本申请总体涉及蒸汽压缩系统。更具体地，本申请涉及蒸汽压缩系统的压缩机中的声级控制，例如但不限于供暖、通风和空调(HVAC)系统中的压缩机。
背景技术：
用于蒸汽压缩系统的一种类型的压缩机通常称为涡旋压缩机。涡旋压缩机通常包括一对涡旋构件，它们相对于彼此环绕轨道运行以对工作流体进行压缩，工作流体例如是但不限于空气或制冷剂。典型的涡旋压缩机包括具有基座和从上述基座延伸的大致螺旋涡卷(wrap)的第一静涡旋构件，以及具有基座和从上述基座延伸的大致螺旋涡卷的第二动涡旋构件。第一和第二动涡旋构件的螺旋涡卷相互交错，形成一系列的压缩室。第二动涡旋构件通过旋转轴被驱动以环绕第一静涡旋构件的轨道运行。一些涡旋压缩机在驱动上述第二动涡旋构件的旋转轴上采用偏心销。
技术实现要素：
本申请总体涉及蒸汽压缩系统。更具体地，本申请涉及蒸汽压缩系统的压缩机中的声级控制，例如但不限于供暖、通风和空调(HVAC)系统中的压缩机。
公开了一种涡旋压缩机。上述压缩机包括外壳，上述外壳包括对工作流体进行压缩的压缩机构。排出端口排出被压缩的工作流体。排出室从上述排出端口接收上述被压缩的工作流体。脉动吸收器设置在上述排出室内，上述脉动吸收器将上述排出室划分为多个体积。
公开了一种供暖、通风和空调(HVAC)系统。上述HVAC系统包括流体连接以形成传热回路的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。上述压缩机是涡旋压缩机，该涡旋压缩机包括外壳，上述外壳包括对工作流体进行压缩的压缩机构。排出端口排出被压缩的工作流体。排出室从上述排出端口接收上述被压缩的工作流体。脉动吸收器设置在上述排出室内，上述脉动吸收器将上述排出室划分为多个体积。
公开了一种衰减涡旋压缩机中脉动的方法。上述方法包括以下步骤：引导被压缩的工作流体从上述涡旋压缩机的压缩机构穿过排出端口进入上述排出室；以及引导上述被压缩的工作流体进入上述排出室内的多个体积，上述多个体积通过将脉动吸收器设置在上述排出室内形成。
附图说明
参照形成本申请的一部分并示出了可以实施本说明书中所描述的各系统和各方法的各实施例的各附图。
图1是根据一个实施例的传热回路的示意图。
图2是根据一个实施例的可以实施本说明书中公开的各实施例的压缩机的剖视图。
图3是根据一个实施例的部分压缩机的剖视图。
图4是根据一个实施例的部分压缩机的剖视图。
图5是根据一个实施例的用于压缩机的消声器组的示意图。
类似的附图标记表示全文的类似部件。
具体实施方式
本申请总体涉及蒸汽压缩系统中的声级控制。更具体地，本申请涉及蒸汽压缩系统的压缩机中的排出脉动吸收，蒸汽压缩系统例如是但不限于供暖、通风和空调(HVAC)系统。
压缩机在运行时产生声音。例如，在涡旋压缩机中，当工作流体被压缩、然后被排出到涡旋压缩机的排出室中时，被压缩的工作流体的脉动例如会从涡旋压缩机的外壳上的一个或多个壁反射。排出脉动会增加压缩机的声级。需要对涡旋压缩机的声级进行控制，使得涡旋压缩机可以在相对更安静的声级运行。在某些情况下，这可能例如被建筑规范等所需要，建筑规范等会限制例如制冷单元会产生的声音量。本申请用于通过例如阻断被压缩的工作流体的排出脉动的传输来降低涡旋压缩机的声级。
“声级”包括例如声功率级、声压级等。
“声功率级”包括例如压缩机的固有属性。在某些实施例中，声功率级可以可选地被称为声级。例如，无论压缩机位于哪里或在哪里被测量，产生声功率级为90分贝(dB)的压缩机将产生该声功率级。该声功率级可以相对于参照声功率以dB来表示：
其中“LW”是上述声功率级，“声功率，W”以及“10－12W”是声功率。需注意的是，“声功率级”与“声功率”是不同的。前者是以dB表示的量，后者是以瓦特表示的量。
“声压级”包括例如依赖于相对于该压缩机的测量位置的声音属性。例如，当远离大约1米测量时比远离大约5米测量时，压缩机将更响。声压级可以相对于参照声压以dB来表示：
其中“LP”是上述声压级，“声压，μPa”以及“20μPa”是声压。需注意的是，“声压级”与“声压”是不同的。前者是以dB表示的量，后者是以帕斯卡表示的量。
