CN113027768A - 消声器及其优化方法、压缩机、热交换系统和电器设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消声技术领域，提供一种消声器及其优化方法、压缩机、热交换系统和电器设备，消声器包括消声部，消声部构造有消声腔和连通消声腔的排气孔，排气孔的边缘向消声腔内部和/或外部延伸形成插管。本发明实施例的消声器，消声部的内侧面包围消声腔，排气孔构造在消声部上，排气孔的边缘由消声部的外壁向消声腔外部延伸形成插管，和/或由消声部的内壁向消声腔内部延伸形成插管。相比于常规消声器，本发明的排气孔的边缘向其所在的消声部的消声腔内部和/或外部凸出，形成一定尺寸的凸起，构成插管的管状结构，使得消声器在有限消声空间内传递损失最大化，能够进一步提高消声性能，降低噪音。

Description

消声器及其优化方法、压缩机、热交换系统和电器设备

技术领域

本发明涉及消声技术领域，尤其涉及消声器及其优化方法、压缩机、热交换系统和电器设备。

背景技术

压缩机是制冷系统的核心部件，压缩机噪音是评价压缩机的核心指标，而气动噪音是压缩机噪音的重要组成部分，对于旋转压缩机而言，气动噪音主要是由于压缩机在不连续压缩过程中，导致的压力脉动引起的。消声器安装在压缩机压缩腔排气口，是降低气动噪音的重要手段。

通常情况，降噪性能与截面缩放比有关，出口截面越小消声性能越好，但是流动截面太小会影响流动性能。目前的压缩机消声器主要是利用消声器腔室截面的突变，实现声波的反射或干涉进行降噪。但通过截面突变实现声波反射或干涉降噪的方法，在不降低压缩机性能的前提下，对于给定的空间，单一消声器腔室降噪能力也趋于极限，降噪能力无法突破。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种消声器，消声部的凹陷形成消声腔，排气孔构造在消声部上，排气孔的边缘由消声部的外壁向消声腔外部延伸形成插管，和/或由消声部的内壁向消声腔内部延伸形成插管。相比于常规消声器，本发明的排气孔的边缘向其所在的消声部的消声腔内部和/或外部凸出，形成一定尺寸的凸起，构成插管的管状结构，使得消声器在有限消声空间内传递损失最大化，能够进一步提高消声性能，降低噪音。

本发明还提出一种压缩机。

本发明还提出一种热交换系统。

本发明还提出一种电器设备。

本发明还提出一种消声器的优化方法。

根据本发明第一方面实施例的消声器，包括消声部，所述消声部构造有消声腔和连通所述消声腔的排气孔，所述排气孔的边缘向所述消声腔内部和/或外部延伸形成插管。

根据本发明实施例的消声器，消声部的凹陷形成消声腔，排气孔构造在消声部上，排气孔的边缘由消声部的外壁向消声腔外部延伸形成插管，和/或由消声部的内壁向消声腔内部延伸形成插管。相比于常规消声器，本发明的排气孔的边缘向其所在的消声部的消声腔内部和/或外部凸出，形成一定尺寸的凸起，构成插管的管状结构，使得消声器在有限消声空间内传递损失最大化，能够进一步提高消声性能，降低噪音。

