CN114165897B - 一种振动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动控制装置，包括：柔性控制器，其安装于配管的外侧；主控板，其与所述柔性控制器连接，用于检测其安装位置；其中，所述柔性控制器包括：电磁线圈，其绕接在所述配管的外侧；磁流变液，其填充于所述电磁线圈与所述配管之间；所述磁流变液密封于柔性防水布内；所述主控板还用于根据室外机的运行状态及所述柔性控制器的安装位置调节所述电磁线圈内的电流。本发明通过调节电磁线圈的电流控制磁流变液的粘度和刚度，从而抑制焊点处振动并协助能量耗散，增大剪切屈服应力，降低断管风险；可根据压缩机类型（定频、变频），可变地调整配管刚度及控制固有频率变化，避开共振点。

Description

一种振动控制装置

技术领域

本发明涉及多联机空调技术领域，具体涉及一种通过磁流变液控制压缩机配管振动的装置。

背景技术

随着经济的发展，多联机中央空调从商用扩展到家用，拥有越来越广阔的市场前景。但是在空调使用过程中，由于压缩机的持续振动和四通阀换向使得配管极易发生振动，在产生噪音的同时，造成部分焊点或折弯处应力过高甚至出现断管的恶劣后果，因此对于空调配管的振动需要控制在小范围内，保证空调的有效运行和较好的用户体验。磁流变液作为一种新型的流动性可变材料，通过控制磁场强度变化使得粘度非常小的磁流变液材料在几毫秒内变为半固体甚至固体，已经在工业领域得到广泛应用，例如离合器、减震器、力矩伺服系统、抛光技术、软模成形工艺、密封及润滑轴承等，其随磁场可变的固化特性对于空调配管的振动控制具有显著效果。

因此通过磁流变液材料控制空调配管振动，从而保证空调系统的长期有效运行具有广阔的发展前景。但磁流变液材料和相应的振动控制装置及方法在空调配管振动控制领域尚缺乏有效应用。

综上，现需要设计一种振动控制装置来解决上述现有技术中的问题。

发明内容

为解决上述现有技术中问题，本发明提供了一种振动控制装置，能够实现在不同激振条件下对空调配管的振动及频率进行有效控制。可以在压缩机启停、定速稳定运行及变频运行、四通阀换向等不同激励下可变地调整配管的振动状态，并控制固有频率变化避开共振点，从而有效解决空调室外机噪音及配管应力高的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种振动控制装置，包括：

柔性控制器，其安装于配管的外侧；

主控板，其与所述柔性控制器连接，用于检测其安装位置；

其中，所述柔性控制器包括：

电磁线圈，其绕接在所述配管的外侧；

磁流变液，其填充于所述电磁线圈与所述配管之间；

所述磁流变液密封于柔性防水布内；

所述主控板还用于根据室外机的运行状态及所述柔性控制器的安装位置调节所述电磁线圈内的电流。

在本发明的一些实施例中，所述柔性控制器的端部设有进液口，用于更换所述磁流变液。

在本发明的一些实施例中，所述柔性防水布的外侧对称设有相互配合的固定部件，用于绑扎固定所述柔性控制器。

在本发明的一些实施例中，对于单根所述配管，所述电磁线圈的轴向与所述配管的轴向平行或沿所述配管的切向方向；所述电磁线圈相互平行放置。

在本发明的一些实施例中，对于平行设置的所述配管，所述柔性控制器的两端分别包裹所述配管后固定于所述柔性防水布的内侧。

在本发明的一些实施例中，对于相连的所述配管，所述柔性控制器包裹在连接点处；所述电磁线圈的轴向与所述配管的轴向平行或沿所述配管的切向方向。

在本发明的一些实施例中，所述电磁线圈内包括若干导线组，相邻的所述导线组首尾连接；两端的所述导线组利用引出的导线与所述主控板连接。

在本发明的一些实施例中，所述室外机的运行状态包括所述压缩机的运行状态和四通阀的运行状态。

在本发明的一些实施例中，当压缩机处于启停运行状态时或所述四通阀处于换向运行状态时，所述主控板用于增大位于所述配管连接点处的所述电磁线圈内的电流，还用于减小位于所述配管弯折处的所述电磁线圈的电流。

