CN101749225B - 一种压缩机阀腔气流脉动衰减器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩机阀腔气流脉动衰减器，该衰减器由容器和长度可调的短管构成，通过压缩机气阀的安装孔，安装在压缩机阀腔上，并用短管连通容器腔和压缩机阀腔，调节短管的长度，可以改变由容器和短管构成的共鸣器对应的截止频率，从而将气流脉动主激发频率对应的脉动波大幅衰减，进而使压缩机阀腔及相应管路内的气流脉动得以衰减，解决了缓冲罐或其他脉动衰减器只能衰减远离压缩机的管路部分内的脉动，而对压缩机阀腔及相应管路内的脉动无衰减效果的问题，本发明在压缩机轴向或径向吸、排气阀腔均可安装，而且可以与缓冲罐或其他脉动衰减器同时使用。

Description

一种压缩机阀腔气流脉动衰减器

技术领域

本发明属于流体机械领域，涉及一种气流脉动衰减器，尤其是一种用于压缩机阀腔的气流脉动衰减器。

背景技术

压缩机广泛应用于石油、化工、冶金等行业中，尤其是活塞式压缩机，其周期性的吸、排气会引起输气管道及压缩机阀腔内产生强烈的气流脉动。管道内的气流脉动会引起压缩机设备和管道的振动、降低压缩机的可靠性和经济性等，同时强烈的气流脉动还会产生噪声。而压缩机阀腔内的气流脉动除了导致压缩机及与其相连的管道振动外，还会引起压缩机气阀的高频颤振，是气阀损坏的重要原因。

目前通常采用的消减气流脉动的装置是安装于压缩机进、出口法兰处的吸、排气缓冲罐或吸、排气脉动缓冲器，尽管该类装置对远离压缩机的管路内的气流脉动有明显的衰减作用，但却很难衰减其之前管路及压缩机阀腔内的气流脉动；通过在缓冲罐或脉动缓冲器与压缩机连接法兰之间加装孔板的方法，只能进一步衰减远离缓冲罐或脉动缓冲器的管路部分的气流脉动，对压缩机阀腔内的气流脉动没有缓冲作用，有时甚至会加剧阀腔内的气流脉动。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，减小管道内的气流脉动，提供一种压缩机阀腔气流脉动衰减器，该衰减器应用亥姆霍兹共鸣器原理，由容器和插在容器上的管子构成，通过压缩机气阀的安装孔，直接安装在压缩机阀腔上，同时共鸣器的容器腔通过长度可调的短管与压缩机阀腔相连通，从而将气流脉动主激发频率对应的脉动波大幅衰减，改善压缩机气阀工作环境。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

这种压缩机阀腔气流脉动衰减器，包括容器壳体，所述容器壳体为筒状的敞口杯形结构，容器壳体的上端敞口设有端盖，端盖与容器壳体形成封闭的容器腔，容器壳体的底部垂直设有通孔，通孔上同轴紧密固定有固定管，固定管一端套设有活动管；容器壳体底部端面与压缩机阀腔上部的压阀盖紧密贴合。

上述容器壳体上端敞口与端盖通过法兰联接。

上述容器壳体上端敞口设有法兰凸缘，端盖为法兰端盖。

上述容器壳体底端设有法兰凸缘，容器壳体底部端面通过法兰凸缘与压缩机阀腔上部的压阀盖紧密贴合。

本发明一种优选方案是：将所述的固定管和活动管均设于容器腔内，活动管套在固定管的上部，固定管的下端插在通孔内。进一步的，该方案中，固定管的下部穿过通孔且固定管的下端伸到压缩机阀腔中。

本发明的另一种优选方案是：将所述固定管和活动管均设于压缩机阀腔内，活动管套在固定管的下部，固定管的上端插在通孔内。

上述活动管通过螺纹连接在固定管上，或者活动管通过径向紧定螺钉固定在固定管上。

所述容器壳体与端盖之间以及容器壳体与压阀盖之间安装有O型圈。

本发明旨在解决压缩机阀腔及相应管路内的气流脉动问题，其应用亥姆霍兹共鸣器原理，由容器和短管(固定管和活动管)构成，容器底部端面与压阀盖端面紧密贴合，该衰减器通过压缩机气阀的安装孔，直接安装在压缩机阀腔上，同时共鸣器的容器腔通过长度可调的短管与压缩机阀腔相连通。通过调节短管的长度(即调节固定管和活动管的套设深度)，可以对容器和短管构成的共鸣器的截止频率进行调节，从而将气流脉动主激发频率对应的脉动波大幅衰减，达到衰减压缩机阀腔及相应管路内气流脉动，改善压缩机气阀工作环境的目的。

