專(zhuān)利名稱(chēng)：在大量的氣體中產(chǎn)生壓力脈沖的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于在大量的氣體中，特別是容納在大尺寸的空間內(nèi)的氣體中產(chǎn)生有選擇地可控制壓力脈沖的方法。這里所指的大量的氣體也包括各種氣體的混合物，例如空氣。
本發(fā)明還涉及用于實(shí)現(xiàn)上述方法的設(shè)備。
在大量的氣體中產(chǎn)生壓力脈沖需要進(jìn)行提高的機(jī)械能的處理。該提高的能量表現(xiàn)為在大量氣體中局部壓力的勢(shì)能形式和由局部速度變化的動(dòng)能。脈沖中的能量在零至最大值之間擺動(dòng)，兩種形式的能量相互間是同相位的。
該壓力脈沖的能量在一定的條件下可以用于不同的目的，諸如防止該氣體中的顆粒落到容納該氣體的空間側(cè)壁上，以及將已經(jīng)落到上述側(cè)壁上成為一種覆蓋層的這種顆粒去除掉。該脈沖也可以用于促進(jìn)兩種不同氣體工質(zhì)的混合，用于一種氣體與液本珠或固體顆粒的混合，和用于使一種氣體獲得均勻的其它方面。這樣，壓力脈沖的應(yīng)用就可以用于清洗的場(chǎng)合和在工業(yè)生產(chǎn)的不同階段中要進(jìn)行混合的、燒的、化學(xué)反應(yīng)的、作功等的各種氣體的處理，以及用于對(duì)懸浮在氣體中的固體顆?；蛞后w珠的形式的工質(zhì)的處理。
對(duì)大量氣體進(jìn)行這種處理的一種可行的條件是具有一個(gè)相當(dāng)大的聲能量的脈沖。
對(duì)于在上述這些應(yīng)用中的空氣的處理，當(dāng)其所用的脈沖的頻率接近可聽(tīng)到的聲音的下限時(shí)獲得最佳效果。在這種低頻下的脈沖受到的阻尼不像在較高頻率下那樣歷害。此外，較長(zhǎng)的波長(zhǎng)可以使脈沖圍繞著阻擋隔板以均勻的聲壓力級(jí)進(jìn)行傳播到達(dá)該空間的所有部分。
為了對(duì)大量的氣體進(jìn)行處理，當(dāng)氣體容納于大尺寸的空間內(nèi)時(shí)用于產(chǎn)生壓力脈沖或聲波的已知方法還沒(méi)有能夠產(chǎn)生出足夠的能量來(lái)滿足上述各種應(yīng)用。
在大量氣體中產(chǎn)生的壓力脈沖已經(jīng)用于例如對(duì)容納氣體的構(gòu)件側(cè)壁的清洗。但是，缺少具有足夠效率的脈沖發(fā)生器已經(jīng)限制了應(yīng)用于較小尺寸這類(lèi)結(jié)構(gòu)的清洗。
采用聲脈沖進(jìn)行清洗的例子在瑞典專(zhuān)利文件8007150-9號(hào)(出版號(hào)為425597號(hào))中和英國(guó)專(zhuān)利2033130號(hào)中都已公開(kāi)了。
借助上述文件中所公開(kāi)的方法，所產(chǎn)生的脈沖能量較高，但對(duì)許多應(yīng)用場(chǎng)合仍嫌太低。
在瑞典專(zhuān)種文件8007150-9號(hào)所公開(kāi)的方法中是利用相互之間進(jìn)行周期性地連通的兩個(gè)空間之間的壓力差，當(dāng)氣體由于存在壓力差由一個(gè)空間向另一空間流動(dòng)時(shí)，便產(chǎn)生了脈沖。脈沖發(fā)生器包括一個(gè)用于產(chǎn)生壓力氣體的管子，該管子設(shè)有一個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱形閥。相互間同軸安置的管子和閥和設(shè)有一個(gè)溝槽。當(dāng)閥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在閥上的溝槽就經(jīng)過(guò)管子上的溝槽，則在管子與它周?chē)g就形成連通，由此氣體就通過(guò)相對(duì)正的兩個(gè)溝槽流出，這樣就產(chǎn)生一個(gè)脈沖。然后該脈沖在一個(gè)諧振管中進(jìn)行放大，其頻率約為20赫茲。采用這種裝置所得到的波形基本上是正弦波，而這種波形在脈沖周期內(nèi)所造成的能量分布是不理想的。為了在該管子的內(nèi)部與它周?chē)g維持該壓力差值，就需要連續(xù)地供給壓力空氣。這樣用于產(chǎn)生壓力氣體的壓縮機(jī)就需要以氣體管子的壓力為背壓不停地工作。因此就需要一個(gè)較高的用于跟獲得的聲能成正比的壓縮功的有效功率輸入。這種功的大部分是作為熱量損失的。此外，在壓縮氣體時(shí)脈沖就產(chǎn)生了。由于存在有閥，這些閥沖就不離開(kāi)管子，因此其能量不能被利用。這種能量也作為熱量損失掉。這種方法的低的聲效率在經(jīng)濟(jì)上和實(shí)際上都限制了可獲得的輸出功率。