在本发明的一些实施例中，当压缩机为变频压缩机时，所述主控板用于存储所述配管与所述柔性控制器的固有频率f₀，还用于采集所述变频压缩机的运行频率f。

在本发明的一些实施例中，所述主控板用于计算所述运行频率f与所述固有频率f₀的频率差值Δf，还用于根据所述频率差值Δf调节所述电磁线圈内的电流至所述频率差值Δf满足公式Δf>10Hz。

在本发明的一些实施例中，所述频率差值Δf的计算公式为：Δf=∣f- f₀∣。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本发明通过调节电磁线圈的电流控制磁流变液的粘度和刚度，从而抑制焊点处振动并协助能量耗散，增大剪切屈服应力，降低断管风险；

同时主控板能够根据压缩机运行的不同阶段（启停、稳定运行）或四通阀换向，可变地调整线圈电流控制磁流变液粘度及刚度，实现配管振动控制并避免能源浪费；另外在压缩机频率变化时（特别是变频压缩机），配管受到的激振频率发生变化，易与固有频率重合发生共振，本发明可根据压缩机类型（定频、变频），可变地调整配管刚度及控制固有频率变化，避开共振点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为所述柔性控制器的结构示意图。

图2为所述电磁线圈的结构示意图。

图3为单个所述配管与所述柔性控制器的安装示意图一。

图4为单个所述配管与所述柔性控制器的安装示意图二。

图5为平行设置的所述配管与所述柔性控制器的安装示意图。

图6为相接的所述配管与所述柔性控制器的安装示意图。

图7为所述主控板对于所述变频压缩机中涉及的电磁线圈中电流的控制流程图。

附图标记：

100-柔性控制器；110-电磁线圈；111-导线组；120-磁流变液；130-柔性防水布；140-粘贴部；150-进液口；200-配管。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或一体地连接。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中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本实施例提供的振动控制装置是固定安装在空调配管上的结构，对于涉及到的空调器通过使用压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器来执行空调器的制冷制热循环。制冷制热循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，对室内空间进行制冷或制热。

低温低压制冷剂进入压缩机，压缩机压缩成高温高压状态的冷媒气体并排出压缩后的冷媒气体。所排出的冷媒气体流入冷凝器。冷凝器将压缩后的冷媒冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

膨胀阀使在冷凝器中冷凝形成的高温高压状态的液相冷媒膨胀为低压的液相冷媒。蒸发器蒸发在膨胀阀中膨胀的冷媒，并使处于低温低压状态的冷媒气体返回到压缩机。蒸发器可以通过利用冷媒的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调器可以调节室内空间的温度。

空调器的室外机是指制冷循环的包括压缩机、室外换热器和室外风机的部分，空调器的室内机包括室内换热器和室内风机的部分，并且节流装置（如毛细管或电子膨胀阀）可以提供在室内机或室外机中。

室内换热器和室外换热器用作冷凝器或蒸发器。当室内换热器用作冷凝器时，空调器执行制热模式，当室内换热器用作蒸发器时，空调器执行制冷模式。

其中，室内换热器和室外换热器转换作为冷凝器或蒸发器的方式，一般采用四通阀，具体参考常规空调器的设置，在此不做赘述。

空调器的制冷工作原理是：压缩机工作使室内换热器（在室内机中，此时为蒸发器）内处于超低压状态，室内换热器内的液态冷媒迅速蒸发吸收热量，室内风机吹出的风经过室内换热器盘管降温后变为冷风吹到室内，蒸发汽化后的冷媒经压缩机加压后，在室外换热器（在室外机中，此时为冷凝器）中的高压环境下凝结为液态，释放出热量，通过室外风机，将热量散发到大气中，如此循环就达到了制冷效果。