图1是根据一个实施例的传热回路10的示意图。在一个实施例中，传热回路10可以可选地被称为制冷剂回路10等。传热回路10总体包括压缩机12、冷凝器14、膨胀装置16和蒸发器18。压缩机12可以例如是涡旋压缩机，例如根据下面的图2所示和描述的涡旋压缩机。传热回路10是一个例子，并且可以被修改为包括附加部件。例如，在一个实施例中，传热回路10可以包括其他部件，例如但不限于经济器热交换器、一个或多个流量控制装置、接收罐、干燥器、抽吸式液体热交换器等。
传热回路10通常可以应用在用于控制空间(通常称为调节空间)中的环境条件(例如，温度、湿度、空气质量等)的各种系统中。这类系统的例子包括但不限于HVAC系统、运输制冷系统等。
压缩机12、冷凝器14、膨胀装置16和蒸发器18流体连接。在一个实施例中，传热回路10可以配置为能够以冷却模式运行的冷却系统(例如，空调系统)。在一个实施例中，传热回路10可以配置为可以在冷却模式和加热 /除霜模式下运行的热泵系统。
传热回路10可以根据通常已知的原理运行。传热回路10可以配置为对液体工艺流体(例如，传热流体或介质(例如，诸如但不限于水等的液体)) 进行加热或冷却，在这种情况下，传热回路10通常可以代表液体冷却器系统。传热回路10可以可选地配置为对气态工艺流体(例如，传热介质或流体(例如，诸如但不限于空气等的气体))加热或冷却，在这种情况下，传热回路 10通常可以代表空调或热泵。
在运行时，压缩机12将工作流体(例如，传热流体(例如，制冷剂等)) 从相对较低压力的气体压缩到相对较高压力的气体。上述相对较高压力的气体也处于相对较高的温度，其从压缩机12排出并流过冷凝器14。根据通常已知的原理，该工作流体流过冷凝器14并将热量排到工艺流体(例如，水、空气等)上，从而对该工作流体进行冷却。现在处于液体形式的经冷却的工作流体流到膨胀装置16。膨胀装置16降低上述工作流体的压力。结果，一部分上述工作流体被转化为气态形式。现在处于混合液体和气态形式的工作流体流到蒸发器18。上述工作流体流过蒸发器18并从工艺流体(例如，传热介质(例如，水、空气等))吸收热量，对上述工作流体进行加热并将其转化为气态形式。气态工作流体然后返回到压缩机12。当传热回路例如以冷却模式运行时(例如，当压缩机12启用时)，上述过程继续进行。
图2示出了根据一个实施例的可以实施本说明书中公开的各实施例的压缩机12的剖视图。压缩机12可以用在图1的传热回路10中。应当理解，压缩机12也可以用于除传热回路之外的用途。例如，压缩机12可用于对除传热流体(例如，天然气等)之外的空气或气体进行压缩。应当理解，压缩机 12可以包括在本说明书中未详细描述的附加特征。例如，压缩机12包括用于存储要被引入压缩机12的活动结构的润滑剂的润滑剂贮槽100。
图示的压缩机12是单级(single-stage)涡旋压缩机。更具体地，所示的压缩机12是单级立式(vertical)涡旋压缩机。应当理解，本说明书中描述的原理并不意欲限制于单级涡旋压缩机，它们可以应用于具有两个或多个压缩级的多级涡旋压缩机。通常，本说明书中公开的各实施例以具有垂直或近似垂直曲轴(例如，曲轴28)的压缩机来说明。应当理解，各实施例也可以应用于卧式(horizontal)压缩机。
压缩机12以剖面侧视图示出。压缩机12包括外壳22。外壳22包括上部22A和下部22B。在运行时，上部22A处于或大约处于排出压力，下部 22B处于或大约处于吸入压力。压缩机12包括吸入口110和排出口115。
压缩机12包括动涡旋件24和非动涡旋件26。非动涡旋件26可以可选地称为例如静涡旋件26、定涡旋件26等。非动涡旋件26借助于十字滑块联轴器(an Oldham coupling)27与动涡旋件24啮合地对准。动涡旋件24和非动涡旋件26可以选择性地称为对工作流体(例如，诸如制冷剂等的传热流体) 进行压缩的压缩机构。被压缩的工作流体经由排出端口50被提供到排出口 115。
