DE202017104967U1

DE202017104967U1 - Verdichtergeräuschreduzierung

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Publication number: DE202017104967U1
Application number: DE202017104967.1U
Authority: DE
Original assignee: Trane International Inc
Current assignee: Trane International Inc
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2027-08-19
Also published as: US10890188B2; CN207740177U; US20180051698A1

Abstract

Ein Scrollverdichter, umfassend: eine Einhausung, umfassend: einen Verdichtungsmechanismus, der ein Arbeitsfluid verdichtet; eine Auslassöffnung, durch die ein verdichtetes Arbeitsfluid ausgegeben wird; einen Auslasssammler, der das verdichtete Arbeitsfluid von der Auslassöffnung aufnimmt; und einen Pulsationsdämpfer, der innerhalb des Auslasssammlers angeordnet ist, wobei der Pulsationsdämpfer den Auslasssammler in eine Vielzahl von Volumina unterteilt.

Description

GEBIET
Diese Offenbarung betrifft allgemein ein Dampfverdichtungssystem. Genauer betrifft diese Offenbarung die Schallpegelregelung in einem Verdichter eines Dampfverdichtungssystems wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System).
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Verdichtertyp für ein Dampfverdichtungssystem wird allgemein als Scrollverdichter bezeichnet. Scrollverdichter umfassen im Allgemeinen ein Paar von Spiralelementen, die relativ zueinander umlaufen, um ein Arbeitsfluid zu verdichten, wie z. B., aber nicht beschränkt auf, Luft oder ein Kältemittel. Ein typischer Scrollverdichter umfasst ein erstes stationäres Spiralelement mit einer Basis und einer allgemein spiralförmigen Umhüllung, die sich von der Basis erstreckt, und ein zweites, umlaufendes Spiralelement mit einer Basis und einer allgemein spiralförmigen Umhüllung, die sich von der Basis erstreckt. Die Spiralwindungen des ersten und des zweiten umlaufenden Spiralelements sind ineinander verschränkt, sodass eine Reihe von Verdichtungskammern entsteht. Das zweite, umlaufende Spiralelement wird angetrieben, um das erste, stationäre Spiralelement durch Drehen einer Welle zu umlaufen. In einigen Scrollverdichtern wird an der rotierenden Welle ein Exzenterzapfen eingesetzt, der das zweite, umlaufende Scrollelement antreibt.
KURZDARSTELLUNG
Diese Offenbarung betrifft allgemein ein Dampfverdichtungssystem. Genauer betrifft diese Offenbarung die Schallpegelregelung in einem Verdichter eines Dampfverdichtungssystems, wie z. B., jedoch nicht beschränkt auf, ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System).
Es wird ein Scrollverdichter offenbart. Der Verdichter umfasst eine Einhausung mit einem Verdichtungsmechanismus, der ein Arbeitsfluid verdichtet. Eine Auslassöffnung gibt ein verdichtetes Arbeitsfluid aus. Ein Auslasssammler nimmt das verdichtete Arbeitsfluid von der Auslassöffnung auf. Ein Pulsationsdämpfer ist innerhalb des Auslasssammlers angeordnet, wobei der Pulsationsdämpfer den Auslasssammler in eine Vielzahl von Volumina unterteilt.
Es wird ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System) offenbart. Das HLK-System umfasst einen Verdichter, einen Kondensator, eine Expansionseinrichtung und einen Verdampfer, die fluidisch zur Bildung eines Wärmeübertragungskreislaufs verbunden sind. Der Verdichter ist ein Scrollverdichter, der eine Einhausung umfasst mit einem Verdichtungsmechanismus, der ein Arbeitsfluid verdichtet. Eine Auslassöffnung gibt ein verdichtetes Arbeitsfluid aus. Ein Auslasssammler nimmt das verdichtete Arbeitsfluid von der Auslassöffnung auf. Ein Pulsationsdämpfer ist innerhalb des Auslasssammlers angeordnet, wobei der Pulsationsdämpfer den Auslasssammler in eine Vielzahl von Volumina unterteilt.
Es wird ein Verfahren zur Pulsationsdämpfung in einem Scrollverdichter offenbart. Das Verfahren umfasst das Leiten eines verdichteten Arbeitsfluids von einem Verdichtungsmechanismus des Scrollverdichters durch eine Auslassöffnung in den Auslasssammler; und das Leiten des verdichteten Arbeitsfluids in eine Vielzahl von Volumina innerhalb des Auslasssammlers, wobei die Vielzahl von Volumina durch einen Pulsationsdämpfer gebildet wird, der innerhalb des Auslasssammlers angeordnet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es wird auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen, welche einen Teil dieser Offenbarung bilden und welche Ausführungsformen veranschaulichen, durch welche die in dieser Beschreibung beschriebenen Systeme und Verfahren in die Praxis umgesetzt werden können. Es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm eines Wärmeübertragungskreislaufs gemäß einer Ausführungsform.
2 eine Schnittansicht eines Verdichters, mit dem gemäß einer Ausführungsform in dieser Beschreibung offenbarte Ausführungsformen in die Praxis umgesetzt werden können.
3 eine Schnittansicht eines Teils eines Verdichters gemäß einer Ausführungsform.
4 eine Schnittansicht eines Teils eines Verdichters gemäß einer Ausführungsform.
5 ein schematisches Diagramm einer Schalldämpferanordnung für einen Verdichter gemäß einer Ausführungsform.
Gleiche Bezugszeichen repräsentieren durchgehend gleiche Teile.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Diese Offenbarung betrifft allgemein die Schallpegelregelung in einem Dampfverdichtungssystem. Genauer betrifft diese Offenbarung die Dämpfung von Auslasspulsationen in einem Verdichter eines Dampfverdichtungssystems, wie z. B. eines Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystems (HLK-System).