空调器的制热工作原理是：气态冷媒被压缩机加压，成为高温高压气体，进入室内换热器（此时为冷凝器），冷凝液化放热，成为液体，同时将室内空气加热，从而达到提高室内温度的目的。液体冷媒经节流装置减压，进入室外换热器（此时为蒸发器），蒸发气化吸热，成为气体，同时吸取室外空气的热量（室外空气变得更冷)，成为气态冷媒，再次进入压缩机开始下一个循环。

参照图1所示，一种振动控制装置，包括：

柔性控制器100，其安装于配管200的外侧；

主控板（图中未示出），其与所述柔性控制器100连接，用于检测其安装位置；

其中，所述柔性控制器100包括：

电磁线圈110，其绕接在所述配管200的外侧；

磁流变液120，其填充于所述电磁线圈110与所述配管200之间；

所述磁流变液120密封于柔性防水布130内；

所述主控板还用于根据室外机的运行状态及所述柔性控制器100的安装位置调节所述电磁线圈110内的电流。

在本发明的一些实施例中，继续参照图1所示，下图为柔性控制器100包裹在配管200外侧的剖面示意图，上图为其展开示意图。该柔性控制器100沿配管200径向且远离圆心的方向依次包括柔性防水布130、磁流变液120和电磁线圈110。具体地，电磁线圈110也是有柔性防水布130进行包裹的，密封在柔性防水布130中的磁流变液120包裹在配管200的外侧，电磁线圈110缠绕于磁流变液120的外侧，其导线连接主控板，通过主控板控制电流变化改变电磁线圈110的磁场强度，从而改变磁流变液120的粘度和刚度，进而控制配管200及焊点振动。

另外，在所述柔性控制器100的端部设有进液口150，用于向柔性控制器100内充注或排出磁流变液120，便于更换磁流变液120。具体地，该进液口150上设置有螺纹，通过相应的螺帽进行密封，进液口150和螺帽通过螺纹配合。

在本发明的一些实施例中，所述柔性防水布130的外侧对称设有相互配合的固定部件，在该实施例中，固定部件采用粘贴部140，参照图1所示，用于绑扎固定所述柔性控制器100，具体地是，该粘贴部140将柔性控制器100固定于配管200的外侧，然后在配管200的轴线垂直平面内绑扎线扎，进行进一步固定。

在本发明的一些实施例中，关于柔性控制器100在不同类型配管200上的安装方式。配管200的类型大体包括单根直线型配管200、单根U型配管200、双根平行设置的配管200和相互连接的配管200。

对于单根直线型配管200，参照图3所示，所述电磁线圈110的轴向与所述配管200的轴向平行；所述电磁线圈110相互平行放置。此时的柔性控制器100的截面形状可为梯形，其短边（与配管200直接接触边）长度为配管的周长，长边长度为以配管200外径半径与柔性控制器100厚度的和为半径的圆周长。

对于单根U型配管200，参照图4所示，在弯折的部分，所述电磁线圈110的轴向沿所述配管200的切向方向。

在本发明的一些实施例中，对于平行设置的所述配管200，参照图5所示，所述柔性控制器100的两端分别包裹所述配管200后固定于所述柔性防水布130的内侧。具体地是柔性控制器100从任一配管200的一侧包裹该配管200后再覆盖两根配管200，向另一配管200的方向弯曲包裹后利用粘贴部140固定在柔性防水布130的内侧。在使用过程中，电磁线圈110内通电后根据电流大小进行两个配管200不同程度的固定。

在本发明的一些实施例中，对于相连的所述配管200，参照图6所示，所述柔性控制器100包裹在连接点处；所述电磁线圈110的轴向与所述配管200的轴向平行或沿所述配管200的切向方向。即相连的两个配管200之间设有焊点或通过螺纹连接处，通过两侧粘贴部140粘贴，并在外侧绑扎线扎进一步固定。

