用于对气态流体的压缩机的压力脉动进行阻尼的装置的制作方法

1.本发明涉及用于对机动车辆空调系统的制冷剂回路中的气态流体、特别是制冷剂的压缩机的压力脉动进行阻尼的装置。该装置具有围封腔室并陈设至少两个贯通开口的壳体。壳体在管状的连接管路之间制成，该连接管路的端部/面彼此对准。


背景技术：

2.用于现有技术中已知的移动应用的压缩机、特别是用于机动车辆中的空调系统的压缩机以及在下文中也称为制冷剂压缩机的用于通过制冷剂回路泵送制冷剂的压缩机通常被归类为可变的冲程或可变排量活塞压缩机或涡旋压缩机，而与制冷剂无关。特别是在经由皮带和皮带轮驱动的制冷压缩机的情况下，速度取决于机动车辆的速度、特别是发动机的转速。可变冲程活塞式压缩机可确保空调系统的一致运行，因为无论发动机转速如何，压缩机都能提供所需的恒定或可变输出。
3.在压缩机的运行期间，压力脉动会产生并经由制冷剂回路的连接管路传递至布置在乘客舱中的空调单元。由于压缩机的设计，空调单元充当大而平坦的表面，并且因此类似于一种用于脉动的扬声器或放大器。在n种情况下、特别是在谐振频率下产生的噪声因此直接被驾驶员感知。
4.出于所述原因，常规压缩机制成有一种用于阻尼和减少所出现的压力脉动的装置。用于阻尼压力脉动的装置的功能在于改变由压缩机压缩的流体的流横截面、特别是流横截面中的突然变化。流横截面中的突然变化导致压力脉动损耗增加，这进而降低了通过制冷剂回路的连接管路传递至车辆内部并产生噪声的压力脉动。
5.ep 2357330a1公开了一种在管状部件中使用的消音器，该管状部件形成具有流通道和至少一个谐振腔室的腔体。谐振腔室经由连接通道连接至流通道。
6.安装在连接管路路中的此类配件设计成用作消音器并且几乎不需要额外的安装空间，该消音器要么表现出隔音不足要么仅在特定频率范围内有效。
7.除此之外，从现有技术中已知具有壳体的所谓反射消音器，该壳体围封筒形容积并且在彼此相反布置的面上采用开口以允许流体流入和流出。开口各自具有比壳体小得多的直径，这意味着用于流过壳体的流体的在开口处形成的直径的突然变化导致流横截面的突然变化。伴随从制冷剂回路连接管路的较小内径到壳体的较大内径的突然变化或者消音器的内部容积的突然变化所产生的阻抗跳变，管路中由于压力脉动出现的声波被阻尼。
8.除了需要大量空间之外，已知的消音器通常还具有需要制造的附加元件以及复杂的且因此生产成本高的内部布置。这又增加了制造的时间和成本。
9.de 112015000105t5提出了一种围封腔体的消音器。该消音器具有在开口端部处通过钎焊或焊接连接的两个罐形元件，开口端部彼此对准并接触。开口端部均设置在元件的第一面上。除此之外，罐形元件的基部被制成为布置在第一面远端的第二面上的制冷剂回路的连接管路的永久部件。基部具有一个贯通开口，该贯通开口具有比连接管路的直径小的直径。
10.此处，连接管路在过渡到罐形元件的区域中制成有增加的壁厚，这与增加的材料需求一起例如还导致成形限制以及更高的成本，特别是在使连接管路弯曲时。
11.现有技术中已知的消音器需要非常大的安装空间以便实现显著的阻尼效果。然而，在现代机动车辆中，并且特别是在乘用车辆中，安装空间非常有限，这意味着预期的消音器要么不能实现足够的阻尼效果要么必须将消音器完全移除。


技术实现要素：

12.技术问题
13.本发明的目的在于提供或改进一种用于阻尼压力脉动的装置，特别是用于对制冷剂回路中的气态流体的压缩机的压力脉动进行阻尼的装置，该装置在宽的频率范围内提供最大的噪声隔离。本发明的目的特别是与具有相同尺寸或至少相似的阻尼特性和至少相同的噪声阻尼性能的常规消音器相比实现了改进的阻尼特性和改进的噪声阻尼性能，并结合了减少的装置空间要求，以及特别是以避免低频阻尼下降。压力损失应该是最小的。除其他外，压力脉动的阻尼应有助于避免噪音排放，而噪音排放会影响舒适度，例如会影响坐在车辆内部内的乘客的舒适度。该装置应具有简单的设计，包括最少数目的部件、最少的空间要求、最少的材料使用量以及因此最少的重量。除此之外，制造和组装成本应该是最小的。