Verdichter verursachen im Betrieb Geräusche. Wenn beispielsweise in einem Scrollverdichter ein Arbeitsfluid verdichtet und dann in einen Auslasssammler des Scrollverdichters abgeführt wird, können Pulsationen des verdichteten Arbeitsfluids beispielsweise von einer oder mehreren Wänden in einer Einhausung des Scrollverdichters reflektiert werden. Die Auslasspulsationen können einen Schallpegel des Verdichters erhöhen. Es ist wünschenswert, einen Schallpegel des Scrollverdichters so zu steuern, dass der Scrollverdichter mit einem relativ leiseren Schallpegel arbeiten kann. In manchen Situationen können beispielsweise Bauverordnungen oder dergleichen dies erforderlich machen, die eine Schallmenge, die beispielsweise eine Kühleinheit erzeugen darf, begrenzen können. Diese Offenbarung ist darauf gerichtet, einen Schallpegel von Scrollverdichtern zu reduzieren, indem beispielsweise die Übertragung von Auslasspulsationen des verdichteten Arbeitsfluids blockiert wird.
Ein „Schallpegel” umfasst beispielsweise einen Schallleistungspegel, einen Schalldruckpegel oder dergleichen.
Ein „Schallleistungspegel umfasst beispielsweise eine inhärente Eigenschaft eines Verdichters. In einigen Ausführungsformen kann ein Schallleistungspegel alternativ auch als Schallpegel bezeichnet werden. Beispielsweise erzeugt ein Verdichter, der 90 Dezibel (dB) eines Schallleistungspegels erzeugt, diese unabhängig davon, wo er sich befindet oder wo gemessen wird. Der Schallleistungspegel kann in dB bezogen auf eine Referenzschallleistung ausgedrückt werden:
wobei „Lw” der Schallleistungspegel ist und „sound power [Schallleistung], W” und „10–12 W” die Schallleistungen sind. Man beachte, dass der „Schallleistungspegel” und die „Schallleistung” unterschiedlich sind. Ersterer ist eine in dB ausgedrückte Menge, während letztere eine in Watt ausgedrückte Menge ist.
Ein „Schalldruckpegel” umfasst beispielsweise eine Schalleigenschaft, die von einem Ort der Messung bezogen auf den Verdichter abhängig ist. Beispielsweise wird ein Verdichter lauter sein, wenn die Messung aus etwa einem Meter Entfernung erfolgt, als wenn die Messung aus etwa fünf Metern Entfernung erfolgt. Ein Schalldruckpegel kann in dB bezogen auf einen Referenzschalldruck ausgedrückt werden:
wobei „Lp” der Schalldruckpegel ist und „sound pressure, μPa” und ”20 μPa” die Schalldrücke sind. Man beachte, dass der „Schalldruckpegel” und der „Schalldruck” unterschiedlich sind. Ersterer ist eine in dB ausgedrückte Menge, während Letzterer eine in Pascal ausgedrückte Menge ist.
1 ist eine schematische Darstellung eines Wärmeübertragungskreislaufs 10 gemäß einer Ausführungsform. In einer Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 10 alternativ als der Kältemittelkreislauf 10 oder dergleichen bezeichnet werden. Der Wärmeübertragungskreislauf 10 umfasst in der Regel einen Verdichter 12, einen Kondensator 14, eine Expansionseinrichtung 16 und einen Verdampfer 18. Der Verdichter 12 kann beispielsweise ein Scrollverdichter sein, wie beispielsweise der Scrollverdichter, der in 2 dargestellt ist und nachfolgend gemäß dieser Figur beschrieben wird. Der Wärmeübertragungskreislauf 10 ist beispielhaft und kann so abgewandelt werden, dass er zusätzliche Komponenten umfasst. Beispielsweise kann der Wärmeübertragungskreislauf 10 in einer Ausführungsform weitere Komponenten, wie beispielsweise einen Economiser-Wärmetauscher, eine oder mehrere Durchfluss-Steuereinrichtungen, einen Auffangbehälter, einen Trockner, einen Saugflüssigkeits-Wärmetauscher, oder dergleichen umfassen, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein. Der Wärmeübertragungskreislauf 10 ist generell einsetzbar in einer Vielzahl von Systemen, die verwendet werden, um eine Umgebungsbedingung (z. B. Temperatur, Feuchtigkeit, Luftqualität oder dergleichen) in einem Raum (allgemein als ein klimatisierter Raum bezeichnet) zu steuern. Beispiele solcher Systeme umfassen, sind aber nicht beschränkt auf HLK-Systeme, Transportkühlsysteme oder dergleichen.
Der Verdichter 12, der Kondensator 14, die Expansionseinrichtung 16 und der Verdampfer 18 sind fluidisch verbunden. In einer Ausführungsform kann der Wärmeübertragungskreislauf 10 als Kühlsystem (z. B. eine Klimaanlage) ausgebildet sein, das in einem Kühlmodus arbeiten kann. In einer Ausführungsform, kann der Wärmeübertragungskreislauf 10 als Wärmepumpensystem ausgebildet sein, das sowohl in einem Kühlmodus als auch in einem Heiz- bzw. Abtaumodus arbeiten kann.
Der Wärmeübertragungskreislauf 10 kann nach allgemein bekannten Prinzipien arbeiten. Der Wärmeübertragungskreislauf 10 kann dazu eingerichtet sein, ein flüssiges Prozessfluid (z. B. ein Wärmeübertragungsfluid oder -medium (z. B. eine Flüssigkeit wie, aber nicht beschränkt auf Wasser oder dergleichen)) zu erwärmen oder zu kühlen, in welchem Fall der Wärmeübertragungskreislauf 10 allgemein repräsentativ für ein Flüssigkeitskühlsystem sein kann. Der Wärmeübertragungskreislauf 10 kann alternativ dazu eingerichtet sein, ein gasförmiges Prozessfluid (z. B. ein Wärmeübertragungsmedium oder -fluid (z. B. ein Gas wie, aber nicht beschränkt auf, Luft oder dergleichen)) zu erwärmen oder zu kühlen, in welchem Fall der Wärmeübertragungskreislauf 10 allgemein repräsentativ für eine Klimaanlage oder eine Wärmepumpe sein kann.
