CN102384478B - 悬置膜片式声波吹灰器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种声波吹灰器，包括声波产生器和声波传送通道，声波产生器包括U形膜片支座、环状座体、膜片和压盖，声波传送通道包括螺纹连接的声波输出管和喇叭口；U形膜片支座具有底部和两垂直侧壁，侧壁上设有进气孔，底部形成有中心通孔与声波传送通道连通；环状座体同心紧固在膜片支座的底部内侧，膜片自由放置在座体上；压盖通过紧固件锁紧在膜片支座的顶面上，且设有与膜片支座内径相适配的环形凸缘压靠膜片外缘；当压缩气体通过电磁阀经进气孔进入膜片支座内时，膜片悬置于座体上不断地微曲变形和复原以产生声波从声波传送通道送出。本发明的声波吹灰器采用悬置式膜片，不易提前失效，并且结构简单、噪声低、拆卸和更换简便、适用性强。

Description

悬置膜片式声波吹灰器

技术领域

本发明涉及颗粒物质清除装置，具体涉及利用声波从干燥表面清除颗粒物质的装置，更具体地说，涉及一种利用压缩气体且采用悬置式膜片产生声波来清除密闭空间内的干燥表面的颗粒物质的装置。

背景技术

声波吹灰器被广泛用于通过声波来清除密闭空间内的表面上的颗粒物质。现有的声波吹灰器使用特殊的结构和能量输入源来产生声波，将声波传送到密闭空间内清除灰尘颗粒，以实现其清灰功能。声波清灰的原理是利用声波的能量振动灰尘颗粒，使之处于弹跳悬浮状态，脱离灰垢聚积表面。声波能量越大，清灰作用越强。目前市面上出现的声波吹灰器具有多个零部件，结构很复杂，并且大部分的声波吹灰器采用了多个机械活动部件来产生声波，所以容易磨损也极易损坏，还容易出现操作困难以及发声不可靠的现象。

公开号为CN1310312A、发明名称为“活塞式声波吹灰器”的中国专利便介绍了一种只有一个活动部件的声波吹灰器。这种声波吹灰器采用活塞来产生吹灰声波。虽然活塞是其唯一的一个活动部件，但是这种声波吹灰器仍然存在如下缺点：利用活塞的往复移动来接通或关闭气源从而产生声波，由于活塞运动时会有摩擦并产生噪声，需要在活塞和气缸之间有很好的密封性才能维持其工作效率，并且需要设置灵敏的电磁阀来控制活塞的移动方向，吹灰器所产生的声波能量大小不易控制，能耗大且容易损坏。

因而，公开号为CN1415433A、发明名称为“声波吹灰器”的中国专利介绍的吹灰器采用了膜片，膜片通过压盖固定，因而其运动受到限制，只能产生弹起和收回的弹性变形来接通和关闭用于产生声波的气源。这种情况下，膜片容易承受过度应力，导致膜片极易因磨损或破裂而提前失效。这种吹灰器在工作中还会产生较高的噪声，其部件结构同样比较复杂，不易加工，且其结构不便于零部件的拆卸和维修，调试也复杂，生产成本高，易损坏，效率低且能耗高。这种吹灰器不容易安装，安装后更难拆卸，不便于维修和更换，不同型号的零部件不能互换，不工作时需要通过外部途径来进行冷却。

因此，显然需要有一种经济且易于实现的声波吹灰器，利用压缩气体产生声波来清除密闭空间内的干燥表面上的颗粒物质。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种新型的声波吹灰器，这种声波吹灰器能在工作中自我调节以释放作用于其上的压力，不易因过压磨损和破裂而提前失效，并且噪声低、拆卸和更换简便、适用性强。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提出一种声波吹灰器，包括声波产生器和声波传送通道，其特征在于，所述声波产生器包括U形膜片支座、环状座体、膜片和压盖，所述声波传送通道包括螺纹连接的声波输出管和喇叭口；所述U形膜片支座具有底部和两垂直侧壁，侧壁上设有进气孔，底部形成有中心通孔与声波传送通道连通；所述环状座体同心紧固在膜片支座的底部内侧，膜片自由放置在所述座体上；所述压盖通过紧固件锁紧在膜片支座的顶面上，且设有与膜片支座内径相适配的环形凸缘压靠膜片外缘；当压缩气体通过电磁阀经进气孔进入膜片支座内时，膜片悬置于座体上不断地微曲变形和复原以产生声波从声波传送通道送出。

