專(zhuān)利名稱(chēng)：抑制共振的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于防止或抑制從一輸出壓力區(qū)送入一管路的壓力流體的脈動(dòng)所導(dǎo)致的管路共振的方法，輸出壓力區(qū)被間歇地供應(yīng)壓力流體。
汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)通常都包括一個(gè)壓縮機(jī)。該壓縮機(jī)間歇地將被壓縮的致冷氣體(壓力流體)排入一與該壓縮機(jī)相連的流體通道或管路。因此，管路內(nèi)高致冷劑氣體的流動(dòng)(或氣體壓力波動(dòng))引發(fā)脈動(dòng)。這些脈動(dòng)導(dǎo)致共振，而共振會(huì)產(chǎn)生噪音，這都是公知的。相應(yīng)的，現(xiàn)已提出多種建議來(lái)防止這種脈動(dòng)導(dǎo)致的共振。
通過(guò)修改從壓縮機(jī)延伸的流體管路的結(jié)構(gòu)以使該管路的共振頻率與脈動(dòng)頻率錯(cuò)開(kāi)就可以防止共振。例如，可以改變與壓縮機(jī)相連的管路的剛度。也可以改變將管路與壓縮機(jī)相連的聯(lián)接器的長(zhǎng)度、重量、或彎曲度。但是，這樣做以后，每次改變管路都要考慮脈動(dòng)導(dǎo)致的共振。這樣就會(huì)增加管路的制造成本降低生產(chǎn)率。
采用一個(gè)多缸軸向活塞型壓縮機(jī)，此壓縮機(jī)中置于各氣缸孔內(nèi)的一些或全部活塞長(zhǎng)度各不相同，這樣做以后共振也可以被避免。此時(shí)，長(zhǎng)度不同的活塞還具有不同的頂隙，此頂隙是活塞在對(duì)應(yīng)氣缸孔內(nèi)移動(dòng)到其上死點(diǎn)位置時(shí)限定的間隙。這種辦法同樣改變了流體通道的共振頻率使其與脈動(dòng)頻率不同，從而避免了脈動(dòng)導(dǎo)致的共振。
但是，對(duì)于不同的車(chē)型，管路的共振頻率也互不相同。換句話說(shuō)，每種車(chē)型的管路都具有其特有的共振頻率。因此，必須按照各種車(chē)型修改壓縮機(jī)以便其脈動(dòng)頻率與管路的共振頻率不同。也就是說(shuō)，即使在不同車(chē)型中安裝同種型號(hào)的壓縮機(jī)，也必須按照車(chē)型的不同對(duì)活塞的頂隙進(jìn)行調(diào)整。這就會(huì)增加制造成本降低生產(chǎn)率。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種低成本且有效的方法和裝置來(lái)防止或抑制壓力流體的脈動(dòng)所導(dǎo)致的管路上的共振。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種減小輸送壓力流體之管路在壓力流體從一間歇加壓區(qū)沿一包括該管的流體通道流動(dòng)時(shí)發(fā)生的管路共振的方法。該方法包括如下步驟在流體通道中設(shè)置一個(gè)可移動(dòng)閥體，其中閥體可以被壓力流體流移動(dòng)；以一預(yù)定的限制力限制該閥體的移動(dòng)；及確定該限制力使管內(nèi)流動(dòng)的壓力流體的壓力變化頻率改變以使其與管的固有頻率顯著不同或者使管內(nèi)流動(dòng)的壓力流體的壓力變化幅度減小。
本發(fā)明還提供了一各用于減小輸送壓力流體之管路在壓力流體被從一間歇壓力區(qū)域沿一包括該管的流體通道輸送流動(dòng)時(shí)的管路共振的裝置。該裝置包括一個(gè)置于流體通道中的可移動(dòng)閥體。該閥體可以被壓力流體流移動(dòng)。一限制裝置將一預(yù)定的力施加在閥體上。該預(yù)定的力被如此確定以使管內(nèi)流動(dòng)的壓力流體的壓力變化頻率被改變從而使其與管的固有頻率顯著不同或者使管內(nèi)流動(dòng)的壓力流體的壓力變化幅度減小。
通過(guò)如下結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的其它方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，附圖以舉例方式示出本發(fā)明原理。
在后附的權(quán)利要求書(shū)中具體陳述了本發(fā)明被確信具有新穎性的特征。通過(guò)結(jié)合如下附圖對(duì)本發(fā)明當(dāng)前最佳實(shí)施例的描述可以更好地理解本發(fā)明及本發(fā)明目的和優(yōu)點(diǎn)，其中

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例之斜盤(pán)型壓縮機(jī)的橫剖圖；圖2是圖1所示壓縮機(jī)的共振抑制調(diào)節(jié)器的放大橫剖圖；圖3是位于一最低位置的圖2所示調(diào)節(jié)器的放大橫剖圖；圖4是位于一最上位置的圖2所示調(diào)節(jié)器的放大橫剖圖；圖5A示出了浮閥軸向位置的變化，該圖從圖2所示共振抑制調(diào)節(jié)器之第一實(shí)施例的試驗(yàn)中獲得；圖5B示出了調(diào)節(jié)器下游側(cè)的壓力與調(diào)節(jié)器上游側(cè)壓力之間的壓力差的變化，該圖從圖2所示的共振抑制調(diào)節(jié)器的第一實(shí)施例的試驗(yàn)中獲得；圖5C示出了消聲器的壓力變化，該圖從圖2所示的共振抑制調(diào)節(jié)器之第一實(