CN112502937A - 一种外置式三级串联排气消音器以及活塞压缩机 - Google Patents

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刘皓贤
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Abstract

本发明公开一种外置式三级串联排气消音器以及活塞压缩机，该排气消音器设置在压缩机的排气管上，包括依次串联连接的第一扩张段、共振段以及第二扩张段；所述第一扩张段的内部设有第一扩张腔，该第一扩张腔中设有进气内接管；所述第二扩张段的内部设有第二扩张腔，该第二扩张腔中设有出气内接管；所述共振段的内部设有共振腔，该共振腔中设有共振内接管；所述共振内接管的两端分别延伸至第一扩张腔和第二扩张腔中；所述共振内接管上开设有与共振腔连通的共振孔。本发明不仅有效避免制冷剂在直接与气缸座上零件换热，而且提高了排气消音器的消声效果，有效降低宽频化压缩机的多频段噪声，同时减小压力损失，降低排气脉动，提高宽频压缩机能效。

Description

一种外置式三级串联排气消音器以及活塞压缩机
技术领域
本发明涉及活塞压缩机的消音器，具体涉及一种外置式三级串联排气消音器以及活塞压缩机。
背景技术
现有的活塞压缩机正朝着小型化、高效化的方向发展。随着运行转速的提升，压缩机的振动、噪声问题成为今后关注的重点。活塞压缩机的噪声包括气流噪声、电磁噪声和机械噪声，降噪的主要手段是使用消音器，制冷剂进入压缩机泵体之前需要经过吸气消音器，在吸气消音器内进行第一次消声处理。压缩后的制冷剂再进入排气消音腔，进行第二次消声处理。
授权公告号为CN206770156U的实用新型专利公开了一种制冷压缩机排气消音器及制冷压缩机，该消音器包括第一壳体，第二壳体，隔板和内接管。隔板将第一壳体和第二壳体分隔成两个独立密封腔，内接管依次穿过第一壳体隔板和第二壳体，且内接管在第一壳体和第二壳体内开设若干小孔。虽然上述消音器能够取得较好的消音效果，但是仍存在以下的问题：
1、上述双级共振式消音器在共振频率f0附近有很大的消声量值，偏离共振频率后，消声量迅速下降，只适用于降低机械噪声中有突出中低频成分的噪声。而对于宽频活塞压缩机，噪声频谱中噪声峰值分布在不同的频率段，若使用上述共振式消声器，中、高频率段的噪声无法消除，因此不适用于宽频压缩机降噪。
2、现有的消音器使用一体化铸造工艺，泵体和排气消音器之间存在直接换热。
3、现有的扩张式排气消声器消声量大，但会对某一固定频率周期的噪声通过。
4、扩张式消音器消声的同时会带来很大的压力损失，降低压缩机的容积效率。
发明内容
本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种外置式三级串联排气消音器，该排气消音器不仅有效避免压缩制冷剂在排气消音腔内直接与气缸座上零件换热，而且提高了排气消音器的消声效果，有效降低宽频化压缩机的多频段噪声，同时还可以减小压力损失，降低排气脉动，提高宽频压缩机能效。
本发明的目的另一个在于提供一种活塞压缩机。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种外置式三级串联排气消音器，设置在压缩机的排气管上，包括依次串联连接的第一扩张段、共振段以及第二扩张段；
所述第一扩张段的内部设有第一扩张腔，该第一扩张腔中设有进气内接管；所述第二扩张段的内部设有第二扩张腔，该第二扩张腔中设有出气内接管；所述出气内接管和进气内接管的外端均与排气管连通；
所述共振段的内部设有共振腔，该共振腔中设有共振内接管；所述共振内接管的两端分别延伸至第一扩张腔和第二扩张腔中；所述共振内接管上开设有与共振腔连通的共振孔。
上述外置式三级串联排气消音器的工作原理为：