14.问题的解决方案
15.该任务由具有独立专利权利要求的特征的主题解决。在从属专利权利要求中提供了其他实施方式。
16.该任务通过根据本发明的用于对气态流体、特别是制冷剂的压缩机的压力脉动进行阻尼的装置来解决。该装置具有壳体，该壳体围封具有至少两个贯通开口的腔室。壳体在管状的连接管路之间制成，该连接管路的端部/面彼此对准。
17.根据本发明的设计，用于减小出口开口的横截面积的插入元件布置在出口开口中的至少一个出口开口的内部。
18.有利地作为具有圆形横截面的开口生产的贯通开口优选地各自具有与连接管路的内径对应的直径。特别地，这两个贯通开口应该优选地布置在共同的轴线上并在共同的轴线上对准。
19.根据本发明的另一实施方式，壳体制成有围绕纵向轴线的旋转对称构型。此处，壳体的内径优选地大于连接管路的内径。
20.根据本发明的有利实施方式，壳体具有两个壳体元件，两个壳体元件根据制成有开口端部的第一面彼此对准，并且壳体元件还在第一面上附接至彼此，特别是通过钎焊或焊接附接至彼此。此处，每个壳体元件可以制成为连接管路的一个端部的永久部件。
21.有利地，壳体元件各自在第二面上具有基部，该第二面沿纵向方向x在远端与第一面对准。此处特别的是，在基部内设置了一个贯通开口。
22.根据本发明的另一优选实施方式，第一贯通开口制成为腔室的入口开口并且第二贯通开口制成为腔室的出口开口。入口开口和出口开口优选地布置并对准在装置的对称轴线上、特别是壳体的纵向轴线上。
23.本发明的另一优点在于这样的事实：第一插入元件布置在入口开口内部并且第二插入元件布置在出口开口内部以减小出口开口的横截面积。
24.相应的插入元件优选地基本上具有中空筒的形状，特别是中空圆筒的形状。此处，插入元件优选地构造成具有与贯通开口的直径或连接管路的内径对应的外径。在将插入件插入贯通开口后，插入元件的壳体表面区域与贯通开口的周向壁上的外径或连接管路的壁的内部表面接触。插入元件在这里经由过盈配合保持就位。
25.根据本发明的另一实施方式，优选地由塑料制成的插入元件具有li的总长度并且以插入元件以特定长度l0进入腔室中的方式布置。此处，插入元件的进入到腔室中的长度l0小于总长度li并且大于等于零。除了总长度li和内径之外，根据要求，插入元件还可以构造成具有进入腔室中的长度l0。
26.通过将至少一个插入元件集成在装置中以及插入元件的目标设计和布置，压缩机的压力脉动被阻尼，特别是在目标干扰频率下被阻尼。
27.根据本发明的另一有利实施方式，第一插入元件构造有入口部段。入口部段沿流体的流动方向具有恒定的外径和连续减小的内径。入口部段设置在第一插入元件的流体流入其中的端部处。
28.第二插入元件优选地构造有出口部段，该出口部段沿流体的流动方向具有恒定的外径和连续增加的内径。出口部段设置在第二插入元件的流体从中流出的端部处。
29.根据本发明的用于阻尼压力脉动的装置优选地用在制冷剂回路的制冷剂压缩机中，特别地用于机动车辆空调系统。
30.此处，贯通开口中的一个贯通开口、特别是装置的出口开口优选地连接至压缩机的进气区域，而入口开口有利地制成为与制冷剂回路的低压侧部的连接。该装置意于既与电动驱动的压缩机又与机械驱动的压缩机一起使用。
31.该任务还通过用于制造根据本发明的用于对气态流体、特别是制冷剂的压缩机的压力脉动进行阻尼的装置的创造性方法来解决。该方法具有以下步骤：
[0032]-将连接管路的一个端部加宽直至腔室的内径并且将连接管路的该端部形成为具有基部和一个开口端部或一个开口面的壳体元件。