shí)施例的試驗(yàn)中獲得；圖5D示出了輸出管的壓力變化，該圖從圖2所示的共振抑制調(diào)節(jié)器的第一實(shí)施例的試驗(yàn)中獲得；圖6A示出了浮閥軸向位置的變化，該圖從圖2所示共振抑制調(diào)節(jié)器的第二實(shí)施例的試驗(yàn)中獲得；圖6B示出了調(diào)節(jié)器下游側(cè)的壓力與調(diào)節(jié)器上游側(cè)的壓力之間的壓力差的變化，該圖從圖2所示共振抑制調(diào)節(jié)器的第二實(shí)施例的試驗(yàn)中獲得；圖6C示出了消聲器的壓力變化，該圖從圖2所示共振抑制調(diào)節(jié)器之第二實(shí)施例的試驗(yàn)中獲得；圖6D示出了輸出管的壓力變化，該圖從圖2所示共振抑制調(diào)節(jié)器的第二實(shí)施例的試驗(yàn)中獲得；圖7是采用圖2所示調(diào)節(jié)器的浮閥的平面圖；圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例中采用的共振抑制調(diào)節(jié)器的橫剖圖；圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例中采用的共振抑制調(diào)節(jié)器的橫剖圖；圖10是本發(fā)明第四實(shí)施例中采用的共振抑制調(diào)節(jié)器的橫剖圖；圖11A是本發(fā)明第五實(shí)施例中采用的共振抑制調(diào)節(jié)器的橫剖圖；圖11B是本發(fā)明第六實(shí)施例中采用的共振抑制調(diào)節(jié)器的橫剖圖；圖11C是本發(fā)明第二實(shí)施例中采用的共振抑制調(diào)節(jié)器的橫剖圖；下面將描述汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)中采用的一共振抑制器的一個(gè)最佳實(shí)施例。
常用的空調(diào)系統(tǒng)包括一個(gè)用于產(chǎn)生熱空氣流的加熱環(huán)路和一個(gè)用于產(chǎn)冷空氣流的致冷劑環(huán)路。如圖1所示，致冷劑環(huán)路包括一個(gè)壓縮一種致冷劑的壓縮機(jī)40和一個(gè)外部致冷劑環(huán)路41，該致冷劑環(huán)路41包括一管路，該管路將壓縮機(jī)的輸出和吸入側(cè)連接起來(lái)。外部致冷劑環(huán)路41包括一根輸出管42和一根吸入管44，輸出管42與壓縮機(jī)40的輸出側(cè)相連，吸入管44則與壓縮機(jī)40的吸入側(cè)相連。在輸出管42上布置有一個(gè)冷凝器43，而吸入管44上布置有一個(gè)蒸發(fā)器45。在輸出管和吸入管42、44之間設(shè)置有一個(gè)膨脹閥46。
置于冷凝器43和蒸發(fā)器45之間的膨脹閥46用作一個(gè)可變節(jié)流作用阻擋器，并且將液態(tài)致冷劑從一種高溫壓力狀態(tài)膨脹為一種低溫低壓狀態(tài)(例如，霧化狀態(tài))。膨脹閥46的位置或打開(kāi)的尺寸被按照致冷劑的溫度反饋控制，致冷劑的溫度由蒸發(fā)器45附近設(shè)置的溫度傳感器47探測(cè)。這樣就可調(diào)節(jié)致冷劑的流速以使蒸發(fā)器45蒸發(fā)的致冷劑足夠過(guò)熱。金屬管或橡膠軟管可以用來(lái)形成輸出管42和吸入管44。再有，設(shè)置了連接器(圖中未示)以將壓縮機(jī)40，冷凝器43，蒸發(fā)器45，膨脹閥46和其它部件與輸出和吸入管42,44相連。
在如圖所示實(shí)施例中，壓縮機(jī)40是一個(gè)斜盤(pán)型壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)采用了雙頭活塞，下面將描述該壓縮機(jī)40。
如圖1所示，壓縮機(jī)40具有一個(gè)前氣缸體11，一后氣缸體12，一前蓋13和一后蓋14。前氣缸體11和后氣缸體12相互固定在一起。前蓋13連接在前氣缸體11的前端上，二者之間布置有一個(gè)閥盤(pán)15，后蓋14連接在后氣缸體12的后端，二者之間布置有一個(gè)閥盤(pán)16。螺栓17(圖中只示出一個(gè))將氣缸體11,12，前后蓋13,14和閥盤(pán)15,16緊固成一體以形成一個(gè)壓縮機(jī)殼。
驅(qū)動(dòng)軸19由軸承18可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在氣缸體11,12上。密封裝置61將驅(qū)動(dòng)軸19的前部與前蓋13之間形成的空隙密封。驅(qū)動(dòng)軸19通過(guò)布置在驅(qū)動(dòng)軸19前端上的一個(gè)電磁離合器機(jī)構(gòu)10與發(fā)動(dòng)機(jī)E可操作地相連，該發(fā)動(dòng)機(jī)E用作一個(gè)外部驅(qū)動(dòng)源。離合器機(jī)構(gòu)10將發(fā)動(dòng)機(jī)E與驅(qū)動(dòng)軸19相連以轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸19。
