CN1272596A - 压缩机用排解脉冲的阻尼装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的压缩机用排解脉冲的阻尼装置,通过隔板59和60在缸座11和12内形成有预定容积的膨胀消声器46和谐振消声器58。重力方向(竖直方向)上,谐振消声器高于膨胀消声器的位置。膨胀消声器46与排泄腔38和39及出口48相联,由位于隔板59和60上的连通通道61连接两个消声器46和58。设定谐振消声器58容积、连通通道61的开口截面积及其通道长度值可使谐振消声器58内产生偏移膨胀消声器46内排泄脉冲特定频率成分的压力变化。谐振消声器58内的凝结润滑剂经连通通道61返回膨胀消声器46中。

Description

压缩机用排解脉冲的阻尼装置
本发明涉及汽车空调、压缩空气供给装置等设备上一种压缩机用排解脉冲的阻尼装置。
在这种类型压缩机的结构中，从外部吸入的压缩流体导入到操作腔中，并通过减小操作腔的容积来提高压缩流体的压力。在这种压缩机中，如此压缩的压缩流体在一定时间间隔内从操作腔排入到排泄腔中。因此，所谓的“排泄脉冲”就是由于排泄期间排泄腔内压力变化而产生的。在往复式压缩机中，在转动轴周围钻有多个圆柱形孔，且活塞就设置在这些圆柱形孔中，通过装在转动轴上的旋转斜盘的摆动而使活塞产生往复运动，从而来进行压缩操作，这样，就会产生一个排泄脉冲，它具有随该缸孔数(缸数)变化的频率成分的各种数量级(对频率的转数比)。当发生这种排泄脉冲时，就会在连接于该压缩机的外管道装置内造成谐振，进而带来的则是诸如噪声和振动等麻烦。
为减小振动和噪音，普通压缩机安装了排解脉冲的阻尼装置，来抑制由于压缩机的压缩操作而产生的排泄脉冲。膨胀式排泄消声器就是这样一种排解脉冲的阻尼装置。排泄消声器设有在压缩机壳体内具有预定容积的膨胀空间，并将压缩流体从排泄腔经该膨胀空间而供应到外部管路结构中。
然而，现有技术的这种结构通常需要足够容积的膨胀空间才能有效地抑制排泄脉冲，这样就增大了压缩机的尺寸。对于汽车空调压缩机来说，发动机室内的压缩机安装空间是受到限制的。因此，普通膨胀式消声器不能保证具有足够的容积，从而也就不能充分抑制那些在排泄脉冲中具有一定频率范围的噪音成分。
通过连接一个谐振式排泄消声器可解决这个问题，该谐振式排泄消声器包括在排泄通道中部的具有预定容积的、类似一端堵死的一个谐振空间，所述排泄通道从压缩机排泄腔经过一个连通通道延伸到外部管路结构。在谐振式排泄消声器中，流经排泄通道的一部分压缩流体经连通通道而导入到谐振空间中。这样，就产生了能偏移排泄脉冲预定频率范围频率成分的压力变化。
然而，为了稳定地产生偏移该预期的频率成分的压力变化，谐振式消声器则必须使其谐振空间的容积始终保持预定的值。但是，为了在压缩机内的滑动部分中保证润滑和冷却作用，压缩流体包括了润滑剂和水等物质。因此，很自然地，润滑剂等物质会与压缩流体一同流入到谐振空间内。当这种润滑剂凝结和滞留在谐振空间内时，谐振空间的容积就会发生变化。这种变化就会使所产生的压力变化不稳定和不均匀，从而就不能使该预期的频率成分得到充分抑制。
为了解决现有技术中的这些问题，本发明的目的是提供一种压缩机用排解脉冲的阻尼装置，使压缩机在有限的空间内可稳定地偏移开排泄脉冲的该预期频率成分。
