Disposición de resonador en un silenciador acústico para un compresor de refrigeración.

Silenciador acústico que incluye una disposición de resonador,

adaptada para utilizarse para un compresor derefrigeración montado en el interior de una carcasa hermética (1), comprendiendo dicho silenciador acústico uncuerpo hueco (10) que define al menos una cámara de amortiguación (13) que lleva un conducto de entrada de gas(20) que tiene una abertura de entrada (21) fuera de la cámara de amortiguación (13, 14) y una abertura de salida(22) dentro de la cámara de amortiguación (13), y un conducto de salida de gas (30) que presenta una abertura deentrada (31) dentro de la cámara de amortiguación (13) y una abertura de salida (32) fuera de dicha cámara deamortiguación (13), presentando cada uno de dicho conducto de gas (20, 30) una longitud respectiva y que tiene unrespectivo espesor de pared, caracterizado porque cada uno de los conductos de entrada y salida de gas (20, 30)lleva, extendiéndose a lo largo de al menos parte de su longitud, una pluralidad de conductos de resonancia (40) dediferentes longitudes, presentando cada conducto de resonancia (40) un primer extremo (41), abierto hacia el interiordel respectivo conducto de gas (20, 30), y un segundo extremo (42), opuesto y separado del primer extremo (41),estando cada uno de dichos conductos de resonancia (40) dimensionado para presentar una longitud determinada yun diámetro determinado, que se calculan para definir una cierta impedancia reactiva y una cierta impedanciadisipativa para el silenciador acústico, en una banda de frecuencia determinada, estando cada conducto deresonancia (40) llevado al menos parcialmente por una parte de superficie adyacente del respectivo conducto de gas(20, 30), en una disposición helicoidal, en relación con el eje del conducto de gas (20, 30).

Disposición de resonador en un silenciador acústico para un compresor de refrigeración

Campo de la invención La presente invención se refiere a un silenciador acústico que incluye una disposición de resonador adaptada para utilizarse para un compresor de refrigeración montado en el interior de una carcasa hermética, comprendiendo dicho silenciador acústico un cuerpo hueco que define al menos una cámara de amortiguación que lleva un conducto de entrada de gas que tiene una abertura de entrada fuera de la cámara de amortiguación y una abertura de salida dentro de la cámara de amortiguación, y presentando un conducto de salida de gas una abertura de entrada dentro de la cámara de amortiguación y una abertura de salida fuera de dicha cámara de amortiguación, presentando cada conducto de gas una longitud respectiva y que tiene un espesor de pared respectivo.

Antecedentes de la invención Los silenciadores acústicos son ampliamente utilizados para atenuar el ruido de transmisión en las líneas de gas y que se emplean especialmente en compresores para atenuar los transitorios de presión generados por la apertura de las válvulas de succión y de descarga de dichos compresores. En el sistema de refrigeración, estos transitorios de presión provocan ruido de diferentes maneras: radiación de sonido del compresor debido a las excitaciones de las resonancias de la carcasa, usualmente de 2, 5 kHz a 10 kHz; radiación de sonido debido a las excitaciones de la cavidad, usualmente de 300Hz a 1kHz, y radiación de sonido del aparato de refrigeración del sistema de refrigeración al que se acopla el compresor, debido a las excitaciones de los componentes de este sistema de refrigeración, principalmente como resultado de los impulsos de baja frecuencia de hasta 2 kHz.

El silenciador acústico de succión tiene varias funciones que son importantes para el buen funcionamiento del compresor, tales como: dirección de gas, atenuación del ruido generado por los pulsos resultantes de la succión, aislamiento térmico del gas refrigerante retirado del interior del cilindro, y control de la dinámica de la válvula de succión. Los silenciadores acústicos de succión tienen una gran influencia en la eficiencia energética del compresor, debido al aislamiento térmico del gas, la pérdida de carga y el acoplamiento operativo de la válvula.

Además de los silenciadores acústicos de succión, también pueden proporcionarse compresores de los sistemas de refrigeración, en la descarga de los mismos, con un sistema de amortiguación acústica, usualmente en forma de un silenciador acústico colocado en la línea de descarga de gas del compresor y que conduce el gas comprimido en el

interior del cilindro a un sistema de refrigeración al que el compresor está usualmente asociado.

Los silenciadores acústicos utilizados actualmente son básicamente una combinación de tipo resistivo y reactivo, que consiste en una secuencia de volúmenes (usualmente uno, dos o tres volúmenes en serie, también conocidos como cámaras de expansión) interconectados por conductos de gas que conducen el gas refrigerante procedente de la línea de succión directamente a la válvula de succión, estando dichos conductos de gas generalmente abiertos en los dos extremos de los mismos para el paso del gas refrigerante. Los silenciadores acústicos están formados por conductos de gases y volúmenes (figuras 2, 3 y 13) usualmente hechos de un material sólido (plástico o metálico) .

El desplazamiento de gas produce pulsos, generando ruidos que se propagan en una dirección opuesta a la del gas 45 que está siendo desplazado a la válvula de succión (figura 2) . Cuánto más pequeños son dichos impulsos más eficiente es el silenciador acústico de succión en su salida acústica, a través del cual el gas es admitido en el interior del silenciador acústico.