而對(duì)于英國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)2033130號(hào)所介紹的發(fā)聲裝置，聲脈沖的產(chǎn)生是使一氣體流經(jīng)具有不同壓力的相互可周期性連通的兩個(gè)空間之間的開(kāi)口產(chǎn)生的。在此情況，該開(kāi)口是由一個(gè)連接在諧振管的封閉端的膜片的往復(fù)運(yùn)動(dòng)滑閥控制的。在某一起始位置上，當(dāng)滑閥將開(kāi)口限制為一個(gè)窄的槽時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè)很弱的低頻聲波，使該膜片在由諧振管所確定的某一頻率下振蕩。這樣來(lái)推動(dòng)該滑閥在同一頻率下往復(fù)運(yùn)?，关闭和打开阀的开口，蛹喡杽幇V窆苣詰納乖鑾?。这种发声启u嬖詰娜鋇閿肴鸕渥ɡ募 007150-9號(hào)所存在的缺點(diǎn)相同。但是，有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是利用正反饋達(dá)到的，通過(guò)該膜片保證了諧振管的共振頻率與脈沖頻率之間的諧和。
采用由英國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)2033130號(hào)所公開(kāi)的方法，最大能夠達(dá)到1.5Kw的聲功率。作為一個(gè)改進(jìn)型打算用于吹凈煙灰使用，用于諸如過(guò)熱加熱器，熱交換器，節(jié)熱器和預(yù)熱器等蒸汽鍋爐廠的清理設(shè)備。由于這種脈沖發(fā)生器的功率輸出受到限制這種方法只能用于較小的工廠。對(duì)于超過(guò)300兆瓦的鍋爐的節(jié)器和過(guò)熱加熱器的清理，所發(fā)生的脈沖的功率是不夠用的。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于在大量的氣體中產(chǎn)生壓力脈沖的方法，該方法所提供的總的功率高于已知的各種方法所達(dá)到的數(shù)值。
按照本發(fā)明這一目的已經(jīng)達(dá)到，其中在介紹中所指明的這種方法包括所述脈沖是由一個(gè)無(wú)閥位移設(shè)備產(chǎn)生的，其中當(dāng)設(shè)備朝著出口孔打開(kāi)時(shí)脈沖壓力與大量氣體的壓力是不同的。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種設(shè)備，該設(shè)備所產(chǎn)生的壓力脈沖的總的聲功率要高于已知的各種壓力脈沖發(fā)生器所達(dá)到的數(shù)值。
按照本發(fā)明，這一目的已經(jīng)達(dá)到，其中在介紹中所指明的這種包括一種產(chǎn)生所述脈沖的無(wú)閥位移設(shè)備，而且是這樣設(shè)計(jì)的，即當(dāng)該設(shè)備朝著其出口孔打開(kāi)時(shí)，設(shè)備中的壓力和大量氣體中的壓力是不同的。
按照本發(fā)明的最佳實(shí)施方案，該設(shè)備的工作狀況如同一個(gè)壓縮機(jī)，而且所述設(shè)備中的壓力是超過(guò)大量氣體的壓力。這樣就在所得到聲功率與該設(shè)備的工率消耗之間建立一種有利的功率關(guān)系。
在某些應(yīng)用場(chǎng)合下，設(shè)計(jì)這樣一種設(shè)備使其在該設(shè)備中的壓力低于大量氣體中的壓力會(huì)更好一些。但是，這種選擇方案會(huì)導(dǎo)致上面所指出的功率關(guān)系達(dá)到較低的值。
與以上所述各專(zhuān)利出版物中的各種方法一樣，按照本發(fā)明的方法利用了能夠周期性地相互連通的兩個(gè)空間的壓力差值來(lái)產(chǎn)生脈沖。
如前面已經(jīng)提到，已知方法所產(chǎn)生的脈沖都是正弦形的，但是借助于按照本發(fā)明的脈沖產(chǎn)生方法，可以獲得一種流經(jīng)在脈沖周期的很短初始階段才連通的開(kāi)口的速度極高的流動(dòng)，脈沖周期停止時(shí)，通過(guò)開(kāi)口的流動(dòng)是比較緩慢的。流量的強(qiáng)烈集中有助于達(dá)到高的聲功率，因?yàn)椴▌?dòng)的聲功率和與氣體平均速度的速度差平方的積分成正比的。
