CN116490690A - 用于解耦以及用于振动控制的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连接管形式的装置(2)，该装置(2)用于在热泵装置中用于解耦以及用于振动控制，该装置(2)包括管部段(R)以及布置在每个端部处的连接元件。该装置(2)包括用于振动补偿的恰好两个非金属的、间隔开的、交错的波纹管排列(F)，除了任何单独的稳定环(15)之外，该管部段(R)在连接元件之间具有恒定的材料厚度。此外，波纹管排列(F)包括一个或更多个环形闭合的褶皱部，每个褶皱部环绕延伸360°。

Description

用于解耦以及用于振动控制的装置

技术领域

本发明描述了一种在热泵装置中使用的连接管形式的装置，该装置包括管部段和布置在每个端部处的连接元件，用于在振动发生器(诸如压缩机或泵)中解耦并且用于振动控制、特别是用于振动解耦。特别地，根据本发明的装置用于补偿与这种系统或振动发生器相关的移动和装配误差。

背景技术

从现有技术中已知各种热泵装置，其中这些热泵装置通常包括至少压缩机、冷凝器(即液化器)、膨胀装置(特别是膨胀阀)和蒸发器。

热泵在技术上被构造成像冰箱，其中区别在于，在热泵中，使用暖侧(即热泵的冷凝器)用于加热。换言之，热泵装置和冰箱均基于HVAC压缩机系统(即，加热、通风、空调或制冷)。

已知的热泵装置的基本问题是产生噪声。压缩机在运行过程中产生振动，振动可以包括压缩机自身的振动(这些振动可以通过机械互连传递至系统的其他部分)以及离开压缩机出口的被压缩的工作流体中的振动两者。

一个或更多个振动控制装置可沿制冷剂回路定位，以控制这些振动源中的一个或两个。

原则上，已知振动控制装置例如通过将振动控制装置放置在压缩机与冷凝器(即液化器)之间来控制这种振动源。

热泵装置的压缩机的隔音在此方面是特别重要的，使得紧凑型热泵的安装在有待加热的生存空间内是有可能的，而不损失舒适性。

此外，从文件DE 102008016577 A1中已知一种热泵装置，该热泵装置包括紧凑型热泵，该紧凑型热泵具有蓄电加热器的尺寸，紧凑型热泵具有壳体，在壳体中布置有至少一个压缩机和一个冷凝器(即液化器)。

在此公开的热泵装置的壳体具有隔音部段，在隔音部段中布置有压缩机，由此实现用于控制脉动和振动的装置。

具体地，隔音部段的壁覆盖有合适的隔音材料，例如几厘米厚的隔音垫。用于地板和壁紧固的紧固元件或用于自由安装的支脚也设置有隔音元件，例如橡胶垫圈，以便尽可能防止振动的传递。壁在压缩机和冷凝器(液化器)之间提供隔音分离。

从文件DE 102008016577 A1中已知的用于脉动和振动控制的装置具有以下缺点：在此通过非常昂贵的装置实现脉动和振动控制。

另外的文件DE 202018102825 U1公开了一种用于HVAC压缩机系统(即加热、通风、空调或制冷技术)中或热泵布置中的压缩机的脉动和振动控制的另外的装置。具体地，用于脉动和振动控制的装置还被布置在压缩机与排放管线之间，例如朝向冷凝器(液化器)。

从文件DE 202018102825 U1中已知的用于脉动和振动控制的装置包括消声器单元，该消声器单元具有在一个压缩机端部处的凸缘、消声器本体、一个或更多个振动衰减结构(诸如在消声器本体内部的多个挡板)和与压缩机端部相对的消声器的自由端部、被附接到凸缘并且将消声器本体的长度延伸到挡板的波纹管排列，并且其中消声器的自由端部和挡板彼此不接触。

