CN102985695B - 多级低压降消声器 - Google Patents

Abstract

一种用于压缩机的多级低压降消声器包括：第一板，该第一板具有孔；管，该管附连到第一板；多个孔，多个孔设置在管的周边周围；多个管，多个管延伸穿过第二板；以及内环，该内环设置在第二板的中心和多个管之间的第二板上。消声器被设计成使宽范围频率消音、最小化压力下降、改善流体流动并提高压缩机效率。

Description

多级低压降消声器

技术领域

本发明涉及一种用于压缩机的多级低压降消声器。

背景技术

在压缩机上使用消声器以便消除离开压缩机的声音。一种类型的压缩机为螺杆压缩机，其通常包括安装在壳体内部的单独的轴上的两个圆柱形转子。该转子以高速率旋转，从而提供连续的泵送动作。当提供连续的泵送动作时，随着加压流体排出，转子产生压力脉冲。这些排出脉动充当系统内的可听声源。消声器用于使排出脉动最小化，由此使系统内的可听声音安静。

发明内容

在一个实施例中，本发明提供了用于压缩机的消声器。该消声器包括：第一板，该第一板具有设置在其上的孔；管，该管附连到第一板；多个孔，多个孔设置在管的周边周围；第二板；多个管，多个管设置在第二板上并延伸穿过第二板；以及内环，该内环设置在多个管与第二板的中心之间的第二板上。

在另一个实施例中，本发明提供了用于压缩机的消声器。该消声器包括：外壁，该外壁限定具有入口和出口的内部腔体；内壁，该内壁设置在腔体内且限定内壁上游的第一室和内壁下游的第二室；以及多个管，多个管延伸穿过内壁，并且尺寸设计成相对于彼此不同以衰减一定范围的声音频率。

在另一个实施例中，本发明提供了用于压缩机的消声器。该消声器包括：外壁，该外壁限定具有入口和出口的内部腔体；内壁，该内壁设置在腔体内并在其上具有开口，并且限定内壁上游的第一室和内壁下游的第二室；管，该管包括附连到在开口周围的内壁的上游端、封闭的下游端、设置在管的周边上的多个孔；以及板，该板设置在上游和下游端之间的管内且具有开口。

在另一个实施例中，本发明提供了使压缩机的排放消声的方法。该方法包括：使加压流体移动通过第一板上的开口；使加压流体移动通过设置在管的周边周围的多个开口，该管附连到第一板；以及使加压流体移动通过延伸穿过第二板且设置在第二板上的多个管，多个管设置在内环和第二板的外边缘之间。

在另一个实施例中，本发明提供了压缩机系统。该压缩机系统包括流体压缩机和附连到流体压缩机的消声器，该消声器包括：第一板，该第一板具有设置在其上的孔；管，该管附连到第一板；多个孔，多个孔设置在管的周边周围；第二板；多个管，多个管设置在第二板上且延伸穿过第二板；以及内环，该内环设置在多个管与板的中心之间的第二板上。

通过考虑详细描述和附图，本发明的其它方面将变得明显。

附图说明

图1是附连到压缩机排出口的多级低压降消声器的剖面图。

图2是图1的消声器的第一板的透视图。

图3是图1的消声器的排出管的透视图。

图4是图3所示排出管的另一构造的透视图。

图5是图1的消声器的第二板的透视图。

图6是图1的消声器的第三板的透视图。

图7是图1的消声器的第二板和第三板的透视图。

具体实施方式

在详细地解释本发明的任何实施例之前，应当理解，本发明在其应用方面并不局限于下面描述中阐述的或在以下附图中示出的部件的构造和布置的细节。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式来实践或执行。

图1示出了可附连到制冷剂压缩机(未示出)的多级低压降消声器8的剖面图。压缩机可以是用于在HVAC冷却器应用中压缩制冷剂的螺杆压缩机。在其它实施例中，压缩机可用于其它目的(例如，作为空气压缩机）。压缩机包括具有排出口12的排出板10。轴支撑构件14联接到排出板10以支撑压缩机轴(未示出)的端部。轴支撑构件14包括容纳止回阀16的腔体，使得止回阀16与排出口12的端部对准。

消声器8具有大致管状形状的外壁18。外壁18的上游端20联接到排出板10，使得轴支撑构件14和止回阀16被封闭在外壁18和排出板10内。围绕腔体的轴支撑构件14的壁限定外壁18内部的第二壁22，由此产生沿着消声器8的一部分的双壁部段。在其它实施例中，第二壁22能延伸消声器8的整个长度。外壁的下游端24渐缩至限定消声器出口的较小直径出口管26。排油开口28放置在消声器8的中部30中的消声器8的外壁18上。在一个实施例中，在消声器8的各个部段中使用多个排油开口。

