一种气流驱动的旋笛式声源装置的制作方法

1.本发明涉及一种气流驱动的旋笛式声源装置，属于气动声源技术领域。


背景技术：

2.旋笛是一种高强声源，在不同的应用场景中需要发出的能量各不相同，且具有良好的可控性、稳定性和实用性，在锅炉除灰中旋笛作为声波除灰器的声源装置被广泛使用，旋笛包括储气罐、调制装置和喇叭三部分。发声机理是调制装置的调制转盘在外部驱动装置的驱动下转动，使高压空气通过喷口时的截面积随时间变化，喇叭喉处高压空气的压强，气流量和气流功率都随时间变化，形成强声，再通过外接喇叭放大传输声能。旋笛式发生器结构简单，坚固耐用，耗电量小以及它的动力源方便，因而很适合于工业上的应用。但目前现存的旋笛结构中仍存在各种问题，且研究方向仍停留于声音频率、电控系统的改进等方面。
3.目前已有旋笛式声波装置，如申请公布号为cn205939194u的中国发明专利公开了一种旋笛型声波吹灰器的控制系统装置。包括可编程控制器、控制柜、现场总线控制器、接触器、电动机、变频器和旋笛型声波吹灰器，所述可编程控制器和所述变频器安装在控制柜内，所述可编程控制器通过现场总线连接到n个现场总线控制器上，每个所述现场总线控制器输出端与一个接触器相连接，所述变频器与n个接触器连接，每个所述接触器连接一个电动机，每个所述电动机与一套旋笛型声波吹灰器相连接。该专利为电动机驱动，较气流驱动更为复杂，且需变频器来调节频率，使得装置更加复杂。因此，开发可以高效发声的旋笛式声源装置意义重大。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术存在的不足，提供一种气流驱动的旋笛式声源装置，所述旋笛式声源装置通过调节阀的开合来调节发声频率，易于操作，较少了机械故障，提高使用寿命，无需使用变频电机，减少安装及使用成本。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种气流驱动的旋笛式声源装置，所述旋笛式声源装置包括号角、风道、进气口、固定圆盘、气流切割盘、旋转叶片、支撑架和连动轴，所述号角、固定圆盘、气流切割盘、旋转叶片、支撑架在同一轴线上，所述风道的一端连接所述进气口，所述风道的另一端安装所述号角，所述风道与号角之间安装所述气流切割盘和固定圆盘，所述气流切割盘和固定圆盘上均设有喷口，所述气道内安装所述支撑架，所述连动轴的一端与所述支撑架转动连接，所述连动轴的另一端与所述气流切割盘固定连接，所述连动轴的中部安装所述旋转叶片，所述风道上并联有旁路，所述旁路上设有调节阀。
6.本发明的有益效果是：
7.(1)当进气口通入压缩空气时，空气会流入阻力小的地方，若调节阀完全关闭，则空气全部流入旋转叶片所在的风道内；若调节阀打开，空气则会流入旁路，此时风道内的风
速会减少，通过控制调节阀的开合程度，调节旋转叶片的转动速度，使得气流切割空气的速度改变，从而调节声源频率。通过调节阀的开度来调节发声频率大小，易于操作，减少了机械故障，提高使用寿命；
8.(2)所述旋笛式声源装置，使用压缩空气驱动旋转叶片，与现有技术相比，无需使用变频电机，减少了安装及使用成本。
9.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
10.进一步的，所述的风道包括进气风道和渐缩式风道，所述进气风道的一端安装所述进气口，所述进气风道的另一端连接所述渐缩式风道；所述渐缩式风道的另一端安装所述气流切割盘，所述支撑架安装于所述进气风道内部；所述旁路的一端连接所述进气风道，所述旁路的另一端连接所述渐缩式风道。
11.采用上述进一步方案的有益效果是：渐缩式风道呈圆锥状，渐缩式风道可有效增强气流切割盘处的风速。
12.进一步的，所述气流切割盘与进气风道的直径比为1：4，所述进气口与进气风道的直径比为1：2。进气口直径为50mm，进气风道直径为100mm，气流切割盘与固定圆盘直径为25mm，连动轴外径为10mm。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：气流切割盘与进气风道的直径比为1：4，进气口与进气风道的直径比为1：2，该尺寸比例的设置可以有效增强气流切割盘处的风速。
