CN100396927C

CN100396927C - 声流体机

Info

Publication number: CN100396927C
Application number: CNB200410069350XA
Authority: CN
Inventors: 川桥正昭; 藤冈完; 齐藤昌之
Original assignee: Anest Iwata Corp
Current assignee: Anest Iwata Corp
Priority date: 2004-07-19
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2024-07-19
Also published as: CN1724870A

Abstract

一种声流体机，具有声共振器和通过在声共振器底部的致动器进行往复运动的活塞。阀装置设置在声共振器的上端。外部空气通过阀装置进入声共振器。活塞具有通孔，活塞的前空间与后空间通过该通孔相通，由此减小施加在活塞上的载荷。

Description

声流体机

技术领域

本发明涉及基于声共振器中声共振的声流体机(acoustic fluidmachine)。

背景技术

已知一种声流体机，其中活塞在声共振器的较大半径底部中沿轴向进行小幅度的高速往复运动，从而在上端将气体吸入声共振器内，并利用声共振器中压力变化将其排出。

通过利用沿轴向进行小幅度往复运动活塞的共振，产生声驻波的振幅压力变化，以此来利用声流体机，通过致动器使声共振器底部的活塞进行高速往复运动。

该声流体机结构简单，不易发生故障。该声流体机预期在将来得到广泛使用。

但是，在这种声流体机中，仅通过进行微小振动的活塞来吸气和排气，因此存在一个基本的问题：获得的压缩比和流速较小。为了获得高压高流速，有必要减轻活塞和增大致动器的输出。但是如果减轻了活塞，强度就会变差，如果致动器的输出增大，就会提高制造致动器的成本。

发明内容

鉴于以上缺点，本发明的目的是提供这样一种声流体机，它减小施加在活塞上的载荷，由此通过普通致动器实现高压排出气。

本发明提供一种声流体机，包括：声共振器；活塞，位于声共振器的底部；致动器，连接活塞，使活塞往复运动，以便使声共振器中的气体振动；以及阀装置，位于声共振器的上端，活塞的前后空间彼此相通以减小施加在活塞上的压力；其特征在于贯穿活塞制有孔。

另一方面，本发明还提供一种声流体机，包括：声共振器；活塞，位于声共振器的底部；致动器，连接活塞，使活塞往复运动，以便使声共振器中的气体振动；以及阀装置，位于声共振器的上端，活塞的前后空间彼此相通以减小施加在活塞上的压力；其特征在于在声共振器内周表面上制有槽。

此外，本发明还提供一种声流体机，包括：声共振器；活塞，位于声共振器的底部；致动器，连接活塞，使活塞往复运动，以便使声共振器中的气体振动；以及阀装置，位于声共振器的上端，活塞的前后空间彼此相通以减小施加在活塞上的压力；其特征在于在声共振器的周围壁中制有孔，使活塞的前空间与后空间相通。

附图说明

下面参照附图对实施例进行描述，可以更清楚理解本发明的特征和优点。

图1是本发明声流体机第一实施例的垂直剖视图；

图2是本发明声流体机第二实施例的垂直放大剖视图；

图3是沿图2中线III-III的水平剖面图；

图4是本发明声流体机第三实施例的垂直放大剖视图；

图5是沿图4中线V-V的水平剖面图；

图6是本发明声流体机第四实施例的垂直放大剖视图；

图7是沿图6中线VII-VII的水平剖面图；

图8是本发明声流体机第五实施例的垂直放大剖视图；

图9是沿图8中线IV-IV的水平剖面图。

具体实施方式

图1是本发明声流体机第一实施例的垂直剖视图。

图示声流体机具有声共振器1、在声共振器1的大直径底部上的致动器2和在小直径上端的阀装置3。

声共振器1具有共鸣腔4，共鸣腔4具有较大直径下端和较小直径上端，共鸣腔4的内表面满足以下公式：

r (x) = \frac{r_{p} - r_{0}}{2} \cos (\frac{π}{L} x) + \frac{r_{p} + r_{0}}{2}

其中L是共鸣腔的长度，r_p是致动器下端或底部的半径，r_o是上端或吸气或排气上端的半径。

致动器2还作支承件使用，并具有通过致动器2进行往复运动的活塞5。活塞5由轻铝制成，并装配在共鸣腔4的下端。密封6装配在活塞5的外围。声共振器1的下端具有外法兰7，外法兰7叠置在致动器2的上表面上。通过合适数量的螺栓8将外法兰7固定在致动器2上。