按照本發(fā)明的脈沖產(chǎn)生方法的另一重要方面乃是，脈沖是藉助于在相互間可周期性連通的兩個(gè)空間之間建立起壓力差的裝置直接產(chǎn)生的。在這種條件下，按照本發(fā)明所采用的設(shè)備當(dāng)它作為壓縮機(jī)進(jìn)行工作時(shí)，其能量的消耗被限制在用于壓縮功所需要的能量，直到該設(shè)備朝著其出口打開(kāi)的瞬間為止。流經(jīng)出口的氣體在此瞬間很快地使壓縮機(jī)的工作室與其出口之間的壓力差達(dá)到平衡。由于在出口通道中的壓力通常是大氣壓力，用于置換工作室內(nèi)的其余氣體部分不再需要作功。由于產(chǎn)生無(wú)壓力的氣體，除了在短時(shí)間內(nèi)被壓入工作室內(nèi)從而其能量立即轉(zhuǎn)化成聲能量之外，在聲效率方面得到相當(dāng)大地增加。
此外，由于脈沖是通過(guò)氣體流經(jīng)設(shè)備的出口直接產(chǎn)生的，該聲波能可被利用，否則在壓力容器中會(huì)變得越來(lái)越大。
按照本發(fā)明，脈沖的產(chǎn)生是建立在能夠形成高功率脈沖的原理的基礎(chǔ)上。根據(jù)本發(fā)明的與眾不同的特點(diǎn)，它是在脈沖周期內(nèi)以高效完成的并伴有強(qiáng)化的能量變化。由此可以產(chǎn)生出的脈沖所具有的聲功率要比迄今為止所已達(dá)到的數(shù)值要高得多。這就使其有可能對(duì)這種大量氣體的壓力脈沖處理在用于上面所提到的各種應(yīng)用方面達(dá)到用已知的各種方法實(shí)際上還不能達(dá)到的程度。
以下將結(jié)合下列附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述進(jìn)行進(jìn)一步的解釋?zhuān)@些實(shí)施例在本申請(qǐng)中只是起到一個(gè)示范作用。


圖1表示用于清理蒸汽鍋爐的一種脈沖發(fā)生設(shè)備;
圖2表示圖3所示壓縮機(jī)的一個(gè)頂示圖，該示圖已刪掉一些對(duì)本發(fā)明屬于非主要內(nèi)容的細(xì)節(jié)部分。
圖3表示一個(gè)作為壓縮機(jī)工作的一個(gè)脈沖發(fā)生器的示意圖;
圖4是以曲線表示在排氣周期內(nèi)通過(guò)壓縮機(jī)的出口孔的空氣速度。
圖5是顯示一個(gè)將脈沖分配至兩個(gè)分離的大量氣體中去的實(shí)施例。
圖1表示一種蒸汽鍋爐27，在該鍋爐的內(nèi)表面上粘附有煙灰和類(lèi)似的沉積物。包含本發(fā)明的脈沖發(fā)生器2的一種設(shè)備通過(guò)一個(gè)空氣導(dǎo)管4連接至蒸氣鍋爐27上。蒸汽鍋爐27內(nèi)的壓力為低于大氣壓若干毫巴。在脈沖發(fā)生器2和蒸汽鍋爐之間是一個(gè)諧振器3。
脈沖發(fā)生器2是一個(gè)帶有相嚙合的陽(yáng)轉(zhuǎn)子13和陰轉(zhuǎn)子14的螺旋壓縮機(jī)。由于這種類(lèi)型的壓縮機(jī)是眾所周知的，所以只要簡(jiǎn)要地說(shuō)明一下其工作原理就足夠的。
在圖2和圖3所示的壓縮機(jī)中，陽(yáng)轉(zhuǎn)子13具有兩個(gè)螺旋形葉瓣15，該葉瓣主要位于轉(zhuǎn)于節(jié)圓的外面并帶有凸的幾何形。在兩個(gè)葉瓣之間形成有兩個(gè)螺旋形溝槽。陰轉(zhuǎn)子14以相對(duì)應(yīng)的方式具有三個(gè)帶有中間溝槽的螺旋形葉瓣16。陰轉(zhuǎn)子14的葉瓣16主要位于該轉(zhuǎn)子的節(jié)圓的里面，并帶有凹形的側(cè)面。
轉(zhuǎn)子13、14的葉瓣15，16與各溝槽相互嚙合配合，在轉(zhuǎn)子13，14和周?chē)耐搀w25之間形成一個(gè)人字形工作室。筒體25具有兩個(gè)圓筒相交形成的形狀，而每個(gè)圓筒裝有轉(zhuǎn)子13，14中的一個(gè)。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作室由該設(shè)備2的帶有進(jìn)入口的一端向帶有出口的另一端軸向移動(dòng)。
在充氣階段每個(gè)工作室只與進(jìn)入口相連通，這時(shí)空氣被抽吸到工作室內(nèi)，在壓縮階段將進(jìn)入口和出口都關(guān)閉起來(lái)，這時(shí)將空氣朝著出口輸送，同時(shí)進(jìn)行壓縮，而在排氣階段只與出口相連通，這時(shí)空氣離開(kāi)工作室。
該壓縮機(jī)2是以過(guò)壓縮進(jìn)行工作的，即把工作室內(nèi)的空氣壓縮到超過(guò)出口通道4內(nèi)的壓力的壓力級(jí)。該過(guò)壓力是適度的，其值約為0.3至1巴。當(dāng)連通出口時(shí)，空氣就從工作室以高速流出，該過(guò)壓力就通過(guò)出口孔23波及到出口通道4，那里的壓力已接近大氣壓力。由壓力差產(chǎn)生了快速向外流動(dòng)，而且僅僅發(fā)生在工作室最初的很短周期內(nèi)，由此產(chǎn)生一個(gè)非常強(qiáng)有力的壓力脈沖。因此在出口孔23的兩側(cè)的壓力基本上是平衡的，而且排氣過(guò)程是在工作室的體積不斷減小的情況下，僅僅通過(guò)空氣的置換實(shí)現(xiàn)的。這樣在脈沖周期內(nèi)流速變化是很強(qiáng)烈的。
