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CN111164357B - 带有金属网状环的消声器 - Google Patents

带有金属网状环的消声器 Download PDF

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CN111164357B CN201880065912.3A CN201880065912A CN111164357B CN 111164357 B CN111164357 B CN 111164357B CN 201880065912 A CN201880065912 A CN 201880065912A CN 111164357 B CN111164357 B CN 111164357B
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Abstract

公开了一种用于蒸气压缩或吸收式制冷系统的水冷式或风冷式冷却器的消声器，该消声器具有：具有流体入口(120)的上游壳(110)；在上游壳的下游端处连接到上游壳的下游壳(115)，下游壳具有流体出口(125)；上游壳具有多个沿轴向相邻的外消声器环(145)和多个沿轴向相邻的内消声器环(155)，外消声器环沿轴向共延并且在内消声器环的径向外部并且在它们之间限定流体入口通路(140)，其中外消声器环和内消声器环是金属网材料。

Description

带有金属网状环的消声器
技术领域
示例性实施例涉及用于水冷式或风冷式冷却器的消声器的领域，并且更具体地针对消声器内的消声器环。
背景技术
冷却器是经由蒸气压缩或吸收式制冷循环从液体中除去热量的机器。然后，该液体可根据需要循环通过热交换器以冷却空气或设备。作为必要的副产品，制冷会产生废热，这些废热必须排到环境中，或为了更高效率，回收用于加热目的。冷却器可具有消声器，其中消声器罐组件(或消声器)可制造成具有聚丙烯或玻璃纤维消声器环。这样的环可能具有珠子或颗粒，这些珠子或颗粒可能随着时间而劣化，并且堵塞系统孔口、一个或多个过滤器干燥器或一个或多个粗滤器。同样，聚丙烯或玻璃纤维环的衰减可能会导致冷却器的噪声水平提高。
发明内容
公开了一种用于蒸气压缩或吸收式制冷系统的水冷式或风冷式冷却器的消声器，该消声器具有：具有流体入口的上游壳；在上游壳的下游端连接到上游壳的下游壳，该下游壳具有流体出口；上游壳具有多个沿轴向相邻的外消声器环和多个沿轴向相邻的内消声器环，该外消声器环沿轴向共延并且在内消声器环的径向外部并且在它们之间限定流体入口通路，其中外消声器环和内消声器环是金属网材料。
除了上述一个或多个特征之外，或作为备选，其它实施例可包括外消声器环和内消声器环中的一个或两个是钢。
除了上述一个或多个特征之外，或作为备选，其它实施例可包括外消声器环和内消声器环中的一个或两个是不锈钢。
除了上述一个或多个特征之外，或作为备选，其它实施例可包括外消声器环和内消声器环中的一个或两个是SAE 304A不锈钢。
除了上述一个或多个特征之外，或作为备选，其它实施例可包括外消声器环和内消声器环中的一个或两个是具有十二(12)％的网孔密度且6.23盎司的重量的0.008英寸壁厚类型的SAE 304A不锈钢。
除了上述一个或多个特征之外，或作为备选，其它实施例可包括，上游壳包括N组消声器环，N组消声器环沿轴向对准并沿径向间隔开，以在其中提供N -1个流体通路，其中N大于或等于3。
除了上述一个或多个特征之外，或作为备选，其它实施例可包括，上游壳是初级上游壳，并且消声器包括在初级上游壳的下游端附近流体地连接到初级上游壳的次级上游壳，次级上游壳包括多个沿轴向相邻的消声器环，该消声器环是金属网材料。
除了上述一个或多个特征之外，或作为备选，其它实施例可包括，次级消声器壳包括多个次级上游壳，每个次级上游壳均在上游壳的下游端附近流体地连接到初级上游壳。
除了上述一个或多个特征之外，或作为备选，其它实施例可包括，次级消声器壳包括N组消声器环，N组消声器环沿轴向对准并沿径向间隔开，以在其中提供N -1个流体通路，其中N大于或等于3。
还公开了一种加热或冷却系统，其包括：冷却器，其具有带有上述公开的特征中的一个或多个的消声器。
还又公开了一种操作冷却器系统的方法，该冷却器系统包括消声器，消声器进一步包括具有流体入口的上游壳；在上游壳的下游端连接到上游壳的下游壳，下游壳具有流体出口，上游壳具有多个沿轴向相邻的外消声器环和多个沿轴向相邻的内消声器环，该外消声器环沿轴向共延并且在内消声器环的径向外部并且在它们之间限定流体入口通路，并且其中外消声器环和内消声器环是金属网材料，所述方法包括：消声，使得在80 Hz至130Hz的倍频程带上，声压级在约78 dBA-Wtg和约80 dBA-Wtg之间。
除了上述一个或多个特征之外，或作为备选，其它实施例可包括从静态到1000 Hz的三分之一倍频程带上的消声，导致81.7 dBA的平均声压级。
附图说明
以下描述不应视为以任何方式进行限制。参考附图，相似的元件编号相似：