[0033]-在加宽端部的区域中将第一壳体元件加宽并且在壳体元件上制成凸缘连接的凸缘，使得第一壳体元件在开口端部处的内径与第二壳体元件在开口端部处的外径加上足够间隙对应，以用于连接壳体元件。
[0034]-将预制的插入元件插入壳体元件中制成的贯通开口中。
[0035]-组装壳体元件(相互插入)，特别是在凸缘连接处将第二壳体元件插入到第一壳体元件中。
[0036]
–
对壳体元件进行流体密封连接，特别是通过焊接或钎焊进行壳体元件的流体密封连接。
[0037]
发明的有利效果
[0038]
总之，根据本发明的用于阻尼压缩机的压力脉动的装置具有多种优点：
[0039]-减少对机动车辆的内部声学产生负面影响的干扰压力脉动或避免对舒适性、例如对车辆内部的乘客产生负面影响的噪声排放。
[0040]-与具有相同尺寸或至少相似的阻尼特性和至少相同阻尼性能的常规消音器相比具有改进的阻尼特性和改进的噪声阻尼性能，同时需要更少的空间。
[0041]-最小的压力损失，以及对压缩机运行时消耗的功率的影响最小。
[0042]-设计简单，包括最少数目的部件和最少的空间要求。
[0043]-最低的制造成本和组装成本。
附图说明
[0044]
本发明的实施方式的其他细节、特征和益处从参照附图的实施方式示例的以下描述得出。这些附图显示了如下：
[0045]
图1：用于对由壳体围封的腔室内部的压缩机的压力脉动进行阻尼的装置，该装置示出为现有技术的轴向纵向截面；
[0046]
图2a和图2b：用于阻尼压缩机的压力脉动的常规装置与根据本发明的装置之间的比较，每个装置示出为具有计算参数的轴向纵向截面；
[0047]
图3a：根据本发明的用于阻尼压缩机的压力脉动的装置，其中，插入元件位于由壳体围封的腔室内部，该装置示出为轴向纵向截面；
[0048]
图3b：制造期间各种条件的根据图3a的装置壳体的壳体元件；
[0049]
图4：用于阻尼压力脉动的常规消声器与根据本发明的装置基于频率的传输损耗或阻尼特性之间的比较；
[0050]
图5a和图5b：在具有恒定内径的插入元件的总长度发生变化的情况下用于阻尼压缩机的压力脉动的装置的详细描述，以及装置基于频率的传输损耗或阻尼特性的比较；以及
[0051]
图6a和图6b：在伸入装置的容积和插入元件的连接管路中的总长度和长度恒定的插入元件的内径发生变化的情况下用于阻尼压缩机的压力脉动的装置的详细描述，以及装置基于频率的传输损耗或阻尼特性的比较。
具体实施方式
[0052]
图1示出了用于对由壳体2
‘
围封的腔室3内部的压缩机的压力脉动进行阻尼的装置1
‘
，装置1
‘
提供为现有技术的轴向纵向截面。
[0053]
所生产的围封腔室3的壳体2
‘
具有第一壳体元件2a
‘
和第二壳体元件2b
‘
，第一壳体元件2a
‘
和第二壳体元件2b
‘
通过在彼此面对和接触的开口端部处进行钎焊或焊接而附接至彼此。开口端部各自设置在壳体元件2a
‘
、2b
‘
的第一面上。在相对于第二面远端布置的第一面上，壳体元件2a
‘
、2b
‘
各自具有基部4a、4b。在壳体元件2a
‘
、2b
‘
的基部4a、4b中设置有贯通开口6a
‘
、6b
‘
，它们中的每一者代表制冷剂回路的连接管路5的永久部件。贯通开口6a
‘
、6b
‘
的直径优选地等于和小于连接管路5的内径。
[0054]
连接管路5与基部4a、4b的连接在每种情况下通过过渡区域7
‘
制成。在过渡区域7
‘
内，连接管路5具有恒定的外径，该外径也对应于制冷剂回路的位于远离装置1
‘
的部段中的连接管路5的外径并且在基部4a、4b的区域中扩大。
[0055]
连接管路5的内径沿装置1
‘
的方向直至过渡区域7
‘
是恒定的并且然后在过渡区域7
‘
内连续减小。连接管路5的内径在基部4a、4b的区域中是最小的并且对应于相应的贯通开口6a