上述声波吹灰器中，所述U形膜片支座的两侧壁与底部垂直并在相交处形成圆角；所述侧壁上的进气孔为螺纹通孔；所述膜片支座底部的中心通孔为无螺纹圆形通孔，其内沿呈圆角而外沿增大形成环形凹槽；所述膜片支座底部的中心通孔外侧设有位于同心圆上的多个均匀分布的无螺纹通孔；所述膜片支座底部的所述无螺纹通孔外侧形成有同心环形浅槽，在所述环形浅槽内设有位于同心圆上的多个均匀分布的螺纹通孔；所述膜片支座的顶面成平面并与侧壁垂直，且设有位于同心圆上的多个均匀分布的螺纹盲孔。

上述声波吹灰器中，所述环状座体安装于膜片支座底部的环形浅槽内，且在环状座体与膜片支座的相配合表面之间设有密封圈。所述环状座体的底部呈平面，顶部具有用于安放膜片的窄座圈，所述窄座圈的环形表面和底部平面彼此平行且垂直于环状座体的中轴；从窄座圈的内外侧分别向下延伸出第一环形斜面和第二环形斜面；所述第一环形斜面上设有位于同心圆上的多个均匀分布的无螺纹通孔，所述每个无螺纹通孔向内形成台阶并在台阶上部的孔壁上设有延伸到外部的径向通孔。其中，所述第一环形斜面和第二环形斜面具有不同的倾斜度。所述环状座体的底部外边沿设有用于安装密封圈的凹槽。

上述声波吹灰器中，所述膜片呈圆盘状，具有与膜片支座的内径相适配的直径，且沿径向相对设置有尺寸不同的第一膜片孔和第二膜片孔，较小的第一膜片孔位于比环状座体的半径大的半径位置处，第二膜片孔位于比环状座体的半径小的半径位置处。所述膜片置于所述环状座体上将膜片支座的内部空间分隔成环形进气腔、中心圆形腔室和膜片后腔，所述中心圆形腔室通过中心通孔与声波传送通道连通。

上述声波吹灰器中，所述压盖呈圆形，其底部延伸出外径与膜片支座的内径相适配的环形凸缘，环形凸缘的内边沿形成圆角，并从所述圆角切向延伸出朝着压盖的边沿倾斜的平直斜面；所述环形凸缘的根部内侧转角与压盖内侧向内倾斜的斜面连接，压盖内侧的倾斜斜面与凹陷的内侧底部配合形成位于压盖下的凹陷空间。所述压盖上设置有位于同心圆上的均匀分布的多个无螺纹通孔，供紧固螺栓穿过将压盖和膜片支座锁紧；压盖与膜片支座的相配合表面之间还设有垫圈。

上述声波吹灰器中，所述声波输出管呈吹气管状，沿其纵向形成有锥形腔，所述锥形腔的较小端外侧形成第一圆形凸缘；所述声波输出管的对应所述较小端的端面上设有均匀分布的四个螺纹盲孔；所述锥形腔的较大端外侧形成第二圆形凸缘，所述声波输出管上对应所述较大端设有外螺纹部，所述外螺纹部上锁有锁紧螺母；所述声波输出管的重力中心靠近锥形腔的较小端。所述声波输出管上位于锥形腔的较小端的第一圆形凸缘适配到膜片支座的中心通孔的外边沿增大形成的环形凹槽内，且所述声波输出管通过紧固螺栓锁紧到膜片支座的底部外侧，使得所述锥形腔与膜片支座的中心通孔同心。所述喇叭口的较小端内形成有内螺纹部；所述喇叭口的靠近较小端外侧设有矩形喇叭凸缘，喇叭凸缘上设有位于同心圆上的四个无螺纹通孔，每一无螺纹通孔的朝向喇叭口较大端的一侧形成有六角形凹槽，其形状与紧固螺栓的六角形螺栓头相适配。所述声波输出管的外螺纹部与所述喇叭口的内螺纹部相啮合，使得所述锥形腔较大端的第二圆形凸缘与喇叭口的内螺纹部的台阶表面相抵，锁紧螺母将声波输出管与喇叭口锁紧。

上述声波吹灰器中，所述喇叭口的较小端穿过安装法兰的中心圆形通孔，喇叭凸缘通过带六角形螺栓头的紧固螺栓穿过其上对应设置的四个无螺纹通孔锁紧在安装法兰上；喇叭凸缘和安装法兰的相配合表面之间设有垫圈。

