有各自的中心纵向轴线500和502的转子26和28的发动机24的外壳组件22。在示范的实施例中，转子26具有延伸于第一末端31以及第二末端32之间的阳叶轮体或工作部分30。工作部分30与阴转子28的阴叶轮体或工作部分34啮合。工作部分34具有第一末端35以及第二末端36。各转子包括从有关的工作部分的第一以及第二末端延伸的轴部(举例来说，与有关的工作部分整体成形的轴端39、40、41以及42)。这些轴端中的每一个通过一个或多个轴承组件44装配于外壳以围绕有关的转子轴线旋转。
在示范的实施例中，发动机为具有转子和定子的电动机。转子26和28中的一个的轴端中的一个可连接发动机的转子使得允许发动机围绕其轴线推动那个转子。当这样的推动符合围绕轴线的第一运转方向时，转子以相反的第二方向推动另一个转子。示范的外壳组件22包括转子外壳48，其具有沿着发动机长度大约中间的上游/入口端面49以及与转子体末端32和36基本上共面的下游/排出端面50。
示范的外壳组件22进一步包含发动机/入口外壳52，其具有位于上游末端且具有装配于转子外壳下游面的下游面54的压缩机入口/吸入端口53(举例来说，由螺钉穿过两个外壳件)。组件22进一步包括出口外壳56(作为组件显示)，其具有装配于转子外壳下游面且具有出口/排出端口58的上游面57。示范的转子外壳、发动机/入口外壳以及出口外壳56可作为以进一步精加工为条件的铸件各自形成。
外壳组件22的表面结合啮合转子体30和34以限定到压缩袋的入口和出口端口压缩以及推动制冷剂流504从吸入(入口)气室60到排出(出口)气室62。一对阳和阴压缩袋由外壳组件22、阳转子体30以及阴转子体34形成。在这一对中，一个这样的袋定位于各有关的转子的一对邻近的叶轮之间。
图2显示了位于出口/排出端口58的示范的流动路径的进一步的细节。提供具有装配于出口外壳56的桶状部74(boss portion)之内的阀元件72的止回阀70。示范的阀元件72为前封闭提升阀，其具有与顶部78整体成形且自其沿着阀轴线520下游地延伸的杆/轴76。顶部具有接合压缩偏置弹簧82(举例来说，金属的线圈)的上游末端的后部/下侧表面80。弹簧下游末端接合衬套/导套86的上游护面(upstream-facing)肩部84。衬套/导套86可与外壳整体成形或相对于外壳装配且具有滑动地配合杆以在打开状态(未显示)和图3的关闭状态之间相对运动的中心孔88。弹簧82向上游向关闭状态偏置元件72。在关闭状态，顶部上游表面的环形外围底座部分90在端口94的下游末端从排出气室靠着环形座部92就位。
为控制/卸载容积，压缩机包含具有阀元件102的滑动阀100。阀元件102具有在转子之间沿着啮合区域的部分104。示范的阀元件具有位于排出气室的第一部分以及位于吸入气室的第二部分。阀元件为可移动的以控制压缩机容积提供卸载。示范的阀经由平行于转子轴线的直线平移移动。
压缩袋在吸入及排出端口的打开及关闭产生压力脉动。当脉动传播到排出气室内及其下游的气体中时，它们引起振动以及令人不快的有关的辐射的噪音。这个脉动可以通过修正包括止回阀的排出气室上游至少部分地处理。示范的修正包括在端口94修正排出气室以合并一个或多个谐振器调谐以在一个或多个状态抑制/削弱一个或多个噪音/振动频率。示范的频率为压缩袋在设计好的压缩机运行速率以及在设计好的冷却系统运行状态打开/关闭。因而另外的同样的压缩机的示例为在其不同的系统或状态使用可以不同调谐的谐振器为特点。示范的修正利用现有的制造技术以及它们的产物。示范的修正可以在现有的压缩机的重制造或现有的压缩机构造的重建中获得。反复的最优化过程可以用于调整谐振器。
图2显示了基础的压缩机的一个示范的修正。这个修正包括提供出口导管120，其具有延伸到排出气室内到边缘126的末端的/上游凸出部分122。在示范的执行过程中，出口导管由出口外壳的余料分离地形成(举例来说，作为具有最接近的/下游部分127的圆柱形钢管在第二(关闭)状态压配合于铸铁外壳构件56内顶部78的2cm内)。环形的通道128限定在包围凸出部分122的排出气室内以形成环形的共鸣空腔其作为侧部分支谐振器起作用。示范的空腔具有环形的开口/端口130。在现有的压缩机的重制造或现有的构造的重建中实施时，空腔可以与在局部的排出气室表面132(举例来说，从初始的/基线表面132’)内的改变有关。在示范的执行过程中，将表面减轻使得加深及加宽空腔。空腔显示为具有长度L、内部半径R以及半径跨度ΔR。这些参数可以选择以提供所希望的调整。表面132的环形的基础部分形成空腔的后壁，压力波反射以自其离开。长度L可这样选定以相对于在端口130的平面以及边缘126易于发生的(incident)脉动提供异相地消除作用。该消除作用减少在导管口以及，依次，下游地穿过导管的脉动量级。通过将基线表面132’的曲面截面变成表面132的更加直角的截面，形成平的径向的后壁/基础，其提供更加连贯的反射，允许有利的消除特性。
