声波发生器的制作方法

专利名称：声波发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含一个共振管和一个用于向该共振管提供气体脉冲的装置的声波发生器，其中该气体脉冲构成一个固定的声波，该提供气体脉冲的装置包括一个通过连接杆以激活振荡活塞的发动机，该活塞被封装构成一个与该共振管相连的腔室的壁。
该声波发生器的共振管常常被用来与一个加热炉或一个烘干设备连接，该声波--一般为低频率，即频率小于50Hz--用于保持该加热炉或烘干设备的热交换表面不沉积炉灰或物质。
作为通过发动机驱动而提供气体脉冲的方法的另外一种选择，就是利用振荡活塞，通过由压缩空气源控制的阀门来提供该脉冲。但是这种方法在实际操作时是非常昂贵的。
在某些炉子或烘干设备中，存在一些细微粒物质，它们很容易进入该共振管，并在该活塞和其周围的汽缸壁之间穿过。这种细微粒物质可能引起活塞环，活塞和汽缸壁上的磨损。它们甚至会穿过包含该连接杆的曲柄箱，进入发动机和发动机轴承。在存在或形成有这类物质的烘干设备或装置中，必须使用更为昂贵的方法，即通过由压缩空气控制的阀门来提供气体脉冲。但是，在很多情况下，即使这种解决办法也是不可能的。例如，在磨蚀的情况下，细微粒物质是一种不允许与压缩空气混合的培养基，以避免杂质或氧化。
活塞和其周围汽缸壁之间的泄露可以这样来避免，即使用一个薄膜活塞，将其外部紧紧夹在该活塞周围的一个小室的壁上。在产生一个低频声波的情况下，提供一个凹形压力脉冲，并使其通过该共振管。该气压变差将产生一个常规表层在结尾位置之间波动。作为弯曲应力中变差的一种结果，在根本不能接受的几百万次活塞冲程后，将会产生爆炸和断裂。
带有发动机驱动活塞的声波发生器已在德国第2149405号专利说明书和美国第4805732号专利说明书中给出描述。
本发明的目的是提供一种与上述类型有关的声波发生器，它适于产生低频声波，并适于清洁热交换表面。该声波发生器的组件在长间隔期间是可靠的，不受所处理的物质的有害影响。
根据本发明所得到的该活塞是一个包含有与该腔室壁固定在一起的、两个轴向间隔开的薄膜层的薄膜活塞，在两个薄膜层之间提供了一个抽空槽，以便在两个薄膜层之间建立一个真空。
以下结合附图对本发明进行详细描述附

图1是根据本发明的声波发生器的垂直剖面图，附图2-4显示在一个活塞冲程期间该活塞薄膜层的三个不同位置，以及附图5显示了一个常规的活塞薄膜层。
在附图1中，参考数码1表示一个有轴颈的曲柄箱，其中曲柄轴2由一个发动机驱动--未画出--。曲柄轴2固定在一个连接杆3上，后者反过来激活一个由圆柱形导管4支撑的活塞杆5。在该导管4和该活塞杆5之间装有支撑环6。
该活塞杆5的低端与一个薄膜活塞固定在一起，后者由一个其上侧和下侧分别与薄膜层8和薄膜层9相接的圆盘形组件7构成。该两个薄膜层8和9夹紧在一个环形组件10和具有13、14两部分的一个外壳的凸缘11与12之间。该外壳13、14包围该活塞杆5、组件7及薄膜层8、9。该外壳13、14的低端部分14有一个开口15其内部与一个共振管16相接。该共振管16仅画出了一部分。其长度与所需的声波频率相适应，该外壳的低端部分14和共振管16之间的连接由真空管17建立。低端薄膜层9和外壳部分14构成腔室18的壁。
两个薄膜层8、9由用于薄膜层的常规物质所构成--通常是橡胶覆盖的网。夹紧在凸缘11和12之间的环形组件10带有一个与真空源(未画出)相连的径向孔19。该所需的真空足以使两个薄膜层8、9恒定地彼此向内弯曲--即使在该共振管16中副压力达到最大值，以及该组件7加速至最大限度。
在临近组件7的外部，其形状的厚度是连续递减。组件7的上侧—主要是平面--在临近其外部的地方，有一个向下弯曲的部分20，使薄膜层8上的机械应力减小。组件7的下侧在临近其外部的地方，有一个相应的弯曲部分21，用于减小薄膜层9上的机械应力。同样，环形组件10在其环开口旁也有相应的弯曲面部分22和23。
