CN1024366C

CN1024366C - 离心压缩机消音器

Info

Publication number: CN1024366C
Application number: CN91101207A
Authority: CN
Inventors: 查尔斯·爱德华·埃宾; 唐纳德·格里德利·内维尔
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1991-02-23
Publication date: 1994-04-27
Anticipated expiration: 2006-02-23
Also published as: CN1054299A; AU7129091A; JPH04219498A; US5007499A; JP2683162B2; KR910021519A

Abstract

改进的消音器装入离心压缩机的排气管中，先将一具有槽形结构的框架装入排气管中，然后将消音器滑入而容纳在框架中以预压缩吸音材料。框架的取向和布局以及框架容纳的消音器与流体流动方向平行，从而减小流体的压降，框架(从而消音装置)在排气管中设置于一弯头的附近，使声音从排气管反射，以多次通过消音器，从而增强其吸音特性。消音器中的吸音材料由细织的Nomex材料组成的、包绕吸音材料的布袋保护，以免受冲蚀。

Description

本发明总的涉及一种离心压缩机，具体涉及一种位于离心压缩机排气管中的消音器装置。

用于大型空调系统的离心压缩机内部具有多个产生声音和震动的组件以及附件，附件包括压缩机本身、电动机、齿轮装置，冷凝器和蒸发器壳体以及排气管。除了在设计构思上要减小这些声音外，通常利用外部加在表面上的隔绝材料或在压缩机排气管中设置内部排气管消音器（即吸音材料，如玻璃纤维，矿物纤维，或聚酯纤维）的方法来减少声音。这种吸音材料都暴露于经过压缩机的压缩流体，如不加以保护，吸音材料就会被冲蚀。例如，通常使用的玻璃纤维吸音材料一般十分脆，难以抵挡得住通常在压缩机运行中遇到的运动，除非事先将吸音材料适当地压缩以给于预负荷。

一种保护玻璃纤维吸音材料使不受腐蚀的措施是在它的两侧使用保护材料，以稳定吸音材料保护它不受运动的损坏。例如，为此可在玻璃纤维材料的两侧夹置打孔的金属板，也可加屏蔽网和玻璃纤维布结构物。但是，人们发现玻璃纤维布也会破损，导致其颗粒进入系统，产生麻烦。此外，随着玻璃纤维布的冲蚀，最终会听任压缩流体流过穿孔的材料的孔而直接作用于封装的吸音材料上，也导致它的冲蚀。由于要求用作吸音和保护的材料必需和它们浸没于其中的冷冻剂和润滑剂相容，这个冲蚀问题就更为复杂了。

在压缩机排气管中安装消音器装置的通常途径是利用焊接或类似方法将整个装置牢牢地固定于排气管的内侧壁。因为排气管尺寸较小，且希望将消音器安置在管内的轴向位置上，操作受到很大的限制，从而使安装工艺变得十分复杂。另外，通常焊接是在十分接近于消音器中的吸音材料处进行的，所以吸音材料有被焊接热量损坏的可能。

另一种处理方法不将消音器装置直接装进排气管中，而是将排气管去掉一部分，安装上一段由具有管状结构且在该结构中预先装有消音器装置的完整的替代部分。这种装置习惯上利用配对的法兰加以连接。因此，这种方法费用比较大，包括时间和材料上的较大的耗费。

为了获得消音器装置的所希望的性能特点，人们往往发现必须在排气管中设置一较厚的吸音垫。

为了不过分限制流体的流动（厚垫及其保护元件会限制流体的流动），常常在消音器装置的周围设置一灯泡状结构，从而减小通过它时造成的压降。这当然为系统增加了一笔大的费用。

一种已知的防止冲蚀的方法是将吸音材料预加载，使它在暴露于通常压缩机工作时会遇到的流体和压力状态下不易运动或振动。这种吸音材料的预加载可利用将它在消音器结构的框架中压缩的方法实现。例如，将玻璃纤维材料装入框架中，然后在适当压缩框架之后利用焊接，紧固件或诸如此类东西永久固定住该压缩位置的方法实现上述预加载。这种方法耗时而费线，且容易导致吸音材料压缩程度的不同。另外，如果不是不可能的话，不丢弃和更换整个消音器框架是很难以更换玻璃纤维元件的。

