CN115949571A - 一种共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法，涉及压缩机降噪技术领域。本发明的共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法，上内壳与上外壳之间设置第一腔体，并在上内壳开设通孔并设置第一共振管及第二共振管，通孔、第一共振管及第二共振管构成共振孔，使第一腔体形成赫姆霍兹共振式消音腔，通过赫姆霍兹共振式消音腔实现消声；第二共振管可相对于第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度，以调节改变共振孔的长度，通过调节改变共振孔的长度来改变消声频率，使实时消声频率匹配“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”，实现消声降噪。

Description

一种共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法

技术领域

本发明涉及压缩机降噪技术领域，具体地说是涉及一种共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法。

背景技术

压缩机噪声主要来自于壳体内部噪声和壳体振动辐射噪声。

壳体内部噪声包括阀片拍击噪声、制冷剂高速流动喷发噪声、结构件摩擦噪声、电磁噪声、结构件振动噪声等，其中吸排气阀片拍击噪声和气缸及缸头部件中的制冷剂高速流动喷发噪声占比最高。

由于压缩机吸气为间接吸气，吸气消音器进气口与壳体非直接连接，吸气消音器进气口与壳体内部空腔连接，阀片拍击噪声、制冷剂高速流动喷发噪声和吸气压力脉动通过吸气消音器传递到壳体内部空腔，吸气消音器可以降低一部分噪声和脉动，但是仍然会激起壳体内部空腔的响应。壳体内部空腔属于密闭结构，存在声模态，声模态随空腔容积和尺寸的变化而变化，主要贡献是前三阶模态，位于630-1000Hz范围内，容积越小，频率越高。在噪声和脉动的激励下会产生共振，将噪声放大，产生空腔共振噪声。

往复活塞式压缩机的噪声和脉动激励均为转动基频的倍频，因此压缩机全转速范围内，基频的倍频谐波必然覆盖整个频段。在壳体空腔模态频率附近必然存在激励峰值，从而激发共振，所以空腔共振噪声是压缩机噪声的固有属性，无法消除，目前只能通过优化消音器降低噪声激励。

壳体振动辐射噪声来自于壳体受到机芯振动激励产生振动响应向外辐射噪声、壳体内部噪声激励壳体声振耦合产生振动向外辐射噪声。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法，通过减小腔体容积减小空腔共振噪声，并改变共振孔长度实现全转速范围内自适应调节消声。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：

一种共振孔长度可调节的消声壳体，包括上外壳、上内壳、下壳、第一共振管、第二共振管和驱动装置；

所述上内壳位于所述上外壳的内部，所述上内壳的边沿连接所述上外壳的边沿，所述上内壳与所述上外壳之间留有第一腔体；

所述上外壳的边沿和/或所述上内壳的边沿配合所述下壳的边沿，所述上内壳与所述下壳之间留有第二腔体；

所述上内壳开设通孔，所述通孔连通所述第一腔体和所述第二腔体；

所述上内壳上设置所述第一共振管，所述第一共振管连通所述通孔；

所述第二共振管与所述第一共振管之间嵌套布置，所述第二共振管与所述第一共振管之间沿着轴向滑动配合，所述第二共振管可相对于所述第一共振管沿着轴向伸出或缩回；

所述驱动装置动作以带动所述第二共振管相对于所述第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度。

优选的，所述第一共振管上沿着轴向设置有限位条，所述第二共振管上沿着轴向设置有限位槽，所述限位条滑动配合所述限位槽。

优选的，所述第一共振管嵌套于所述第二共振管的内部，所述第二共振管的外壁沿着轴向开设螺旋槽；

所述驱动装置设置为电机，所述电机的旋转端设置有突出部；

所述电机装配于上内壳上，所述突出部配合所述螺旋槽；

所述电机的旋转端正向或反向转动设定角度，以带动所述第二共振管相对于所述第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度。

优选的，所述上内壳向所述第二腔体一侧形成若干个凸起部和凹陷部。

优选的，所述凸起部和所述凹陷部的外轮廓呈阶梯形。

优选的，所述上内壳的边沿与所述上外壳的边沿配合，所述下壳的边沿位置设置有环形槽口，所述上外壳的边沿配合于所述环形槽口内。

一种压缩机，包括机芯组件、变频器和控制器，

所述压缩机设置上述的共振孔长度可调节的消声壳体，所述机芯组件位于所述第二腔体内部，所述控制器分别经信号线缆连接所述变频器和所述驱动装置，所述控制器根据变频器输出频率以控制所述驱动装置动作。

一种压缩机消声方法，应用上述的压缩机，

所述控制器存储有“压缩机的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”、“压缩机的转速与变频器输出频率的定量关系”及“第二共振管相对于第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度对应消声频率”；