Im Betrieb verdichtet der Verdichter 12 ein Arbeitsfluid (z. B. ein Wärmeübertragungsfluid (z. B. ein Kältemittel oder dergleichen)) von einem Gas unter relativ niedrigerem Druck zu einem Gas unter relativ höherem Druck. Das Gas unter relativ höherem Druck, das auch eine relativ höhere Temperatur aufweist, wird aus dem Verdichter 12 abgeführt und durchströmt den Kondensator 14. Nach allgemein bekannten Prinzipien durchströmt das Arbeitsfluid den Kondensator 10 und weist Wärme an das Prozessfluid (z. B., Wasser, Luft, etc.) ab, wodurch das Arbeitsfluid gekühlt wird. Das abgekühlte Arbeitsfluid, das nun in flüssiger Form vorliegt, strömt zu der Expansionseinrichtung 16. Die Expansionseinrichtung 16 reduziert den Druck des Arbeitsfluids. Dadurch wird ein Teil des Arbeitsfluids in eine Gasform überführt. Das Arbeitsfluid, das nun in einer gemischten flüssigen und gasförmigen Form vorliegt, strömt zu dem Verdampfer 18. Das Arbeitsfluid strömt durch den Verdampfer 18 und nimmt Wärme aus dem Prozessfluid (z. B. einem Wärmeübertragungsmedium (z. B. Wasser, Luft etc.)) auf, wobei das Arbeitsfluid erwärmt und in eine Gasform umgewandelt wird. Das gasförmige Arbeitsfluid strömt dann zu dem Verdichter 12 zurück. Das oben beschriebene Verfahren setzt sich fort, während der Wärmeübertragungskreislauf beispielsweise in einem Kühlmodus (z. B. während der Verdichter 12 aktiviert ist) arbeitet.
In 2 ist gemäß einer Ausführungsform eine Schnittansicht des Verdichters 12 dargestellt, mit dem Ausführungsformen, wie sie in dieser Beschreibung offenbart sind, in die Praxis umgesetzt werden können. Der Verdichter 12 kann in dem Wärmeübertragungskreislauf 10 der 1 eingesetzt werden. Es versteht sich, dass der Verdichter 12 auch für andere Zwecke als den Einsatz in einem Wärmeübertragungskreislauf genutzt werden kann. Beispielsweise kann der Verdichter 12A eingesetzt werden, um Luft oder Gase, die kein Wärmeübertragungsfluid darstellen (z. B. Erdgas etc.), zu verdichten. Es versteht sich, dass der Verdichter 12 zusätzliche Merkmale umfassen kann, die in dieser Beschreibung nicht ausführlich beschrieben sind. Beispielsweise umfasst der Verdichter 12 einen Schmiermittelsumpf 100 zum Speichern von Schmiermittel, das in die beweglichen Merkmale des Verdichters 12 eingebracht werden soll.
Der dargestellte Verdichter 12 ist ein einstufiger Scrollverdichter. Genauer ist der dargestellte Verdichter 12 ein einstufiger vertikaler Scrollverdichter. Es versteht sich, dass die in dieser Beschreibung beschriebenen Prinzipien nicht auf einstufige Scrollverdichter beschränkt sein sollen und dass sie auf mehrstufige Scrollverdichter mit zwei oder mehr Verdichtungsstufen angewendet werden können. Die in dieser Beschreibung offenbarten Ausführungsformen sind generell mit einem Verdichter mit einer vertikalen oder einer nahezu vertikalen Kurbelwelle (z. B. Kurbelwelle 28) dargestellt. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen auch auf einen horizontalen Verdichter anwendbar sind.
Der Verdichter 12 ist in geschnittener Seitenansicht dargestellt. Der Verdichter 12 umfasst eine Einhausung 22. Die Einhausung 22 umfasst einen oberen Abschnitt 22A und einen unteren Abschnitt 22B. Im Betrieb ist der obere Abschnitt 22A bei oder in etwa bei einem Auslassdruck und der untere Abschnitt 22B ist bei oder in etwa bei einem Saugdruck. Der Verdichter 12 umfasst einen Saugeinlass 110 und einen Auslassauslass 115.
Der Verdichter 12 umfasst eine umlaufende Spirale 24 und eine nicht umlaufende Spirale 26. Die nicht umlaufende Spirale 26 kann alternativ beispielsweise als die stationäre Spirale 26, die feststehende Spirale 26 oder dergleichen bezeichnet werden. Die nicht umlaufende Spirale 26 ist mittels einer Oldham-Kupplung 27 in kämmendem Eingriff mit der umlaufenden Spirale 24 ausgerichtet. Die umlaufende Spirale 24 und die nicht umlaufende Spirale 26 können wahlweise als ein Verdichtungsmechanismus bezeichnet werden, der ein Arbeitsfluid (z. B. ein Wärmeübertragungsfluid, wie Kältemittel oder dergleichen etc.) verdichtet. Das verdichtete Arbeitsfluid wird dem Auslassauslass 115 über eine Auslassöffnung 50 zugeführt.
Der Verdichter 12 umfasst eine Antriebswelle 28. Die Antriebswelle 28 kann alternativ als die Kurbelwelle 28 bezeichnet werden. Die Antriebswelle 28 kann beispielsweise durch einen Elektromotor 30 drehbar angetrieben werden. Der Elektromotor 30 kann generell einen Stator 32 und einen Rotor 34 umfassen. Die Antriebswelle 28 ist so an dem Rotor 34 befestigt, dass sich die Antriebswelle 28 mit der Drehung des Rotors 34 mitdreht. Der Elektromotor 30, der Stator 32 und der Rotor 34 können nach allgemein bekannten Prinzipien arbeiten. Die Antriebswelle 28 kann beispielsweise durch eine Presspassung oder dergleichen an dem Rotor 34 befestigt sein. Die Antriebswelle 28 kann in einer Ausführungsform mit einem externen Elektromotor, einer Brennkraftmaschine (z. B. einem Dieselmotor oder einem Benzinmotor) oder dergleichen verbunden sein. Es versteht sich, dass bei derartigen Ausführungsformen der Elektromotor 30, der Stator 32 und der Rotor 34 in dem Verdichter 12 nicht vorhanden wären.
