一种排气消音组件、压缩机和空调器的制作方法
本公开涉及空调技术领域，具体涉及一种排气消音组件、压缩机和空调器。
背景技术：
目前高压腔涡旋压缩机的消音器多采用金属类板状结构盖于静盘上，但经实验测试证明，增加消音器结构对压缩机的影响并不全是正面的。对于98高速涡旋项目压缩机的消音器方案噪音测试结果显示，消音器通常在60hz上下的中频区域具有相对明显(1到2db)的消音效果，但在低频和高频效果不明显，甚至反而会使噪音增加。考虑到在低频情况下压缩机的声音往往不如风机大，在高频又不能降低噪声，日立的新型涡旋压缩机已经取消了消音器结构。
根据局部的振动测试显示，其表明，当不存在消音器时，上盖的局部振动幅度明显高于有消音器的振动幅度，这证明了在没有消音器的情况下，气体从静盘上孔冲出后会直冲上盖，引发上盖的振动。但在无消音器，排气直冲上盖的情况下，有无消音器对总体噪音相差不多，也证明了在有消音器的情况下，气体同样冲击了压缩机内的某一部位，进而导致了整个压缩机的振动。很明显的，因为消音器挡在了上盖与排气口之间，所以消音器代替上盖成为了气体直接激振的结构。
实际上，消音器的材料是大都使用金属材料，而金属材料的阻尼系数都比较低，即，该材料几乎不能使从自身传递的振动产生任何衰减，仅能够传递振动。目前消音器的主要作用，仅仅在于将排出高压气体的激振点从压缩机上盖改为压缩机内部的板状金属消音器。在低频情况下，振动本身较小，不容易向其他零件传导，而上盖与外壳作为一个整体，其总体杨氏模量，质量和体积都比消音器要大，振动产生的激励较小，这使得气体冲击消音器造成的噪声振动大于气体冲击外壳的振动，因此装消音器会增大噪音。而在高频段，由于振动过大，消音器自身的振动无法完全通过紧固螺钉传导到压缩机整体结构上，导致消音器自身产生了极大的振动，相对的，上盖与壳体，机体的连接总体上要大于壳体本身。直接冲击在外壳上的振动很容易传导到整个壳体，这也很可能是消音器在低频和高频效果较差的主要原因。
目前，存在通过在壳体上增加阻尼层，脚垫，以及增加壳体重量的方式降低振动的方法，这些方式的核心点都在于通过降低壳体受振动的激励来降低噪声，但壳体相对巨大，整体附着阻尼层会大幅提高成本，且压缩机的质量和体积都会有明显提高。而在消音器的改进上，主要厂家大都因为消音器对降噪效果影响较弱，而直接取消消音器。已有在阻尼层上增加消音器的公开，但在不改变原消音器材料——钢的前提下，经计算需要张贴阻尼层的厚度较大，且由于未考虑到涡旋压缩机消音器与静盘的连接特点，直接使用的效果十分有限。
现有压缩机通常将增焓腔与消音腔做成一体的盖状消音器，用来能够消音的同时还能够补气增焓作用，但是为了提高消音能力通过在壳体上增加阻尼层，脚垫，却导致使得密封性受到严重影响，并且还导致壳体相对巨大，整体附着阻尼层会大幅提高成本，且压缩机的质量和体积都会有明显提高，若为了保证增焓的密封性能却又使得消音效果欠佳。并且对于顶部输入吸气管和增焓管的涡旋压缩机而言，振动会因为密封增焓管的内沿螺钉直接传导到静盘上，导致其减振性能不佳。
由于现有技术中的压缩机无法同时提高增焓部件的密封性能和保证排气消音的性能等技术问题，因此本公开研究设计出一种排气消音组件、压缩机和空调器。
公开内容
因此，本公开要解决的技术问题在于克服现有技术中的压缩机存在无法同时提高增焓部件的密封性能和保证排气消音的性能的缺陷，从而提供一种排气消音组件、压缩机和空调器。
为了解决上述问题，本公开提供一种排气消音组件，其包括：
消音部件和增焓部件，所述消音部件与泵体结构的排气口连通，以将排气引入所述消音部件的消音腔中进行消音，所述增焓部件包括固定部件，所述固定部件上设置有增焓孔、以将补气气体通过所述增焓孔引入所述泵体结构中以对压缩机进行增焓，且所述消音部件为由复合材料制成的一体式结构，所述复合材料包括至少一种阻尼材料，所述增焓部件由金属材料制成，所述阻尼材料的阻尼系数＞所述金属材料的阻尼系数，且所述消音部件和所述增焓部件相互间隔而不接触。