波纹管排列的折叠在文件DE 202018102825 U1中被描述为由多个金属层(诸如铜或钢)组成。

换言之，这是一种将消声器和波纹管整合以实现降噪的设计，即分别在HVAC压缩机系统(即，加热、通风、空调或制冷)或热泵布置内的声音和振动减小。

从文件DE 202018102825 U1中已知的用于脉动和振动控制的装置具有以下缺点：该装置具有相对复杂的结构，该相对复杂的结构具有结构支撑件、消音器凸缘、焊接等。该装置被设计成控制压缩机的脉动和振动。

另一种已知的现有技术是来自诺泰克公司(Nortech)的一种“柔性的带凸缘的橡胶扩张接头”，该柔性的带凸缘的橡胶扩张接头用作振动控制装置并且具有在两个连接凸缘之间的弹性管部段。在这种情况下，弹性管部段在中心具有球形突起。

来自诺泰克公司的这种用于振动控制的装置具有在组装过程中难以处理的缺点。

此外，从现有技术中已知多个隔热的热泵连接软管，这些隔热的热泵连接软管流体地连接这些单独的部件，具体是压缩机、冷凝器(即，液化器)、膨胀装置(特别是膨胀阀)以及蒸发器。

EP 3070387 A1还描述了一种在通风技术领域中在飞机行业中使用的柔性耦接器。这在两个直区域中具有薄厚度的材料，在这两个直区域之间布置有弯曲部，并且在其中心具有两个锯齿状褶皱部，以在组装期间增加柔性。

发明内容

本发明已经自行设定了以下任务：相对于用于热泵设备的振动发生器创建开头所述的用于脉动和振动控制的装置，该装置的特征在于简单的设计和简化的处理，同时具有有效的脉动和振动控制。目的是使来自振动发生器的噪声传输保持尽可能低。

这些任务通过具有权利要求1的特征的装置来实现。

根据本发明，开头描述的用于振动补偿的装置包括用于振动补偿的恰好两个非金属的、间隔开的、偏置的波纹管排列，除了任何单独的稳定环或加强肋之外，连接元件之间的管部段具有恒定的材料厚度，并且波纹管排列包括各自环绕延伸360°的一个或更多个环形闭合的褶皱部。与环形闭合的褶皱部相比，螺旋形的褶皱部可以吸收相当少的能量，因为在褶皱部的开始和结束时占据了宝贵的空间，其具有加固效果而不是弹性效果。类似地，设计为环绕延伸小于360°的褶皱部仅是部分弹性的并且因此不适于本发明。

特别地，褶皱部应该尽可能靠近连接元件，使得在两个波纹管排列之间的管部段尽可能长。从装置的端部到波纹管排列的距离应该小于两个褶皱部。该距离还包括布置连接元件的区域。如果连接元件需要小的空间，则这个距离也可以短于1.5或短于1个褶皱部。褶皱部16与连接元件的直接接近还具有需要小空间的特定优点，因为热泵的安装条件非常严格。

此外，褶皱部的立面应尽可能短。这意味着它们应在它们的中心线上、在纵向截面上遵循大致正弦曲线，或者材料内的中心线应模拟具有相同半径的大致球形区段。半径应当与材料的厚度具有相同的数量级，优选地具有不大于1.5倍的偏差。这确保了波纹管排列中的管的壁可以吸收大量的振动能量，因为整个波纹管区域是柔软的并且这些波纹管区域本身不能形成共振。

材料越厚和越软，耗散(即吸收振动能量并转化为热能)越高。如在EP 3070378A1中所描述的，波纹管区域内的刚性的、铰接的区段不仅对耗散没有贡献，它们甚至可能是共振形成的原因。

优选地，管部段被制成一体件。因为在热泵的应用中的压缩应力是非常高的，然后管部段可以用构架来增强。优选地，管部段就体积而言主要包括弹性体。

换言之，根据本发明的装置具有非金属波纹管排列形式的橡胶补偿器。

为了本发明的目的，波纹管排列被理解为以手风琴状方式折叠的软管。

根据本发明的用于解耦和振动控制的装置的优点在于，由于其基本上为在端部具有两个连接凸缘的弯曲管形式的简单设计，所以特别易于组装和拆卸，即该装置可以容易地从HVAC压缩机系统(即加热、通风、空调或制冷技术)或热泵布置的其他部件解耦。