所述方法包括如下步骤：

压缩机运行，所述控制器读取变频器实时的输出频率以获取压缩机实时的转速，进而得到“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”；

所述控制器控制所述驱动装置动作以带动第二共振管相对于第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度，使实时消声频率匹配“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”。

本发明的有益技术效果是：

本发明的共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法，通过设置第一腔体，以减小第二腔体的容积，通过减小第二腔体容积，以提高第二腔体空腔模态频率，避免基频的倍频谐波较低峰值频率在第二腔体空腔模态频率附近激发共振；上内壳与上外壳之间设置第一腔体，并在上内壳开设通孔并设置第一共振管及第二共振管，通孔、第一共振管及第二共振管构成共振孔，使第一腔体形成赫姆霍兹共振式消音腔，通过赫姆霍兹共振式消音腔实现消声；第二共振管可相对于第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度，以调节改变共振孔的长度，通过调节改变共振孔的长度来改变消声频率，使实时消声频率匹配“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值频率”，实现消声降噪；此外，上内壳向第二腔体一侧形成若干个凸起部和凹陷部，以实现折射消声；在通过折射消声之外，还继续通过上内壳隔声，再通过上外壳隔声。如此，通过减小空腔共振噪声、共振消声(消声频率可调节改变)、折射消声、上内壳隔声及上外壳隔声的作用下，使压缩机达到良好的降噪效果。

附图说明

图1为本发明实施例压缩机的剖视图一；

图2为本发明实施例压缩机的剖视图二；

图3为本发明实施例上外壳、上内壳、阀门组件及驱动装置的爆炸图；

图4为本发明实施例上外壳、上内壳、第一共振管、第二共振管及驱动装置的剖视图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为本发明实施例上内壳的立体图一；

图7为本发明实施例上内壳的立体图二；

图8为本发明实施例上内壳的仰视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本发明的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本发明满足适用的法律要求。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”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。此外，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。

在本发明实施例中，提供一种共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法，请参考图1至图8所示。

一种共振孔长度可调节的消声壳体，包括上外壳11、上内壳12、下壳2、第一共振管31、第二共振管32和驱动装置4。

上内壳12位于上外壳11的内部，上内壳12的边沿连接上外壳11的边沿，上内壳12与上外壳11之间留有第一腔体51。其中，上外壳11和上内壳12由钢板采用冲压工艺冲压成型。上外壳11的厚度大，上内壳12的厚度小，上外壳11和上内壳12的总厚度与下壳2的厚度相同。上外壳11及下壳2的外部形状尺寸不变，不影响压缩机整机高度及尺寸，实现与终端产品(比如冰箱等)设计的兼容性，降低成本。

上内壳12的边沿与上外壳11的边沿过盈配合，以实现上内壳12的边沿与上外壳11的边沿之间的紧密连接。上内壳12的边沿层叠于上外壳11的内壁上，上外壳11的边沿外壁配合下壳2的边沿，上内壳12与下壳2之间留有第二腔体52。具体的，下壳2的边沿位置设置有环形槽口21，上外壳11的边沿配合于环形槽口21内，并且，使上外壳11与下壳2之间装配固定。如此，通过下壳2的环形槽口21将上内壳12的边沿与上外壳11的边沿之间限位并挤紧，使上内壳12的边沿与上外壳11的边沿牢固配合。

通过设置第一腔体51，以减小第二腔体52的容积，提高第二腔体52空腔模态频率，避免基频的倍频谐波较低峰值频率在第二腔体52空腔模态频率附近激发共振，以减小空腔共振噪声。

压缩机转速通常为1200-4500rpm，对应的基频为20-75Hz，比如压缩机以3000rpm运行时，基频为50Hz，全频段内存在50Hz的整数倍峰值，如100HJz、150Hz、200Hz、250Hz等峰值，基频的倍频谐波峰值频率升高，其对应的激励能量随之衰减。这样，使基频的倍频谐波较高峰值频率在空腔模态频率附近激发共振，共振能量较低，减小空腔共振噪声。

上内壳12开设通孔121，通孔121连通第一腔体51和第二腔体52，上内壳12上设置第一共振管31，第一共振管31装配于通孔121中，第一共振管31连通通孔121，第二共振管32与第一共振管31之间嵌套布置。

上内壳12与上外壳11之间设置第一腔体51，在上内壳12开设通孔121并设置第一共振管31及第二共振管32，通孔121、第一共振管31及第二共振管32构成共振孔，使第一腔体51形成赫姆霍兹共振式消音腔，通过赫姆霍兹共振式消音腔实现消声，以消除特定频率的噪声。

