CN110821783A - 用于压缩机的具有螺旋室的降噪消音器 - Google Patents

Abstract

一种用于压缩机的具有螺旋室的降噪消音器，消音器包括：外壳；螺旋形消音器芯，设置在外壳中且具有入口和出口；连接元件，连接到消音器芯，以将消音器芯的出口连接到压缩机的入口。消音器芯设置成在压缩机运行期间降噪，其中，消音器芯可包括彼此堆叠的两个螺旋室。螺旋室还可包括中空壁，中空壁形成螺旋室且填充有吸声材料。

Description

用于压缩机的具有螺旋室的降噪消音器

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年8月10日提交的临时申请US62/717,175以及2018年8月20日提交的临时申请US62/719,726的优先权，这些临时申请以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明大体上涉及压缩机，尤其是涉及消音器，用于降低从某些压缩机(尤其是往复式压缩机或活塞式压缩机)发出的噪声。

背景技术

压缩机一般包括马达，用于驱动压缩机元件以对空气进行加压。压缩机元件可为往复式压缩机或活塞式压缩机、离心式压缩机、涡旋式压缩机、具有阴阳压缩机元件的螺杆式压缩机等。所有这些压缩机元件具有：吸入侧，用于接收入口空气，例如经由入口空气过滤器；以及出口侧，用于将压缩空气排出到罐和/或分配集管，以用于将压缩空气分配到用户网络。在压缩过程期间，由于经由压缩机空气入口提供的大量空气，在吸入侧或空气入口处产生了噪声。

例如，在广泛用于各种工业应用和家用的往复式压缩机中，马达用于驱动曲轴，以使活塞往复式移动，其中，气体一般经由入口歧管进入吸入侧，由往复式驱动的活塞来压缩，接着以高压排出到罐中。

然而，在往复式压缩机运行期间，当空气经由入口歧管抽入时从往复式压缩机的空气入口或吸入侧发出噪声，例如由于移动通过入口的空气湍流而产生。一般来说，现有技术的往复式压缩机很少采用或未采用措施来降低所产生的噪声，或是采用常规结构来降低噪声。例如，一种常规结构经由大型、笨重且远距安装的音障箱来抽入入口空气，这种结构是昂贵的，并且由于采用将压缩机吸入侧或空气入口连接到大型音障箱的长管而约束了入口空气流，这降低了压缩机的效率。

鉴于这些缺点，需要提供一种更简单、更小型且更具成本效益的结构，以用于降低在压缩机空气入口处产生的噪声，此结构不会降低压缩机的效率。

发明内容

本发明通过以若干方式对现有技术提供改进而解决了现有技术的缺陷。例如，本发明的目的是提供一种成本更低、更小、并且可直接附连到压缩机空气入口的消音器，以降低或消除对入口空气流的约束。

为了实现本发明的目的，提供了一种降噪消音器，其直接附连到压缩机的压缩机空气入口。降噪消音器具有消音器芯，消音器芯降低和/或消除空气入口处的噪声，以提供更安静的压缩机，同时不显著增加额外成本且不显著降低效率。在本发明的一个实施例中，消音器包括外壳、消音器芯，其中，消音器芯包括彼此堆叠的两个螺旋室。在另一实施例中，两个螺旋室包括形成螺旋室的中空壁，其中，中空壁包括吸声材料。为了降低成本和尺寸，降噪消音器可并入用于压缩机的常规空气过滤器中，和/或可包括过滤元件。降噪消音器可直接附连到压缩机进气口/空气入口。降噪消音器也可作为独立元件附连到空气过滤器。