上述声波吹灰器中，所述膜片支座内的进气孔通过进气管与电磁阀连通，所述进气管通过锁紧螺母固定在膜片支座上。

上述声波吹灰器中，所述电磁阀的电磁阀进气腔和电磁阀出气腔之间设有孔，使膜片支座的进气腔与电磁阀进气腔连通。

采用本发明提出的声波吹灰器，电磁阀打开其阀座使正常的压缩气流通过进气管进入膜片支座内的进气腔时，对暴露给进气腔的膜片区域施加压力，在压缩气流的气压和气流量以及压盖凸缘对膜片产生的压紧力的综合作用下，膜片绕压盖凸缘的特定形状转动而悬置，发生微曲变形而离开窄座圈以释放气压，接着可立即复原到正常状态，并且膜片可以自由移动来进行自我调节以减轻作用于其上的过度应力，避免过早失效。每次膜片发生微曲变形而离开座圈时，其打开一个小的间隙以便进气腔内的压缩气体冲入膜片支座的中部圆形腔室中，与声波输出管和喇叭口连通。从喇叭口排出的间歇气流脉冲便是声波。当电磁阀关闭而膜片不工作时，电磁阀内设置的连通电磁阀进气腔和电磁阀出气腔的小孔持续给膜片支座的进气腔提供恒定的冷却气流，穿过座体上的冷却孔进入到膜片下方给膜片进行冷却，以防止膜片在不工作时承受热应力而发生变形。因而，与现有的声波吹灰器相比，本发明的声波吹灰器具有如下优点：本发明的所有部件同轴连接并有很好的密封，能够有效的传送声波，具有最小的声波损失；所有可能会磨损的部件都可以在不关机的情况下进行拆卸；声波由能够自我调整的悬置式膜片产生，没有其他运动部件；本发明的声波吹灰器结构简单，操作简单，声波的产生稳定可靠，不需要事先进行调试，工作中的噪声低，输入声波的能量很容易通过输入压缩气体的压力和流量来控制；并且，依据各部件的物理尺寸、作用于膜片上的压紧力的幅度、膜片材料的物理特性、以及气流的气压和流量这些因素相结合，本发明可以得到不同型号、具有不同输出声波能量和频率的声波吹灰器，以适用于各种不同的清扫目的和功能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是根据本发明实施例的声波吹灰器的剖视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1所示是本发明提供的一个较佳实施例，其中所示的声波吹灰器由声波产生器和声波传送通道36和46构成。声波产生器包括加工成U形的膜片支座31，该膜片支座31具有平坦的底部和内外侧壁，内外侧壁与底部垂直并在相交处形成圆角。侧壁的内侧面是平滑的，没有台阶，以便直径与膜片支座31的内径相适配的膜片7能够在工作过程中自由移动而不受干扰。膜片支座31的中部设有无螺纹的圆形通孔28，该通孔28的内沿呈圆角以便气流平滑流出，外沿增大形成环形凹槽，用于容置声波输出管36上的凸缘27。中心通孔28的外侧设有四个均匀分布的无螺纹通孔24，这四个无螺纹通孔24位于与中心通孔28同心的同心圆上，用于供紧固螺栓25穿过以将声波输出管36同心紧固在膜片支座31的底部外侧。在膜片支座31的底部内侧面上无螺纹通孔24的外侧，形成有同心环形浅槽20，座体30安装于其上，当膜片7放于座体30上时，膜片7被平均地暴露给进气腔18。该环形浅槽20内设有位于同心圆上的六个均匀分布的螺纹通孔23，供紧固螺栓22穿过以将座体30同心紧固在膜片支座31的底部内侧。在座体30和膜片支座31的相配合表面之间设有密封圈29以提高气密性。当座体30紧固定位之后，膜片支座31的内部空间被分隔成位于外侧的环形进气腔18和位于内侧的中心圆形腔室，后者与声波输出管36内的锥形腔35连通。当声波输出管36另一端上的外螺纹部51与喇叭口46的较小端上的内螺纹部37啮合时，座体30内的中心圆形腔室与喇叭口46同轴且连通，形成有效且连续的声波传送通道。膜片支座31的垂直侧壁上设有螺纹进气通孔17，其通过进气管16将进气腔18与电磁阀55连通，进气管16则通过锁紧螺母15固定在膜片支座31上。膜片支座31的顶面被加工成平面并与侧壁垂直。膜片支座31的顶面上设有位于同心圆上的八个均匀分布的螺纹盲孔32，用于安装紧固压盖8的螺栓1。在压盖8和膜片支座31的相邻面之间设有垫圈33，当压盖8与膜片支座31被螺栓1紧固在一起时，垫圈33被压缩以在相配合表面之间提供气密性。压盖8的朝向膜片支座一侧形成有环状凸缘13，其外径与膜片支座31的内径相适配。当膜片7放于座体30上并由压盖8的环状凸缘13压靠时，膜片7将进气腔18、膜片后腔9、以及中心圆形腔室彼此隔开，中心圆形腔室构成连通喇叭口46的声波传送通道的一部分。

