声波干燥系统的制作方法_3

文档序号:9203657阅读:来源:国知局
缘113的主参数为第二室喷射边缘距离D s和第二 共振室角9 s。类似地,第三室喷射边缘距离Dt和第三共振室角0 ,为限定第三室喷射边缘 114的几何形状的主参数。第二共振室角03和第三共振室角0 t优选地为在20°到60° 范围中的锐角(例如45° )。在优选实施例中,角选择成使单个共振模式中给予的声能的 量最大化。
[0030] 在备选实施例中,气动发声器19包括可选的主动声学换能器62,以提供主动压力 调制源。例如,主动声学换能器62可为由压电换能器振动的隔膜。主动声学换能器62可 用来刺激在特定声频下的共振。主动声学换能器62可定位在声学共振室60内的各种位置 处。在图示的实施例中,主动声学换能器62定位在第二封闭端共振室43中的一个的端部 处,但其也可定位在其它位置处(例如,在封闭端共振室中的一个的任何端部或壁上,或在 第一空气通道26的壁上)。
[0031] 使用流体流动模型来调整用于图4的气动发声器19的设计参数,以便提供具有 改善的效率的设计,其特征在于由在空气冲击干燥区35(图3)中获得的压力水平和空气 流速之间的比。使用流体流动模型来确定空气流动特征的对本领域技术人员来说是广为 人知的。由于空气流是非粘滞性的,故空气流可由波动方程来建模。口哨的频率可由公知 的赫姆霍兹方程:V2P + k2P=0的特征值来确定,其中P为作为位置的函数的压力,带有 在顶部处的公知的零狄利克雷边界状态、在壁上的无通量边界状态、以及在远场处的公知 的So_erfeld福射状态。特征值问题可使用有限元方法来数值地求解。在一些实施例中, MATLAB偏微分方程工具箱可用来解决特征值问题。口哨的共振频率为《 =ck,其中c为声 音的速度,而k为赫姆霍兹方程的特征值。
[0032]为了计算体积流率,顶部处的压力边界状态可设置成规定的施加压力。赫姆霍兹 方程然后可求解,其中k等于之前计算特征值中的一个,以确定压力分布。流率U然后可使 用以下方程来确定:
其中s为表面面积,P为空气的密度,并且i为^/II。由此,阻抗Z(k)可针对各个特征 值来确定,使用以下:
最大阻抗的位置将对应于其中压力最高且流速最低的节点的位置。这将对应于墨接收 物介质15应当定位成提供最佳性能的位置。
[0033] 具有期望的空气流特性的气动发声器19的一个特性为声能中的大部分在单共振 模式中给予。墨接收物介质15与第一空气通道出口槽51之间的间隙然后可调整,以便墨接 收物介质15定位在单共振模式的转移节点处(即,其中空气转移最低的位置)。(转移节 点将对应于其中压力最大的压力反节点)。以此方式,压力将最大化,同时空气转移的幅度 将最小化。在一些情况中,墨接收物介质15与第一空气通道出口槽51之间的间隙可实时 调整,以考虑节点位置的任何漂移,因为用于气动发声器19的操作状态随时间而变化。可 随时间变化的操作状态的示例将包括冲击空气流27中的空气温度或空气流速的变化,以 及由于在装置操作期间的温度变化引起的气动发声器19的尺寸上的变化。例如,麦克风系 统可用来感测由气动发声器19生成的声频。最佳空气间隙然后可对应于用于测得的声频 的节点位置来确定。因此,空气间隙然后可通过调整声学空气冲击干燥器20的位置(图3) 或通过调整材料的位置(例如,通过调整支撑滚子30的位置)来控制。
[0034]表1中示出了以此方式确定的用于示例性气动发声器19的一组设计参数。流体 流动模型指出用于气动发声器19的此设计能够产生140dB SPL的声压水平,带有27m/s的 冲击空气离开速度。(27米每秒的冲击空气离开速度低到足以将不会发生涂层分裂)。图 5示出了在27m/s的离开速度下操作时由此设计提供的用于声能的测量功率谱200。可看 到的是,声能中的大部分在主共振模式210中给予,而声能中的少量在其它共振模式220中 给予。优选地,至少70%的能量在单共振模式中给予。(在此示例中,72%的声能在主共振 模式210中给予。) 表1示例性设计参数
本领域的技术人员将清楚的是,此基本途径可以以简明的方式延伸来包括更高级的共 振室。例如,图6示出了具有声学共振室60的气动发声器19的示例,声学共振室60带有 第一空气通道26 (具有第一空气通道入口槽61和第一空气通道出口槽51)、第二封闭端共 振室43和第三封闭端共振室112,并且另外地包括形成到第三封闭端共振室112的侧表面 中的第四封闭端共振室118。更高级的共振室的使用提供了附加的自由度,其可用来进一步 优化气动发声器19的性能。大体上,当共振室的级的数量增大时,在单共振模式中给予的 声能的百分比也能以设计制造更复杂为代价来增大。
[0035]图7为根据备选实施例的气动发声器300的横截面视图,其提供了在冲击空气流 27中的减少的空气流,同时保持高水平的声能。在图示的实施例中,气动发声器300用来 干燥在墨接收物介质15上的干的墨沉积物44。输送幅材12、墨接收物介质15、排出空气 室21、供应空气室22、排出空气管23、供应空气管24、排出空气流28、支撑滚子30、供应空 气室封壳31、排出空气室封壳32、排出空气通道33、空气冲击干燥区35、墨沉积物44和部 分干燥的墨沉积物45类似于图3中的对应的构件。
[0036] 气动发声器300包括声学共振室60,其具有第一空气通道301,第一空气通道301 带有第一空气通道入口 302和第一空气通道出口 303。第一空气通道301具有第一空气通 道长度尺寸Lp和第一空气通道宽度尺寸Wp。声学共振室60还包括形成到第一空气通道301 的第一侧表面中的封闭端共振室304、以及声音空气通道305。声音空气通道305具有形成 到与封闭端共振室304相对的第一空气通道301的第二侧表面中的声音空气通道入口 306, 以及用于将冲击空气流27引导到材料(例如,输送幅材12)上的声音空气通道出口 307。 封闭端共振室304具有共振室长度尺寸L,和共振室宽度尺寸W 声音空气通道305具有 声音空气通道长度尺寸L。和声音空气通道宽度尺寸W。。
[0037] 在气动发声器300的操作期间,空气从供应空气室22供应至第一空气通道入口 302。空气流过第一空气通道301作为第一空气流309。第一空气流309中的经过空气 (transiting air)的一部分通过声音空气通道305离开声学共振室60,从而形成冲击空气 流27。穿过声学共振室60的经过空气流以类似于乐手吹气跨过长笛的吹口的方式来激励 封闭端共振室304中的声学共振。喷射边缘308可选提供成更有效地激励声学共振。喷射 边缘308定位在相对于第一空气通道入口 302的共振室喷射边缘距离D,处。大体上,喷射 边缘308为角特征部,其具有共振室喷射边缘锐角0,(例如,在20°到60°的范围中)。
[0038] 经过空气中的大多数(即,大于50%)经由第一空气通道出口 303离开空气发声 器300,而空气中的少部分经由声音空气通道出口 307离开。高空气速度可在第一空气流 309中提供,以便有效地激励声能的高振幅,而不会在冲击空气流27中产生过大的空气速 度,过大的空气速度可干扰在墨接收物介质15上的墨沉积物44。大部分声能从封闭端共振 室304引导至声音空气通道305中,以便冲击空气流27具有高水平的声能,从而提高干燥 效率。冲击空气流27应当至少具有从空气冲击干
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