在圖4中，用曲線表示在工作室排氣期間通過(guò)出口的空氣流速。在排氣過(guò)程的初始階段獲得了強(qiáng)有力的壓力脈沖。此后，以相當(dāng)?shù)偷乃俣认蛲饬鞒觥＿@一低速度值是不穩(wěn)定的，由于在初始階段受高速度的影響產(chǎn)生一些擺動(dòng)。
在一個(gè)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)中的瞬間能量值是與瞬時(shí)速度與平均速度的差值的平方成正比的。這樣在波動(dòng)周期內(nèi)集中至一個(gè)短脈沖中的聲能量的集中度仍然比其速度過(guò)程更為強(qiáng)列。這就會(huì)導(dǎo)致其功率輸出要比一個(gè)純粹正弦波形通常所能達(dá)到的高得多。
在曲線圖中所圖示的過(guò)程中，其脈沖頻率為20赫茲。這樣在t座標(biāo)上的T就表示0.05秒。當(dāng)工作室朝著出口打開(kāi)的瞬間，該壓縮機(jī)是以大于大氣壓0.32巴的超壓力條件下進(jìn)行工作。
出口孔23是徑向和軸向引導(dǎo)的?？?3的徑向引導(dǎo)部分是由三個(gè)邊緣區(qū)段24a，b，c形成的。第一邊緣區(qū)段24a是由筒體25上兩個(gè)筒體半邊相交處的一點(diǎn)開(kāi)始，向安裝陽(yáng)轉(zhuǎn)子13的筒體半邊傾斜地向外延伸并達(dá)到高壓端壁26。第二邊緣區(qū)段24b是由筒體25上兩個(gè)筒體半邊相交處但位于比上述第一點(diǎn)更靠進(jìn)口端的一點(diǎn)開(kāi)始，沿著安裝陰轉(zhuǎn)子14的筒體半邊傾斜地向上延伸并到達(dá)高壓端壁26。第三邊緣區(qū)段24c，與筒體的交線共線，將上述兩個(gè)點(diǎn)連接起來(lái)。
孔23的軸向引導(dǎo)部分是由三個(gè)邊緣區(qū)段24d，e，f形成的。第一邊緣區(qū)段24d是由端壁26的外邊緣上的一個(gè)點(diǎn)上開(kāi)始(該點(diǎn)是在孔23兩端部的徑向引導(dǎo)部分的第一邊緣區(qū)段24d處，)彎曲地向內(nèi)延伸并徑向伸至陽(yáng)轉(zhuǎn)子13的裝載體17。第二邊緣區(qū)段24e由端壁26的外邊緣上的一點(diǎn)上開(kāi)始(該點(diǎn)是在孔23的兩端部的徑向引導(dǎo)部分的第二邊緣區(qū)段24b處)彎曲地向內(nèi)伸出并徑向伸至陰轉(zhuǎn)子14的裝載體18。第三邊緣區(qū)段24f是將上述第一24d邊緣區(qū)段和第二24e邊緣區(qū)段的兩個(gè)內(nèi)端連接起來(lái)。
為了獲得產(chǎn)生脈沖的最大功率，轉(zhuǎn)子葉瓣15，16在其圓周邊上做扇癖 9，20，以便能夠瞬時(shí)打開(kāi)。出于同樣的原因，出口孔的邊緣區(qū)段24a，b，d，e其形狀，在打開(kāi)的瞬間，要與其相對(duì)應(yīng)葉瓣15，16的邊緣19，20，21，22相平行。
空氣的內(nèi)流和外流都由帶有孔口的葉瓣15，16協(xié)同控制。這樣工作室與其出口通道4之間的連通是在前進(jìn)到上述工作室的葉瓣15，16的尖部邊緣19，20和在上述葉瓣的后端的端部邊緣21，22經(jīng)過(guò)出口23的相應(yīng)的邊緣區(qū)段24a，b，d，e的瞬間打開(kāi)的。因此，不需要閥對(duì)空氣的內(nèi)流和外流進(jìn)行控制。
在設(shè)備2的內(nèi)部與出口通道4之間的通道剛剛打開(kāi)的瞬間，如圖2和圖3所示，空氣就通過(guò)出口孔23的邊緣區(qū)段24a與陽(yáng)轉(zhuǎn)子葉瓣15的尖部邊緣19之間所形成的溝槽及在出口孔的邊緣區(qū)段24b與陽(yáng)轉(zhuǎn)子葉瓣16的尖部邊緣20之間所形成的溝槽徑向流出，并經(jīng)過(guò)在出口孔的邊緣區(qū)段24d與陽(yáng)轉(zhuǎn)子葉瓣15的后端邊緣21之間所形成溝槽和在出口孔的邊緣區(qū)段24e與陰轉(zhuǎn)子葉瓣16的后端邊緣22之間所形成的溝槽軸向流出。