Su influencia en el rendimiento del compresor es muy importante y el dimensionamiento de los volúmenes internos y la longitud de los conductos de gas del silenciador de succión determina, en gran medida, la eficiencia de este último.

La literatura relacionada es rica en ejemplos y aplicaciones de silenciadores acústicos. (Hansen, H. "Engineering Noise Control", 2003, Spon Press; Lyon, R. H., "Machiner y Noise and Diagnostics", 1987, Butterworth Publishers;

Munjal, M.L. "Acoustics Ducts and Mufflers", 1987, New York Wiley-Interscience; Hamilton, J.F. "Measurement and Control of Compressor Noise", 1988, Oficina de Publicaciones de la Universidad de Purdue, West Lafayette) .

Aunque se usan ampliamente, los silenciadores acústicos de succión conocidos del tipo de tubo de volumen tienen la desventaja de presentar picos de ruido en los modos acústicos típicos de estos tubos y volúmenes.

Estos silenciadores acústicos presentan una gran atenuación en frecuencias bajas (400 Hz a 800 Hz) . Sin embargo, en altas frecuencias, pierden rendimiento debido a las resonancias acústicas de los elementos en forma de tubos y volúmenes, generando más ruido en los compresores. Este comportamiento es mucho más intenso en los silenciadores acústicos de un volumen. En general, los aumentos en el rendimiento acústico se consiguen 65 aumentando el volumen o mediante la reducción de los diámetros de los tubos, que no siempre es posible.

Hay aplicaciones que se encuentran de resonadores de Helmholtz, que consisten en un tubo y un volumen que, aunque también atenúa las frecuencias en las que están sintonizadas, tienen dimensiones más grandes y aumentan la complejidad de fabricación de los silenciadores acústicos. Debido al tamaño más grande, la utilización de una disposición de varios resonadores de Helmholtz es inviable y su aplicación se limita a la atenuación de pocas frecuencias.

Una de las técnicas conocidas para atenuar el ruido provocado por el paso del gas a través de los silenciadores acústicos es la técnica disipativa, que utiliza material fibroso para la construcción del silenciador acústico, con el fin de disipar la energía. También conocida es la técnica reactiva, en la que durante la propagación de la onda, se genera una diferencia de impedancia en una frecuencia dada.

Sin embargo, las construcciones de silenciadores acústicos conocidas con atenuación reactiva resonante tienen la desventaja de que actúan sólo en una frecuencia o en una banda de frecuencia estrecha alrededor de la frecuencia principal. Por otra parte, como una función de las diferencias constructivas entre el compresor y el silenciador

acústico, el accionamiento de este último en la frecuencia esperada no siempre es la misma, y puede producirse una variación de alrededor de 100 Hz por encima o por debajo del valor de la frecuencia deseada a atenuar.

El documento DE 199 02 951 A1 divulga una disposición de Helmholtz, donde cada resonador está dirigido a una atenuación de frecuencia singular y específica.

El documento US 2002/012863 A1 divulga un silenciador acústico que incluye una disposición de resonador donde se proporcionan discontinuidades geométricas para obtener la dispersión y la difracción de las ondas acústicas, con el fin de atenuar las frecuencias altas. La disposición geométrica propuesta prevé interferencias en la propagación de las ondas mediante el conducto principal.

El documento JP 11093637 A divulga un silenciador acústico de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 que comprende una pluralidad de resonadores dispuestos a lo largo de la extensión de una porción de tubo del silenciador acústico, en particular en una disposición de resonadores que se proyectan radialmente desde la porción de tubo.

La figura 4 ilustra una construcción de la técnica anterior para una disposición de resonador donde un conducto de gas de un silenciador acústico, no ilustrado, comprende una pluralidad de conductos de resonancia distribuidos a lo largo de la extensión longitudinal del respectivo conducto de gas, que se proyecta radialmente desde el mismo.

Aunque esta solución reduce al mínimo el ruido producido por el paso del gas a través del respectivo silenciador acústico, no se puede aplicar a silenciadores acústicos de pequeños compresores de refrigeración, debido a las grandes dimensiones de dichos resonadores y por el gran volumen ocupado por ellos en el interior de las cámaras de amortiguación de dichos silenciadores acústicos.

Objetos de la invención Es un objeto de la presente invención proporcionar una disposición de resonador en un silenciador acústico para un compresor de refrigeración que se puede aplicar a compresores pequeños con una atenuación eficaz de una amplia banda de frecuencias en el respectivo silenciador acústico.