压缩机12包括驱动轴28。驱动轴28可以可选地称为曲轴28。驱动轴 28可以由例如电动机30旋转驱动。电动机30通常可以包括定子32和转子 34。驱动轴28固定到转子34上，使得驱动轴28随着转子34的旋转而旋转。电动机30、定子32和转子34可以根据通常已知的原理运行。驱动轴28可以例如通过过盈配合(an interference fit)等固定到转子34上。在一个实施例中，驱动轴28可连接到外部电动机、内燃机(例如，柴油发动机或汽油发动机)等。应当理解，在这种实施例中，电动机30、定子32和转子34将不存在于压缩机12中。
图3示出了根据一个实施例的压缩机12A的上部22A的剖视图。压缩机 12A可以用在图1的传热回路10中。应当理解，压缩机12A也可以用于除传热回路之外的用途。例如，压缩机12A可用于对除传热流体(例如，天然气等)之外的空气或气体进行压缩。应当理解，压缩机12A可以包括在本说明书中未详细描述的附加特征。压缩机12A可以包括与以上根据图2所示和描述的压缩机12相同或类似的各方面。
压缩机12A包括设置在外壳22的上部22A中的排出端口50、排出室52、脉动吸收器54以及脉动室56。
在运行时，压缩机构(例如，图2中的动涡旋件24和非动涡旋件26) 对工作流体(例如，诸如制冷剂等的传热流体)进行压缩。被压缩的工作流体在方向D上由排出端口50被提供。上述压缩机构和排出端口50可以根据已知的原理进行运作来提供处于相对高压力的工作流体。被压缩的工作流体进入排出室52。被压缩的工作流体可以与脉动吸收器54相互作用。脉动吸收器54可以经由脉动吸收器54中一个或多个通路中的摩擦以及工作流体的相关联加热来吸收声音、分散上述工作流体，和/或减少排出室52中工作流体的脉动。脉动吸收器54中的一个或多个通路可以例如通过例如显微镜在放大倍率下可观察。脉动吸收器54可以例如是设置于排出室52内的多孔构件，以将排出室划分为第一部分52A和第二部分52B。排出室的第二部分52B形成脉动室56。在一个实施例中，脉动吸收器54可以例如由烧结金属、穿孔金属片、微穿孔金属片、金属纤维，适于吸收和/或限制工作流体中的脉动级别的其他材料等组成。
脉动吸收器54具有厚度T。厚度T可以基于为脉动吸收器54所选择的材料属性(例如，孔隙率、声学属性、刚度等)和待减弱的频率范围来选择以实现期望的脉动减少。在一个实施例中，脉动吸收器被设置为距离排出端口50一距离L1处。在一个实施例中，距离L1可以被选择以提供脉动吸收器54的最优效果(例如，相对最大的声级降低)。在一个实施例中，距离 L1可以基于例如优化特定频率范围上的脉动减少来选择。包括第一部分和第二部分52A、52B的排出室52从排出端口50到外壳22的上部22A的内表面延伸一距离L2。从脉动吸收器54的上表面到外壳22的上部22A的内表面的距离表示为L3，因此，距离L1加距离L3和脉动吸收器54的厚度T等于距离L2。对距离L1、L2、L3和厚度T进行组合选择以确定脉动吸收器 54的吸收效果。可以例如基于压缩机12的运行参数(例如，运行速度和频率范围等)来选择L1、L2和L3的组合。
在一个实施例中，脉动吸收器54可以在制造外壳22时被包括在压缩机 12A的外壳22的上部22A中。在一个实施例中，脉动吸收器54可以在制造后被安装到压缩机12A的外壳22中，包括在压缩机12A运行后被安装到压缩机12A的外壳22中。也就是说，根据一个实施例，脉动吸收器54可以被改装到压缩机12A中。
在一个实施例中，脉动吸收器54可以吸收来自排出端口50的被压缩的工作流体的压力脉动。在一个实施例中，压力脉动的吸收可以例如降低压缩机12A的总声级。因此，在一个实施例中，具有脉动吸收器54的压缩机12A 可以比不包括脉动吸收器54的压缩机相对更安静地运行。
图4示出了根据一个实施例的部分压缩机12B的剖视图。压缩机12B可以用在图1的传热回路10中。应当理解，压缩机12B也可以用于除传热回路之外的用途。例如，压缩机12B可以用于对除传热流体(例如，天然气等) 之外的空气或气体进行压缩。应当理解，压缩机12B可以包括在本说明书中未详细描述的附加特征。压缩机12B可以包括与以上根据图2和图3所示和描述的压缩机12和12A相同或类似的各方面。