在最佳實(shí)施例中，一個(gè)由幾個(gè)葉瓣組成的葉瓣組已經(jīng)選定。這樣就使大體積的空氣進(jìn)入每個(gè)工作室，而且還能將與各葉瓣相配合工作的出口孔23的邊緣區(qū)段24a，b，d，e的總長(zhǎng)度做得大一些。大的邊緣長(zhǎng)度產(chǎn)生優(yōu)越的開(kāi)啟性能，因?yàn)樵诖蜷_(kāi)的瞬間爭(zhēng)得了最大的流量，以便得到集中的脈沖。轉(zhuǎn)子13，14的尖部速度愈快，就打開(kāi)得愈快，而且在給定的脈沖沖頻率條件下，葉瓣數(shù)愈少則尖部速度愈高。葉瓣15，16的數(shù)目可以是3個(gè)或更少些。轉(zhuǎn)子13，14具有不等數(shù)的葉瓣15，16，以便使各葉瓣朝著出口同步打開(kāi)。由此相對(duì)于轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)一種低頻率已經(jīng)得到，此外以盡可能大的單位脈沖的空氣體積已經(jīng)得到。壓縮機(jī)2的轉(zhuǎn)速是這樣選定的，使脈沖頻率處于10至50赫茲范圍內(nèi)，而最佳值約為20赫茲。這樣產(chǎn)生的脈沖可以達(dá)到最大值為20千瓦的聲功率。
壓力脈沖通過(guò)一個(gè)包括通道4和諧振器3的管路系統(tǒng)傳入蒸汽鍋爐27(圖1)。位于壓縮機(jī)2和蒸汽鍋爐27之間的諧振器3與由壓縮機(jī)2所產(chǎn)生的脈沖的基本音波進(jìn)行放大。諧振器3的長(zhǎng)度要配匹，以便為該系統(tǒng)中的大量空氣提供與脈沖的頻率即20赫茲相諧和的一種諧振頻率。
為了去除蒸汽鍋爐27各壁上附著的煙灰，不需要脈沖發(fā)生器連續(xù)地進(jìn)行工作。另一方面在每個(gè)工作周期之間的間隔必須不能過(guò)分延長(zhǎng)，因?yàn)槟菢訒?huì)使煙灰層厚度太大以至對(duì)蒸汽鍋爐工作經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生不利影響。在許多情況下，以10分鐘的間隔，30秒鐘的工他周期是一個(gè)合適的循環(huán)。對(duì)于在兩個(gè)工作周期之間的這樣短的間隔，當(dāng)處于暫停周期時(shí)一般不主張停止壓縮機(jī)的工作。大量的起動(dòng)則將導(dǎo)致該壓縮機(jī)機(jī)件嚴(yán)重磨損。
為了使壓縮機(jī)2進(jìn)行連續(xù)地運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)置有空氣排放裝置5，6。一個(gè)配置有關(guān)閉閥5的回流通道6從關(guān)閉的工作室通向壓縮機(jī)進(jìn)口。通過(guò)打開(kāi)關(guān)閉閥5，使工作室內(nèi)的壓力與壓縮機(jī)2處于排放狀態(tài)的大氣壓力相平衡。由于在停歇周期時(shí)，壓縮機(jī)2是惰轉(zhuǎn)的，故能量消耗可忽略不計(jì)。
當(dāng)脈沖頻率與在將脈沖傳輸至蒸汽鍋爐27的管路系統(tǒng)中的空氣的諧振頻率相對(duì)應(yīng)時(shí)，則在蒸汽鍋爐27的各壁上的脈沖就達(dá)到最大的強(qiáng)度。
這種情況原則上可以依兩種不同的方式達(dá)到。既可以通過(guò)改變脈沖頻率使之與該系統(tǒng)的諧振頻率相一致，也可以通過(guò)改變諧振頻率使其與脈沖頻率相一致。在第一種方式中，可以通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)2的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)向諧振方向調(diào)整。
在圖1所示的實(shí)施例中，控制過(guò)程是通過(guò)改變諧振器3的諧振頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為此目的諧振器3配置一個(gè)可由某一參考位置位移的端壁7。諧振器3的尺寸要做得能夠?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)的空氣提供一個(gè)大致相當(dāng)于在一定的溫度下的脈沖頻率即20赫茲的諧振頻率，并使該端壁7置于其參考位置。在工作過(guò)程中，該端壁7被調(diào)整至發(fā)生精確諧振的位置上。在這種情況下，對(duì)于進(jìn)氣溫度偏差和對(duì)于可能改變?cè)撓到y(tǒng)的諧振頻率的其它參數(shù)的偏差都可以進(jìn)行補(bǔ)償。該可位移端壁7也提供了使壓縮機(jī)2在另外的轉(zhuǎn)數(shù)下運(yùn)轉(zhuǎn)的可能性，因?yàn)樵摱吮?的位置能夠和已變化的脈沖頻率相匹配。