在一些实施方式中，所述阻尼材料包括ptfe高分子材料，和/或，所述金属材料包括铸铁或钢。
在一些实施方式中，所述复合材料还包括第二材料，所述第二材料的阻尼系数低于所述阻尼材料的阻尼系数，所述消音部件的耦合阻尼ξ为：
其中，β2为阻尼材料与第二材料的杨氏模量比，α2为阻尼材料与第二材料的厚度比，η为阻尼材料的阻尼系数。
在一些实施方式中，由所述耦合阻尼得到反射系数表达式如下：
其中ρ0为第二材料自身密度，e0为第二材料杨氏模量，求出kp后即可求出r，r为反射系数或衰减系数，i为虚数，h为第二材料的厚度。
在一些实施方式中，所述压缩机包括静涡盘，所述静涡盘具有排气的所述排气口，所述消音部件与所述静涡盘连接、且所述消音部件的内部消音腔与所述排气口连通；所述静涡盘还包括用于补气的补气口，所述增焓部件与所述静涡盘连接、且所述增焓部件的所述增焓孔与所述补气口连通。
在一些实施方式中，所述排气口朝向上方排气，所述消音部件设置于所述静涡盘的上端；或者所述排气口朝向下方排气，所述消音部件设置于所述静涡盘的下端；
所述补气口朝向下方补气，所述增焓部件设置于所述静涡盘的上端；或者所述排气口朝向上方补气，所述增焓部件设置于所述静涡盘的下端。
在一些实施方式中，所述消音部件上设置有至少一个第一通孔，以允许螺纹紧固件从中穿过而将所述消音部件固定。
在一些实施方式中，所述消音部件包括底盘和凸起部，所述凸起部为一端与所述底盘连接、另一端朝远离所述底盘的方向凸起的结构，所述凸起部形成为所述消音腔，所述第一通孔设置于所述底盘上。
在一些实施方式中，且所述第一通孔为多个，且在横截面内、多个所述第一通孔位于同一圆周上的位置。
在一些实施方式中，所述增焓部件上设置有至少一个第二通孔，以允许螺纹紧固件从中穿过而将所述增焓部件固定，且所述第二通孔为多个，且在横截面内、存在至少两个所述第二通孔位于同一圆周上，还存在至少一个所述第二通孔位于所述同一圆周的径向内侧的位置。
本公开提供一种压缩机，其包括前任一项所述的排气消音组件。
本公开提供一种空调器，其包括前任一项所述的排气消音组件或包括前述的压缩机。
本公开提供的一种排气消音组件、压缩机和空调器具有如下有益效果：
1.本公开通过将传统增焓部件与消音部件为一体的盖状消音器拆成两部分，分别为金属材料制成的固定部件与复合材料制成的排气消音腔，为两个独立零件，在安装后保持微弱间隙，互不接触，从而防止振动互相传导，由于两腔室分离，致使对密封性需求不大的消音腔不必与增焓部件使用侧重于与静盘紧密配合的材料，从而使消音腔可以直接使用减振效果较好的复合材料(复合材料包括至少一种阻尼材料)，从而大幅提高消音器的减振效果；同时使得对减振要求不大、却对密封性要求高的增焓部件采用金属材料、其阻尼系数小，但密封性能高，能够有效提高增焓部件的密封性能，从而同时有效地提高了增焓部件的密封性能和提高了排气消音的性能，使得补气增焓和排气消音同时进行。
2.传统消音器为固定增焓腔，保证其密封性，通常至少会有至少一到两个螺钉打在内沿进行约束，影响减振效果，而本公开通过分离增焓部件与消音部件，使增焓部件的内沿螺钉不再影响消音腔的减振效果，消音部件上的第一通孔上设置的螺钉位于同一圆周上，振动传递路径同样很长，不会减弱减振效果。
附图说明
图1是本公开的排气消音组件的立体结构图；
图2是本公开的排气消音组件的俯视结构图；
图3是本公开的排气消音组件的正视结构图；
图4是本公开的声音在阻尼层消音器上的传播模型；
图5是本公开排气消音组件的1000hz以内反射系数随频率变化曲线；
图6是现有技术排气消音组件的1000hz以内反射系数随频率变化曲线。
附图标记表示为：
