CN101163866B - 压缩机消声器 - Google Patents

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Abstract

一种压缩机，其包括：具有第一(500)和第二转动轴线(502；504)旋转的相互啮合的第一(26)和第二转子(28；30)，以便向排气压力腔(42)泵送制冷剂。该压缩机还包括消声器系统(200)，其包括吸收声音的第一元件(232)和吸收声音的第二元件(236)。该第二元件至少部分地包围该第一元件并且在该第一元件和该第二元件之间限定一大致环形的流动路径部分(230)。壁(250)至少部分地包围该第二元件的。可选地包含吸收声音的第三元件(261)的间隔件(259)包围该壁。

Description

压缩机消声器
技术领域
本发明涉及压缩机，尤其涉及螺杆式压缩机中噪音和振动的抑制。
背景技术
在容积式压缩机中，气体离散的容积在吸气压力下汇集、压缩、并在排气压力下排出。汇集和排气过程均可能产生压力脉冲和相关的噪音。因此，在压缩机的噪音抑制领域中已经获得到了良好的研发。
一种类型的吸收性消声器涉及使得从压缩机工作元件排出的制冷剂流流经噪音吸收材料(例如纤维填料)制成的内环形层和外环形层之间的环形间隙。公开号为2004/0065504 A1的美国专利申请公布了这种简化的消声器及其改进的变型，其中具有在内层之中形成整体的赫尔姆霍茨共振器。该专利‘504的公开内容通过引证结合到本发明中并作详细地描述。
国际申请PCT/US04/34946和PCT/US05/03403披露了另外的消声器结构。这些消声器的实施形式采用了叠置的内和外环形式的声音吸收材料。示例性的环材料是膨胀的聚丙烯珠(例如称为多孔的膨胀的聚丙烯(PEPP)的材料)。这些申请的内容通过引证结合到本发明中并作详细地描述。
发明内容
因此，依据本发明一方面，提供了一种压缩机，其包括：具有第一和第二转动轴线旋转的相互啮合的第一和第二转子，以便向排气压力腔泵送制冷剂。该压缩机还包括消声器系统，其包括吸收声音的第一元件和吸收声音的第二元件。该第二元件至少部分地包围该第一元件并且在该第一元件和该第二元件之间限定一大致环形的流动路径部分。壁至少部分地包围该第二元件的。吸收声音的第三元件在该壳体内至少部分地包围该壁。
在各种实施形式中，该壁是基本上无孔的。该壁具有超过0.5cm的厚度。该壁具有0.8-1.2cm的厚度。该壁基本上由钢构造成。该壳体基本上由钢或铸铁构造成。第一元件、第二元件、和第三元件中的至少一者包括多个由多孔的膨胀的聚丙烯制成的环。沿第一元件的整个纵向跨度的绝大部分，该第一元件和第二元件具有基本上不渐缩和不渐扩的内侧表面和外侧表面。该消声器系统在该第一元件与该第二元件之间包括至少一个具有小孔的金属元件。第一具有小孔的金属元件处于大致环形的流动路径部分的内侧边界处，第二具有小孔的金属元件处于大致环形的流动路径部分的外侧边界处。第三元件具有0.5-2.0cm(较窄的范围为1.0-1.5cm)的中值厚度；和第二元件具有3.0-8.0cm(较窄的范围为4.0-6.0cm)的中值厚度。
这种消声器可在用于重新构造现有压缩机或重新配置所述压缩机的现有结构中设置。该初始/基准的压缩机或构型没有该壁和该第三吸收声音的元件中的至少一者。
附图说明
参照以下的附图和详细描述来阐述本发明的一个或多个实施例。结合以下的附图和详细描述以及权利要求，可更好地理解本发明的其它的特征、目的和优点，在附图中：
图1是压缩机的纵剖面图；
图2是安装图1所示的压缩机中的壳体和消声器组件的视图；
图3是图2所示的组件的上游端的视图；
图4是图2所示的组件的下游端的视图；
图5是图2所示的消声器组件的纵向截面图；和
图6是图5所示的消声器的局部分解图。
在各个图中相同的附图标记和符号表示相同或相似的部件。
具体实施方式
图1示出了如PCT/US05/03403所披露的具有壳体或外壳组件22的压缩机20。该示范性的压缩机是具有三转子的螺杆式气密压缩机，其具有带有各自中心纵轴线500、502、和504的转子26、28、和30。在示范性实施例中，第一转子26是由同轴电动机32驱动的凸叶状转子，并且该第一转子与凹叶状转子28和30啮合并驱动凹叶状转子28和30。在示范性实施例中，凸转子轴线500也形成压缩机20整体的中心纵轴线。转子工作部分位于壳体组件22的转子壳体部段34中，并可由轴承36支撑并由在相应转子工作部分的每一端部与转子轴接合的密封件38来封闭。由电动机32驱动时，转子沿着自吸气压力腔40至排气压力腔42的流动路径泵送并压缩一种工作流(如制冷剂)。该流动路径沿着借助对应成对的转子限定在吸气压力腔和排气压力腔之间的独立的压缩室或压缩路径被分隔开。这样，所述流动在吸气压力腔处被分割开并且在排气压力腔中汇聚。