‘
、6b
‘
的直径。连接管路5的壁厚在过渡区域中沿装置1
‘
的方向连续增加。
[0056]
图2a和图2b提供了用于阻尼压缩机的压力脉动的常规装置1
‘
与根据本发明的装置1之间的比较，每个装置示出为具有计算参数的轴向纵向截面。
[0057]
也称为传输损耗系数d
tl
的反射式消音器的阻尼特性d
tl
可以根据要阻尼的频率或波长以及可用的安装空间使用以下公式(来源：wallin,h.-p.,carlsson,u.,abom,m.,boden,h.,&glab,r.(2012)，声音和振动[书籍]，瑞典斯德哥尔摩：马库斯瓦伦堡实验室)计算得出：
[0058][0059]
安装空间由腔室3的内径决定。腔室3的内部容积或由壳体2
‘
围封的容积是基于沿纵向方向x的长度l以及横截面积s2限定。s1对应于流体进入腔室3中以及流体从腔室3流出的贯通开口6a
‘
、6b
‘
的横截面积，而k对应于波数，如k＝2π/λ。因此，作为反射式消音器生产的装置1
‘
的阻尼特性d
tl
也取决于入口开口6a
‘
和出口开口6b
‘
的流横截面s1以及腔室3的内部流横截面s2。
[0060]
当流体流过具有腔室3和贯通开口6a
‘
、6b
‘
的装置1
‘
时，压力脉动通过传输损耗系数d
tl
的水平降低。
[0061]
因此，反射式消音器的阻尼特性d
tl
由腔室3的长度、特别是腔室3的内部容积以及膨胀比决定。膨胀比被理解成是指腔室3的内径与贯通开口6a
‘
、6b
‘
的直径之间的比。
[0062]
为了改善反射式消音器在腔室3的内部容积恒定的情况下、特别是在长度l恒定和横截面积s2恒定的情况下的阻尼特性d
tl
，(换言之，具有恒定安装空间的基本相同的壳体2)，贯通开口6a、6b、特别是入口开口6a或出口开口6b的横截面积s1可以减小成横截面积s1*。特别是，这会改变膨胀比。
[0063]
反射式消音器的膨胀比并且因此阻尼特性d
tl
也可以通过较小的安装空间保持恒定。
[0064]
特别地如在图2b中可以看出，装置1的贯通开口6a、6b的横截面积各自通过插入元件8a、8b的布置而减小。首先，改变插入元件8a、8b的横截面的区域的长度li对阻尼特性d
tl
有影响。其次，阻尼特性d
tl
也受伸入腔室3中的插入元件8a、8b的影响。此处，插入元件8a、8b在腔室3内部布置有长度为l0的部段。
[0065]
图3a示出了根据本发明的用于阻尼压缩机的压力脉动的装置1的实施方式，其中，插入元件8a、8b位于由壳体2围封的腔室3内部，装置1描绘为轴向纵向截面。
[0066]
壳体2由第一壳体元件2a和第二壳体元件2b制成。壳体元件2a、2b彼此对准，其中，开口端部布置成彼此接触，并且然后特别是通过钎焊或焊接连接至彼此。此处，壳体元件2a、2b各自布置成具有彼此面对的第一面。在沿纵向方向x与第二面在远端对准的第一面上，壳体元件2a、2b各自具有基部4a、4b。壳体元件2a、2b与基部4a、4b一起制造，每个基部作为制冷剂回路的连接管路5的永久部件。一个贯通开口6a、6b设置在基部4a、4b中的每个基部内。贯通开口6a、6b的直径和连接管路5的内径优选地相同。
[0067]
连接管路5制造成既有恒定的外径又有恒定的内径，换言之，具有恒定的壁厚。
[0068]
通过贯通开口6a、6b，围封腔室3的壳体2具有入口开口6a以及出口开口6b，入口开口6a和出口开口6b中的每一者都制成在壳体元件2a、2b的基部4a、4b中。当流过压缩机时要被压缩的流体沿纵向方向x流过连接管路5和入口开口6a进入装置1的腔室3中，并且然后从腔室3返回并且通过出口开口6b进入连接管路5中。此处，入口开口6a制成为与制冷剂回路的低压侧部的连接，而出口开口6b经由连接管路5连接至压缩机的进气区域。入口开口6a和