压缩机包括位于壳体内的压缩机构、流动通道和排泄消声器区，所述压缩机构可从外部将压缩流体吸入并通过该压缩机构的操作而将压缩流体压缩，并且将这样压缩的压缩流体排入到位于所述壳体内的排泄腔中，所述流动通道用于将排泄腔中的压缩流体导入到压缩机外部，所述排泄消声器区位于壳体内流动通道的中部，在所述压缩机中，为实现上述发明目的而设置的本发明排解脉冲的阻尼装置包括隔板和返回装置，所述隔板位于排泄消声器区内，并将排泄消声器区分为第一消声器腔和第二消声器腔，第一消声器腔构成一部分流动通道，第二消声器腔通过连通通道与第一消声器腔相联，并独立于所述流动通道，所述返回装置用于使压缩流体所带的供应到第二消声器腔并凝结在第二消声器腔内的流体返回到第一消声器腔中。
通过返回装置，凝结在第二消声器腔内的流体可返回到第一消声器腔中，并且不会滞留在第二消声器腔中，因此，第二消声器腔的容积始终保持不变，这样就可稳定地产生偏移排泄脉冲中该预期频率范围成分的压力变化。
从下面结合附图对本发明优选实施例所进行的描述中，可对本发明有更全面的理解。
图1是本发明第一实施例的压缩机的截面图；
图2是图1后侧缸座从前侧所视的侧视图；
图3是图1所示接近连通通道的部分的放大平面图；
图4是衰减10阶频率成分的一张示意图；和
图5是本发明第二实施例后侧缸座从前侧所视的侧视图。
【第一实施例】
下面将结合附图1-4对本发明第一实施例进行描述，该实施例是用于汽车空调双头活塞旋转斜盘式压缩机用排解脉冲的阻尼装置。
如图1所示，一对缸座11和12作为壳体的组成部件在其相对的两个端部组合在一起。前端壳体13也是一个壳体的组成部件，并在前侧通过前侧阀形体14连接在缸座11的前端表面。而后端壳体15也是一个壳体的组成部件，并通过后侧阀形体16连接在后侧缸座12的后端表面。
多个螺栓插入孔17贯穿前端壳体13、前侧阀形体14、两个缸座11和12以及后侧阀形体16，并在后端壳体15上钻有孔。多个贯穿螺栓18分别经螺栓插入孔17从前端壳体13一侧插入，且其末端拧入到后端壳体15的螺纹孔17a中。前端壳体13和后端壳体15通过这些贯穿螺栓18而固定在相应的缸座11和12的端面上。
驱动轴19通过一对前端和后端径向轴承20可转动地支承在缸座11、12和前端壳体13的中部。在驱动轴19前端的外圆周面和前端壳体13之间设有唇形密封件21。驱动轴19在其前端连接在汽车发动机E上，并经离合机构22而构成外驱动源。离合机构22处于接合状态时，驱动轴19就被驱动旋转，从而就将汽车发动机E的驱动力传递过来。
如图1和2所示，在驱动轴19的周围等角度地穿过每个缸座11、12的两个端部钻有多个(在该实施例中是五个)圆柱形孔23。构成多个压缩机构的双头活塞24可往复移动地安装并支承在圆柱形孔23中。在每个圆柱形孔23中分别形成有多个(该实施例是五个)操作腔25(前侧)和26(后侧)。换句话说，该实施例的压缩机是10缸双头活塞式压缩机。
在两个缸座11和12之间的中部和其内设有曲柄腔27。在曲柄腔27内，旋转斜盘28与驱动轴19相配合并固定在驱动轴19上，且其外圆周部分通过一对蹄形块29与活塞24的中部相配合。在驱动轴19转动时，活塞24可通过旋转斜盘28而往复移动。在旋转斜盘28的两个端面和每个缸座11、12的内端面之间设有一对前、后推力轴承30。旋转斜盘28通过推力轴承30夹紧并保持在两个缸座11和12之间。曲柄腔27通过入口通道31和入口32与形成外部管道布置的外部制冷循环系统33相联，并形成负压区。
在前端和后端壳体13、15的外圆周侧分别确定环形的前侧吸入腔35和后侧吸入腔36。吸入通道37也可用作上述的螺栓插入孔17，并穿过两个缸座11和12分别将前侧吸入腔35和后侧吸入腔36与曲柄腔27相联。在前端和后端壳体13、15中部的侧面上分别设有环形的前侧排泄腔38和后侧排泄腔39。
在阀形体14和16上具有多个吸入口40，抽吸口40穿过这些阀形体并分别与圆柱形孔23相对应。在每个阀形体14、16上形成有吸入阀41，来打开和关闭每个吸入口40。在每个活塞24从上死点运动到下死点过程中，吸入阀41处于打开状态，且冷气从两个吸入腔35和36吸入到操作腔25和26中。