所以，本发明的目的是提供一种改进的离心压缩机消音器装置以及安装它的方法。

按照本发明方案，一种改进的消音装置，它具有吸音材料，适于安置在离心压缩机的排气管中，其特点是，它包括：

一声音衰减框架，它安装在压缩机的排气管中;

至少一片吸音材料垫，它安装在框架中，材料为脆性的;

一布制容器，它设置在声音衰减装置中且包围住至少一吸音材料垫，布制容器可让声音从此传过，但一般阻止压缩气体直接冲刷在垫上，布制容器由一种耐脆性破裂的纤维的细织物材料组成;以及

一金属网，它位于布制容器的外侧面上且固定于声音衰减框架中，以在布制容器中容纳至少一吸音材料垫，以进一步保护吸音材料垫，使之不受压缩流体的冲刷。

按照本发明的另一方案，框架基本上要与在排气管的容纳部分内的流体流动方向一致，但置于一在排气管内的弯曲部的附近，使声波被从弯曲部反射，从而使声音多次通过消音器装置而提高它的性能。

按照本发明的一种在压缩机的一排气管中安装一消音器装置的方法，其特点是包括下列各步骤：

在排气管中安装一形成一空腔的框架，框架基本上平行于排气管的轴线，空腔在排气管的一开口端附近有一开口端;

通过排气管开口端将消音器插入到空腔开口端中;以及

将消音器滑入空腔中，以由所述框架容纳并夹持。

在下面所描绘的附图中，描述了一最佳实施例及有所变化的实施例，然而，在不离开本发明的精神实质和范围的情况下，尚可作出许多其它的修改和变化的结构。附图中：

图1是其中采用本发明的离心压缩机的部分剖视图;

图2是从图1中“2-2”线看去的、本发明的剖面图;

图3是本发明的消音器及框架部分的分解视图;

图4是有所改变后的实施例;

图5是上述实施例的外壳的闭锁部分的部分放大视图;

图6是表示在消音器装置中对吸音材料预加载的方法的方块示意图;以及

图7，8和9是表示按照本发明的消音器装置的几个可供选择的实施例的剖视图。

参阅图1，图中本发明总的以“10”表示，它安装在离心压缩机12的一水平排气管11中，压缩机以传统的方式工作，压缩制冷剂蒸汽，然后使之流过扩压器（扩散器，图中未画出），再进入一蜗壳结构13。然后，被压缩的制冷剂蒸汽从蜗壳13流过一水平排气管11，进入垂直排气管14，再进入一冷凝器（图中未画出）中。垂直排气管14通过一法兰6固连于冷凝器。本发明的消音器装置17通过一框架18安装于水平排气管11中。这可从图2中较清楚地看出。

在图1和2中是安装好的框架18，而图3则为未安装时的情况，它是一由侧部构件21和22和一其长度基本上等于水平排气管11的直径的、将侧部构件互连起来的横向构件23组成的U形体。侧部构件21和22在水平排气管的长度内沿轴向对齐，且利用焊接或诸如此类方法固定于水平排气管的顶部和底部内表面上（如图2所示），使框架18和置于其内的消音器17在水平排气管11内基本上中心对齐。

另外也是框架18的一部分的是一对U形槽24和26，它们的底边通过焊接或诸如此类的方法分别与侧部构件21和22的内侧相连接。这样，U形槽24和26的敞口朝里，依靠槽的相对设置的中间部分27和28以及它们各自的脚29-31和32-33形成了一个可容纳消音器装置17的空腔34。如图3所示，U形槽24和26的一端是开口的，以利于将消音器装置17以在下面要描述的方式插入。在这方面要提到的是：脚29与31之间，以及脚32与33之间的侧向距离是按一预定尺寸形成的，以使消音器装置17中的吸音材料按所需压缩程度进行预压缩。