3 zeigt eine Schnittansicht des oberen Teils 22A eines Verdichters 12A gemäß einer Ausführungsform. Der Verdichter 12A kann in dem Wärmeübertragungskreislauf 10 der 1 eingesetzt werden. Es versteht sich, dass der Verdichter 12A auch für andere Zwecke als den Einsatz in einem Wärmeübertragungskreislauf genutzt werden kann. Beispielsweise kann der Verdichter 12A eingesetzt werden, um Luft oder Gase, die kein Wärmeübertragungsfluid darstellen, (z. B. Erdgas etc.) zu verdichten. Es versteht sich, dass der Verdichter 12A zusätzliche Merkmale umfassen kann, die in dieser Beschreibung nicht ausführlich beschrieben sind. Der Verdichter 12A kann Aspekte umfassen, die gleich oder ähnlich dem Verdichter 12 sind, wie er oben anhand der 2 dargestellt und beschrieben ist.
Der Verdichter 12A umfasst eine Auslassöffnung 50, einen Auslasssammler 52, einen Pulsationsdämpfer 54 und eine Pulsationskammer 56, die in dem oberen Teil 22A der Einhausung 22 angeordnet sind.
Im Betrieb verdichtet ein Verdichtungsmechanismus (z. B. die umlaufende Spirale 24 und die nicht umlaufende Spirale 26 in 2) ein Arbeitsfluid (z. B. ein Wärmeübertragungsfluid, wie Kältemittel oder dergleichen etc.). Das verdichtete Arbeitsfluid wird aus der Auslassöffnung 50 in einer Richtung D bereitgestellt. Der Verdichtungsmechanismus und die Auslassöffnung 50 können nach bekannten Prinzipien arbeiten, um das Arbeitsfluid mit einem relativ hohen Druck bereitzustellen. Das verdichtete Arbeitsfluid tritt in den Auslasssammler 52 ein. Das verdichtete Arbeitsfluid kann mit dem Pulsationsdämpfer 54 zusammenwirken. Der Pulsationsdämpfer 54 kann Schall durch Reibung in einem oder mehreren Durchgängen in dem Pulsationsdämpfer 54 und eine damit einhergehende Erwärmung des Arbeitsfluids dämpfen, das Arbeitsfluid verteilen und/oder Pulsationen des Arbeitsfluids in dem Auslasssammler 52 reduzieren. Der eine oder die mehreren Durchgänge in dem Pulsationsdämpfer 54 sind beispielsweise unter Vergrößerung, etwa durch ein Mikroskop, erkennbar. Der Pulsationsdämpfer 54 kann beispielsweise ein poröses Element sein, das innerhalb des Auslasssammlers 52 angeordnet ist, wodurch der Auslasssammler in einen ersten Abschnitt 52A und einen zweiten Abschnitt 52B unterteilt wird. Der zweite Abschnitt 52B des Auslasssammlers bildet die Pulsationskammer 56. In einer Ausführungsform kann der Pulsationsdämpfer 54 beispielsweise aus einem Sintermetall, einem perforierten Blech, einem mikroperforierten Blech, einer Metallfaser oder anderen Materialien, die zum Absorbieren und/oder Blockieren von Pulsationspegeln in dem Arbeitsfluid oder dergleichen geeignet sind, bestehen.
Der Pulsationsdämpfer 54 hat eine Dicke T. Die Dicke T kann so gewählt sein, dass basierend auf Eigenschaften (z. B. Porosität, akustische Eigenschaften, Steifigkeit, etc.) eines für den Pulsationsdämpfer 54 ausgewählten Materials und eines zu dämpfenden Frequenzbereichs eine gewünschte Pulsationsminderung erreicht wird. In einer Ausführungsform ist der Pulsationsdämpfer in einem Abstand L1 von der Auslassöffnung 50 angeordnet. In einer Ausführungsform kann der Abstand L1 so gewählt sein, dass eine optimale Effektivität (z. B. eine relativ größte Schallpegelreduzierung) des Pulsationsdämpfers 54 erreicht wird. In einer Ausführungsform kann der Abstand L1 beispielsweise basierend auf der Optimierung der Pulsationsminderung über einen bestimmten Frequenzbereich ausgewählt sein. Der Auslasssammler 52 einschließlich des ersten und zweiten Abschnitts 52A, 52B erstreckt sich über einen Abstand L2 von der Auslassöffnung 50 zu einer Innenfläche des oberen Abschnitts 22A der Einhausung 22. Ein Abstand von einer oberen Fläche des Pulsationsdämpfers 54 zu der Innenfläche des oberen Abschnitts 22A der Einhausung 22 ist als L3 dargestellt. Dementsprechend ist der Abstand L1 plus der Abstand L3 und die Dicke T des Pulsationsdämpfers 54 gleich dem Abstand L2. Die Abstände L1, L2, L3 und die Dicke T werden in Kombination gewählt, um eine Dämpfungswirksamkeit des Pulsationsdämpfers 54 zu bestimmen. Eine Kombination von L1, L2 und L3 kann beispielsweise basierend auf Betriebsparametern (z. B. Betriebsgeschwindigkeit und Frequenzbereich etc.) des Verdichters 12 gewählt werden.
In einer Ausführungsform kann der Pulsationsdämpfer 54 zum Zeitpunkt der Herstellung der Einhausung 22 in dem oberen Abschnitt 22A der Einhausung 22 des Verdichters 12A enthalten sein. In einer Ausführungsform kann der Pulsationsdämpfer 54 zu einem Zeitpunkt nach der Herstellung in die Einhausung 22 des Verdichters 12A eingebaut werden, einschließlich nachdem der Verdichter 12A betrieben worden ist. Das heißt, gemäß einer Ausführungsform kann der Pulsationsdämpfer 54 in den Verdichter 12A nachgerüstet werden.