在前氣缸體11上繞驅(qū)動(dòng)軸19延伸有一些前氣缸孔11A(本實(shí)施例中為五個(gè))，在后氣缸體12上繞驅(qū)動(dòng)軸19延伸有若干后氣缸孔12A(本實(shí)施例中為五個(gè))，這些后氣缸孔與前氣缸孔11A對(duì)齊。也即，該壓縮機(jī)40是一個(gè)十缸壓縮機(jī)。每對(duì)對(duì)應(yīng)的前后氣缸孔11A,12A同軸并且平行驅(qū)動(dòng)軸19延伸。每對(duì)氣缸孔11A,12A容納一個(gè)圓柱形雙頭活塞。在每個(gè)氣缸孔11A,12A中，每個(gè)活塞20的頂部和對(duì)應(yīng)的閥盤(pán)15,16之間限定了一個(gè)壓縮腔21。
在兩個(gè)氣缸體11,12之間限定了一個(gè)曲柄腔11,12。曲柄腔22內(nèi)的斜盤(pán)23固定在驅(qū)動(dòng)軸19上以便與驅(qū)動(dòng)軸19一同轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)活塞20的中部形成有一個(gè)凹槽。一對(duì)滑塊24將各活塞20的凹槽與斜盤(pán)23的外周邊部分相連。因此，滑塊24將斜盤(pán)23的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成活塞20的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在每個(gè)蓋13,14上都限定有一個(gè)環(huán)形輸出腔25和一個(gè)環(huán)形吸入腔26，吸入腔26圍繞著輸出腔25。前吸入腔和后吸入腔26每個(gè)都經(jīng)一吸入通道27(延伸穿過(guò)螺栓27中一個(gè)所用的孔)與曲柄腔22相連。該吸入通道27經(jīng)一入口33與外致冷劑環(huán)路41的吸入管44相連，該入口33穿過(guò)后氣缸體12的下部。曲柄腔22、吸入腔26、吸入通道27和入口33形成一個(gè)吸入壓力區(qū)域，該吸入壓力區(qū)域受到從外致冷劑環(huán)路41吸入的致冷氣體的壓力(吸入壓力)的影響。
吸入口28和輸出口29延伸穿過(guò)與各氣缸孔11A、12A相對(duì)應(yīng)的各閥盤(pán)15、16。每個(gè)吸入口28都設(shè)置有一個(gè)吸入擋板30，每個(gè)輸出口29都設(shè)置有一個(gè)輸出擋板31，該吸入擋板30和輸出擋板31都位于閥盤(pán)15、16上。每一個(gè)吸入擋板30在活塞20從其上死點(diǎn)位置向其下死點(diǎn)位置移動(dòng)時(shí)(也即在吸入沖程中)允許致冷氣體從對(duì)應(yīng)的吸入腔26吸入對(duì)應(yīng)的壓力腔21。每一個(gè)輸出擋板21在活塞20從其下死點(diǎn)位置向其上死點(diǎn)位置移動(dòng)時(shí)(也即在輸出沖程中)允許致冷氣體從壓縮腔21輸出并排到吸入腔26內(nèi)，從而將致冷氣體壓縮到一預(yù)定的輸出壓力。在本實(shí)施例中，壓力流體指得是輸入輸出腔25內(nèi)的壓力致冷氣體。
如圖1和2所示，在后氣缸體12的上部形成有一個(gè)消聲器罩37。該消聲器罩37包裹著一個(gè)消聲器34。該消聲器34通過(guò)一條延伸穿過(guò)殼構(gòu)件11-16的輸出通道35與前輸出腔和后輸出腔25相連。因此，從氣缸孔11A、12A輸入到輸出腔25內(nèi)的壓力致冷氣體取道消聲器34被送往輸出管42。輸出腔25、消聲器34和輸出通道35形成一個(gè)輸出壓力區(qū)域，該區(qū)域受到被送出至外部致冷劑環(huán)路41的致冷氣體的壓力(輸出壓力)的影響。
如圖1和2所示，在消聲器34出口36的附近布置有一個(gè)用于抑制共振的調(diào)節(jié)器50。該調(diào)節(jié)器50用作一個(gè)共振抑制裝置、一個(gè)脈動(dòng)頻率轉(zhuǎn)換裝置和一個(gè)脈動(dòng)吸收裝置。該調(diào)節(jié)器50包括一個(gè)閥座51、一個(gè)浮閥52和一個(gè)施力構(gòu)件53，浮閥52用作一個(gè)閥體，施力構(gòu)件53用作一個(gè)移動(dòng)限制裝置。
消聲器罩37具有一上壁，該上壁包括一個(gè)與出口36相連的圓柱腔。閥座51布置有消聲器34上處于圓柱腔的下部。閥座51具有一圓筒部分51A，該圓筒部分與腔的圓柱壁接觸。圓筒部分51A裝入腔內(nèi)以將閥座51固定在消聲器罩37上，該圓筒部分51A在腔內(nèi)限定了一個(gè)容納腔38。一連通孔51B延伸穿過(guò)閥座51的中央，其直徑與出口36的基本相同。從而，容納腔38經(jīng)由連通孔51B與消聲器34和輸出通道35相連，經(jīng)由出口36與輸出管42相連。
容納腔38內(nèi)容納有一個(gè)浮閥52和一個(gè)閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53。如圖2和7所示，浮閥52基本上為盤(pán)狀，其包括一個(gè)閥體52A。閥體52A的直徑小于閥座51之圓筒部分51A的內(nèi)徑卻大于連通孔51B的直徑。閥體52A的頂面上形成有弧形凸塊52B，本實(shí)施例中凸塊52B的數(shù)目為四個(gè)。凸塊52B形成一環(huán)孔。每對(duì)相鄰?fù)箟K52B之間形成間隙52C。凸塊52B有選擇地與圍繞出口36之入口的壁相接觸。浮閥52在容納腔38內(nèi)軸向移動(dòng)。
當(dāng)浮閥52在容納腔38內(nèi)處于最低位置時(shí)，如圖3所示，也即當(dāng)浮閥52與閥座51接觸時(shí)，浮閥52將閥座51的連通孔51B關(guān)閉切斷壓縮機(jī)內(nèi)部與輸出管42的聯(lián)系。當(dāng)浮閥52處于最高位置時(shí)，如圖4所示，也即當(dāng)浮閥52與出口36的邊緣接觸時(shí)，浮閥52打開(kāi)連通孔51B并使出口36經(jīng)間隙52C與容納腔38連通。從而，壓縮機(jī)的內(nèi)部與輸出管42相連通。包括浮閥52的調(diào)節(jié)器50在凸塊52B與出口36的邊緣接觸時(shí)完全敞開(kāi)。
