專(zhuān)利名稱(chēng)：用于制冷劑壓縮機(jī)的阻抗型吸氣消音器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)目的在于提供一種與壓縮機(jī)一起使用的消音器，并且特別涉及一種用在制冷和制熱系統(tǒng)中的壓縮機(jī)低壓側(cè)的聲學(xué)阻抗型消音器(resistivemuffler)。
背景技術(shù)：
壓縮機(jī)是冷卻和加熱系統(tǒng)中的數(shù)個(gè)部件之一。由于壓縮機(jī)被用來(lái)壓縮系統(tǒng)中的制冷劑氣體，提升這些氣體的壓力和溫度，因此它們是非常重要的部件。取決于所應(yīng)用的系統(tǒng)，其循環(huán)可以是可逆的，從而壓縮機(jī)可以被用來(lái)加熱或冷卻一空間。典型地壓縮機(jī)與冷凝器、膨脹閥、蒸發(fā)器以及風(fēng)機(jī)一起使用來(lái)加熱或冷卻空間。取決于循環(huán)的方向，系統(tǒng)可以用來(lái)從預(yù)選的空間移除熱量或者給預(yù)選的空間提供熱量。
典型地壓縮機(jī)本身是一種具有吸入口和排出口的密封裝置。該密封裝置典型地為一金屬外殼，該外殼內(nèi)容納有電機(jī)和機(jī)械裝置，例如葉輪或其它用于壓縮氣體的機(jī)械部分。對(duì)于大多數(shù)壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)而言，由殼體封閉的氣腔用作將被吸入壓縮機(jī)機(jī)械部分的低壓氣體的儲(chǔ)存室。電機(jī)連接到為操作提供線路功率的電源上。電機(jī)依次驅(qū)動(dòng)機(jī)械裝置來(lái)壓縮氣體。典型地，壓縮機(jī)根據(jù)壓縮氣體的裝置來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。例如，使用渦旋壓縮裝置來(lái)壓縮制冷劑氣體的壓縮機(jī)被稱(chēng)為渦旋壓縮機(jī)；使用活塞裝置來(lái)壓縮制冷劑氣體的壓縮機(jī)被稱(chēng)為往復(fù)式壓縮機(jī)；使用旋轉(zhuǎn)螺桿裝置來(lái)壓縮制冷劑氣體的壓縮機(jī)被稱(chēng)為螺桿壓縮機(jī)。雖然這些壓縮機(jī)在制冷劑氣體如何被壓縮方面是不同的，但前面提到的它們的基本運(yùn)行原理卻都是相同的，即當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，氣體通過(guò)吸氣口被吸入，然后在壓縮機(jī)的機(jī)械部分中被壓縮，最后高度壓縮的氣體通過(guò)出口被排出。
這些壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中的不同使得它們產(chǎn)生噪音的機(jī)械裝置也有所不同，并因而產(chǎn)生出總體不同的噪音分布。在不同的設(shè)計(jì)中，采用不同的步驟來(lái)控制和衰減聲音。盡管付出了這些努力，但是對(duì)于不同類(lèi)型的壓縮機(jī)仍存在著共同的噪音源。例如，主要的噪聲源可能產(chǎn)生在氣體吸入或吸氣口處，在這里氣體的流動(dòng)被氣體吸入/吸氣閥裝置調(diào)節(jié)。氣體吸入/吸氣閥裝置產(chǎn)生出高水平的寬頻帶聲音。對(duì)于密封型壓縮機(jī)，制冷劑從由壓縮機(jī)殼體封閉的腔中被吸入到壓縮氣體的裝置中。在壓縮機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，聲音朝制冷劑氣流的上游傳播，并且從吸氣管或多個(gè)吸氣管傳播到壓縮機(jī)的殼體腔中。于是從那里開(kāi)始，這種高水平的聲音從殼體腔通過(guò)壓縮機(jī)的外殼傳送到壓縮機(jī)周?chē)目臻g?？梢灾溃?dāng)壓縮機(jī)被放置在生活區(qū)或工作區(qū)內(nèi)或者與其相鄰或相近的地方時(shí)，這種聲音是非常討厭的。
當(dāng)然，在氣體吸入/吸氣閥裝置中產(chǎn)生聲音并不是一個(gè)新話題，并且人們已經(jīng)采取各種方法來(lái)試圖消除、減少，或換句話說(shuō)，衰減壓縮機(jī)的噪聲。例如，已知的有給壓縮機(jī)油添加發(fā)泡劑來(lái)減少壓縮機(jī)中的聲音?？梢哉J(rèn)為發(fā)泡油起到了吸聲劑的作用。雖然這種方法是奏效的，但是發(fā)泡油必須在極度費(fèi)力的條件下持續(xù)進(jìn)行，因?yàn)樗槐┞对谥评鋭┉h(huán)境和非常高的溫度下。這種泡沫必須不會(huì)影響油的潤(rùn)滑性，必須不會(huì)因?yàn)榕c制冷劑的相互作用和高溫的條件而導(dǎo)致分解。當(dāng)然，如果泡沫在這些惡劣的條件下變劣，則它就失去了作為聲音衰減劑的效果。然而，即使在泡沫沒(méi)有變劣時(shí)，由于油泡沫往往被限制在殼體腔的底部，因此泡沫也只能僅僅部分地起到減少噪音的作用。
