CN107542668A - 降噪装置、压缩机及空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降噪装置、压缩机及空调器。降噪装置设置在压缩机的排气口处，降噪装置包括：主流管路；一个或者多个旁支管路，沿气流的流动方向，主流管路的出口端和旁支管路的出口端连通，流经主流管路的气流和流经至少一个旁支管路的气流的波形之间存在相位差，以能够衰减汇合后的气流的波形的幅值。本发明的技术方案能够主动衰减气流脉动，以降低噪声。

Description

降噪装置、压缩机及空调器

技术领域

本发明涉及空调技术领域，具体而言，涉及一种降噪装置、压缩机及空调器。

背景技术

制冷机组振动噪音问题是影响机组可靠性和使用体验性的重要因素。目前主要的振动原因分为两部分：一方面是压缩机本体的机械振动传递到机组。由于压缩机本身运动部件的动平衡性差，安装不对中、基础设计不当等，均能引起机组的振动，从而使与之相连的管路发生振动；另一方面是压缩机排气在管路中形成气流脉动。如果压缩机在排气过程中产生压力变化或者由于机组工作时的间歇性、周期性吸排气，这些情况都会激起管内气体呈现脉动状态，致使管内介质的压力、速度、密度等既随位置变化，又随时间作周期性变化，以此便会产生气流脉动。脉动的气流沿管路输送遇到急转弯头、控制阀等元件时便会产生激振力，受此激振力作用，管路便会产生一定的机械振动响应。现有技术中，对于管路振动采用的减振措施主要包括设定减振阻尼、添加固定夹、振动隔断件等；对于气流脉动常用的消减措施主要包括设置缓冲罐、设置集管器、调整气柱固有频率以避开气柱共振、设置脉动衰减器、采用孔板消减气流脉动等，其中气流脉动消减措施具体的原理如下：

设置缓冲罐，缓冲罐主要安装在压缩机的进气口或排气口附近，其作用是使得脉动的气流在管内消减变得轻微；其次缓冲罐可以改变管道系统的气柱固有频率，使得汽缸和缓冲罐之间的气柱固有频率值大大提高以此避开低阶气柱共振。

设置集管器，集管器主要应用于多台压缩机并联运行时，将多管排气集成到一起，以此集中控制脉动气流的不均匀性。

调整气柱固有频率以避开共振频率；一般该措施主要在管路设计阶段进行匹配。先理论计算出设计管路的气柱固有频率，然后通过调整管路的长度、管径、固定夹的位置等措施调整气柱固有频率，从而达到使其与管路共振频率避开。

设置脉动衰减器，该装置主要从声学原理进行气流衰减，其容器内部携带有阻尼芯子，阻尼芯子对于一些频带的振动波有明显的衰减作用，以此达到气流脉动的衰减。

设置孔板消减气流脉动；该措施主要是通过恰当尺寸的孔板可以把管道内的气流由驻波变为行波，从而降低气流压力的不均匀性，以增强缓冲效果，达到减振的目的。

综上所述可知，现有技术中，多是被动消减气流能量以此达到减震效果或者调整相关管线固有频率和气柱固有频率以此避开共振频区，现有技术中没有一种装置是从源头上主动衰减压缩机的气流脉动，从而降低噪声振动的。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种降噪装置、压缩机及空调器，利用本发明的降噪装置能够主动衰减气流脉动，以降低噪声。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种降噪装置，降噪装置设置在压缩机的排气口处，降噪装置包括：主流管路；一个或者多个旁支管路，沿气流的流动方向，所述主流管路的出口端和所述旁支管路的出口端连通，流经所述主流管路的气流和流经至少一个所述旁支管路的气流的波形之间存在相位差，以能够衰减汇合后的气流的波形的幅值。

进一步地，至少一个旁支管路的长度与主流管路的长度不同。

进一步地，旁支管路的长度与主流管路的长度之间存在长度差ΔL，长度差ΔL满足以下关系：ΔL＝(2n-1)×ΔT×C；其中，ΔT为气流流经主流管路的时间与气流流经旁支管路的时间之间的时间差，C为气流的传播速度，n为自然数。