端壁7的位置可以通過(guò)例如設(shè)置在蒸汽鍋爐27的內(nèi)部的某點(diǎn)上的傳感器裝置8來(lái)測(cè)量脈沖的強(qiáng)度進(jìn)行控制的，然后將端壁7移動(dòng)至經(jīng)測(cè)量具有最大強(qiáng)度的位置上。這一過(guò)程最好是利用一個(gè)微處理機(jī)9自動(dòng)進(jìn)行。也可以利用可位移的端壁7來(lái)控制蒸汽鍋爐27中的脈沖強(qiáng)度使其達(dá)到偏離最大強(qiáng)度的某一數(shù)值，這在某些情況下是可能出現(xiàn)的，因此是需要的。
借助于諧振器內(nèi)可位移端壁的放大調(diào)整可以用改變?cè)撓到y(tǒng)內(nèi)空氣溫度的方法來(lái)代替或補(bǔ)充。由于波長(zhǎng)是與聲速成正比的，而聲速又與絕對(duì)溫度的平方根成正比的，因此溫度的變化將改變?cè)撓到y(tǒng)的諧振頻率。溫度的調(diào)整可以通過(guò)許多方式實(shí)現(xiàn)通過(guò)壓縮機(jī)2進(jìn)入通道12內(nèi)的可變節(jié)流;通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)2配置一個(gè)可以調(diào)節(jié)壓縮機(jī)內(nèi)部壓縮率的滑閥或者通過(guò)將空氣由壓縮機(jī)出口通道4或由某一關(guān)閉的工他室返回到其進(jìn)口都可以實(shí)現(xiàn)。而且溫度的調(diào)整還可以通過(guò)由聲強(qiáng)度傳感器8傳的信號(hào)進(jìn)行控制。
作為對(duì)一個(gè)分離的諧振器的替換或者對(duì)它的補(bǔ)充，在蒸汽鍋爐27內(nèi)的大量氣體1本身就可以作為一個(gè)諧振器，可以調(diào)整脈沖頻率來(lái)和該大量氣體1的諧振頻率相匹配。應(yīng)用該脈沖而不采用任何類(lèi)型的諧振放大也是能夠作到的。
設(shè)置一個(gè)返回通道11用于將空氣由出口通道4通向進(jìn)口是需要的，以免將大量較冷的空氣泵入蒸汽鍋爐27內(nèi)。由于在蒸汽鍋爐27內(nèi)的壓力略低于大氣壓力，這就需要在回流空氣內(nèi)流的上游端的某一點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)適度的進(jìn)氣節(jié)流(約1毫巴)。
在所描述的并在圖中表示的實(shí)施例中，脈沖是通過(guò)一個(gè)壓縮機(jī)產(chǎn)生的，在該壓縮機(jī)中工作室內(nèi)的空氣在經(jīng)出氣口被排出之前已被壓縮到某一過(guò)壓力。這樣對(duì)能量消耗方面提供一種有利的經(jīng)濟(jì)操作。
在另一實(shí)施例中，圖中未示出，脈沖是在與空氣流經(jīng)出口的相反方向上產(chǎn)生的。這是通過(guò)一個(gè)位移設(shè)備產(chǎn)生的，該設(shè)備用泵打空氣而不經(jīng)壓縮，例如通過(guò)一個(gè)羅茨式鼓風(fēng)機(jī)或者一種沒(méi)有內(nèi)部壓縮的螺旋壓縮機(jī)完成。在該實(shí)施例中，需要將設(shè)備的進(jìn)入通道內(nèi)的空氣節(jié)流至約0.5巴或更低一些。這一壓力值將保持至該工作室向出口打開(kāi)時(shí)為止。在此瞬間基本上處于大氣壓力狀態(tài)的空氣由出口通道以高速流經(jīng)出氣口進(jìn)入處于低于大氣壓力的工作室內(nèi)，由此產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)有力的壓力脈沖。然后由于該工作室的體積不斷縮小，空氣就被壓縮返回到出口通道。
這種替換型實(shí)施例所需要的功率消耗要高于前面所描述的一種。這種功率在很大程度是變?yōu)闊釗p失掉。少量空云被泵入鍋爐內(nèi)因而這些空氣具有較高的溫度。
在所表示的實(shí)施例中，對(duì)某工作循環(huán)已經(jīng)進(jìn)行了描述。這種循環(huán)相對(duì)于工作和停歇周期的長(zhǎng)度當(dāng)然可以改變的。工作循環(huán)也可以是這樣的，即為了得到在兩個(gè)不同數(shù)值之間變化的脈沖頻率，設(shè)備的轉(zhuǎn)數(shù)在兩個(gè)工作周期之間改變。而且當(dāng)該設(shè)備連續(xù)工作時(shí)，該脈沖發(fā)生器可以變化的頻率進(jìn)行工作。
當(dāng)以變化的頻率進(jìn)行工作時(shí)，假如在整個(gè)循環(huán)中要求具有最大的放大時(shí)，則建議相應(yīng)地改變系統(tǒng)的諧振頻率，例如通過(guò)將諧振器3的端壁7在兩個(gè)分離的位置之間進(jìn)行位移來(lái)實(shí)現(xiàn)。