其它用過(guò)的方法包括消音器。消音器有兩種基本類(lèi)型，即反作用型消音器和阻抗型消音器。反作用型消音器用來(lái)在吸氣管處截?cái)嗦曇簦⑶倚Ч邢?。反作用型消音器減弱聲音的能力有限，因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)使它們只能對(duì)有限頻率范圍的聲音有效。這些反作用型消音器有時(shí)候使用共鳴器，或者使氣體通過(guò)尺寸不同的開(kāi)口沿曲折的通道行進(jìn)來(lái)增加氣體流動(dòng)的長(zhǎng)度。雖然它們?cè)谠O(shè)計(jì)的頻率范圍內(nèi)是有效的，但是對(duì)于該頻率范圍外的聲音則不起作用。雖然壓縮機(jī)吸氣裝置產(chǎn)生的聲音能量以寬頻帶為特征，但是反作用型消音器僅僅能衰減較窄頻率范圍的聲音。剩余頻率的聲音則被傳播。被傳播的頻率帶被稱(chēng)作通帶頻率。設(shè)計(jì)用于預(yù)先確定的頻率區(qū)域的反作用型消音器是很困難的，并且即使設(shè)計(jì)成功，也仍然不能截?cái)辔鼩庋b置所產(chǎn)生的寬頻帶。因此，反作用型消音器往往用作通帶過(guò)濾器。
2000年10月10日授權(quán)給Seo的美國(guó)專(zhuān)利6,129,522中提出了反作用型消音器的一個(gè)例子，該消音器用來(lái)抑制壓縮機(jī)吸氣側(cè)產(chǎn)生的聲音。其中通過(guò)使入口氣體經(jīng)過(guò)一系列尺寸不同的孔和開(kāi)口的方式來(lái)衰減聲音。
阻抗型消音器使用吸聲材料來(lái)吸收較寬頻率范圍的聲音。然而，用來(lái)吸收聲音的典型材料并不能滿意地用在類(lèi)似于制冷劑壓縮機(jī)中的高溫、高流速環(huán)境的環(huán)境中，在該環(huán)境中材料還被暴露在化學(xué)制品例如壓縮機(jī)潤(rùn)滑油和制冷劑中。
這些阻抗型消聲器被放置在制冷劑壓縮機(jī)的密封空間內(nèi)，并且象其它的密封空間內(nèi)的材料一樣暴露在潤(rùn)滑油和制冷劑中并且浸透了油和制冷劑，有時(shí)會(huì)在超過(guò)300°F的溫度條件下。此外，高壓波動(dòng)和相關(guān)的壓力脈動(dòng)和振動(dòng)也會(huì)給吸聲材料帶來(lái)不利的影響。當(dāng)聲音隔離材料被浸透液體時(shí)，不僅它的聲學(xué)性能會(huì)大大地退化，而且這種惡劣的環(huán)境會(huì)使材料破碎。當(dāng)然，聲音隔離材料的聲學(xué)性能也會(huì)因材料的碎裂而變劣。然而，更加嚴(yán)重的危害是碎裂的材料最后與密封壓縮機(jī)中的潤(rùn)滑油混合到一起。許多隔離材料會(huì)分解并與典型的制冷劑結(jié)合形成酸。這種酸會(huì)腐蝕壓縮機(jī)和整個(gè)系統(tǒng)的金屬部件。此外，這種材料會(huì)隨著潤(rùn)滑油沉積到移動(dòng)零件上。然而，這種材料會(huì)導(dǎo)致移動(dòng)零件例如軸承的過(guò)度磨損甚至粘合。由于密封壓縮機(jī)中的吸聲材料存在失效的可能性并且伴隨這種失效會(huì)產(chǎn)生令人不滿意的結(jié)果，因此人們不愿在制冷劑壓縮機(jī)中裝設(shè)阻抗型消音器。例如，用聚亞胺脂來(lái)形成具有開(kāi)放小室的泡沫，這種泡沫是一種有效的吸聲器。然而，在壓縮機(jī)的惡劣環(huán)境中，這些小室會(huì)破裂并且聚亞胺脂與潤(rùn)滑油結(jié)合形成一種討厭的粘性流體。另一種有效的吸聲器是solamide聚酰亞胺。但這種材料會(huì)分解并且導(dǎo)致軸承的變劣。
所需要的是一種可以吸收較寬頻率范圍的聲音的消音器。這最好通過(guò)使用阻抗型消音器來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此所需要的是一種包括聲音隔離材料的阻抗型消音器，這種聲音隔離材料可以經(jīng)受得住壓縮機(jī)的惡劣環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
一種制冷劑壓縮機(jī)，它使用阻抗型消音器來(lái)衰減在壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中由氣體吸入和吸氣閥所產(chǎn)生的聲音。該阻抗型消音器被裝配成與吸入氣體的流向成一直線，并且被設(shè)置在壓縮機(jī)殼體內(nèi)。該阻抗型消音器衰減壓縮機(jī)在其運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的聲音，該運(yùn)行過(guò)程是制冷劑氣體從蒸發(fā)器被引入壓縮機(jī)然后穿過(guò)阻抗型消音器并且運(yùn)送至吸氣閥，從而最后運(yùn)送至壓縮機(jī)中的氣體被物理壓縮的區(qū)域。
