ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ С ПОНИЖЕННЫМ УРОВНЕМ ШУМА Российский патент 2013 года по МПК F25D23/06 F25D11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к холодильному аппарату, оснащенному создающим эксплуатационный шум элементом и средствами для подавления выхода этого шума наружу.

Уровень техники

В патентном документе DE 19818993 А1 описан холодильный аппарат, содержащий снабженную теплоизоляционным слоем стенку, окружающую охлаждаемую внутреннюю камеру, и испаритель, который установлен на обращенной к внутренней камере стороне теплоизоляционного слоя и в котором возбуждается вибрация под действием турбулентных завихрений впрыскиваемого хладагента. Для того, чтобы снизить передачу вибрации испарителя в теплоизоляционный слой и ее выход на наружную сторону слоя, на испаритель нанесена битумная пленка. Битумная пленка повышает массу испарителя и тем самым сдвигает частоты его собственных колебаний, так что испаритель становится практически нечувствительным к воздействующим на него эксплуатационным частотам возбуждения.

Однако с помощью битумной пленки не достигается полное гашение вибрации испарителя. Кроме того, возможности использования этого известного решения ограничены подавлением структурного шума, создаваемого испарителем. Другие источники шума, которые могут присутствовать в холодильном аппарате, такие как вентилятор, не демпфируются заметным образом.

Из патентного документа US 5669232 известен холодильный аппарат, в котором для снижения создаваемого шума между теплоизоляционным слоем и наружной обшивкой стенки корпуса встроена стальная пластина. За счет своей высокой жесткости стальная пластина вызывает сдвиг частот собственных колебаний стенки на более высокие частоты. Другое предложение в данном документе состоит в том, чтобы помещать поглощающий вибрацию слой между теплоизоляционным слоем и внутренней обшивкой корпуса.

Оба предложения не полностью удовлетворительны, так как встроенная стальная пластина вызывает значительное увеличение веса и удорожание, а поглощающий шум слой, полностью окружающий внутреннюю камеру холодильного аппарата, снижает полезный объем внутренней камеры.

Раскрытие изобретения

Соответственно, задачей изобретения является создание холодильного аппарата, который при простой конструкции корпуса позволяет значительно снизить создаваемый при эксплуатации шум.

Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в холодильном аппарате, содержащем снабженную теплоизоляционным слоем стенку, окружающую охлаждаемую внутреннюю камеру, и элемент, создающий передаваемый на стенку структурный шум, на наружной стороне теплоизоляционного слоя стенки помещен демпфирующий вибрацию битумсодержащий слой.

За счет того, что в отличие от концепции решения по патентному документу DE 19818993 А1 битумсодержащий слой помещен не непосредственно на создающих шум элементах, а на наружной стороне стенки корпуса, устраняется непосредственная связь с создающими шум элементами, за счет которой могут быть сдвинуты частоты их собственных колебаний. Однако на практике это оказало небольшое влияние, так как взамен этого битумсодержащий слой воздействует на резонансное поведение стенки корпуса. При этом, когда успешно предотвращается вибрация стенки корпуса, она не передает наружу шум, даже когда источник шума внутри корпуса создает этот шум. Кроме того, битумсодержащий слой, расположенный снаружи от теплоизоляционного слоя, показал себя более эффективным в демпфировании вибрации, чем соответствующий слой, расположенный внутри. Причина заключается в том, что при снижении температуры битум заметно затвердевает, и демпфирование посредством рассеивания в битумсодержащем слое практически не происходит, когда он охлажден.

Особенно простая конструкция может быть реализована, когда битумсодержащий слой свободно прилегает к наружной стороне стенки и, таким образом, соединен со стенкой только одной стороной. Однако он может быть также помещен между теплоизоляционным слоем и покрывающей теплоизоляционный слой наружной обшивкой.

Предпочтительно битумсодержащий слой прикреплен посредством, по меньшей мере, одного вязкоэластичного соединительного слоя. Такой слой, который может быть образован, например, двусторонней клеящей полосой, может в свою очередь способствовать рассеиванию вибрационной энергии для демпфирования шума.

Когда битумсодержащий слой помещен между теплоизоляционным слоем и наружной обшивкой, он может быть прикреплен к ним обоим посредством вязкоэластичного соединительного слоя. В этом случае проникающий изнутри наружу звук демпфируется за счет рассеивания в обоих слоях.

Высокая эффективность демпфирования при низких затратах материала достигается при ограничении битумсодержащего слоя центральной областью по существу плоской стенки. Когда в стенке возбуждается вибрация от структурного шума, точки с наибольшей амплитудой колебаний обычно расположены в центральной области, так что повышение веса за счет битумсодержащего слоя здесь наиболее эффективно.

Битумсодержащий слой показывает наибольшую эффективность, когда он и создающие структурный шум элементы расположены друг напротив друга на противоположных сторонах стенки.