特别地，通过选择具有由非金属材料制成的褶皱部的波纹管排列，已经发现有利地的是，与具有由金属材料制成的褶皱部的文件DE 202018102825U1的设计相比，该设计可以显著地简化。

与文件DE 102008016577 A1相比，根据本发明实现了一种装置，该装置以简单的方式结合了隔音和流体连接。

与诺泰克公司的具有仅最小角偏转可能性的中心布置的球形隆起的“柔性的带凸缘的橡胶扩张接头”相比，根据本发明的装置有利地允许显著更大的角偏转并且根据本发明的装置能够实现振动解耦的必要的侧向移动。

原则上，可以想到的是，根据本发明的装置可替代地用于电力工程、工业水处理或工厂建设的应用领域中，其中，除了压缩机之外，还使用了另外的振动发生器，诸如泵，特别是水泵(例如在反渗透系统的进料区域中的泵)。

在从属权利要求中给出了进一步的有利实施例。

优选地，根据本发明的用于解耦以及用于振动控制的装置被布置在压缩机与冷凝器(即液化器)之间。

优选地，管部段被弯曲，由此两腿部跨越75°与120°之间的角度，甚至更优选地约90°的角度，并且因此两腿部以彼此成角度的方式形成，波纹管排列被布置至两腿部。

优选地，根据本发明的装置的波纹管排列被布置成与连接元件直接接触。这种类型的波纹管排列具有以下优点：最大可能的杠杆臂形成在波纹管区域之间并且因此基本上简化了处理。换言之，波纹管之间的大杠杆臂允许特别大的组装自由度以及特别有利的振动解耦。

优选地，用于解耦并且用于振动控制的根据本发明的装置的管部段形成为一体件，并且因此波纹管排列以一体件集成到装置的管部段中。这种一体件设计具有特别的优点，即，实际上消除了泄露的风险，并且特别地降低了可能的组装错误的风险。

本发明的另一方面涉及根据本发明的装置2作为流体连接并且用于相对于热泵装置中的振动发生器(例如相对于泵或相对于压缩机)解耦和振动控制的用途。

附图说明

下面结合附图描述本发明的主题的优选实施例。

图1示出了根据本发明的用于解耦以及用于振动控制的装置的第一优选实施例，该装置具有连接凸缘形式的连接元件；

图2示出了根据本发明的用于解耦和振动控制的装置的第二优选实施例，该装置具有螺纹连接件形式的连接元件；

图3A示出了穿过具有连接凸缘形式的连接元件并且具有多个稳定环的第一优选实施例的纵向截面；

图3B示出了根据本发明的装置的第一优选实施例的区域B的详细视图，连接元件被设计为连接凸缘；

图3C示出了根据本发明的装置的第一优选实施例的前视图，该装置具有连接凸缘形式的连接元件；

图4A示出了穿过根据本发明的用于解耦和振动控制的装置的第一优选实施例的纵向截面，该装置具有连接凸缘形式的连接元件；

图4B示出了根据本发明的用于解耦和振动控制的装置的第二优选实施例的螺纹连接件形式的连接元件的详细视图；

图4C示出了根据本发明的装置的第三优选实施例的压紧系统的形式的连接元件的详细视图；

图5A示出了根据本发明的用于解耦和振动控制的装置的第四优选实施例，该装置具有凹槽连接件形式的连接元件；

图5B示出了穿过根据本发明的装置的第四优选实施例的截面C-C，该装置具有凹槽连接件形式的连接元件。

图6A示出了根据本发明的用于解耦并且用于振动控制的装置的第五优选实施例，该装置具有另一螺纹连接件形式的连接元件；

图6B示出了穿过根据本发明的装置的第五优选实施例的另一螺纹连接件的截面D-D；以及

图7示出了HVAC压缩机系统。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于解耦以及用于振动控制的装置2的第一优选实施例，该装置2具有第一连接凸缘10和第二连接凸缘11，第一连接凸缘10和第二连接凸缘11作为连接元件在各自情况下附接在端部处。