阻抗型消音器包括具有吸入端和排出端的消音器殼體。吸聲泡沫組件被裝入消音器殼體中。選擇該吸聲泡沫組件的基礎(chǔ)是其具備吸收較寬頻率范圍的聲音的能力。不僅組件中的吸聲泡沫必須具備吸收較寬頻率范圍的聲音的能力，而且泡沫必須設(shè)置在消音器內(nèi)，并且消音器必須裝配在壓縮機(jī)內(nèi)以使聲音不會(huì)繞過(guò)消音器并且將大量的聲音傳遞給壓縮機(jī)殼體。理想的是泡沫組件在暴露于壓縮機(jī)流體中時(shí)應(yīng)保持化學(xué)惰性。吸聲泡沫必須穩(wěn)定，也就是它必須在暴露于類(lèi)似于壓縮機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的高溫環(huán)境中時(shí)不會(huì)變劣。當(dāng)在這些升高的溫度下暴露于壓縮機(jī)流體中時(shí)這些材料應(yīng)當(dāng)保持化學(xué)惰性。理想的是，吸聲泡沫即使浸透了壓縮機(jī)流體也應(yīng)當(dāng)基本保持吸收較寬頻率范圍的聲音的能力。泡沫組件還應(yīng)當(dāng)可以承受非常大的壓力波動(dòng)而不會(huì)變劣。此外，進(jìn)入阻抗型消音器的流體在穿過(guò)消音器時(shí)不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生顯著的壓降，也就是，在吸入端和排出端之間的壓差應(yīng)當(dāng)小于25％。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于裝有阻抗型消音器的壓縮機(jī)可以衰減較寬頻率范圍的聲音。這降低了傳遞到壓縮機(jī)附近環(huán)境的聲音的總體水平。還允許不使用僅能吸收較窄頻率帶的聲音的反作用型消音器。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的阻抗型消音器包括吸聲泡沫。本發(fā)明使用的吸聲泡沫在本發(fā)明的惡劣環(huán)境中不會(huì)變劣。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明的阻抗型消音器即使在吸聲泡沫浸透潤(rùn)滑油或者制冷劑的情況下仍可以繼續(xù)用作聲音衰減器。
通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)一些優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行更加詳細(xì)地描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將更為顯而易見(jiàn)，這些附圖以例子的方式圖解說(shuō)明了本發(fā)明的原理。


圖1是裝有本發(fā)明的阻抗型消音器的制冷劑壓縮機(jī)的橫截面；圖2是本發(fā)明的阻抗型消音器第一實(shí)施例的橫截面，其中吸聲泡沫僅占據(jù)了與氣體流道相鄰的消音器腔室的一部分；圖3是本發(fā)明的阻抗型消音器第二實(shí)施例的橫截面，其中吸聲泡沫占據(jù)了與氣體流道相鄰的消音器腔室的整個(gè)部分；以及圖4是圖2和圖3的消音器在不同頻率下的消音器插入損失的圖示。
具體實(shí)施例方式
在圖1中示出了裝有本發(fā)明阻抗型消音器的壓縮機(jī)。壓縮機(jī)2連接到傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)(未示出)，例如可以是家用或車(chē)用冰箱中的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器以及將它們連接到一起的管道。壓縮機(jī)2是往復(fù)式壓縮機(jī)，它通過(guò)插入壓縮機(jī)2吸氣口14內(nèi)的吸氣管12連接到蒸發(fā)器(未示出)上。吸氣口延伸穿過(guò)壓縮機(jī)殼體16。來(lái)自蒸發(fā)器的制冷劑氣體通過(guò)吸氣口14進(jìn)入壓縮機(jī)2的低壓側(cè)。
