CN102317632A - 涡轮机或活塞式发动机的消声器 - Google Patents

涡轮机或活塞式发动机的消声器 Download PDF

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Abstract

一种用于涡轮机或活塞式发动机尤其是螺杆式压缩机的消声器，所述消声器包括壳体(1.1-1.3)；具有至少一个盘片(3、4、5)的盘片系统，所述盘片固定在所述壳体上；具有至少一个管件(2.1、2.2)的、固定在所述盘片系统上的管件系统，所述管件系统用于引导所述涡轮机或活塞式发动机的流体；由形状固定的材料制成的、阻尼振动的外壳(9)，所述外壳在所述壳体(2.2)的外侧上至少部分地覆盖所述壳体，其中，在所述管件系统和所述壳体之间设置至少一个弹性元件(3.3、4.3、6、7、8)。

Description

涡轮机或活塞式发动机的消声器
本发明涉及一种用于涡轮机或活塞式发动机的消声器，特别是用于螺杆式压缩机或者螺杆式膨胀机的消声器，以及涉及一种用于制造这种消声器的方法。
涡轮机和活塞式发动机工作时经常出现振动，这种振动例如通过流体中的压力波动、机器的周期性激励等产生，并且特别是导致不期望的噪声扩散。为了减少噪声传递和扩散，已知的是，在涡轮机和活塞式发动机或它们的级组(Stufen)的前端和/或后端串接消声器，流体从这些消声器穿过，并且在此通常以耗散方式减少流体中的压力振动。
为此，从内部运行实践中已知一种根据权利要求1的前序部分的消声器，其中，流体环流居中的、容纳在壳体中的阻尼连杆。为了减少噪声的传递和扩散，壳体在其外侧利用砂型外壳包围。
本发明的任务在于，提供一种用于涡轮机或者活塞式发动机、尤其是螺杆式压缩机的改进的消声器。
为了解决该任务，通过权利要求1和/或11的特征部分的特征来改进根据权利要求1前序部分的消声器。用于制造根据本发明的消声器的方法受权利要求13保护，从属权利要求涉及有利的改进方式。
本发明一方面基于以下的认识：迄今为止的砂型外壳都不能以最佳方式阻尼壳体的振动，这是因为基于重力作用，原砂不能全面均匀地贴合。因此，根据本发明的一个方面，建议所述壳体在其外侧上被由形状固定的材料制成的、阻尼振动的外壳覆盖。从而在壳体和外壳之间存在均匀的接触。按照有利方式，应用形状固定的材料还能简化外壳在壳体上的固定。
另一方面，本发明还考虑以下认识：固体噪声在消声器中(如按照内部实践迄今为止所应用的消声器)，在与运行至关重要的频率范围内，绝大部分通过内部管件产生，从而壳体在其外侧上利用砂型外壳进行的单独阻尼并没有以最佳方式减少噪声传递和扩散。因此按照本发明的另一方面(其特别优选地可以与上述由形状固定的材料制成的外壳组合)，建议在管件系统和壳体之间设置弹性元件。由此可使管件系统在振动技术方面部分解耦，如此尤其可以减少固体噪声的传递。
根据本发明的消声器被设置用于涡轮机或者活塞式发动机特别是压缩机，在螺杆式压缩机中应用具有特别的优点，螺杆式压缩机基于其作用机制承受猛烈的周期性振动激励。所述消声器包括：一体的或者优选多部分的壳体；具有一个或者优选多个管件的管件系统，所述管件系统用于引导所述涡轮机或活塞式发动机的流体，例如过程气体、液体等等；具有一个或者优选多个盘片的盘片系统，所述盘片以可松开方式例如通过拧接摩擦锁合地卡接在壳体上，或者以不可松开方式例如通过焊接固定在所述壳体上，并支承管件系统的管件。一个或多个盘片尤其也可以例如通过最初成型或者变型成型方式至少部分地与壳体整合为一体。
根据本发明的第一方面，在所述管件系统和所述壳体之间设置一个或者多个弹性元件，以便所述管件系统在振动技术方面至少部分地相对于壳体解耦。一个或多个优选所有的弹性元件优选均按照阻尼振动的方式构造，为此具有相对于重要的频率范围优选较高的阻尼常数。较高的阻尼常数的特点在于，例如可以在重要的频率范围内足够明显地降低消声器的频率特性中的振幅。弹性元件尤其可以由弹性体、热塑性塑料或热固性塑料或者密封材料构制成，这些密封材料还用于凸缘连接。
通过在振动技术方面的解耦，消声器的谐振频率和在其频率特性中的振幅峰值，即对激励的振动响应通过激励频率延迟，并由此减少噪声传递和扩散。通过阻尼振动的元件还可以耗散振动能，并由此进一步减少噪声传递和扩散。
在一个优选的实施方式中，盘片系统的一个或者多个优选全部盘片具有弹性元件。为此例如一个优选基本为盘片状的弹性元件(其例如由塑料如聚苯乙烯、密封材料或者其它粘弹性材料制成，尤其是由橡胶制成)可以优选以不可松开方式固定在盘片的金属层上，例如在此粘合、硫化粘接或者注射成型。每两个金属层特别优选地夹心式地包围盘片状的弹性元件。
通过优选薄的金属层和弹性的元件，盘片呈弯曲回弹形或者拱形回弹，并且管件由此相对于壳体解耦。此外，盘片上的阻尼振动元件不仅耗散悬挂在盘片上的管件中的振动能，而且还耗散冲击盘片的流体中的振动能。
