CN114763863A - 具有消声结构的管路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种具有消声结构的管路，包括管道和消声结构。所述管道具有一致的直径。所述消声结构包括：主消声管和挡板。所述挡板围绕所述主消声管设置并连接在所述主消声管上，所述挡板包括相对的第一侧和第二侧；所述主消声管在所述挡板的第一侧和/或第二侧延伸；所述消声结构的主消声管设置在所述管道中，并且经由所述挡板与所述管道连接，所述挡板被设置为能够阻挡流体从所述管道和所述主消声管之间的空间流过所述挡板。在同样的空间中，本申请的管路占用的空间更小，因而可以布置更多的其他设备，而如果不需要布置其他设备，管路占用的空间小会使整个装置结构紧凑。

Description

具有消声结构的管路

技术领域

本申请涉及管路，更具体地涉及具有消声结构的制冷剂气体管路。

背景技术

流体流经管道时，流体中的压力脉动不仅会诱导管道辐射噪声，还会向下游传递，成为下游设备辐射噪声的源头。工业中通常采用在这类管道上配置消声器进行压力脉动能量的消减，以降低流体噪声。现有技术中采用的管道抗性消声器均配置有膨胀腔，而膨胀腔的设置不利于制造成本控制，并且膨胀腔需要占用额外的空间，不利于管路的紧凑布置。

发明内容

本申请提供了一种具有消声结构的管路。所述管路包括管道和消声结构，所述管道具有一致的直径。所述消声结构包括主消声管和挡板，所述挡板围绕所述主消声管设置并连接在所述主消声管上，所述挡板包括相对的第一侧和第二侧；所述主消声管在所述挡板的第一侧和/或第二侧延伸；所述消声结构的主消声管设置在所述管道中，并且经由所述挡板与所述管道连接，所述挡板被设置为能够阻挡流体从所述管道和所述主消声管之间的空间流过所述挡板。

根据本申请的管路，所述挡板呈环形，所述挡板具有内径和外径，所述内径与主消声管的外径相匹配，所述外径大于等于所述管道的内径。

根据本申请的管路，所述主消声管在所述挡板的第一侧延伸第一长度L1，并在所述挡板的第二侧延伸第二长度L2，所述第一长度L1与所述第二长度L2不相等。

根据本申请的管路，所述第一长度L1根据待消除的声音中的第一波长λ1来确定，所述第一长度L1与所述第一波长λ1之间的关系满足：

L1＝(0.85～1.15)×1/4×λ1；

所述第二长度L2根据待消除的声音中的第二波长λ2来确定，所述第二长度L2与所述第二波长λ2之间的关系满足：

L2＝(0.85～1.15)×1/4×λ2。

根据本申请的管路，所述主消声管的轴线平行于所述管道的轴线，并且所述主消声管的轴线偏离所述管道的轴线。

根据本申请的管路，还包括辅助消声管，所述辅助消声管在所述挡板的第一侧和/或第二侧延伸，并且所述辅助消声管可选择地贯穿或不贯穿所述挡板。

根据本申请的管路，所述辅助消声管套设在所述主消声管外部，并且所述辅助消声管的内壁与所述主消声管的外壁间隔开。

根据本申请的管路，所述主消声管的外径与所述管道的内径之比为0.5～0.9。

根据本申请的管路，包括数个所述消声结构，数个所述消声结构依次设置在所述管道中。

根据本申请的管路，所述管道中不设有膨胀部。

根据本申请的管路，所述管道包括进气段、消声段以及出气段，所述消声结构设置在所述消声段中，所述进气段的直径、所述消声段的直径以及所述出气段的直径相等。

附图说明

图1A是根据本申请的管路180第一实施例的立体图；

图1B是图1A所示的管路180沿着图1A中的A-A线剖切的剖视图；

图2是图1A所示的管路180的消声结构100的立体图；

图3是图1A所示的管路180的工作原理示意图；

图4是根据本申请的管路480的第二实施例的立体图；

图5是根据本申请的管路580的第三实施例的立体图；

图6是根据本申请的管路680的第四实施例的立体图；

图7是根据本申请的管路780的第五实施例的立体图；

图8是根据本申请的管路880的第六实施例的立体图；

图9是根据本申请的管路980的第七实施例的立体图；

图10A是根据本申请的管路1080第八实施例的立体图；

图10B是图10A所示的管路1080沿着图10A中的A-A线剖切的剖视图。

具体实施方式

下面将参考构成本说明书一部分的附图对本申请的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本申请中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等描述本申请的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本申请所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。