除了根据以上图3所示和描述的各方面外，压缩机12B包括设置在脉动室56内的多个调谐构件58。多个调谐构件58将脉动室56划分为多个分离的脉动室56A-56H。可以理解，可以对调谐构件58的数量并因而对脉动室 56A-56H的数量进行改变。例如，在所示的实施例中，示出了八个脉动室 56A-56H。可以增加或减少该数量。例如，图3的实施例包括单个脉动室56。可选地，也可以增加脉动室的数量。脉动室56A-56H的数量和尺寸可以基于多个因素来确定。例如，脉动室56A-56H的数量通常可以被选择以在压缩机 12B的宽范围运行条件下来调谐频率。在一个实施例中，脉动室56A-56H的数量会受到例如压缩机12B的尺寸、制造限制等的限制。
调谐构件58在脉动吸收器54与外壳22的上部22A的内表面之间延伸。调谐构件58通常以相对于脉动吸收器位于脉动室52B内的表面成或大约成 90°的角度α延伸。因此，调谐构件58通常可以沿平行于压缩机12B的纵轴的方向延伸。调谐构件58在脉动吸收器54与压缩机12B的外壳22的上部 22A之间延伸一距离L4。如图4所示，距离L4会沿宽度W1依据调谐构件 58的位置而改变。可以理解，宽度W1可以表示压缩机12B的外壳22的上部22A的直径。距离W2沿距离W1的方向在调谐构件58之间被限定。距离W1大于距离W2。距离W2可以改变以产生具有不同体积的脉动室 56A-56H。改变体积可以例如对各脉动室56A-56H会有效的频率进行调谐。在示出的实施例中，调谐构件58从脉动吸收器54延伸到外壳22的上部22A。可以理解，一个或多个调谐构件58可以从脉动吸收器54延伸并在外壳22 的上部22A前终止。在一个实施例中，调谐构件可以是相对有弹性(flexible) 的。
在一个实施例中，脉动吸收器54和脉动室56A-56H可以在制造外壳22 时被包括在压缩机12B的外壳22的上部22A中。在一个实施例中，脉动吸收器54和脉动室56A-56H可以在制造后被安装到压缩机12B的外壳22中。包括在压缩机12B运行后被安装到压缩机12B的外壳22中。也就是说，根据一个实施例，脉动吸收器54和脉动室56A-56H可以被改装到压缩机12B 中。
在一个实施例中，脉动吸收器54和脉动室56A-56H可以吸收来自排出端口50的被压缩的工作流体的压力脉动。在一个实施例中，压力脉动的吸收可以例如降低压缩机12B的总声级。因此，在一个实施例中，具有脉动吸收器54和脉动室56A-56H的压缩机12B可以比不包括脉动吸收器54或脉动室 56A-56H的压缩机相对更安静地运行。在一个实施例中，压缩机12B可以比图3中的压缩机12A相对更安静地运行。
图5是压缩机(例如图2的压缩机12)的消声器200的示意图。出于附图和说明书的简洁性，在没有示出压缩机12的剩余部分的情况下示出消声器 200。消声器200设置于压缩机12的外壳22(图2)的上部22A(图2)内。在一个实施例中，多个消声器200可以被包括在上部22A中。例如，在其为立式压缩机的压缩机12中，多个消声器200可以垂直堆叠(例如沿压缩机 12的纵轴)。在这类实施例中，第一多个消声器200可以设置于排出端口50 与外壳22的上部22A之间的第一位置处，第二多个消声器200可以设置于第一多个消声器200与外壳22的上部22A之间。在一个实施例中，包括附加消声器200可以提高消声器200降低压缩机12的声级的效果。在这类实施例中，消声器200可以被调谐以减弱不同频率的排出脉动，从而扩大消声器 200的有效频率范围。