在本发明的一些实施例中，参照图2所示，所述电磁线圈110内包括若干导线组111，相邻的所述导线组111首尾连接；两端的所述导线组111利用引出的导线与所述主控板连接。导线组111中的导线由前一组的尾部连接到下一组的顶部，依次循环，两端的引出的两根导线与主控板连接。主控板根据室外机运行状态判断并控制各处柔性控制器100所需电流大小，从而控制磁流变液120的粘度。其中，对于不同直径和壁厚的配管200所提供的电流不同。

在本发明的一些实施例中，所述室外机的运行状态包括所述压缩机的运行状态和四通阀的运行状态。具体地，压缩机的状态分为压缩机启停时的运行状态、定频稳定运行状态、变频运行状态。四通阀的运行状态包括换向时的运行状态。

在本发明的一些实施例中，当压缩机处于启停运行状态时或所述四通阀处于换向运行状态时，所述主控板用于增大位于所述配管200连接点处的所述电磁线圈110内的电流，还用于减小位于所述配管200弯折处的所述电磁线圈110的电流。

具体地是，压缩机为启停运行状态时，压缩机附近配管200的连接点处会产生较大应力，而配管200的弯折处需通过振动进行能量耗散，故配管200的连接点处需通大电流进行固定配管200，配管200的弯折处不通电或微弱电流进行放松配管200。

同样地，四通阀换向时，四通阀附近的配管200的连接点处产生较大应力，配管200的弯折处进行能量耗散，所以配管200的连接点处需通大电流，配管200的弯折处通小电流。

以上电流的控制手段仅对于多数情况适用，对于弯折处管壁较为薄弱，应力较大的位置，需要进行固定时，可通大电流进行加固，根据试验结果调节电流大小。

在本发明的一些实施例中，当压缩机为定频稳定运行状态时，压缩机附近配管200进行循环振动，为避免长期振动产生疲劳破坏，在弯折处等位置可持续或间歇通适当大小的电流进行固定，增加配管200寿命。

在本发明的一些实施例中，主控板的控制方法包括以下步骤：

S1、主控板采集压缩机和四通阀的运行状态；

S2、主控板采集柔性控制器的安装位置；

S3、当压缩机处于启停运行状态时或所述四通阀处于换向运行状态时，主控板增大配管200连接点处的所述电磁线圈110内的电流，且减小位于所述配管200弯折处的所述电磁线圈110的电流；

当压缩机为定频稳定运行状态时，主控板可持续或间歇控制在弯折处等位置的电磁线圈110内的电流为适当大小的电流。

在本发明的一些实施例中，当压缩机为变频压缩机时，所述主控板用于存储所述配管200与所述柔性控制器100的固有频率f₀，还用于采集所述变频压缩机的运行频率f。

在本发明的一些实施例中，所述主控板用于计算所述运行频率f与所述固有频率f₀的频率差值Δf，还用于根据所述频率差值Δf调节所述电磁线圈内的电流至所述频率差值Δf满足公式Δf>10Hz。即使得运行频率f与固有频率f₀的差距较大，从而避免共振。

在本发明的一些实施例中，所述频率差值Δf的计算公式为：Δf=∣f- f₀∣。

具体地，对于变频压缩机，振动控制装置的控制步骤包括，参照图6所示：

S1、首先对压缩机相近的配管200进行模态分析，将所述配管200与所述柔性控制器100的固有频率f₀输入到主控板中；

S2、当变频压缩机运行时，主控板检测该压缩机的运行频率f；

S3、主控板将运行频率f和固有频率f₀进行频率差值Δf的计算，当频率差值Δf在阈值范围内时，即运行频率f接近固有频率f₀时，主控板调节增大电磁线圈110的电流，增加磁流变液的刚度，增大配管200及柔性控制器100的固有频率f₀，避开共振点。