在示范性实施例中，吸气压力腔40设置在转子壳体34的上游端中，并且排气压力腔基本上设置在排气壳体46中，该排气壳体借助轴承壳体48与转子壳体分开并具有基本上朝向下游渐缩的内表面49。在示范性实施例中，轴承盖/固定板50设置在轴承壳体48的下游端上，以便用于固定轴承架。在消声器壳体54中的消声器52位于排气壳体46的下游。油分离器单元60位于消声器52的下游，该油分离器单元60具有保持着分离器筛网64的壳体62。油返回管66从壳体62延伸，以便使得被筛网64阻挡的油返回到(未示出的)润滑系统中。具有出口端口69的出口压力腔68在筛网64的下游。
示范性的消声器52包括由大致环形的间隙74分开的环形内元件和外元件70和72。这些元件可由噪音吸收材料形成。在示范性实施例中，内元件70借助内部的具有小孔(foraminate)的套筒76(例如为金属丝网或带有孔的/展开的金属板)固定并与间隙74分隔开，并且外元件72借助外部的具有小孔的套筒78以相似的方式分隔开和固定。在示范性实施例中，外元件72被装入外套筒80之中，外套筒伸缩地接纳在壳体54之中。套筒80和78由环形板82和84在上游和下游端处接合。在示范性实施例中，套筒76的上游端由圆盘86密闭并且下游端由环形板90密闭。在示范性实施例中，无孔的中央芯部94(例如钢管)延伸穿过内元件70并伸出其下游端。在主消声器的上游端处，径向延伸的连接器96将圆盘86连接到环形板82上。在下游端处，径向延伸的连接器98连接所述环形板84和90以便同心地且间隔开地保持外元件和内元件，从而保持该环形间隙74。
在运行中，经压缩的气流离开螺杆转子26、28、30的压缩腔并流入排气压力腔42。当该气流离开压缩机排气压力腔时，该气流进入消声器壳体54并流向环形间隙74。当气流离开消声器时，该气流通常夹带有小油滴，并且该气流流经油分离筛网64。该筛网64收集气体中夹带的任何油并借助管道66使其返回到油处理系统。该气体离开油分离筛网并进入压力腔68并朝向(未示出的)冷凝器离开该出口69。
所希望的是进一步限制由消声器壳体传递出来的声音。一种方法是加厚消声器壳体。PCT/US04/34946示出了一种较厚的组合形式的排气壳体和消声器壳体。当然，进一步的声音限制是所希望的。依据本发明，采用了其它装置以便用来使得消声器壳体与制冷剂分隔开。图2示出了改进的壳体与消声器的组件200。该组件200采用了用作消声器壳体和排气壳体的组合式的壳体202，(如同PCT/US04/34946所述)，尽管仅采用消声器壳体也是可行的。
示例性的壳体202具有上游安装凸缘204(还可参见图3)以便借助螺栓从而紧固到轴承壳体上。大致圆柱形的主体或侧壁206焊接到凸缘204上并且从凸缘204向下游延伸。下游端板208(还可参见图4)焊接到该主体206的下游端。该端板的外周包括一系列的螺纹孔，以便借助螺栓从而紧固到分离器壳体/外壳62的上游凸缘上。
消声器单元210(参见图6)穿过主体206的开口的上游端可安装到壳体202中。消声器的结构芯组件212包括上游金属端部件214。示例性的部件214是近似蝙蝠形状或蝴蝶形状的，具有当排气断口打开时定位成覆盖阳转子轴承腔室的中心盘心区域216和定位成覆盖阴转子轴承腔室的两个翼片218。
图5示出了中心芯管220，其具有焊接到部件214的下游端面上的上游端。具有小孔的中心体套筒222(例如金属丝网或穿孔的金属薄板)具有在该盘心216的外周处焊接到部件214的下游端面上的上游端。金属的截头圆锥形的排气压力腔壁部件具有较大的上游端，其在翼片外周的稍内侧位置处焊接到该部件214的下游端面上。具有小孔的外元件衬套226(例如金属丝网或穿孔的金属薄板)具有焊接到该壁部件224的较小的下游端的上游端。
环形流动通道230限定在衬套226和套筒222之间。为了形成内元件232，叠置的PEPP环234接纳在环形间隙中位于管220与套筒222之间。为了形成外元件236，叠置的PEPP环238、240、242接纳在衬套226上。上游环238具有截头圆锥形的上游表面，以便借助氯丁橡胶密封件244与该部件224的下游表面接合。多个矩形的部段环240紧接最下游的环242。