In einer Ausführungsform kann der Pulsationsdämpfer 54 Druckpulsationen des verdichteten Arbeitsfluids von der Auslassöffnung 50 dämpfen. In einer Ausführungsform kann die Absorption der Druckpulsationen beispielsweise einen Gesamtschallpegel des Verdichters 12A verringern. Dementsprechend kann der Verdichter 12A mit dem Pulsationsdämpfer 54 in einer Ausführungsform relativ leiser arbeiten, als ein Verdichter, der den Pulsationsdämpfer 54 nicht umfasst.
4 zeigt eine Schnittansicht eines Teils eines Verdichters 12B gemäß einer Ausführungsform. Der Verdichter 12B kann in dem Wärmeübertragungskreislauf 10 der 1 eingesetzt werden. Es versteht sich, dass der Verdichter 12B auch für andere Zwecke als den Einsatz in einem Wärmeübertragungskreislauf genutzt werden kann. Beispielsweise kann der Verdichter 12B eingesetzt werden, um Luft oder Gase, die kein Wärmeübertragungsfluid darstellen, (z. B. Erdgas etc.) zu verdichten. Es versteht sich, dass der Verdichter 12B zusätzliche Merkmale umfassen kann, die in dieser Beschreibung nicht ausführlich beschrieben sind. Der Verdichter 12A kann Aspekte umfassen, die gleich oder ähnlich den Verdichtern 12 und 12A sind, wie sie oben anhand der 2 beziehungsweise 3 dargestellt und beschrieben sind.
Zusätzlich zu den Aspekten, die in 3 dargestellt und anhand dieser Figur beschrieben sind, umfasst der Verdichter 12B eine Vielzahl von Abstimmelementen 58, die innerhalb der Pulsationskammer 56 angeordnet sind. Die Vielzahl von Abstimmelementen 58 teilt die Pulsationskammer 56 in eine Vielzahl von separaten Pulsationskammern 56A bis 56H. Es versteht sich, dass die Anzahl der Abstimmelemente 58 und damit die Anzahl der Pulsationskammern 56A bis 56H variieren kann. In der dargestellten Ausführungsform sind beispielsweise acht Pulsationskammern 56A bis 56H gezeigt. Die Anzahl kann erhöht oder verringert werden. Beispielsweise enthält die Ausführungsform der 3 eine einzige Pulsationskammer 56. Alternativ kann auch die Anzahl der Pulsationskammern erhöht werden. Die Anzahl und Größe der Pulsationskammern 56A bis 56H kann auf der Grundlage mehrerer Faktoren bestimmt werden. Beispielsweise kann die Anzahl der Pulsationskammern 56A bis 56H generell ausgewählt werden, um Frequenzen über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen für den Verdichter 12B abzustimmen. In einer Ausführungsform kann die Anzahl der Pulsationskammern 56A bis 56H beispielsweise durch eine Größe des Verdichters 12B, Herstellungsbeschränkungen oder dergleichen begrenzt werden.
Die Abstimmelemente 58 erstrecken sich zwischen dem Pulsationsdämpfer 54 und einer Innenfläche des oberen Abschnitts 22A der Einhausung 22. Die Abstimmelemente 58 erstrecken sich im Wesentlichen in einem Winkel α, der bei oder um etwa 90° bezogen auf eine Fläche des Pulsationsdämpfers liegt, die sich innerhalb der Pulsationskammer 52B befindet. Dadurch können sich die Abstimmelemente 58 im Wesentlichen in einer Richtung erstrecken, die parallel zu einer Längsachse des Verdichters 12B verläuft. Die Abstimmelemente 58 erstrecken sich über einen Abstand L4 zwischen dem Pulsationsdämpfer 54 und dem oberen Abschnitt 22A der Einhausung 22 des Verdichters 12B. Wie in 4 dargestellt, kann der Abstand L4 in Abhängigkeit von einer Lage des Abstimmelements 58 entlang einer Breite W1 variieren. Es versteht sich, dass die Breite W1 repräsentativ für einen Durchmesser des oberen Abschnitts 22A der Einhausung 22 des Verdichters 12B sein kann. Zwischen den Abstimmelementen 58 ist ein Abstand W2 in einer Richtung entlang des Abstands W1 definiert. Der Abstand W1 ist größer als der Abstand W2. Der Abstand W2 kann variiert werden, um Pulsationskammern 56A bis 56H mit unterschiedlichen Volumina zu erzeugen. Durch das Variieren der Volumina können beispielsweise Frequenzen eingestellt werden, bei denen die Pulsationskammern 56A bis 56H wirksam sein können. In der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich die Abstimmelemente 58 von dem Pulsationsdämpfer 54 zu dem oberen Abschnitt 22A der Einhausung 22. Es versteht sich, dass eines oder mehrere der Abstimmelemente 58 sich von dem Pulsationsdämpfer 54 erstreckt bzw. erstrecken und vor dem oberen Abschnitt 22A der Einhausung 22 enden kann bzw. können. In einer Ausführungsform können die Abstimmelemente relativ flexibel sein. In einer Ausführungsform können der Pulsationsdämpfer 54 und die Pulsationskammern 56A bis 56H zum Zeitpunkt der Herstellung der Einhausung 22 in dem oberen Abschnitt 22A der Einhausung 22 des Verdichters 12B enthalten sein. In einer Ausführungsform können der Pulsationsdämpfer 54 und die Pulsationskammern 56A bis 56H zu einem Zeitpunkt nach der Herstellung, einschließlich nachdem der Verdichter 12B betrieben worden ist, in die Einhausung 22 des Verdichters 12B eingebaut werden. Das heißt, gemäß einer Ausführungsform können der Pulsationsdämpfer 54 und die Pulsationskammern 56A bis 56H in den Verdichter 12B nachgerüstet werden. In einer Ausführungsform können der Pulsationsdämpfer 54 und die Pulsationskammern 56A bis 56H Druckpulsationen des verdichteten Arbeitsfluids von der Auslassöffnung 50 dämpfen. In einer Ausführungsform kann die Absorption der Druckpulsationen beispielsweise einen Gesamtschallpegel des Verdichters 12B verringern. Dementsprechend kann der Verdichter 12B mit dem Pulsationsdämpfer 54 und den Pulsationskammern 56A bis 56H in einer Ausführungsform relativ leiser arbeiten, als ein Verdichter, der den Pulsationsdämpfer 54 oder die Pulsationskammern 56A bis 56H nicht umfasst. In einer Ausführungsform kann der Verdichter 12B relativ leiser arbeiten als der Verdichter 12A in 3.