壓縮機(jī)2包括電機(jī)18。圖示的是一種具有定子20和轉(zhuǎn)子22的標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)電機(jī)。然而也可以使用任意其它類(lèi)型的電機(jī)。軸24延伸穿過(guò)轉(zhuǎn)子22。在這個(gè)壓縮機(jī)2中，軸24的底端26延伸入潤(rùn)滑油槽28中，并且包括一系列的孔27。在電機(jī)下方連接到軸24的是至少一個(gè)活塞組件30。圖1中的壓縮機(jī)2示出了兩個(gè)活塞組件。連接桿32連接到活塞頭34上，該活塞頭34在氣缸36中進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。氣缸包括氣體入口38和氣體排出口40。與這些口38、40相關(guān)聯(lián)的是按現(xiàn)有技術(shù)的已知方式裝配的各自的吸氣閥和排氣閥(未示出)。吸氣閥通過(guò)排出管52連接到阻抗型消音器50上。阻抗型消音器還包括吸入管54，該吸入管對(duì)封閉在壓縮機(jī)殼體16內(nèi)的氣腔開(kāi)放。阻抗型消音器包括吸聲泡沫56。吸聲泡沫56圍繞著吸入管54，該吸入管基本延伸入消音器50中，但泡沫56沒(méi)有延伸穿過(guò)吸入管54的橫截面，從而流經(jīng)吸入管的氣體不會(huì)被吸聲泡沫56所妨礙。
電機(jī)18由響應(yīng)預(yù)定條件的信號(hào)啟動(dòng)，例如，當(dāng)預(yù)設(shè)溫度達(dá)到時(shí)溫度調(diào)節(jié)裝置發(fā)出的電信號(hào)。電流被供給定子20，然后定子20中的繞組促使轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子22的旋轉(zhuǎn)使得軸24轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖示的壓縮機(jī)中，油槽28中的油和移動(dòng)通過(guò)軸底端26中的孔27的油被通過(guò)和沿著軸24向上移動(dòng)，從而潤(rùn)滑壓縮機(jī)2的移動(dòng)零件。
轉(zhuǎn)子22的旋轉(zhuǎn)還產(chǎn)生活塞組件30的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)該組件朝著吸入位置移動(dòng)，活塞頭34移動(dòng)遠(yuǎn)離氣體入口38，吸氣閥打開(kāi)并且制冷劑流體被導(dǎo)入膨脹的氣缸36體積中。該氣體從壓縮機(jī)殼體16和吸氣管12中被引入。該氣體被吸入吸入管54中并且通過(guò)阻抗型消音器50、排出管52來(lái)到氣體入口38，在該氣體入口處它將穿過(guò)吸氣閥并且被導(dǎo)入氣缸36中。當(dāng)活塞組件30到達(dá)它沖程的第一端(或頂端)時(shí)，即圖1的活塞頭34移動(dòng)到氣缸36的左側(cè)時(shí)，吸氣閥關(guān)閉。然后活塞頭34通過(guò)減少氣缸36的體積來(lái)壓縮制冷劑氣體。當(dāng)活塞組件30移動(dòng)到它沖程的第二端(或底端)時(shí)，即圖1的活塞頭34移動(dòng)到氣缸36的右側(cè)時(shí)，排氣閥打開(kāi)并且高度壓縮的制冷劑氣體通過(guò)氣體排出口40被逐出，并且離開(kāi)壓縮機(jī)殼體進(jìn)入到與冷凝器相連的管道中。這包括了活塞組件的一個(gè)循環(huán)。
定子20按現(xiàn)有技術(shù)的通常方式連接到電源(未示出)。定子20的電機(jī)繞組啟動(dòng)轉(zhuǎn)子22，該轉(zhuǎn)子促使軸24旋轉(zhuǎn)。軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)使活塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于吸氣閥與活塞組件的往復(fù)同步打開(kāi)和關(guān)閉，因此制冷劑氣體通過(guò)吸入管54和吸氣管12被吸入到腔室中。隨同制冷劑流動(dòng)的周期開(kāi)始和停止一起的吸氣閥的循環(huán)打開(kāi)和關(guān)閉產(chǎn)生出較寬頻率范圍的高水平噪音。在吸氣閥和吸氣管12之間的氣體流道中設(shè)置消音器有助于吸收因吸氣閥循環(huán)運(yùn)動(dòng)和氣體循環(huán)波動(dòng)而產(chǎn)生的寬頻帶聲音。使用阻抗型消音器可以讓聲音在較寬頻率范圍上而不是較窄頻率范圍上衰減，例如被反作用型消音器衰減的較窄頻率范圍。沒(méi)有被反作用型消音器衰減的頻率范圍內(nèi)的聲音能量從消音器吸入管54傳播到由殼體16封閉的氣腔中。壓縮機(jī)殼體16起到共鳴腔的作用并且將這種聲音轉(zhuǎn)播到周?chē)h(huán)境中。阻抗型消音器可以衰減較寬頻率范圍的聲音，從而任何頻率的到達(dá)壓縮機(jī)殼體的噪音水平都能被急劇地減少。