工作时，压缩机中的气体进入排气管后，从进气内接管进入第一扩张腔中，再从共振内接管和共振孔进入共振腔中，经过共振后，气体流动至第二扩张腔中，最后从出气内接管排出。进一步，当气体进行流动的过程中，利用噪声传播管道截面的突变，使声波在管道中传播阻抗不匹配，可以有效降低多频段的噪声。而共振腔可以消除共振频率f0附近的中低频噪声，同时还可以起到节流的作用，有效减少排气脉动，减少排气消音器内压力损失。
本发明的一个优选方案，其中，所述共振内接管设有两个，且平行设置。
本发明的一个优选方案，其中，所述共振孔设有多个，且该共振孔的穿孔率大于25％，这样可以有效弥补了压力损失大的缺点，减小排气消音器压力损失，改善空气动力性能。
本发明的一个优选方案，其中，所述共振孔的半径为共振内接管的半径的1/2。
本发明的一个优选方案，其中，所述第一扩张腔和第二扩张腔的扩张比为m＝s2/s1＝10，在此扩张比下的消音器理论上可以最大产生TLmax＝10lg[1+14m-1m2＝14dB的消声量。
本发明的一个优选方案，其中，将进气内接管位于第一扩张腔内的长度设为L1，将共振内接管位于第一扩张腔内的长度设为L2，那么L1和L2满足以下的关系：
L1+L2＝L5；
L1/L5＝L2/L5＝1/3。
本发明的一个优选方案，其中，将共振内接管位于第二扩张腔内的长度设为L3，将出气内接管位于第二扩张腔内的长度设为L4，那么L3和L4满足以下的关系：
L3+L4＝L6；
L3/L6＝3/4；
L4/L6＝1/2。
按照上述的尺寸关系设置各个内插管的长度，阻断部分频率噪声的通过可以有效改善扩张式消音器消音性能。
优选地，所述共振内接管位于第一扩张腔内的长度小于共振内接管位于第二扩张腔内的长度，亦即L2<L3。
本发明的一个优选方案，其中，所述进气内接管、出气内接管和共振内接管位于在同一个平面上。
一种活塞压缩机，包括上述排气消音器。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明将消音器设置在排气管上，使其与气缸座分离，有效避免压缩制冷剂在排气消音腔内直接与气缸座上零件换热。
2、通过设置串联的第一扩张段、共振段以及第二扩张段，提高了排气消音器的消声效果，有效降低宽频化压缩机多频段噪声。
3、设置扩张式和共振式串联的排气消音器，同时可减小压力损失，降低排气脉动，提高宽频压缩机能效。
附图说明
图1为本发明中的设有外置式三级串联排气消音器的压缩机的结构图。
图2为本发明中的外置式三级串联排气消音器的立体结构示意图。
图3为本发明中的外置式三级串联排气消音器的立体爆炸示意图。
图4为本发明中的外置式三级串联排气消音器的径向剖视图。
图5为本发明中的外置式三级串联排气消音器的气体流向图。
图6为本发明中的外置式三级串联排气消音器的轴向剖视图。
图7为宽频压缩机120Hz时噪声频谱。
图8为本发明中的排气消音器和现有的消音器的传递损失仿真对比。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。
参见图1-6，本实施例中的压缩机，包括排气管1和排气消音器，所述排气消音器设置在压缩机的排气管1上，包括依次串联连接的第一扩张段2、共振段3以及第二扩张段4；所述第一扩张段2的内部设有第一扩张腔，该第一扩张腔中设有进气内接管5；所述第二扩张段4的内部设有第二扩张腔，该第二扩张腔中设有出气内接管6；所述出气内接管6和进气内接管5的外端均与排气管1连通。所述共振段3的内部设有共振腔，该共振腔中设有共振内接管7；所述共振内接管7的两端分别延伸至第一扩张腔和第二扩张腔中；所述共振内接管7上开设有与共振腔连通的共振孔7-1。
参见图3-4，所述共振内接管7设有两个，且平行设置。
参见图4-5，所述共振孔7-1设有多个，且该共振孔7-1的穿孔率大于25％，这样可以有效弥补了压力损失大的缺点，减小排气消音器压力损失，改善空气动力性能。
进一步，所述共振孔7-1的半径为共振内接管7的半径的1/2。
进一步，所述第一扩张腔和第二扩张腔的扩张比为m＝s2/s1＝10，在此扩张比下的消音器理论上可以最大产生TLmax＝10lg[1+1/4(m-1/m)2]＝14dB的消声量。
参见图4，将进气内接管5位于第一扩张腔内的长度设为L1，将共振内接管7位于第一扩张腔内的长度设为L2，那么L1和L2满足以下的关系：