图1示出了根据一个实施例的具有消声器罐组件(或消声器)的冷却器组件的一部分；
图2示出了根据一个实施例的消声器的横截面视图；
图3示出了根据一个实施例的消声器；
图4是用包括根据一个实施例的消声器的不同材料的消声器测试冷却器所得的曲线图；
图5是用包括根据一个实施例的消声器的不同材料的消声器测试冷却器所得的曲线图；
图6是用根据一个实施例的消声器测试冷却器所得的曲线图；
图7示出了根据一个实施例的消声器的横截面视图；
图8示出了根据一个实施例的消声器的透视图；以及
图9示出了根据一个实施例的消声器的横截面视图。
具体实施方式
本文通过示例而非限制的方式参考附图展现了所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。
图1示出了冷却器组件(或冷却器)100的一部分，该冷却器组件可采取开利公司(Carrier Corporation)的冷却器型号23XR4747ERVAA50水冷变速螺杆式冷却器的形式，其是联合技术公司(United Technologies Corporation) (UTC)的气候、控制和安全(Climate，Controls and Security)部门的品牌。冷却器100可具有消声器罐组件(或消声器)105。
如图2和图3所示，消声器105可具有带有第一直径和第一长度的上游壳110，以及带有第二直径和第二长度的下游壳115。第二直径可小于第一直径。消声器入口120可在上游壳110中，而消声器出口125可在下游壳115中。入口120可沿轴向方向设置，且出口125可沿径向方向延伸，且位于下游壳的上游端116与下游壳的下游端118之间的下游壳115的轴向中间位置。还示出了入口流130和出口流135。
入口流动通路140可限定在包括具有第三直径的第一外环150的多个外消声器环(或外环)145与包括具有第四直径的第一内环160的多个内消声器环(或内环)155之间。多个外消声器环145可沿上游壳110的跨度与多个内消声器环155沿轴向共延。由外环145得到的结构可形成吸声外壁。多个内环155可形成内部阻尼腔156，并且该结构有时称为声学子弹(acoustic bullet)。
鼓风区域(blast area，有时也称为爆炸区域)161可位于上游壳110和下游壳115的轴向交点165处。包括第一室175(其可包括附加的金属环层)的多个流动影响室170沿轴向在鼓风区域161与出口125之间，并且在下游壳115内。在相同的轴向位置，可存在包括第一排气端口185的多个排气端口180。室170可沿轴向相邻，并且可具有由下游壳115的内径限定的外径。
如箭头190所示，来自鼓风区域161的压力可能趋于拉开外环145。如由箭头195所示，相同的压力可能趋于挤压内环155。为了适应这些压力190,195，环145,155可由金属网制成。例如，环145,155可由不锈钢制成，更具体是SAE 304A类型不锈钢，还更具体的是具有百分之十二(12)的网孔密度和6.23盎司的重量的0.008英寸壁厚类型的SAE 304A不锈钢。然而，这种材料构造不是限制性的。可能使用具有类似于SAE304下确定的标准的材料但具有各种壁厚和/或密度的金属，以及具有各种壁厚和/或密度以降低声级的铝。
图4中所示，上述冷却器型号23XR4747ERVAA50在不同情况下以装配有玻璃纤维消声器环145,155、聚丙烯消声器环145,155或金属网消声器环145,155的消声器105进行测试。贯穿大约80至100 Hz的操作速度，具有带有金属网消声器环145,155的消声器105的冷却器始终比相应的测试产生更低的噪声。具有带有聚丙烯消声器环145,155的消声器105的冷却器产生更多的噪声，且然而具有构造成具有玻璃纤维消声器环145,155的消声器105的冷却器产生更多的噪声。
保持以图4，对于具有带有金属网消声器环145,155的消声器105的冷却器，测得的声压级(SPL)在约80 dBA-Wtg(“A加权”)和约低于82 dBA-Wtg之间，如由图线200所示。对于具有带有聚丙烯消声器环145,155的消声器105的冷却器，SPL在约80.5 dBA-Wtg和约低于84 dBA-Wtg之间，如由图线210所示。对于具有带有玻璃纤维消声器环145,155的消声器105的冷却器，测得的SPL在约81.5 dBA-Wtg和约84.5 dBA-Wtg之间，如由图线220所示。
如图5中所示，在约25 Hz至约135 Hz的速度范围内执行类似的测试，并将结果与预测结果进行比较。对于具有带有聚丙烯消声器环145,155的消声器105的冷却器，记录测得的SPL并用圆形标记310绘制。对于相同构造的预测结果以三角形标记320绘制。对于具有带有金属网消声器环145,155的消声器105的冷却器，“X”标记330表示SPL预测结果和实际结果。如图5所示，具有带有金属网环145,155的消声器105的冷却器具有比备选方案更可预测并且更一致地更低的SPL。尽管聚丙烯构造的一些测量值340在速度上提供了较低的SPL，但是那些测量值偏离了预期的结果，不一致，并且在预测的共振区域内。因此，这些结果340是不可靠的，并且不能合理地期望在任何给定的运行中重复。