本发明解决了缓冲罐或其他脉动衰减器只能衰减远离压缩机的管路部分内的脉动，而对压缩机阀腔及相应管路内的脉动无衰减效果的问题，该脉动衰减器容器壳体上的端盖可以拆卸，而且短管长度容易调节，整个衰减器安装简便，压缩机轴向或径向吸、排气阀腔均可安装，而且可以与缓冲罐或其他脉动衰减器同时使用。

附图说明

图1为本发明设置短管一部分安置在容器腔内另一部分安置在压缩机阀腔内的结构示意剖面图；

图2为本发明设置短管完全安置在容器腔内的结构示意剖面图；

图3为本发明设置短管完全安置在压缩机阀腔内的结构示意剖面图；

图4为本发明的外部结构立体图；

图5为活动管通过螺纹连接在固定管上的示意图；

图6为活动管通过紧定螺钉连接在固定管上的示意图；

图7为亥姆霍兹共鸣器结构示意图；

图8为亥姆霍兹共鸣器频率特性示意图；

其中，1.气缸体，2.连杆，3.活塞，4.气缸盖，5.气阀，6.压阀罩，7.压阀盖，8a.固定管，8b.活动管，9a.容器壳体，9b.端盖，10.O型圈，11.排气口，12.紧定螺钉，13.通孔，I阀孔，II气阀安装孔，A气缸，B阀腔，C容器腔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图如图1～4所示，本发明提出的这种压缩机阀腔气流脉动衰减器，包括容器壳体9a、端盖9b以及固定管8a和活动管8b，其中容器壳体9a是一个具有筒状敞口杯形结构的容器，端盖9b与容器壳体9a上端面相连接，容器壳体9a和端盖9b共同围成了容器腔C。容器壳体9a的底部垂直设有通孔13，通孔13上同轴紧密固定有固定管8a，固定管8a一端套设有活动管8b，具体如图5，活动管8b通过螺纹连接在固定管8a上，可以通过螺纹使活动管8a轴向来回移动，或者如图6，活动管8b通过径向的紧定螺钉12固定在固定管上，松开紧定螺钉12，调节活动管8b的插入长度，可以随意调节整个管子的长度。

容器壳体9a的下端面和压缩机阀腔(B)上部的压阀盖7紧密贴合，压阀盖7同时与气缸盖4相连接，压阀盖7的下端面将压阀罩6紧压在压缩机气阀5上，将压缩机气阀5压紧于阀孔I内，压阀罩6和气阀5置于气缸盖4内，气缸盖4的下方即为压缩机的气缸体1、活塞3和连杆2(如图所示)。容器壳体9a的下端面、压阀盖7、压阀罩6和气阀5共同围成了压缩机阀腔B。

以上是本发明的主要结构特征，本发明在安装固定管8a和活动管8b时，可以有以下几种不同的安装方式：

方式一、如图1所示，固定管8a和活动管8b均设于容器腔C内，活动管8b套在固定管8a的上部，固定管8a的下端插在通孔13内。并且固定管8a的下部穿过通孔13且固定管8a的下端伸到压缩机阀腔B中，即使固定管8a和活动管8b组成的可调节长度的短管一部分安置在容器腔C内另一部分安置在压缩机阀腔B内。

方式二、如图2所示，与图1中的方式稍有不同，即由固定管8a和活动管8b组成的短管可完全安置在容器腔C内，固定管8a的下端与容器壳体9a的底部外侧面平齐。

方式三、如图3所示，固定管8a和活动管8b均设于压缩机阀腔B内，活动管8b套在固定管8a的下部，固定管8a的上端插在通孔13内。即由固定管8a和活动管8b组成的可调节长度的短管完全安置在压缩机阀腔B内，固定管8a的上端与容器壳体9a的底部内侧面平齐。

除了以上主要的安装部件外，由于该衰减器是通过压缩机气阀的安装孔II安装在压缩机阀腔上的。容器腔C通过短管与压缩机阀腔B相连通，为了密封，在容器壳体9a与端盖9b之间以及容器壳体9a与压阀盖7之间安装有O型圈10，防止容器腔C和压缩机阀腔B内的气体泄漏。

