CN101228401B

CN101228401B - 用于降低油分离器所输出的噪声级的方法和设备

Info

Publication number: CN101228401B
Application number: CN200580051201.3A
Authority: CN
Inventors: M·格雷邦; X·吉罗; E·沃卢瓦
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: WO2006130134A1; ATE467091T1; BRPI0520244A2; EP1886079A1; EP1886079B1; DE602005021165D1; ES2344513T3; US20080202151A1; CN101228401A; US8276398B2

Abstract

本发明提供了一种用于放置到制冷或冷却系统的油分离器内的消声设备(100)，其中该设备具有非直线形状和限定于其内的内腔(160)，以便允许形成噪声的压力脉动/波与该消声设备的吸收材料(110)接触，从而将该等压力波/脉动的能量衰减为热量，并因此降低由此造成的油分离器振动。

Description

用于降低油分离器所输出的噪声级的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于制冷和冷却系统的油分离器，且尤其涉及用于降低由位于制冷或冷却系统内的油分离器所输出的噪声级的方法和设备。

背景技术

如图1所示，使用螺杆压缩机20的水冷式冷却器型制冷系统10通常包括冷凝器30、冷却器40、油分离器50、冷凝器风机60和一个或多个膨胀装置70。压缩机20需要油来润滑，其中油通常在制冷剂中带走。组合的油和制冷剂的混合物通过压缩循环携带并且排放到油分离器50内，其中必需从制冷剂中移除油以允许冷却器40的适当操作。洁净制冷剂从油分离器50流到冷凝器30且分离出的油返回到压缩机10中。

诸如在授予Lord等人的美国专利第5,704,215号(该专利的全文以引用的方式整体地结合到本文中)中所述的油分离器那样，大多数已知的油分离器良好地执行了这种功能。然而，已发现在制冷系统(如图1所示出的系统100)内的油分离器50的附近常常产生较高的噪声级。不希望受理论的束缚，人们相信这是由于从压缩机20发出的高水平压力波/脉动(即，250Hz或以上)所造成，这些高水平压力波/脉动被传递给油分离器50，油分离器50的作用就像谐振腔且因此被压缩机脉动激发。这种激发造成在油分离器50的表面的较高振动级且这种较高振动级也转化成由油分离器所输出的较高的噪声级。这些过量的噪声级可使人分心并令人烦恼，或者，在更坏的情况下可能损害在油压器50周围工作的人员的听力及/或可能违反可适用的噪声条例。

本领域技术人员先前降低油分离器50所产生的高噪声级的努力集中于在油分离器与压缩机20之间放置降噪装备或装置。然而，这种装备常常经受在装备内压缩机排气与装备外大气之间的较高的压差。在这种情况下，降噪装备在本质上起到压力容器的作用，因此涉及严格的设计规则、认证和因此附加的成本。而且，附加的降噪装备使制冷/冷却系统占据较大的总占据面积，这不是最理想的且可能甚至超过通过使用该装备所实际达成的任何有益降噪。

因此，存在对用于降低油分离器的噪声输出而不干扰油分离器或与制冷系统结合使用的任何其它装备的功能的方法和设备的需要，且其中这种方法和设备并不遭受与本领域已知的消声设备相关联的各种缺点中的任何缺点。

发明内容

通过本发明来满足这些需要和其它需要，本发明提供了用于降低在制冷或冷却系统内油分离器的噪声级输出的消声设备和使用该消声设备的方法。该消声设备被放置在油分离器的内部区域内且至少部分由吸收材料形成。吸收材料有效地将来自压缩机的压力波/脉动的能量衰减为热量且因此降低了由波/脉动的能量所造成的油分离器的结果振动(且也降低了从油分离器输出的噪声级)。

该消声设备具有管状主体，该管状主体包括包围内层的外壳和内壳。该消声设备还具有第一端、第二端和在这两端之间的内腔，其中该内腔还被内壳包围且该消声设备的一个或多个部分适于连接到油分离器的内部区域上。

在本发明的示范性方面，消声设备的内层由吸收材料制成且内壳内限定有多个穿孔/开口。每个开口都提供从内腔到吸收材料内层的直接流体/空气路径。开口的目的在于允许通过消声设备内腔传播的压力波/脉动与吸收材料的内层接触，从而使得吸收材料能够衰减压力波/脉动。

在本发明的另一示范性方面，该消声设备具有非直线形状，诸如弯曲形状或弧线形状。它的非直线形状确保了任何压力波/脉动，无论它朝哪个方向传播，都将在波/脉动穿过内腔时经由内腔开口与吸收材料内层接触。

