CN110145456A - 压缩机排气过滤器及其消声方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了压缩机排气过滤器及其消声方法，所述压缩机排气过滤器，包括壳体，所述壳体内部设有将壳体分隔成第一消声室和第二消声室的隔板；所述壳体一端设有连通第一消声室和压缩机的盘管的入管，所述壳体另一端设有连通第二消声室和压缩机的盘管的出管；所述隔板上设有联通器中空管，所述联通器中空管一端伸入所述第一消声室，所述联通器中空管的另一端伸入第二消声室；位于第二消声室的联通器中空管的一端上设有消声孔，且该端的端部封闭，单个消声孔的面积小于联通器中空管封闭端截面积；本发明能够有效减小压缩机宽频噪声和喷注噪声，实现压缩机的排气消声。

Description

压缩机排气过滤器及其消声方法
技术领域
本发明属于压缩机降噪技术领域，具体涉及压缩机排气过滤器及其消声方法。
背景技术
现有技术中的用于压缩机的排气过滤器，如专利号为201620041828.6的实用新型专利，于2016年8月17日公开了“用于压缩机的排气过滤器”的技术，该过滤器由壳体、盖、入口管及延伸到内部中的出口管，还设置有用于两个腔室的中间管，该过滤器虽然能消除一定噪声，但是缺乏对排气噪声特点认识。同时由于排气噪声所具有特有幅频特性，当气体通过压缩机的排气阀时,气体的运动过程类似于气体小孔射流,气流排出气缸的过程属于喷射过程，由于喷射现象的存在，排气过程容易引发喷射噪声。同时压缩机排气噪声是宽频带噪声，并且当入口排气孔压力较大时噪声值也变大，因此现有的压缩机排气过滤器消声能力有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供能够有效减小压缩机宽频噪声和喷注噪声的压缩机排气过滤器及其消声方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
该种压缩机排气过滤器，包括壳体，所述壳体内部设有将壳体分隔成第一消声室和第二消声室的隔板；所述壳体一端设有连通第一消声室和压缩机的盘管的入管，所述壳体另一端设有连通第二消声室和压缩机的盘管的出管；所述隔板上设有联通器中空管，所述联通器中空管一端伸入所述第一消声室，所述联通器中空管的另一端伸入第二消声室；位于第二消声室的联通器中空管的一端上设有消声孔，且该端的端部封闭，单个消声孔的面积小于联通器中空管封闭端的截面积。
所述隔板上设有插管，所述插管一端位于第一消声室内，所述插管另一端位于第二消声室内，所述插管位于第二消声室内的一端端部封闭。
所述消声孔呈环形分布在所述联通器中空管上，所述消声孔为一组以上。
所述消声孔的孔径为Φ0.7～Φ1.2mm。
相邻的消声孔间的距离为消声孔的孔径的3.5～10倍。
所述消声孔的面积总和比所述联通器中空管的封闭端的截面积大 20％～60％。
所述联通器中空管的消声孔的数量为D为联通器中空管孔径，d为消声孔孔径，n为消声孔数量。
所述插管的长度L＝λ/4，其中L为插管的长度，λ为消声频段波长。
压缩机排气过滤器的消声方法，具体为：气流经入管进入第一消声室，进行一级消声后，经过联通器中空管位于第二消声室的通过消声孔扩散进入第二消声室；一方面，消声孔降低了各倍频带的声功率，降低了宽频噪声，消除了喷注的冲击噪声；另一方面，制冷剂进入截面减小的多个消声孔，从消声孔内喷射到截面增大的第二消声室，制冷剂速度降低，进一步降低压缩机噪声，实现压缩机的排气消声。
作为进一步改进的方案，气流经入管进入第一消声室，进行一级消声后，经过联通器中空管位于第二消声室的通过消声孔扩散进入第二消声室；同时第一消声室内气流进入插管中，声波在传到插管的封闭端时，被封闭的截面将声波反射回去，到达管口时，反射的声波与入射声波在相位上正好相反，传播的声波叠加前后实际上相互或部分抵消，声波通过微观的涡旋运动转化为热能，将声波吸收，进一步降低噪音，实现压缩机的排气消声。