图3显示了供选择的修正，其中出口导管220具有上游末端壁222以及侧壁224。末端壁222包括小孔226的排列。侧壁224包括小孔228的排列。小孔226和228用于将排出流分解为许多支流，其穿过小孔且在导管220的内部内重新结合。这帮助削弱上游脉动的下游冲击。小孔的尺寸、密度以及分布可以选择以提供所希望的衰减程度。任选地，可以有一些包围导管220的气室容积的调整以同样提供导管220内的附加的脉动减少。
图4显示了另外的供选择的修正，其中出口导管组件320具有从边缘324向下游延伸的主要的导管322。虽然任选地类似于构筑导管120，导管322具有类似于导管220的小孔228的小孔326的排列。然而，胜于通过净流量(net flow)，小孔328充当到包围导管的谐振器容积330的端口。容积330为另外密封的且由向内打开的C形截面构件332纵向地以及侧面地限制(举例来说，具有一对上游以及下游凸缘333和334焊接到导管322的外侧表面)。这样，虽然类似于定位于谐振器容积128，谐振器容积330具有由小孔326提供的不连续的径向的端口的纵向的以及圆周的排列胜于单一的环形的纵向端口130。任选地，容积330可以填充噪音消散物质。该消散物质的存在可在单一的目标频率减少消除效力但是通过提供一些额外宽的频率范围的消除补偿，使得调整精确性较少关键。
谐振器相对接近排出气室因为几个原因被认为是有利的。第一，流动紊流可趋向于向下游地增加。紊流状态使得调整困难。上游位置(举例来说，在压缩机外壳之内)相对低的紊流，帮助促进适当的调整。第二，接近脉动源可提高噪音/振动消除作用。
许多已知的或仍在开发的谐振器构造以及最优化技术可以应用。以前的包括，例如，赫尔姆霍茨(Helmholtz)谐振器。
本发明的一个或多个实施例已经说明。不过，可以理解可以获得没有离开本发明的精神以及范围的各种各样的修正。例如，在重建或重制造情形中，现有的压缩机的细节可显著地影响或指示执行过程的细节。执行过程可包括用于流动线路中其它位置的止回阀。原理可以应用于具有不同于螺旋式转子的工作元件的压缩机(举例来说，往复式以及涡旋式压缩机)。从而，其它实施例在下列权利要求的范围之内。

Claims (25)

1.一种压缩机装置(20)包含：
外壳(22)组件，其具有沿着流动路径的第一(53)以及第二(58)端口且包括铸造排出壳体(56)；
一个或多个工作元件(26、28)，其与所述外壳(22)协作以限定沿着所述流动路径的吸入(60)气室和排出(62)气室之间的压缩路径，其中所述一个或多个工作元件包括：
螺杆式阳叶轮转子(26)，其具有第一转动轴线(500)；以及
螺杆式阴叶轮转子(28)，其具有第二转动轴线(502)且与所述阳叶轮转子啮合；
止回阀(70)，其在所述排出壳体内且具有阀元件(72)，其具有允许沿着所述流动路径向下游流动的第一状态以及阻隔反向流的第二状态；以及
噪音抑制工具(120、220、320)，其至少部分地包围所述阀元件上游的所述流动路径。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
所述噪音抑制工具包含刚性的导管(120、220、322)，其具有固定于所述排出壳体的第一部分(127)以及远离所述止回阀延伸的第二部分(122)。
3.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于：
所述导管(120、322)具有完全打开的上游末端。
4.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于：
所述导管(220)具有：
部分关闭的上游末端(222)，其具有多个端口(226)；以及
侧壁(224)，其具有多个纵向地且圆周地间隔的端口(228)。
5.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于：
所述导管(120、220、322)具有直立圆柱侧壁(120、224、322)。
6.如权利要求2所述的压缩机，其特征在于：
围绕所述导管(120、220、322)的容积(128、330)形成谐振器。
7.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于：