根据本发明的一个实施例，所述消声部为至少两层，相邻两层所述消声部上的所述排气孔位置相错。

根据本发明的一个实施例，所述排气孔包括：中部排气孔和/或侧排气孔，所述中部排气孔构造于所述消声部的中部位置；所述侧排气孔构造于偏离所述消声部的中部位置。

根据本发明的一个实施例，所述消声部为两层，包括上层消声部和下层消声部，所述上层消声部构造有所述中部排气孔，所述下层消声部构造有所述侧排气孔。

根据本发明的一个实施例，所述下层消声部的中部位置设有安装孔。

根据本发明的一个实施例，多个消声单元周向环绕构造成所述消声腔。

根据本发明第二方面实施例的压缩机，包括轴承和如上所述的消声器，所述消声器安装于所述轴承的外端面。

根据本发明实施例的压缩机，压缩机的压缩腔排气口处的轴承上安装消声器，消声器上构造排气孔，排气孔的边缘由消声器的外壁向消声腔外部延伸形成插管，和/或由消声器的内壁向消声腔内部延伸形成插管。相比于常规消声器，本发明的排气孔的边缘向其所在的消声部的消声腔内部和/或外部凸出，形成一定尺寸的凸起，构成插管的管状结构，使得消声器在有限消声空间内传递损失最大化，能够进一步提高消声性能，降低噪音，且不会影响气体的流动性，能解决了现有压缩机的单一消声器腔室降噪能力有限的问题。

根据本发明第三方面实施例的热交换系统，包括如上所述的压缩机。

根据本发明实施例的热交换系统，包括安装带消声器的压缩机，消声器上构造排气孔，排气孔的边缘由消声器的外壁向消声腔外部延伸形成插管，和/或由消声器的内壁向消声腔内部延伸形成插管。相比于常规消声器，本发明的排气孔的边缘向其所在的消声部的消声腔内部和/或外部凸出，形成一定尺寸的凸起，构成插管的管状结构，使得消声器在有限消声空间内传递损失最大化，能够进一步提高消声性能，降低噪音，且不会影响气体的流动性，能解决了现有压缩机的单一消声器腔室降噪能力有限的问题，使热交换系统运行过程中降噪效果显著。

根据本发明第四方面实施例的电器设备，包括如上所述的热交换系统。

根据本发明第五方面实施例的消声器的优化方法，包括：

建立如上所述的消声器的声学模型；

根据所述声学模型获得消声器的进出口声压响应；

根据所述进出口声压响应获得消声器的传递损失分布；

根据所述进出口声压响应及所述传递损失分布获得主要消声频段及所述主要消声频段内的最高消声幅值；

根据所述主要消声频段确定关注频段；

以所述关注频段内的最高消声幅值为优化目标，以消声器上排气孔的所在位置范围为约束，进行优化获得最高消声幅值的排气孔的口径及排气孔的边缘向消声器内部和/或外部延伸形成插管的长度和厚度。

根据本发明实施例的消声器的优化方法，利用优化算法，能够精确获得消声器上最优排气孔的口径及排气孔的边缘向消声器内部和/或外部延伸形成插管的长度和厚度，在消声器为多层消声部1的情况下，可对多层消声部上的各排气孔的口径及排气孔的边缘向消声器内部和/或外部延伸形成插管的长度和厚度进行尺寸优化，充分提高消声器的降噪性能。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明实施例的消声器，消声部的凹陷形成消声腔，排气孔构造在消声部上，排气孔的边缘由消声部的外壁向消声腔外部延伸形成插管，和/或由消声部的内壁向消声腔内部延伸形成插管。相比于常规消声器，本发明的排气孔的边缘向其所在的消声部的消声腔内部和/或外部凸出，形成一定尺寸的凸起，构成插管的管状结构，使得消声器在有限消声空间内传递损失最大化，能够进一步提高消声性能，降低噪音。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的单层消声器的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的单层消声器的仰视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的单层消声器的俯视结构示意图；

图4是本发明实施例提供的双层消声器的局部剖视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的双层消声器的立体结构示意图。

附图标记：

1：消声部；1a：上层消声部；1b：下层消声部；11：消声腔；11a：上层消声腔；11b：下层消声腔；12：排气孔；13：插管；14：安装孔；15：消声单元；121：侧排气孔；122：中部排气孔；

2：连接部；21：连接孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了消声器，包括消声部1，消声部1构造有消声腔11和连通消声腔11的排气孔12，排气孔12的边缘向消声腔11内部和/或外部延伸形成插管13。

本发明实施例的消声器，消声部1的凹陷形成消声腔11，排气孔12构造在消声部1上，排气孔12的边缘由消声部1的外壁向消声腔11外部延伸形成插管13，和/或由消声部1的内壁向消声腔11内部延伸形成插管13。相比于常规消声器，本发明的排气孔12的边缘向其所在的消声部1的消声腔11内部和/或外部凸出，形成一定尺寸的凸起，构成插管13的管状结构，使得消声器在有限消声空间内传递损失最大化，能够进一步提高消声性能，降低噪音。