消声器200包括多个消声器组202A-202D。消声器组202A-202D可以可选地称为共振器202A-202D。在一个实施例中，消声器组202A-202D有时可以称为赫姆霍兹(Helmholtz)共振器202A-202D。共振器202A-202D包括体积204A-204D，各体积204A-204D经由连接管206A-206D与压缩机12的排出端口50流体连通。在一个实施例中，连接管206A-206D可以取向为连接管206A-206D的纵轴208A-208D与排出端口50垂直或大致垂直。赫姆霍兹共振器可以近似于弹簧上的质量，并因此可以如此进行机械定义。因此，赫姆霍兹共振器可以具有质量元件和弹性元件。运行时，体积204A-204D用作共振器的弹性元件，连接管206A-206D内被压缩的工作流体用作质量元件。在功能上，消声器组202A-202D用于抑制来自压缩机12的排出脉动。
体积204A-204D被示出为大致圆形。可以理解，体积204A-204D的具体几何形状不限于大致圆形。在一个实施例中，体积204A-204D可以加工成压缩机12的铸件。
连接管206A-206D可以被修改以将消声器组202A-202D中的每个消声器组调谐到不同频率。例如，修改连接管206A-206D的一个或多个尺度(例如，壁的直径、长度和/或厚度)或修改连接管206A-206D的体积可以改变连接管206A-206D的衰减频率。在一个实施例中，连接管206A-206D可以衬有多孔材料。例如，在一个实施例中，连接管206A-206D可以由烧结金属等制成，在这类实施例中，使用多孔材料可以例如增加声音吸收。
在一个实施例中，消声器200不影响压缩机12的排出压降。因此，由于工作流体相邻于消声器200穿过而不是直接穿过消声器200，可以在仅仅对压缩机12的效率有限的影响下降低压缩机的声级。
在一个实施例中，消声器200可以在制造外壳22时被包括在压缩机12 的外壳22的上部22A中。在一个实施例中，消声器200可以在制造后被安装到压缩机12的外壳22中，包括在压缩机12运行后被安装到压缩机12的外壳22中。也就是说，根据一个实施例，消声器200可以被改装到压缩机 12中。
可以理解，尽管分开描述，但是根据一个实施例，附图2－5的各方面可以在单个压缩机中结合。
各方面：
需注意的是，各方面1－11中任一方面可以与各方面12－22和/或23－ 25中任一方面相结合。各方面12－22中任一方面可以与各方面23－25中任一方面相结合。
方面1.一种涡旋压缩机，其特征在于，包括：
外壳，所述外壳包括：
压缩机构，所述压缩机构对工作流体进行压缩；
排出端口，被压缩的工作流体通过所述排出端口被排出；
排出室，所述排出室从所述排出端口接收所述被压缩的工作流体；以及
脉动吸收器，所述脉动吸收器设置在所述排出室内，所述脉动吸收器将所述排出室划分为多个体积。
方面2.根据方面1所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述脉动吸收器是多孔材料，所述多孔材料设置为垂直于所述排出端口的纵轴，以将所述排出室划分为两个室。
方面3.根据方面2所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述脉动吸收器由烧结金属、穿孔金属片、微穿孔金属片、金属纤维或另一个脉动吸收介质制成。
方面4.根据方面1－3中任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述脉动吸收器设置在距离所述排出端口一距离处，所述距离基于在特定频率范围中对所述工作流体中脉动的吸收。
方面5.根据方面2－4中任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，还包括调谐构件，所述调谐构件设置为垂直于所述脉动吸收器。
方面6.根据方面5所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述调谐构件设置在所述脉动吸收器相对远离所述排出端口的一侧上。
方面7.根据方面5－6中任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述调谐构件形成多个脉动室。
方面8.根据方面7所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述多个脉动室设计成对所选择的频率进行衰减，所述多个脉动室具有不同的体积。