盡管浮閥52在最低位置和最高位置之間移動(dòng)，浮閥52也可以被保持在最低與最高位置之間的中間位置。也就是說(shuō)，浮閥在容納腔38內(nèi)浮動(dòng)。同樣，在某種情況下，浮閥52被恒定保持在或漂浮在一中間位置。當(dāng)浮閥52保持在一中間位置時(shí)，如圖2所示，浮閥52的該位置被稱(chēng)作一漂浮位置。
如圖2到4所示，在容納腔38的頂壁和浮閥52之間設(shè)置有一個(gè)閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53。該閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53由一種彈性材料制成，促使浮閥52向下運(yùn)動(dòng)，也即沿一與沿壓力流體之流動(dòng)方向相對(duì)的方向運(yùn)動(dòng)。閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53最好為一個(gè)彈簧，為一個(gè)螺旋彈簧則更好。彈簧53的彈性系數(shù)被適當(dāng)調(diào)節(jié)以使調(diào)節(jié)器50以最佳方式轉(zhuǎn)換脈動(dòng)頻率抑制脈動(dòng)的幅度。
脈動(dòng)頻率指得是在驅(qū)動(dòng)軸19及斜盤(pán)23一轉(zhuǎn)中輸出壓力區(qū)域內(nèi)的輸出壓力Pd的變化數(shù)目或脈動(dòng)數(shù)目。由于圖1所示的帶有雙頭活塞的斜盤(pán)型壓縮機(jī)具有十個(gè)氣缸，因此若輸出通道35和輸出管42之間不設(shè)置調(diào)節(jié)器50壓縮機(jī)的脈動(dòng)頻率將為十。管路或外部致冷劑環(huán)路41具有一固有共振頻率。如果管路的該固有共振頻率與壓縮機(jī)脈動(dòng)頻率(輸出脈動(dòng)頻率)相匹配時(shí)，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中管路就會(huì)發(fā)生共振，這種共振將產(chǎn)生噪音并導(dǎo)致過(guò)度震動(dòng)。
在如圖所示的本實(shí)施例中，構(gòu)成調(diào)節(jié)器50的彈簧53的彈性系數(shù)被適當(dāng)調(diào)節(jié)以便使壓縮機(jī)的脈動(dòng)頻率與管路的固有共振頻率錯(cuò)開(kāi)。調(diào)節(jié)器50還減小了輸出脈動(dòng)的壓力幅度。下面將描述如圖所示實(shí)施例的典型應(yīng)用。
第一實(shí)施例當(dāng)管路的固有共振頻率與壓縮機(jī)的脈動(dòng)頻率基本相等時(shí)。
十缸壓縮機(jī)的脈動(dòng)頻率為十。如果管路的固有共振頻率基本上與頻率為十的脈動(dòng)頻率一致時(shí)，一項(xiàng)抑制管路共振的措施是通過(guò)使用調(diào)節(jié)器50將脈動(dòng)頻率改變到一極不等于十的數(shù)目。更具體地說(shuō)，該措施包括為彈簧選擇一個(gè)相對(duì)較大的彈性系數(shù)k，而后將最小彈力設(shè)定在例如0.3kgf。該最小彈力指彈簧53在浮閥52處于最低位置(見(jiàn)圖3)時(shí)施加在浮閥52上的力。
圖5A到5D的圖表示出了一試驗(yàn)的結(jié)果，在該試驗(yàn)中彈簧負(fù)荷按照上面所述設(shè)定。水平軸代表時(shí)間，其示出一個(gè)循環(huán)，在該循環(huán)中驅(qū)動(dòng)軸19旋轉(zhuǎn)一圈。在本次試驗(yàn)中，輸出壓力PD與吸入壓力PS的比率(PD/PS)為15/2，驅(qū)動(dòng)軸19的轉(zhuǎn)速為700RPM。
圖5A的圖表示出了浮閥52在容納腔38內(nèi)的軸向位置的變化。在一個(gè)壓縮機(jī)循環(huán)中，浮閥52上下移動(dòng)或往復(fù)移動(dòng)二十次。軸向移動(dòng)的范圍相對(duì)較寬。也即，浮閥52達(dá)到最低和最高位置附近。
圖5B的圖表示出了調(diào)節(jié)器50的上游壓力(消聲器34中的壓力)與調(diào)節(jié)器50的下游壓力(輸出管42內(nèi)的壓力)之間的差。此后該壓差被稱(chēng)作調(diào)節(jié)器壓差。在一個(gè)壓縮機(jī)循環(huán)中，該壓差約循環(huán)變動(dòng)二十次，其幅度為0.3至0.4kPa(千帕)。
圖5C的圖表示出了消聲器34內(nèi)的壓力變化。在一個(gè)壓縮機(jī)循環(huán)內(nèi)，消聲器34內(nèi)的壓力循環(huán)變化約二十次。消聲器34內(nèi)的壓力在+15,000Pa(帕)至-15,000Pa(帕)之間變化。
圖5D的圖表示出了輸出管42內(nèi)的壓力變化。在一個(gè)壓縮機(jī)循環(huán)內(nèi)，輸出管42內(nèi)的壓力循環(huán)變化約二十次。輸出管42內(nèi)的壓力在+23,000Pa至-23,000Pa之間變化。