所描述的設(shè)備并非只限于清理蒸汽鍋爐廠的單一空間。通過(guò)對(duì)通道系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)支通道，如圖5所示，則脈沖可以傳輸至兩個(gè)或更多的分離空間1′，1″中。由此可以對(duì)各分離空間同時(shí)或者交替進(jìn)行清理，在交替進(jìn)行的情況下，是通過(guò)在支通道內(nèi)配置一個(gè)流動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種用于在大量的氣體(1)中，特別是容納在大尺寸的空間(27)中產(chǎn)生有選擇地被控制的壓力脈沖的方法，其特征在于該脈沖是通過(guò)一個(gè)無(wú)閥位移設(shè)備(2)產(chǎn)生的，其中當(dāng)設(shè)備(2)朝著其出口孔(23)打開(kāi)時(shí)，設(shè)備中的壓力與大量氣體(1)的壓力是不同的。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于設(shè)備(2)是一種轉(zhuǎn)動(dòng)位移式的，該設(shè)備至少具有一個(gè)轉(zhuǎn)子(13，14)，該轉(zhuǎn)子具有自運(yùn)送體(17，18)上相互間形成內(nèi)部空間的突出部分(15，16)，該突出部分(15，16)通過(guò)與出口孔(23)的邊緣(24)相配合確定了在由按轉(zhuǎn)動(dòng)的方向看處于凸出部分(15，16)后面的內(nèi)部空間構(gòu)成的空氣室與一個(gè)出口通道(4)之間的連通瞬間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于該設(shè)備(20)包括通過(guò)上述突出部分(15，16)與上述內(nèi)部嚙合配合的兩個(gè)轉(zhuǎn)子(13，14)。
4.如權(quán)利要求3所述方法，其特征在于兩個(gè)櫻 3，14)在垂直于它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的平面內(nèi)具有不同的型面，以便將每個(gè)轉(zhuǎn)子(13，14)的一個(gè)氣體室朝著出口孔(23)同時(shí)打開(kāi)。
5.如權(quán)利要求4所述方法，其特征在于該設(shè)備(2)作為一個(gè)壓縮機(jī)進(jìn)行工作，而且當(dāng)它朝著其出口(23)打開(kāi)時(shí)，在該設(shè)備中的壓力超過(guò)大量氣體(1)的壓力值。
6.如權(quán)利要求3至5所述任何一項(xiàng)要求的方法，其特征在于轉(zhuǎn)子(13，14)具有不同數(shù)量的突出部(15，16)，轉(zhuǎn)子(13)中的一個(gè)突出部分(15)的數(shù)量是3個(gè)或更少些，該設(shè)備(2)是在一個(gè)能夠產(chǎn)生脈沖頻率為10至50赫茲最好是20赫茲的轉(zhuǎn)數(shù)下被驅(qū)動(dòng)的。
7.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于所述脈沖頻率是通過(guò)調(diào)整設(shè)備(2)的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)有選擇地控制。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述脈沖頻率被控制在一個(gè)相應(yīng)于大量氣體(1)的諧振頻率的數(shù)值。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所采取的各種措施是用于改變?cè)O(shè)備(2)中的工作流體的溫度。
10.如權(quán)利要求1至9所述任何一項(xiàng)要求的方法，其特征在于所述脈沖都是在諧振器(3)所產(chǎn)生的脈沖的基本聲波的放大過(guò)程中產(chǎn)生的，與此同時(shí)諧振器(31)的諧振頻率與脈沖的頻率要相互適配。
11.如權(quán)利要求10所述方法，其特征在于所述放大的脈沖強(qiáng)度是經(jīng)過(guò)測(cè)量的，所測(cè)得的數(shù)值可以用來(lái)調(diào)整上述適配性。
12.如權(quán)利要求5所述方法，其特征在于工作流體是由設(shè)備(2)的出口經(jīng)回流管(11)回至其進(jìn)口通道(12)。
13.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于由設(shè)備(2)產(chǎn)生的脈沖，通過(guò)把設(shè)備(2)的出口與每個(gè)上述大量氣體(1′，1″)相連接，用于在至少兩個(gè)分離的大量氣體(1′，1″)內(nèi)建立壓力脈沖。