本發(fā)明阻抗型消音器250的一個(gè)例子在圖2中示出。消音器250包括消音器殼體260、在消音器的活塞組件30側(cè)離開(kāi)殼體260的排出管252、以及在消音器250的吸氣管12側(cè)進(jìn)入殼體260的吸入管254。殼體形成腔室262，從而氣體從吸入管254經(jīng)過(guò)該腔室到達(dá)排出管252。吸入管254和排出管252彼此偏置，也就是說(shuō)它們沒(méi)有排成一列，這樣氣體不能直接從吸入管254到達(dá)排出管252。而是當(dāng)氣體從吸入管252進(jìn)入排出管252時(shí)，它必須進(jìn)入腔室262。腔室262被分成兩部分，即填滿吸聲泡沫266的一部分264和基本上為中空空間的第二部分268。
已知的是制冷劑氣體常常與潤(rùn)滑油混合到一起，并且潤(rùn)滑油以薄霧形式存在。因此進(jìn)入腔室262的制冷劑氣體會(huì)接觸腔室260第二部分268的表面，例如表面270，并且被偏轉(zhuǎn)通過(guò)穿孔屏272進(jìn)入吸聲泡沫266中。任何以薄霧形式存在的潤(rùn)滑劑會(huì)浸透泡沫直到達(dá)到形成液滴的臨界量為止，該液滴通過(guò)同一屏272離開(kāi)泡沫266并且與制冷劑氣體一起被吸入到活塞組件中。取決于溫度和氣體的流速，少量的制冷劑氣體還會(huì)形成液體，并且在它通過(guò)泡沫266時(shí)參與泡沫266的浸透。當(dāng)聲波從吸氣閥和活塞組件沿著排出管252傳播并且接觸到消音器殼體時(shí)，聲音被該消音器衰減，從而吸聲泡沫可以吸收一部分聲音，但是制冷劑氣體的流動(dòng)并沒(méi)有因?yàn)橄羝鞯拇嬖诙淖?。消音器被設(shè)計(jì)成最小程度地妨礙氣體的流動(dòng)，即主要的流動(dòng)，從而不會(huì)降低壓縮機(jī)的性能。理想的是，經(jīng)過(guò)消音器的壓降小于25％。此外，從吸氣閥組件通過(guò)氣流本身傳播的聲波在氣流(因而也是聲波)接觸到吸聲材料時(shí)被衰減。
圖3中示出了本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的橫截面。在這里，阻抗型消音器350包括消音器殼體360、在消音器活塞組件30側(cè)離開(kāi)殼體360的排出管352、以及在消音器350吸氣管12側(cè)進(jìn)入殼體360的吸入管354。殼體形成腔室362，從而氣體從吸入管354穿過(guò)該腔室進(jìn)入排出管352。如圖3所示，吸入管354和排出管352是連續(xù)的，形成一個(gè)單管。但并不要求必須這樣，吸入管354和排出管352可以是連接到一起、分開(kāi)一段較短距離或分開(kāi)消音器長(zhǎng)度的單獨(dú)管。殼體360形成填充有吸聲泡沫366的腔室362。然而，為了完全利用聲學(xué)消音器350的衰減能力，必須設(shè)置可用來(lái)讓氣體穿過(guò)消音器350接觸吸聲泡沫的通道或通路。該通道由連續(xù)管352/354中的多個(gè)孔380來(lái)提供，該連續(xù)管形成了主流的邊界。
進(jìn)入消音器的制冷劑氣體的一部分穿過(guò)多個(gè)孔380進(jìn)入吸聲泡沫366，一部分將被吸入直接通過(guò)排出管352。任何以薄霧形式存在的潤(rùn)滑油將浸透泡沫直到達(dá)到形成液滴的臨界量為止，該液滴通過(guò)多個(gè)孔380中位于下方的孔、或者通過(guò)位于腔室362底部并且可流動(dòng)地連接到連續(xù)管352/354中氣流的下方通道382離開(kāi)泡沫366，從而與制冷劑氣體一起被吸入到活塞組件中。制冷劑氣體將通過(guò)多個(gè)孔380返回到氣流中。取決于溫度和氣體流速，少量的制冷劑氣體還會(huì)形成液體，并且當(dāng)它通過(guò)泡沫366時(shí)參與浸透泡沫366，然后如果最初沒(méi)有被轉(zhuǎn)化成氣體的話，它將與潤(rùn)滑油一起返回到氣流中。再次地，當(dāng)聲波從吸氣閥和活塞組件沿排出管352傳播并且接觸到消音器殼體時(shí)，聲音將被消音器衰減，從而吸聲泡沫366可以吸收聲音的一部分。從吸氣閥組件通過(guò)氣流本身傳播的聲波在氣流(因而也是聲波)接觸吸聲材料時(shí)被衰減。管352/354不必如圖3所示的一樣直線穿過(guò)消音器350，雖然這種構(gòu)造可以具有最小的壓降。管子在消音器350中可以是弧形的，雖然這樣在每個(gè)管端都會(huì)產(chǎn)生附隨的壓降。