本发明的优点在于：针对排气噪声所具有特有宽频带噪声的喷射噪声，本发明采用面积小于联通器中空管的截面积的消声孔后，既降低了排气声功率，将声频幅值特性移向人耳不敏感高频移动，又保证正常排气流量；实现了压缩机真正的低噪，满足用户对压缩机低噪声要求。
针对排气噪声所具有特有宽频带噪声中的低频声音，本发明利用特定波长管的声波反射，将入射声波和反射声波正好完全或部分抵消，降低了压缩机排气噪声；实现了压缩机真正的低噪，满足用户对压缩机低噪声要求。
本发明通过盘管和过滤器组成消声装置，压缩机排气过滤器消声效果良好的情况下，能够达到通过在气缸座上加工消声室密封形成多级消声同样的效果。采用压缩机排气过滤器，能够避免在缸座上制作消声室，减少气缸座体积，减少机械加工，解决几何形状受限、还需垫片盖板镙钉等零件形成消声室密封腔需要增加装配工艺要求的缺陷，节能节材。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明压缩机排气过滤器的结构示意图。
图2为图1压缩机排气过滤器的截面示意图。
图3为本发明压缩机排气过滤器改进方案的结构示意图。
上述图中的标记均为：
1、入管，2、第一消声室，3、隔板，4、联通器中空管，5、第二消声室，6、出管，7、消声孔，8、盘管，9、插管，10、壳体。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
各图中箭头方向表示制冷剂流动方向。
如图1-图2所示，压缩机排气过滤器，包括壳体10，壳体10内部设有将壳体10分隔成第一消声室2和第二消声室5的隔板3；壳体10一端设有连通第一消声室2和压缩机的盘管8的入管1，壳体10另一端设有连通第二消声室5 和压缩机的盘管8的出管6；隔板3上设有联通器中空管4，联通器中空管4一端伸入第一消声室2，联通器中空管4的另一端伸入第二消声室5；位于第二消声室5的联通器中空管4的一端上设有消声孔7，且该端的端部封闭，单个消声孔7的面积小于联通器中空管4封闭端的截面积。
压缩机排出气体经盘管8、入管1进入第一消声室2进行消声后，经联通器中空管4进入第二消声室5，在第二消声室5内消声处理后再经过出管6进入盘管8后排出。压缩机排气经过第一消声室2及第二消声室5消声后，实现压缩机的排气消声。
将联通器中空管4位于第二消声室5的一端端部封闭，并在该端上设置消声孔7，单个消声孔7的面积小于联通器中空管4封闭端的截面积，消声孔7降低了各倍频带计权后的声功率，同时可将倍带推向更高的人耳不敏感范围，降低人耳对噪声的主观感觉，在保持流量相等甚至比原来略大的条件下，用多个消声孔7代替一个大孔，不仅降低了A声级，降低了宽频噪声，还消除了喷注的冲击噪声。
本方案的消声原理为：
排气噪声声功率公式为:
W为声功率，Kv常数，ρ为制冷剂密度，v为制冷剂速度，D为喷口直径，ρ0为空气密度，c0为声速。
从上述公式可以看出，噪声声功率与喷口直径有关，喷口直径越大，声功率越大，声速越大，噪声越大，减小喷口直径D，降低了各倍频带计权后的声功率，同时可将倍带推向更高的人耳不敏感范围，降低人耳对噪声的主观感觉。在保持流量相等甚至比原来略大的条件下，通过用大量消声孔7代替联通器中空管4的大孔，消声孔7的喷口直径小，不仅降低了A声级，降低了宽频噪声，还消除了喷注的冲击噪声。同时由于制冷剂从小的消声孔7内喷射到下一级截面增大消声室，制冷剂速度降低，进一步降低了压缩机噪声。
作为进一步改进的方案，如图3所示，隔板3上设有插管9，插管9一端位于第一消声室2内，插管9另一端位于第二消声室5内，插管9位于第二消声室5内的一端端部封闭。