附加或者另选的是，也可以在一个或者多个、优选全部盘片和管件系统之间设置弹性的优选阻尼振动的元件。
在一个优选的设计中，管件系统摩擦锁合地固定在盘片系统中，具体而言，例如将管件系统的管件推入孔或套筒或者从其中推出，这些孔或套筒构造在盘片中或者固定在盘片上。这样就能在管件和盘片之间的接触区域中设置弹性的优选阻尼振动的元件，所述元件例如由塑料、橡胶或者其它粘弹性材料制成。通过这种摩擦锁合的卡接还可以有利地简化消声器的安装和拆卸。
管件系统的一个或者多个、优选所有管件优选具有横向于穿流方向的开口。为此，所述管件例如可以由孔板、金属丝网等制成。从这些开口流过的流体减少振动，此外还改善了消声器的热动力学特性和重量。
在管件系统的管件之间，但也可在一些管件内部设置阻尼材料，例如矿物棉，以便进一步阻尼流体中的振动。
优选如此小地选择管件直径，使得可以在消声器中减小横模(Quermode)。为此，尤其是液压的管件的直径D、圆周率π和涡轮机或活塞式发动机的冲击频率fA的乘积有利地是涡轮机或活塞式发动机的流体的声速c的最多双倍特别是最多1.8倍，故有：
D＜1.8·c/(fA·π)。
为了仍然获得足够的消声器总横截面积，在一个优选实施方式中，多个尤其至少三个管件以优选等距地分布在壳体周边上的方式容纳在该壳体中。
根据本发明的第二方面(其优选能与前述第一方面组合)，所述壳体在其外侧上完全地或者部分地覆盖以由形状固定的材料制成的阻尼振动的外壳。一方面，所述外壳通过其质量延迟消声器的谐振频率和在其频率特性中的振幅峰值，另一方面，所述外壳阻尼尤其是高频率的振动。与砂型外壳相反，这种形状固定的材料在此改善了与壳体的接触，进而改善了在振动技术方面与壳体的耦联。此外已证实，形状固定的材料具有更好的阻尼特性。
形状固定的外壳材料的另一个优点在于：这种材料—与原砂相反—能更好地置于壳体上。为此优选可以将该材料在液态或者粘性状态下施加到壳体上，具体而言例如通过注射成型该材料，或者将壳体浸入由形状固定的材料构成的池，然后材料在壳体上硬化，例如自身在加热情况下与空气反应或者通过添加交联剂来硬化。
形状固定的材料优选是有粘性的，即粘附在其他表面上。这样进一步改善了与壳体的接触，进而改善了在振动技术方面与壳体的耦联，并且还简化在壳体上的固定。
已表明纤维水泥砂浆或者塑料特别是聚氨酯作为特别适当的、形状固定的和有粘性的材料，它们同样具有良好的阻尼特性和良好的可操作性。
由从属权利要求和实施例可得出其他优点和特征。为此，唯一的图1部分示意性地以纵剖图示出按照本发明一个实施方式的消声器的上半部分。
图1以纵剖图示出按照本发明一个实施方式的消声器的上半部分。该消声器包括一个三部分的壳体，该壳体具有在穿流方向上位于上游的前壳体部分1.1、通过如在图1中用虚线示出的凸缘与该前壳体部分拧接的中间部分1.2以及位于下游的后壳体部分1.3，该后壳体部分基本与前壳体部分1.1对称，且同样通过凸缘与中间部分1.2拧接。
盘片系统的盘片3或4分别以摩擦锁合方式卡接在前壳体部分1.1与中间部分1.2或者中间部分1.2与后壳体部分1.3的凸缘之间。这些盘片被构造为三部分并且各包括一弹性盘片3.3或4.3，该弹性盘片3.3或4.3夹心状地容纳在金属层3.1、3.2或4.1、4.2之间并与这些金属层相连接。弹性盘片3.3、4.3由聚苯乙烯制成并且粘接在金属层3.1、3.2或4.1、4.2上。
盘片3、4具有三个均匀分布在壳体内周边上的孔，套筒3.4或4.4穿过这些孔。所述套筒在其内圆周上具有凸肩并且在其外圆周上与盘片3或4焊接，如在图1中以本领域常见的方式通过实心三角形所示的那样。
大约在壳体1的中间焊入另一一体盘片5，该盘片具有与盘片3、4的孔对齐的孔，在这些孔中同样插有套筒5.1，所述套筒在其内圆周上具有居中的、向内突出的凸肩并且与盘片5焊接。该盘片提高了消声器的刚性，尤其对振动起反作用。
三对彼此平行对齐的管件(在图1的上方纵剖图中仅示出其中的一对2.1、2.2)以其端面分别摩擦锁合地插入套筒3.4、5.1或5.1、4.4，并且通过这些套筒卡接地保持在壳体1中，这还有利地实现了补偿壳体1和管件2的例如由热造成的不同长度变化。在此在套筒内圆周和管件外圆周之间分别设置以橡胶环或者塑料环6、7或8形式的粘弹性元件。管件2.1、2.2由孔板制成。
基本上在中间部件1.2的整个外周面上设置由纤维水泥砂浆或聚氨酯制成的形状固定的外壳9。
消声器能阻尼流体中的压力波动，该流体例如由螺杆式压缩机(未示出)输入消声器，此外消声器还能非常有效地减少固体噪声
Figure BPA00001440125400051
的传递和扩散：
-通过流过穿孔的管件2.1、2.2来阻尼流体中的压力波动；