现在看图3，其中消音器装置17被分解图示，它包括中间夹有一金属分隔板38的玻璃纤维垫36和37，金属丝网41和42，打了孔的金属板43和44，以及外部和内部罩壳46和47。这些部件均按如图所示的顺序组合起来，并以不太受压缩的状态固定于罩壳件46和47中，这样，它们便于被贮存和运输，以便安装到离心压缩机的排气管中，在安装时，它们将以以下要描述的方式，使玻璃纤维垫36和37置于预压缩状态，以减少腐蚀的发生。

现在详细讨论每个元件。玻璃纤维垫36和37是消音器装置17的吸音元件，其余的结构主要用作玻璃纤维垫36和37的保持和保护结构。我们发现了一种比较适用的材料，它是一种由Owens Corning公司制造、市场上有供应的＃705材料，此材料密度为每立方英尺6磅（约76.4千克/立方米），其被压缩前的厚度约1/2英寸（12.7毫米）。

金属分隔板38的功能是将消音器装置17在声学上分离为两只吸音装置，其中每只的功能基本上是独立的，这样，它们两者组合的声衰减作用比起单个装置有明显的提高。适于制作分隔板37的材料是20号薄钢板。如果需要，在分隔板38上可设置侧边48和49，用以沿侧向挡住玻璃纤维垫。

申请人认识到：即使有保护金属丝网和打孔的金属板，当高压制冷剂汽流过排气管时，玻璃纤维垫36和37仍将会受腐蚀。因此，在玻璃纤维垫36和37以及分隔板38的组合的外面包上一只保护布袋39。为此只要将布对折包住组合件，然后如图中51所示将三个敞开的边缝起来就可以。已发现可用于此目的的材料是一种纽约霍内尔市的Stern & Stern Textiles公司的HT-5细织的Nomex布，该布可从市场上购得，这种材料不脆且耐疲劳，在通常的工作条件下它能经久耐用。

金属丝网41和42紧贴布袋39的外侧面，我们发现一种可用于此用途的材料是不锈钢（302/304）钢丝直径为0.01英寸（0.254毫米）、网的有效截面为36%，具有40×40目的金属丝网。

与网41和42的外侧紧贴的打孔的金属板43和44最好采用20 号钢板制作。孔眼直径最好为约0.06英寸（1.624毫米），中心距1/8英寸（约3.17毫米），而有效筛孔面积为22 1/2 %。

罩壳46和47的功能只是容纳上述诸内部元件，内部罩壳47的侧边盖住孔板、金属丝网和玻璃纤维垫的边，外部罩壳46的尺寸稍大些，以使内部罩壳47进入其中而成交叠关系。在外部罩壳46的两侧设有多个突舌片52，以在进行组装工艺的最后一步时，将这些突舌片弯折在内部罩壳47的边缘上，以将整个组合件固定于其安装位置。其结果成为一较松装配（即玻璃纤维36和37的预压缩即使有些也很小）的消音器装置组件，该组件能贮存和运输而不用担心会意外地松散开。当将该消音器装置装入压缩机框架组件18中时，就实现了玻璃纤维垫36和37的预压缩（这将在下面加以描述）。

图4表示了消音器的一种变化形式，其中外部和内部罩壳53和54全部用打孔金属板做成，这样，就使打孔金属板43和44的特点与图3所示的实施例的外部和内部罩壳46和47的特点结合起来。由于较重的外部和内部罩壳46和47被较轻的打孔金属板材料替代，所以使元件数量减少和重量明显减轻。采用如图5所示的诸特点，实现内部和外部罩壳53和54的固定。

在内部罩壳53的每个端部56上形成一个矩形孔57，以余下的一条助58作为矩形孔的一条边。在外部罩壳54的端部59的相应位置上形成一对突舌片，在图5中示出了其中的一个，即61。这些结构是这样形成的：割出一条边62并将其略向里弯，然后将突舌片61向里弯折，这样，当将内部罩壳53置于外部罩壳54之中时，端部区56暂时变形向里，以使突舌片61滑过肋58而进入孔57中，从而使棱边62啮合并锁紧于肋58的边上。如出于某种原因需将它们分开时，可使内部罩壳端部区56暂时向里变形，使突舌61脱开肋58，从而使外部罩壳54脱出。