螺旋室可由金属、塑料、复合材料、或它们的组合制成，或者包括降噪材料。

附图说明

根据以下结合附图对优选实施例的详细描述，会更清楚地理解本发明的特征和目的，其中：

图1示出了具有降噪消音器的压缩机装置的立体图；

图2示出了根据本发明第一实施例的降噪消音器的分解立体图。

图3示出了根据本发明第一实施例的螺旋室的构造。

图4示出了根据本发明第二实施例的降噪消音器的分解立体图

图5A和图5B示出了根据本发明第二实施例的螺旋室的构造。

图6A和图6B示出了根据本发明第三实施例的降噪消音器的分解立体图。

图7A、图7B和图7C示出了根据本发明第三实施例的螺旋室的构造。

图8A、图8B和图8C示出了根据本发明第四实施例的螺旋室的构造。

图9A示出了根据本发明第四实施例的降噪消音器的剖视立体图。

图9B示出了根据本发明第四实施例的降噪消音器的剖视图。

在各图中，类似元件具有类似附图标记。要指出的是，附图未必按比例绘制，而是绘制成便于更好理解各组成部分，且附图并不意图限制范围，而只是提供示范性图示。

具体实施方式

针对具体实施例且参考某些附图来描述本发明，但本发明不限于此，而是可以与不同实施例中的某些特征可互换地组合。

图1示出压缩机装置，压缩机装置可为单级或双级往复式压缩机或活塞式压缩机、离心式压缩机、涡旋式压缩机、具有阴阳压缩机元件的螺杆式压缩机等，压缩机装置包括根据本发明的降噪消音器200。在此实施例中，示出的压缩机元件10为具有活塞缸的往复式压缩机。其它实施例可包括多个活塞缸，以用于压缩从压缩机元件10的空气入口12接收的空气。降噪消音器200设置在空气入口12处，以用于过滤入口空气。压缩机元件10由马达20(例如气动马达或电动马达)驱动，马达20使曲轴旋转，以使活塞往复旋转，从而对压缩机元件10的活塞缸中的空气进行压缩。压缩空气接着从压缩机元件10排出，以存储在罐中或分配到用户。

降噪消声器200设置在空气入口12处，以降低和/或消除当空气吸入或抽入到压缩机元件10的空气入口12中时产生的噪声。通过在降噪消音器中包括空气过滤介质，降噪消音器200可用来替代用于往复式空气压缩机的标准空气过滤器；或者，降噪消音器200可附连到标准空气过滤器，例如串联连接。

如图2中所示，在本发明的一个实施例中，降噪消音器200包括外壳210，外壳210包括底座212和盖214，其中，盖214包括至少一个开口216，以允许空气抽入到降噪消音器200中。消音器芯220设置在外壳210内，以用于将空气从外壳的入口(经由开口216)引导到外壳的出口(经由底座212的出口2121)。底座212的出口2121接着配置成连接到压缩机空气入口，例如螺接、焊接、销连接、凸轮配合、压配合等。

在本发明的此实施例中，降噪消音器200包括消音器芯220，消音器芯220包括第一螺旋室222和第二螺旋室224，第一螺旋室222和第二螺旋室224刚性连接到支撑件226且通过支撑件226彼此分隔开。因此，螺旋室222和224彼此堆叠以降低噪声。第一端部密封件249邻接第一螺旋室222，且引导空气流从开口216经由第一端部密封件249的中心孔口进入第一螺旋室222的中心。第二端部密封件250邻接第二螺旋室224，且引导空气流从第二螺旋室224的中心经由第二端部密封件250的中心孔口进入底座212中的出口2121。底座212和盖214可设置有凹口，以把消音器芯220和过滤元件240保持在固定位置。螺旋室222、224都设置有入口和出口，其中，第二螺旋室224的出口可连接到沿着第二螺旋室224的绕组的内侧设置的连接元件或通道，以用于连接到底座212的出口2121。虽然在此实施例中示出了两个螺旋室222、224，但也可使用单个螺旋室或多于两个螺旋室，其中，基于多种因素(包括降噪消音器的尺寸)来确定螺旋室的数目。在一些实施例中，可使用一到六个螺旋室。

