專利名稱：聲波發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含一個(gè)共振管和一個(gè)用于向該共振管提供氣體脈沖的裝置的聲波發(fā)生器，其中該氣體脈沖構(gòu)成一個(gè)固定的聲波，該提供氣體脈沖的裝置包括一個(gè)通過(guò)連接桿以激活振蕩活塞的發(fā)動(dòng)機(jī)，該活塞被封裝構(gòu)成一個(gè)與該共振管相連的腔室的壁。
該聲波發(fā)生器的共振管常常被用來(lái)與一個(gè)加熱爐或一個(gè)烘干設(shè)備連接，該聲波--一般為低頻率，即頻率小于50Hz--用于保持該加熱爐或烘干設(shè)備的熱交換表面不沉積爐灰或物質(zhì)。
作為通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而提供氣體脈沖的方法的另外一種選擇，就是利用振蕩活塞，通過(guò)由壓縮空氣源控制的閥門來(lái)提供該脈沖。但是這種方法在實(shí)際操作時(shí)是非常昂貴的。
在某些爐子或烘干設(shè)備中，存在一些細(xì)微粒物質(zhì)，它們很容易進(jìn)入該共振管，并在該活塞和其周圍的汽缸壁之間穿過(guò)。這種細(xì)微粒物質(zhì)可能引起活塞環(huán)，活塞和汽缸壁上的磨損。它們甚至?xí)┻^(guò)包含該連接桿的曲柄箱，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)軸承。在存在或形成有這類物質(zhì)的烘干設(shè)備或裝置中，必須使用更為昂貴的方法，即通過(guò)由壓縮空氣控制的閥門來(lái)提供氣體脈沖。但是，在很多情況下，即使這種解決辦法也是不可能的。例如，在磨蝕的情況下，細(xì)微粒物質(zhì)是一種不允許與壓縮空氣混合的培養(yǎng)基，以避免雜質(zhì)或氧化。
活塞和其周圍汽缸壁之間的泄露可以這樣來(lái)避免，即使用一個(gè)薄膜活塞，將其外部緊緊夾在該活塞周圍的一個(gè)小室的壁上。在產(chǎn)生一個(gè)低頻聲波的情況下，提供一個(gè)凹形壓力脈沖，并使其通過(guò)該共振管。該氣壓變差將產(chǎn)生一個(gè)常規(guī)表層在結(jié)尾位置之間波動(dòng)。作為彎曲應(yīng)力中變差的一種結(jié)果，在根本不能接受的幾百萬(wàn)次活塞沖程后，將會(huì)產(chǎn)生爆炸和斷裂。
帶有發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞的聲波發(fā)生器已在德國(guó)第2149405號(hào)專利說(shuō)明書和美國(guó)第4805732號(hào)專利說(shuō)明書中給出描述。
本發(fā)明的目的是提供一種與上述類型有關(guān)的聲波發(fā)生器，它適于產(chǎn)生低頻聲波，并適于清潔熱交換表面。該聲波發(fā)生器的組件在長(zhǎng)間隔期間是可靠的，不受所處理的物質(zhì)的有害影響。
根據(jù)本發(fā)明所得到的該活塞是一個(gè)包含有與該腔室壁固定在一起的、兩個(gè)軸向間隔開的薄膜層的薄膜活塞，在兩個(gè)薄膜層之間提供了一個(gè)抽空槽，以便在兩個(gè)薄膜層之間建立一個(gè)真空。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述附

圖1是根據(jù)本發(fā)明的聲波發(fā)生器的垂直剖面圖，附圖2-4顯示在一個(gè)活塞沖程期間該活塞薄膜層的三個(gè)不同位置，以及附圖5顯示了一個(gè)常規(guī)的活塞薄膜層。