1、消音部件；11、底盘；12、凸起部；13、第一通孔；14、消音部件排气孔；2、增焓部件；21、固定部件；22、增焓孔；23、第二通孔；3、间隙；4、静涡盘；5、泵体排气孔；6、吸气管插入孔。
具体实施方式
如图1-5所示，本公开提供一种排气消音组件，其包括：
消音部件1和增焓部件2，所述消音部件1与泵体结构的排气口(泵体排气孔5)连通，以将排气引入所述消音部件1的消音腔中进行消音，所述增焓部件2包括固定部件21，所述固定部件21上设置有增焓孔22、以将补气气体通过所述增焓孔22引入所述泵体结构中以对压缩机(优选涡旋压缩机)进行增焓，且所述消音部件1为由复合材料制成的一体式结构，所述复合材料包括至少一种阻尼材料，所述增焓部件2由金属材料制成，所述阻尼材料的阻尼系数＞所述金属材料的阻尼系数，且所述消音部件1和所述增焓部件2相互间隔间隙3而不接触。
本公开通过将传统增焓部件与消音部件为一体的盖状消音器拆成两部分，分别为金属材料制成的增焓部件与复合材料制成的排气消音腔，为成两个独立零件，在安装后保持微弱间隙，互不接触，从而防止振动互相传导，由于两腔室分离，致使对密封性需求不大的消音部件不必与增焓部件使用侧重于与静盘紧密配合的材料，从而使消音腔可以直接使用减振效果较好的复合材料(包括只是一种阻尼材料)，从而大幅提高消音器的减振效果；同时使得对减振要求不大、却对密封性要求高的增焓部件采用金属材料、其阻尼系数小，但密封性能高，能够有效提高增焓部件的密封性能，从而同时有效地提高了增焓部件的密封性能和提高了排气消音的性能，使得补气增焓和排气消音同时进行。
在一些实施方式中，所述阻尼材料包括ptfe或peek，和/或，所述金属材料包括铸铁或钢。这是本公开的阻尼材料的优选材料，通过使用ptfe等工程高分子材料作为消音器的组成部分，该部分材料拥有的吸振效果和耦合效果都比较好，出于对比验证的角度，这里也采用同样的材料作为阻尼层消音器的阻尼层材料。使用ptfe或peek的复合材料，这些材料具有较大的杨氏模量，其本身已经可以作为结构材料的一部分，替代包括新能源汽车中的齿轮等，具有质量轻，吸振效果好的优点。消音部件脱离增焓部件作为单独的零件，其结构强度要求相对于密封腔来说是比较小的，因此应着重于使用这类材料以达成更好的吸振效果。
在一些实施方式中，所述复合材料还包括第二材料，所述第二材料的阻尼系数低于所述阻尼材料的阻尼系数，所述消音部件的耦合阻尼ξ为：
其中，β2为阻尼材料与第二材料的杨氏模量比，α2为阻尼材料与第二材料的厚度比，η为阻尼材料的阻尼系数。
通过分析可知，从排气口冲出的高压气体，必然会对某一个部件产生冲击，这一部件就会成为被气体激振的主体，这一激振的主体会将振动沿约束传递到整个结构，导致整机的振动。也就是说，如果能直接降低这一激振主体的振动，就能进而减少整个压缩机产生的振动。本公开通过在消音器的上方增加一阻尼层结构，使得两者耦合后的阻尼变大，从而当振动传过消音器并进而传递到静盘时，振动已经得到了衰减，从而后续传递到整个机体上的振动，以及压缩机发出的噪声都会降低。
为计算本文涉及到的吸振效果，本公开通过反射系数直观地说明当两种材料耦合时，结构入射波与反射波的幅值比：
根据声学原理，当两种材料耦合时，其耦合阻尼可写为
在一些实施方式中，由所述耦合阻尼得到反射系数表达式如下：
其中ρ0为第二材料自身密度，e0为第二材料杨氏模量，求出kp后即可求出r，r为反射系数或衰减系数，可直观显示出结构的吸振效果，一般原振幅与反射系数相乘即为吸振后的振幅即，若在某频率下r＝0.9，则总体上该频率的振幅会在通过减振结构后变为原来的0.9倍，i为虚数，h为第二材料的厚度。
反射系数是声音传递之后的衰减系数，如果你发出了声音幅度为a，某结构反射系数为0.8，当噪音传过该结构后反射系数为0.8a。
阻尼材料与第二材料，对于本公开所提出的结构，整个消音腔都由单一复合材料构成，因此可将复合材料带入第二材料，阻尼材料的厚度参数直接代入0，从而求出仅有阻尼较大的第二材料时反射系数的变化公式。