為使消音器能提供想要的聲音衰減而同時(shí)在壓縮機(jī)壽命內(nèi)可以經(jīng)受得住壓縮機(jī)內(nèi)的惡劣環(huán)境條件，就必須仔細(xì)地選擇包括吸聲泡沫在內(nèi)的材料。吸聲泡沫最重要的特點(diǎn)在于它必須可以吸收或衰減較寬頻率范圍的聲音。它還必須可以經(jīng)受得住壓縮機(jī)環(huán)境的高溫，這種環(huán)境典型地為在較長(zhǎng)時(shí)間周期內(nèi)溫度為250-300°F，在較短時(shí)間周期內(nèi)周期性的溫度峰值超過(guò)300°F。當(dāng)接觸到各種潤(rùn)滑劑和制冷劑時(shí)，它還必須是惰性的。例如，典型的潤(rùn)滑劑包括礦物油、多元醇酯、聚烯烴、乙二醇和烷基苯，而典型的制冷劑包括例如氯氟碳化合物(CFCs)和氫氟碳化合物(HFCs)。吸聲泡沫還必須在浸透潤(rùn)滑劑、制冷劑或二者組合物時(shí)仍可以衰減聲音。吸聲泡沫可以是一種合成物，其中第一種材料被包裹在第二種材料中，第一種材料具有吸聲能力和抗高溫能力，第二種材料對(duì)于潤(rùn)滑劑和制冷劑是惰性的，它也應(yīng)該可以經(jīng)受得住高溫。這樣的包裹可以防止第一種材料被潤(rùn)滑油或制冷劑浸透。這樣的包裹還可以如果第一種材料碎裂的話防止它釋放到潤(rùn)滑油或制冷劑中。
一種可接受用作吸聲泡沫的材料是三聚氰胺泡沫，它在壓縮機(jī)壽命內(nèi)可以經(jīng)受得住壓縮的環(huán)境。它可以用作較寬頻率范圍的衰減器，并且甚至在它被濕潤(rùn)時(shí)還能保持它的衰減能力。因此，三聚氰胺泡沫，即具有開(kāi)放小室的泡沫，不需要象合成材料一樣包裹起來(lái)。三聚氰胺泡沫由德國(guó)Aktiengesellschaft的BASF公司生產(chǎn)。三聚氰胺通過(guò)加熱尿素和氨形成。將異氰酸與氨的合成混合物在大約400℃的溫度下通過(guò)固體催化劑起反應(yīng)形成三聚氰胺。然后將三聚氰胺樹(shù)脂制成具有開(kāi)放小室的泡沫。
其它具有良好吸聲特性的材料包括例如，玻璃纖維和鋼絲絨。然而，這些材料由纖維性材料組成，這些纖維性材料在暴露于壓縮機(jī)中的流速和壓力環(huán)境下時(shí)會(huì)分離。這些纖維會(huì)損害移動(dòng)零件。然而，如果將這些材料封裝起來(lái)，它們是有效的。因此優(yōu)選地將這些材料用不與壓縮機(jī)流體起反應(yīng)的第二種材料包裹起來(lái)。如果將這些纖維性材料包裹入或封入類(lèi)似于聚脂薄膜、尼龍或其它工程塑料的材料中，或者將其包含在經(jīng)受得住壓縮機(jī)中惡劣環(huán)境的過(guò)濾器中，就可以使用它們。然而這些材料可以不與包裹件或者過(guò)濾器一起使用。作為另一種選擇，與將一些纖維性材料包裹到惰性材料中形成對(duì)比，可以給單獨(dú)的纖維涂上合適的惰性材料。
已經(jīng)制造出使用本發(fā)明阻抗型吸氣消音器的壓縮機(jī)系統(tǒng)并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。并且對(duì)圖2和圖3構(gòu)造的消音器進(jìn)行評(píng)估。使用的吸聲材料是具有開(kāi)放小室的三聚氰胺泡沫。使用評(píng)價(jià)消音器性能的標(biāo)準(zhǔn)聲學(xué)度量標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判斷阻抗型消音器的效果。所用的聲學(xué)度量標(biāo)準(zhǔn)是消音器的“插入損失”。插入損失是當(dāng)消音器插入聲音流道時(shí)，在聲音傳播下游側(cè)的聲音壓力的分貝減少量。對(duì)于壓縮機(jī)吸氣消音器的情況而言，就是與直線進(jìn)入壓縮機(jī)的均勻管等效的入口處的動(dòng)壓減去入口管254、354處的動(dòng)壓。兩種消音器構(gòu)造對(duì)應(yīng)的插入損失作為1/3倍頻帶水平的函數(shù)繪制在圖4中。該圖4中還示出了典型的反作用型消音器的插入損失。該圖清楚地證明了與反作用型消音器相比，阻抗型消音器具有寬頻帶的效果。對(duì)于圖2的阻抗型消音器，朝吸入氣體上游傳播的聲音能量的總體減少達(dá)到了27dB，而對(duì)于圖3的阻抗型消音器，整體減少達(dá)到了32dB。通過(guò)比較，反作用型消音器的聲音能量總體減少僅達(dá)到了22dB。因此，阻抗型消音器吸收的聲音能量至少是反作用型消音器的兩倍。
雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員都知道，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改變并且可以用等效物來(lái)替代其各種元件。此外，在不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)可以進(jìn)行許多修改來(lái)適應(yīng)特殊的情況或材料。