在附圖1中，參考數(shù)碼1表示一個(gè)有軸頸的曲柄箱，其中曲柄軸2由一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)--未畫出--。曲柄軸2固定在一個(gè)連接桿3上，后者反過(guò)來(lái)激活一個(gè)由圓柱形導(dǎo)管4支撐的活塞桿5。在該導(dǎo)管4和該活塞桿5之間裝有支撐環(huán)6。
該活塞桿5的低端與一個(gè)薄膜活塞固定在一起，后者由一個(gè)其上側(cè)和下側(cè)分別與薄膜層8和薄膜層9相接的圓盤形組件7構(gòu)成。該兩個(gè)薄膜層8和9夾緊在一個(gè)環(huán)形組件10和具有13、14兩部分的一個(gè)外殼的凸緣11與12之間。該外殼13、14包圍該活塞桿5、組件7及薄膜層8、9。該外殼13、14的低端部分14有一個(gè)開口15其內(nèi)部與一個(gè)共振管16相接。該共振管16僅畫出了一部分。其長(zhǎng)度與所需的聲波頻率相適應(yīng)，該外殼的低端部分14和共振管16之間的連接由真空管17建立。低端薄膜層9和外殼部分14構(gòu)成腔室18的壁。
兩個(gè)薄膜層8、9由用于薄膜層的常規(guī)物質(zhì)所構(gòu)成--通常是橡膠覆蓋的網(wǎng)。夾緊在凸緣11和12之間的環(huán)形組件10帶有一個(gè)與真空源(未畫出)相連的徑向孔19。該所需的真空足以使兩個(gè)薄膜層8、9恒定地彼此向內(nèi)彎曲--即使在該共振管16中副壓力達(dá)到最大值，以及該組件7加速至最大限度。
在臨近組件7的外部，其形狀的厚度是連續(xù)遞減。組件7的上側(cè)—主要是平面--在臨近其外部的地方，有一個(gè)向下彎曲的部分20，使薄膜層8上的機(jī)械應(yīng)力減小。組件7的下側(cè)在臨近其外部的地方，有一個(gè)相應(yīng)的彎曲部分21，用于減小薄膜層9上的機(jī)械應(yīng)力。同樣，環(huán)形組件10在其環(huán)開口旁也有相應(yīng)的彎曲面部分22和23。
在該聲波發(fā)生器運(yùn)行期間，氣體經(jīng)過(guò)該徑向孔19從該薄膜層8和9之間的空隙中被抽出。兩個(gè)薄膜層8、9分別與兩個(gè)組件7和10的上表面和下表面緊密相接。這是因?yàn)樵诒∧?和9之間的空隙中達(dá)到的真空分別在該薄膜活塞的最大向下加速度期間大于在上薄膜層8之上建立的真空，在在該薄膜活塞的最大向上加速度期間大于在下薄膜層9之下建立的真空。如果在兩個(gè)薄膜層之間不存在真空，它們將會(huì)波動(dòng)并因應(yīng)力方向的改變而引起該薄膜層物質(zhì)的疲勞破壞。
現(xiàn)在兩個(gè)薄膜層8、9將朝它們之間空隙恒定地向內(nèi)彎曲，并且總是受到一個(gè)張力--盡管是一個(gè)變化的力。這將導(dǎo)致該薄膜層的壽命的顯著提高--它們可經(jīng)受至少5千萬(wàn)次的活塞沖程而不斷裂。
附圖2-4顯示兩個(gè)組件7和10在一個(gè)沖程期間的相接部分的三個(gè)不同的相關(guān)位置。
附圖2顯示活塞7-9的上端位置，其中活塞的速度為零，向下加速度在該發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到最大值。如果在兩個(gè)薄膜層8、9之間不存在真空，該上薄膜層8就不會(huì)與組件7的彎曲表面部分20相接(未畫出)。在以下的活塞向下運(yùn)動(dòng)期間，組件7的彎曲表面部分20和上薄膜層8之間的接觸開始穩(wěn)定地減小。對(duì)于下薄膜層9和組件10上的彎曲表面部分23之間的接觸而言，情況也一樣。類似的，--在如附圖2-4所示的活塞向下運(yùn)動(dòng)期間，在組件10的彎曲表面22和上薄膜層8之間以及組件7的彎曲表面21和下薄膜層9之間將建立接觸。