在本实施例中，排气孔12的边缘由消声部1的外壁向消声腔11外部延伸形成插管13，且由消声部1的内壁向消声腔11内部延伸形成插管13。在其它实施例中，根据实际消声部1结构及消声效果的需要，排气孔12的边缘可由消声部1的外壁向消声腔11外部延伸形成插管13，或由消声部1的内壁向消声腔11内部延伸形成插管13。

如图4和图5所示，根据本发明的一个实施例，消声部1为多层。消声部1可多层层叠设置，各层之间相距一定间隔，相邻的两层消声部1中，上层消声部1a与下层消声部1b之间的空间为上层消声腔11a，下层消声部1b的内侧空间为下层消声腔11b。排气孔12可增加其所设置的消声部1的上层消声腔11a与下层消声腔11b的传递损失。

在另一个实施例中，如图1所示，消声器还可包括单层的消声部1，该消声部1构造有排气孔12，本发明不限于多层消声部1设计，也可通过单层消声部1设计，实现提高传递损失的效果，进一步简化结构，提高消声效果。

根据本发明的一个实施例，相邻两层消声部1上的排气孔12位置相错。在多层消声部1的情况下，相邻两层消声部1上所构造的排气孔12处于相错开的位置状态，即相邻两层排气孔12不正对设置，相邻两层排气孔12的轴线不重合，避免下层消声腔11b的气体由下层消声部1b的排气孔12进入上层消声腔11a后，直接由上层消声部1a的排气孔12排出，而未在上层消声腔11a内进行消声处理，尽量保证气体在一个消声腔11内的最大行程，充分利用每一层消声腔11进行噪声传递损失，保证消声效果的完全性。

如图1、图2和图3所示，根据本发明的一个实施例，排气孔12包括侧排气孔121，侧排气孔121构造于偏离消声部1的中部的位置。消声部1的中部位置为消声部1的对称中心及其周围以圆形辐射到位置，也可为消声部1的边缘以内较为集中的位置，侧排气孔121位于偏离消声部1的中部位置，可设置一个，也可环绕转轴设置多个。

如图4和图5所示，根据本发明的一个实施例，排气孔12包括中部排气孔122，中部排气孔122构造于消声部1的中部的位置。中部排气孔122设置在消声器的中部的位置，当压缩机轴承的转轴由中部排气孔122穿过时，可通过中部排气孔122与转轴之间的空隙排气，当压缩机轴承的转轴不穿过中部排气孔122时，可通过整个中部排气孔122排气。本实施例中，中部排气孔122的边缘由消声部1的外壁向消声腔11的外部延伸形成插管13得到。且插管13的外壁与消声部1的外壁弧形过渡连接。

在一个实施例中，排气孔12包括中部排气孔122和侧排气孔121，中部排气孔122构造于消声部1的中部位置；侧排气孔121构造于偏离消声部1的中部位置。在本实施例中，一个消声器上可同时包括中部排气孔122和侧排气孔121，中部排气孔122和侧排气孔121可共同设置在同一层消声部1上，也可分别设置在不同层消声部1上。

如图4和图5所示，根据本发明的一个实施例，消声部1为两层，包括上层消声部1a和下层消声部1b，上层消声部1a构造有中部排气孔122，下层消声部1b构造有侧排气孔121。本实施例中，消声部1为上下两层，下层消声部1b位于上层消声部1a的消声腔11内，下层消声部1b在偏离中部的位置处设置侧排气孔121，上层消声部1a在中部位置设置中部排气孔122，气体进入下层消声腔11b初步消声后，通过侧排气孔121进入上层消声腔11a，再次消声后，由中部排气孔122排出。