根据本发明的用于解耦和振动控制的装置2的第一优选实施例在此包括管部段R，该管部段R被弯曲并且由此横跨两个腿部S。装置2包括作为连接元件的至少两个连接凸缘10、11。

装置2在此包括用于振动补偿的至少两个间隔开的、偏置的波纹管排列F。

装置2包括在朝向端部连接元件中的每个端部连接元件的区域中的非金属波纹管排列F。波纹管排列F在此作为举例在各自情况下具有两个褶皱部16，尽管一个褶皱部16或三个褶皱部16在各自情况下也是可能的。特别优选地，波纹管排列F的两个褶皱部16是由橡胶材料或弹性体(特别是三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、丁基橡胶、硅酮或其任何组合)制成的。非常优选地，装置2的管部段R的内表面可以提供有防水涂层，例如铁氟龙(Teflon)涂层。

从这里以及下文中，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

图2示出了根据本发明的用于解耦和振动控制的装置2的第二优选实施例，该装置2具有螺纹连接件21、22形式的连接元件，这里螺纹连接件21、22在每种情况下为三部分，如图4B中再次详细解释的。接管螺母23与连接螺母28、28’的螺纹连接件21、22在此被设计为多边形螺母。

螺纹连接件21、22可以由金属制成。根据本发明的优选的进一步改进，还可想到的是，该螺纹连接件由非金属材料制成，即特别是塑料诸如(PE)或PVC，对于在食品和化学领域中的应用是有利的塑料。

优选地，装置2(即特别是管部段R)可以由固化的单元弹性体(诸如三元乙丙橡胶(EPDM)、丁基橡胶、丁腈橡胶(NBR)、硅酮)制成。这种弹性体的选择具有低扩散或低透气性的优点。

图3A示出了穿过具有连接凸缘10形式的连接元件和具有多个稳定环15的第一优选实施例的纵向截面。

如图3A中可见，根据本发明的用于解耦和振动控制的装置2的管部段R形成为一体件，由此波纹管排列F集成在装置2的管部段R中的一体件中。

此外，在图3A中可以看出，装置2的管部段R在每个端部处分别形成第一密封环12和第二密封环13，密封环12、13优选地设置有波纹Ri。

如在图3A中可以看到的，管部段R被弯曲，并且两个腿部S以75°与120°之间的角度α、更优选地以约90°的角度夹紧，并且因此形成彼此成角度的两个腿部S，并且波纹管排列F布置在两个腿部S上。特别优选地，在两个腿部S之间形成的角度α大体上是直角。

已经有利地示出了在波纹管排列F之间的区域中的附加稳定环15的附接特别适合于更高压力水平的应用。如图3A所示，这里布置五个稳定环15作为示例。此外或可替代地，管部段R还可以用构架来增强。

决定性因素是连接元件之间的管部段R中的材料厚度是恒定的，除了在稳定环15或增强肋的区域中(在这些区域中可能出现隆起)必要的区域之外。较小材料厚度的区域不可避免地会导致突破点，因为上述应用区域中的压力很高。具有最小材料用量的最佳尺寸和压缩稳定性可以用均匀的材料厚度来实现。还可以装配另外的支撑肋或稳定环。

如从图中可以看到的，波纹管排列F包括一个或更多个环形闭合的褶皱部16，每个褶皱部16围绕360°延伸。波纹管排列F的各个褶皱部16的被设计成使得在纵向截面中，如图3a所示，材料内的中心线复制具有相同半径的大致球形部段。通常，这些是大致半球形的区段，它们排成一行，其中在端部处附接有四分之一球形的区段。半径是恒定的，但是在不同的方向上延伸，使得形成褶皱部16的大致正弦曲线的形状。中间不存在直部段。这些半径大致对应于材料厚度，尽管允许1.5倍的偏差。

