CN106460599A - 排放物消声器 - Google Patents

Abstract

用于压缩机的排放物消声器构造为在外管道内延伸的内管道，所述内管道在每端处开放，外管道仅在消声器入口处开放。内管道具有与外管道连通的多个孔，至少两个孔距消声器出口的距离不同。

Description

排放物消声器

技术领域

本发明涉及降噪消声器。该降噪消声器尤其用于空调或制冷系统，例如装配到来自制冷或空调压缩机的、进入油分离器或制冷系统之前的排放物中。该分离器可以与压缩机一体或者单独地安装。

背景技术

图1示出了已知的空调设备的概览图，该空调设备包括压缩机14以及外部油分离器12，这些具有到换热器(未示出)的连接17。在压缩过程中，气体在抽吸40下降进入压缩机14。油被喷射到压缩机14中以提高效率并且提供压缩机14的冷却。在压缩机14中产生气油混合物，该气油混合物经由第一入口通路13被输送到油分离器12。一旦分离，气体经由连接17输送到换热器，并且油经由第三通路16输送回压缩机14。如果要保持换热器效率，允许进入诸如空调系统的冷却系统的油量必须保持为最小。

螺旋式压缩机近年来在制冷和空调应用方面变得越来越流行。对于给定容而言它们的高可靠性、小的尺寸以及重量使得这些压缩机在用于封装冷冻机单元方面是理想的。环境问题日趋重要且因此这些冷冻机的高效运行日趋重要。

图2示出了单螺旋式压缩机的实施例，该单螺旋式压缩机包括单个主转子100，具有两个啮合闸转子110，115。单个主转子100具有多个螺旋状的螺纹105，有时称为“沟槽”，它们以球状(或沙漏)形切割到这些螺纹的根部。螺纹105在输入端120具有相对大的截面，而在排出端125具有显著小的截面。

抽气沿相对于主转子100的大致轴向在输入端120处的大的开口进入沟槽105。然后，随着转子组件100，110，115旋转，气体被闸转子110，115和外壳(未示出)密封到沟槽105中，沟槽105的排出端125由外壳正常地闭合。继续旋转使得闸转子110，115的齿沿着沟槽105前进，使得容积减小，因此压力升高。压缩机被如此设计使得，当已经达到期望的压力升高时，沟槽向外壳中的排出端口开放，继续的旋转使得冷冻气体通过排出端口被驱出。该设计通过使用两个闸转子110，115而允许该压缩过程在主转子100的两个镜像对称。

图2示出了在三个不同旋转位置上的压缩过程。在第一位置上，显示在图1的左侧，气体填充沟槽105具有相对大的容积，如虚线区域所指示。随着转子组件100，110，115旋转期间输入端120被开始沿着气体填充沟槽105移动的闸转子115的齿密封，气体填充沟槽105的容积减小，如图1的中部所示。气体填充沟槽105的容积恰在其排出端125与外壳中的排出端口(未示出)同水平时达到最小。该最后的旋转位置显示在图1的右侧。随着通过排出端口释放气体，气体膨胀。对于每个连续的沟槽105重复该过程。

这种压缩机和制冷系统的高效运行近来变得更加重要。以减小的容量运行非常重要。该减小的容量在螺旋式压缩机中可通过使用减少压缩机的活塞排量的内部滑块在实现。这种控制系统的替选是使用应用到电动机上的变频驱动器，其提供了降低的负载/速度下的高效运行。一旦这样的系统被采用，则高速运行变得可能。现代压缩机被设计和生产为超过正常的两极电动机最大速度运行。这些应用中的问题是噪声之一。高速螺旋式压缩机趋于比它们的标准速度等价物具有更高的噪声。

发明概述

根据本发明在其第一方面的实施方案，提供了一种安装用以从压缩机汲取排放物的排放物消声器，所述消声器具有用于接收排放物的入口和用于输送排放物的出口，其中消声器包括内管道和外管道，所述内管道在所述外管道内延伸，

所述内管道在每端处开放，并且所述外管道在位于所述消声器入口的区域中的第一端处开放，而在位于消声器出口的区域内的第二端处具有闭塞件，所述内管道设有与外管道连通的多个孔，至少两个孔位于距消声器出口的不同距离处。