如图1所示，座体30呈环状，具有平坦的底部和用于安放膜片7的窄座圈3；座体的底部表面和窄座圈表面均被加工成平面且彼此平行，与座体30的中轴垂直；底部的外边沿上设有用于安装密封圈29的凹槽。从窄座圈3的两侧分别向下延伸出两个具有不同倾斜度的环形斜面，其中一个环形斜面4向内侧延伸，另一个环形斜面2向外侧延伸。在向内侧延伸的环形斜面4上设有位于同心圆上的六个均匀分布的无螺纹通孔21，供紧固螺栓22穿过并将座体30锁紧在膜片支座31的底部内侧，密封圈29用于二者相配合表面之间的气体密封。每个无螺纹通孔21内部设有台阶状凹槽，且在每个台阶状凹槽的上部的孔壁上设有延伸到座体30外侧的径向通孔19，用于供冷却气体从进气腔18进入到座体30内侧，以便冷却膜片7的下部，防止其承受热应力而在不工作时发生变形。

如图1所示，膜片7呈圆盘状，其直径与膜片支座31的内径相适配。膜片7上设有两个尺寸不同的膜片孔，这两个膜片孔为无螺纹的通孔，在径向上彼此相对设置，其中较小的第一膜片孔11位于比座体30的半径大一些的半径位置处，连通进气腔18和膜片后腔9，以便恒定的冷却气流从进气腔18进入到膜片后腔9中并从膜片7上较大的第二膜片孔5中流出，以用于冷却压盖8。膜片7上的该较大的第二膜片孔5位于比座体30的半径小一些的半径位置处，连通膜片后腔9和中心圆形腔室进而连通声波传送通道，能够在膜片7工作时补偿膜片后腔9内的气压，排出冷却气体以便其不会对膜片后腔9加压，也就是说，膜片后腔9因膜片7的微曲变形或复原所产生的容积变化不会形成作用于膜片7的内部压力。

又如图1所示，压盖8呈圆形，其上边沿呈圆角，下侧具有环形凸缘13，该环形凸缘13的外径与膜片支座3 1的内径相适配。压盖8上设有位于同心圆上的八个均匀分布的无螺纹通孔34，供紧固螺栓1穿过并锁入膜片支座31上对应的螺纹盲孔32内，将压盖固定在膜片支座31上。环形凸缘13的内边沿形成明显的圆角12，并具有从圆角12朝着压盖8的边沿切向延伸的平直斜面。环形凸缘13的根部转角与压盖内斜面10连接，压盖内斜面10与凹陷的内侧底部6配合形成位于压盖下的凹陷空间。当膜片7在工作中微曲、悬置和滑动时，膜片7可以绕圆角12提供的轨迹自由地改变其形状，从而自我调整并释放压力，减小磨损和破裂，将提前失效的可能性减到最小(因而被称为“悬置式膜片”)。这种结构在压下膜片7使其置于窄座圈3上时提供圆形线接触，因而通过锁紧压盖的固定螺栓1所施加的压紧力能够更有效并可得到降低。压盖8下的凹陷空间为膜片7提供了弯曲变形到最大程度而不会产生干涉所需的间隙，使其在同样的气压和气流量下能产生更多的声波能量输出。环形凸缘13的朝着压盖边沿倾斜延伸的平直斜面为膜片外缘14提供了复原时所需的间隙。

再如图1所示，压盖垫圈33是扁平环形垫圈，具有位于同心圆上均匀间隔开的八个通孔，供压盖紧固螺栓1穿过，当压盖8和膜片支座31锁紧时，垫圈33在二者相配合的表面之间提供密封性能。同时，由于垫圈33被压缩，其预定的压缩厚度决定了压盖凸缘13将膜片7压向窄座圈3的精确向下压入量，从而产生所需的压紧力将膜片7紧贴窄座圈3而不会有任何气体泄漏，同时还能产生膜片7所需的预应力，使其能正常工作而无需额外进行调试。