方面9.根据方面1－8中任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述脉动吸收器包括消声器组，所述消声器组包括体积和连接管。
方面10.根据方面9所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述连接管的纵轴垂直于所述排出端口的纵轴。
方面11.根据方面9－10中任一项所述的涡旋压缩机，其特征在于，所述连接管衬有多孔材料。
方面12.一种供暖、通风和空调(HVAC)系统，其特征在于，包括：
流体连接以形成传热回路的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，
其中，所述压缩机是涡旋压缩机，所述涡旋压缩机包括：
外壳，所述外壳包括：
压缩机构，所述压缩机构对工作流体进行压缩；
排出端口，被压缩的工作流体通过所述排出端口被排出；
排出室，所述排出室从所述排出端口接收所述被压缩的工作流体；以及
脉动吸收器，所述脉动吸收器设置在所述排出室内，所述脉动吸收器将所述排出室划分为多个体积。
方面13.根据方面12所述的HVAC系统，其特征在于，所述脉动吸收器是多孔材料，所述多孔材料设置为垂直于所述排出端口的纵轴，以将所述排出室划分为两个室。
方面14.根据方面13所述的HVAC系统，其特征在于，所述脉动吸收器由烧结金属、穿孔金属片或微穿孔金属片制成。
方面15.根据方面12－14中任一项所述的HVAC系统，其特征在于，所述脉动吸收器设置在距离所述排出端口一距离处，所述距离基于在特定频率范围中对所述工作流体中脉动的吸收。
方面16.根据方面13－15中任一项所述的HVAC系统，其特征在于，还包括调谐构件，所述调谐构件设置为垂直于所述脉动吸收器。
方面17.根据方面16所述的HVAC系统，其特征在于，所述调谐构件设置在所述脉动吸收器相对远离所述排出端口的一侧上。
方面18.根据方面16－17中任一项所述的HVAC系统，其特征在于，所述调谐构件形成多个脉动室。
方面19.根据方面18所述的HVAC系统，其特征在于，所述多个脉动室设计成对所选择的频率进行衰减，所述多个脉动室具有不同的体积。
方面20.根据方面12－19中任一项所述的HVAC系统，其特征在于，所述脉动吸收器包括消声器组，所述消声器组包括体积和连接管。
方面21.根据方面20所述的HVAC系统，其特征在于，所述连接管的纵轴垂直于所述排出端口的纵轴。
方面22.根据方面20－21中任一项所述的HVAC系统，其特征在于，所述连接管衬有多孔材料。
方面23.一种衰减涡旋压缩机中脉动的方法，其特征在于，包括以下步骤：
引导被压缩的工作流体从所述涡旋压缩机的压缩机构穿过排出端口进入所述排出室；以及
引导所述被压缩的工作流体进入所述排出室内的多个体积中，所述多个体积通过将脉动吸收器设置在所述排出室内形成。
方面24.根据方面23所述的方法，其特征在于，在制造所述涡旋压缩机时执行划分。
方面25.根据方面24所述的方法，其特征在于，在制造所述涡旋压缩机后执行划分。
本说明书中所使用的术语意欲对各具体实施例进行描述并不意欲进行限制。各术语“一”、“一个”和“该”也包括复数形式，除非以其他方式清晰地指出。各术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指示所陈述的各特征、各整数、各步骤、各操作、各元件和/或各部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在或添加。
对于前面所述，可以理解，在不偏离本申请范围的情况下，可以在细节上进行修改，特别是在所使用的结构材料和各部件的形状、尺寸和布置等事项上。本说明书内所使用的词“实施例”可以但不必需是指同一个实施例。本说明书及所描述的各实施例仅是示例性的。在随后的权利要求书所指示的公开的真正范围和精神下，在不偏离其基本范围的情况下可以设想其他和更多实施例。