端部密封件249、250由复合材料或橡胶构成，以密封螺旋室且引导空气流过消音器芯220。另外，过滤元件240可围绕消音器芯220放置。过滤元件240包括滤网244，以提供用于支撑过滤器242的支撑表面。过滤器242可包括各种过滤介质，例如凝聚式过滤器、微粒过滤器以及碳过滤器，以去除至少固体颗粒、液体、气溶胶、烃蒸气等。过滤元件还可配置成降低高频噪声，例如基于过滤元件的材料和构造，例如使用降噪材料(例如复合材料)且牢固地安装滤网。降噪消音器200的底座212还配置成可联接到压缩机的进气口(例如空气入口)，例如通过配合到压缩机进气口中。组装好的降噪消音器的尺寸可与一般用于往复式空气压缩机的标准空气过滤器的尺寸紧密匹配。

在包括过滤元件240的本发明实施例中，降噪消音器200构造成使得至少两个螺旋室以居中方式设置在外壳210中。接着，滤网244沿着螺旋形消音器芯220的第二螺旋室224外侧包围设置，且过滤器242沿着滤网244的外表面设置。外壳210、底座212、以及盖214包封降噪消音器200的各元件。

降噪消音器200的工作方式如下：空气经由盖214中的开口216、并以居中方式经由第一端部密封件249且经由沿着第一螺旋室222的中心设置的第一螺旋室222的第一螺旋室入口227(图3所示)，抽入到降噪消音器200中。在流过第一螺旋室222之后，空气离开外部绕组。在过滤元件240的外表面与外壳210的内表面之间可设有间隙，这样，空气流出第一螺旋室222，经由所述间隙，经由过滤元件240，经由第二螺旋室入口228(图3所示)，进入第二螺旋室224。优选地，过滤元件240邻接支撑板226。在空气经由第二螺旋室入口228进入第二螺旋室224之后，空气流过第二螺旋室224，且以居中方式离开螺旋室224，流过第二端部密封件250的中心孔口且流过底座212的出口2121。也就是说，空气顺序地流过第一螺旋室222且接着流过第二螺旋室224。

一般来说，在此类压缩机元件中，由于空气吸入而在空气入口处产生噪声；然而，在本发明中通过降噪消音器200来降低和/或消除因空气吸入导致的噪声。在不从理论上限制本发明的情况下，应理解的是，螺旋室222、224通过迫使空气流过而形成延长和间接的声音传播路径。螺旋室的绕组优选地包括两个绕组。然而，更多或更少的绕组在本发明的范围内。也就是说，应理解的是，螺旋室的螺旋形状防止了笔直的声音传播路径，相反，声音从所有表面反射，从而消除和衰减噪声。例如，螺旋绕组提供了密封表面，以用于由螺旋室220扩散或吸收广频谱的声音频率。合适的绕组数目取决于要流过螺旋形消音器芯220的空气的用途和体积。换句话说，应理解的是，这种堆叠的双室不仅通过更宽的入口降低了对压缩机的空气流约束，而且通过形成用于在压缩机空气入口处产生的噪声的延长的和间接传播路径而降低了噪声。

图3示出第一螺旋室222设置有第一螺旋入口227，且第二螺旋室224设置有第二螺旋入口228。螺旋室222、224的尺寸可保持为最小，并且，通过使用两个螺旋室，消音器芯220可配置成降低噪声且提供了流入降噪消音器200的增大空气流量，例如通过具有更宽的入口而降低了空气流约束。

通过用吸声材料涂覆螺旋室可进一步增强降噪，吸声材料例如是隔音涂料或凝胶、泡沫、玻纤、陶瓷等。此构思可叠加，以增强降噪。端部密封件249、250也可涂覆有吸声材料，以进一步降噪。

螺旋形消音器芯220可由复合材料制成，例如塑料、橡胶、金属、碳、天然纤维、玻纤或它们的组合，以吸收宽频谱的频率；在螺旋卷绕的消音器芯220内还可包括多孔管或波纹管或泡沫，以进一步吸收噪声。