如图1所示，声波输出管36呈吹气管形状，沿其纵向具有表面光滑的中心锥形腔35。锥形腔35的较小端的直径与膜片支座31的中心通孔28的直径相同。锥形腔35的较小端外侧设有第一圆形凸缘27，其适配到膜片支座中心通孔28的外边沿上的圆形凹槽内，用作导向环来确保声波输出管36和膜片支座31之间的同心度，以实现气流从膜片支座31到锥形腔35的平滑过渡。凸缘27还可以防止气体泄漏到外部。第一圆形凸缘27外侧的声波输出管36的端面上设有四个均匀分布的螺纹盲孔26，用于安装紧固螺栓25将声波输出管36锁紧在膜片支座31的底部外侧。锥形腔35的较大端也设有第二圆形凸缘，该第二圆形凸缘具有与声波输出管36的中心纵轴垂直的平滑表面，用于与喇叭口46的较小端上内螺纹部37的台阶表面相抵39，以确保气流从声波输出管36到喇叭口46的平滑过渡，同样该第二圆形凸缘也可防止气体泄漏到外部。声波输出管36上位于锥形腔35的较大端的外螺纹部51与喇叭口46的内螺纹部37相啮合，将喇叭口46螺纹连接到声波输出管36上，并通过锁紧螺母50将喇叭口46锁紧固定。声波输出管36呈吹气管的形状，其重力中心更靠近锥形腔35的较小端，因此，当完整的声波吹灰器安装到其喇叭口安装法兰41上后，因声波吹灰器各部件的不同重力分布而产生的以安装法兰41为支点的向前和向后倾斜力矩都将处于一个平衡状态。

如图1所示，喇叭口46的外部设有矩形喇叭凸缘44，其在整体上靠近喇叭口46的较小端。喇叭凸缘的矩形形状使得穿过喇叭凸缘44进行安装所需的宽度最小化。喇叭凸缘44设有位于同心圆上的四个无螺纹通孔47，用于紧固螺栓49穿过并将喇叭口46锁紧到喇叭口安装法兰41上。每一个无螺纹通孔47的朝向喇叭口46较大端的一侧上形成有六角形凹槽48，其深入大约三分之一的法兰厚度。六角形凹槽48与紧固螺栓头49的六角形相适配，因而将紧固螺栓头49置入六角形凹槽48内后，它不能转动，从而便于将位于喇叭口安装法兰41另一侧的螺母40拧紧或松开。这样的结构设计不再需要使用工具来夹持住紧固螺栓头49才能旋拧螺母40，特别是某些在很难接触到紧固螺栓头49的情况中特别有用。

如图1所示，喇叭口安装法兰41呈平板状，具有无螺纹的中心圆形通孔45，其直径与喇叭口46的较小端直径相适配以便喇叭口46的较小端穿过。中心通孔45的外侧设有位于同心圆上的四个无螺纹通孔42，与喇叭凸缘44上的通孔相对应，以便喇叭口紧固螺栓49穿过并将喇叭口46锁紧在喇叭口安装法兰41上。垫圈43设置在喇叭凸缘44和喇叭口安装法兰41之间以提供密封，防止在喇叭口安装法兰41的两侧存在压差的情况下气体从无螺纹通孔42和45泄露出。喇叭口安装法兰41通常都是通过焊接或螺栓安装在使用声波吹灰器的空间的壁结构上的。喇叭口安装法兰41具有一定的厚度，使其能够提供足够的强度来支撑声波吹灰器的重量，并且能够承受不平衡的倾斜力矩作用于其上所产生的扭曲。

如图1所示，膜片支座31上的进气孔17通过用紧固螺母15固定在膜片支座31上的进气管16连通至电磁阀55。电磁阀55内的孔53将电磁阀进气腔54与电磁阀出气腔52连通而绕过电磁阀的阀杆56和阀座57，确保始终有恒定的小气流通过，即使在电磁阀55关闭的情况下。当电磁阀55关闭时，阀杆56和阀座57将从电磁阀进气腔54进入到电磁阀出气腔52以到达膜片支座31内的进气腔18来作用于膜片7的主气流截断，在没有孔53的情况下，用于冷却膜片7下部的冷却气流也会被截断，导致膜片承受热应力并且很快就会变形。有孔53的情况下，即使电磁阀55关闭，还有一股恒定的小气流通过，进入到膜片支座31的进气腔18中，进而通过座体30内的径向通孔19到达膜片7的下部进行冷却。这股冷却气流的压力和流量都非常小，因而不会激活膜片7，从而不会产生声波。