所述谐振器具有包围所述导管末端的端口(130)。
8.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于：
所述谐振器具有多个端口，沿着所述导管纵向地且圆周地间隔。
9.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
所述阀元件(72)具有上游顶部(78)以及下游杆(76)。
10.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于：
所述噪音抑制工具包含导管(120、220、322)，其在所述第二状态在所述排出壳体(56)内干涉配合于所述顶部(78)的2cm之内。
11.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
所述噪音抑制工具包含分支谐振器。
12.一种压缩机包含：
外壳，其具有沿着流动路径的第一以及第二端口；以及
噪音抑制元件，其具有导管(120、220、322)，其具有干涉配合于所述外壳的排出壳体构件内的第一部分以及从所述第一部分向上游延伸的第二部分。
13.如权利要求12所述的压缩机，其特征在于所述导管包含金属的直立圆柱管。
14.如权利要求12所述的压缩机，其特征在于所述导管与所述排出壳体构件的部分协作以限定谐振器。
15.如权利要求12所述的压缩机为螺杆压缩机。
16.一种用于重制造压缩机或重建压缩机的构造的方法包含：
提供这样的初始的压缩机或构造，其具有：
外壳，其具有在第一和第二端口之间的流动路径；以及
一个或多个工作元件，其与所述外壳协作以限定沿着所述流动路径的在吸入气室和排出气室之间的压缩路径；
止回阀，其沿着所述流动路径且具有阀元件；以及
在所述排出气室内增加噪音抑制工具，其包括从装配于所述外壳的部分向上游延伸的刚性的导管。
17.如权利要求16所述的方法进一步包含：
选择所述导管的至少一个几何参数以提供所希望的压力脉动参数控制。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于：
所述选择包含调整谐振器。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于所述选择包含反复：
改变所述至少一个几何参数；以及
决定所述压力脉动参数。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：
所述决定包含在脉动的目标频率测量噪音强度。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于：
所述这样的初始的压缩机或构造缺乏这样的导管。
22.如权利要求16所述的方法，应用于螺杆式压缩机的所述重制造或螺杆式压缩机构造的所述重建。
23.一种压缩机装置(20)包含：
外壳(22)组件，其具有沿着流动路径的第一(53)以及第二(58)端口且包括铸造排出壳体；
一个或多个工作元件(26、28)，其与所述外壳(22)协作以限定沿着所述流动路径在吸入(60)气室和排出(62)气室之间的压缩路径；以及
止回阀(70)，其在所述排出壳体内且具有阀元件(72)，其具有允许沿着所述流动路径向下游流动的第一状态以及阻隔反向流的第二状态；以及
噪音抑制工具(120、220、320)，其至少部分地包围所述阀元件向上游的所述流动路径，并具有导管(120、220、322)，其中围绕所述导管(120、220、322)的容积(128、330)形成谐振器，其具有多个端口(228、326)，沿着所述导管纵向地且圆周地间隔。
24.一种压缩机装置(20)包含：
外壳(22)组件，其具有沿着流动路径的第一(53)以及第二(58)端口且包括铸造排出壳体；
一个或多个工作元件(26、28)，其与所述外壳(22)协作以限定沿着所述流动路径在吸入(60)气室和排出(62)气室之间的压缩路径；以及
止回阀(70)，其在所述排出壳体内且具有阀元件(72)，所述阀元件具有上游顶部(78)以及下游杆(76)且其具有允许沿着所述流动路径向下游流动的第一状态以及阻隔反向流的第二状态；以及
噪音抑制工具(120、220、320)，其至少部分地包围所述阀元件向上游的所述流动路径。
25.如权利要求24所述的压缩机，其特征在于：
所述噪音抑制工具包含导管(120、220、322)，其在所述第二状态在所述排出壳体内干涉配合于所述顶部(78)的2cm之内。
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