在下文中详细地讨论本发明的再有的其它方面、实施例和优势。

附图说明

为了更全面地理解本发明的本质和所希望的目标，结合附图参考以下具体实施方式，在附图中，在所有视图中相同的附图标记表示相应的部件，且在附图中：

图1为利用油分离器的制冷/冷却系统的已知示范性设置的示意图。

图2为根据本发明的油分离器的消声设备的示范性实施例的透视图。

图3为沿着图2中的线3-3所截取的图2的消声设备的侧视截面图；以及

图4为示范性油分离器的部分剖视透视图，其中图2和图3的消声设备已被放置在它的内部区域内。

具体实施方式

本发明提供了用于降低由制冷或冷却系统(诸如水冷式冷却器型制冷系统)的油分离器所产生的噪声级输出的消声设备和使用该消声设备的方法。在使用中，本发明的消声设备被放置到油分离器内，以便衰减从制冷系统的压缩机中发出的压力波/脉动。如上文所述，这些波/脉动被认为是形成振动力的原因，这些振动力使油分离器表面振动且也在它的附近不利地产生较高的噪声级。在使用本发明的消声设备期间发生衰减，这是因为压力波/脉动与位于消声设备内的吸收材料接触。吸收材料将压力波/脉动的能量消散/衰减为热量，且因此降低了由来自压力波/脉动的能量所造成的油分离器的结果振动(和从油分离器所输出的噪声级)。

本发明的消声设备具有许多益处。特别地，该消声设备不仅成功地降低了油分离器噪声级，而且当它在被置于油分离器内时降低油分离器的噪声级，因此制冷/冷却系统无需占据额外的空间且并不将消声设备向高压差暴露。

图2和图3描绘了根据本发明的示范性油分离器消声设备100。如在图3中最好地示出的那样，该消声设备100具有管状主体，该管状主体包括包围内层120的外壳110，其中该内层具有内壳130，即，外壳和内壳将内层“夹在中间”。虽然目前优选地，消声设备100的壳110、130和内层120的数目和设置如图2与图3所示，但是消声设备包括与比图中所描绘的更多或更少的层及/或更多或更少的壳，及/或层及/或壳具有与所示出的不同的设置也属于本发明的范畴之内。

消声设备100具有第一端140、第二端150和在这两端之间的内腔160，其中该内腔被内壳130包围。消声设备100的第二端150适于连接到油分离器500的内部区域510上，如图4所示且如将在下文中更详细地描述的那样。如根据本发明目前优选的那样，消声设备100的第一端140和第二端150具有类似大小的(即，类似直径)的内腔开口；然而，这并非本发明的要求。

为了允许消声设备100成功地降低内部放置有该消声设备的油分离器的噪声级输出，该消声设备的外壳110、内层120和内壳130中的至少一个应至少部分地由吸收来自压力波的能量(其从压缩机发出并且被传送给油分离器)并将该能量消散/衰减为可吸收热量的材料制成。根据本发明目前优选的实施例，消声设备100的内层120由这种吸收材料制成。吸收材料的具体选择可能根据若干因素变化，包括(但不限于)成本、阻尼特性、可用性和设计者偏好。根据本发明的示范性实施例，吸收材料为玻璃纤维材料。目前优选的玻璃纤维材料包括具有酚醛树脂的玻璃纤维，其中该材料具有范围在大约86kg/m³至大约105kg/m³的密度和大约177℃的最大温度。

构建外壳110和内壳130的材料应较强且耐用，但并不昂贵。外壳110和内壳130可以由不同或相同的材料构建而成；然而，根据本发明的示范性实施例，外壳110和内壳130均由金属板料构建而成。目前优选的金属板料是钢，但是也可利用其它的基于金属的材料。

如图2和图3所示，内壳130内限定有多个穿孔或开口170。每个开口170提供在内腔160与吸收材料的内层120之间的直接流体连通。开口170的目的在于使得通过消声设备100的内腔160传播/传递的压力波/脉动能够与吸收材料的内层120接触，因此，使得吸收材料能够衰减压力波/脉动。

开口170的大小、形状、数目以及间距可取决于若干因素而不同，包括(但不限于)，预期将遭受的压力波/脉动的频率。根据本发明目前优选的实施例，开口170被限定在内壳130的总表面积的大约10％至大约50％的范围。而且，虽然开口170可具有任何的形状和任何的间距，但开口目前优选地为基本上圆形且彼此以基本上相同的距离间隔，如在图3中最好地示出。