保持以图5，对于具有带有聚丙烯消声器环145,155的消声器105的冷却器，预测并观察到阻尼共振处于约100 Hz或约100 Hz左右。相比之下，使用具有装配有金属网消声器环145,155的消声器105的冷却器，在测试速度范围内没有预测到共振或没有观察到共振。如所示，在80 Hz至130 Hz的倍频程带上的消声提供了在约78 dBA-Wtg和约80 dBA-Wtg之间的声压级。除了较安静之外，本领域的普通技术人员将认识到，金属网消声器环145,155以及具有与其的流体和机械连接的构件在不经历共振时将持续更久。
转向图6，图线400示出了在从静态到1000 Hz的三分之一倍频程带上，针对具有带有金属网消声器环的消声器105的冷却器的平均SPL为81.7 dBA。针对图6中进行的测量的测试条件是，冷凝器入口处的85华氏度和蒸发器出口处的44华氏度下的100％速度。该声级低于图4中的具有带有玻璃纤维消声器环145,155的消声器的冷却器的测试速度范围的下端处存在的声级。另外，该声级低于图4中的具有带有聚丙烯消声器环145,155的冷却器的测试速度范围内感测到的声级的至少三分之二。
与聚丙烯消声器环或玻璃纤维消声器环相比，金属网消声器环可能更好。如由上面的数据所示，金属网消声器环可提供更好的消音效果。另外，在消声器制造过程的焊接步骤期间，金属环燃烧的可能性可能要低得多。此外，金属网消声器环使孔口或过滤器干燥器劣化和堵塞的可能性较低，并且可更耐用并且寿命更长。另外，金属网消声器环可具有更高的熔化温度和拉伸强度。金属网消声器环可具有变得以制冷剂和油浸透的较小机会，并且可不太可能与制冷剂和油有相容性问题。而且，由于消声器环易于制造和操纵并且材料更容易获得，因此使用金属网消声器环的消声器的组装成本可能更低。带有金属网消声器环的消声器至少可与气动工具、压缩机、放气阀、小型发动机和催化剂一起使用。
转到图7，示出了备选的消声器组件500。消声器组件500包括上游壳505和下游壳510。下游壳510基本上类似于先前公开的下游壳115。上游壳505与上面公开的上游壳110的不同之处在于，上游壳具有多层的消声器环，包括外消声器环520、内消声器环530和径向地位于外消声器环520与内消声器环530之间的中间的一组消声器环540。这种构造提供了中心室550和两个流动通路560,570，其在三组消声器环520,530,540之间沿轴向对准并沿径向间隔开。如所示，第一通路560在一组内消声器环530与中间消声器环540之间。第二通路570在一组外消声器环520与中间消声器环540之间。
图7的实施例提供了N组沿轴向对准且沿径向间隔开的消声器环和N-1组沿轴向对准且沿径向间隔开的流动通路。尽管图7中的实施例的材料与图1中的实施例的材料相同，但是这种构造基于期望的噪声衰减导致特别期望的输出声音效果。
在图8和9的实施例中，示出了备选的消声器组件600。消声器组件600包括上游壳605和下游壳610。下游壳610基本上类似于先前公开的下游壳115。上游壳605与上面公开的上游壳110的不同之处在于，在上游壳605的下游端620附近是入口630，次级消声器组件640通过该入口630流体地连接。次级消声器组件640可具有围绕中心消声器室660的一组内消声器环650，或次级消声器组件640的构造可类似于关于上游壳110,505的以上公开的实施例之一。次级消声器组件640中的材料可与以上公开的上游壳110中的材料相同。至次级消声器组件640的上游入口670可由来自冷却器100的次级分支进料(未示出)供给。
图8和图9的实施例提供了多个上游消声器壳，其构造成提供消声器阻尼特性，该消声器阻尼特性在组合时导致如下阻尼特性，其可比一个上游壳可在给定的一组设计约束中提供的更精确地调节。另外，可根据需要将一个或多个次级上游消声器壳改装成主动式冷却器系统。
用语“约”旨在包括与基于提交申请时可用设备的特定量的测量相关联的误差程度。
本文使用的用语仅用于描述特定实施例的目的，且不旨在限制本公开。如本文使用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指出。还将理解的是，用语“包括”和/或“包含”在用于此说明书中时表示指出的特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但并未排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或其组合。
虽然已经参考一个或多个示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物替换其元件。此外，可制作出许多改型来使特定情形或材料适于本公开的教导内容，而不脱离其基本范围。因此，旨在本公开不限于公开为针对执行该本公开构想的最佳模式的特定实施例，而是本公开将包括落入权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种用于蒸气压缩或吸收式制冷系统的冷却器的消声器，所述消声器包括：
