CN111292712A - 一种利用压缩空气发声的声源装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用压缩空气发声的声源装置，能产生用于声波团聚的声源，主要应用涉及到除尘、除雾、除烟等场景。包括连接管道、喇叭罩及安装于喇叭罩内的喷嘴、中心连杆和共鸣腔；所述连接管道设置于喇叭罩的中心位置，连接管道的第一端位于喇叭罩外，第二端位于喇叭罩内；所述喷嘴安装于连接管道的第二端且喷嘴的开口朝向喇叭罩开口设置；所述中心连杆的第一端伸入喷嘴内部，中心连杆的中部设置有凸部，与喷嘴形成狭缝；所述共鸣腔安装于中心连杆的第二端。本发明产生高声压级的声波，在该高声压级的声波的流场作用下，空气中的微小颗粒(PM10以下)会发生相对运动，颗粒之间的相互碰撞产生团聚，形成较大的颗粒，快速沉积。
Description
技术领域
本发明涉及除尘、除雾、除烟等环保设备，尤其涉及一种利用压缩空气发声的声源装置。
背景技术
近年来，随着我国工业的不断发展，能源消耗越来越大，环境问题日益严重。我国大多数城市均出现了雾霾现象，并且发生的频率与范围愈发增大，严重影响了人们的生活及健康。对于大气中的细颗粒物PM2.5，它能较长时间悬浮于空气中，其在空气中含量浓度越高，就代表空气污染越严重。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。
对于大气的防治，要从源头入手，改善现有除尘技术和设备，严格控制工业生产所造成的粉尘污染。现有工业除尘技术包括传统的密闭式除尘、过滤式除尘、电除尘、喷水或喷雾除尘等。这些方法对较粗颗粒的去除有很好的效果，但对其中细颗粒物的去除，效果并不明显。因此，声波团聚作为一种高效的细颗粒污染物的处理技术，受到广泛的关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用压缩空气发声的声源装置，产生高声压级的声波，在该高声压级的声波的流场作用下，大气中的微小颗粒发生相对运动，从而导致颗粒之间的相互碰撞并发生团聚，形成较大的颗粒，快速沉积。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，包括连接管道、喇叭罩及安装于喇叭罩内的喷嘴、中心连杆和共鸣腔；所述连接管道设置于喇叭罩的中心位置，连接管道的第一端位于喇叭罩外，第二端位于喇叭罩内；所述喷嘴安装于连接管道的第二端且喷嘴的开口朝向喇叭罩开口设置；所述中心连杆的第一端伸入喷嘴内部，中心连杆的中部设置有凸部，与喷嘴形成狭缝；所述共鸣腔安装于中心连杆的第二端。
进一步的，所述中心连杆的第一端设置有安装台，所述安装台上开设有若干上下贯穿的通气孔。
进一步的，所述喷嘴与安装台经螺纹连接，包括喷嘴的内螺纹和安装台周侧的外螺纹。
进一步的，所述凸部的上表面设置有环绕中心连杆的第一斜面，所述喷嘴的内壁设置有第二斜面，所述第一斜面、第二斜面分别与水平方向呈相同角度。
进一步的，所述相同角度为30°至60°。
进一步的，所述喷嘴的开口侧设置有朝向共鸣腔的延伸部。
进一步的，所述共鸣腔为朝向喷嘴一侧开口的筒体，筒体的底部与中心连杆的第二端经螺纹连接。
进一步的，所述中心连杆的第二端设置有红外测距传感器、声压传感器、声音频率测量传感器。
进一步的，所述喇叭罩的背面设置有密封罩，密封罩与喇叭罩之间填充有消音棉。
进一步的，所述密封罩上设置有控制器，所述控制器与红外测距传感器、声压传感器、声音频率测量传感器电性连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的中心连杆与喷嘴之间形成环形狭缝，改变了喷嘴出口气流的压力分布，有效降低了中心连杆轴线附近的总压，利于气体的排放，达到有限循环，气流振动的振幅和频率能得到很好的保持；最终气流反复进出共鸣腔，产生压力波动，该压力波动通过喇叭罩的导向和扩音作用，生成声压级很高的高强声波(大于150分贝)，就是声音，使大气中的微小颗粒发生相对运动，从而导致颗粒之间的相互碰撞并发生团聚，形成较大的颗粒，快速沉积。