进一步地，时间差ΔT满足以下公式：其中，T为一个气流周期，f为气流基频。

进一步地，降噪装置还包括用于整合气流的汇合管段，主流管路的出口端和旁支管路的出口端均与汇合管段连通。

进一步地，降噪装置还包括设置在汇合管段内的整流格栅，整流格栅用于对流出主流管路和旁支管路的气流进行整流。

进一步地，整流格栅包括多个间隔设置的第一筋板，第一筋板与汇合管段的内壁面连接。

进一步地，整流格栅还包括多个间隔设置的第二筋板，第二筋板与第一筋板连接，且第二筋板与第一筋板之间存在夹角。

进一步地，降噪装置还包括入口管段，主流管路的进口端和旁支管路的进口端均与入口管段连通。

进一步地，主流管路为直管，旁支管路为波纹管或者螺旋管。

根据本发明的另一个方面，提供了一种压缩机，包括压缩机机体和与压缩机机体连接的降噪装置，降噪装置为前述的降噪装置。

根据本发明的第三个方面，提供了一种空调器，包括外壳和设在外壳内的压缩机，压缩机为前述的压缩机。

应用本发明的技术方案，将降噪装置设置在压缩机的排气口处，这样流经主流管路的气流和流经至少一个旁支管路的气流的波形之间存在相位差，使两股气流相互衰减，从而能够衰减汇合后的气流的波形的幅值，进一步地，降低气流本身对管路的冲击，从而降低压缩机的振动和噪音。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的降噪装置的实施例的结构示意图；

图2示出了图1的A-A向剖视图；以及

图3示出了图1的实施例与现有技术的气流波形的对比图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、主流管路；20、旁支管路；30、汇合管段；40、入口管段；50、整流格栅。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中，压缩机为设置在空调器外壳内的压缩机，压缩机包括压缩机机体和与压缩机机体连接的降噪装置；空调器包括外壳和设在外壳内的压缩机。

如图1至图3所示，本发明提供了一种降噪装置，降噪装置设置在压缩机的排气口处，降噪装置包括主流管路10以及一个或者多个旁支管路20。沿气流的流动方向，主流管路10的出口端和旁支管路20的出口端连通，流经主流管路10的气流和流经至少一个旁支管路20的气流的波形之间存在相位差，以能够衰减汇合后的气流的波形的幅值。

通过上述设置，将降噪装置设置在压缩机的排气口处，这样流经主流管路10的气流和流经至少一个旁支管路20的气流的波形之间存在相位差，使两股气流相互衰减，从而能够衰减汇合后的气流的波形的幅值；进一步地，降低气流本身对管路的冲击，从而降低压缩机的振动和噪音。本发明的实施例中，主流管路10和旁支管路20均为管段，该管段的内部通孔用于让气流通过，结构简单，便于控制。

具体地，主流管路10具有第一内部通孔，旁支管路20具有第二内部通孔。上述第一内部通孔和第二内部通孔均用于让压缩机排出的气流通过，上述设置结构简单，便于操作；且流经主流管路10的第一内部通孔的气流和流经至少一个旁支管路20的第二内部通孔的气流的波形之间存在相位差，使两股气流相互衰减，从而能够衰减汇合后的气流的波形的幅值。

如图1所示，本发明的实施例中，至少一个旁支管路20的长度与主流管路10的长度不同。

通过上述设置，由压缩机排气口排出的气体气流分为两部分，由于两部分气流分别流经的旁支管路20和主流管路10的长度不同，所以形成了排气气流的相位差，利用相位差进行气流脉动的自我消减，使得气流脉动变小。

本发明充分考虑压缩机排气口排出的气流的周期性特性，融合了主动降噪减振的设计思路，结合声波干涉的原理，基本原理描述如下：

主流管路10的长度较短，气流流经主流管路10后先到达主流管路10的出口端；而旁支管路20的长度较长，当旁支管路20内的气流脉动滞后主流管路10内的气流脉动一定的相位后，该相位差使得两路的气流脉动因相位相反而互相抵消，从而达到主动衰减气流脉动的目的。

