CN103380331B - 磁性衰减器 - Google Patents

Abstract

一种包括磁性衰减器的装置，该磁性衰减器基本围绕所述装置的不可旋转部分。在所述磁性衰减器的运行过程中，所述磁性衰减器实现与所述装置的运行相关联的振动的减小。

Description

磁性衰减器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年2月17日提交的、标题为“MAGNETICATTENUATOR”的美国临时申请No.61/443,832的优先权和权益，该美国临时申请在此通过引用的方式纳入。

背景技术

本申请总体涉及振动衰减系统。更具体地，本申请涉及利用磁性衰减的振动衰减系统和方法。

在一个装置（例如，包括控制系统的装置）中，振动是最难以管理的特性之一。例如，用于暖通空调和制冷（HVAC&R）的蒸汽压缩系统将极大地受益于所述系统在运行过程中所产生的振动和相关联的噪声的减小或抑制。目前，蒸汽压缩系统使用昂贵的消声器或应用至蒸汽压缩系统的部件表面的材料（有时称作绝热材料），以实现振动/噪声的减小。然而，除了消声器或绝热材料的采购成本之外，它们也会限制加热或冷却，并限制蒸汽压缩系统内的空气流动，由此降低运行效率。

因此，非常期望这样一种衰减系统，该衰减系统在不具有这些相关联的缺点的情况下运行。

发明内容

本发明涉及一种包括磁性衰减器的装置，所述磁性衰减器基本围绕所述装置的不可旋转部分。在磁性衰减器的运行过程中，所述磁性衰减器实现了与所述装置的运行相关联的振动的减小。

本发明涉及一种减小与装置相关联的噪声的方法，所述方法包括将磁性衰减器基本围绕所述装置的不可旋转部分安装。

附图说明

图1示出了用于暖通空调和制冷（HVAC&R）系统的示例性实施方案。

图2示出了暖通空调和制冷(HVAC&R)系统的压缩机单元的示例性实施方案。

图3示意性示出了HVAC&R系统的示例性实施方案。

图4示意性示出了包括衰减系统的HVAC&R系统的压缩机单元的示例性实施方案。

具体实施方式

图1示出了用在典型商业设施的建筑物12内部的HVAC&R系统10的一个示例性环境。系统10可以包括引入制冷器（chiller）16内部的压缩机（未示出），所述制冷器16可以供应可用于冷却建筑物12的制冷液体。在一个实施方案中，压缩机38可以是螺杆式压缩机38（例如，参见图2）。在其他实施方案中，压缩机38可以是离心式压缩机或往复式压缩机（未示出）。系统10包括使空气循环通过建筑物12的空气分配系统。空气分配系统可包括空气返回管道18、空气供应管道20和空气处理器22。空气处理器22可包括一个通过导管24连接至锅炉（未示出）和制冷器16的热交换器（未示出）。空气处理器22可根据HVAC&R系统10的运行模式接收来自锅炉的加热液体或来自制冷器16的制冷液体。示出的HVAC&R系统10在建筑物12的每一楼层上都带有一个单独的空气处理器，但应理解的是，这些部件可在两个或更多个楼层之间共享。在另一个实施方案中，系统10可以包括采用风冷式盘管作为冷凝器的风冷式制冷器。风冷式制冷器可以位于建筑物的外部——例如，在建筑物附近或在建筑物屋顶上。

图2示出了与制冷器16一起使用的封装单元内的螺杆式压缩机的示例性实施方案。封装单元包括：螺杆式压缩机38；马达43，驱动螺杆式压缩机38；以及，控制面板50，向包括在封装单元内的设备，例如马达43，提供控制指令。在将排放蒸汽提供用于其预期应用之前，油分离器46可被提供，以从所述排放蒸汽中移除夹杂的油（用于润滑螺杆式压缩机38的转子）。

图3示出了示例性HVAC&R或液体制冷器系统，其包括压缩机38、冷凝器26、水制冷器或蒸发器42以及控制面板50。控制面板50可以包括微处理器70、接口板72、模数（A-D）转换器74和/或非易失性存储器76。控制面板50可以在本地定位或布置，和/或被定位或布置为远离系统10。控制面板50接收来自系统10的输入信号。例如，温度和压力测量可以指示系统10的性能。所述信号，例如压缩机容量控制信号，可被传输至系统10的部件，以控制系统10的运行。常规液体制冷器或HVAC&R系统10可以包括图3中未示出的其他部件，为了易于说明，这些其他部件被适当地省去以简化附图。尽管下面关于液体制冷器系统方面描述了系统10，但是应理解，本发明可以被应用于任何制冷系统或任何HVAC&R系统。

压缩机38压缩制冷剂蒸汽，且通过排放管线68将该蒸汽输送至冷凝器26。压缩机38可以是任何合适类型的压缩机，包括螺杆式压缩机、往复式压缩机、涡旋式压缩机、旋转式压缩机或其他类型的压缩机。系统10可以具有连接在一个或多个制冷剂回路中的多于一个的压缩机38。