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1. Silenciador acústico que incluye una disposición de resonador, adaptada para utilizarse para un compresor de refrigeración montado en el interior de una carcasa hermética (1) , comprendiendo dicho silenciador acústico un 5 cuerpo hueco (10) que define al menos una cámara de amortiguación (13) que lleva un conducto de entrada de gas

(20) que tiene una abertura de entrada (21) fuera de la cámara de amortiguación (13, 14) y una abertura de salida

(22) dentro de la cámara de amortiguación (13) , y un conducto de salida de gas (30) que presenta una abertura de entrada (31) dentro de la cámara de amortiguación (13) y una abertura de salida (32) fuera de dicha cámara de amortiguación (13) , presentando cada uno de dicho conducto de gas (20, 30) una longitud respectiva y que tiene un respectivo espesor de pared, caracterizado porque cada uno de los conductos de entrada y salida de gas (20, 30) lleva, extendiéndose a lo largo de al menos parte de su longitud, una pluralidad de conductos de resonancia (40) de diferentes longitudes, presentando cada conducto de resonancia (40) un primer extremo (41) , abierto hacia el interior del respectivo conducto de gas (20, 30) , y un segundo extremo (42) , opuesto y separado del primer extremo (41) , estando cada uno de dichos conductos de resonancia (40) dimensionado para presentar una longitud determinada y

un diámetro determinado, que se calculan para definir una cierta impedancia reactiva y una cierta impedancia disipativa para el silenciador acústico, en una banda de frecuencia determinada, estando cada conducto de resonancia (40) llevado al menos parcialmente por una parte de superficie adyacente del respectivo conducto de gas (20, 30) , en una disposición helicoidal, en relación con el eje del conducto de gas (20, 30) .

2. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos parte de la longitud de cada conducto de resonancia (40) está formada en el espesor de la pared del respectivo conducto de gas (20, 30) .

3. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el conducto de gas (20, 30) lleva, a

lo largo de al menos parte de su extensión, un manguito tubular (50) que presenta un espesor de pared, estando 25 formado al menos parte de los conductos de resonancia (40) en el espesor de la pared del manguito tubular (50) .

4. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el manguito tubular (50) ocupa una de las posiciones interna y externa en relación con el respectivo conducto de gas (20, 30) .

5. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el conducto de gas (20, 30) lleva, a lo largo de al menos parte de su extensión, un manguito tubular (50) que presenta un espesor de pared y una superficie enfrentada con una superficie adyacente del conducto de gas (20, 30) , estando definida al menos parte de la longitud de los conductos de resonancia (40) entre las superficies enfrentadas del manguito tubular (50) y del conducto de gas (20, 30) .

6. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la sección transversal de los conductos de resonancia (40) está parcialmente definida en cada una de las superficies enfrentadas adyacentes del manguito tubular (50) y del conducto de gas (20, 30) .

7. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque cada conducto de resonancia (40) está definido por un rebaje (23, 33, 53) producido en al menos una de las superficies enfrentadas del manguito tubular (50) y la extensión del conducto de gas (20, 30) .

8. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el manguito tubular (50) ocupa una 45 de las posiciones interna y externa en relación con el respectivo conducto de gas (20, 30) .

9. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos parte de los conductos de resonancia (40) presenta su respectivo primer extremo (41) colocado en una región del respectivo conducto de gas (20, 30) sometido a una presión acústica que produce ruido a atenuar.

10. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque al menos parte de los conductos de resonancia (40) presenta el respectivo primer extremo (41) abierto hacia el interior del cuerpo hueco (10) .

11. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque al menos parte de los conductos

de resonancia (40) presenta el respectivo primer extremo (41) abierto hacia el interior del conducto de gas (20, 30) , donde se proporcionan, a través de un respectivo orificio radial (26, 36) proporcionado en dicho conducto de gas (20, 30) y en comunicación fluida con dicho primer extremo (41) .

12. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el primer extremo (41) de los conductos de resonancia (40) está colocado de acuerdo con el mismo plano transversal al respectivo conducto de gas (20, 30) , seccionando dicho plano transversal una región de presión acústica máxima en dicho conducto de gas (20, 30) .

13. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo extremo (42) de cada 65 conducto de resonancia (40) está cerrado.

14. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo extremo (42) de cada conducto de resonancia (40) está abierto.

15. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los primeros extremos (41) de al

menos parte de los conductos de resonancia (40) están longitudinalmente separados entre sí una distancia definida como una función de la banda de frecuencia a atenuar.

16. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque la separación longitudinal entre los primeros extremos (41) de los conductos de resonancia (40) es constante. 10

17. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los conductos de resonancia (40) presentan por lo menos uno de los parámetros definidos por un diámetro y la longitud con el mismo valor.

18. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque al menos parte de la longitud de 15 cada conducto de resonancia (40) está formado en el espesor de la pared del cuerpo hueco (10) .

19. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo hueco (10) del silenciador acústico presenta un espesor de pared y lleva internamente al menos un conducto de resonancia (40) que presenta un primer extremo (41) , abierto hacia el interior del respectivo conducto de gas (20, 30) , y un segundo extremo (42) , opuesto y separado del primer extremo (41) , estando cada uno de dichos conductos de resonancia

(40) dimensionado para presentar una longitud determinada y un diámetro determinado, que se calculan para definir una cierta impedancia reactiva y una cierta impedancia disipativa para el silenciador acústico, en una banda de frecuencia determinada.

(40) está parcialmente llevado por lo menos por una parte de superficie adyacente del cuerpo hueco (10) .

20. Silenciador acústico de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque cada conducto de resonancia