该改进方案的消声原理为：入射声波在传到出端封闭的插管9的端面时，被封闭的截面将声波反射回去，到达插管9管口时，某些频率下反射的声波与第一消声室2入射声波在相位上正好相反，产生抵消作用，降低噪声；即使相邻频率段入射声波与反射声波虽然不能完全地抵消，但也将对声波起到一定的削弱作用，传播的声波叠加前后实际上相互抵消，声波通过微观的涡旋运动转化为热能，将声波吸收，降低噪声。
插管9位于第二消声室5的一端呈封闭状，插管9的长度根据特定的消声频段来设计，当制冷剂高速喷射时，产生喷射噪声，噪声声速c＝fλ(λ为声波波长、f为噪声频率)，插管9的长度L＝(2n-1)λ/4，当n＝1，L＝λ/4，即插管 9的长度L为声波波长λ的1/4倍，λ长的低频声其插管9的长度L长，波长λ短的高频声其插管9的长度L小。
即插管9的长度根据消声频段来确定，插管9的长度L＝(2n-1)λ/4，其中 L为插管9的长度，n为声波的阶数，λ为消声频段波长。优选n＝1，L＝λ/4，即插管9的长度L为声波波长λ的1/4倍。
在第一消声室2和第二消声室5中除了增加提高消声量TL的联通器中空管 4，并在联通器中空管4上设置消声孔7外，还增加一个插管9，此插管9为针对特定消声频率的波长管，此插管9位于第二消声室5的一端呈封闭状。为增大传声损失TL，降低噪声，增大第一消声室2与插管9的扩张比m，第一消声室2与插管9的扩张比m值为4～10，进一步提高消声效果。
消声孔7呈环形分布在联通器中空管4上，消声孔7为一组以上。消声孔7 的孔径小于联通器中空管4的孔径，消声孔7的喷口直径减小后，单个消声孔7 的流量变小，因此设计一组以上消声孔7，消声孔7在联通器中空管4的径向与轴向分布，消声孔7总的面积比联通器中空管4的截面积大，保证流量的同时，达到最好的消声效果。
优选消声孔7的孔径为Φ0.7～Φ1.2mm；相邻的消声孔7间的距离为消声孔7的孔径的3.5～10倍；消声孔7的面积总和比联通器中空管4的封闭端的截面积大20％～60％。根据联通器中空管4的截面，将消声孔7的喷口直径由φ 5～φ7mm改进为φ0.7～φ1.2mm，使喷口直径缩小7倍以上，同时为避免各小喷口再汇成大喷口使降噪失效，将各小喷口孔距设置为8～12mm，使消声孔7的各喷口之间距离设置在8倍以上。在消声孔7喷口直径减小后，单个消声孔7 的流量变小，设计一组以上的消声孔7，此组消声孔7在联通器中空管4的径向与轴向分布，此组小孔总面积比原排气口截面积大20％～60％，保证新设计一组消声孔7流量与原联通器中空管4流量相当甚至略大，通过此种方法，既大大降低了噪声，将噪声频带向人耳不敏感的高频部分移动，同时对排气流量无影响。
具体地，联通器中空管4的消声孔7的数量为D为联通器中空管4的孔径，d为消声孔7的孔径，n为消声孔7的数量。消声孔7的数量进行设计，以实现消声孔7的总的面积比联通器中空管4的截面积大，达到最好的消声效果。
压缩机排气过滤器的消声方法，具体为：气流经入管1进入第一消声室2，进行一级消声后，经过联通器中空管4位于第二消声室5的消声孔7扩散进入第二消声室5；一方面，消声孔7降低了各倍频带的声功率，降低了宽频噪声，消除了喷注的冲击噪声；另一方面，制冷剂进入截面减小的多个消声孔7，从消声孔7内喷射到截面增大的第二消声室5，制冷剂速度降低，进一步降低压缩机噪声，实现压缩机的排气消声。
作为进一步改进的方案，气流经入管1进入第一消声室2，进行一级消声后，经过联通器中空管4位于第二消声室5的消声孔7扩散进入第二消声室5；同时第一消声室2内气流进入插管9中，声波在传到插管9的封闭端时，被封闭的截面将声波反射回去，到达管口时，反射的声波与入射声波在相位上正好相反，传播的声波叠加前后实际上相互或部分抵消，声波通过微观的涡旋运动转化为热能，将声波吸收，进一步降低噪音，实现压缩机的排气消声。