從圖5A到5D的圖表中可以清楚地看到，開(kāi)始為十的壓縮機(jī)沖程的脈動(dòng)頻率被變?yōu)槎８唧w地說(shuō)，通過(guò)在壓力流體的流動(dòng)路徑上設(shè)置調(diào)節(jié)器50并提高彈簧53的彈性系數(shù)K將最小彈簧負(fù)荷增加到一相對(duì)較高的值(0.3kgf)，脈動(dòng)頻率被增加一倍。
調(diào)節(jié)器50將壓縮機(jī)的固有脈動(dòng)頻率提高一倍的原因如下。由于彈簧53的彈性系數(shù)k被適當(dāng)選擇到相對(duì)較高的值，因此氣缸孔每輸出一次浮閥52被強(qiáng)制在最低位置和最高位置之間移動(dòng)兩次(見(jiàn)圖5A)。鑒于調(diào)節(jié)器50的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，調(diào)節(jié)器50內(nèi)的流體通道的橫剖面面積，在浮閥52從最低位置移動(dòng)到最高位置時(shí)從最小變到最大，在浮閥52從最高位置移動(dòng)到最低位置時(shí)從最大變到最小。這樣就使浮閥52的上游和下游側(cè)之間的壓差發(fā)生變化。更具體地說(shuō)，當(dāng)流體通道的橫剖面面積為最小時(shí)，該壓差較大，當(dāng)流體通道的橫剖面面積處于最大時(shí)，該壓差較小。由于每次輸出將浮閥52移動(dòng)到完全打開(kāi)位置，之后該閥返回，所以每次輸出壓力變化的波動(dòng)或循環(huán)發(fā)生兩次。因此壓縮機(jī)的脈動(dòng)頻率被提高一倍。
下面將結(jié)合浮閥52的移動(dòng)更詳細(xì)地描述脈動(dòng)頻率是如何被提高一倍的。在圖3所示狀態(tài)，浮閥52借助彈簧53的力將閥座51的連通孔51B關(guān)閉。此時(shí)，調(diào)節(jié)器50內(nèi)的流體通道的橫剖面面積為零。如果浮閥52與閥座51之間的接觸不完全，那么流體通道的橫剖面面積將為最小。當(dāng)一氣缸孔輸出一次流體時(shí)，消聲器34內(nèi)的壓力被進(jìn)一步升高，浮閥52上游和下游側(cè)之間的壓差也被提高。這就使浮閥52逆著彈簧53的彈力向最高位置移動(dòng)。當(dāng)浮閥52離開(kāi)最低位置時(shí)，壓力致冷氣體從消聲器34進(jìn)入容納腔38，這樣就會(huì)減小調(diào)節(jié)器壓差。當(dāng)浮閥52到達(dá)最高位置時(shí)，浮閥52完全打開(kāi)出口36，這樣就使調(diào)節(jié)器壓差達(dá)到最小。
當(dāng)浮閥52向最高位置移動(dòng)時(shí)，彈簧53收縮。彈簧53的彈力按照彈簧53的收縮量(浮閥52的軸向移動(dòng))逐漸增加。彈簧53的彈力用作使浮閥52向下運(yùn)動(dòng)。因此，當(dāng)浮閥52向最高位置的移動(dòng)達(dá)到極限時(shí)，彈簧53的彈力使浮閥52沿相反方向移動(dòng)，即向最低位置移動(dòng)。此時(shí)，調(diào)節(jié)器壓差按照如下方式變化。當(dāng)浮閥52離開(kāi)最高位置(完全打開(kāi)位置)并達(dá)到最低位置(完全關(guān)閉位置)附近時(shí)，浮閥52完全或幾乎完全關(guān)閉閥座51的連通孔51B，這就增加了調(diào)節(jié)器壓差。當(dāng)浮閥52到達(dá)最低位置或到達(dá)最低位置附近時(shí)，浮閥52處于圖3所示的狀態(tài)。當(dāng)浮閥向最低位置移動(dòng)時(shí)，彈簧53伸長(zhǎng)，這就逐漸減小了彈簧53的彈力。所以，浮閥52上游和下游側(cè)之間的壓差被增加，從而使浮閥52再一次如上所述向最高位置移動(dòng)。
按照這種方式，浮閥52在氣缸輸出一次過(guò)程中移動(dòng)兩次。因此，輸出管42內(nèi)的壓力具有兩個(gè)最高點(diǎn)，從而反應(yīng)出壓縮機(jī)的脈動(dòng)頻率被提高一倍。
第二實(shí)施例當(dāng)固有共振頻率不等于壓縮機(jī)脈動(dòng)頻率時(shí)。
當(dāng)管路的固有共振頻率不等于十缸壓縮機(jī)的脈動(dòng)頻率(十)時(shí)，依據(jù)脈動(dòng)頻率設(shè)計(jì)壓縮機(jī)有三種選擇。
選擇1不連接調(diào)節(jié)器50。
選擇2利用調(diào)節(jié)器50使脈動(dòng)頻率提高一倍。
選擇3利用調(diào)節(jié)器50但卻急劇減小彈簧53的彈力。
由于固有共振頻率不等于壓縮機(jī)的脈動(dòng)頻率，選擇1看似一個(gè)好的選擇。如果翻倍的脈動(dòng)頻率仍就不等于甚或變得更遠(yuǎn)離管路的固有共振頻率，那么選擇2也是一個(gè)有道理的選擇。但是，在選擇1和2的設(shè)計(jì)中，壓縮機(jī)40的輸出脈動(dòng)的幅度，也即輸出壓力PD之周期變化的幅度，并未被明顯減小。換言之，這些選擇1和2的設(shè)計(jì)并不減小脈動(dòng)的絕對(duì)尺度。
但是，通過(guò)試驗(yàn)已經(jīng)證明，選擇3可以減小壓縮機(jī)40的輸出脈動(dòng)的幅度。下面將描述一個(gè)按照選擇3進(jìn)行設(shè)計(jì)的真實(shí)實(shí)施例。
在此實(shí)施例，也即第二實(shí)施例中，具有較小彈性系數(shù)k′的彈簧被用作閥驅(qū)動(dòng)彈簧53。更具體地說(shuō)，該彈性系數(shù)k′被設(shè)定到第一實(shí)施例中的彈性系數(shù)k的三分之一大小(k′=k/3)，例如彈簧53的最小彈簧負(fù)荷被設(shè)定到0.1kgf。