14.进一步的，所述进气风道与渐缩式风道之间密封处理，所述旁路与所述进气风道之间密封处理，所述旁路与所述渐缩式风道之间密封处理。
15.采用上述进一步方案的有益效果是：采用密封处理，避免压缩空气泄露，实现气流的有效利用，使气流切割盘的转速达到1200
‑
3000r/min。
16.进一步的，所述号角与风道之间设有圆筒，所述固定圆盘固定安装于所述圆筒内，所述气流切割盘转动安装于所述圆筒内，所述气流切割盘外壁与所述圆筒内壁之间润滑处理，气流切割盘外壁和圆筒内壁之间设有互相配合的转动槽纹。
17.采用上述进一步方案的有益效果是：圆筒的设置，更利于固定圆盘和气流切割盘的安装，转动槽纹的设置更利于气流切割盘的旋转稳定，另外配合润滑处理，可以有效避免气流切割盘与圆筒之间的摩擦。
18.进一步的，所述固定圆盘和气流切割盘上均匀分布有孔径相同的喷口，所述固定圆盘和气流切割盘上的喷口数量相同，所述喷口数量为6
‑
10个。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：通过连动轴带动气流切割盘转动，气流切割盘上的喷口与固定圆盘上的喷口实现不同程度的重叠，使得气流通过喷口的截面积发生变化，引起空气振动而产生声波，声波再通过号角实现增强效果。
20.进一步的，所述连动轴与所述支撑架的中部通过滚珠轴承转动连接，所述滚珠轴承的外环固定于所述支撑架上，所述滚珠轴承的内环随所述连动轴转动。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：采用滚珠轴承实现连动轴与支撑架之间的转动连接，结构简单，成本低廉，使用方便。
22.进一步的，所述连动轴上设有旋转叶片，所述旋转叶片的数量为2
‑
4个，所述进气口连接空气压缩机，所述进气口通入大于0.3mpa的压缩空气驱动旋转叶片转动，连动轴带动气流切割盘转动，气流通过喷口的截面积发生变化，引起空气振动而产生声波，号角使声
波增强。
23.采用上述进一步方案的有益效果是：旋转叶片的数量为2
‑
4个，更适宜带动连动轴转动，而且制备便利；当进气口压缩空气达到0.3mpa时，所述旋笛式声源装置的发声频率为800
‑
1500hz，距所述旋笛式声源装置1m处，声压级可达150db以上。
24.进一步的，所述调节阀为球形阀，球形阀的开合控制进入风道内的压缩空气流量，从而调节旋转叶片的转动速度。
25.采用上述进一步方案的有益效果是：通过调节球型阀的开合程度，调节旋转叶片的转动速度，使得气流切割空气的速度改变，从而调节声源频率；采用球形阀作为调节阀，成本低廉，安装使用方便。
附图说明
26.图1为实施例中所述旋笛式声源装置的立体结构示意图；
27.图2为实施例中所述旋笛式声源装置的内部剖面结构示意图；
28.图3为实施例中所述风道的内部结构示意图；
29.图4为实施例中所述气流切割盘的结构示意图；
30.图5为实施例中所述支撑架的结构示意图；
31.图6为实施例中调节阀完全关闭时，进气压力与声压级对应关系图；
32.图7为实施例中所述旋笛式声源装置的进气压力为0.3mpa时，调节阀不同开合程度下与声源频率对应关系图；
33.图中，1号角，2固定圆盘，3气流切割盘，4旋转叶片，5支撑架，6进气口，7旁路，8调节阀，9滚珠轴承，10连动轴，11渐缩式风道，12进气风道，13喷口，14圆筒。
具体实施方式
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
35.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
36.如图1
‑
2所示，一种气流驱动的旋笛式声源装置，包括号角1、风道和进气口6，其特征在于，所述旋笛式声源装置还包括固定圆盘2、气流切割盘3、旋转叶片4、支撑架5和连动轴10，所述号角1、固定圆盘2、气流切割盘3、旋转叶片4、支撑架5在同一轴线上，所述风道的一端连接所述进气口6，所述风道的另一端安装所述号角1，所述风道与号角1之间安装所述气流切割盘3和固定圆盘2，所述气流切割盘3和固定圆盘2上均设有喷口13，所述气道内安装所述支撑架5，所述连动轴10的一端与所述支撑架5转动连接，所述连动轴10的另一端与所述气流切割盘3固定连接，所述连动轴10的中部安装所述旋转叶片4，所述风道上并联有旁路7，所述旁路7上设有调节阀8。所述调节阀8为球形阀，球形阀的开合控制进入风道内的压缩空气流量，从而调节旋转叶片4的转动速度。