内管道可包括具有壁的管，所述孔贯通所述壁。

消声器入口能够由所述内管道和外管道的开放端来提供，并且消声器出口由内管道的在外管道的闭塞件处的开放端来提供。外管道在其第二端处的闭塞件可由从外管道向内延伸到内管道上的壁来提供。

本发明的实施方案能够在诸如上述的螺旋式压缩机的压缩机中提供降噪。该降噪可以但不一定足以将较高速下运行的压缩机的噪声水平降至与标准速度压缩机的相同的噪声水平或者低于标准速度压缩机的噪声水平。

内管道优选地根据已知原理来定尺寸，从而提供低的压降并且可具有按常规选择以确保针对压缩机的最小压降的直径。外管道随后被定尺寸以提供围绕内管道的较大直径的室，该组合提供了反射声波消声。

该消声器可装配在压缩机排放物与一体的油分离器的油分离器之间，或者当采用外部由分离器布置时可以装配到压缩机出口或分离器入口。消声器出口因此可以连接到通往分离器的另一管道或者可以基本直接排入分离器中。

已经发现本发明的实施方案提供了显著低了10dBA或以上的噪声水平。它们能够在各种速度和运行条件下提供噪声水平的限制降低。

已知反射声波消声器具有频率特定的特点。在本发明的实施方案中，为了增加消声器效果的频率范围和数量，内管道和外管道优选地在横过消声器的横向上关于彼此偏移，内管道中的孔被定位成使得它们位于距外管道多于一种不同的距离处，例如至少两种不同的距离。可选地或者另外地，内管道中的孔可以定位成使得它们位于距消声器出口多于一种不同距离处，优选地至少三种不同的距离。这些不同的距离能够针对在不同相应速度下使用时压缩机的排放物脉动的波长来确定。由于孔引起的声波反射则允许消声器以更加复杂的频率内容降噪，诸如上述的增加的频率范围或数量。孔可成对地定位在距消声器出口的每个距离处，每对的孔定位在从内管道沿径向方向距外管道不同的距离处。优选地，为获得良好的性能，内管道中的至少两个孔距外管道的距离相差分别是因数四。另外地，发现优选的是，内管道的截面积大致等于内管道与外管道之间的截面积。

在根据本发明的实施方案的消声器的实施例中，消声器包括两个管道，一个管道在另一管道内，其中内管道具有与覆盖压缩机的扩展速度范围内的三种速度的1/4波长位置相符的孔。管道相对于彼此偏移，起到进一步扩展消声器范围超过三种优化位置，使得充分覆盖整个扩展的速度范围。

速度范围的实施例可能从压缩机的50Hz转速到85Hz转速。该速度范围适合于从标准速度设定为最大速度的螺旋式压缩机。用于螺旋式压缩机的标准两极速度在英国是50Hz，在美国是60Hz，因此，50Hz至85Hz覆盖了典型的扩展速度范围。然而，很可能在不久的将来达到高达120Hz的速度。

附图说明

现在参考附图仅通过示例的方式来描述根据本发明的实施方案的消声器，在附图中：

图1以框图示出了已知的压缩机/分离器布局；

图2示出了在具有两个闸转子的单螺旋式压缩机中已知的螺旋布置；

图3示出了当消声器装配在压缩机的排放物与一体的油分离器之间时通过消声器的中心线的由图4中的箭头x-x指示的倾斜轴向剖视图；

图4示出了在向着分离器的出口的方向上看到的图3所示的消声器的垂直横向剖视图；

图5示意性地示出了具有一体的分离器的压缩机中的消声器位置；

图6示意性地示出了当装配到具有远程的油分离器的压缩机上时消声器位置；以及

图7示出了具有和不具有关于压缩机装配的消声器的噪声水平的测试结果的曲线图。

附图不是按尺度绘制的。

发明详述

参考图3和图4，消声器主要包括外管道或围绕管道5以及内管道3。两个管道5，3在第一端开放以提供消声器入口，安装到压缩机的壁6中的排放孔口中。在使用时，消声器入口接收从压缩机排放的油/气混合物。在其第二端处，内管道3扩展，变成从压缩机到油/气分离器(图3和图4中没有示出)的油/气混合物的输送管道。然而，外管道5在其第二端处通过密封到内管道3的外表面上的横向端壁4来闭合，从而提供围绕内管道3的室。消声器出口因此是通过内管道3提供的，在内管道3处，端壁4闭合外管道5。