14.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于所述脈沖是在被間歇周期分隔開(kāi)的工作周期內(nèi)產(chǎn)生的，由此在歇周期內(nèi)該設(shè)備是通過(guò)上述間歇周期內(nèi)，在設(shè)備(2)的工作室與其輸入通道(12)之間連續(xù)保持壓力平衡連通(5，6)情況下進(jìn)行排氣的。
15.用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至14所述方法的一種設(shè)備，借助這種方法，在大量氣體(1)中，尤其是容納在大尺寸空間(27)內(nèi)，產(chǎn)生有選擇的可控壓力脈沖，其特征在于該設(shè)備包括一個(gè)產(chǎn)生脈沖的無(wú)閥位移設(shè)備(2)，該設(shè)備的構(gòu)造應(yīng)當(dāng)使它朝著其出口孔(23)打開(kāi)時(shí)，設(shè)備(2)中的壓力要與大量氣體(1)的壓力不同。
16.如權(quán)利要求15所述設(shè)備，其特征在于該設(shè)備(2)是轉(zhuǎn)動(dòng)位移式的，它至少具有一個(gè)轉(zhuǎn)子(13，14)，該轉(zhuǎn)子具有由運(yùn)送體(17，18)凸出部分(15，16)相互間形成的內(nèi)部空間，該突出部分(15，16)通過(guò)與出口孔(23)的邊緣(24)相互配合，確定了在按轉(zhuǎn)動(dòng)方向看處于凸出部(15，16)后面的內(nèi)部空間所構(gòu)成的一個(gè)氣體室跟輸出通道(4)之間相連通的瞬間。
17.如權(quán)利要求16所述設(shè)備，其特征在于該設(shè)備(2)包括兩個(gè)借助上述突出部分(15，16)和上述內(nèi)部空間嚙合配合的轉(zhuǎn)子(13，14)。
18.如權(quán)利要求17所述設(shè)備，其特征在于該兩個(gè)轉(zhuǎn)子(13，14)在垂直它們的轉(zhuǎn)動(dòng)軸叩鈉矯婺誥哂脅煌男兔媯糜謔姑扛鱟櫻 3，14)內(nèi)的一個(gè)氣體室朝著出口孔(23)同時(shí)打開(kāi)。
19.如權(quán)利要求18所述設(shè)備，其特征在于該突出部分(15，16)都是沿著轉(zhuǎn)子(13，14)是螺旋形扭曲的。
20.如權(quán)利要求16所述設(shè)備，其特征在于所述突出部分(15，16)具有銳邊(19，20，21，22)，而且決定連通瞬間的出口孔(23)的邊緣(24)的部分(24a，b，d，e)，每個(gè)區(qū)段(24a，b，d，e)內(nèi)，都跟與上述每個(gè)區(qū)段(24a，b，d，e)相配合的上述銳邊(19，20，21，22)相平行。
21.如權(quán)利要求18所述設(shè)備，其特征在于轉(zhuǎn)子(13，14)具有不同數(shù)量的突出部分(15，16)，轉(zhuǎn)子(13)中之一的突出部分(15)的數(shù)目是3個(gè)或更少一些，此外設(shè)備(2)的轉(zhuǎn)數(shù)是可以調(diào)整的。
22.如權(quán)利要求15至21所述任何一項(xiàng)要求的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括一個(gè)諧振器(3)，該諧振器的尺寸要做得能對(duì)所產(chǎn)生的脈沖的基本聲波進(jìn)行放大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在大量氣體1中，特別是包含在一個(gè)大尺寸的空間27中用于產(chǎn)生有選擇的可控壓力脈沖的方法。為了在由一個(gè)無(wú)閥位移設(shè)備2產(chǎn)生的脈沖內(nèi)獲得足夠高的功率，當(dāng)設(shè)備2朝著其出口孔打開(kāi)時(shí)，其壓力不同于大量氣體的壓力。該脈沖是在高速下通過(guò)出口孔23時(shí)，由于存在上述壓力差，作為工作流體產(chǎn)生的。借助該方法所產(chǎn)生的脈沖可獲得最大值為20千瓦的聲功率。本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)該方法的設(shè)備。
文檔編號(hào)F01L7/02GK1038334SQ8910407
公開(kāi)日1989年12月27日 申請(qǐng)日期1989年6月9日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月9日
發(fā)明者貝格·彼得遜, 斯蒂格·隆丁 申請(qǐng)人:貝格·彼得遜, 斯蒂格·隆丁