因此，本發(fā)明的目的不是為了限制在作為實(shí)施本發(fā)明最佳模式公開(kāi)的特殊實(shí)施例中，而是為了包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用在制冷劑壓縮機(jī)中的聲學(xué)消音器，包括消音器殼體；位于消音器殼體的第一端處用于接收制冷劑流體流的吸入管；位于消音器殼體的相對(duì)第二端處用于排出制冷劑流體流的排出管；位于消音器殼體內(nèi)的吸聲泡沫組件，該吸聲泡沫組件與流體的主流相鄰而位于其外側(cè)，該吸聲泡沫組件對(duì)壓縮機(jī)流體保持化學(xué)惰性，該吸聲泡沫組件的特征在于具有衰減較寬聲音頻率范圍的聲音的能力，即使當(dāng)該吸聲泡沫組件浸透壓縮機(jī)流體也是如此，并且其特征還在于，該吸聲泡沫組件具有在正常的壓縮機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的高溫和波動(dòng)壓力條件下的穩(wěn)定性；以及其中消音器被裝配在壓縮機(jī)內(nèi)，從而因氣體流入活塞組件產(chǎn)生的聲音不會(huì)繞過(guò)消音器，該消音器衰減因壓縮機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的噪音，從而顯著減少傳播到壓縮機(jī)殼體的聲音。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)消音器，其中吸聲泡沫組件在浸透壓縮機(jī)流體時(shí)，仍保持衰減較寬頻率范圍的聲音的能力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)消音器，其中消音器殼體被分成兩部分，即充滿吸聲泡沫的第一部分和沒(méi)有材料的第二部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲學(xué)消音器，其中消音器殼體還包括穿孔屏，該屏將包括吸聲泡沫的所述第一部分與所述第二部分隔離。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聲學(xué)消音器，其中位于消音器殼體第一端的吸入管和位于消音器殼體第二端的排出管不在一條直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲學(xué)消音器，其中從吸入管進(jìn)入排出管的流體穿過(guò)消音器殼體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聲學(xué)消音器，其中進(jìn)入消音器殼體的流體的一部分首先進(jìn)入吸聲泡沫，然后進(jìn)入排出管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的聲學(xué)消音器，其中穿過(guò)消音器殼體的壓力降足夠低，從而不會(huì)妨礙主流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)消音器，其中連接到吸入管和排出管的消音器殼體是基本充滿吸聲泡沫的單個(gè)腔室，該吸聲泡沫圍繞著從吸入管到排出管的流體的主流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學(xué)消音器，其中吸入管和排出管是連續(xù)的，形成了用于流體主流通道的單個(gè)管。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的聲學(xué)消音器，其中消音器殼體包括允許流體從主流通道流過(guò)聲學(xué)消音器的流道。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的聲學(xué)消音器，其中該流道包括多個(gè)位于流體的主流邊界中的孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)消音器，其中吸聲泡沫是具有開(kāi)放小室的泡沫。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聲學(xué)消音器，其中具有開(kāi)放小室的泡沫通過(guò)異氰酸和氨起反應(yīng)來(lái)形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聲學(xué)消音器，其中具有開(kāi)放小室的泡沫是三聚氰胺。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)消音器，其中吸聲泡沫是合成材料。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的聲學(xué)消音器，其中吸聲泡沫包括纖維聲音衰減材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的聲學(xué)消音器，其中纖維材料是玻璃纖維。