5 ist ein schematisches Diagramm eines Schalldämpfers 200 für einen Verdichter (z. B. den Verdichter 12 in 2). Zur Vereinfachung der Figuren und der Beschreibung ist der Schalldämpfer 200 ohne den restlichen Verdichter 12 dargestellt. Der Schalldämpfer 200 ist innerhalb des oberen Abschnitts 22A (2) der Einhausung 22 (2) des Verdichters 12 angeordnet. In einer Ausführungsform kann eine Vielzahl der Schalldämpfer 200 in dem oberen Abschnitt 22A enthalten sein. Beispielsweise ist in dem Verdichter 12, bei dem es sich um einen vertikalen Verdichter handelt, eine Vielzahl der Schalldämpfer 200 vertikal (z. B. entlang einer Längsachse des Verdichters 12) stapelbar. Bei einer solchen Ausführungsform kann ein erster der Vielzahl von Schalldämpfern 200 an einer ersten Stelle zwischen der Auslassöffnung 50 und dem oberen Abschnitt 22A der Einhausung 22 angeordnet sein, und ein zweiter der Vielzahl von Schalldämpfern 200 kann zwischen dem ersten der Vielzahl von Schalldämpfern 200 und dem oberen Abschnitt 22A der Einhausung 22 angeordnet sein. Das Aufnehmen der zusätzlichen Schalldämpfer 200 kann in einer Ausführungsform eine Wirksamkeit des Schalldämpfers 200 bei der Reduzierung eines Schallpegels des Verdichters 12 verbessern. In einer solchen Ausführungsform können die Schalldämpfer 200 zur Dämpfung von Auslasspulsationen bei unterschiedlichen Frequenzen abgestimmt werden, wodurch ein Bereich von Frequenzen, bei denen der Schalldämpfer 200 wirksam sein kann, erweitert wird.
Der Schalldämpfer 200 umfasst eine Vielzahl von Schalldämpferanordnungen 202A bis 202D. Die Schalldämpferanordnungen 202A bis 202D können alternativ als die Resonatoren 202A bis 202D bezeichnet werden. In einer Ausführungsform können die Schalldämpferanordnungen 202A bis 202D manchmal als die Helmholtz-Resonatoren 202A bis 202D bezeichnet werden. Die Resonatoren 202A bis 202D umfassen ein Volumen 204A bis 204D, das über Verbindungsrohre 206A bis 206D mit der Auslassöffnung 50 des Verdichters 12 fluidisch verbindbar ist. In einer Ausführungsform können die Verbindungsrohre 206A bis 206D so ausgerichtet sein, dass eine Längsachse 208A bis 208D der Verbindungsrohre 206A bis 206D senkrecht oder in etwa senkrecht zur Auslassöffnung 50 steht. Helmholtz-Resonatoren können annähernd eine Masse an einer Feder sein und können dementsprechend mechanisch als solche definiert werden. Dementsprechend kann ein Helmholtz-Resonator ein Masseelement und ein elastisches Element aufweisen. Im Betrieb dienen die Volumina 204A bis 204D als das elastische Element des Resonators, während das verdichtete Arbeitsfluid innerhalb der Verbindungsrohre 206A bis 206D als das Masseelement dient. Funktionell dienen die Schalldämpferanordnungen 202A bis 202D dazu, die Auslasspulsationen aus dem Verdichter 12 zu dämpfen.
Die Volumina 204A bis 204D sind als im Wesentlichen kreisförmig dargestellt. Es versteht sich, dass die besondere Geometrie der Volumina 204A bis 204D nicht auf eine im Wesentlichen kreisförmige beschränkt ist. In einer Ausführungsform können die Volumina 204A bis 204D in ein Gussteil des Verdichters 12 eingearbeitet sein.
Die Verbindungsrohre 206A bis 206D können so angepasst sein, dass sie jede der Schalldämpferanordnungen 202A bis 202D auf eine andere Frequenz abstimmen. Beispielsweise kann das Verändern einer oder mehrerer Abmessungen (z. B. Durchmesser, Länge und/oder Dicke von Wänden) der Verbindungsrohre 206A bis 206D oder das Verändern eines Volumens der Verbindungsrohre 206A bis 206D die Dämpfungsfrequenz der Verbindungsrohre 206A bis 206D verändern. In einer Ausführungsform können die Verbindungsrohre 206A bis 206D mit einem porösen Material ausgekleidet sein. Beispielsweise können die Verbindungsrohre 206A bis 206D in einer Ausführungsform aus einem Sintermetall oder dergleichen bestehen. Bei einer solchen Ausführungsform kann die Verwendung des porösen Materials beispielsweise eine akustische Dämpfung hinzufügen.
In einer Ausführungsform wirkt sich der Schalldämpfer 200 nicht auf ein Absinken des Auslassdrucks des Verdichters 12 aus. Als Ergebnis kann eine Reduzierung eines Schallpegels des Verdichters mit nur begrenzten Auswirkungen auf einen Wirkungsgrad des Verdichters 12 erreicht werden, da das Arbeitsfluid angrenzend an den Schalldämpfer 200 hindurchtritt und nicht direkt durch den Schalldämpfer 200.