附加的环形壁250可设置在外元件环238、240、242上。示例性的壁250是连续的无孔的金属的(例如钢)管/管道，旨在相对于壳体202上声学上漂浮(acoustically float)(例如不与壳体202刚性地在结构上连接)。示例性的漂浮借助使得上游端252抵靠该密封件244来进行调节。内侧表面254抵靠外消声器元件的外表面256上。在示例性实施例中，上游端252是斜切的以便使得抵靠密封件244的下游表面的接触压力降至最小。
位于该主体的外侧壁表面258与内侧表面260之间的环形间隙259进一步由声音吸收材料261例如叠置的PEPP环262、264、266来填充。最上游的环262可变薄以便容纳该翼片218。隔离密封件270可以与壁250的下游边缘区域272接合，并且具有在最下游环266与最下游的其中一个环264之间向外延伸的部分，以便制冷剂脉冲渗透进入间隙259。隔热垫圈274和276(参见图6)插入到内和外聚丙烯环分别的下游端与端板208之间，以便保护聚丙烯材料受到在消声器最终组装过程中的焊接操作所产生的热量的影响。
当组装时，消声器可插入到壳体202中。当完全插入时，管220的端部接纳在端板208中的中心孔口280内。该端板还包括与该通道对准以便使得制冷剂流向分离器的外孔口282。
壳体侧壁206与漂浮壁250的组合效果在于，与相同质量或组合厚度的单一壁相比可获得更大的噪音降低，(尽管不必大于明显更厚重的噪音降低-例如其厚度等于组合的壁厚度加上间隔件259的厚度)。特定的相对尺寸可构造成便于在一个或多个频率处(例如在名义运行速度或其范围内压缩室打开/关闭的频率)提供最大程度的或其它所需程度的噪音/振动抑制。
漂浮壁在工作中使得噪音不会到达外壳体并且还使得噪音经由管道向下游传播到冷凝器(该冷凝器没有示出，并可作出声学上的发散器)。经由外元件236径向向外传播的噪音借助漂浮壁250转向以便返回到消声器的中心以便在该位置处进一步衰减。
在没有设置漂浮壁250的情况下，噪音可能直接传播到消声器外壳体54。噪音随后可能发散到室内或沿壳体结构向下游传播并由(没有示出的)管道传递给(没有示出的)冷凝器并且随后发散到室内。
在替代实施例中，漂浮壁可以由可以在制冷剂环境中使用的且不是钢的材料或非金属的重/致密材料制成。漂浮壁可以具有多层结构(例如多个漂浮壁)。对于内元件、外元件和外部元件而言可以采用其它材料(例如玻璃纤维填料)。
本发明的系统可应用于现有压缩机系统的重新构造或现有压缩机系统结构的重新配置。一个可行的领域涉及保留原来的壳体。这涉及新的消声器，其环形的流动间隙向内侧改变位置以便提供用于漂浮壁的空间。另一区域涉及保留原有的消声器基本元件，同时使得壳体扩大以便容纳漂浮壁。在具有厚壁结构壳体的基准系统中，壳体可以变薄以便用漂浮壁来进行弥补，(例如以便保持或降低总重量并同时不产生对噪音控制的不利影响)。
以上已经描述了本发明的一个或多个实施例。然而，应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可作出各种变型。例如，在重新配置或再制造情况下，现有系统的细节可显著地影响或决定所实施的细节。因此，其它的实施例也落在以下的权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种压缩机，其包括：
具有第一转动轴线(500)的第一转子(26)；
具有第二转动轴线(502；504)并与所述第一转子啮合的第二转子(28；30)；
排气压力腔(42)；和
消声器系统(200)，该消声器系统包括：
壳体(202)；
吸收声音的第一元件(232)；
吸收声音的第二元件(236)，该第二元件至少部分地包围该第一元件并且在该第一元件和该第二元件之间限定一大致环形的流动路径部分(230)；
至少部分地包围该第二元件的壁(250)；以及
在该壳体内至少部分地包围该壁的吸收声音的第三元件(261)。
2.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
该壁(250)是无孔的。
3.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
该壁(250)具有超过0.5cm的厚度。
4.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
该壁(250)具有0.8-1.2cm的厚度。
5.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
该壁(250)由钢构造成。