优选地，本实施方式采用一个主流管路10和一个旁支管路20，这样可以避免过多的分流造成管路结构过于复杂，分流过多还会引起管路排气压力损失变大，不利于气流在较长管道中的流动。这样的降噪装置，结构简单，便于控制。

进一步地，在一个完整的周期内，流经主流管路10和旁支管路20的气流的波形之间的相位差的范围大于90°且小于等于270°。

优选地，流经主流管路10和旁支管路20的气流的波形之间的相位差为180°。通过人为设置两条管路的长度不同，以此形成排气气流相位差为180°，这两股气流本身会因为相位差的存在，使得两条管路的气流脉动因相位相反而相互抵消，从而在汇聚时，波峰与波谷重叠，相互抵消能量，达到气流脉动自身削减的作用。

因为声波传递具有周期性，所以当旁支管路20内的气流滞后主流管路10内的气流180°的奇数倍相位时，也可以使两路的气流脉动因相位相反而相互抵消，从而达到主动衰减气流脉动(具体地为气流的波形幅值)的目的。

本发明的实施例中，旁支管路20的长度与主流管路10的长度之间存在长度差ΔL，长度差ΔL满足以下关系：

ΔL＝(2n-1)×ΔT×C (1)

其中，ΔT为气流流经主流管路10的时间与气流流经旁支管路20的时间之间的时间差，C为气流的传播速度，n为自然数。

通过上述设置，长度差ΔL保证了气流流经主流管路10的时间与气流流经旁支管路20的时间之间存在时间差，并且这个时间差使得排气气流流经主流管路10和旁支管路20的气流之间存在的相位差，使两路的气流脉动因相位相反而相互抵消。

优选地，相位差为180°，这样，两股气流的波峰与波谷重合，使其相互抵消和衰减能量的效果最优，从而达到利用相位差使气流脉动进行自我消减的目的。

本发明的实施例中，时间差ΔT满足以下公式：

其中，T为一个完整的气流周期，f为气流基频。

通过上述设置，流经主流管路10的气流与流经旁支管路20的气流时间差为1/2个T，保证了气流流经两个管路后出现的相位差能够使两路的气流脉动因相位相反而相互抵消，使两股气流脉动的波峰和波谷重合，实现自我消减。

本发明中，气流脉动振动类似于正弦波，由于声波传递具有周期性，只有两股气流的相位相差1/2个T的奇数倍时才会产生相位相反且相互衰减的波形图，偶数倍即会产生重叠，无法达到消减的作用。

要使得气流产生消减，必须使得时间差等于相位差的一半，即：

又因为气流基频可理论求得，即：

根据上述计算公式可得：

因气流声波具有连续传递性，故：

上述式(6)即为两段管路管线长度差与气流基频和传播速度的关系式，由式中可知只要n取不同的数值，管线长度差均可以满足对气流基频以及多倍频的奇数倍进行衰减。

经过本身气流相位差衰减后的气流类似于图3中的波动曲线d1，幅值部分会比未衰减前有一个降低的趋势，实线d1代表衰减后的气流波动，虚线d2代表未衰减前的波动曲线(即未采用本实施例的降噪装置的气流的波动曲线)。

如图1所示，本发明的实施例中，降噪装置还包括用于整合气流的汇合管段30，主流管路10的出口端和旁支管路20的出口端均与汇合管段30连通。

通过上述设置，在降噪装置的末端设置用于整合气流的汇合管段30，使得具有相位差的多股气流在汇合管段30实现充分混合，完成相互之间的能量衰减和抵消。

如图2所示，本发明的实施例中，降噪装置还包括设置在汇合管段30内的整流格栅50，整流格栅50用于对流出主流管路10和旁支管路20的气流进行整流。

通过上述设置，在汇合管段30内汇合抵消了部分气流脉动后的汇合气流，继续流动经过整流格栅50，被整流成规则的一整股，实现气流脉动的二次消减。这样，压缩机排气气流经过自身消减和被整流格栅50强制整流后，可以减少气流脉动对于管路的冲击，在未经过其他气流脉动装置衰减前已经将脉动能量进行了一定幅度的减小，从而极大程度的减少了气流脉动对于机组的冲击。