通过反射系数表达式，有两点结论是显而易见的：1.阻尼越大，吸振效果越好，而在不改变材料的情况下，提升α2，β2和η都可以增加耦合阻尼2.振动在结构上传递的距离越长，衰减越大。
通过以上结论，可以建立起一个如图4所示的消音器的激振模型：在假定消音器为圆形，被紧固螺钉固定在静盘上方外沿侧，则高压气体从排气口排出后冲击消音器的中心，引起振动，振动会沿消音器板从内而外在消音器板面传播，削减，最后传播到外沿的紧固螺钉上，并将振动沿螺钉约束传递到静盘上。对于完全对称的圆形消音器，中心激振点到任意一个紧固螺钉约束的距离都等于半径，故可以按反射系数公式求解。
现对于该理想圆形阻尼消音器结构，进行举例计算：
本公开实施例：设示例复合消音腔厚度为3mm，上盖板半径r＝60mm，材料为一种阻尼系数较高的复合材料，如(ptfe复合塑料)，其参数为杨氏模量7gpa，密度1000g/cm^3。求得反射系数图像如图5所示，可以看出，该吸振结构的吸振效果随频率的增高而增加，在1000hz时，吸振效已经超越25％，而对于更高的频段，吸振效果则会继续增加，这一结论证明，本结构对于机体的降噪来说，有着极大的提高。
在一些实施方式中，所述压缩机(优选涡旋压缩机)包括静涡盘4，所述静涡盘4具有排气的所述排气口，所述消音部件1与所述静涡盘4连接、且所述消音部件1的内部消音腔与所述排气口连通；所述静涡盘4还包括用于补气的补气口，所述增焓部件2与所述静涡盘4连接、且所述增焓部件2的所述增焓孔与所述补气口连通；所述增焓孔22处还设置有止回阀。
这是本公开的进一步优选结构形式，即消音部件和增焓部件均设置在静涡盘上，与静涡盘固定连接为一体，但是消音部件和增焓部件之间间隔而不相接触、以避免振动传递。
在一些实施方式中，所述排气口朝向上方排气，所述消音部件1设置于所述静涡盘4的上端；或者所述排气口朝向下方排气，所述消音部件1设置于所述静涡盘4的下端；
和/或，所述补气口朝向下方补气，所述增焓部件2设置于所述静涡盘4的上端；或者所述排气口朝向上方补气，所述增焓部件2设置于所述静涡盘4的下端。
在一些实施方式中，所述消音部件1上设置有至少一个第一通孔13，以允许螺纹紧固件从中穿过而将所述消音部件1固定。
在一些实施方式中，所述消音部件1包括底盘11和凸起部12，所述凸起部12为一端与所述底盘11连接、另一端朝远离所述底盘11的方向凸起的结构，所述凸起部12形成为所述消音腔，所述第一通孔13设置于所述底盘11上。
本公开通过第一通孔设置在底盘上，使得通过底盘与静涡盘进行固定连接。
在一些实施方式中，所述第一通孔为多个，且在横截面内、多个所述第一通孔位于同一圆周上的位置。本公开的多个第一通孔位于同一圆周上，有效地避免在消音部件径向向内再设置第一通孔而导致减振距离减小，能够有效地增大减振距离，提高减振效果。
在一些实施方式中，所述消音部件1和所述增焓部件2拼接而形成圆盘的结构，所述圆盘结构具有中心：
所述增焓部件2上设置有至少一个第二通孔23，以允许螺纹紧固件从中穿过而将所述增焓部件2固定，且所述第二通孔为多个，且在横截面内、存在至少两个所述第二通孔位于同一圆周上，还存在至少一个所述第二通孔位于所述同一圆周的径向内侧的位置。
本公开通过在增焓部件的内周侧还设置至少一个第二通孔(即距离中心的距离为s1的内侧孔)，能够有效地提高对增焓部件的密封性能(否则会从内侧产生泄漏漏气的不利情况)。
本公开还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的排气消音组件。
本公开还提供一种空调器，其包括前任一项所述的排气消音组件或包括前述的压缩机。
分离式消音器的优势
以上推导过程，证明了振动在按理论模型中传递的情况下，可以达到可观的减振效果，但为了达到这样的减振效果，也要求对传统消音器进行改变。