在该声波发生器运行期间，气体经过该径向孔19从该薄膜层8和9之间的空隙中被抽出。两个薄膜层8、9分别与两个组件7和10的上表面和下表面紧密相接。这是因为在薄膜层8和9之间的空隙中达到的真空分别在该薄膜活塞的最大向下加速度期间大于在上薄膜层8之上建立的真空，在在该薄膜活塞的最大向上加速度期间大于在下薄膜层9之下建立的真空。如果在两个薄膜层之间不存在真空，它们将会波动并因应力方向的改变而引起该薄膜层物质的疲劳破坏。
现在两个薄膜层8、9将朝它们之间空隙恒定地向内弯曲，并且总是受到一个张力--尽管是一个变化的力。这将导致该薄膜层的寿命的显著提高--它们可经受至少5千万次的活塞冲程而不断裂。
附图2-4显示两个组件7和10在一个冲程期间的相接部分的三个不同的相关位置。
附图2显示活塞7-9的上端位置，其中活塞的速度为零，向下加速度在该发动机稳定旋转时达到最大值。如果在两个薄膜层8、9之间不存在真空，该上薄膜层8就不会与组件7的弯曲表面部分20相接(未画出)。在以下的活塞向下运动期间，组件7的弯曲表面部分20和上薄膜层8之间的接触开始稳定地减小。对于下薄膜层9和组件10上的弯曲表面部分23之间的接触而言，情况也一样。类似的，--在如附图2-4所示的活塞向下运动期间，在组件10的弯曲表面22和上薄膜层8之间以及组件7的弯曲表面21和下薄膜层9之间将建立接触。
附图5显示一个单一的薄膜层在该活塞的振荡期间是如何波动的。粗线显示该薄膜层在该活塞的向上运动期间的位置，而点线则显示在活塞的向下运动期间，该薄膜层的位置。
两个薄膜层8和9之间的真空可以通过任何真空泵来提供--如喷水抽气泵。所提供的真空很容易保持一个数值，以确保两个薄膜层总是受到一个张力应力(尽管是变化的力)。因此，因小室18中气压变化引起的应力方向变化而导致的、薄膜层中物质的疲劳损坏将不会出现。
通过连续测量薄膜层8、9之间空隙中的真空，很容易确定该薄膜层是否完整。
根据本发明的声波发生器在实际运行时是很便宜的，它可用于食品工业，它可完全密封以防磨蚀，以及细微粒物质进入该声波发生器的重要部件中。
权利要求
1.一种声波发生器，包括一个共振管(16)和一个用于向该共振管(16)提供气体脉冲的装置，其中该气体脉冲构成一个固定的声波，该用于提供气体脉冲的装置包含一个通过连接杆(3)以激活振荡活塞(7-9)的发动机，该活塞(7-9)被封装构成一个与该共振管(16)相连的腔室(18)的壁，其特征在于该活塞(7-9)是一个包含有与该腔室(18)壁固定在一起的、两个轴向间隔的薄膜层(8、9)的薄膜活塞，在两个薄膜层(8、9)之间提供了一个抽空孔道(19)，以便在两个薄膜层(8、9)之间建立一个真空。
2.根据权利要求1的声波发生器，其特征在于，一个圆盘形组件(7)封装在一个固定在该连接杆(3)上的活塞杆(5)上，该圆盘形组件(7)在临近其周缘部具有连续减小的厚度(20、21)。
3.根据权利要求1的声波发生器，其特征在于，在两个薄膜层(8、9)之间，在它们与该腔室(18)的壁的连接处，提供有一个第二环形组件(10)，该第二环形组件(10)在临近其中间孔口部具有连续减小的厚度(22、23)。
全文摘要
在一个具有发动机驱动活塞(7—9)的声波发生器中,限定了一个与共振管(16)相连的腔室(18),它用于产生声波以清洁热交换表面,该活塞(7—9)根据本发明带有两个径向间隔开的活塞薄膜层(8、9)和一个装置(19)用于在两个薄膜层(8、9)之间抽出一个真空,从而确保在该薄膜层(8、9)中只有张力应力,以提高它们的寿命。
文档编号G10K9/00GK1193557SQ98105538
公开日1998年9月23日 申请日期1998年3月12日 优先权日1997年3月13日
发明者迈斯·莫里茨 申请人:考克库姆·索尼克斯公司