图1A是本申请的管路180的第一实施例的立体图，图1B是图1A所示的管路180沿着图1A中的A-A线剖切的剖视图。如图1A和1B所示，管路180包括管道150和设置在管道150中的消声结构100。管道150包括进气段151、消声段152以及出气段153。其中，管道150具有一致的直径，即管道150的进气段151、消声段152以及出气段153的内径和外径均相等。需要说明的是，在本申请中所指的管径一致或相等包括大致一致或大致相等。

管道150的进气段151上设有法兰154，管道150可以经由法兰154与压缩机的进口法兰或出口法兰相连，管道150的出气段153也可以经由法兰或焊接等方式与其他设备或管道相连。消声结构100安装在管道150的消声段152中，其具体结构将在图2中进行详细阐述。

图2是图1A所示的管路180的消声结构100的立体图，用于示出消声结构100的具体结构。如图2所示，消声结构100包括主消声管210和围绕主消声管210设置的挡板220。主消声管210贯穿挡板220，挡板220大体在横向于主消声管210的方向上延伸。其中，主消声管210呈圆管状，挡板220呈环状。挡板220的内径与主消声管210的外径相匹配，以使得主消声管210与挡板220装配后彼此之间没有间隙。作为一个示例，主消声管210的外径可以略大于挡板220的内径，这使得主消声管210可以通过过盈配合的方式与挡板220连接在一起。当然，主消声管210还可以通过其他方式与挡板220连接。例如，当主消声管210和挡板220均为金属材料时，主消声管210的外径与挡板220的内径相等，其可以通过焊接的方式彼此连接。

挡板220的外径与管道150的内径相匹配，从而使得消声结构100能够安装在管道150内(在图1B中更具体地示出)。作为一个示例，挡板220的外径可以略大于管道150的内径，这使得消声结构100可以通过过盈配合的方式与管道150连接在一起。当然，消声结构100还可以通过其他方式与管道150连接。例如，当挡板220和管道150均为金属材料时，挡板220的外径与管道150的内径相等，可以将挡板220与管道150的壁面通过焊接连接等。又例如，挡板220的外径大于管道150的内径，可以利用管道150上的法兰夹持挡板220的方式来固定消声结构100。

主消声管210具有轴线X，挡板220具有轴线Y。在本实施例中，主消声管210的轴线X与挡板220的轴线Y重合，也就是说，主消声管210与挡板220共轴布置。在本实施例中，以挡板220为界，主消声管210包括两个部分，即位于挡板220的左侧221(第一侧)的第一主消声段211以及位于挡板220的右侧222(第二侧)的第二主消声段212。第一主消声段211具有第一长度L1(在图3中更具体地示出)，第一长度L1是指主消声管210的左端到挡板220的左侧面223的长度。第二主消声段212具有第二长度L2，第二长度L2是指主消声管210的右端到挡板220的右侧面224的长度。换言之，主消声管210在挡板220的左侧221延伸第一长度L1，在挡板220的右侧222延伸第二长度L2。在本实施例中，第一长度L1等于第二长度L2。此外，主消声管210还包括位于挡板220中的连接段215。连接段215连接第一主消声段211和第二主消声段212，其长度与挡板220的厚度大体相同。主消声管210的长度L为第一长度L1、第二长度L2以及连接段215的长度之和。