如图1所示，该声波吹灰器由三个模块组装而成，即声波产生器模块(包括膜片支座31、膜片7和座体30、压盖8和垫圈33、电磁阀55和进气管16、以及紧固螺栓)、声波输出管36、和喇叭口46。在相同的进气条件并使用相同的声波产生器模块的情况下，声波吹灰器的声波输出能量取决于其喇叭口的几何形状和大小。因此，使用相同的声波产生器模块但使用不同大小的喇叭口，便可以得到具有不同声波输出能量的不同型号声波吹灰器。本发明生成不同型号的声波吹灰器便可以降低总的成本、生产时间和库存量，并缩短交货时间。

本发明的声波吹灰器产生声波的工作原理如下：

当电磁阀55未开启而处于关闭位置时，电磁阀55的阀杆56位于阀座57上，截断压缩气体从电磁阀进气腔54到电磁阀出气腔52的通道，因而没有气体提供给膜片支座31的进气腔18。没有来自电磁阀55的气流时，进气腔18未加压，通过压盖环形凸缘13在压盖螺栓1锁入膜片支座31的作用下所产生的压紧力将膜片7向下压，膜片7仍置于座体30的窄座圈3上。

当膜片7不工作时，没有气体流经膜片支座31，从喇叭口46传递来的热量很快将由膜片支座31、座体30、膜片7和压盖8组成的声波产生器加热。由于膜片7呈薄片状，其对热应力很敏感，如果未适当冷却就很容易变形。电磁阀55内的孔53的出现，允许一股恒定的小气流从电磁阀进气腔54流到电磁阀出气腔52，并通过进气管16进入到膜片支座31内的进气腔18中，然后通过座体30上的六个径向通孔19到达膜片7的下部，对其进行冷却，防止膜片7因承受热应力而变形。这一股小的冷却气流的压力和流量都很小，不能激活膜片7工作。较小的第一膜片孔11允许冷却气体从进气腔18进入到膜片后腔9对压盖进行冷却，然后通过较大的第二膜片孔5排出到膜片支座31中心通孔28。

当电磁阀开启并从阀座57上打开其阀杆56时，正常的气流可从电磁阀进气腔54流入电磁阀出气腔52，然后通过进气管16进入膜片支座进气腔18，使其很快被加压。这一气压作用于膜片7上暴露于进气腔18的环形区域，即膜片7的边沿和窄座圈3的外周之间的区域。这一作用于膜片环形区域的气压所产生的作用力试图使膜片7升起而离开窄座圈3。与这一提升力相对抗的是压盖螺栓1锁紧于膜片支座31上所产生的通过压盖环状凸缘13传递的向下的压紧力作用于膜片7使其处于窄座圈3上，加上膜片7的材料自身抗拒变形的内部应力。

由于进气腔18内的气压逐渐上升，当到达作用于膜片7的提升力克服了作用于膜片7的向下压紧力这一个点时，膜片7必将离开窄座圈3，形成间隙以卸掉进气腔18内超出的气压，以便恢复到平衡状态。当提升力的中心比的向下压紧力的中心更加接近于膜片7的中心，作用力中心之间的位置差形成杠杆系统，使得膜片7离开窄座圈3时，必然会绕压盖凸缘圆角12转动，由于膜片7是被压住的，因而膜片7不能整个完全从窄座圈3脱离，而是其中部突然向上弯曲并离开窄座圈3，释放出进气腔18内超出的气压。这一释放使气体冲过座体30，从膜片支座中心通孔28中排出。一旦进气腔18内超出的气压被释放之后，膜片7上向下的作用力克服向上的提升力，使膜片7立即返回到窄座圈3上。在从电磁阀55中有持续的气流补充进气腔18内的气压时，进气腔18内的气压随即又增加，直到使膜片7再次弯曲离开窄座圈3，排出超出的气压后恢复到平衡状态。这一过程重复进行直到电磁阀55关闭并截断提供给膜片支座31内进气腔18的气流。当膜片7返回到窄座圈3上时，膜片外缘14可朝着压盖环形凸缘13微曲。为了避免膜片外缘14与压盖环形凸缘13接触而干扰其自由运动，压盖环形凸缘的平滑表面朝着压盖边沿倾斜，让出膜片外缘14微曲的空间。