出口开口6b彼此同轴地对准，即在共同的轴线上对准，该轴线也对应于装置1的对称轴线或纵向轴线。
[0069]
在制造装置1时，在冷成形过程中使用压制工具将连接管路5的一个端部加宽直至最终直径，其中，连接管路5的该端部然后表示为具有基部4a、4b的壳体元件2a、2b。图3b示出了各自在制造期间的在四种不同条件下的根据图3a的装置1的壳体2的第一壳体元件2a和在三种不同条件下的第二壳体元件2b。
[0070]
在两个所示的步骤中将两个连接管路5加宽至稍后要生产的腔室3的内径之后，在另一步骤中、特别是在所示的第三步骤中，第一壳体元件2a在开口端部处进一步加宽，以便生产用于壳体元件2a、2b的凸缘连接的凸缘。第一壳体元件2a在开口面上加宽，使得内径然后对应于加宽部段中的第二壳体元件2b的外径加上足够的间隙以将壳体元件2a、2b连接至彼此。
[0071]
在将预制的插入元件8a、8b插入壳体元件2a、2b中并将壳体元件2a、2b彼此连接之后，特别是将第二壳体元件2b插入到第一壳体元件2a中之后，壳体元件2a、2b例如是彼此钎焊或焊接的以便保证壳体2的流体密封连接。
[0072]
特别是为了减小贯通开口6a，6b的横截面积s1，基本上中空的筒形状的、特别是圆形中空的筒形状的插入元件8a、8b优选地由塑料制成并且具有与连接管路5的内径对应的外径。这确保插入元件8a、8b流体密封地插入到相应的壳体元件2a、2b中，特别是经由过盈配合插入到相应的壳体元件2a、2b中。此处，流体密封地插入被理解成是指插入元件8a、8b的外壳表面区域与连接管路5的内表面流体密封地接触并且由此流体的整个质量流被导引通过相应的插入元件8a、8b。防止在插入元件8a、8b的外侧部上发生流体的任何旁通流。优选地由塑料制成的插入元件8a、8b将非常灵活地形成，其中，可以为插入元件8a、8b提供使用其他能够容易地成形的材料。
[0073]
插入元件8a、8b在其形状方面、特别是在其总长度li和横截面积s1*方面与必要的应用领域相匹配，特别是与要实现目标阻尼的特定频率范围相匹配。除了插入元件8a、8b的总长度li和内径之外，插入元件8a、8b的长度l0也可以在腔室3内变化。
[0074]
当壳体元件2a、2b已经被组装和连接时，装置1优选地具有大约50mm的长度和大约37mm的外径以及大约1.5mm的壁厚。在壳体元件2a、2b彼此连接的区域中，壳体元件2a、2b布置有彼此大约5mm的重叠。
[0075]
腔室3的内径为48mm且连接管路5的内径为16mm的常规装置1
‘
的构造导致膨胀比为3。在腔室3的内径为36mm且腔室3的长度l相同的装置1的节省空间的实施方式的情况下，贯通开口6a、6b的直径减小至12mm以便保持膨胀比恒定，并且从而也保持阻尼特性d
tl
恒定。除了相同的长度l和膨胀比，根据本发明的装置1还提供与常规装置1
‘
相同的性能。
[0076]
图4比较了用于对使用r134a作为制冷剂的制冷剂回路内的压力脉动进行阻尼的根据图1的常规装置1
‘
与根据图3a的根据本发明的装置1基于现有技术已知的反射式消音器的频率的传输损耗或阻尼特性。
[0077]
在此清楚的是，在节省空间的实施方式中根据本发明的装置1可以对在现有技术已知的反射消音器与根据图1的常规装置1
‘
之间在阻尼特性中出现的间隙进行弥补，特别是在低频范围内、例如在达大约800hz的范围内的阻尼特性。特别是在所述频率范围内，装置1的压力脉动阻尼性能比常规装置1
‘
的压力脉动阻尼性能大。
[0078]