圖6A到6D的圖表分別示出了根據(jù)第二實(shí)施例的試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果。每幅圖中的水平軸都是一個(gè)時(shí)間軸，該軸代表驅(qū)動(dòng)軸19轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的時(shí)間，也即一個(gè)壓縮機(jī)循環(huán)的時(shí)間。在本試驗(yàn)中，輸出壓力PD和吸入壓力PS的比率(PD/PS)仍為15/2，驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速也仍為700rpm。
圖6A所示的圖表示出了浮閥52在容納腔38內(nèi)的軸向位置的變化。浮閥52既不到達(dá)底部極限位置也不到達(dá)頂部極限位置，而是基本保持在頂部與底部位置之間的中間位置(漂浮位置)。浮閥52在浮動(dòng)中上下移動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)十次。因此，在該第二實(shí)施例中，浮閥52在小范圍上下振動(dòng)時(shí)一直保持漂浮狀態(tài)。
圖6B所示的圖表示出了調(diào)節(jié)器50上游側(cè)和下游側(cè)之間的壓差。在一個(gè)循環(huán)中該壓差很少變化。該壓差保持在一約2.05kPa的水平。
圖6C所示的圖表示出了消聲器34中的內(nèi)部壓力變化。盡管在一個(gè)壓縮機(jī)循環(huán)中有10至20個(gè)消聲器壓力循環(huán)，但是壓力循環(huán)的最高值不明顯以至于不能精確地計(jì)量其總的數(shù)目。消聲器34中的內(nèi)部壓力在約+8000Pa至-8000Pa范圍內(nèi)變化。
圖6D所示的圖表示出了輸出管42的內(nèi)部壓力的變化。盡管在一個(gè)壓縮機(jī)循環(huán)中有10到20個(gè)壓力循環(huán)，但是這些壓力循環(huán)的最高值不明顯不足以計(jì)量其總數(shù)目。輸出管42的內(nèi)部壓力在約+10000Pa到-10000Pa的范圍內(nèi)變化。
從上面的描述中可以理解到，通過(guò)在壓力流體通道中設(shè)置調(diào)節(jié)器50并且通過(guò)把彈簧53的彈性系數(shù)減小到k′將最小彈簧負(fù)荷設(shè)定在一相對(duì)較小的值(0.1kgf)，壓縮機(jī)的輸出脈動(dòng)頻率被分散于十到二十的范圍內(nèi)。再有，輸出脈動(dòng)的幅度被顯著減小。圖5C、5D與圖6C、6D的對(duì)照清楚地示出了這種減小。
如結(jié)合圖6A所述，根據(jù)第二實(shí)施例的彈簧力設(shè)定方式，當(dāng)壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，浮閥52在一小范圍內(nèi)上下移動(dòng)基本上處于漂浮狀態(tài)(見(jiàn)圖2)。這樣就抑制了間歇且脈動(dòng)的輸出(或輸出對(duì)管路的沖擊)，同時(shí)將調(diào)節(jié)器50內(nèi)的致冷氣體流的流動(dòng)阻力減小至最小。若設(shè)置一簡(jiǎn)單的固定限制通道來(lái)代替調(diào)節(jié)器50，調(diào)節(jié)器50內(nèi)彈性保持有浮閥52，因此該限制通道將不具有浮閥52所持有的緩沖功能。
本實(shí)施例具有如下優(yōu)點(diǎn)。
通過(guò)提高共振抑制調(diào)節(jié)器50的閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53的彈性系數(shù)k，并通過(guò)增加閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53的驅(qū)動(dòng)力(浮閥52受到的限制力)，壓縮機(jī)的輸出脈動(dòng)頻率(十)被放大到一不同的頻率(二十)。因此，就可以精細(xì)地改變壓力流體的脈動(dòng)頻率以避免其與管路的固有共振頻率一致，從而可以防止管路上發(fā)生共振。
通過(guò)減小調(diào)節(jié)器50的閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53的彈性系數(shù)及其彈力(或限制力)，壓縮機(jī)的脈動(dòng)頻率可以從原始脈動(dòng)頻率(十)轉(zhuǎn)換為一另外的頻率。再有，壓縮機(jī)的脈動(dòng)幅度也被極大減小。因此這樣就可減小共振和噪音。
通過(guò)在汽車(chē)空調(diào)系統(tǒng)的輸出管路中設(shè)置調(diào)節(jié)器50，管路的共振得以避免或受到限制。不需要在管路和壓縮機(jī)上采用復(fù)雜的措施，因此制造成本也可以減少。
通過(guò)增加閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53的負(fù)荷，閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53的驅(qū)動(dòng)力可以被設(shè)定得相對(duì)較高。在這種情況下，調(diào)節(jié)器50允許壓力致冷劑從消聲器34排到外部致冷劑環(huán)路41，并且用作一個(gè)止回閥以防止液體致冷劑從外部致冷劑環(huán)路41返流回消聲器34。