具有流体入口的上游壳；
在所述上游壳的下游端处连接到所述上游壳的下游壳，所述下游壳具有流体出口；
所述上游壳具有多个沿轴向相邻的外消声器环和多个沿轴向相邻的内消声器环，所述外消声器环沿轴向共延并且在所述内消声器环的径向外部并且在它们之间限定流体入口通路，其中所述外消声器环和所述内消声器环是金属网材料。
2.根据权利要求1所述的消声器，其中，所述外消声器环和所述内消声器环中的一个或两个是钢。
3.根据权利要求2所述的消声器，其中，所述外消声器环和所述内消声器环中的一个或两个是不锈钢。
4.根据权利要求3所述的消声器，其中，所述外消声器环和所述内消声器环中的一个或两个是SAE 304A不锈钢。
5.根据权利要求4所述的消声器，其中，所述外消声器环和所述内消声器环中的一个或两个是具有12％的网孔密度和6.23盎司的重量的0.008英寸壁厚类型的SAE 304A不锈钢。
6.根据权利要求1所述的消声器，其中，所述上游壳包括N组消声器环，所述N组消声器环沿轴向对准并且沿径向间隔开，以在其中提供N-1个流体通路，其中N大于或等于3。
7.根据权利要求1所述的消声器，其中，所述上游壳是初级上游壳，并且所述消声器包括在所述初级上游壳的下游端附近流体地连接到所述初级上游壳的次级上游壳，所述次级上游壳包括多个沿轴向相邻的消声器环，所述消声器环是金属网材料。
8.根据权利要求7所述的消声器，其中，所述次级消声器壳包括多个所述次级上游壳，每个所述次级上游壳均在所述上游壳的下游端附近流体地连接至所述初级上游壳。
9.根据权利要求7所述的消声器，其中，所述次级消声器壳包括N组消声器环，所述N组消声器环沿轴向对准并沿径向间隔开，以在其中提供N-1个流体通路，其中N大于或等于3。
10.一种系统，包括：
包括消声器的冷却器，所述消声器包括：
具有流体入口的上游壳；
在所述上游壳的下游端处连接到所述上游壳的下游壳，所述下游壳具有流体出口；并且
所述上游壳具有多个沿轴向相邻的外消声器环和多个沿轴向相邻的内消声器环，所述外消声器环沿轴向共延并且在所述内消声器环的径向外部并且在它们之间限定流体入口通路，其中所述外消声器环和所述内消声器环是金属网材料。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述外消声器环和所述内消声器环中的一个或两个是钢。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述外消声器环和所述内消声器环中的一个或两个是不锈钢。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述外消声器环和所述内消声器环中的一个或两个是SAE 304A不锈钢。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述外消声器环和所述内消声器环中的一个或两个是具有12％的网孔密度和6.23盎司的重量的0.008英寸壁厚类型的SAE 304A不锈钢。
15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述上游壳包括N组消声器环，所述N组消声器环沿轴向对准并且沿径向间隔开，以在其中提供N-1个流体通路，其中N大于或等于3。
16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述上游壳是初级上游壳，并且所述消声器包括在所述初级上游壳的下游端附近流体地连接到所述初级上游壳的次级上游壳，所述次级上游壳包括多个沿轴向相邻的消声器环，所述消声器环是金属网材料。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述次级消声器壳包括多个所述次级上游壳，每个所述次级上游壳均在所述上游壳的下游端附近流体地连接至所述初级上游壳。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述次级消声器壳包括N组消声器环，所述N组消声器环沿轴向对准并沿径向间隔开，以在其中提供N-1个流体通路，其中N大于或等于3。
19.一种操作冷却器系统的方法，所述冷却器系统包括消声器，所述消声器还包括：具有流体入口的上游壳；在所述上游壳的下游端处连接到所述上游壳的下游壳，所述下游壳具有流体出口，所述上游壳具有多个沿轴向相邻的外消声器环和多个沿轴向相邻的内消声器环，所述外消声器环沿轴向共延并且在所述内消声器环的径向外部并且在它们之间限定流体入口通路，并且其中所述外消声器环和所述内消声器环是金属网材料，所述方法包括：
消声，使得在80 Hz至130 Hz的倍频程带上，声压级在约78 dBA-Wtg和约80 dBA-Wtg之间。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，从静态到1000 Hz的三分之一倍频程带上的消声导致81.7 dBA的平均声压级。
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