消声设备100的大小和形状也是可变的；然而，目前优选的是消声设备100具有非直线形状。举例而言，图2和图3描绘了具有弯曲形状的消声设备。不希望受理论的束缚，人们相信与直线形状相比，非直线形状将更可能成功地降低由压力波/脉动使油分离器振动所导致的油分离器噪声级。这被认为是由于这些压力波倾向于在进入消声设备170的内腔160后在多个方向上(包括基本上直线的)传播的事实。如果压力波直线传播通过直线消声设备的内腔，那么直线波将可能进入，行进穿过消声设备，并且从消声设备出来而不经由开口170与内层120接触。如果这种情况发生，那么压力波将不会被衰减且由于该波所致的结果噪声级将不会被降低。如果，相反，消声设备100具有非直线形状，如根据本发明的情况，那么任何压力波，无论它朝哪个方向传播，将在该波穿过消声设备的内腔160时在某些点经由开口170与内层120接触。

消声设备100的非直线形状是优选的，这还因为它允许该设备具有较大尺寸(与具有直线形状的设备相比)同时仍安装在在油分离器的空间限制的范围内。这允许在弯曲设备的第一端140与第二端150之间限定较长的内腔160，因此提供压力波经由开口170与内层120接触的增加的机会。

如目前优选的那样，非直线消声设备具有至少一个弯曲点。举例而言，图2和图3的消声设备100具有多个弯曲点200A、200B(如在图3中最好地示出的那样)，其中在这些弯曲点中的若干弯曲点形成的弯曲角α₁、α₂均为大约135°。弯曲点的数目可与图示不同，它们的位置及/或由此所限定的弯曲角也可不同。

根据本发明的示范性实施例，弯曲点200A、200B中的每一个还是连接点，即，消声设备100的第一区段400在第一弯曲点200A连接到消声设备的第二区段410上，且消声设备的第二区段在第二弯曲点200B连接到消声设备的第三区段420上。可以本领域普遍所知的方法进行这些连接，例如，通过使用焊接及/或铆钉。然而，应注意的是，根据本发明，弯曲点的数目可比连接点的数目更少或更多。

消声设备可具有其它的非直线形状，诸如弧线形状，与直线形状相比，这种弧线形状也将是优选的。根据其中消声设备100具有弧线形状的本发明的实施例，目前优选地，消声设备具有一个连续区段而非若干连接的区段。

再次参看图2，消声设备100的第二端150附接(例如，通过焊接)到固定区域300，固定区域300的大小和形状允许消声设备被固定到油分离器500的内部区域510(参看图4)。在本发明的示范性实施例中，固定区域300是端板，该端板具有平坦部分310，该消声设备100的第二端150附接到该平坦部分310。端板300还具有弧形部分320，其中该弧形部分的圆形状更易于允许消声设备100可靠地固定到油分离器500的圆形内部区域510上。固定区域300大体上由基于金属(例如，钢)的材料制成且可使用本领域中已知的工艺固定到油分离器500，包括但不限于钎焊(brazing)、焊接和/或通过使用铆钉。

可选地且如图所示，支承元件600可附接(例如，通过焊接)到消声设备100的第一区段400上和油分离器500的内部区域510上。支承元件600的存在通过承担第一区段400的重量而向消声设备100提供附加的支承。支承元件600可由多种材料制成，包括但不限于一种或多种基于金属的材料(例如，钢)。

消声设备100的大小可取决于若干因素而不同，最为显著的是其中安装该消声设备的油分离器的大小。目前优选的是，消声设备100的大小随着油分离器的大小成比例变化。举例而言，为了安装于14英寸油分离器内的消声设备100的预定大小将不同于将安装于16英寸油分离器或18英寸油分离器内的消声设备，其中用于16英寸油分离器的消声设备的大小大体上为用于14英寸油分离器的消声设备的大小的大约16/14倍，而用于18英寸油分离器的消声设备的大小的大约16/18倍。

根据其中消声设备100被放置在14英寸油分离器中的本发明的示范性实施例，由消声设备所占据的有效高度H(参看图3)在大约7.5英寸到大约9.5英寸的范围内，且目前优选地为大约8.5英寸的有效长度，且由消声设备所占据的有效长度L(参看图3)在大约11英寸到大约13.5英寸的范围内，且目前优选地为大约13.2英寸的有效高度。对于放置在16英寸油分离器内，这些度量将为对于14英寸油分离器的度量的大约16/14倍且对于放置在18英寸油分离器内，这些度量将为对于14英寸油分离器的度量的大约18/14倍。

进行实验来评定本发明的消声设备100的降噪效率。根据国际标准化组织指南(ISO 9614)来执行实验。实验结果在下文的表格I中示出。

表格I

压力波(倍频程赫兹)	125	250	500	1000	2000	4000
							由于消声设备的存在所致的声音变化(dB)	-10	-15	-9	-6	-10	-14