阀装置3包括并排设置的吸气室12和排气室16。吸气室12具有入口9和吸气孔11，吸气孔11的底壁下表面具有内止回阀10。排气室16具有出口13和排气孔15，排气孔15的底壁上表面具有外止回阀14。吸气室12通过分隔壁17与排气室16隔开。

内和外止回阀10和14包括由薄钢板制成的簧片阀，它们分别固定在吸气室12的底壁下表面上和排气室16的底壁上表面上，或者是包括橡皮板阀。它们可包括球型阀或其它类型。

外止回阀14的阀开启阻力远远大于内止回阀10的阀开启阻力。

通过精度约为0.1Hz的功能合成器(function synthesizer)(未示)控制致动器2的驱动频率。

活塞5在声共振器1下端的较大直径底部上沿轴向进行小幅度的往复运动。当声共振器中的压力幅度很小时，使外部空气通过入口9进入吸气室12并通过吸气孔11和内止回阀10进入声共振器1。当声共振器1中的压力幅度很大时，空气通过排气孔15和外止回阀14进入排气室16，并在压力下通过出口13从排气室16中排出。

如上所述，排气孔15中外止回阀14的阀开启阻力远远大于吸气孔11中内止回阀10的阀开启阻力。

因此，在开始操作时，用活塞5通过吸气孔11和内止回阀10吸入共鸣腔4的空气不立即通过排气孔15排出，而仅在共振腔4中的压力超过特定值后，打开外止回阀14，使得空气通过排气孔15和出口13排出。

因此，吸入和排出共鸣腔4的气体密度增大，由此获得高排气压力和排气量。

根据本发明，在活塞5的中心附近有多个较小直径孔18。

当活塞5沿轴向进行高速振动时，靠近活塞5的气体部分流过孔18而到达活塞5的相反侧，使得作用在前表面和后表面的压力减小。

因此，允许活塞5由轻而薄的材料制成，由此提高其使用寿命，并减小致动器2的尺寸。

图2是本发明声流体机第二实施例的垂直放大剖视图，图3是沿图2中线III-III的水平剖面图。该基本结构类似于图1所示结构，下面仅描述不同之处。

在活塞5的外围表面形成合适数量的槽19，密封6设置在声共振器1的内表面上。

通过槽19，使活塞5的前后空间彼此相通，从而能够实现本发明的目的。

图4是本发明声流体机第三实施例的垂直放大剖视图，图5是沿图4中线V-V的水平剖面图。

在活塞5的外围表面制出合适数量的凹部20，密封6装配在声共振器1的内周表面中。通过凹部20，使活塞5的前后空间彼此相通，从而能够实现本发明的目的。

图6是本发明声流体机第四实施例的垂直放大剖视图，图7是沿图6中线VII-VII的水平剖面图。

在声共振器1的内周表面上制出合适数量的槽21，其微微超过活塞5往复运动的区域，密封6装配在活塞5的外周表面中。

活塞5的前后空间通过槽21彼此相通，由此能够实现本发明的目的。

图8是本发明声流体机第五实施例的垂直放大剖视图，图9是沿图8中线IX-IX的水平剖面图。

在声共振器1的内周表面上制出孔22，其微微超过活塞5往复运动的区域，使得活塞5的前后空间彼此相通。孔22包括上部22a和下部22b。密封6装配在活塞5的外周表面中，因而能够实现本发明的目的。

上述内容仅涉及本发明的实施例。在不背离权利要求的范围的前提下，本领域的技术人员可以作出各种修改和改变。

Claims

1.一种声流体机，包括：

声共振器；

活塞，位于声共振器的底部；

致动器，连接活塞，使活塞往复运动，以便使声共振器中的气体振动；以及

阀装置，位于声共振器的上端，活塞的前后空间彼此相通以减小施加在活塞上的压力；

其特征在于贯穿活塞制有孔。

2.一种声流体机，包括：

声共振器；

活塞，位于声共振器的底部；

其特征在于在声共振器的内周表面上制有槽。

3.一种声流体机，包括：

声共振器；

活塞，位于声共振器的底部；

其特征在于在声共振器的周围壁中制有孔，使活塞的前空间与后空间相通。