为使消音器起到阻尼器的效果，在结构上必须要保证两点特征，其一为金属消音器与阻尼材料的耦合阻尼足够大，能够达到有效吸振的程度，其二在于振动在有阻尼区域传递了足够长的距离，如果振动刚传到消音器上，只经过很短的距离就传回到静盘上，则振动就无法得到有效的削减。正因为这样，本公开要求排气孔正对消音器中心，且约束必须在静盘上端面外沿。这样才能保证向各个方向传递的振动都在消音腔复合材料上经过了等于圆形板半径的距离后，再从约束螺钉传递到静盘上，使得各方向的振动都得到了充分的削减。
本公开的分离式消音器相对现有的阻尼层消音器的优势
阻尼层消音器即使用金属与阻尼材料耦合达成吸振效果，在吸振原理上，有着和本公开类似的效果，故相关公开应该使用本公开中排气及螺钉排布结构，才能与本公开形成有效对比。
阻尼层消音器的缺点在于并未把消音器拆成两部分，而一般消音器都是用铸铁或钢等，和静盘相类似的材料以达到密封效果，故它本身杨氏模量比较大。根据上述已经推导的理论，杨氏模量较大，阻尼系数较小的材料，需要厚度较大，阻尼系数较高，杨氏模量很大的阻尼材料才能满足相关要求。
本公开使用ptfe等工程高分子材料作为消音器的组成部分，该部分材料拥有的吸振效果和耦合效果都比较好，出于对比验证的角度，这里也采用同样的材料作为阻尼层消音器的阻尼层材料。
现有对比例：设示例消音器盖板厚度为3mm，上盖板半径r＝60mm，材料为钢(杨氏模量210gpa，密度7800g/cm^3)则当在该结构上附加一5mm厚，杨氏模量为7gpa，密度为1000g/cm^3的阻尼层时，求得反射系数图像如图5所示，可以看出，该吸振结构的吸振效果随频率的增高而增加，在1000hz时，吸振效果达到了10％。也就是说，该方法在消音器盖板总厚度比本公开高2倍的情况下，吸振效果比本公开低两倍以上。
当然，以上计算这不意味着只要采取这样的结构就能让整个机体的噪声在1khz降低25％或10％，这是因为消音器能减小的只是从排气口冲出的高压气体所造成的振动，这部分振动是机体振动的主要原因之一，此外，排气虽然直冲消音器，但排出消音器的气体也会有一小部分冲击其他结构产生噪声，或气体本身振动就会造成一定的声音，但在有无消音器对上盖振动的影响中已经证实：排出气体首先冲击的结构会成为机体中主要的激振源，因此阻尼层消音器对自身振动的衰减能力必然会较大地影响压缩机的整体性能。
分离式复合材料消音器的典型结构
以上推导过程，证明了振动在按理论模型中传递的情况下，可以达到可观的减振效果，但为了达到这样的减振效果，也要求对传统消音器进行改变。
为使消音器起到阻尼器的效果，在结构上必须要保证两点特征，其一为金属消音器与阻尼材料的耦合阻尼足够大，能够达到有效吸振的程度，其二在于振动在有阻尼区域传递了足够长的距离，如果振动刚传到消音器上，只经过很短的距离就传回到静盘上，则振动就无法得到有效的削减。正因为这样，本公开要求排气孔正对消音器中心，且约束必须在静盘上端面外沿。这样才能保证向各个方向传递的振动都在附着阻尼层的消音器上经过了等于圆形板半径的距离后，再从约束螺钉传递到静盘上，使得各方向的振动都得到了充分的削减。
基于上述条件，本公开设计了如图1的结构，在图1中，所有螺钉均处于外沿，且该结构仅包含消音腔，将增焓部件的空间让出给另一结构，这使得振动不会沿固定增焓部件的内沿螺钉提前传递到静盘上，保证了消音器的有效性。
以上所述仅为本公开的较佳实施例而已，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。以上所述仅是本公开的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本公开的保护范围。
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