本發(fā)明可以按照如下方式實(shí)施。
調(diào)節(jié)器50可以置于一用于將壓縮機(jī)40與外部致冷劑環(huán)路41相連的接頭和輔助法蘭內(nèi)，或者置于輸出管42內(nèi)。
彈性閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件不是必須為彈簧53(尤其不必為螺旋彈簧)。其可以被橡膠構(gòu)件所取代，只要該構(gòu)件可以發(fā)揮彈簧一樣的功能。
如圖8所示，在容納腔38內(nèi)可以設(shè)置一個(gè)具有一板簧55的調(diào)節(jié)器50，該容納腔38包括一個(gè)連通孔51B(與圖2所示閥座51的連通孔51B相對(duì)應(yīng))和一個(gè)出口36。板簧55的近端固定在容納腔38的壁上，該容納腔38允許板簧55彈性移動(dòng)。板簧55通常將連通孔51B關(guān)閉，當(dāng)消聲器34的內(nèi)部壓力增加到某一水平時(shí)該板簧55打開(kāi)連通孔51B。也即，板簧55具有圖2所示浮閥一樣的功能。板簧55即是閥體又是彈性閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件。這種結(jié)構(gòu)具有與圖2所示調(diào)節(jié)器50同樣的優(yōu)點(diǎn)。
圖2所示的調(diào)節(jié)器50可以省略省略閥驅(qū)動(dòng)構(gòu)件53，并且調(diào)節(jié)器50可以如圖9所示布置。這種情況下，浮閥52靠其重量被沿著與致冷氣體流動(dòng)方向相反的方向驅(qū)動(dòng)。因此，調(diào)節(jié)器50的軸線必須垂直地面。向下作用在浮閥52上的力由浮閥52的重量決定。這種結(jié)構(gòu)具有與圖2所示調(diào)節(jié)器50相同的優(yōu)點(diǎn)。
還可以采用圖10所示調(diào)節(jié)器50。圖10的原理與圖9所示的一樣。但是，一球56被用作一個(gè)閥體，容納腔38呈一碗形，而且閥座51被制成合適尺寸以容納球。這種結(jié)構(gòu)也具有與圖2所示調(diào)節(jié)器同樣的好處。
圖11A到11C所示調(diào)節(jié)器采用磁力沿著與致冷氣體流動(dòng)方向相反的方向驅(qū)動(dòng)浮閥52并限制浮閥52的移動(dòng)。此時(shí)，浮閥52由具有N極和S極的磁性材料制成。浮閥52也可以具有一嵌入其中的磁鐵。
在圖11A中，容納腔38的下游側(cè)(出口36一側(cè))上設(shè)置有一塊環(huán)形磁鐵57。該磁鐵57和浮閥52的面對(duì)表面具有相同的極性(在圖中為N極)。相應(yīng)地，磁鐵57與浮閥52之間存在一排斥力，該排斥力促使浮閥52向容納腔38的上游側(cè)(連通孔51B一側(cè))移動(dòng)。
在圖11B中，容納腔38的入口側(cè)(連通孔51B一側(cè))上設(shè)置有一塊環(huán)形磁鐵58。該磁鐵58與浮閥52的面對(duì)表面具有相異的磁性。因此，磁鐵58與浮閥52之間產(chǎn)生一吸力，該吸力促使浮閥52向容納腔38的入口側(cè)移動(dòng)。
在圖11C中，在容納腔38的上游側(cè)和下游側(cè)上設(shè)置有磁鐵57、58。按照這種結(jié)構(gòu)，磁鐵57、58與浮閥52之間的排斥力和吸引力促使浮閥52向連通孔51B移動(dòng)。
圖11A到11C中的每一種結(jié)構(gòu)都具有與圖1所示調(diào)節(jié)器50同樣的功能和優(yōu)點(diǎn)。容納腔38內(nèi)不必設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)構(gòu)件例如一彈簧，這樣做不僅簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)而且使得決定流過(guò)調(diào)節(jié)器的致冷氣體的流動(dòng)阻力更容易。
本發(fā)明可以用在其它形式的壓縮機(jī)中，例如帶有單頭活塞的斜盤(pán)型壓縮機(jī)或渦旋型壓縮機(jī)中。同樣，本發(fā)明可以用在汽車(chē)空調(diào)以外的其它系統(tǒng)中，例如應(yīng)用于一種需要運(yùn)送壓力流體的流體控制系統(tǒng)中。
因此，本發(fā)明的例子和實(shí)施例其目的是用來(lái)描述本發(fā)明的而且不起限制作用，本發(fā)明并不限于上文所述的細(xì)節(jié)，在后附權(quán)利要求書(shū)的范圍和等同范圍內(nèi)可以對(duì)其進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1．一種用于當(dāng)壓力流體從一間歇壓力區(qū)域(25)沿一包括該管(41)的流道流動(dòng)時(shí)減小輸送壓力流體的管(41)的管共振的方法，該方法的特征在于在所述流道中設(shè)置一可移動(dòng)閥體(52；55；56)，其中該閥體(52；55；56)可由所述壓力流體流來(lái)移動(dòng)；以一預(yù)定的限制力限制所述閥體(52；55；56)的移動(dòng)，及確定合適的限制力以便改變?cè)谒龉?41)內(nèi)流動(dòng)的壓力流體的壓力變化的頻率，使之與所述管(41)的固有頻率顯著不同，或減小在所述管(41)內(nèi)流動(dòng)的壓力流體的壓力變化的幅度。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述限制力是基于對(duì)所述閥體(52；55)施力的一彈性構(gòu)件(53；55)的力。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述限制力是基于磁力。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述限制力由所述閥體(52；56)的重量產(chǎn)生。