In einer Ausführungsform kann der Schalldämpfer 200 zum Zeitpunkt der Herstellung der Einhausung 22 in dem oberen Abschnitt 22A der Einhausung 22 des Verdichters 12 enthalten sein. In einer Ausführungsform kann der Schalldämpfer 200 zu einem Zeitpunkt nach der Herstellung, einschließlich nachdem der Verdichter 12 betrieben worden ist, in die Einhausung 22 des Verdichters 12 eingebaut werden. Das heißt, gemäß einer Ausführungsform kann der Schalldämpfer 200 in den Verdichter 12 nachgerüstet werden.
Es versteht sich, dass die Aspekte der 2 bis 5, obwohl separat beschrieben, in einem einzigen Verdichter gemäß einer Ausführungsform kombiniert sein können.
Aspekte:
Es wird darauf hingewiesen, dass jeder beliebige der Aspekte 1 bis 11 mit jedem beliebigen der Aspekte 12 bis 22 und/oder 23 bis 25 kombiniert werden kann. Jeder beliebige der Aspekte 12 bis 22 kann mit jedem beliebigen der Aspekte 23 bis 25 kombiniert werden.

Aspekt 1. Ein Scrollverdichter, umfassend: eine Einhausung, umfassend: einen Verdichtungsmechanismus, der ein Arbeitsfluid verdichtet; eine Auslassöffnung, durch die ein verdichtetes Arbeitsfluid ausgegeben wird; einen Auslasssammler, der das verdichtete Arbeitsfluid von der Auslassöffnung aufnimmt, und einen Pulsationsdämpfer, der innerhalb des Auslasssammlers angeordnet ist, wobei der Pulsationsdämpfer den Auslasssammler in eine Vielzahl von Volumina unterteilt.
Aspekt 2. Der Scrollverdichter nach Aspekt 1, wobei der Pulsationsdämpfer ein poröses Material ist, das senkrecht zu einer Längsachse der Auslassöffnung angeordnet ist, wodurch der Auslasssammler in zwei Kammern unterteilt wird.
Aspekt 3. Der Scrollverdichter nach Aspekt 2, wobei der Pulsationsdämpfer aus einem Sintermetall, einem perforierten Blech, einem mikroperforierten Blech, einer Metallfaser oder einem anderen pulsationsdämpfenden Medium besteht.
Aspekt 4. Der Scrollverdichter nach einem der Aspekte 1 bis 3, wobei der Pulsationsdämpfer in einem Abstand von der Auslassöffnung angeordnet ist, der auf der Dämpfung von Pulsationen in dem Arbeitsfluid über einen bestimmten Frequenzbereich basiert.
Aspekt 5. Der Scrollverdichter nach einem der Aspekte 2 bis 4, ferner ein Abstimmelement umfassend, das senkrecht zu dem Pulsationsdämpfer angeordnet ist.
Aspekt 6. Der Scrollverdichter nach Aspekt 5, wobei das Abstimmelement auf einer Seite des Pulsationsdämpfers angeordnet ist, die relativ von der Auslassöffnung entfernt ist.
Aspekt 7. Der Scrollverdichter nach einem der Aspekte 5 bis 6, wobei das Abstimmelement eine Vielzahl von Pulsationskammern bildet.
Aspekt 8. Der Scrollverdichter nach Aspekt 7, wobei die Vielzahl von Pulsationskammern zur Dämpfung ausgewählter Frequenzen ausgebildet sind, wobei die Vielzahl von Pulsationskammern unterschiedliche Volumina aufweisen.
Aspekt 9. Der Scrollverdichter nach einem der Aspekte 1 bis 8, wobei der Pulsationsdämpfer eine Schalldämpferanordnung umfasst, wobei die Schalldämpferanordnung ein Volumen und ein Verbindungsrohr umfasst.
Aspekt 10. Der Scrollverdichter nach Aspekt 9, wobei eine Längsachse des Verbindungsrohrs senkrecht zu einer Längsachse der Auslassöffnung ist.
Aspekt 11. Der Scrollverdichter nach einem der Aspekte 9 bis 10, wobei das Verbindungsrohr mit einem porösen Material ausgekleidet ist.
Aspekt 12. Ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimatisierungssystem (HLK-System), umfassend: einen Verdichter, einen Kondensator, eine Expansionseinrichtung und einen Verdampfer, die fluidisch zur Bildung eines Wärmeübertragungskreislaufs verbunden sind, wobei der Verdichter ein Scrollverdichter ist, wobei der Scrollverdichter Folgendes umfasst: eine Einhausung, umfassend: einen Verdichtungsmechanismus, der ein Arbeitsfluid verdichtet; eine Auslassöffnung, durch die ein verdichtetes Arbeitsfluid ausgegeben wird; einen Auslasssammler, der das verdichtete Arbeitsfluid von der Auslassöffnung aufnimmt; und einen Pulsationsdämpfer, der innerhalb des Auslasssammlers angeordnet ist, wobei der Pulsationsdämpfer den Auslasssammler in eine Vielzahl von Volumina unterteilt.
Aspekt 13. Das HLK-System nach Aspekt 12, wobei der Pulsationsdämpfer ein poröses Material ist, das senkrecht zu einer Längsachse der Auslassöffnung angeordnet ist, wodurch der Auslasssammler in zwei Kammern unterteilt wird.
Aspekt 14. Das HLK-System nach Aspekt 13, wobei der Pulsationsdämpfer aus einem Sintermetall, einem perforierten Blech oder einem mikroperforierten Blech hergestellt ist.
Aspekt 15. Das HLK-System nach einem der Aspekte 12 bis 14, wobei der Pulsationsdämpfer in einem Abstand von der Auslassöffnung angeordnet ist, der auf der Dämpfung von Pulsationen in dem Arbeitsfluid über einen bestimmten Frequenzbereich basiert.
Aspekt 16. Das HLK-System nach einem der Aspekte 13 bis 15, ferner ein Abstimmelement umfassend, das senkrecht zu dem Pulsationsdämpfer angeordnet ist.