图3是图1A所示的管路180的工作原理示意图，用于示出管路180的工作原理。其中，用虚线示意性地示出管道150。如图3所示，管道150与消声结构100共轴布置，即管道150的轴线Z与挡板120的轴线Y以及主消声管210的轴线X重合。在图3中，实线箭头代表入射声波，虚线箭头代表反射声波，以用来表示入射声波和反射声波在管路180中的分布情况。

具体而言，流体从管道150的左端向右端流动，流体的压力脉动能量(声能)在管道150内传播，当频率低于一定值(例如750Hz)时，压力脉动(声音)在管道中的传播表现为平面波，即压力脉动沿管道150轴向传播的过程中，在管道150的轴线Z的任意位置处，同一个横截面上分布的压力脉动能量是均等的。需要说明的是，在图3中，流体是从管道150的左端向右端流动，但表现为平面波的压力脉动的方向却是平行于管道轴线Z的。也就是说，压力脉动中的一部分平行于管道轴线Z向右传播(此时压力脉动与流体方向一致)，压力脉动中的另一部分平行于管道轴线Z向左传播(此时压力脉动与流体方向相反)。为了更好地说明管路180的消声原理，图3中的实线箭头只示出与消声结构100相关的部分声波。

继续参照图3，挡板220能够阻挡流体从管道150和主消声管210之间的空间流过所述挡板220。这部分流体中的压力脉动能量(入射声波)以平行于轴线Z的方向传播并撞向挡板220的左侧面223。由于挡板220的阻挡，入射声波在撞到挡板220的左侧面223后发生反射形成反射声波，反射声波的方向也平行于轴线Z，但与入射声波的方向相悖。在这个过程中，反射声波与入射声波存在相位差，这使得反射声波能够与之后的入射声波产生干涉抵消，从而产生消声的效果。而没有进入主消声管210与管道150之间的空间的流体，则经由主消声管210的管内空间继续向前流动，其内部的压力脉动能量(声能)通过消声结构100继续向前传播，进入挡板220右侧的管道150中。有一部分压力脉动能量(声能)入射到主消声管210与管道150之间的挡板220的右侧面224上，同样入射声波撞到挡板220的右侧面224后发生发射形成反射声波，由于反射声波与入射声波存在相位差而产生干涉抵消，会消减掉另一部分声能，从而使得往下游传递的声能进一步减少。

主消声管210的第一主消声段211的第一长度L1和第二主消声段212的第二长度L2根据需要消减的声音的波长λ来确定。作为一个示例，第一长度L1、第二长度L2与被消减的声音的波长的关系满足：

L1＝(0.85～1.15)×1/4×λ1；L2＝(0.85～1.15)×1/4×λ2。

其中，λ1表示由第一主消声段211消声的第一波长，λ2表示由第二主消声段212消声的第二波长。换言之，当声音的波长与第一长度L1、第二长度L2的关系不满足上述关系时，该声音不会被消声结构100消声。并且，在本实施例中，第一长度L1和第二长度L2相等，本实施例中的第一主消声段211和第二主消声段212用于消减具有同一波长λ1的声音。也就是说，进入主消声管210与管道150之间的空间的流体产生的具有第一波长λ1的声音在挡板220的左侧被消减，而流经主消声管210的流体产生的具有第一波长λ1的声音在挡板220的右侧被消减。本实施例尤为适用于管路180中需要消减的声音占全部声音比重较大的情况。

需要说明的是，主消声管210的直径与所要消减的声音的波长没有关系。但是，主消声管210的直径大小会影响流体的压降及消声量，主消声管210的直径过小会使得流体流经主消声管210时产生的压降过大，造成性能衰减明显，以至于无法满足制冷系统高性能的要求。考虑到此要求，设计人员在设计管路180时，通常将主消声管210的外径与管道150的内径的比值控制在0.5-0.9之间。

图4至图9是本申请的管路的其他实施例，其区别主要在于管路中的消声结构，为了便于说明，图4至图9中采用虚线示意性地示出管道450、550、650、750、850以及950，上述管道是与管道150相同或类似的管道，有关消声结构的具体说明将在以下内容进行详细阐述。