消声器8被第一板32、第二板34和第三板36分成多个室。第一板32、第二板34和第三板36还可被称为第一内壁、第二内壁和第三内壁。第一圆形板32在其边缘处联接到外壁18的内表面并在下游方向上与排出板10间隔开一定距离，以在排出板10和第一板32之间限定腔室(即，上游排出腔体)。第二圆形板34在其边缘处联接到外壁18的内表面并在下游方向上与第一板32间隔开一定距离，以在第一板32和第二板34之间限定第一膨胀室。第三板36在其边缘处联接到外壁18的内表面并在下游方向上与第二板34间隔开一定距离，以在第二板34和第三板36之间限定第二膨胀室并在第三板36和出口管26之间限定第三膨胀室。

如图2所示，第一板32为圆形且尺寸设计成紧密地配合消声器8的外壁18的内径。第一多个内部共振干扰器38在第一膨胀室内设置在第一板32的下游侧上。第一多个内部共振干扰器38为管状形状。在其它实施例中，第一多个内部共振干扰器38可呈现诸如立方体、棱柱、棱锥或不规则形状的其它形状。第二多个内部共振干扰器40设置在暴露于第一膨胀室的第一板的下游侧上。第二多个内部共振干扰器40包括在第一板中的凹陷并具有半球形状。设想到用于第二多个内部共振干扰器40的其它形状。第一多个内部共振干扰器38和第二多个内部共振干扰器40可放置在第一板32的下游侧上的各个位置处。

排出管42联接到第一板32。在一个实施例中，排出管42的中心轴线与止回阀16的中心轴线重合。排出管42为管状形状。排出管42的上游端是敞开的，并且排出管42的下游端是实心的。排出管42的内壁44限定在其中的中空腔体。排出管42具有多个周边孔46，周边孔46设置在排出管42的管状部段的周边周围，大约位于排出管42的第一端和中间部段之间的中途。在一个实施例中，设置在排出管42的管状部段的周边周围的孔46布置在距排出管42的下游端约0.5英寸处。多个周边孔42均匀地隔开且各自为矩形形状。其它实施例设想到具有诸如圆形形状、六边形形状或不规则形状的各种形状的多个孔42。

如图1和3所示，两个流膨胀板48相继地设置在排出管42的内部中。流膨胀板48与排出管42的上游端间隔开一定距离。图3所示实施例的每个流膨胀板48包括在流膨胀板48中的中心孔50和以圆形方式设置在流膨胀板48上的多个周边孔52。在一些实施例中，中心孔50的直径为1英寸并且在流膨胀板48中的每个周边孔52的直径为0.6英寸。

在其它构造中，可仅使用单个流膨胀板。例如，如图4所示，单个流膨胀板44设置在排出管42的内部中且与排出管42的上游端间隔开一定距离。单个流膨胀板44包括单个位于中心的孔50。

如图5所示，第二板34为圆形且尺寸设计成紧密地配合消声器8的外壁18的内径。多个频率管54以圆形方式设置在第二板34上。多个频率管54延伸穿过第二板34并从第二板34延伸进入第一和第二膨胀室两者。每个频率管54具有与排出管42的中心轴线平行的中心轴线。频率管54设置在第二板34上距消声器8的外壁18某一距离处(在一个实施例中约为1.125英寸)。频率管54具有大约相等的直径，但频率管54的长度不同(例如，在长度上从1英寸到2英寸递增地增加)。在一个实施例中，十一个频率管54设置在第二板34上，然而可利用更多或更少数量的频率管54。第一内环56设置在第二板34的下游侧上。第一内环56设置在第二板34的中心轴线和设置于第二板34上的频率管54之间。在一些实施例中，在频率管54和第一内环56之间的距离为1.125英寸。

如图6所示，第三板36为圆形且尺寸设计成紧密地配合消声器8的外壁18的内径。多个频率管54以圆形方式设置在第三板36上。多个频率管54延伸穿过第三板36并从第三板36延伸进入第一和第二膨胀室两者。每个频率管54具有与排出管42的中心轴线平行的中心轴线。频率管54设置在第三板36上距消声器8的外壁18某一距离处(在一个实施例中约为1.125英寸)。频率管54具有大约相等的直径，但频率管54的长度不同(例如，在长度上从1英寸到2英寸递增地增加)。在一个实施例中，十一个频率管54设置在第三板36上，然而可利用更多或更少数量的频率管54。第二内环58和第三内环60定位在第三板36的相对侧上。第二内环58和第三内环60设置在第三板36的中心轴线与设置于第三板36上的频率管54之间。在一些实施例中，频率管54与第二内环58和第三内环60之间的距离在1和1.25英寸之间，优选1.125英寸。其它实施例设想到具有诸如矩形形状、六边形形状或不规则形状的各种形状的第二内环58和第三内环60。