输送至冷凝器26的制冷剂蒸汽与流体例如空气或水发生热交换，并且由于与流体发生热交换，而经历相变成为制冷剂液体。来自冷凝器26的经冷凝的液体制冷剂流动至蒸发器42。冷凝器26内的制冷剂蒸汽与流经连接至冷却塔54的热交换器盘管52的水发生热交换。或者，制冷剂蒸汽与吹过盘管的空气发生热交换而在该盘管内被冷凝。由于在热交换器盘管52内与水或空气发生热交换，冷凝器26内的制冷剂蒸汽经历相变成为制冷剂液体。

蒸发器42可以包括一个热交换器盘管62，该热交换器盘管62具有连接至冷却负载60的供应管线56和返回管线58。热交换器盘管62可以包括蒸发器42内部的多个管束。辅助液体，例如水、乙烯、氯化钙卤水、氯化钠卤水、或任何其他合适的辅助液体，经由返回管线58行进到蒸发器42中，且经由供应管线56离开蒸发器42。蒸发器42内的液体制冷剂与热交换器盘管62内的辅助液体发生热交换，以对热交换器盘管62内的辅助液体的温度进行制冷。由于与热交换器盘管62内的辅助液体发生热交换，蒸发器42内的制冷剂液体经历相变成为制冷剂蒸汽。蒸发器42内的蒸汽制冷剂通过吸入管线离开蒸发器42且返回至压缩机38，以完成循环。尽管关于冷凝器26和蒸发器42方面描述了系统10，但是冷凝器26和蒸发器42的任何合适的配置可被用在系统10中，只要在冷凝器26和蒸发器42内获得了制冷剂的合适相变。

在一个实施方案中，可以利用变速驱动器（VSD）通过调整驱动压缩机38的压缩机马达的速度来控制制冷器系统容量。

为了驱动压缩机38，系统10包括用于压缩机38的马达或驱动机构66。尽管关于压缩机38的驱动机构使用了术语“马达”，但是术语“马达”不限制于马达，而是可以包括可与压缩机38的驱动结合使用的任何部件，例如变速驱动器和马达启动器。马达或驱动机构66可以是电动马达以及相关联的部件。其他驱动机构，例如蒸汽涡轮机或燃气涡轮机或发动机以及相关联的部件，可被用于驱动压缩机38。

控制面板根据对于系统10的特定输出容量要求来执行控制系统，该控制系统使用一个控制算法或多个控制算法或者软件，从而控制系统10的运行，以及确定和实施对于VSD（未示出）的逆变器的运行配置，以控制压缩机38或多个压缩机的容量。该控制算法或多个控制算法可以是存储于控制面板50的非易失性存储器76内的计算机程序或软件，且可以包括能被微处理器70执行的一系列指令。该控制算法可以被嵌入一个计算机程序或多个计算机程序中，且可以通过微处理器70执行，该控制算法可以利用数字和/或模拟硬件（未示出）来实施和执行。如果利用硬件执行控制算法，控制面板50的相应的配置可被改变，以引入必需的部件和去除可以不再需要的任何部件。

如图3中所示，制冷器系统10包括与油分离器46流体连通的压缩机38。油和制冷剂气体混合物沿着排放管64从压缩机38行进至油分离器46。压缩机38通过油返回管线110与油分离器46流体连通。冷凝器26被设置为与油分离器46流体连通，制冷剂气体从油分离器46行进至冷凝器26。在冷凝器26处，制冷剂气体被冷却且被冷凝成制冷剂液体，该制冷剂液体转而通过膨胀阀61被传输至蒸发器42。在蒸发器42处，制冷剂液体与被冷却的辅助流体之间发生热交换，以提供预期的制冷。蒸发器42内的制冷剂液体通过吸收来自制冷液体的热量被转换为制冷剂气体且返回至压缩机38。当制冷器系统运行时，这一制冷循环继续。

图4示出了与制冷器一起使用的螺杆式压缩机138的示例性实施方案，与图2相似。经由将螺杆式压缩机和油分离器互连的管144，将来自压缩机138的排放蒸汽提供给油分离器146。如在美国专利No.7,413,413中附加详细讨论的，随着加压流体在压缩机的排放端口处被排放，由螺杆式压缩机138的转子或螺杆产生的排放蒸汽生成压力脉冲，该美国专利No.7,413,413被授予本申请人且通过引用的方式全文纳入。这些压力脉冲由压缩机在受驱转子的运行速度增大时产生，且用作系统内的可见声的重要源。

为了消除或最小化不期望的声音，可以安装/或使用噪声衰减设备或系统。噪声衰减系统的一个实施例是通常位于压缩机的排放处的耗散型消声器系统或吸收型消声器系统。然而，根据必须由消声器系统衰减的频率，使用消声器系统来衰减声音会很昂贵。通常，待被衰减的声音的频率越低，消声器系统的成本和尺寸就越大。除了消声器系统的成本之外，消声器系统也会限制加热或冷却，以及蒸汽压缩系统内的空气流动，因此会降低运行效率。