如图1和图4所示，根据本发明的一个实施例，下层消声部1b的中部设有安装孔14。

本实施例中，下层消声部1b上构造侧排气孔121，下层消声部1b的中部位置构造安装孔14，用于安装轴承的转轴部分，消声部1安装在轴承的端面，转轴穿过安装孔14，转轴与安装孔14之间密封连接，因此下层消声腔11b内的气体在消声后透过侧排气孔121排出至上层消声腔11a内。增加安装孔14可使消声器在压缩机轴承上安装更加牢固，同时增强了消声器在降噪工作中的稳定性。

在另一个实施例中，消声器包括多层消声部1，每层消声部1上可仅构造侧排气孔121，且每层消声部1的中部位置设置安装孔14，供压缩机轴承的转轴能够穿过并连接。

在另一个实施例中，消声器包括多层消声部1，每层消声部1上可仅构造中部排气孔122，中部排气孔122可供压缩机轴承的转轴穿过。

如图1和图4所示，根据本发明的一个实施例，每层消声部1构造多个排气孔12。根据实际消声需要，一层消声部1上可设置多个排气孔12，多个排气孔12的分布形式也可进行选择变换，如沿周向环绕均匀分布或对称分布，使排气更加均匀，且进一步增大消声器在有限消声空间内传递损失，提高消声性能，降低噪音。一层消声部1上可设置至少一个侧排气孔121和一个中部排气孔122，或者，设置安装孔14和环绕中部安装孔14设置多个侧排气孔121。

在另一个实施例中，每层消声部1构造一个排气孔12。本发明不限于每层消声部1构造多个排气孔12的设计，还也可通过每层消声部1构造只一个排气孔12的设计，实现提高传递损失的效果，进一步简化结构，提高消声效果。

根据本发明的一个实施例，如图2所示，多个消声单元15周向环绕构造成消声腔11。本实施例中，消声单元15为五个，五个消声单元15可组成五瓣状的消声部1，每个消声单元15构造有膨胀腔，五个膨胀腔可相应组成五瓣状的消声腔11。气体进入消声腔11后，可最大程度的降噪，增大传递损失，提高消声效果。当然消声单元15的数量不受此处举例限制。

本发明实施例的消声器还包括连接部2，连接部2构造于消声部1的外侧边缘，连接部2上设有连接孔21。连接部2用于将消声部1与压缩机轴承连接，连接部2上设置连接孔21，形成法兰连接结构，轴承端面上设置与连接孔21对应的孔，可通过紧固件等实现二者的有效连接固定。

本发明实施例提供了压缩机，包括轴承和如上的消声器，消声器安装于轴承的外端面。

本发明实施例的压缩机，压缩机的压缩腔排气口处的轴承上安装消声器，消声器上构造排气孔12，排气孔12的边缘由消声器的外壁向消声腔11外部延伸形成插管13，和/或由消声器的内壁向消声腔11内部延伸形成插管13。相比于常规消声器，本发明的排气孔12的边缘向其所在的消声部1的消声腔11内部和/或外部凸出，形成一定尺寸的凸起，构成插管13的管状结构，使得消声器在有限消声空间内传递损失最大化，能够进一步提高消声性能，降低噪音，且不会影响气体的流动性，解决了现有压缩机的单一消声器腔室降噪能力有限的问题。

根据本发明的一个实施例，在消声部1的中部构造有中部排气孔122或安装孔14的情况下，轴承的转轴穿过中部排气孔122或安装孔14。当消声器的消声部1中部位置设置安装孔14时，轴承的转轴穿过安装孔14并与安装孔14连接，当消声器的消声部1中部位置设置中部排气孔122时，轴承的转轴可穿过中部排气孔122，转轴的外壁与中部排气孔122之间形成环形排气通道，消声腔11内的气体可由此排出。消声器的连接部2与轴承的端面连接。