在每个阀形体14、16上具有多个排泄口42，排泄口42穿过阀形体14、16并分别与每个圆柱形孔23相对应。在每个阀形体14、16上形成有排泄阀43，来打开和关闭每个排泄口42。在每个活塞24从其下死点运动到上死点过程中，每个操作腔25、26中的冷气被压缩到预定的压力。然后，由排泄阀43排泄到排泄腔38和39中。叠置在每个阀形体14、16上的挡板44限制排泄阀43的打开度。
每个排泄腔38、39通过排泄通道45、作为第一消声器腔的膨胀消声器46以及包含出口通道47和出口48的连通通道与上述外部制冷循环系统33相联。所述膨胀消声器46构成排泄消声器区的一部分，并且是一种具有一定容积的膨胀型消声器。
冷凝器49、膨胀阀50和蒸发器51串联在外部制冷循环系统33中。冷凝器49可冷却从压缩机排出的高温高压冷气，并将冷气冷凝成液态制冷剂。膨胀阀50可起节流作用，使高温高压液态制冷剂膨胀并将其变为低温低压状态(例如雾化状态)。蒸发器51蒸发雾化的液态制冷剂而与供应到客舱的空气进行热交换。
膨胀阀50的阀开度是根据与蒸发器51并联的热敏缸52所检测的温度来进行控制的。因此，调节外部制冷循环系统33内的制冷剂的流速，这样，蒸发器51内制冷剂的蒸发状态就具有适当的加热度。通过压缩机的压缩操作，蒸发器51蒸发的冷气经入口32和入口通道31再返回到曲柄腔27中，并再用于压缩。
下面将对具有上述结构的双头活塞式压缩机的消声器结构进行描述。
如图1和2所示，前侧扩展部分56与前侧缸座11的外部形成一个整体。后侧扩展部分57与后侧缸座12的外部形成一个整体，并在两个缸座11和12连接在一起时与前侧扩展部分56相联。在每个扩展部分56、57内确定排泄消声器区。在每个排泄消声器区确定了上述膨胀消声器46和谐振消声器腔58，并在相对的扩展部分56和57的结合表面处是开启的，谐振消声器腔58是构成谐振型消声器的第二消声器腔。当两个缸座11和12(扩展部分56和57)相互连接在一起时，每个消声器46、58是密封的，且每个消声器46和58分别确定一个完整的空间。
为了确保具有一定的容积，膨胀消声器46在其外圆周方向沿每个缸座11、12的外壁面11a、12a延伸。这样，扩展部分56和57的伸出长度尽可能缩短。由于膨胀消声器46接通两个扩展部分56和57来确保其容积，扩展部分56和57的伸出长度也可缩短。
当两个缸座11和12相互连接在一起时，膨胀消声器46和谐振消声器58由相互连接在一起的隔板59和60相互分隔开。当每个缸座11、12进行铸造时，每个隔板59、60与每个缸座11、12形成一个整体。谐振消声器58具有预定的容积，并沿垂直方向设置在膨胀消声器46之上。谐振消声器58与膨胀消声器46通过连通通道61而相互连通，连通通道61也可用作反馈通道。流经膨胀消声器46的一部分冷气流入该谐振消声器58中。然而，由于谐振消声器58作成了一端堵死的形式，因此它不构成从排泄腔38和39到外部制冷循环系统33的一部分冷气连通通道。
如图1-3所示，连通通道61包括槽62，槽62具有一个半圆部分，且位于两个隔板59和60连接表面59a、60a的大致中心位置处。连通通道61具有预定开口面积和预定通道长度。谐振消声器58的容积、连通通道61开口的截面面积以及通道长度设定为适当值，这样，在流在膨胀消声器46内的一部分冷气流入谐振消声器58时，就会产生压力变化，该压力变化偏移了膨胀消声器46内冷气排泄脉冲(周期性压力变化)的特定频率成分。因此，在膨胀消声器46内，排泄脉冲的特定频率成分就受到抑制。