压盖支座31内进气腔18中超过的气压的排放采用气流脉冲的形式。从微曲的膜片7下方释放出的每个气流脉冲立即通过中心通孔28离开膜片支座31，经过声波输出管36内的锥形腔35后从喇叭口46排出，并沿其排出路径逐渐扩散开。从喇叭口46排出的连续的气流脉冲便表现为声波。

本发明的具体实施例中，只要有所需气压和气流量的压缩气体不断供应，膜片7每秒可持续微曲变形和复原几百次，因而输出的声波可具有几百赫兹的频率。

输出的声波的能量与从微曲的膜片7下方释放出的每个气流脉冲的气流量直接成比例，因而进气腔18中的气压越高，每个气流脉冲排出的气流量越多，输出声波的能量也就越高。

膜片7上位于窄座圈3所界定的区域内的较大第二膜片孔5，用作膜片后腔9在膜片7微曲变形和复原过程中的呼吸孔，避免膜片后腔9的容积变化形成不必要的内部压力作用在膜片7上。

依据膜片7、进气腔18和窄座圈3的物理尺寸、作用于膜片7上的夹紧力的幅度、膜片材料的物理特性、以及气流的气压和流量这些因素相结合，本发明的声波吹灰器所产生的声波的能量和频率可进行控制以便适用于各种不同的清扫目的和功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种声波吹灰器，包括声波产生器和声波传送通道，其特征在于，所述声波产生器包括U形膜片支座（31）、环状座体（30）、膜片（7）和压盖（8），所述声波传送通道包括螺纹连接的声波输出管（36）和喇叭口（46）；所述膜片支座（31）具有底部和两垂直侧壁，侧壁上设有进气孔（17），底部形成有中心通孔（28）与声波传送通道连通；所述环状座体（30）同心紧固在膜片支座（31）的底部内侧，膜片（7）自由放置在所述环状座体（30）上；所述压盖（8）通过紧固件锁紧在膜片支座（31）的顶面上，且设有与膜片支座（31）内径相适配的环形凸缘（13）压靠膜片外缘（14）；当压缩气体通过电磁阀（55）经进气孔（17）进入膜片支座（31）内时，膜片（7）悬置于环状座体（30）上不断地微曲变形和复原以产生声波从声波传送通道送出；

所述膜片支座（31）的两侧壁与底部垂直并在相交处形成圆角；所述侧壁的内侧面是平滑的，所述侧壁上的进气孔（17）为螺纹通孔；所述膜片支座（31）底部的中心通孔（28）为无螺纹圆形通孔，其内沿呈圆角而外沿增大形成环形凹槽；所述膜片支座（31）底部的中心通孔（28）外侧设有位于同心圆上的多个均匀分布的无螺纹通孔（24）；所述膜片支座（31）底部的所述无螺纹通孔（24）外侧形成有同心环形浅槽（20），在所述环形浅槽（20）内设有位于同心圆上的多个均匀分布的螺纹通孔（23）；所述膜片支座（31）的顶面成平面并与侧壁垂直，且设有位于同心圆上的多个均匀分布的螺纹盲孔（32）。

2.根据权利要求1所述的声波吹灰器，其特征在于，所述环状座体（30）安装于膜片支座（31）底部的环形浅槽（20）内，且在环状座体（30）与膜片支座（31）的相配合表面之间设有密封圈（29）。

3.根据权利要求2所述的声波吹灰器，其特征在于，所述环状座体（30）的底部呈平面，顶部具有用于安放膜片（7）的窄座圈（3），所述窄座圈（3）的环形表面和底部平面彼此平行且垂直于环状座体（30）的中轴；从窄座圈（3）的内外侧分别向下延伸出第一环形斜面（4）和第二环形斜面（2）；所述第一环形斜面（4）上设有位于同心圆上的多个均匀分布的无螺纹通孔（21），每个所述无螺纹通孔（21）向内形成台阶并在台阶上部的孔壁上设有延伸到外部的径向通孔（19）。

4.根据权利要求3所述的声波吹灰器，其特征在于，所述第一环形斜面（4）和第二环形斜面（2）具有不同的倾斜度。

5.根据权利要求3所述的声波吹灰器，其特征在于，所述环状座体（30）的底部外边沿设有用于安装密封圈（29）的凹槽。

6.根据权利要求1所述的声波吹灰器，其特征在于，所述膜片（7）呈圆盘状，具有与膜片支座（31）的内径相适配的直径，且沿径向相对设置有尺寸不同的第一膜片孔（11）和第二膜片孔（5），较小的第一膜片孔（11）位于比环状座体（30）的半径大的半径位置处，第二膜片孔（5）位于比环状座体（30）的半径小的半径位置处。