图4示出本发明的第二实施例。类似于第一实施例，第二实施例包括消音器芯420，消音器芯420包括彼此堆叠的螺旋室422、424。然而，在此实施例中，螺旋室包括中空壁，从而使得螺旋室构造为双壁螺旋室，其中，在中空壁中(例如在双壁之间)形成的开口中填充有吸声材料，以进一步降低和/或消除所产生的噪声。螺旋室的尺寸也优选地保持最小，以有助于降噪；并且，通过使用两个室，通过提供进入消音器芯的更大入口而降低了对空气流的约束。另外，分隔开的室被更好地支撑以承受抽入到压缩机中的空气流的作用力，例如使用支撑件426。

具体地，如图4中所示，降噪消音器400包括外壳410，外壳410包括底座412和盖414，其中，盖414包括开口416。消音器芯420由第一螺旋室422和第二螺旋室424构成，第一螺旋室422和第二螺旋室424刚性连接到支撑件426且由支撑件426分隔开。降噪消音器400设置在外壳410内，以用于将空气从外壳的入口(经由开口416)引导到外壳的出口(经由底座412的出口4121)。第一端部密封件449邻接第一螺旋室422，且引导空气流从盖414中的开口416经由第一端部密封件449的中心孔口进入第一螺旋室422的中心。第二端部密封件450邻接第二螺旋室424，且引导空气流从第二螺旋室424的中心经由第二端部密封件450的中心孔口进入底座412中的出口4121。另外，过滤元件440围绕消音器芯420的第二螺旋室424放置，且包括滤网444以向过滤器442提供支撑表面，其中，过滤元件可进一步构造成降低高频噪声，例如基于过滤元件的材料和构造，例如使用降噪材料(例如复合材料)且牢固地安装滤网。间隙可设置在过滤元件440的外表面与外壳410的内表面之间，这样，空气流出第一螺旋室422，经由所述间隙，经由过滤元件440，经由第二螺旋室入口428(图5A所示)，流入第二螺旋室424。过滤元件440优选地邻接支撑板426。底座412和盖414可设置有凹口，以把消音器芯420和过滤元件440保持在固定位置。降噪消音器400的底座412还配置成可联接到压缩机空气入口，例如通过压配合到压缩机空气入口中。外壳410、底座412以及盖414形成用于降噪消音器200的包封。组装好的降噪消音器的尺寸可与一般用于往复式空气压缩机的标准空气过滤器的尺寸紧密匹配。

图5A示出第一螺旋室422设置有第一螺旋入口427，且第二螺旋室424设置有第二螺旋入口428。螺旋室422、424的尺寸可保持最小，并且，通过使用至少两个螺旋室，消音器芯420配置成降低噪声且提供了流入降噪消音器400的增大空气流量。在不从理论上限制本发明的情况下，类似于第一实施例，在第二实施例中，螺旋室422、424通过迫使空气行进通过螺旋室的绕组而形成了延长和间接的声音传播路径。绕组优选地包括两个绕组，更优选地三个绕组，如图5A所示。然而，更多或更少绕组都在本发明的范围内。例如，如图5B所示，第一螺旋室422具有室入口427并且第二螺旋室424具有室入口428，以用于将空气接收到螺旋室中。消音器芯420具有中心中空筒429，以便于空气以居中方式从第二螺旋室离开。在此实施例中，进一步增强了降噪，原因是螺旋室包括构造为填充有吸声材料的双壁式中空壁。此外，通过用吸声材料涂覆螺旋室可进一步降噪，吸声材料例如隔音涂料或凝胶、泡沫、玻纤、陶瓷等。此构思可叠加，以增强降噪。端部密封件449、450也可涂覆有吸声材料，以进一步降噪。

图6A和6B示出本发明的第三实施例，类似于第一实施例，第三实施例包括消音器芯620，消音器芯620包括彼此堆叠的螺旋室622、624。然而，在此实施例中，螺旋室不被支撑件或法兰分隔开，而是使第一螺旋室的出口连接到第二螺旋室的入口。