如图2所示，本发明的实施例中，整流格栅50包括多个间隔设置的第一筋板，第一筋板与汇合管段30的内壁面连接。

通过上述设置，保证了流经整流格栅50的所有气流都能够经过第一筋板，达到对汇合气流进行整流的目的。具体地，第一筋板可以是沿图2中所示，在竖直方向上延伸，并在水平方向上平行间隔布置的，使气流流经整流格栅50后，被整流成许多股平行的气流，进一步降低气流波动的不均匀性。

当然，在本实施例未给出的替代实施例中，还可以根据实际需要将第一筋板设为在水平方向上延伸，并在竖直方向上间隔设置。

本发明的实施例中，整流格栅50还包括多个间隔设置的第二筋板，第二筋板与第一筋板连接，且第二筋板与第一筋板之间存在夹角。

通过上述设置，整流格栅50为由第一筋板和第二筋板围成的网状结构，这样，在汇合管段30内汇合后的气流再次被整流格栅50分流为多股互相平行的气流，降低气流波动的不均匀性；而且衰减后的气流经过整流格栅50后，流动更加平稳，能量进一步衰减，从而可以降低后续对管路的冲击，实现降低噪音的目的。

如图1所示，本发明的实施例中，降噪装置还包括入口管段40，主流管路10的进口端和旁支管路20的进口端均与入口管段40连通。

通过上述设置，入口管段40将压缩机排气管与降噪装置的主流管路10和旁支管路20连接起来，实现了将压缩机排出的气流直接导入降噪装置进行降噪处理，连接方式简单。

如图1所示，本发明的实施例中，主流管路10为直管，旁支管路20为曲管。

曲管包括第一管段和与第一管段连通的第二管段，第一管段的中心线与第二管段的中心线之间具有夹角。这样，相对于直管而言，上述设置可以增加旁支管路20的长度。优选地，本实施例中，包括两个第一管段和两个第二管段，旁支管路20的整体外形呈倾斜放置的“W”型。这样，主流管路10的长度和旁支管路20的长度不同，从而气流流经不同的管路之后能够形成排气气流的相位差，利用相位差进行气流脉动的自我消减，使得气流脉动变小。

具体地，旁支管路20为波纹管。通过上述设置，使得连接在入口管段40和汇合管段30之间的主流管路10和旁支管路20的长度不同，保证了流经主流管路10和旁支管路20的两股气流之间存在相位差，实现气流汇合后的相互衰减。

这里的波纹管指的是旁支管路20的内壁面上设有多个环形凹槽，多个环形凹槽沿旁支管路20的轴向间隔设置，且相邻的两个环形凹槽之间具有朝向旁支管路20的中心线延伸的凸起。这样，可以增加气流在旁支管路20内的流动时间，以使气流流经主流管路10的时间与流经旁支管路20的时间不同。

优选地，主流管路10和旁支管路20的管径相同，这样可以保证进入主流管路10和旁支管路20的气流量基本相同。

当然，在本发明未给出的替代实施例中，还可以将旁支管路20设为螺旋管，只要是能够实现主流管路10和旁支管路20的长度不同的方式均在本发明的保护范围之内。

本发明的实施例中，还提供了一种压缩机，压缩机包括压缩机机体和与压缩机机体连接的降噪装置。

具体地，压缩机的排气口与降噪装置的入口管段40相连，降噪装置的汇合管段30与靠近冷凝器端的管路相连，汇合管段30内设有整流格栅50。压缩机排气口排出的气流由入口管段40进入，此时气流分为两部分分别进入主流管路10和旁支管路20；主流管路10和旁支管路20的管径相同，保证了进入主流管路10和旁支管路20的气流量基本相同。气流脉动振动类似于正弦波，由于旁支管路20比主流管路10的管线长，进入旁支管路20的气流流出管路的时间较主流管路10长，存在的时间差△T使得这两股气流汇合时的相位存在相位差，以使气流自身进行部分脉动抵消。