图4是根据本申请的管路480的第二实施例的立体图。如图4所示，与第一实施例不同的是，消声结构400的挡板420没有设置在主消声管410的中间位置。也就是说，位于挡板420的左侧421的第一主消声段411的长度不等于位于挡板420的右侧422的第二主消声段412的长度。更具体地说，第一主消声段411的长度大于第二主消声段412的长度。第一主消声段411的长度对应于具有第一波长的声音，第二主消声段412的长度对应于具有第二波长的声音，即消声结构400能够消减两种不同波长的声音。本实施的管路480适合于消减声音源中不同波长但比重相近的两种声音。

图5是根据本申请的管路580的第三实施例的立体图。如图5所示，与第一实施例不同的是，消声结构500不具有第二消声段。在本实施例中，挡板520环绕设置在主消声管510的右端，主消声管510的右端贯穿但并不伸出挡板520的右侧面524。也就是说，主消声管510仅在挡板520的左侧521延伸。消声结构500只能对经过其的声音进行一次消声，但相比第一实施例和第二实施例而言，消声结构500的挡板520的上述设置使得其与管道550的固定变得更方便，进而有利于消声结构500的安装。此外，消声结构500还尤其适用于邻近管路中的弯头、三通等进行安装。

图6是根据本申请的管路680的第四实施例的立体图。如图6所示，与第三实施例不同的是，主消声管610相对于挡板620和管道650偏心设置。也就是说，主消声管610的轴线X与挡板620的轴线Y以及管道650的轴线Z不重合。更具体地，挡板620的轴线Y与管道650的轴线Z重合，主消声管610的轴线X平行于挡板620的轴线Y和管道150的轴线Z，但与挡板620的轴线Y和管道650的轴线Z偏离一定距离。

当声音高于一定频率时，其在管道内不是以平面波的形式传播，从管道650的径向上看，每个横截面上声音的分布是不同的。将主消声管610进行偏心设置可使得声音在经过消声结构600时，声波不能以窄声束的形式直接通过主消声管610，从而可使消声上限频率有所提高。即：从主消声管610通过的声波较少，而更多的声波则撞到挡板620上，进而能够使得更多的声音被消声结构600消声，提高管路680的消声效果。

图7是根据本申请的管路780的第五实施例的立体图。如图7所示，与第一实施例不同的是，消声结构700还具有辅助消声管730。辅助消声管730与主消声管710同轴，并在挡板720的左侧721延伸，并且辅助消声管730的内径大于主消声管710的外径。换言之，辅助消声管730套设在主消声管710的第一主消声段711的外部，并且辅助消声管730的内壁与第一主消声段711的外壁间隔开。辅助消声管730的右端不贯穿挡板720，而是抵靠在挡板720的左侧面723上。当然，辅助消声管730也可以在挡板720的右侧722延伸，但是辅助消声管730的左端不贯穿挡板720，而是抵靠在挡板720的右侧面724上；辅助消声管730还可以具有在挡板720的左侧721和右侧722分别独立延伸的部分，但不具有贯穿挡板720的部分。也就是说，辅助消声管730由两段独立的管组成，该两段独立的管的一端分别抵靠在挡板720的左侧面723和右侧面724上，并且远离挡板720延伸。

辅助消声管730的消声原理与主消声管710的消声原理相同，辅助消声管730的长度根据需要进行消声的附加的声音的波长来确定。通常来说，辅助消声管730所要消减的声音与主消声管710所要消减的声音不同。在本实施例中，管路780的上述布置使其能够对三种不同波长的声音进行消声，或者对两种不同波长的声音进行消声。具体地说，当第一主消声段711的长度、第二主消声段712的长度以及辅助消声管730的长度均不相等时，管路780能够对三种不同波长的声音进行消声；当第一主消声段711的长度等于第二主消声段712的长度但不等于辅助消声管730的长度时，管路780能够对两种不同波长的声音进行消声。本申请的管路780适合于空间紧凑而又有多种声音需要消声的情形。