第二共振管32与第一共振管31之间沿着轴向滑动配合，第二共振管32可相对于第一共振管31沿着轴向伸出或缩回。驱动装置4动作以带动第二共振管32相对于第一共振管31沿着轴向伸出或缩回设定长度。

第二共振管32可相对于第一共振管31沿着轴向伸出或缩回设定长度，以调节改变共振孔的长度，赫姆霍兹共振式消音腔通过调节改变共振孔的长度来改变消声频率，具体的，延长共振孔的长度以降低消声频率，缩短共振孔的长度以提高消声频率。使实时消声频率匹配“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”，实现消声降噪。

其中，第一共振管31上沿着轴向设置有限位条311，第二共振管32上沿着轴向设置有限位槽321，限位条311滑动配合限位槽321。如此，以使第二共振管32与第一共振管31之间沿着轴向滑动配合。

第一共振管31嵌套于第二共振管32的内部，第二共振管32的外壁沿着轴向开设螺旋槽322。驱动装置4设置为电机，电机的旋转端41设置有突出部411。电机装配于上内壳12上，突出部411配合螺旋槽322。具体的，第一共振管31的上端边沿设置有第一法兰盘312，驱动装置4的上端边沿设置有第二法兰盘412，螺钉413依次装配第二法兰盘412、上内壳12及第一法兰盘312，以将驱动装置4、上内壳12及第一共振管31装配为一体。电机的旋转端41正向或反向转动设定角度，通过突出部411与螺旋槽322的配合，以带动第二共振管32相对于第一共振管31沿着轴向伸出或缩回设定长度。

目前的压缩机壳体外形一般接近球体，壳体内部空腔轮廓也接近球体，压缩机机芯组件等产生的各种噪声向外传播辐射先到达壳体内表面，由于内表面接近球体，各个方向传播的声波均为垂直入射到壳体上，无有效的折射消声效果，只能靠壳体的隔声作用进行降噪。

本实施例的腔体容积可调节的消声壳体，上内壳12向第二腔体52一侧形成若干个凸起部121和凹陷部122，更具体的，凸起部121和凹陷部122的外轮廓呈阶梯形。凸起部121和凹陷部122组合形成多个带角度的类似尖劈结构，声波入射到上内壳12、下壳2表面时，在上内壳12、下壳2表面发生折射反射，带角度的类似尖劈结构可以多次折射噪声并逐渐衰减噪声，实现折射消声，以降低噪声。

一种压缩机，包括机芯组件6、变频器和控制器，压缩机设置本实施例上述的共振孔长度可调节的消声壳体，机芯组件6位于第二腔体52内部，控制器分别经信号线缆连接变频器和驱动装置4，控制器根据变频器输出频率以控制驱动装置4动作。

一种压缩机消声方法，应用本实施例上述的压缩机，控制器存储有“压缩机的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”、“压缩机的转速与变频器输出频率的定量关系”及“第二共振管32相对于第一共振管31沿着轴向伸出或缩回设定长度对应消声频率”；

方法包括如下步骤：压缩机的外壳结构形状和机芯结构布局决定了壳体内部空腔结构和容积，空腔结构和容积一定的情况下，其声模态频率即可确定，通过模态仿真和试验测试结合的方法可以准确获得空腔模态频率。

压缩机变频器接收到冰箱主控板的信号后，控制压缩机按照指定转速运行，控制器读取变频器实时的输出频率以获取压缩机实时的转速，进而得到“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”；

通过获取的压缩机空腔模态频率和“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值频率即激励频率”即可得到不同转速下的空腔噪音最高峰值频率，由于空腔模态频率是固有属性，其频率是不变的，压缩机转速对应的激励频率是变化的，当激励频率接近空腔模态频率时就会产生共振放大噪声，激励频率越接近则共振越明显，因此可以计算得到在每个转速下共振最明显的频率，即空腔噪声峰值频率。

赫姆霍兹共振式消音器的消声峰值频率主要受共振腔容积、共振孔长度、直径和数量影响，本发明中共振腔容积、共振孔直径和数量不变，通过改变共振孔长度调节消声频率，延长共振孔的长度以降低消声频率，缩短共振孔的长度以提高消声频率。通过仿真计算和试验测试，提前确定不同共振孔长度对应的消声频率，结合每个转速下的空腔噪声峰值频率即可得到该转速下的最优共振孔长度。