37.所述的风道包括进气风道12和渐缩式风道11，所述进气风道12的一端安装所述进气口6，所述进气风道12的另一端连接所述渐缩式风道11；所述渐缩式风道11的另一端安装所述气流切割盘3，所述支撑架5安装于所述进气风道12内部；所述旁路7的一端连接所述进气风道12，所述旁路7的另一端连接所述渐缩式风道11。
38.所述气流切割盘3与进气风道12的直径比为1：4，所述进气口6与进气风道12的直径比为1：2。进气口6直径为50mm，进气风道12直径为100mm，气流切割盘3与固定圆盘2直径为25mm，连动轴外径为10mm。渐缩式风道11呈圆锥状，渐缩式风道11可有效增强气流切割盘3处的风速。
39.所述进气风道12与渐缩式风道11之间密封处理，所述旁路7与所述进气风道12之间密封处理，所述旁路7与所述渐缩式风道11之间密封处理。
40.所述号角1与风道之间设有圆筒14，所述固定圆盘2固定安装于所述圆筒14内，所述气流切割盘3转动安装于所述圆筒14内，气流切割盘3外壁和圆筒14内壁之间设有互相配合的转动槽纹，所述气流切割盘3外壁与所述圆筒14内壁之间润滑处理，可以有效避免气流切割盘3与圆筒14之间的摩擦。
41.如图3所示，所述连动轴10上设有旋转叶片4，所述旋转叶片4的数量为2个，所述进气口6连接空气压缩机，所述进气口6通入大于0.3mpa的压缩空气驱动旋转叶片4转动，连动轴10带动气流切割盘3转动，气流通过喷口13的截面积发生变化，引起空气振动而产生声波，号角1使声波增强。
42.如图4所示，所述固定圆盘2和气流切割盘3上均匀分布有孔径相同的喷口13，所述固定圆盘2和气流切割盘3上的喷口13数量均为6个。
43.如图5所示，所述连动轴10与所述支撑架5的中部通过滚珠轴承9转动连接，所述滚珠轴承9的外环焊接在所述支撑架5的中间，所述滚珠轴承9的内环随所述连动轴10转动。
44.如图6所示为实施例旁路7的调节阀8完全关闭时，进气压力与声压级对应关系图，通过对旋笛式声源装置进行试验，得出进气口6处不同进气压力下与距离号角1在1米处声压级的对应关系图，气体介质选用空气，在进气压力0.3
‑
0.6mpa内，可稳定发出150db以上的声波。
45.如图7所示为实施例在进气压力为0.3mpa时，调节阀8不同开合程度时，与发声频率的对应关系，图7中横坐标0、100分别对应调节阀8完全关闭、完全打开状态。
46.采用所述旋笛式声源装置发声的方法，其内容如下：进气口6通入大于0.3mpa的压缩空气驱动旋转叶片4转动，通过连动轴10带动气流切割盘3转动，固定圆盘2上设有喷口13，使得气流通过喷口13的截面积发生变化，引起空气振动而产生声波，号角1可使声音有效增强，气流切割盘4处转速在1200
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3000r/min，旋笛式声源装置发声频率为800
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1500hz，距旋笛式声源装置1m处声压级可达150db以上。
47.采用所述旋笛式声源装置调节声源频率的方法，其内容如下：当进气口6通入压缩空气时，空气会流入阻力小的地方，若调节阀9完全关闭，则空气全部流入旋转叶片4所在的渐缩式风道11内；若调节阀9打开，气流则会流入旁路7，此时进气风道12内的风速会减少；通过控制调节阀9的开合程度，调节旋转叶片4的转动速度，使得气流切割空气的速度改变，从而调节声源频率。
48.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实
施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
49.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。