具体地，插管9长度可以根据特定的消声频段来设计，波长λ长的低频声其长度L长，波长λ短的高频声其长度L小。声波在传到出端封闭的插管9时，被封闭的截面将声波反射回去，到达管口时，反射的声波与入射声波在相位上正好相反，传播的声波叠加前后实际上相互抵消，声波通过微观的涡旋运动转化为热能，将声波吸收。实际在降噪过程时需要应用插管9时，先根据仿真和实测的噪声曲线，找到其噪声峰值即所需要削弱的部分，设定适当的传声损失目标值，再结合以上波长管的相关计算公式，进行插管9的波长管的长度的设定。通过利用插管9的声波反射，将入射声波和反射声波正好完全抵消，或者降低，降低了压缩机排气噪声，提高排气消声效果。
本发明用多个消声孔7代替一个大孔，不仅降低了A声级，降低了宽频噪声，还消除了喷注的冲击噪声；利用插管9的声波反射，将入射声波和反射声波正好完全抵消，或者降低，进一步降低了压缩机排气噪声，提高排气消声效果。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.压缩机排气过滤器，包括壳体，所述壳体内部设有将壳体分隔成第一消声室和第二消声室的隔板；所述壳体一端设有连通第一消声室和压缩机的盘管的入管，所述壳体另一端设有连通第二消声室和压缩机的盘管的出管；其特征在于：所述隔板上设有联通器中空管，所述联通器中空管一端伸入所述第一消声室，所述联通器中空管的另一端伸入第二消声室；位于第二消声室的联通器中空管的一端上设有消声孔，且该端的端部封闭，单个消声孔的面积小于联通器中空管封闭端的截面积。
2.如权利要求1所述的压缩机排气过滤器，其特征在于：所述消声孔呈环形分布在所述联通器中空管上，所述消声孔为一组以上。
3.如权利要求1所述的压缩机排气过滤器，其特征在于：所述消声孔的孔径为Φ0.7～Φ1.2mm。
4.如权利要求1所述的压缩机排气过滤器，其特征在于：相邻的消声孔间的距离为消声孔的孔径的3.5～10倍。
5.如权利要求1-5任一项所述的压缩机排气过滤器，其特征在于：所述消声孔的面积总和比所述联通器中空管的封闭端的截面积大20％～60％。
6.如权利要求1所述的压缩机排气过滤器，其特征在于：所述联通器中空管的消声孔的数量为D为联通器中空管孔径，d为消声孔孔径，n为消声孔数量。
7.如权利要求1所述的压缩机排气过滤器，其特征在于：所述隔板上设有插管，所述插管一端位于第一消声室内，所述插管另一端位于第二消声室内，所述插管位于第二消声室内的一端端部封闭。
8.如权利要求7所述的压缩机排气过滤器，其特征在于：所述插管的长度L＝λ/4，其中L为插管的长度，λ为消声频段波长。
9.权利要求1-8任一项所述的压缩机排气过滤器的消声方法，其特征在于：具体为：气流经入管进入第一消声室，进行一级消声后，经过联通器中空管位于第二消声室的通过消声孔扩散进入第二消声室；一方面，消声孔降低了各倍频带的声功率，降低了宽频噪声，消除了喷注的冲击噪声；另一方面，制冷剂进入截面减小的多个消声孔，从消声孔内喷射到截面增大的第二消声室，制冷剂速度降低，进一步降低压缩机噪声，实现压缩机的排气消声。
10.权利要求9所述的压缩机排气过滤器的消声方法，其特征在于：气流经入管进入第一消声室，进行一级消声后，经过联通器中空管位于第二消声室的通过消声孔扩散进入第二消声室；同时第一消声室内气流进入插管中，声波在传到插管的封闭端时，被封闭的截面将声波反射回去，到达管口时，反射的声波与入射声波在相位上正好相反，传播的声波叠加前后实际上相互或部分抵消，声波通过微观的涡旋运动转化为热能，将声波吸收，进一步降低噪音，实现压缩机的排气消声。
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