Хорошее демпфирующее воздействие битумсодержащего слоя было установлено для веса единицы его площади от двух до десяти килограмм на квадратный метр.

Битумсодержащий слой может состоять по существу из чистого битума. Однако для оптимизации таких параметров, как удельный вес, теплоизоляционная способность, эластичность и рассеивающая способность, в битумсодержащем слое могут содержаться частицы добавок. Для повышения плотности и улучшения теплоизоляционной способности в битуме могут содержаться волокна или нити, как без связи между ними, так и в виде нетканого материала или ткани.

Краткий перечень чертежей

Другие особенности и преимущества изобретения будут ясны из последующего описания примеров осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:

фиг.1 схематично изображает в разрезе холодильный аппарат по изобретению,

фиг.2 подробно изображает в разрезе заднюю стенку холодильного аппарата,

фиг.3 изображает, в разрезе заднюю стенку в модификации выполнения,

фиг.4 изображает в аналогичном фиг.1 разрезе холодильный аппарат согласно второму примеру выполнения,

фиг.5 изображает в аналогичном фиг.1 разрезе холодильный аппарат согласно третьему примеру выполнения.

Осуществление изобретения

Шкаф показанного на фиг.1 холодильного аппарата известным образом содержит корпус 1 и прикрепленную к корпусу 1 дверь 2, которая вместе с корпусом ограничивает холодильную камеру 3. На задней стороне корпуса 1 сделана выемка под машинное отделение 4, в котором размещен компрессор 5. Компрессор является элементом контура циркуляции хладагента совместно с установленным снаружи на стенке 6 корпуса 1 конденсатором 7 и испарителем 8. Испаритель 8 встроен между слоем 9 изоляционного материала и внутренней пластмассовой обшивкой, ограничивающей холодильную камеру 3.

Хладагент от конденсатора 7 поступает в испаритель 8 по тонкому капилляру 10. При выходе хладагента из капилляра 10 в испаритель 8 может создаваться турбулентность, которая возбуждает вибрацию испарителя 8. Эта вибрация передаются на слой 9 изоляционного материала и, если ее не демпфировать эффективным образом, может возбуждать слышную снаружи вибрацию корпуса 1. Для подавлении этой вибрации напротив испарителя 8 на наружной стороне слоя 9 изоляционного материала помещена пластина 11 из битумсодержащего материала, в которой вибрация может возбуждаться только очень слабо вследствие большой разницы в плотности между ней и примыкающим к ней слоем 9 изоляционного материала.

Поскольку пластина 11 находится на наружной стороне слоя 9 изоляционного материала, она не охлаждается испарителем 8, и ее температура может в любом случае быть немного ниже температуры окружающей среды. При этих температурах битум пластины 11 легко может подвергаться частично пластической и частично упругой деформации. Вследствие способности пластины 11 к пластической деформации передаваемая на нее снаружи вибрация значительно демпфируется, а ее энергия преобразуется в тепло.

В показанном примере выполнения конденсатор 7 установлен за задней стенкой 6 в непосредственной близости к пластине 11, так что при длительной эксплуатации компрессора конденсатор 7 нагревает пластину 11. При этом температура битума может даже превышать температуру окружающей среды. Нагрев повышает пластичность битума и тем самым повышает демпфирующее воздействие пластины 11.

На фиг.2 в увеличенном виде показана в горизонтальном разрезе конструкция задней стенки 6 в первом примере выполнения. Жесткая наружная обшивка 12 из пластмассы, твердого картона или другого волокнистого материала в форме плоской оболочки охватывает слой 9 изоляционного материала. Края 13 оболочки плотно соединены с не показанными элементами наружной обшивки боковых стенок, днища или верхней стенки корпуса 1. Битумная пластина 11 встроена между наружной обшивкой 12 и слоем 9 изоляционного материала и соединена с ними с помощью вязкоэластичного слоя, здесь в виде двусторонней клеящей полосы 14. Эластичность клеящей полосы 14 допускает поперечные смещения между обращенными друг к другу наружными поверхностями пластины 11 и слоя 9 изоляционного материала или наружной обшивки 12, которые возникают при изгибе наружной обшивки 12, однако демпфирует ее за счет вязкости своего клеящего материала. Таким образом, клеящая полоса способствует демпфированию вибрации слоя 9 изоляционного материала или наружной обшивки 12.

Пластина 11 покрывает не всю наружную обшивку 12, а только ее центральную область, которая составляет примерно от 40 до 80% площади наружной обшивки 12. Местоположение и протяженность пластины 11 рассчитаны таким образом, что пластина 11 перекрывает пучности самых существенных низкочастотных собственных колебаний наружной обшивки 12, так что ее вибрация эффективно демпфируется пластиной 11, а амплитуда вибрации снижается.