6.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
该壳体由钢或铸铁构造成。
7.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
第一元件(232)、第二元件(236)、和第三元件(261)中的至少一者包括多个由多孔的膨胀的聚丙烯制成的环(234；238，240，242；262，264，266)。
8.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
沿第一元件(232)的整个纵向跨度的绝大部分，该第一元件具有不渐缩和不渐扩的内侧表面和外侧表面；和
沿第二元件(236)的整个纵向跨度的绝大部分，该第二元件具有不渐缩和不渐扩的内侧表面和外侧表面。
9.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
该消声器系统在该第一元件与该第二元件之间包括至少一个具有小孔的金属元件(222，226)。
10.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
第一具有小孔的金属元件(222)处于大致环形的流动路径部分(230)的内侧边界处；和
第二具有小孔的金属元件(226)处于大致环形的流动路径部分(230)的外侧边界处。
11.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
第三元件(261)具有0.5-2.0cm的中值厚度；和
第二元件(236)具有3.0-8.0cm的中值厚度。
12.如权利要求1所述的压缩机，其特征在于：
第三元件(261)具有1.0-1.5cm的中值厚度；和
第二元件(236)具有4.0-6.0cm的中值厚度。
13.一种压缩机，其包括：
具有第一转动轴线(500)的第一转子(26)；
具有第二转动轴线(502；504)并与所述第一转子啮合的第二转子(28；30)；
排气压力腔(42)；和
消声器系统(200)，该消声器系统包括：
壳体(202)；
吸收声音的第一元件(232)；
吸收声音的第二元件(236)，该第二元件至少部分地包围该第一元件并且在该第一元件和该第二元件之间限定一大致环形的流动路径部分(230)；以及
用于相对于该壳体隔离该第二元件的装置(259，261)。
14.如权利要求13所述的压缩机，其特征在于：
该壳体(202)是压缩机壳体组件(22)的一部分。
15.一种用于重新构造压缩机或重新配置所述压缩机结构的方法，其包括：
提供初始的这种压缩机或结构，其具有：
外壳，其具有在第一和第二端口之间的流动路径；
与该外壳配合工作以便限定沿该流动路径位于吸气压力腔(40)与排气压力腔(42)之间的压缩路径的一个或多个工作元件(26，28，30)；和
第一消声器(52)，其包括：
消声器壳体(80)；
第一吸收声音的元件(70)；
第二吸收声音的元件(72)；和
在该第一和该第二吸收声音的元件之间的流动间隙(74)；以及
使得所述重新构造的压缩机或重新配置的构型设置有：
外壳，其具有在第一和第二端口之间的流动路径；
与该外壳配合工作以便限定沿该流动路径位于吸气压力腔与排气压力腔(42)之间的压缩路径的一个或多个工作元件；和
消声器，其包括：
消声器壳体(202)；
第一吸收声音的元件(232)；
第二吸收声音的元件(236)；和
在该第一和该第二吸收声音的元件之间的流动间隙(230)；
至少部分地包围该第二吸收声音的元件的壁(250)；以及
在该壳体内至少部分地包围该壁的第三吸收声音的元件(261)，该初始的压缩机或构型没有该壁和该第三吸收声音的元件中的至少一者。
16.如权利要求15所述方法，其特征在于：
该重新构造的压缩机或重新配置的构型的噪音输出特征相对于该初始的压缩机或构型下降。
17.如权利要求16所述方法，其特征在于：
该噪音输出特征是噪音发散强度。
18.如权利要求15所述方法，其特征在于：
该重新构造的压缩机或重新配置的构型的流动间隙(230)相对于该初始的压缩机或构型的流动间隙(74)至少部分地径向向内移动。
19.如权利要求15所述方法，其特征在于：该重新构造的压缩机或重新配置的构型的所述壳体相对于该初始的压缩机或构型至少部分地设置成较薄。
20.如权利要求15所述方法，其特征在于：所述消声器壳体(80)是所述外壳的一部分。
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