附圖5顯示一個(gè)單一的薄膜層在該活塞的振蕩期間是如何波動(dòng)的。粗線顯示該薄膜層在該活塞的向上運(yùn)動(dòng)期間的位置，而點(diǎn)線則顯示在活塞的向下運(yùn)動(dòng)期間，該薄膜層的位置。
兩個(gè)薄膜層8和9之間的真空可以通過(guò)任何真空泵來(lái)提供--如噴水抽氣泵。所提供的真空很容易保持一個(gè)數(shù)值，以確保兩個(gè)薄膜層總是受到一個(gè)張力應(yīng)力(盡管是變化的力)。因此，因小室18中氣壓變化引起的應(yīng)力方向變化而導(dǎo)致的、薄膜層中物質(zhì)的疲勞損壞將不會(huì)出現(xiàn)。
通過(guò)連續(xù)測(cè)量薄膜層8、9之間空隙中的真空，很容易確定該薄膜層是否完整。
根據(jù)本發(fā)明的聲波發(fā)生器在實(shí)際運(yùn)行時(shí)是很便宜的，它可用于食品工業(yè)，它可完全密封以防磨蝕，以及細(xì)微粒物質(zhì)進(jìn)入該聲波發(fā)生器的重要部件中。
權(quán)利要求
1.一種聲波發(fā)生器，包括一個(gè)共振管(16)和一個(gè)用于向該共振管(16)提供氣體脈沖的裝置，其中該氣體脈沖構(gòu)成一個(gè)固定的聲波，該用于提供氣體脈沖的裝置包含一個(gè)通過(guò)連接桿(3)以激活振蕩活塞(7-9)的發(fā)動(dòng)機(jī)，該活塞(7-9)被封裝構(gòu)成一個(gè)與該共振管(16)相連的腔室(18)的壁，其特征在于該活塞(7-9)是一個(gè)包含有與該腔室(18)壁固定在一起的、兩個(gè)軸向間隔的薄膜層(8、9)的薄膜活塞，在兩個(gè)薄膜層(8、9)之間提供了一個(gè)抽空孔道(19)，以便在兩個(gè)薄膜層(8、9)之間建立一個(gè)真空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聲波發(fā)生器，其特征在于，一個(gè)圓盤形組件(7)封裝在一個(gè)固定在該連接桿(3)上的活塞桿(5)上，該圓盤形組件(7)在臨近其周緣部具有連續(xù)減小的厚度(20、21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的聲波發(fā)生器，其特征在于，在兩個(gè)薄膜層(8、9)之間，在它們與該腔室(18)的壁的連接處，提供有一個(gè)第二環(huán)形組件(10)，該第二環(huán)形組件(10)在臨近其中間孔口部具有連續(xù)減小的厚度(22、23)。
全文摘要
在一個(gè)具有發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞(7—9)的聲波發(fā)生器中,限定了一個(gè)與共振管(16)相連的腔室(18),它用于產(chǎn)生聲波以清潔熱交換表面,該活塞(7—9)根據(jù)本發(fā)明帶有兩個(gè)徑向間隔開的活塞薄膜層(8、9)和一個(gè)裝置(19)用于在兩個(gè)薄膜層(8、9)之間抽出一個(gè)真空,從而確保在該薄膜層(8、9)中只有張力應(yīng)力,以提高它們的壽命。
文檔編號(hào)G10K9/00GK1193557SQ98105538
公開日1998年9月23日 申請(qǐng)日期1998年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月13日
發(fā)明者邁斯·莫里茨 申請(qǐng)人:考克庫(kù)姆·索尼克斯公司