抵消了部分气流脉动后的汇合气流此时继续流动经过整流格栅50，变成平行的一整股，此时气流脉动进行二次消减。经过抵消和消减后的排气气流再流入冷凝器近端管路等部位，可有效地减少排气气流对管路冲击引起的振动和噪音问题。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：降噪装置包括主流管路、旁支管路、汇合管段、入口管段和整流格栅，由压缩机排气管排出的气体由入口管段进入降噪装置，并且被分为两股分别进入主流管路和旁支管路，由于主流管路和旁支管路的长度不同，所以由主流管路和旁支管路流出的两股气流之间存在相位差。通过人为设置主流管路和旁支管路长度差，从而保证了排气气流出现的相位差能够满足波峰与波谷重合，实现相互抵消和衰减能量；进一步地，降噪装置末端设置的汇合管段，保证了具有相位差的两股气流在汇合管段实现充分混合，并继续流动经过整流格栅，被整流成平行的一整股，实现气流脉动的二次消减。经过抵消和消减后的排气气流在流入冷凝器近端管路等部位，可有效地减少排气气流对管路冲击引起的振动和噪音问题。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种降噪装置，其特征在于，所述降噪装置设置在压缩机的排气口处，所述降噪装置包括：

主流管路(10)；

一个或者多个旁支管路(20)，沿气流的流动方向，所述主流管路(10)的出口端和所述旁支管路(20)的出口端连通，流经所述主流管路(10)的气流和流经至少一个所述旁支管路(20)的气流的波形之间存在相位差，以能够衰减汇合后的气流的波形的幅值。

2.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于，至少一个所述旁支管路(20)的长度与所述主流管路(10)的长度不同。

3.根据权利要求2所述的降噪装置，其特征在于，所述旁支管路(20)的长度与所述主流管路(10)的长度之间存在长度差△L，所述长度差△L满足以下关系：

△L＝(2n-1)×△T×C；

其中，△T为气流流经所述主流管路(10)的时间与气流流经所述旁支管路(20)的时间之间的时间差，C为气流的传播速度，n为自然数。

4.根据权利要求3所述的降噪装置，其特征在于，所述时间差△T满足以下公式：

<mrow> <mi>&amp;Delta;</mi> <mi>T</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>2</mn> </mfrac> <mi>T</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mrow> <mn>2</mn> <mi>f</mi> </mrow> </mfrac> <mo>;</mo> </mrow>

其中，T为一个气流周期，f为气流基频。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的降噪装置，其特征在于，所述降噪装置还包括用于整合气流的汇合管段(30)，所述主流管路(10)的出口端和所述旁支管路(20)的出口端均与所述汇合管段(30)连通。

6.根据权利要求5所述的降噪装置，其特征在于，所述降噪装置还包括设置在所述汇合管段(30)内的整流格栅(50)，所述整流格栅(50)用于对流出所述主流管路(10)和所述旁支管路(20)的气流进行整流。

7.根据权利要求6所述的降噪装置，其特征在于，所述整流格栅(50)包括多个间隔设置的第一筋板，所述第一筋板与所述汇合管段(30)的内壁面连接。

8.根据权利要求7所述的降噪装置，其特征在于，所述整流格栅(50)还包括多个间隔设置的第二筋板，所述第二筋板与所述第一筋板连接，且所述第二筋板与所述第一筋板之间存在夹角。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的降噪装置，其特征在于，所述降噪装置还包括入口管段(40)，所述主流管路(10)的进口端和所述旁支管路(20)的进口端均与所述入口管段(40)连通。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的降噪装置，其特征在于，所述主流管路(10)为直管，所述旁支管路(20)为波纹管或者螺旋管。

11.一种压缩机，包括压缩机机体和与所述压缩机机体连接的降噪装置，其特征在于，所述降噪装置为权利要求1至10中任一项所述的降噪装置。

12.一种空调器，包括外壳和设在所述外壳内的压缩机，其特征在于，所述压缩机为权利要求11所述的压缩机。