图3B示出了根据本发明的装置2的第一优选实施例的在图3A中示出的区域B的详细视图，连接元件被设计为连接凸缘。从装置2的端部(其中还示出了波纹R1)到波纹管排列F的距离应该保持得尽可能小。在这个图示中，这个距离小于褶皱部。在其他布置中，在连接元件占据更多空间的情况下，这个距离可以与两个褶皱部一样宽。这个距离应该保持得尽可能小，使得波纹管排列F之间的管部段R被最大化。已经表明，这可以减少声音传输。

图3C示出了根据本发明的装置的第一优选实施例的前视图，该装置具有连接凸缘12、13形式的连接元件。

图4A示出了穿过根据本发明的用于脱耦以及用于振动控制的装置2的第一优选实施例的纵向截面A-A，该装置2具有连接凸缘10形式的连接元件。在此，从管部段R的端部到第一褶皱部的距离也小于褶皱部的宽度。

作为图4A中所示的连接凸缘的可替代方案，图4B示出了图2中所示的根据本发明的用于解耦以及用于振动控制的装置2的第二优选实施例的螺纹连接件21形式的连接元件的详细视图。螺纹连接件21在此为三部分并且包括环状连接支撑元件24，该环状连接支撑元件24可以例如通过粘合或焊接以材料锁定的方式紧固到管部段R的外壁。连接支撑元件24在此示出了外螺纹。接管螺母23在此具有对应于连接支撑元件24的外螺纹的内螺纹并且围绕多边形连接螺母28的突出鼻部N，用于在根据本发明的装置2的管部段R与设置有内螺纹的连接螺母28之间建立连接。

图4C示出了根据本发明的装置2的第三优选实施例的压紧系统或压紧连接件25形式的连接元件的详细视图。

压紧系统或压紧连接件25包括连接支撑元件24’、设置有内螺纹的接管螺母23’以及密封环12”。在装置2的管部段R的端部处，密封环12”在每个端部处形成为一体件。

连接支撑元件24’可以例如通过粘合剂粘合或焊接固定到管部段R的外壁。

借助于接管螺母23’，在此在连接支撑元件24’与第二管连接件29之间形成了压力连接，因为接管螺母23’的内螺纹与连接支撑元件24’的外螺纹相互作用。此外，接管螺母23’封闭管连接件29的鼻部N’，用于在根据本发明的装置2的管部段R与管连接件29之间建立不透流体连接。

图5A示出了带有凹槽连接件30形式的连接元件的根据本发明的用于脱耦和用于振动控制的装置2的第四优选实施例。

图5B示出了穿过根据本发明的装置2的第四优选实施例的截面C-C，该装置2具有凹槽连接件形式的连接元件，由此与在此未示出的连接管的连接可以优选地通过管耦接件来进行。

连接支撑元件24”在此示例性地例如通过胶合或焊接被实质地紧固到管部段R的外壁，并且设置有外螺纹。在此，密封环12”在端部处与管部段R一体形成。在这种布置中，从管部段R的端部到第一褶皱部的距离稍微大于褶皱部的宽度。

图6A示出了根据本发明的用于脱耦以及用于振动控制的装置的第五优选实施例，该装置具有第三螺纹连接件32形式的连接元件。

图6B示出了穿过根据本发明的装置2的第五优选实施例的另一螺纹连接件29的截面D-D。在此示出的第三螺纹连接件32包括接管螺母23”’以及连接支撑元件24”’，该连接支撑元件24”’通过材料粘合连接至管部段R。

接管螺母23”’在此具有对应于连接支撑元件24”’的外螺纹的内螺纹并且围绕第二管连接件29”的突出鼻部N”’，以用于在根据本发明的装置2的管部段R与第二管连接件29”之间建立连接。

优选地，接管螺母23”和第三螺纹连接件32的第二管连接件29”是由非金属材料(即特别是塑料，诸如聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)，对于在食品和化学领域中的应用是有利的塑料)制成的。

为了本发明的目的，在管部段R的两个端部处在图1至图6B中示出的布置的任何组合是可想到的。在这种布置中，从管部段R的端部到第一褶皱部16的距离大致对应于褶皱部的宽度。