在描述了框架18和消音器17的几种可供选择的实施例后，现在可描述利用将消音器装置17装入框架18而使玻璃纤维垫36和37预压缩的方法了。尽管该方法是参照如图3所示的消音器装置17进行的，但同一方法也适用于如图4所示的消音器17的另一可供选用的实施例的预压缩工艺，这点应该是可以理解的。

为了将框架18装入如图1所示的压缩机12的水平排气管11中，要在利用多只螺栓64将框架固定到蜗壳13上之前将框架插入水平排气管11的一端63中。然后，将框架18对齐，U形槽24和26置于如图2所示的位置，使部分由U形槽24和26形成的空腔34具有预定的侧向尺寸“d”，如图3所示，该尺寸是由U形槽24的相应的脚29和31以及U形槽26的脚32和33限定的。尺寸“d”应小于组装后的消音器装置17的相应的侧向尺寸，这个相应的侧向尺寸是指消音器装置外和内部罩壳46和47的外表面之间的侧向尺寸。该尺寸“d”也随消音器17的所需的侧向尺寸的变化而变化，使得当玻璃纤维垫36和37被沿其侧向预压缩至一所需压缩度时，消音器装置17的侧向厚度基本上等于尺寸“d”。如图6中的方框66所示，在安装了框架18以限定空腔34的边界后，将组装好的消音器装置17插入水平排气管11的一端63并插入空腔34中（见方框67）。由于消音器装置17在其末预压缩状态时的侧向厚度大于空腔34的尺寸“d”，必须预先压缩消音器装置17以便将它装入空腔34中。为此，只要用手通过挤压外和内部罩壳46和47的一端而使消音器装置17的一端受预压缩，在保持该端于预压缩状态的同时，将它插入空腔34中，使U形槽的脚29-31和32-33与相应的外部和内部罩壳46和47的外侧相啮合。这一情况表示在图6中的方框63中。一旦消音器装置开始进入空腔34，就用力以楔入方式将它推入U形槽中（见方框69），直至消音器装置完全被装入空腔34中。在安装工艺中，玻璃纤维垫36和37沿其整个长度上被预压缩至所需的压缩程度。

对于上面所述的特定的玻璃纤维材料，这种预压缩程度最好为其体积的（20-30）%。玻璃纤维垫36和37将保持于其预压缩状态，使它们对于长期暴露于压缩机12工作时造成的高压气体而产生的腐蚀的敏感性大大减小。

在描述了消音器装置17的结构和将它安装于排气管11中的方法之后，下面描述为了获得提高的性能特点而提出的消音器装置在排气管内的位置布局。

在这方面，要认识到：尽管部分所产生的声音会沿径向向外传出，穿过排气管11的管壁，但大多数产生的声音是由系统中的压缩气体携带着，因而随同压缩气体沿着排气管11的轴线通过。考虑到这一点，选择了排气管11的几何形状和消音器装置17在管中的具体布局，以提高系统的吸音特性。

参阅图1。从图中可以看出：排气管11有一90°弯头而消音器装置17安置在该弯头的附近，使随同流体传送的声音的水平方向的那一部分，将如图上箭头所示，从壁15上被强烈地反射回来，从而使声音再次通过消音器装置17，因而进一步将声音吸收。一部分声音将再由压缩流体携带并再次从壁15上反射，使其中声音的水平方向的那一部分再被反射回到消音器装置17中。这样，当壁15以基本上垂直于流体流动方向的方式设置时，多数声音将会多次通过消音器装置17，这样，比起声音一次通过消音器的情况，会有更多声音被吸收。

现在看图7-9，图中示出了在排气管11中安置消音器装置17的其它几种可取的方案，在这几种安排中，也是由于部分声音被从排气管11的表面反射回来，故可提高性能，类似于图1的实施例，在所有图7-9的情况下，都将消音器装置17安置在一排气管11 的弯头的附近。例如，在图7中，弯头的一部分70成圆弧形，这样，它不具有造成多次反射的作用，但是另一部分71是垂直于消音器装置17的，这样，如箭头所示，声音会被反射，从而使声音重又通过消音器装置17。这样，尽管反射作用比起图1实施例来有所减弱，但管子结构仍然有效地反回一些声音，从而提高了吸音效果。