附图说明
图1为本发明一实施例的整体结构示意图。
图2为本发明一实施例的剖视图。
图3为本发明一实施例的喷嘴与中心连杆连接局部图。
图4为本发明一实施例的中心连杆结构示意图。
图中：1、连接管道；2、喇叭罩；21、螺母；3、喷嘴；31、第二斜面；32、延伸部；4、中心连杆；41、凸部；411、第一斜面；42、安装台；421、通气孔；5、共鸣腔；6、密封罩；7、消音棉；8、控制器；81、红外测距传感器；82、声压传感器；83、声音频率测量传感器；9、狭缝。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明提供一种利用压缩空气发声的声源装置，包括连接管道1、喇叭罩2及安装于喇叭罩2内的喷嘴3、中心连杆4和共鸣腔5。所述连接管道1设置于喇叭罩2的中心位置，连接管道1的第一端位于喇叭罩2外与空压机相连，将外界的压缩空气导入，连接管道1的第二端位于喇叭罩2内。具体的，连接管道1设置有外螺纹，喇叭罩2中心设置有螺母21，安装时，将螺母21拧在连接管道1上即完成喇叭罩2的安装。
所述喷嘴3安装于连接管道1的第二端，两者相连通，且喷嘴3的开口朝向喇叭罩2的开口设置，用于将压缩气流向外喷出。
请结合图2和图3，所述中心连杆4的第一端伸入喷嘴内部，中心连杆4的中部设置有凸部41，凸部41与喷嘴3形成宽度在0.05～5毫米的狭缝9；该窄缝9为环形，可以改变喷嘴3出口气流的总压力分布，有效的降低中心连杆4轴线附近的总压，从而更有利于出流阶段中管内气体的排放。
所述共鸣腔5为一个一端封闭、另一端开口的的筒体，用于在气体流场中产生高频振动，共鸣腔5安装于中心连杆4的第二端。共鸣腔5开口的一侧朝向喷嘴3。通过改变喷嘴3与共鸣腔4的间距，可以改变该声波团聚装置的声音频率。据实验数据显示，在间距不断加长的过程中，频率总体是在降低的。为了适应不同场景中对频率的要求，共鸣腔5的底部与中心连杆4的第二端经螺纹连接，通过转动共鸣腔5即可实现喷嘴3与共鸣腔4的间距调节。
请参照图3和图4，为了实现中心连杆4的固定，所述中心连杆4的第一端设置有安装台42，所述安装台42上开设有若干上下贯穿的通气孔421。通气孔421为扇形，均匀分布在安装台42上，使得压缩空气通过该通气孔421进入下方的狭缝9；所述喷嘴3与安装台42经螺纹连接，包括喷嘴3的内螺纹和安装台4周侧的外螺纹。
狭缝9的宽度会直接影响喷嘴3出口处的压力分布，为了实现狭缝9的可调节性。所述凸部41的上表面设置有环绕中心连杆4的第一斜面411，所述喷嘴3的内壁设置有第二斜面31，所述第一斜面411、第二斜面31分别与水平方向呈相同角度30°至60°，优选为60°；第一斜面411与第二斜面31之间为狭缝9。通过转动中心连杆4可实现中心连杆4的高度调节，从而调节第一斜面411与第二斜面31之间的靠拢或分离，使狭缝9的宽度得到调节。
为了实现气流的导向，所述喷嘴3的开口侧设置有朝向共鸣腔的延伸部32，用于对从狭缝9射出的高速气流进行导向，使高速气流集中射入共鸣腔5内。
为了避免嘈杂的声音对用户产生伤害，所述喇叭罩2的背面设置有密封罩6，密封罩6与喇叭罩2之间填充有消音棉7，可极大程度上降低噪音的产生。
于本实施例中，为了实时检测气流的状态，本实施例设置了检测系统，具体的，所述中心连杆4的第二端设置有红外测距传感器81、声压传感器82、声音频率测量传感器83，分别用于检测喷嘴3与共鸣腔4的间距，喇叭罩出口的声压、频率。所述密封罩6上设置有控制器8，所述控制器8与红外测距传感器81、声压传感器82、声音频率测量传感器82电性连接，起到信息处理的作用。
为了使本领域一般技术人员更好地理解本实施例的技术方案，以下结合本实施例的具体原理进行详细介绍。
共鸣腔5的开口端正对气流方向，放置在一股高音速气流中，气流中将产生高频振动并向外传播，通过喇叭罩2的导向和扩音，生成声压级很高的高强声波(大于150分贝)。