图8是根据本申请的管路880的第六实施例的立体图。如图8所示，与第五实施例不同的是，消声结构800的辅助消声管830没有同轴地套设在主消声管810的外部，而是设置在主消声管810的一侧。具体地，主消声管810偏心设置在挡板820上，这使得挡板820有足够的空间用来安装辅助消声管830。辅助消声管830的轴线W与主消声管810的轴线X平行，并且彼此间隔一定距离。辅助消声管830在挡板820的左侧821延伸，辅助消声管830的右端不贯穿挡板820，而是抵靠在挡板820的左侧面823上。当然，辅助消声管830也可以在挡板820的右侧822延伸，但是辅助消声管830的左端不贯穿挡板820，而是抵靠在挡板820的右侧面824上；辅助消声管830还可以具有在挡板820的左侧821和右侧822分别延伸的部分，但不具有贯穿挡板820的部分。辅助消声管830的外径与管道850的内径的比值可以根据需要来确定，而不需要控制在0.5-0.9之间。与第五实施例相同，管路880的上述布置使其能够对三种不同波长的声音进行消声，或者对两种不同波长的声音进行消声。

图9是根据本申请的管路980的第七实施例的立体图。如图9所示，与第六实施例不同的是，消声结构900的辅助消声管930贯穿挡板920设置。具体地，辅助消声管930的轴线W与主消声管910的轴线X平行，并且彼此间隔一定距离。挡板920上设有用于装配辅助消声管930的辅助消声孔(未示出)，辅助消声管930经由辅助消声孔与挡板920固定连接，使得挡板920也环绕辅助消声管930设置。当然，辅助消声管930也可以在挡板920的左侧921延伸，辅助消声管930的右端贯穿但并不伸出挡板920的右侧面924；或者辅助消声管930也可以在挡板920的右侧922延伸，辅助消声管930的左端贯穿但并不伸出挡板920的左侧面923。

图10A是根据本申请的管路1080第八实施例的立体图，图10B是图10A所示的管路1080沿着图10A中的A-A线剖切的剖视图。如图10A和10B所示，与图1A和1B不同的是，在管道1050的消声段1052之间串联设置了两个消声结构100和500。具体地说，从管道1050的消声段1052的轴向上看，消声结构100和500依次设置在消声段1052中。消声结构100和500的长度不相同，声音在经过消声结构100时，可以被消减部分第一波长和/或第二波长的声音。声音从消声结构100出来之后进入消声结构500，再被消减掉部分第三波长和/或第四波长的声音。由此可见，管路1080的上述布置可以对声音中的多种波长的声音进行消减。本领域技术人员应当知道，也可以在管道1050的消声段1052中串联设置三个或更多个本申请的消声结构，以消减更多种波长的声音。或者，也可以在管道1050的消声段1052中串联设置数个相同的本申请的消声结构，以加强对声音中的特定波长的声音的消减程度。

结合本申请的上述实施例，与现有技术相比，管路180中不设有直径增大的膨胀部，直接将消声结构安装在管道中即可对流经管道的流体进行消声，而不需要通过设置膨胀部来对流经管道的流体进行消声。这样的设置，从管路的外面看，整个管路的直径可以是大体上一致的，不需要具有直径突然增大的一段，使得管路180能够更紧凑地布置，同时也更具备经济性。这对于例如空调系统等应用环境中尤其有用，因为在这类应用中，管路元件是非常多的，而且用于管路等部件的布置空间非常有限，尤其是现在空调系统的发展要求整个装置结构紧凑。在同样的空间中，本申请的管路占用的空间更小，因而可以布置更多的其他设备，而如果不需要布置其他设备，管路占用的空间小会使整个装置结构紧凑。并且，采用本申请的管路180，不需要对装置(例如空调压缩机)的现有的管路进行改动，因为不需要插入或增加直接变大的膨胀部，只需要将消声结构嵌入现有的管路中即可，因而在满足消声要求的情况下，使用更加便利。