图5a和图5b示出并比较了在具有12mm的恒定内径的插入元件8a、8b的总长度li发生变化的情况下用于阻尼压缩机的压力脉动的装置1的详细描述，特别是插入元件8a、8b和壳体元件2a、2b的详细描述，以及具有各种插入元件8a、8b的装置1基于制冷剂回路内部的频率的传输损耗或阻尼特性。插入元件8a、8b各自以它们不伸入装置1的腔室3中的方式布置。因此，插入元件8a、8b在腔室3内部的长度l0在每种情况下都为零。
[0079]
插入元件8a、8b的总长度li在5mm(a)、10mm(b)、25mm(c)与50mm(d)之间变化，而内径具有12mm的值。
[0080]
图5b清楚地示出了装置1的阻尼特性随着插入元件8a、8b的总长度li的增加而得到改善。
[0081]
图6a和图6b提供了一种比较，该比较包括在插入元件8a、8b的内径发生变化的情况下用于阻尼压缩机的压力脉动的装置1的详细描述，特别是壳体元件2a、2b和插入元件8a、8b的详细描述，其中，每个插入元件具有穿透到装置1的容积和连接管路5中的恒定的总长度li和恒定的长度l0，以及具有各种插入元件8a、8b的装置1基于制冷剂回路内部的频率的传输损耗或阻尼特性。插入元件8a、8b的总长度li在每种情况下为65mm，而插入元件8a、8b各自以插入元件以15mm的长度l0伸入到装置1的腔室3中的方式布置。
[0082]
插入元件8a、8b的内径在11mm(d)、12mm(e)与13mm(f)之间变化。
[0083]
图6b清楚地示出了在特定频率以上与已知的反射式消音器相比阻尼特性有所改善，特别是装置1的高频阻尼特性有所改善。除此之外，装置1的阻尼特性尤其随着插入元件8a、8b的内径的减小而得到改善。
[0084]
通过在壳体元件2a、2b内部的插入元件8a、8b的制造和布置，创建了装置1的所需内部几何形状，这尤其增加了低频压力脉动阻尼效果，并且同时减少了流体流经装置1时的压降。
[0085]
因此，改进的压力脉动阻尼效应主要发生在具有待运输的低质量流并且从而具有低的压缩机负载的操作状态下，这在车辆中的压力脉动的情况下应该被认为是非常关键的。
[0086]
特别如图5a和图6a所示，第一插入元件8a各自制成具有入口部段。在入口部段内部，插入元件8a的内径沿流体的流动方向减小并且然后从入口部段的端部开始保持恒定，同时保持恒定的外径。第一插入元件8a的在入口部段内部的壁厚因此沿腔室3的方向连续减小。
[0087]
第二插入元件(未示出)的内径沿流体的流动方向也是恒定的直至出口部段，并且然后在出口部段内部连续增加，这意味着第二插入元件在出口部段内部的壁厚沿远离腔室3的方向连续减小。
[0088]
插入元件8a、8b中的每一者的内径在向腔室3敞开的端部的区域中是最小的。
[0089]
附图标记列表
[0090]
1，1
‘ꢀ
装置
[0091]
2，2
‘ꢀ
壳体
[0092]
2a，2a
‘ꢀ
第一壳体元件
[0093]
2b，2b
‘ꢀ
第二壳体元件
[0094]
3 腔室
[0095]
4a 第一壳体元件3a的基部
[0096]
4b 第二壳体元件3b 的基部
[0097]
5 连接管路
[0098]
6a，6a
‘ꢀ
贯通开口、入口开口、流体流路径
[0099]
6b，6b
‘ꢀ
贯通开口、出口开口、流体流路径
[0100]7‘ꢀ
过渡区域
[0101]
8a 第一插入元件
[0102]
8b 第二插入元件
[0103]dtl 阻尼特性，传输损耗系数
[0104]s1 贯通开口6a、6b、6a
‘
、6b
‘
的横截面积
[0105]
s1* 减小的横截面积
[0106]s2 腔室3的内部容积沿纵向方向x的横截面积
[0107]
l 腔室3的内部容积的长度
[0108]
l
i 改变的横截面区域的长度，插入元件8a、8b的长度
[0109]
l
0 插入元件8a、8b在腔室3内部的长度
[0110]
k 波数
[0111]
λ 波长
[0112]
x 纵向方向