7.根据权利要求1所述的声波吹灰器，其特征在于，所述膜片（7）置于所述环状座体（30）上将膜片支座（31）的内部空间分隔成环形进气腔（18）、中心圆形腔室和膜片后腔（9），所述中心圆形腔室通过中心通孔（28）与声波传送通道连通。

8.根据权利要求1所述的声波吹灰器，其特征在于，所述压盖（8）呈圆形，其底部延伸出外径与膜片支座（31）的内径相适配的环形凸缘（13），环形凸缘（13）的内边沿形成圆角（12），并从所述圆角（12）切向延伸出朝着压盖（8）的边沿倾斜的平直斜面；所述环形凸缘（13）的根部内侧转角与压盖（8）内侧向内倾斜的斜面（10）连接，压盖（8）内侧的倾斜斜面（10）与凹陷的内侧底部（6）配合形成位于压盖（8）下的凹陷空间。

9.根据权利要求8所述的声波吹灰器，其特征在于，所述压盖（8）上设置有位于同心圆上的均匀分布的多个无螺纹通孔，供紧固螺栓（1）穿过将压盖（8）和膜片支座（31）锁紧；压盖（8）与膜片支座（31）的相配合表面之间还设有垫圈（33）。

10.根据权利要求1所述的声波吹灰器，其特征在于，所述声波输出管（36）呈吹气管状，沿其纵向形成有锥形腔（35），所述锥形腔（35）的较小端外侧形成第一圆形凸缘（27）；所述声波输出管（36）的对应所述较小端的端面上设有均匀分布的四个螺纹盲孔（26）；所述锥形腔（35）的较大端外侧形成第二圆形凸缘，所述声波输出管（36）上对应所述较大端设有外螺纹部（51），所述外螺纹部（51）上锁有锁紧螺母（50）；所述声波输出管（36）的重力中心靠近锥形腔（35）的较小端。

11.根据权利要求10所述的声波吹灰器，其特征在于，所述声波输出管（36）上位于锥形腔（35）的较小端的第一圆形凸缘（27）适配到膜片支座（31）的中心通孔（28）的外边沿增大形成的环形凹槽内，且所述声波输出管（36）通过紧固螺栓（25）锁紧到膜片支座（31）的底部外侧，使得所述锥形腔（35）与膜片支座（31）的中心通孔（28）同心。

12.根据权利要求10所述的声波吹灰器，其特征在于，所述喇叭口（46）的较小端内形成有内螺纹部（37）；所述喇叭口（46）的靠近较小端外侧设有矩形喇叭凸缘（44），喇叭凸缘（44）上设有位于同心圆上的四个无螺纹通孔（47），每一无螺纹通孔（47）的朝向喇叭口较大端的一侧形成有六角形凹槽，其形状与紧固螺栓（49）的六角形螺栓头相适配。

13.根据权利要求12所述的声波吹灰器，其特征在于，所述声波输出管（36）的外螺纹部（51）与所述喇叭口（46）的内螺纹部（37）相啮合，使得所述锥形腔（35）较大端的第二圆形凸缘与喇叭口（46）的内螺纹部（37）的台阶表面（39）相抵，锁紧螺母（50）将声波输出管（36）与喇叭口（46）锁紧。

14.根据权利要求11所述的声波吹灰器，其特征在于，所述喇叭口（46）的较小端穿过安装法兰（41）的中心圆形通孔（45），喇叭凸缘（44）通过带六角形螺栓头的紧固螺栓（49）穿过其上对应设置的四个无螺纹通孔（47）锁紧在安装法兰（41）上；喇叭凸缘（44）和安装法兰（41）的相配合表面之间设有垫圈（43）。

15.根据权利要求1所述的声波吹灰器，其特征在于，所述膜片支座（31）内的进气孔（17）通过进气管（16）与电磁阀（55）连通，所述进气管（16）通过锁紧螺母（15）固定在膜片支座（31）上。

16.根据权利要求14所述的声波吹灰器，其特征在于，所述电磁阀（55）的电磁阀进气腔（54）和电磁阀出气腔（52）之间设有孔（53），使膜片支座（31）的进气腔（18）与电磁阀进气腔（54）连通。

Images