压缩空气通过连接管道1进入到喷嘴3，然后通过喷嘴3与中心连杆4之间的窄缝9后，形成超音速气流。该气流经过共鸣腔5时，可分为入流阶段和出流阶段。
在入流阶段，该气流生成一系列压缩波向共鸣腔5管内传播，该压缩波在共鸣腔5管底被反弹出来，向管口传播。
反弹的压缩波(或激波)在到达共鸣腔5管口时生成了一个膨胀波，此时，由于共鸣腔5内气压低，共鸣腔5管口处气压高，该膨胀波向共鸣腔内传播。这一过程中伴随着入流阶段向出流阶段的转换。
膨胀波向共鸣腔5内的传播使得共鸣腔5内的气流压力提高，共鸣腔5管口处的气流的压力降低，从而使喷嘴3喷射出的气流和共鸣腔内气流之间的界面缓慢的向共鸣腔5管口方向移动，此过程中有气流出流。
当膨胀波在共鸣腔管5底反弹并到达管口时，共鸣腔5管内气体的压力被削弱，共鸣腔5管口压力高，气流将重新向共鸣腔5内移动，出流阶段结束，入流阶段开始，一个循环过程完成。
高音速气流反复进出共鸣腔，产生压力波动，该压力波动通过喇叭罩2的导向和扩音作用，生成声压级很高的高强声波(大于150分贝)，就是声音。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (10)
1.一种利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，包括连接管道、喇叭罩及安装于喇叭罩内的喷嘴、中心连杆和共鸣腔；所述连接管道设置于喇叭罩的中心位置，连接管道的第一端位于喇叭罩外，第二端位于喇叭罩内；所述喷嘴安装于连接管道的第二端且喷嘴的开口朝向喇叭罩开口设置；所述中心连杆的第一端伸入喷嘴内部，中心连杆的中部设置有凸部，与喷嘴形成狭缝；所述共鸣腔安装于中心连杆的第二端。
2.根据权利要求1所述的利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，所述中心连杆的第一端设置有安装台，所述安装台上开设有若干上下贯穿的通气孔。
3.根据权利要求2所述的利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，所述喷嘴与安装台经螺纹连接，包括喷嘴的内螺纹和安装台周侧的外螺纹。
4.根据权利要求1所述的利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，所述凸部的上表面设置有环绕中心连杆的第一斜面，所述喷嘴的内壁设置有第二斜面，所述第一斜面、第二斜面分别与水平方向呈相同角度。
5.根据权利要求4所述的利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，所述相同角度为30°至60°。
6.根据权利要求1所述的利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，所述喷嘴的开口侧设置有朝向共鸣腔的延伸部。
7.根据权利要求1所述的利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，所述共鸣腔为朝向喷嘴一侧开口的筒体，筒体的底部与中心连杆的第二端经螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，所述中心连杆的第二端设置有红外测距传感器、声压传感器、声音频率测量传感器。
9.根据权利要求1或8所述的利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，所述喇叭罩的背面设置有密封罩，密封罩与喇叭罩之间填充有消音棉。
10.根据权利要求9所述的利用压缩空气发声的声源装置，其特征在于，所述密封罩上设置有控制器，所述控制器与红外测距传感器、声压传感器、声音频率测量传感器电性连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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