在冷气流入的同时，分散成雾化状态的润滑剂也流入到谐振消声器58中。当冷气重复与谐振消声器58的内壁面紧密接触时，该润滑剂附着在内壁面上，并凝结成小的液滴。凝结的润滑剂经上述连通通道61而返回到膨胀消声器46中。
下面将对具有上述结构的双头活塞式压缩机内排泄脉冲的减压操作过程进行描述。
当离合机构22处于接合状态时，驱动力由汽车发动机E传递给驱动轴19。然后，在与旋转的旋转斜盘28联动的结构布置下，每个活塞24开始往复运动。当每个活塞24开始往复运动时，冷气开始从每个吸入腔35、36经过一系列循环而吸入到每个操作腔25、26中，在每个操作腔25、26内进行压缩并排泄到每个排泄腔38、39中。排泄到前侧排泄腔38和后侧排泄腔39的冷气经排泄通道45而导入到膨胀消声器46中并混合在一起。
在该实施例的10缸型压缩机中，旋转斜盘28每旋转一转排泄操作就进行10次。该排泄操作可瞬间提高膨胀消声器46内的压力。因此，包括旋转斜盘28每旋转一转就进行10次变化的一个10的倍数频率成分的排泄脉冲，就发生在膨胀消声器46内。
图4显示了在压缩机和外部制冷循环系统33的冷凝器49之间的管路结构中所测得的排泄脉冲值。在图中，例1表示谐振消声器58的容积是12cc、连通通道61的开口直径为3.3mm、通道长度为4mm的压缩机的测量结果。例2表示谐振消声器58的容积是12cc、连通通道61的开口直径为4.8mm、通道长度为4mm的压缩机的测量结果。比较例表示不装谐振消声器58和连通通道61的压缩机的测量结果。
图4显示了在驱动轴转速NC约为1500rpm时，在仅装有膨胀消声器46的10缸式压缩机(比较例)的普通结构情况下，排泄脉冲的10倍数阶频率成分中存在大脉冲峰值。接近1500rpm的10倍数阶频率成分具有约250Hz的频率，其大致与外部制冷循环系统33的固有频率相一致。这就产生与发动机噪音不同的一种噪音，而它会使司机感到不舒服。
相反，在该实施例的压缩机(例1和2)中，在接近1500rpm时峰值出现，但脉冲值与比较例相比却减小了约20％。转速不是1500rpm时，例1和例2峰值的脉冲值是不同的。因此，例如：在对应于频率约为233Hz的转速1400rpm时，通过采用例1的结构而使脉冲值有效地减小了。在对应于频率约为266-417Hz的转速1600-2500rpm时，通过采用例2的结构而使脉冲值有效地减小了。
因此，该实施例具有如下的效果。
在该实施例的压缩机中，由隔板59、60所确定的膨胀消声器46和谐振消声器58设置在缸座11、12的扩展部分56、57内。膨胀消声器46构成从排泄腔38、39到外部制冷循环系统33的一部分冷气流动通道。谐振消声器58通过连通通道61与膨胀消声器46相联，同时它是独立于流动通道的。冷凝在谐振消声器58内的润滑剂经连通通道61返回到膨胀消声器46中。
因此，冷凝在谐振消声器58内的润滑剂不会停留在谐振消声器58内，且谐振消声器58的容积也保持不变。这样，就可以稳定地产生能偏移该排泄脉冲10倍数阶频率成分中所预期频率范围的那一部分的压力变化，并且能稳定地抑制该排泄脉冲中所预期频率范围内的该组分。
而且，连通通道61可使冷凝在谐振消声器58内的润滑剂返回到膨胀消声器46中。因此，这就意味着不必在连通通道61之外再设置返回装置，这样结构就得到了简化。
在该实施例的压缩机中，所设定的谐振消声器58的容积、连通通道61的开口截面面积及其通道长度可使谐振消声器58内的压力变化频率与膨胀消声器46的谐振频率相一致，并与膨胀消声器58的排泄脉冲反相。