从压缩机排放的油/气混合物同时进入内管道3和外管道5。压缩机噪声的频率内容至少部分地由排放物锚定的已知现象来确定。内管道3在其壁中具有多个孔8，并且这些孔定位成与在使用中的压缩机的要求的速度范围和工作条件下尤其在要扩散速度范围的地方计算出的排放物脉动的波长的1/4相符。孔成对地定位在从外管道5的端壁4到相应孔的中心的距离处，显示为A，B和C。图4的截面被截取通过通过位置C处的孔并且在消声器的端壁4的方向上看。

另外，内管道3和外管道5的轴线彼此径向地偏移，使得在位置A，B或C中的任一个处的至少两个孔8位于距外管道的壁不同的距离处。进入外管道5的气体从端壁4反射回且通过孔8进入内管道3，继续在该管道3中流动到消声器出口，进入油分离器。

反射流的效果是将处于主流中的时间与脉动外的1/2波长的流引入内管道3的主流。这是公认的降噪方法，其具有减弱主流中的脉动的效果。然而，这仅对于一个临界频率处的脉动来实现。在本发明的实施方案中，该效果扩展至涵盖通过位于距端壁4的三个距离A，B和C处的孔而增加的速度范围。能够对于扩展的速度范围内的不同频率优化这些距离，与径向偏移管道布置共同起作用来依靠两个管道段之间的波形的额外反射以及对主反射波形的影响来提供改进的降噪。

参考图3，在消声器的实施例中，尺寸可如下：

内管道3标称口径：4”(外径114.3mm)

外管道5标称口径：6”(外径168.3mm)

标记为“1”的最上方间隙距离：32mm

标记为“2”的最下方间隙距离：8mm

从端壁4到最近孔8的距离“A”：70mm

从端壁4到中间距离孔8的距离“B”：90mm

从端壁4到最远孔8的距离“C”：113mm

孔直径：25mm

设计如上所述消声器的原则的实施例可能如下：

步骤1：确定压缩机排放物的临界频率。对于单螺旋式压缩机，这是转子沟槽的数量乘以旋转频率。

步骤2：针对要求的扩展速度范围，在操作条件下绘制在冷冻剂中的该临界频率的波长。

步骤3：以最小速度、最大速度和中等速度选择覆盖该扩展速度范围的三种不同的波长。这是通过在操作条件下的温度和压力下确定冷冻剂排放物中的声音的速度以及将该声音的速度除以已知的排放气体临界频率来实现的。这是对于在扩散速度范围内的三种频率来计算的以涵盖选定扩展范围的最小速度、最大速度和中等速度。这些给出了图3中的1/4波长尺寸“A”、“B”和“C”。

步骤4：要确立消声器的长度，在距离“C”处的孔定位在距消声器入口的为0.6x外管道5直径的距离处。该尺寸不是临界的，可以改变以最小化压降。

步骤5：外管道和内管道的轴线的径向偏移使得标记为“1”的最上方间隙距离是标记为“2”的最下方间隙距离的四倍。

步骤6：外管道5的截面积应当为内管道3的截面积的两倍，或者换言之，管道3，5之间的截面积应当等于内管道3的截面积。

参考图3，在本发明的另一实施方案中，附加的入口喷嘴7添加从而与外管道5相比而言降低内管道3中的压力，并且因此增加从外管道5到内管道3的流，进一步增强消声器性能。

参考图5，在一体的压缩机布置中消声器的位置可能位于分离器2内部，在来自压缩机1的排放物处。参考图6，当油分离器独立于压缩机2来安装时，消声器的典型位置也是处于来自压缩机1的排放物处。在图6中，能够看出，内管道3和外管道5的轴线是竖直的，而不是水平的。在这些构造中的每个构造中，能够看出消声器能够有效地提供压缩机的排放出口。