如图7所示，第二板34和第三板36的频率管54被布置成使得第二板34的每个频率管54与第三板36的对应频率管54共用公共轴线。此外，在第二板34上的频率管54的长度与在第三板36上的对应频率管54的长度成反比。例如，在第二板34上的最长频率管54与在第三板36上的最短频率管54对准，并且反之亦然。在该布置中，第二板34和第三板36的对准的成对频率管54的组合长度基本上相等。在其它实施例中，第二板34的频率管54的轴线可从第三板36的频率管54的轴线角向偏移。在其它实施例中，在第二板34上的频率管54可独立于第三板36上的频率管54的布置而定位。

现在将描述消声器8的功能和相关的有益效果。当压缩机操作时，加压流体从压缩机排出口12排出。接着，加压流体穿过止回阀16。止回阀16的一个功能是确保如果压缩机中的压力降低则消声器8中的加压流体不馈送回压缩机中，否则会损坏压缩机。在所公开的实施例中，压缩机排出口12和止回阀16从消声器8的中心轴线偏移。压缩机排出口12和止回阀16偏移以留出用于压缩机轴支撑构件14的空间。

在穿过止回阀16之后，加压流体必须穿过排出管42。加压流体首先穿过流膨胀板48。如上所述，流膨胀板44的一个实施例在板的中心中仅具有一个孔50。流膨胀板48的一个有益效果是它中断了上游共振。流膨胀板48是中断上游共振所需的，因为在没有流膨胀板48的情况下，共振将直接进入排出管42中。流膨胀板48的另一个实施例具有设置在流膨胀板48上的多个孔52。图3所示实施例包括中心孔50和布置成圆形形状的多个孔52。图3所示实施例用于中断上游共振，而不产生流膨胀板48的上游的压力积聚。压力积聚是不利的，因为它迫使压缩机消耗额外的能量。

流膨胀板48的关键有益效果是它中断了上游共振，这使消声器8可以在任何压缩机或能够产生宽范围上游共振的可变速压缩机上使用。不同的压缩机在不同压力和频率下产生噪音。一个类似的例子是汽车排气。各种汽车声音不同，因为每种车的排气在不同压力和频率下输出。用于汽车或压缩机的消声器必须被调谐，以确保在输出压力和频率下发生最大阻尼。消声器的调谐是成本高的，因为它导致每种车或压缩机用不同的消声器。流膨胀板48中断上游共振，由此消除或最小化在某些频率下的大压力脉动。在某些频率下的大压力脉动的消除使所公开的本发明对任何压缩机有效，从而消除了为每种压缩机设计提供不同消声器的需要。在一个实施例中，中心孔50具有约1″的直径，中心孔50的目的是引起声场的膨胀和收缩，这减小了驻波产生的可能性。在相同实施例中，多个孔52设置在流膨胀板48上以最小化压降，每个孔具有小于0.6″的直径。

在穿过流膨胀板48之后，加压流体接着进入由排出管42的管状部段、流膨胀板48和排出管42的第一端62限定的区域中。加压流体然后通过排出管42的多个周边孔46离开排出管42。多个周边孔46位于远离排出管42的第一端62一定距离处，因为压力在排出管42的第一端62处是最高的。周边孔46的位置确保最高压力和脉动水平不进入消声器8的第一膨胀室中。周边孔46的位置还迫使加压流体在它能够进入消声器8的第一膨胀室之前做九十度转弯。当加压流体进入排出管42时，其在基本上平行于消声器8的中心轴线的方向上流动。然而，由于排出管42的第一端62是实心的，加压流体必须转动90度以便离开排出管42。

在加压流体已离开排出管42之后，其进入消声器8的第一膨胀室中。第一多个共振干扰器38和第二多个共振干扰器40用于干扰压力波和脉动。干扰压力波和脉动用来确保高压力波和脉动不直接进入消声器8的第二膨胀室。在所公开的实施例中，第一多个共振干扰器38为管状形状，然而可设想到其它形状。在所公开的实施例中，第二多个共振干扰器40为第一板32中的凹陷。作为第一板32中的凹陷的共振干扰器40可达到与管状形状的共振干扰器38相同的目的，以干扰压力波和脉动。