或者，一种衰减器148，例如电磁轴承的形式且利用有源磁（activemagnetic）技术（如在转让给本申请人的美国专利No.12/189,471中所包含的，该美国专利通过引用的方式全文纳入），可被安装/用于噪声衰减。为此目的，通过磁技术运行的衰减器可以称作磁性衰减器、电磁衰减器、衰减器系统、衰减器等。如图4中进一步示出的，衰减器148由固定至地板或其他结构的基座156支承。类似地，基座152、154和158为油分离器146和压缩机138提供结构支承。在一个替代实施方案中，一个或多个基座可以为一个或多个油分离器146、压缩机138和衰减器148提供结构支承。

通过将力施加在管144上，衰减器148可以有源模式（activemode）或无源模式（passivemode）运行，从而提供噪声衰减。尽管在图4中总体示出，但是衰减器148至少基本围绕管144，例如围绕管的圆周周界的一部分，或在替代的实施方案中，围绕装置或系统的不可旋转部分。在无源模式中，衰减器148通过沿着管的至少一部分施加足以将管144的位置保持在基本固定位置的力，来抑制管144的振动。换言之，该力足以固定和基本防止管144振动。或者，衰减器148可以有源模式运行，在该模式中，衰减器148生成具有与振动管144的频率和幅度基本相等且相反的振荡磁场，以实现由管所生成的振动及由此产生的噪声的基本减小。借助于将衰减器148定位在管144的外部，基本与管没有物理接触，可基本实现振动/噪声衰减，且不限制可能以其他方式被提供至管的冷却或空气流动，并且衰减器也不会禁止热传递或限制流经管的流体的流动。

应理解的是，电磁衰减器可被用在与HVAC&R完全无关的应用中，这些应用可以涉及或可以不涉及流体的流动，包括易受由共振频率，例如由于马达运行或其他源的共振频率，所形成的振动/噪声影响的系统。例如，除了压缩机和管路系统之外，电磁衰减器可被用于与动力轴（lineshaft）、鼓风机、风扇或其他系统部件一起使用。在变速驱动器应用中，衰减器也是特别期望的，其中会遇到无限数目的共振。在有源设备中，来自振动元件的反馈可调整，以衰减任何数目的共振，其中固定的消声器将不那么有效。

在另一个实施方案中，衰减器系统可以包括多于一个的电磁衰减器，例如具有分叉成多个管的出口管的螺杆式压缩机。在另一个实施方案中，多个衰减器可从单个基座支承。在另一个实施方案中，可以使用多于一个的衰减器，其中，无论衰减器的支承布置如何，至少一个衰减器以有源模式运行，或作为替代，至少一个衰减器以无源模式运行。

在另一个实施方案中，衰减器可以在结构上不被支承。换言之，如以上讨论的，无论是以有源模式运行还是以无源模式运行，代替衰减器148在结构上被基座固定，例如图4中的基座156，块状物或重物，例如基本围绕衰减器的圆周周界的一部分的圆形环（未示出），可以用作将衰减径向力施加至管144的基础。在一个实施方案中，止挡件可被固定至管，以防止衰减器在垂直于管的径向方向上的移动。在另一个实施方案中，管的横截面可以是非圆形。

尽管仅示出和描述了本发明的一些特征和实施方案，但是在本质上不偏离在权利要求中所陈述的主题的新颖性教导和优点的情况下，本领域的技术人员将想到许多修改和变化（例如，在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例，参数值（例如温度、压力等），安装布置，材料的使用，颜色，定向等方面的变型）。任何过程或方法步骤的次序或顺序可根据替代实施方案而改变或重新排序。因此，可以理解的是，所附权利要求书旨在覆盖所有这种落在本发明真实精神内的修改和改变。另外，为了提供示例性实施方案的简洁说明，并没有描述实际实施方案的所有特征（例如，那些不涉及目前实施本发明所预期的最佳模式的特征，或那些不涉及本发明要求授权的特征）。应理解的是，在任何实际实施方案的发展过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施决策。如此的开发工作是复杂和费时的，但仍然是受益本公开内容的普通技术人员设计、加工和生产的常规任务，在没有不当实验的情况下。

Claims (8)

1.一种装置，其中所述装置是暖通空调和制冷(HVAC&R)系统，所述装置包括：

磁性衰减器，基本围绕所述装置的不可旋转部分；

其中，在所述磁性衰减器的运行过程中，所述磁性衰减器实现与所述装置的运行相关联的所述不可旋转部分的振动的减小。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁性衰减器以有源模式运行。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁性衰减器以无源模式运行。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述磁性衰减器在结构上被支承。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述HVAC&R系统包括螺杆式压缩机。

6.一种减少与装置相关联的噪声的方法，其中所述装置是暖通空调和制冷(HVAC&R)系统，该方法包括：

将磁性衰减器基本围绕所述装置的不可旋转部分安装；以及

在所述装置的运行过程中，运行所述磁性衰减器以减小所述不可旋转部分的振动。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述磁性衰减器在结构上被支承。

8.根据权利要求6所述的方法，其中所述HVAC&R系统包括螺杆式压缩机。