以下对本发明的设计及工作原理进行详细介绍：

气流脉动的主激发频率与压缩机转速之间的关系可由以下式(1)

计算：

$f_{\mathrm{ex}}=C_{\mathrm{af}}\·\frac{N}{60}$ 式(1)

其中，

f_ex——气流脉动的主激发频率(Hz)；

C_af——与压缩机作用形式有关的系数，单作用C_af取1，双作用C_af取2；

N——压缩机的转速(r/min)。

如图7所示，亥姆霍兹共鸣器由容器和短管构成，共鸣器的截止频率可由以下式(2)计算：

$f_0=\frac{c}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{S_b}{{L_b}^{\′}\·V}}$ 式(2)

其中，

f₀——共鸣器的截止频率(Hz)；

c——声速(m/s)；

L_b——短管的长度(m)；

D_b——短管的直径(m)；

S_b——短管的截面积(m²)；

L_b′——短管的当量长度(m)，且L_b′＝L_b+0.85D_b；

V——容器腔的容积(m³)。

如图8所示，亥姆霍兹共鸣器的透射系数在截止频率时，几乎为零，即当来自左边的入射波的频率为共鸣器的截止频率时，入射波将全部透射进入共鸣器的容器空腔内，使右边管道内的透射波几乎为零，从而使后续管路内不再出现脉动波。

由公式(2)可以看出，调节容器腔的容积V或者短管长度L_b均能改变共鸣器的截止频率，但在工程上对容器腔容积V进行调节相对复杂，而调节短管长度L_b很容易实现，这正是本发明采取的方案。根据公式(2)，消减高频脉动波时需要增大短管长度，如图5所示，活动管8b通过螺纹连接在固定管8a上，旋转活动管，使活动管8b伸长，从而使短管长度增加；或者如图6所示，活动管8b通过紧定螺钉连接在固定管8a上，松开紧定螺钉，使活动管8b伸长，从而增加短管长度。消减低频脉动波时则需缩短短管长度。

综上所述，本发明安装于压缩机阀腔上，其是一种截止频率可调的气流脉动衰减器，该衰减器通过压缩机气阀的安装孔II安装在压缩机阀腔上，使容器腔C通过长度可调的短管与压缩机阀腔B相通，通过调节短管的长度，对容器和短管构成的共鸣器对应的截止频率进行调节，当脉动波由气缸A通过气阀5进入阀腔B时，气流脉动主激发频率对应的脉动波几乎被共鸣器完全衰减，由于在没有高阶共振的情况下，气流脉动主激发频率对应的脉动分量最大，故经由阀腔B、排气口11进入后续管路的脉动波已急剧衰减，进而达到了衰减压缩机阀腔及相应管路内的气流脉动及改善压缩机气阀工作环境、提高气阀寿命的目的。

本发明的气流脉动衰减器可用于各种往复式压缩机中，特别是石油、化工、冶金等行业使用的空气压缩机及各种工艺压缩机中。

Claims (4)

1.一种压缩机阀腔气流脉动衰减器，包括容器壳体(9a)，其特征在于：所述容器壳体(9a)为筒状的敞口杯形结构，容器壳体(9a)的上端敞口设有端盖(9b)，端盖(9b)与容器壳体(9a)形成封闭的容器腔(C)，容器壳体(9a)的底部垂直设有通孔(13)，通孔(13)上同轴紧密固定有固定管(8a)，固定管(8a)一端套设有活动管(8b)；容器壳体(9a)的下端面、压阀盖(7)、压阀罩(6)和气阀(5)共同围成了压缩机阀腔(B)；容器壳体(9a)底部端面与压缩机阀腔(B)上部的压阀盖(7)紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的压缩机阀腔气流脉动衰减器，其特征在于：所述固定管(8a)和活动管(8b)均设于容器腔(C)内，活动管(8b)套在固定管(8a)的上部，固定管(8a)的下端插在通孔(13)内。

3.根据权利要求2所述的压缩机阀腔气流脉动衰减器，其特征在于：所述固定管(8a)的下部穿过通孔(13)且固定管(8a)的下端伸到压缩机阀腔(B)中。

4.根据权利要求1所述的压缩机阀腔气流脉动衰减器，其特征在于：所述固定管(8a)和活动管(8b)均设于压缩机阀腔(B)内，活动管(8b)套在固定管(8a)的下部，固定管(8a)的上端插在通孔(13)内。

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