CN110374841A - 一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，包括消音器盒、隔板和消音器盖，消音器盒上设有进气管路，隔板上设有内插管路，消音器盖上设有出气管路，进气管路、内插管路和出气管路构成吸气消音器的吸气管路，进气管路、内插管路和出气管路的内管均为锥形，进气管路、内插管路和出气管路的内管入口端管径大于出口端管径。采用本发明吸气消音器可进一步改进流道结构，很好地提升了吸气消音器的输气能力，降低其流动损失，提升吸气质量流量，从而提升压缩机制冷量和整机能效比。同时，它可以通过调整扩张比而有效地平衡吸气消音器的流动损失和传递损失，改善压缩机噪音，实现综合性能最优化。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体地说是一种应用于往复活塞式压缩机的带锥形吸气管路结构的吸气消音器。
背景技术
吸气消音器是影响压缩机整机能效比和噪音的关键零部件。在压缩机吸气过程中，制冷剂气体通过吸气消音器进入阀板吸气孔口，再进入气缸。制冷剂气体在通过吸气消音器内部管路的时候，会存在输气量不足的问题，影响吸气过程中质量流量，从而影响制冷量，最终影响压缩机整机能效比。因而，如要提升吸气消音器的输气量，并减小制冷剂气体在吸气消音器内部管路中的流动损失，需要重点考虑的是如何优化吸气管路结构。与此同时，吸气消音器的另一个重要作用是通过传递损失降低压缩机整机噪音。在以往的工程实践中，吸气消音器的流体性能和声学性能是两个相互矛盾的指标，不能同时优化、同时改善。如何寻求一种针对吸气消音器、平衡其流体性能和声学性能的技术方案，在提升压缩机整机能效比的同时降低整机噪音或者不影响整机噪音是压缩机开发过程中的行业难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可同时改善压缩机整机能效比和噪音效果的带锥形吸气管路结构的吸气消音器。
为解决上述技术问题，本发明一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器包括消音器盒、隔板和消音器盖，所述消音器盒上设有进气管路，所述隔板上设有内插管路，所述消音器盖上设有出气管路，所述进气管路、内插管路和出气管路构成吸气消音器的吸气管路，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管均为锥形，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管入口端管径大于出口端管径。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管的锥度分别为3°～15°。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管锥度相同。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管的锥度分别为7°。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述进气管路的内管锥度为7°，所述内插管路的内管锥度为10°，所述出气管路的内管锥度为13°。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述内插管路的入口处与所述进气管路出口处正对，所述出气管路的入口处与所述内插管路的出口处正对。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述进气管路、内插管路和出气管路的入口处和出口处的截面形状为圆形或者椭圆形。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述内插管路为直管。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述内插管路为弯管，其形状为L形、U形或者C形。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述出气管路的出口处设有圆弧面导流结构。
上述一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，所述隔板水平放置或竖直放置。
本发明由于采用了上述技术方案，进气管路、内插管路和出气管路的内管设计成锥管，出气管路的出口处设有圆弧面导流结构，进一步改进了流道结构，很好地提升了吸气消音器的输气能力，降低其流动损失，提升吸气质量流量，从而提升压缩机制冷量和整机能效比。处于吸气管路制冷剂流动方向不同位置的内管可使用相同或者不同的锥度，形成同一锥度或者锥度梯度管路，形成特定的锥度差，在压差的作用下使得吸气管路的进气能力达到最优，使得吸气消音器的输气能力达到最优，更有助于提升制冷量，提升制冷效率。与此同时，在本发明技术方案中，通过调整扩张比可有效地平衡吸气消音器的流动损失和传递损失，改善压缩机噪音，使其综合性能最优。因此，采用本发明吸气消音器可同时改善了压缩机的整机能效比和噪音效果。
附图说明
图1为本发明吸气消音器的立体结构示意图；
图2为图1中的局部放大示意图；
图3为本发明吸气消音器的正面内部剖视结构示意图；
图4为本发明吸气消音器的侧面内部剖视结构示意图；
图5为本发明吸气消音器的分解结构示意图；
图6为本发明吸气消音器管路中制冷剂气体马赫数随时间变化曲线图(R290制冷剂)；
图7为本发明吸气消音器管路中制冷剂气体密度随时间变化曲线图(R290制冷剂)。
具体实施方式
如图1和图5所示，本发明带锥形吸气管路结构的吸气消音器包括消音器盒5、隔板3和消音器盖2，隔板3的安装方式可以为水平方向，也可以为竖直方向(本实施方式采用水平放置)，从而形成上消音腔9和下消音腔8(请同时参阅图3和图4)。