具体地，如图6A中所示，降噪消音器600包括外壳，外壳包括底座612和盖614，其中，盖614包括开口616。消音器芯620由彼此刚性连接的第一螺旋室622和第二螺旋室624(图6B所示)构成。降噪消音器600设置在外壳内，以用于将空气从外壳的入口(经由开口616)引导到外壳的出口(经由底座612的出口6121)。第一端部密封件649邻接第一螺旋室622，且引导空气流从盖614中的开口616经由第一端部密封件649的中心孔口进入第一螺旋室622的中心。第二端部密封件650邻接第二螺旋室624，且将空气流从第二螺旋室624引导到设置在消音器芯620的第二螺旋室624的流出侧或下游侧的过滤元件640。过滤元件640可包括过滤器支撑件或滤网644，以提供用于支撑过滤器642的支撑表面。间隔件630可设置在第二端部密封件650与过滤元件640之间。在此实施例中，空气从连接到第二螺旋室入口628(图7B所示)的第一螺旋室622的空气出口流出第一螺旋室622，且流入第二螺旋室624。优选地，过滤元件640引导空气流从第二螺旋室624的中心经由第二端部密封件650的中心孔口流入底座612中的出口6121(且可选地经由间隔件630)。如图6B所示，降噪消音器600的底座612还配置成可联接到压缩机空气入口，例如通过压配合或螺接到压缩机空气入口中。包括底座612和盖614的外壳形成了用于降噪消音器的包封，其中，底座612和盖614可通过凸舌连接或榫槽式连接或其它方式而彼此连接。组装好的降噪消音器的尺寸可与一般用于往复式空气压缩机的标准空气过滤器的尺寸紧密匹配。

图7A示出第一螺旋室622设置有第一螺旋入口627，且如图7B所示第二螺旋室624设置有第二螺旋入口628。如图7B和7C所示，第一螺旋室622的出口连接到第二螺旋入口628。螺旋室622、624的尺寸可保持最小，并且，通过使用至少两个螺旋室，消音器芯620配置成降低噪声且提供了流入降噪消音器600的增大空气流量。在不从理论上限制本发明的情况下，类似于第一实施例，在第三实施例中，螺旋室622、624通过迫使空气行进通过螺旋室的绕组而形成了延长和间接的声音传播路径。绕组优选地包括两个绕组，如图7C所示。然而，更多或更少绕组都在本发明的范围内。

图8A、8B、8C示出本发明的另一实施例，其类似于图7A到7C，但包括由双壁构造的螺旋室，其中，双壁之间的包封空间可由吸声材料填充。具体地，第一螺旋室822设置有第一螺旋入口827，第二螺旋室824设置有第二螺旋入口828，如图8A所示。如图8A和8C所示，第一螺旋室822的出口连接到第二螺旋入口828。螺旋室822、824的尺寸可保持最小，并且，通过使用至少两个螺旋室，消音器芯820配置成降低噪声且提供了流入降噪消音器的增大空气流量，正如在其它实施例中那样。在不从理论上限制本发明的情况下，类似于第一实施例，在此实施例中，螺旋室822、824通过迫使空气行进通过螺旋室的绕组而形成延长和间接的声音传播路径。绕组优选地包括两个绕组，如图8C所示。然而，更多或更少绕组都在本发明的范围内。

图9A示出根据本发明第四实施例的降噪消音器900的剖视立体图，降噪消音器900设置有底座912和盖914。在此实施例中，空气从开口916流入第一螺旋室922，且从第一螺旋室空气出口931流入第二螺旋室入口928，且从第二螺旋室924、第二端部密封件950、经由过滤器942、接着流过底座912中的出口9121。

图9B示出根据本发明第四实施例的降噪消音器的剖视图，降噪消音器设置有底座912和盖914。在此实施例中，空气流过第一螺旋室922，且流过第二螺旋室924、过滤器942和滤网944。

鉴于此类结构和特征，本发明通过提供用于压缩机装置的降噪消音器解决了现有技术的缺陷，降噪消音器包括消音器芯，消音器芯配置成降低和/或消除在压缩机空气入口处产生的噪声。这是以若干方式对现有技术的改进。这些特征与设置在压缩机空气入口处的音障箱相比花费更少。由于消音器芯的紧凑布置，本发明允许更小尺寸的消音器，并且，本发明可直接附连到具有空气过滤器的压缩机入口，以降低或消除对入口空气流的约束。