变频压缩机的运行频率f每改变一次，图6中的流程循环一次。对于磁流变液120一定的振动控制装置，电流I与刚度K和固有频率f₀为一一对应关系，设当电流I=0、a₁、a₂、a_i……a_max时，柔性控制器100及配管200的固有频率为f₀、f₁、f₂、f_i……f_max，其中，a_i=a_i-1+△a。

当频率差值Δf在阈值范围外时，主控板保持电磁线圈110内的电流不变。

在本发明的一些实施例中，固有频率f₀可用下式表示：f₀=(1/2π)×(K/M)^1/2。

其中，f₀、K和M分别为配管200及柔性控制器100的固有频率f₀、刚度和质量。当质量一定时，固有频率f₀与刚度成正比。因此，当主控板检测压缩机运转频率f与固有频率f₀接近时，主控板控制电磁线圈110的电流变化改变配管200的系统刚度K，使得频率差值Δf超出阈值范围。在该实施例中，阈值选用10Hz。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本发明通过调节电磁线圈的电流控制磁流变液的粘度和刚度，从而抑制焊点处振动并协助能量耗散，增大剪切屈服应力，降低断管风险；

同时主控板能够根据压缩机运行的不同阶段（启停、稳定运行）或四通阀换向，可变地调整线圈电流控制磁流变液粘度及刚度，实现配管振动控制并避免能源浪费；另外在压缩机频率变化时（特别是变频压缩机），配管受到的激振频率发生变化，易与固有频率重合发生共振，本发明可根据压缩机类型（定频、变频），可变地调整配管刚度及控制固有频率变化，避开共振点。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种振动控制装置，包括：

柔性控制器，其安装于配管的外侧；

主控板，其与所述柔性控制器连接，用于检测其安装位置；

其中，所述柔性控制器包括：

电磁线圈，其绕接在所述配管的外侧；

磁流变液，其填充于所述电磁线圈与所述配管之间；

所述磁流变液密封于柔性防水布内；

所述主控板还用于根据室外机的运行状态及所述柔性控制器的安装位置调节所述电磁线圈内的电流；

所述室外机的运行状态包括压缩机的运行状态和四通阀的运行状态；

当压缩机处于启停运行状态时或所述四通阀处于换向运行状态时，所述主控板用于增大位于所述配管连接点处的所述电磁线圈内的电流，还用于减小位于所述配管弯折处的所述电磁线圈的电流。

2.根据权利要求1所述的一种振动控制装置，其特征在于，所述柔性控制器的端部设有进液口，用于更换所述磁流变液。

3.根据权利要求1所述的一种振动控制装置，其特征在于，对于单根所述配管，所述电磁线圈的轴向与所述配管的轴向平行或沿所述配管的切向方向；所述电磁线圈相互平行放置。

4.根据权利要求1所述的一种振动控制装置，其特征在于，对于平行设置的所述配管，所述柔性控制器的两端分别包裹所述配管后固定于所述柔性防水布的内侧。

5.根据权利要求1所述的一种振动控制装置，其特征在于，对于相连的所述配管，所述柔性控制器包裹在连接点处；所述电磁线圈的轴向与所述配管的轴向平行或沿所述配管的切向方向。

6.根据权利要求1所述的一种振动控制装置，其特征在于，所述电磁线圈内包括若干导线组，相邻的所述导线组首尾连接；两端的所述导线组利用引出的导线与所述主控板连接。

7.根据权利要求1所述的一种振动控制装置，其特征在于，当压缩机为变频压缩机时，所述主控板用于存储所述配管与所述柔性控制器的固有频率f₀，还用于采集所述变频压缩机的运行频率f。

8.根据权利要求7所述的一种振动控制装置，其特征在于，所述主控板用于计算所述运行频率f与所述固有频率f₀的频率差值Δf，还用于根据所述频率差值Δf调节所述电磁线圈内的电流至所述频率差值Δf满足公式Δf>10Hz。

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