综合dBA＝-8

为了积累表格I中的测试结果，首先操作制冷系统使得它的油分离器遭遇从它的压缩机发出的六种不同的压力波频率(125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz和4000Hz)，其中测量并记录由油分离器响应这些压力波级中的每一个所输出的噪声级。然后将图2和图3所示类型的消声设备100安装在油分离器内且重复测试条件以采集可比较的数据。

表格I中的实验结果展示了由于消声设备100的存在而在每个压力波频率等级均存在声降低，其中声降低被计算为在无消声设备的油分离器的声级与具有安装在它的内部区域内的本发明的消声设备的同一油分离器的声级之间的差异。因此，在125Hz的-10dB测量表示在消声设备100安装于油分离器内之后所取得的噪声级测量小于在不设有消声设备的同一油分离器时所取得的测量10dB。-8dBA的综合dBA(global dBA)还证明存在声降低，且压力波/脉动的主频带在大约500到1000Hz的范围中。

表格I中的结果是非常有利的。特别地，对于六个选定压力波频带均观察到显著的降噪水平。这是重要的，因为不同的压缩机以不同的主压力输出水平操作且因此将产生不同的综合dBA测量。

因此，图2和图3所示类型的消声设备100可安装于油分离器中，将有把握地降低噪声级至少6dB，取决于从压缩机所发出的压力波/脉动的主频带，降噪水平也可能高达15dB。这些是显著的降噪水平，特别是当考虑到油分离器所位于的制冷系统的整个寿命期间向降低的噪声级暴露的效果时。而且，作为一般情况，如果紧密安装包括油分离器的多个制冷系统，在6dB与15dB之间的降噪水平将更为显著。

尽管已经参考了目前优选实施例的细节描述了本发明，但是并不是用于使这些细节视作限制本发明的范畴，除非其包括于本发明的权利要求的范围内，即，本发明的前述描述只是说明性的且应了解在不背离如权利要求所陈述的本发明的精神与范畴的情况下可以进行变化和修改。而且，在本文中所提到的任何文献通过其全文引用的方式结合到本文中，同样地是在本文中所提及的文献中的被参考的任何其它文献。

Claims

1.一种用于降低由制冷或冷却系统内的油分离器所输出的噪声级的方法，所述方法包括步骤：

提供与所述油分离器分开的消声设备，所述消声设备具有消声段，其中，所述消声段包括消声主体，所述消声主体具有第一端、第二端、在所述第一端和第二端之间延伸的内腔、外壳、内壳和在所述外壳和内壳之间的内层，所述内层至少部分地由能够衰减压力波/脉动的吸收材料构建而成，且所述内壳内限定有多个开口以便允许在所述内腔与所述吸收材料之间的直接流体流通；以及

将所述消声设备放置在油分离器的内部区域内，所述消声设备被固定到油分离器的内部区域，非直线的所述消声设备具有至少一个弯曲点。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消声设备沿着其轴线具有非直线形状。

3．根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述非直线形状选自有角度的形状和曲线的形状。

4．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过将所述消声设备附接到所述油分离器的所述内部区域上来完成将消声设备放置在油分离器的内部区域内的所述步骤。

5．根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述消声设备附接到固定元件的第一端上，且所述固定元件的第二端附接到所述油分离器的所述内部区域上。

6．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述固定元件的所述第二端是弧形。

7．根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述消声设备附接到支承元件的第一端上，且所述支承元件的第二端附接到所述油分离器的内部区域上。

8．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸收材料为玻璃纤维材料。

9．一种制冷系统，包括油分离器、与油分离器分开并且用于放置在所述油分离器的内部区域内的消声设备，所述消声设备包括：

消声主体，具有第一端、第二端、在所述第一端和第二端之间延伸的内腔、外壳、内壳和在所述外壳和内壳之间的内层，所述内层至少部分地由能够衰减压力波/脉动的吸收材料构建而成，且所述内壳内限定有多个开口以便允许在所述内腔与所述吸收材料之间的直接流体流通，非直线的所述消声设备具有至少一个弯曲点。

10．根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述吸收材料为玻璃纤维材料。

11．根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述外壳和所述内壳中的每一个均由金属板料制成。

12．根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述消声设备沿着其轴线具有非直线形状。

13．根据权利要求12所述的制冷系统，其特征在于，所述非直线形状选自弯曲形状和曲线的形状。

14．根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述消声设备的所述第二端附接到固定元件的第一端上；所述固定元件的第二端适于附接到油分离器的内部区域上。

15．根据权利要求14所述的制冷系统，其特征在于，所述固定元件的第二端是弧形。

16．根据权利要求9所述的制冷系统，其特征在于，所述消声设备附接到支承元件的第一端上，且所述支承元件的第二端附接到所述油分离器的内部区域上。