На фиг.3 показана в горизонтальном разрезе конструкция задней стенки в модификации выполнения, в которой битумная пластина 11 расположена снаружи на наружной обшивке 12 и укреплена посредством одного слоя клеящей полосы 14. В этом исполнении отсутствует демпфирование за счет второго слоя клеящей полосы в исполнении по фиг.2, однако общее демпфирующее действие может быть сравнимым с эффектом конструкции по фиг.2, поскольку расположенная снаружи битумная пластина 11 при эксплуатации обычно становится теплее, чем пластина, встроенная между наружной обшивкой 12 и слоем 9 изоляционного материала.

На фиг.4 показан в разрезе, аналогичном разрезу по фиг.1, выполненный в соответствии с изобретением холодильный аппарат без намораживания инея. Он содержит испаритель 8, установленный в отдельном от холодильной камеры 3 отделении 15 и вентилятор 16 для обеспечения воздухообмена между отделением 15 и холодильной камерой 3. В таком холодильном аппарате вентилятор 16 может быть существенным источником выходящего наружу эксплуатационного шума. Здесь вентилятор 16 расположен таким образом, что его вибрация возбуждает в основном вибрацию задней стенки 6 корпуса 1. Для демпфирования вибрации задней стенки 6 на ее наружной стороне напротив вентилятора 16 предусмотрена битумная пластина 11. Она может быть встроена в заднюю стенку 6, как показано на фиг.2, или помещена на задней стенке снаружи согласно примеру выполнения по фиг.3.

Конденсатор 7 может быть установлен перед задней стенкой, как показано на фиг.1. В представленном здесь примере он помещен в машинном отделении 4 рядом с компрессором 5, а второй вентилятор 17 обеспечивает отвод из машинного отделения 4 воздуха, нагретого конденсатором 7 и компрессором 5. Когда поток отводимого воздуха направляется вдоль задней стенки 6, его тепло повышает пластичность и, соответственно, демпфирующую способность битумной пластины 11. Однако теплый воздух может отводиться также другим путем, например, через полое основание 18 аппарата.

В том случае, если вентилятором 16 сильнее всего возбуждается вибрация не задней стенки 6, а другой стенки корпуса 1, само собой разумеется, что битумная пластина может быть помещена также на этой другой стенке. На фиг.5 показан случай, когда битумная пластина 11 демпфирует вибрацию верхней стенки 18 корпуса 1. Здесь битумная пластина 11, по меньшей мере, частично вставлена в полую снизу крышу 19, которая установлена сверху на корпусе 1.

Композиция битумной пластины 11 может быть различной. Она может содержать один чистый битум или включать различный добавки. Для того, чтобы при равной толщине пластины увеличить массу пластины 11, могут использоваться минеральные добавки, такие как дробленые горные породы. Волокна и нити, особенно обладающие низким удлинением при растяжении, могут улучшать демпфирование за счет того, что противодействуют деформации битумной пластины 11 и тем самым побуждают битум в своем непосредственном окружении к усиленной пластической деформации. Волокна или нити могут содержаться в битуме без связи между собой или в виде нетканого материала или ткани.

Холодильный аппарат содержит охлаждаемую внутреннюю камеру, снабженную теплоизоляционным слоем, стенку и элемент, который создает структурный шум, передаваемый на стенку. На наружной стороне теплоизоляционного слоя стенки помещен демпфирующий вибрацию битумсодержащий слой. Использование данного изобретения позволяет снизить уровень шума, создаваемого при эксплуатации холодильного аппарата. 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Холодильный аппарат, содержащий снабженную теплоизоляционным слоем (9) стенку (6, 18), окружающую охлаждаемую внутреннюю камеру (3), и элемент (8, 16), создающий структурный шум, передаваемый на стенку (6, 18), отличающийся тем, что на наружной стороне теплоизоляционного слоя (9) стенки (6, 18) помещен демпфирующий вибрацию битумсодержащий слой (11).

2. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что битумсодержащий слой (11) свободно прилегает к наружной стороне стенки (6, 18).

3. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что битумсодержащий слой (11) помещен между теплоизоляционным слоем (9) и покрывающей теплоизоляционный слой наружной обшивкой (12).

4. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что битумсодержащий слой (11) прикреплен посредством, по меньшей мере, одного вязкоэластичного соединительного слоя (14).

5. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что битумсодержащий слой (11) ограничен центральной областью, по существу, плоской стенки (6, 18).

6. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что битумсодержащий слой (11) и создающий структурный шум элемент (8, 16) расположены напротив друг друга на противоположных сторонах стенки (6, 18).

7. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что битумсодержащий слой (11) имеет вес единицы площади от 2 до 10 кг/м².

8. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что битумсодержащий слой (11) состоит, по существу, из чистого битума.

9. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что битумсодержащий слой (11) содержит связанные битумом частицы добавок.

10. Холодильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что битумсодержащий слой (11) содержит связанные битумом волокна или нити.

11. Холодильный аппарат по п.10, отличающийся тем, что волокна или нити образуют нетканый материал или ткань.