图7示出了显示对于装配有和未装配有消声器的压缩机所测得的噪声水平的测试结果的曲线图。最大噪声降低是在以Hz测得的压缩机的最大旋转速度下达到的。能够看到显著的噪声降低。

在根据本发明的消声器的设计方面可做出若干变型。例如，孔8以及内管道3和外管道5不一定是圆形截面。管道3，5的轴线之间的径向偏移不一定是在竖直平面上，而是可能在水平平面或其它平面中，或者偏移的方向可以反向而使得管道3，5在它们的截面的顶部处于它们的最近点，而不是在它们的截面的底部。事实上，消声器不一定水平地运行，而是可以竖直地或者以其它方式布置。外管道5尤其可以由另一组件中的管道来替代，而不是设置为具有管壁的管的形式。孔关于彼此的尺寸以及关于消声器中的其它维度的尺寸可改变，取决于设计优先级。例如，发现较大的孔在消声器中提供较大的压降，而发现较小的孔提供更佳的噪声降低。内管道可以不具有简单的、连续的管构造，而是可能包括沿其长度的多于一个的组件，可能提供例如额外的消声和/或压力适应特性。

Claims (18)

1.用于安装以从压缩机汲取排放物的排放物消声器，所述消声器具有用于接收所述排放物的入口以及用于输送所述排放物的出口，

其中所述消声器包括内管道和外管道，所述内管道在所述外管道内延伸，

所述内管道在每端都打开，且所述外管道在位于所述消声器入口的区域内的第一端处打开而在位于所述消声器出口的区域内的第二端处具有闭塞件，所述内管道设有与所述外管道连通的多个孔，至少两个所述孔位于距所述消声器出口的不同距离处。

2.根据权利要求1所述的消声器，其中所述不同距离是针对在不同的相应速度下使用时所述压缩机的排放物脉动的波长来确定的。

3.根据任一前述权利要求所述的消声器，其中所述压缩机是螺旋式压缩机。

4.根据权利要求3所述的消声器，其中所述排放物是油/气混合物。

5.根据任一前述权利要求所述的消声器，其中所述消声器入口是由所述内管道和外管道的开放端部提供的，所述消声器出口是由所述内管道的在所述外管道的闭塞件处的开放端提供的。

6.根据任一前述权利要求所述的消声器，其中所述外管道的在其第二端处的闭塞件是由从所述外管道向内延伸到所述内管道上的横壁提供的。

7.根据任一前述权利要求所述的消声器，其中至少三个所述孔处于距所述消声器出口的不同距离处，所述距离是针对在至少三个不同的相应速度下使用时所述压缩机的排放物脉动的波长来确定的。

8.根据任一前述权利要求所述的消声器，其中所述孔距所述消声器出口的不同距离分别是在不同的相应速度下使用时所述压缩机的排放物脉动的四分之一波长。

9.根据任一前述权利要求所述的消声器，装配在压缩机排放物与一体的油分离器之间。

10.根据任一前述权利要求所述的消声器，直接装配到压缩机排放物出口。

11.根据任一前述权利要求所述的消声器，其中所述内管道和所述外管道关于彼此偏移，使得当在不同于所述内管道的径向方向测量时它们之间的间隙不同，并且所述内管道中的至少两个所述孔因此距所述外管道的距离不同。

12.根据权利要求11所述的消声器，其中所述内管道中的至少两个所述孔位于距所述外管道的差为因数四的距离处。

13.根据权利要求11或12所述的消声器，其中至少两个所述孔距所述消声器出口的距离基本相同。

14.根据任一前述权利要求所述的消声器，其中所述内管道的截面积与所述内管道和所述外管道之间的截面积基本相等。

15.根据任一前述权利要求所述的消声器，其中所述内管道设有入口限制件以便在使用所述压缩机时与所述外管道中的压力相比降低所述内管道中的压力。

16.根据任一前述权利要求所述的消声器，尺寸适合与在至少50Hz至75Hz优选地至至少85Hz或至少120Hz的转速范围内运行的单螺旋式压缩机一起使用。

17.包括根据任一前述权利要求所述的消声器的冷却设备，安装以便汲取来自压缩机的油/气排放物以便输送到油/气分离器。

18.大致如附图中所示的根据任一前述权利要求所述的消声器或冷却设备。