在图8和9的实施例中，消音器装置17设置在弯头的下游处，弯头弯折不到90°，但是，排气管11的内表面也会使声音反射，这样，也会使声音多次通过消音器装置17。在图8中，声波打在壁72上第一次通过消音器装置17。然后声波从侧壁73上反射后第二次通过消音器装置17。壁72再次将声波反射，在第三次至少有一部分声波通过消音器装置17的一部分。

类似地，在图9实施例中，声波在从壁74反射之前先第一次通过消音器装置17，然后第二次通过消音器装置，再从壁76上反射。此后，声波第三次又通过消音器装置17。

Claims

1、一种改进的消音器装置，它具有吸音材料，适于安置在离心压缩机的排气管中，其特征在于，它包括：

一声音衰减框架，它安装在压缩机的排气管中；

至少一片吸音材料垫，它安装在所述框架中，所述材料为脆性的；

一布制容器，它设置在所述声音衰减装置中且包围住所述至少一吸音材料垫，布制容器可让声音从此传过，但一般阻止压缩气体直接冲刷在所述垫上，所述布制容器由一种耐脆性破裂的纤维的细织物材料组成；以及

一金属网，它位于所述布制容器的外侧面上且固定于所述声音衰减框架中，以在所述布制容器中容纳所述至少一吸音材料垫，以进一步保护吸音材料垫，使之不受压缩流体的冲刷。

2、如权利要求1所述的改进的消音器，其特征在于，所述布制容器由Nomex材料制成。

3、如权利要求1所述的改进的消音器，其特征在于，所述至少一片吸音材料垫由一对彼此间隔开的元件构成，两元件间设有一块金属分隔板。

4、如权利要求1所述的改进的消音器，其特征在于，在所述金属网的外侧面上还包括一打了孔的薄金属板。

5、如权利要求1所述的改进的消音器，其特征在于，所述至少一片吸音材料垫至少受到20%的预压缩。

6、如权利要求1所述的改进的消音器，其特征在于，所述至少一片吸音材料垫的形状基本上为平的。

7、如权利要求1所述的改进的消音器，其特征在于，所述金属网由细网眼材料组成。

8、如权利要求1所述的改进的消音器，其特征在于，所述至少一片吸音材料垫的密度至少为每立方英尺6磅（约76.4千克/立方米）。

9、一种改进的消音器，它安置于离心压缩机的排气管中，其特征在于，它包括：

一声音衰减框架，它安装在压缩机的排气管中;

至少一片吸音材料垫，它设置在所述框架的一中心部;

一细织布容器，它包围所述至少一片吸音材料垫，以防吸音材料受冲蚀;以及

一金属网，设置在所述布容器的外侧面上，以进一步保护所述吸音材料免受冲蚀。

10、一种在压缩机的一排气管中安装一消音器装置的方法，其特征在于包括下列各步骤：

在排气管中安装一形成一空腔的框架，所述框架基本上平行于排气管的轴线，所述空腔在排气管的一开口端附近有一开口端;

通过所述管开口端将消音器插入到所述空腔开口端中;以及

将消音器滑入所述空腔中，以由所述框架容纳并夹持。

11、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述框架的安装步骤是通过将所述框架焊入排气管中的方法实现的。

12、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述框架的横断面是U形截面。

13、如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述框架一端的结构是使所述空腔有一闭合端，另外，当消音器装置啮合所述结构时，其中的滑入步骤就告结束。

14、如权利要求10所述的方法，其特征在于，排气管含有一弯头，另外，所述框架安装在所述弯头的附近，使在排气管中行进的声波被所述弯头的一部分反射，从而使声波多次通过所述消音器装置。

15、如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述框架安装在压缩机与所述弯头之间。

16、如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述弯头设置在消音器装置与压缩机之间。