本发明实施例提供了热交换系统，包括如上的压缩机。

本发明实施例的热交换系统，包括安装消声器的压缩机，消声器上构造排气孔12，排气孔12的边缘由消声器的外壁向消声腔11外部延伸形成插管13，和/或由消声器的内壁向消声腔11内部延伸形成插管13。相比于常规消声器，本发明的排气孔12的边缘向其所在的消声部1的消声腔11内部和/或外部凸出，形成一定尺寸的凸起，构成插管13的管状结构，使得消声器在有限消声空间内传递损失最大化，能够进一步提高消声性能，降低噪音，且不会影响气体的流动性，能解决了现有压缩机的单一消声器腔室降噪能力有限的问题，使热交换系统运行过程中降噪效果显著。

本发明实施例提供了电器设备，包括如上述实施例的热交换系统。

本实施例中，电器设备可以为热交换设备，如冰箱、空调等，电器设备还可为干衣机、具有烘干功能的洗衣机、热泵热水器、热泵洗碗机等。

本发明实施例提供了消声器的优化方法，包括：

根据上述实施例的消声器的实体模型，建立消声器的声学模型；

根据声学模型获得消声器的进出口声压响应；

根据进出口声压响应获得消声器的传递损失分布；

根据进出口声压响应及传递损失分布获得主要消声频段及主要消声频段内的最高消声幅值；

根据主要消声频段确定关注频段；

不同类型的压缩机排出的气体具有不同压值，其所造成的排气噪音也主要集中在不同的频段，不同消声器的制造材料也会适应不同的频段，在获取到主要消声频段后，关注频段的选择可基于消声器所处工作环境要求与自身结构强度要求在主要消声频段内选取。

采用DOE或遗传算法等优化算法调用声学计算程序，以关注频段内的最高消声幅值为优化目标，以消声器上排气孔12的所在位置范围为约束，进行优化获得最高消声幅值的排气孔12的口径及排气孔12的边缘向消声器内部和/或外部延伸形成插管13的长度和厚度。

本发明实施例的消声器的优化方法，利用优化算法，能够精确获得消声器上最优排气孔12的口径及排气孔12的边缘向消声器内部和/或外部延伸形成插管13的长度和厚度，在消声器为多层消声部1的情况下，可对多层消声部1上的各排气孔12的口径及排气孔12的边缘向消声器内部和/或外部延伸形成插管13的长度和厚度进行尺寸优化，充分提高消声器的降噪性能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种消声器，其特征在于，包括消声部，所述消声部构造有消声腔和连通所述消声腔的排气孔，所述排气孔的边缘向所述消声腔内部和/或外部延伸形成插管。

2.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，所述消声部为至少两层，相邻两层所述消声部上的所述排气孔位置相错。

3.根据权利要求1或2所述的消声器，其特征在于，所述排气孔包括：中部排气孔和/或侧排气孔，所述中部排气孔构造于所述消声部的中部位置；所述侧排气孔构造于偏离所述消声部的中部位置。

4.根据权利要求3所述的消声器，其特征在于，所述消声部为两层，包括上层消声部和下层消声部，所述上层消声部构造有所述中部排气孔，所述下层消声部构造有所述侧排气孔。

5.根据权利要求4所述的消声器，其特征在于，所述下层消声部的中部位置设有安装孔。

6.根据权利要求1所述的消声器，其特征在于，多个消声单元周向环绕构造成所述消声腔。

7.一种压缩机，其特征在于，包括轴承和如权利要求1至6任意一项所述的消声器，所述消声器安装于所述轴承的外端面。

8.一种热交换系统，其特征在于，包括如权利要求7所述的压缩机。

9.一种电器设备，其特征在于，包括如权利要求8所述的热交换系统。

10.一种消声器的优化方法，其特征在于，包括：

建立如权利要求1至6中任意一项所述的消声器的声学模型；

根据所述声学模型获得消声器的进出口声压响应；

根据所述进出口声压响应获得消声器的传递损失分布；

根据所述进出口声压响应及所述传递损失分布获得主要消声频段及所述主要消声频段内的最高消声幅值；

根据所述主要消声频段确定关注频段；

以所述关注频段内的最高消声幅值为优化目标，以消声器上排气孔的所在位置范围为约束，进行优化获得最高消声幅值的排气孔的口径及排气孔的边缘向消声器内部和/或外部延伸形成插管的长度和厚度。

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