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的聲學(xué)消音器，其中纖維材料是鋼絲絨。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的聲學(xué)消音器，其中纖維聲音衰減材料被包裹到對(duì)壓縮機(jī)流體保持惰性的材料中。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的聲學(xué)消音器，其中惰性材料是聚酯薄膜。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲學(xué)消音器，其中壓縮機(jī)運(yùn)行的噪音在400Hz到5000Hz的范圍內(nèi)被衰減了至少6分貝。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的聲學(xué)消音器，其中壓縮機(jī)運(yùn)行的噪音在600Hz到5000Hz的范圍內(nèi)被衰減了至少10分貝。
24.一種制冷劑壓縮機(jī)，包括壓縮機(jī)殼體；吸氣管，該吸氣管延伸穿過(guò)壓縮機(jī)殼體以引導(dǎo)制冷劑流體進(jìn)入壓縮機(jī)殼體；吸入管，該吸入管位于壓縮機(jī)殼體內(nèi)用來(lái)接收被引入壓縮機(jī)殼體內(nèi)的制冷劑流體；排出管，該排出管用來(lái)從吸入管接收制冷劑流體；位于吸入管和排出管之間的阻抗型消音器，該阻抗型消音器包括位于消音器殼體內(nèi)的吸聲泡沫組件，該吸聲泡沫組件與流體通過(guò)消音器的主流相鄰而位于其外側(cè)，該吸聲泡沫組件對(duì)壓縮機(jī)流體保持化學(xué)惰性，該吸聲泡沫組件的特征在于具有衰減較寬聲音頻率范圍的聲音的能力，即使當(dāng)該吸聲泡沫組件浸透壓縮機(jī)流體也是如此，并且其特征還在于，該吸聲泡沫組件具有在正常的壓縮機(jī)運(yùn)行中產(chǎn)生的高溫和波動(dòng)壓力條件下的穩(wěn)定性；并且其中消音器衰減因壓縮機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的噪音，從而顯著減少轉(zhuǎn)播給壓縮機(jī)殼體的聲音；從排出管接收制冷劑流體的氣體入口；從排出管接收制冷劑流體的壓縮機(jī)機(jī)械裝置；電機(jī)，該電機(jī)用來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)機(jī)械裝置壓縮從排出管導(dǎo)入的制冷劑流體；以及排氣口，該排氣口將已被壓縮的制冷劑流體排入制冷系統(tǒng)中。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的壓縮機(jī)，其中壓縮機(jī)是往復(fù)式壓縮機(jī)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的壓縮機(jī)，其中阻抗型消音器在400Hz到5000Hz的頻率范圍內(nèi)至少將聲音衰減了6分貝。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的壓縮機(jī)，其中吸聲泡沫組件所包括的吸聲泡沫從三聚氰胺和被包裹在對(duì)制冷劑流體保持惰性的材料中的纖維吸聲材料中選擇。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的壓縮機(jī)，其中對(duì)制冷劑材料保持惰性的材料是聚酯薄膜。
全文摘要
一種阻抗型消音器(50，250，350)，它衰減由制冷劑壓縮機(jī)(2)的氣體吸入和吸氣閥所產(chǎn)生的聲音。該阻抗型消音器(50，250，350)被裝配成與壓縮機(jī)的吸入氣體流向成一直線，并且被放置在壓縮機(jī)殼體(16)內(nèi)。該阻抗型消音器(50，250，350)包括具有吸入端(54，254，354)和排出端(52，252，352)的消音器殼體(260，360)。吸聲泡沫組件(56，266，366)被包括在消音器殼體(260，360)內(nèi)。基于在較寬頻率范圍內(nèi)具有吸收聲音的能力來(lái)選擇吸聲泡沫組件(56，266，366)，并且當(dāng)在運(yùn)行過(guò)程中的升溫條件下暴露于壓縮機(jī)流體中時(shí)，該吸聲泡沫組件仍可以保持化學(xué)惰性。
文檔編號(hào)F04B39/00GK1671963SQ03818160
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月2日
發(fā)明者史蒂文·馬歇爾, 戴維·吉列姆, 蒂莫西·萬(wàn)普勒, 戴維·蒙克 申請(qǐng)人:布里斯托爾壓縮機(jī)公司