L1+L2＝L5；
L1/L5＝L2/L5＝1/3。
参见图4，将共振内接管7位于第二扩张腔内的长度设为L3，将出气内接管6位于第二扩张腔内的长度设为L4，那么L3和L4满足以下的关系：
L3+L4＝L6；
L3/L6＝3/4；
L4/L6＝1/2。
按照上述的尺寸关系设置各个内插管的长度，阻断部分频率噪声的通过可以有效改善扩张式消音器消音性能。
进一步，所述共振内接管7位于第一扩张腔内的长度小于共振内接管7位于第二扩张腔内的长度，亦即L2<L3。
具体地，所述进气内接管5、出气内接管6和共振内接管7位于在同一个平面上。
参见图1-8，本实施例中的外置式三级串联排气消音器的工作原理为：
工作时，压缩机中的气体进入排气管1后，从进气内接管5进入第一扩张腔中，再从共振内接管7和共振孔7-1进入共振腔中，经过共振后，气体流动至第二扩张腔中，最后从出气内接管6排出。进一步，当气体进行流动的过程中，利用噪声传播管道截面的突变，使声波在管道中传播阻抗不匹配，可以有效降低多频段的噪声。而共振腔可以消除共振频率f0附近的中低频噪声，同时还可以起到节流的作用，有效减少排气脉动，减少排气消音器内压力损失。具体地，宽频压缩机在噪声频谱上存在多个峰值，现有的排气消音器消音效果差，无法满足宽频化压缩机降噪的需求。分别对原排气消音器和该三级串联排气消音器进行消声量仿真，对比仿真结果，1000～3800Hz，以及4200Hz以上该三级消音器消声效果提升明显，该消音器有效提升宽频化压缩机的降噪水平。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种外置式三级串联排气消音器，其特征在于，设置在压缩机的排气管上，包括依次串联连接的第一扩张段、共振段以及第二扩张段；
所述第一扩张段的内部设有第一扩张腔，该第一扩张腔中设有进气内接管；所述第二扩张段的内部设有第二扩张腔，该第二扩张腔中设有出气内接管；所述出气内接管和进气内接管的外端均与排气管连通；
所述共振段的内部设有共振腔，该共振腔中设有共振内接管；所述共振内接管的两端分别延伸至第一扩张腔和第二扩张腔中；所述共振内接管上开设有与共振腔连通的共振孔。
2.根据权利要求1所述的外置式三级串联排气消音器，其特征在于，所述共振内接管设有两个，且平行设置。
3.根据权利要求1所述的外置式三级串联排气消音器，其特征在于，所述共振孔设有多个，且该共振孔的穿孔率大于25％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的外置式三级串联排气消音器，其特征在于，所述共振孔的半径为共振内接管的半径的1/2。
5.根据权利要求1所述的外置式三级串联排气消音器，其特征在于，所述第一扩张腔和第二扩张腔的扩张比为m＝s2/s1＝10。
6.根据权利要求1所述的外置式三级串联排气消音器，其特征在于，将进气内接管位于第一扩张腔内的长度设为L1，将共振内接管位于第一扩张腔内的长度设为L2，那么L1和L2满足以下的关系：
L1+L2＝L5；
L1/L5＝L2/L5＝1/3。
7.根据权利要求6所述的外置式三级串联排气消音器，其特征在于，将共振内接管位于第二扩张腔内的长度设为L3，将出气内接管位于第二扩张腔内的长度设为L4，那么L3和L4满足以下的关系：
L3+L4＝L6；
L3/L6＝3/4；
L4/L6＝1/2。
8.根据权利要求7所述的外置式三级串联排气消音器，其特征在于，所述共振内接管位于第一扩张腔内的长度小于共振内接管位于第二扩张腔内的长度，亦即L2<L3。
9.根据权利要求1所述的外置式三级串联排气消音器，其特征在于，所述进气内接管、出气内接管和共振内接管位于在同一个平面上。
10.一种活塞压缩机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的排气消音器。
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