5．一種用于當(dāng)壓力流體從一間歇壓力區(qū)域(25)沿一包括該管(41)的流道被輸送流動(dòng)時(shí)，減小輸送壓力流體的管(41)的管共振的裝置，該裝置的特征在于一可移動(dòng)閥體(52；55；56)被設(shè)置于所述流道中，其中所述閥體(52；55；56)可由所述壓力流體流來(lái)移動(dòng)；及一限制裝置(53；55；57；58)將一預(yù)定的力施加給所述閥體(52；55；56)，其中所述預(yù)定的力被適當(dāng)決定，以便改變?cè)谒龉?41)內(nèi)流動(dòng)的壓力流體的壓力變化的頻率，使之與所述管(41)的固有頻率顯著不同，或減小在所述管(41)內(nèi)流動(dòng)的壓力流體的壓力變化的幅度。
6．如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于所述限制裝置包括一個(gè)施力裝置(53；55；57；58)，該施力裝置促使所述閥體(52；55；56)逆著所述壓力流體流移動(dòng)。
7．如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述施力裝置包括一個(gè)彈性構(gòu)件(53；55)；
8．如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述施力裝置包括一設(shè)置于所述閥體(52)上的第一磁性體(52)和一與該第一磁性體(52)對(duì)置的第二磁性體(57；58)。
9．如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于在所述間歇壓力區(qū)域(25)與所述管(41)之間設(shè)置一個(gè)用于容納所述閥體(52；55；56)的腔(38)，所述閥體(52；55；56)可以在一第一位置和一第二位置之間移動(dòng)，在所述第一位置所述容納腔(38)與所述間歇壓力區(qū)域(25)相連通，在所述第二位置所述容納腔(38)與所述壓力區(qū)域(25)切斷，所述施力裝置(53；55；57；58)促使所述閥體(52；55；56)向所述第二位置移動(dòng)，在所述壓力區(qū)域(25)內(nèi)的壓力流體則促使所述閥體(52；55；56)向所述第一位置移動(dòng)。
10．如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述施力裝置(53；55；57；58)的所述力被適當(dāng)確定，以便相對(duì)于該流體每次對(duì)所述間歇壓力區(qū)域(25)加壓，所述閥體(52；55；56)被往復(fù)移動(dòng)兩次。
11．如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于所述施力裝置(53；55；57；58)的所述力被適當(dāng)確定，以便所述閥體(52；55；56)占據(jù)在所述第一位置和所述第二位置之間的中間位置，并且在壓力流體流及所述施力裝置(53；55；57；58)的作用下在一較小的范圍內(nèi)往復(fù)移動(dòng)。
12．如權(quán)利要求5到11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于該裝置設(shè)置在一個(gè)具有所述壓力區(qū)域(25)的壓縮機(jī)內(nèi)，該壓縮機(jī)將所述壓力區(qū)域(25)的壓力流體輸出到與該壓縮機(jī)相連的所述管(41)。
全文摘要
一種壓縮機(jī)包括一輸出腔(25),壓力致冷氣體間歇地輸出到該輸出腔(25)。輸出腔(25)內(nèi)的壓力致冷氣體被送往一外部致冷環(huán)路(41)。一用于容納一共振抑制調(diào)節(jié)器(50)的腔(38)設(shè)置在一輸出消聲器(34)和外部致冷環(huán)路(41)之間。調(diào)節(jié)器(50)包括一個(gè)浮閥(52)和一彈簧(53)。浮閥(52)可以在一將容納腔(38)與消聲器(34)連通的位置和一切斷容納腔(38)與消聲器(34)連通的位置之間移動(dòng)。彈簧(53)促使浮閥(52)向其關(guān)閉位置移動(dòng)。彈簧(53)的彈力被適當(dāng)確定以便致冷氣體的輸出脈動(dòng)頻率與外部致冷劑環(huán)路(41)的固有共振頻率不同,或至少使致冷氣體的壓力變化的幅度減小。
文檔編號(hào)F04B27/08GK1235242SQ9910637
公開(kāi)日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1999年5月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月11日
發(fā)明者森榮夫, 水野敏之, 吉住溫子, 河合俊弘 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)制作所