此外，本申请的管路可以根据需要消减的声音的波长的种类(例如两种以上的波长)来设置一个以上的消声段(例如设置辅助消声管、将多个消声结构串联等)，因此根据使用场景的需要，可以得到更广泛的应用。

再者，本申请的管路通过将消声管相对于管道偏心设置，使流体的声波较多的区域与挡板消声的区域尽可能多地重合，这样，可以有更多地声音被消声结构的挡板阻挡，从而被消声。这也就是说，在不增加额外部件的情况下，仅通过将消声管相对于管道偏心设置，就可以增强管路的消声效果。

另外，本申请可以利用管道固有的法兰结构(例如两段管道相接的位置)夹持固定挡板220，以此方式来安装消声结构100。这种安装方式同样不需要在现有的管道设备的基础上增加额外的结构，此外这种安装方式还有利于消声结构的拆卸和维护。

尽管参考附图中出示的具体实施方式将对本申请进行描述，但是应当理解，在不背离本申请教导的精神和范围和背景下，本申请的管路可以有许多变化形式。本领域技术普通技术人员还将意识到有不同的方式来改变本申请所公开的实施例中的结构细节，均落入本申请和权利要求的精神和范围内。

Claims (11)

1.一种具有消声结构的管路，其特征在于：包括：

管道，所述管道具有一致的直径；以及

消声结构，所述消声结构包括：

主消声管；

挡板，所述挡板围绕所述主消声管设置并连接在所述主消声管上，所述挡板包括相对的第一侧和第二侧；

其中，所述主消声管在所述挡板的第一侧和/或第二侧延伸；并且

其中，所述消声结构的主消声管设置在所述管道中，并且经由所述挡板与所述管道连接，所述挡板被设置为能够阻挡流体从所述管道和所述主消声管之间的空间流过所述挡板。

2.根据权利要求1所述的管路，其特征在于：

所述挡板呈环形，所述挡板具有内径和外径，所述内径与主消声管的外径相匹配，所述外径大于等于所述管道的内径。

3.根据权利要求1所述的管路，其特征在于：

所述主消声管在所述挡板的第一侧延伸第一长度L1，并在所述挡板的第二侧延伸第二长度L2，所述第一长度L1与所述第二长度L2不相等。

4.根据权利要求3所述的管路，其特征在于：

其中所述第一长度L1根据待消除的声音中的第一波长λ1来确定，所述第一长度L1与所述第一波长λ1之间的关系满足：

L1＝(0.85～1.15)×1/4×λ1；

所述第二长度L2根据待消除的声音中的第二波长λ2来确定，所述第二长度L2与所述第二波长λ2之间的关系满足：

L2＝(0.85～1.15)×1/4×λ2。

5.根据权利要求1所述的管路，其特征在于：

所述主消声管的轴线平行于所述管道的轴线，并且所述主消声管的轴线偏离所述管道的轴线。

6.根据权利要求1所述的管路，其特征在于：还包括：

辅助消声管，所述辅助消声管在所述挡板的第一侧和/或第二侧延伸，并且所述辅助消声管可选择地贯穿或不贯穿所述挡板。

7.根据权利要求6所述的管路，其特征在于：

所述辅助消声管套设在所述主消声管外部，并且所述辅助消声管的内壁与所述主消声管的外壁间隔开。

8.根据权利要求1所述的管路，其特征在于：

所述主消声管的外径与所述管道的内径之比为0.5～0.9。

9.根据权利要求1所述的管路，其特征在于：包括：

数个所述消声结构，数个所述消声结构依次设置在所述管道中。

10.根据权利要求1所述的管路，其特征在于：

所述管道中不设有膨胀部。

11.根据权利要求1所述的管路，其特征在于：

所述管道包括进气段、消声段以及出气段，所述消声结构设置在所述消声段中，所述进气段的直径、所述消声段的直径以及所述出气段的直径相等。

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