-由于盘片3、4以粘弹性中间层3.3、4.3悬挂在壳体1中且由于通过粘弹性套筒6、7、8摩擦锁合地固定在盘片3、4和5上，管件2.1、2.2在振动技术方面基本上从壳体1解耦，其中，所传递的振动尤其是固体噪声附加地通过粘弹性元件3.3、4.3、6、7和8的变形功而耗散；
-就此而言起消声板作用的盘片3、4阻尼流体中的振动；和
-形状固定的外壳9附加阻尼壳体1中的振动。
上述措施按照有利方式共同作用。当然通过这些措施之一已经能够实现按照有利方式降低噪声。这样例如可以在未示出的变形方式中将管件2.1、2.2直接(即粘弹性套筒6至8没有置于其间)插入套筒3.4、4.4或5.1，这样能有利地改善消声器的耐疲劳度和安装或拆卸。附加或者另选的是，可以取消由形状固定的材料制成的外壳9，或者可以在通常已知的消声器中应用在振动技术方面未解耦的内部管件。
附图标记列表
1.1-1.3  壳体部分
3        盘片
3.1、3.3 金属层
3.3      弹性元件
3.4      套筒
4        盘片
4.1、4.3 金属层
4.3      弹性元件
4.4      套筒
5        盘片
5.1      套筒
6-8      弹性元件
9        外壳
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于涡轮机或活塞式发动机尤其是螺杆式压缩机的消声器，所述消声器包括：
壳体(1.1-1.3)；
具有至少一个盘片(3、4、5)的盘片系统，所述盘片固定在所述壳体上；和
具有至少一个管件(2.1、2.2)的、固定在所述盘片系统上的管件系统，所述管件系统用于引导所述涡轮机或活塞式发动机的流体，
其特征在于，
在所述管件系统和所述壳体之间设置至少一个弹性元件(3.3、4.3、6、7、8)；
按照阻尼振动的方式构造弹性元件，以便使所述管件系统相对于壳体至少部分地在振动技术方面解耦。
2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，按照阻尼振动的方式构造弹性元件。
3.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，所述盘片系统的盘片(3、4)具有弹性元件(3.3、4.3)。
4.根据权利要求3所述的消声器，其特征在于，所述盘片系统的盘片(3、4)具有至少一个金属层(3.1、3.2、4.1、4.2)和固定在所述金属层上的弹性元件(3.3、4.3)。
5.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，在所述盘片系统和所述管件系统之间设置弹性元件(6、7、8)。
6.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，所述管件系统摩擦锁合地固定在所述盘片系统上。
7.根据权利要求6所述的消声器，其特征在于，所述盘片系统具有套筒(3.4、4.4、5.1)，所述管件系统的管件(2.1、2.2)摩擦锁合地容纳在所述套筒中。
8.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，所述管件系统的管件具有横向于穿流方向的开口。
9.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，在所述管件系统的内部和/或外部设置阻尼材料。
10.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，所述管件系统的管件周长(Dπ)和涡轮机或者活塞式发动机的冲击频率(fA)的乘积是涡轮机或者活塞式发动机的流体的声速(c)的最多两倍尤其是最多1.8倍(D＜1.8c/(fAπ)＜2c/fAπ)。
11.用于涡轮机或活塞式发动机尤其是螺杆式压缩机的特别是根据前述权利要求之一所述的消声器，所述消声器包括：
壳体(1.1-1.3)；
具有至少一个盘片(3、4、5)的盘片系统，所述盘片固定在所述壳体上；和
具有至少一个管件(2.1、2.2)的、固定在所述盘片系统上的管件系统，所述管件系统用于引导所述涡轮机或活塞式发动机的流体，
其特征在于由形状固定的材料制成的、阻尼振动的外壳(9)，所述外壳在所述壳体(2.2)的外侧上至少部分地覆盖所述壳体。
12.根据权利要求11所述的消声器，其特征在于，所述形状固定的材料包括纤维水泥砂浆或者塑料。
13.用于制造根据前述权利要求11至12之一所述的消声器的方法，其特征在于，将所述形状固定的材料以液态方式施加到所述壳体上并且在那里硬化。
14.形状固定的、有粘性的材料特别是纤维水泥砂浆和/或塑料用来制造用于涡轮机或活塞式发动机尤其是压缩机的消声器的用途。