加压流体通过穿过第二板34中的频率管54而能够离开消声器8的第一膨胀室。在所公开的实施例中，在上游侧上没有内环的情况下，在第二板34上使用频率管54。然而，其它实施例设想到结合在第二板34的两侧上的频率管54来使用内环。频率管54被设计成与某些频率相关。频率管长度用于将频率管54调谐到特定频率。因此，各种频率管54具有不同长度。将不同长度的多个频率管54放置在一个消声器8中使消声器8衰减宽范围的声音频率。在一个实施例中，多个频率管54尺寸设计成衰减在多种压缩机中排出的一定范围的声音频率，从而使消声器8对许多不同的压缩机有效而不需要针对特定压缩机对消声器8进行调谐。在所公开的实施例中，在第二板34上使用十一个频率管54。也可在第三板36上使用对应数量的频率管54。然而，其它实施例可在每个板上使用更大或更小数量的频率管54。所公开的实施例使消声器8在宽频率范围内有效，在该实施例中高达2500Hz。在所公开的实施例中，频率管54为圆形，但其它实施例可使用不同形状的频率管54。

在穿过第二板34中的频率管54之后，加压流体进入消声器8的第二膨胀室。加压流体通过穿过第三板36中的频率管54而能够离开消声器8的第二膨胀室。频率管54具有与设置在第二板34上的频率管54类似的设计。第一内环56、第二内环58和第三内环60允许在频率管54与内环56、58、60之间发展更强的共振。

在穿过第三板36中的频率管54之后，加压流体进入消声器8的第三膨胀室。消声器8的第三膨胀室包括具有较大直径的部分和具有较小直径的出口管26。频率管54被布置成使得每个频率管54的中心轴线与在消声器8的下游部分24的较大直径和较小直径之间的过渡部分对齐。频率管54被布置成使得确保加压流体不从频率管54直接流到消声器8的出口管26。出口管26是开放的，从而允许加压流体离开消声器8。

因此，本发明主要提供了用于压缩机的多级低压降消声器。在下面的权利要求书中阐述了本发明的各种特征和优点。

Claims (14)

1.一种用于压缩机的消声器，所述消声器包括：

外壁，所述外壁限定具有入口和出口的内部腔体；

第一内壁，所述第一内壁设置在所述腔体内且在其上具有开口；

管，所述管包括附连到在所述开口周围的所述第一内壁的上游端、封闭的下游端、设置在所述管的周边上的多个孔、以及设置在所述上游端和所述下游端之间的所述管内的第一板，所述第一板具有开口；

多个内部共振干扰器，所述共振干扰器从所述第一内壁的下游侧突伸；

第二内壁，所述第二内壁设置在所述第一内壁下游的所述腔体内；

多个管，所述多个管延伸穿过所述第二内壁，并且具有不同的长度以衰减一定范围的声音频率。

2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述多个管中的每个管具有在1和2英寸之间的长度。

3.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述多个管中的至少一个管具有大致圆形的横截面。

4.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，延伸穿过所述第二内壁的所述多个管中的至少一个具有不同于所述多个管中的剩余管的横截面积。

5.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，还包括设置在所述内壁上且相对于所述外壁在所述多个管的内部的内环。

6.根据权利要求5所述的消声器，其特征在于，所述内环设置在距所述多个管约1.125英寸处。

7.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，衰减的所述频率的范围在从0Hz到2500Hz的范围内。

8.如权利要求1所述的消声器，其特征在于，还包括附加板，所述附加板设置在所述上游和下游端之间的所述管内，所述附加板具有附加开口。

9.根据权利要求8所述的消声器，其特征在于，所述第一板具有在其上的多个孔。

10.根据权利要求8所述的消声器，其特征在于，在所述附加板上的所述附加开口与在所述第一板上的所述开口对准。

11.根据权利要求8所述的消声器，其特征在于，所述附加板包括在其上的附加的多个孔。

12.根据权利要求11所述的消声器，其特征在于，所述附加的多个孔中的一个定位在所述附加的板的中心上且直径为约1英寸，并且所述附加的多个孔中的剩余孔以圆形图案布置，并且所述附加的多个孔中的每一个剩余孔具有小于0.6英寸的直径。

13.根据权利要求8所述的消声器，其特征在于，设置在所述管的周边的所述多个孔设置在距所述管的所述封闭下游端约0.5英寸处。

14.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，设置在所述管的周边的所述多个孔设置在距所述管的所述封闭下游端约0.5英寸处。