因此，不仅通过谐振消声器58的容积而且可通过共同设定连通通道61的开口截面面积及其通道长度来控制压力脉冲中偏移预期频率范围成分的压力变化。因此，使膨胀消声器46和谐振消声器58在设计方面减少了限制，并且也使两个消声器46和58的尺寸减小。
通过改变谐振消声器58的容积、连通通道61开口截面面积及其通道长度的共同设定值就可使谐振消声器58中的压力变化频率得以改变。因此，很容易地就可干扰和控制排泄脉冲中各种不同的频率成分。
在该实施例的压缩机中，谐振消声器58沿重力方向(竖直方向)设置在膨胀消声器46之上。
因此，凝结在谐振消声器58内的润滑剂可由其自身重力作用经连通通道61而自动返回到膨胀消声器46中。换句话说，凝结在谐振消声器58内的润滑剂可通过简单的结构而自动返回到膨胀消声器46中。
在该实施例的压缩机中，确定膨胀消声器46和谐振消声器58的隔板59和60分别与相对设置的前侧缸座11和后侧缸座12成为一个整体。当两个缸座11和12连接在一起时，也就形成了膨胀消声器46和谐振消声器58。与两个消声器46和58相通的连通通道61包括位于两个隔板59和60结合表面59a、60a上的槽62。
因此，当两个缸座11和12相互连接在一起时，膨胀消声器46和谐振消声器58就自然形成了。而且，连通通道61也在此自然形成了。因此，不必增加操作步骤就可形成两个消声器46和58以及连通通道61。
当确定两个消声器46和58的隔板59和60与缸座11和12整体形成时，除缸座11和12以外的其它部件是不需要的。因此，不会增加必要部件的数目。
【第二实施例】
下面将结合与第一实施例的不同之处简要地对本发明的第二实施例进行描述。
在第二实施例中，如图5所示，构成第二消声器腔的谐振消声器71沿重力方向(竖直方向)设置在膨胀消声器46的侧面。在重力方向(竖直方向)上，该谐振消声器71内底面71a所处的位置高于膨胀消声器46的内底面46a。确定两个消声器46和71的隔板72设置在与每个缸座12(11)分开的金属板上，并在重力方向(竖直方向)上装在每个缸座12(11)上。作为连通通道的连通孔73也可用作返回装置而设置在隔板72对应于谐振消声器71内底面71a的位置上。(图4所示的只是后侧缸座12)
因此，除了第一实施例所具有的效果以外，该实施例还具有如下的效果。
在第二实施例的压缩机中，在重力方向(竖直方向)上，谐振消声器71内底面71a所处的位置高于膨胀消声器46内底面46a的位置。连通孔73位于隔板72对应于内底面71a的位置上。
因此，凝结在谐振消声器71内的润滑剂由其自身重力作用就可到达谐振消声器71的内底面71a，并进而经连通孔73自动返回到膨胀消声器46中。因此，凝结在谐振消声器71内的润滑剂通过简单的结构就可自动返回到膨胀消声器46中。
在第二实施例的压缩机中，用于隔开膨胀消声器46和谐振消声器71的隔板72包括一个与每个缸座11、12相分离开的件。
因此，通过选择和安装具有不同开口截面面积和/或通道长度的连通孔73的隔板72，就可很容易地改变谐振消声器71中的压力变化频率。因此，压缩机可较容易地适应排泄脉冲的各种不同的频率成分。
另外，前述的每个实施例可作如下的变化。
在第一实施例中，槽62位于每个隔板59、60的结合表面59a、60a处，以形成连通通道61。然而，槽62也可仅位于结合表面59a、60a中的任何一个上。
在第一实施例中，每个隔板59、60结合表面59a、60a上的槽62是半圆形截面形状的，但其也可是椭圆形截面或三角形截面形状的。
在第一实施例中，连通通道61位于每个隔板59、60的结合表面59a、60a上，但其也可位于与每个隔板59、60结合表面59a、60a相隔开的位置上。