本文中所论述的发明针对的是具体实施例，但设计不限于示范性发明的描述，而是仅由所附权利要求的范围限定。因此，可以有采用本发明有益特征的多种实施例，每个实施例提供不同优点，并且可在不脱离本发明实质和范围的情况下与本发明的各不同实施例的各方面组合和/或互换。

Claims (18)

1.一种用于压缩机的降噪消音器，降噪消音器包括：

外壳；和

螺旋形消音器芯，其设置在外壳中且具有芯入口和芯出口，其中，消音器芯包括彼此堆叠的两个螺旋室。

2.根据权利要求1所述的降噪消音器，还包括端部密封件，其中，外壳包括用来包封外壳的底座和盖，端部密封件设置成使两个螺旋室分别与底座和盖隔离开；消音器还包括连接元件，连接元件配置成将消音器芯的芯出口连接到压缩机空气入口。

3.根据权利要求2所述的降噪消音器，还包括过滤元件和滤网，滤网配置成支撑过滤元件，其中，过滤元件和滤网在外壳内围绕至少一个螺旋室的外侧沿周向设置。

4.根据权利要求1所述的降噪消音器，其中，螺旋室涂覆有吸声材料。

5.根据权利要求1所述的降噪消音器，其中，螺旋室包括至少两个绕组。

6.根据权利要求1所述的降噪消音器，其中，螺旋室包括形成螺旋室的中空壁，中空壁中填充有吸声材料。

7.根据权利要求1所述的降噪消音器，还包括过滤元件和过滤器支撑件，过滤器支撑件配置成支撑过滤元件，其中，过滤元件和过滤器支撑件设置在芯出口的流出侧处。

8.根据权利要求1所述的降噪消音器，其中，螺旋形消音器芯包括复合材料。

9.根据权利要求1所述的降噪消音器，其中，外壳包括用于包封外壳的底座和盖，且外壳包括用于入口空气流的至少一个开口。

10.根据权利要求1所述的降噪消音器，其中，消音器芯的芯入口以居中方式设置在两个螺旋室的第一螺旋室中，并且，消音器芯的芯出口以居中方式设置在两个螺旋室的第二螺旋室中。

11.根据权利要求10所述的降噪消音器，其中，第一螺旋室的出口设置为沿着第一螺旋室外表面的侧向出口，且第二螺旋室的入口设置为沿着第二螺旋室外表面的侧向入口。

12.一种压缩机装置，包括：

马达；

压缩机元件；以及

降噪消音器，其连接到压缩机元件空气入口，其中，消音器包括外壳、设置在外壳中的螺旋形消音器芯、以及将消音器芯出口连接到压缩机元件空气入口的连接元件，消音器芯包括彼此堆叠的螺旋室，每个螺旋室具有入口和出口，

其中，消音器芯配置成降低在运行期间因进入压缩机的气体而产生的噪声。

13.根据权利要求12所述的压缩机装置，其中，压缩机是往复式压缩机，且气体是空气。

14.根据权利要求12所述的压缩机装置，其中，螺旋室包括中空壁，中空壁中填充有吸声材料。

15.一种用于压缩机的降噪器，降噪器包括：

外壳；

设置在外壳中的降噪器芯，降低器芯包括第一螺旋室，第一螺旋室配置成将空气流从第一螺旋室内部引导到第一螺旋室外部。

16.根据权利要求15所述的降噪器，其中，降低器芯还包括第二螺旋室，第二螺旋室配置成将空气流从第二螺旋室外部引导到第二螺旋室内部。

17.根据权利要求16所述的降噪器，还包括过滤元件，降噪器配置成引导空气流过过滤元件。

18.根据权利要求17所述的降噪器，还包括支撑件，支撑件在外壳内邻接第一螺旋室、第二螺旋室以及过滤元件。

Images