如图2、图3和图4所示，消音器盖2上设置有出气管路1，消音器盒5上设有进气管路4，隔板3上设有内插管路7，进气管路4、内插管路7和出气管路1的入口处和出口处的截面形状为圆形或者椭圆形，内插管路7的形状为直管(也可以采用弯管，弯管的形状可以为L形、U形或者C形)。内插管路7的入口处与进气管路4的出口处正对，出气管路1的入口处与内插管路7的出口处正对。隔板3、内插管路7、上消音腔9和下消音腔8共同组成扩张腔式吸气消音器(隔板3采用竖直放置时，可使用C形吸气锥孔管路，管路上带窗口和消音器腔室形成共振腔式吸气消音器)。进气管路4、内插管路7和出气管路1构成吸气消音器的吸气管路，形成制冷剂气体的输气路径。压缩机吸气过程中，制冷剂气体通过进气管路4、内插管路7和出气管路1，最终进入气缸。进气管路4、内插管路7和出气管路1的内管均设计为锥管，保证在整个进气管路中入口和出口处存在一个压力差，驱动制冷剂气体快速流过，降低流动损失。进气管路4、内插管路7和出气管路1的内管入口端管径均大于出口端管径。制冷压缩机运行稳定以后，吸气消音器入口处和出口处的质量流量相等，流量为流速和管路截面积的乘积。出口端截面积小，流速大，入口端截面积大，流速小。另外，对于制冷剂气体，可以忽略重力，伯努力方程可以简化为其中P为制冷剂气体压强，ρ为制冷剂气体密度，v为制冷剂气体流速，C为常数。制冷剂气体在吸气消音器中流动时，可以认为是不可压缩流，满足密度为常数，且马赫数小于0.3的条件，参阅图6和图7，所述简化后伯努力方程适用。根据简化后伯努力方程，入口端截面大，流速小，压强大，出口端截面小，流速大，压强小，在制冷剂气体流动方向上形成一个正向的压力梯度，驱动制冷剂气体快速流过，提升输气量。
处于吸气管路不同位置的管路(即进气管路4、内插管路7和出气管路1)其内管可以采用相同的锥度或者采用不同锥度，锥度大小可以在3°～15°范围内优选，形成特定的锥度差，使得进气管路入口和出口处的压力差达到最优，驱动制冷剂气体的能力最强。实验数据表明，当使用不同锥度组成锥度梯度时，在制冷剂流动方向上，当进气管路4的锥度为7°、内插管路7的锥度为10°、出气管路1的锥度为13°时，使用R290工质，相比无锥度管路，制冷量提升2.73％，能效比提升2.56％。当进气管路4、内插管路7和出气管路1的内管锥度相同且均为7°时，使用R290制冷剂，相比无锥度管路，制冷量提升2.33％，能效比提升2.21％。
如图2和图4所示，在出气管路1的出口处设有圆弧面导流结构6，可进一步优化流道，更好地降低流动损失。
在提升流体性能的的同时需要保证声学性能不受影响，单室扩张室***传递损失理论计算公式为式中m为扩张比，m＝S2/S1，S2为扩张室截面积，S1为吸气管路截面积，k为波数，l为扩张室长度。当使用带锥度的吸气管路时，相比无锥度管路，S1减小，在保持S2不变的情况下，扩张比m增大，传递损失增大，在主要消声频段消声量增大；为寻求更优的消声量，增大S2，使得扩张比m得到进一步的提升，传递损失随之更大。所述主要消声频段为其中c为声速。调整扩张比m，改变扩张式消音器的上消音腔9和下消音腔8的容积，提升本例中吸气消音器的传递损失。实验结果显示使用R290制冷剂，在使用带锥形吸气管路结构(相同锥度或者锥度梯度)的吸气消音器时，均能使整机噪音下降1.5dB(A)左右。本专利带锥形吸气管路结构的吸气消音器能够同时改善压缩机能效比和噪音。
Claims (10)
1.一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，包括消音器盒、隔板和消音器盖，所述消音器盒上设有进气管路，所述隔板上设有内插管路，所述消音器盖上设有出气管路，所述进气管路、内插管路和出气管路构成吸气消音器的吸气管路，其特征在于，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管均为锥形，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管入口端管径大于出口端管径。
2.如权利要求1所述的一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，其特征在于，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管的锥度分别为3o～15o。
3.如权利要求1或2所述的一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，其特征在于，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管锥度相同。
4.如权利要求3所述的一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，其特征在于，所述进气管路、内插管路和出气管路的内管的锥度分别为7o。
5.如权利要求1或2所述的一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，其特征在于，所述进气管路的内管锥度为7o，所述内插管路的内管锥度为10o，所述出气管路的内管锥度为13o。
6.如权利要求1或2所述的一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，其特征在于，所述内插管路的入口处与所述进气管路出口处正对，所述出气管路的入口处与所述内插管路的出口处正对。
7.如权利要求1或2所述的一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，其特征在于，所述进气管路、内插管路和出气管路的入口处和出口处的截面形状为圆形或者椭圆形。
8.如权利要求1或2所述的一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，其特征在于，所述内插管路为直管或弯管，所述弯管的形状为L形、U形或C形。
9.如权利要求1或2所述的一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，其特征在于，所述出气管路的出口处设有圆弧面导流结构。
10.如权利要求1或2所述的一种带锥形吸气管路结构的吸气消音器，其特征在于，所述隔板水平放置或竖直放置。
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