Aspekt 17. Das HLK-System nach Aspekt 16, wobei das Abstimmelement auf einer Seite des Pulsationsdämpfers angeordnet ist, die relativ von der Auslassöffnung entfernt ist.
Aspekt 18. Das HLK-System nach einem der Aspekte 16 bis 17, wobei das Abstimmelement eine Vielzahl von Pulsationskammern bildet.
Aspekt 19. Das HLK-System nach Aspekt 18, wobei die Vielzahl von Pulsationskammern zur Dämpfung ausgewählter Frequenzen ausgebildet sind, wobei die Vielzahl von Pulsationskammern unterschiedliche Volumina aufweisen.
Aspekt 20. Das HLK-System nach einem der Aspekte 12 bis 19, wobei der Pulsationsdämpfer eine Schalldämpferanordnung umfasst, wobei die Schalldämpferanordnung ein Volumen und ein Verbindungsrohr umfasst.
Aspekt 21. Das HLK-System nach Aspekt 20, wobei eine Längsachse des Verbindungsrohrs senkrecht zu einer Längsachse der Auslassöffnung ist.
Aspekt 22. Das HLK-System nach einem der Aspekte 20 bis 21, wobei das Verbindungsrohr mit einem porösen Material ausgekleidet ist.
Aspekt 23. Ein Verfahren zur Dämpfung von Pulsationen in einem Scrollverdichter, umfassend: Leiten eines verdichteten Arbeitsfluids von einem Verdichtungsmechanismus des Scrollverdichters durch eine Auslassöffnung in den Auslasssammler; und Leiten des verdichteten Arbeitsfluids in eine Vielzahl von Volumina innerhalb des Auslasssammlers, wobei die Vielzahl von Volumina durch einen Pulsationsdämpfer gebildet wird, der innerhalb des Auslasssammlers angeordnet ist.
Aspekt 24. Das Verfahren nach dem Aspekt 23, wobei die Unterteilung zu einem Zeitpunkt der Herstellung des Scrollverdichters durchgeführt wird.
Aspekt 25. Das Verfahren nach dem Aspekt 24, wobei die Unterteilung nach einem Zeitpunkt der Herstellung des Scrollverdichters durchgeführt wird. Die in dieser Beschreibung verwendete Terminologie soll spezielle Ausführungsformen beschreiben und soll nicht einschränkend sein. Sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, schließen die Begriffe „einer”, „eine”, „eines” und „der”, „die”, „das” die Pluralformen ein. Wenn die Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend” in dieser Beschreibung verwendet werden, geben sie das Vorhandensein der dargelegten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten an, schließen jedoch nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, und/oder Komponenten aus. Hinsichtlich der vorhergehenden Beschreibung ist es selbstverständlich, dass Änderungen im Detail vorgenommen werden können, insbesondere im Hinblick auf die verwendeten Baustoffe und die Form, Größe, und Anordnung von Teilen, ohne den Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu verlassen. Das Wort „Ausführungsform”, wie es in dieser Beschreibung verwendet wird, kann, aber muss nicht notwendigerweise auf dieselbe Ausführungsform Bezug nehmen. Diese Beschreibung und die beschriebenen Ausführungsformen sind nur beispielhaft. Ohne von deren grundlegendem Schutzumfang abzuweichen können andere und weitere Ausführungsformen entwickelt werden, wobei der wahre Umfang und der Grundgedanke der Offenbarung durch die nachfolgenden Ansprüche angegeben sind.

Claims

Ein Scrollverdichter, umfassend: eine Einhausung, umfassend: einen Verdichtungsmechanismus, der ein Arbeitsfluid verdichtet; eine Auslassöffnung, durch die ein verdichtetes Arbeitsfluid ausgegeben wird; einen Auslasssammler, der das verdichtete Arbeitsfluid von der Auslassöffnung aufnimmt; und einen Pulsationsdämpfer, der innerhalb des Auslasssammlers angeordnet ist, wobei der Pulsationsdämpfer den Auslasssammler in eine Vielzahl von Volumina unterteilt.
Scrollverdichter nach Anspruch 1, wobei der Pulsationsdämpfer ein poröses Material ist, das senkrecht zu einer Längsachse der Auslassöffnung angeordnet ist, wodurch der Auslasssammler in zwei Kammern unterteilt wird.
Scrollverdichter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Pulsationsdämpfer in einem Abstand von der Auslassöffnung angeordnet ist, der auf der Dämpfung von Pulsationen in dem Arbeitsfluid über einen bestimmten Frequenzbereich basiert.
Scrollverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Pulsationsdämpfer aus einem Sintermetall, einem perforierten Blech, einem mikroperforierten Blech, einer Metallfaser oder einem anderen pulsationsdämpfenden Medium hergestellt ist.
Scrollverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner ein Abstimmelement umfassend, das senkrecht zu dem Pulsationsdämpfer angeordnet ist und eine Vielzahl von Pulsationskammern bildet, wobei die Vielzahl von Pulsationskammern zur Dämpfung ausgewählter Frequenzen ausgebildet sind, wobei die Vielzahl von Pulsationskammern unterschiedliche Volumina aufweisen.
Scrollverdichter nach Anspruch 5, wobei das Abstimmelement auf einer Seite des Pulsationsdämpfers angeordnet ist, die relativ von der Auslassöffnung entfernt ist.
Scrollverdichter nach Anspruch 1, wobei der Pulsationsdämpfer eine Schalldämpferanordnung umfasst, wobei die Schalldämpferanordnung ein Volumen und ein Verbindungsrohr umfasst.
Scrollverdichter nach Anspruch 7, wobei eine Längsachse des Verbindungsrohrs senkrecht zu einer Längsachse der Auslassöffnung ist.
Scrollverdichter nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Verbindungsrohr mit einem porösen Material ausgekleidet ist.
Scrollverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Scrollverdichter in einer Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage enthalten ist, die den Scrollverdichter, einen Kondensator, eine Expansionsvorrichtung und einem Verdampfer umfasst, die fluidisch zur Bildung eines Wärmeübertragungskreislaufs verbunden sind.