将以上参数均嵌入到控制器中，压缩机正常工作时，控制器读取变频器实时的输出频率以获取压缩机实时的转速，获得空腔噪声峰值频率，进而得到最优共振孔长度。控制器控制驱动装置4动作以带动第二共振管32相对于第一共振管31沿着轴向伸出或缩回设定长度，达到最优共振孔长度，使实时消声频率匹配“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”，从而实现全转速范围内自适应消声，降低空腔噪声。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法有了清楚的认识。本发明的共振孔长度可调节的消声壳体、压缩机及消声方法，通过设置第一腔体51，以减小第二腔体52的容积，通过减小第二腔体52容积，以提高第二腔体52空腔模态频率，避免基频的倍频谐波较低峰值频率在第二腔体52空腔模态频率附近激发共振；上内壳12与上外壳11之间设置第一腔体51，并在上内壳12开设通孔121并设置第一共振管31及第二共振管32，通孔121、第一共振管31及第二共振管32构成共振孔，使第一腔体51形成赫姆霍兹共振式消音腔，通过赫姆霍兹共振式消音腔实现消声；第二共振管32可相对于第一共振管31沿着轴向伸出或缩回设定长度，以调节改变共振孔的长度，通过调节改变共振孔的长度来改变消声频率，使实时消声频率匹配“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值频率”，实现消声降噪；此外，上内壳12向第二腔体52一侧形成若干个凸起部121和凹陷部122，以实现折射消声；在通过折射消声之外，还继续通过上内壳12隔声，再通过上外壳11隔声。如此，通过减小空腔共振噪声、共振消声(消声频率可调节改变)、折射消声、上内壳12隔声及上外壳11隔声的作用下，使压缩机达到良好的降噪效果。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种共振孔长度可调节的消声壳体，其特征在于：

包括上外壳、上内壳、下壳、第一共振管、第二共振管和驱动装置；

所述上内壳位于所述上外壳的内部，所述上内壳的边沿连接所述上外壳的边沿，所述上内壳与所述上外壳之间留有第一腔体；

所述上外壳的边沿和/或所述上内壳的边沿配合所述下壳的边沿，所述上内壳与所述下壳之间留有第二腔体；

所述上内壳开设通孔，所述通孔连通所述第一腔体和所述第二腔体；

所述上内壳上设置所述第一共振管，所述第一共振管连通所述通孔；

所述第二共振管与所述第一共振管之间嵌套布置，所述第二共振管与所述第一共振管之间沿着轴向滑动配合，所述第二共振管可相对于所述第一共振管沿着轴向伸出或缩回；

所述驱动装置动作以带动所述第二共振管相对于所述第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度。

2.根据权利要求1所述的一种共振孔长度可调节的消声壳体，其特征在于：

所述第一共振管上沿着轴向设置有限位条，所述第二共振管上沿着轴向设置有限位槽，所述限位条滑动配合所述限位槽。

3.根据权利要求1所述的一种共振孔长度可调节的消声壳体，其特征在于：

所述第一共振管嵌套于所述第二共振管的内部，所述第二共振管的外壁沿着轴向开设螺旋槽；

所述驱动装置设置为电机，所述电机的旋转端设置有突出部；

所述电机装配于上内壳上，所述突出部配合所述螺旋槽；

所述电机的旋转端正向或反向转动设定角度，以带动所述第二共振管相对于所述第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度。

4.根据权利要求1所述的一种共振孔长度可调节的消声壳体，其特征在于：

所述上内壳向所述第二腔体一侧形成若干个凸起部和凹陷部。

5.根据权利要求4所述的一种共振孔长度可调节的消声壳体，其特征在于：

所述凸起部和所述凹陷部的外轮廓呈阶梯形。

6.根据权利要求1所述的一种共振孔长度可调节的消声壳体，其特征在于：

所述上内壳的边沿与所述上外壳的边沿配合，所述下壳的边沿位置设置有环形槽口，所述上外壳的边沿配合于所述环形槽口内。

7.一种压缩机，包括机芯组件、变频器和控制器，其特征在于：

所述压缩机设置权利要求1至6任一项所述的共振孔长度可调节的消声壳体，所述机芯组件位于所述第二腔体内部，所述控制器分别经信号线缆连接所述变频器和所述驱动装置，所述控制器根据变频器输出频率以控制所述驱动装置动作。

8.一种压缩机消声方法，应用权利要求7所述的压缩机，其特征在于：

所述控制器存储有“压缩机的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”、“压缩机的转速与变频器输出频率的定量关系”及“第二共振管相对于第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度对应消声频率”；

所述方法包括如下步骤：

压缩机运行，所述控制器读取变频器实时的输出频率以获取压缩机实时的转速，进而得到“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”；

所述控制器控制所述驱动装置动作以带动第二共振管相对于第一共振管沿着轴向伸出或缩回设定长度，使实时消声频率匹配“压缩机的实时的转速对应基频的倍频谐波峰值激发产生的空腔噪声峰值频率”。

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