在前述的每个实施例中，所形成的膨胀消声器46和谐振消声器58、71连接一对缸座11和12，但它们也可形成在缸座11和12中的任何一个上。
前述每个实施例表示的是将本发明用于汽车空调的双头活塞式旋转斜盘压缩机。但本发明也可用于类似于波形凸轮式压缩机、摆动式压缩机、涡形压缩机、叶轮式压缩机或单头活塞式压缩机用排解脉冲的阻尼装置中。本发明还可用于压缩空气供给装置的压缩机用排解脉冲的阻尼装置中。在此，凝结在谐振消声器58、71内的液体除润滑剂外还包括水。
尽管已结合为说明起见而选定的特定实施例对本发明进行了描述，但显然在不脱离本发明根本原则和范围的情况下，本领域的技术人员可作出多种变型。

Claims (10)

1.一种压缩机用排解脉冲的阻尼装置，所述压缩机包括壳体、位于壳体内的压缩机构、流动通道和排泄消声器区，所述压缩机构可从外部吸入压缩流体，压缩所述压缩流体并将其排入到位于所述壳体内的排泄腔中，所述流动通道用于将所述排泄腔中的所述压缩流体导入到所述压缩机的外部，所述排泄消声器区位于所述壳体内所述流动通道的中部，其特征在于：所述排泄消声器区内设有隔板，所述隔板将所述排泄消声器区分为第一消声器腔和第二消声器腔，第一消声器腔构成一部分所述流动通道，第二消声器腔通过连通通道与第一消声器腔相联，并独立于所述流动通道，并且设置返回装置，用于使供应到第二消声器腔、同时由所述压缩流体所携带并凝结在第二消声器腔内的流体返回到第一消声器腔中。
2.根据权利要求1所述的压缩机用排解脉冲的阻尼装置，其中，所设定的所述第二消声器腔的容积、所述连通通道的开口截面面积及其通道长度的数值可使所述第二消声器腔内产生的脉冲与所述第一消声器腔的谐振频率相一致，而与所述第一消声器腔内的脉冲反相。
3.根据权利要求1所述的压缩机用排解脉冲的阻尼装置，其中，所述连通通道还可用作所述返回装置。
4.根据权利要求2所述的压缩机用排解脉冲的阻尼装置，其中，所述连通通道还可用作所述返回装置。
5.根据权利要求3所述的压缩机用排解脉冲的阻尼装置，其中，所述第二消声器腔沿重力方向(竖直方向)设置在上方位置处，而所述第一消声器腔沿重力方向(竖直方向)设置在下方位置处。
6.根据权利要求4所述的压缩机用排解脉冲的阻尼装置，其中，所述第二消声器腔沿重力方向(竖直方向)设置在上方位置处，而所述第一消声器腔沿重力方向(竖直方向)设置在下方位置处。
7.根据权利要求1所述的压缩机用排解脉冲的阻尼装置，其中，所述壳体包括多个壳体构件，所述隔板与一对相对设置的所述壳体构件形成一个整体，通过将这对所述壳体构件相互结合在一起，从而确定每个所述消声器腔，在这对所述壳体构件中，所述连通通道包括设置在所述隔板结合表面中的至少一个上的槽。
8.根据权利要求2所述的压缩机用排解脉冲的阻尼装置，其中，所述壳体包括多个壳体构件，所述隔板与一对相对设置的所述壳体构件形成一个整体，通过将这对所述壳体构件相互结合在一起，从而确定每个所述消声器腔，在这对所述壳体构件中，所述连通通道包括设置在所述隔板结合表面中的至少一个上的槽。
9.根据权利要求3所述的压缩机用排解脉冲的阻尼装置，其中，在重力方向(竖直方向)上，所设置的所述第二消声器腔的内底面高于所述第一消声器腔的内底面，且所述连通孔位于对应于所述隔板的所述第二消声器腔内底面位置的位置上。
10.根据权利要求4所述的压缩机用排解脉冲的阻尼装置，其中，在重力方向(竖直方向)上，所设置的所述第二消声器腔的内底面高于所述第一消声器腔的内底面，且所述连通孔位于对应于所述隔板的所述第二消声器腔内底面位置的位置上。
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