Claims (14)

1.用于涡轮机或活塞式发动机尤其是螺杆式压缩机的消声器，所述消声器包括：
壳体(1.1-1.3)；
具有至少一个盘片(3、4、5)的盘片系统，所述盘片固定在所述壳体上；和
具有至少一个管件(2.1、2.2)的、固定在所述盘片系统上的管件系统，所述管件系统用于引导所述涡轮机或活塞式发动机的流体，
其特征在于，
在所述管件系统和所述壳体之间设置至少一个弹性元件(3.3、4.3、6、7、8)。
2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，按照阻尼振动的方式构造弹性元件。
3.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，所述盘片系统的盘片(3、4)具有弹性元件(3.3、4.3)。
4.根据权利要求3所述的消声器，其特征在于，所述盘片系统的盘片(3、4)具有至少一个金属层(3.1、3.2、4.1、4.2)和固定在所述金属层上的弹性元件(3.3、4.3)。
5.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，在所述盘片系统和所述管件系统之间设置弹性元件(6、7、8)。
6.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，所述管件系统摩擦锁合地固定在所述盘片系统上。
7.根据权利要求6所述的消声器，其特征在于，所述盘片系统具有套筒(3.4、4.4、5.1)，所述管件系统的管件(2.1、2.2)摩擦锁合地容纳在所述套筒中。
8.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，所述管件系统的管件具有横向于穿流方向的开口。
9.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，在所述管件系统的内部和/或外部设置阻尼材料。
10.根据前述权利要求之一所述的消声器，其特征在于，所述管件系统的管件周长(Dπ)和涡轮机或者活塞式发动机的冲击频率(fA)的乘积是涡轮机或者活塞式发动机的流体的声速(c)的最多两倍尤其是最多1.8倍(D＜1.8c/(fAπ)＜2c/fAπ)。
11.用于涡轮机或活塞式发动机尤其是螺杆式压缩机的特别是根据前述权利要求之一所述的消声器，所述消声器包括：
壳体(1.1-1.3)；
具有至少一个盘片(3、4、5)的盘片系统，所述盘片固定在所述壳体上；和
具有至少一个管件(2.1、2.2)的、固定在所述盘片系统上的管件系统，所述管件系统用于引导所述涡轮机或活塞式发动机的流体，
其特征在于由形状固定的材料制成的、阻尼振动的外壳(9)，所述外壳在所述壳体(2.2)的外侧上至少部分地覆盖所述壳体。
12.根据权利要求11所述的消声器，其特征在于，所述形状固定的材料包括纤维水泥砂浆或者塑料。
13.用于制造根据前述权利要求11至12之一所述的消声器的方法，其特征在于，将所述形状固定的材料以液态方式施加到所述壳体上并且在那里硬化。
14.形状固定的、有粘性的材料特别是纤维水泥砂浆和/或塑料用来制造用于涡轮机或活塞式发动机尤其是压缩机的消声器的用途。
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