图7示出了HVAC压缩机系统，热泵装置也基于该HVAC压缩机系统，HVAC压缩机系统可包括根据本发明的装置2。HVAC压缩机系统/热泵装置1包括压缩机7、冷凝器6、膨胀装置(例如膨胀阀8)和蒸发器5。压缩机7、冷凝器6、膨胀装置和蒸发器5在部段a)至d)中流体地连接，用于传递热传递流体。在空气作为气态热传递流体的情况下，这典型地是空调系统或热泵系统。根据本发明的装置2可以优选地布置在压缩机7与冷凝器6之间的部段b)中。

附图标记列表

1HVAC压缩机系统/热泵装置

2用于解耦以及用于振动控制的装置

5蒸发器

6冷凝器(即液化器)

7压缩机

8膨胀阀

10第一连接凸缘

11第二连接凸缘

12(连接凸缘的)第一密封环

13(连接凸缘的)第二密封环

15稳定环

16(波纹管排列的)褶皱部

21第一螺纹连接件

22第二螺纹连接件

23、23’、24”、24”’接管螺母

24、24’、24”连接支撑元件

25压紧连接件

28连接螺母

29、29'、29”第二管连接件

30凹槽连接件

31凹槽

32第三螺纹连接件

a、b、c、d(热泵部件之间)的部段

F波纹管排列

N、N'鼻部

R管部段

Ri波纹

S腿部

α(腿部之间)的角度

Claims (12)

1.一种连接管形式的装置(2)，所述装置(2)用于热泵装置中解耦以及振动控制，所述装置(2)包括：

-管部段(R)；以及

-连接元件，所述连接元件布置在每个端部处；

所述装置(2)包括用于振动补偿的恰好两个非金属的、间隔开的、交错的波纹管排列(F)；

其特征在于，

除了任何单独的稳定环(15)或增强肋之外，所述连接元件之间的管部段(R)具有恒定的材料厚度，以及其特征在于，所述波纹管排列(F)包括各自环绕延伸360°的一个或更多个环形闭合的褶皱部(16)。

2.根据权利要求1所述的装置(2)，

其特征在于，

所述管部段(R)被弯曲，并且两个腿部(S)以75°与120°之间的角度(α)伸展，更优选地以大约90°的角度伸展，并且因此形成两个腿部(S)，所述两个腿部(S)彼此成角度并且所述波纹管排列(F)布置在所述两个腿部上(S)。

3.根据权利要求1或2所述的装置(2)，

其特征在于，

所述波纹管排列(F)在每种情况下被布置成与连接元件直接接触，使得从所述装置(2)的端部到所述波纹管排列(F)的距离小于两个褶皱部。

4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(2)，

其特征在于，

所述装置(2)的管部段(R)形成为用于解耦以及用于振动控制的一体件，并且所述波纹管排列(F)由此以一体件集成到所述装置(2)的管部段(R)中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(2)，

其特征在于，

所述波纹管排列(F)包括一个到三个褶皱部，特别优选地是两个褶皱部。

6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(2)，

其特征在于，

用于解耦和用于振动控制的所述装置(2)另外包括多个稳定环(15)，优选地包括五个至九个稳定环(15)，所述稳定环(15)被装配在所述波纹管排列(F)之间的区域中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(2)，

其特征在于，

所述连接元件是凸缘连接件、压紧系统、螺纹连接件或凹槽连接件的形式。

8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(2)，

其特征在于，所述波纹管排列(F)的褶皱部(16)被设计成使得，在纵向截面中，材料内的中心线大致形成具有相同半径的球形区段。

9.根据权利要求8所述的装置(2)，其特征在于，所述半径是所述管部段的材料厚度的数量级。

10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(2)，

其特征在于，所述管部段就体积而言主要包括弹性体。

11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(2)，其特征在于，所述装置用构架增强。

12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(2)在热泵装置中作为流体连接件并且用于相对于振动发生器，例如相对于泵或相对于压缩机，解耦和振动控制的用途。