一种空气发声单元及空气发声装置的制作方法

本实用新型涉及一种发声装置，具体涉及一种用于取代传统鞭炮的空气发声单元及空气发声装置。

背景技术：

目前，市场上存在的鞭炮多数是由火药和纸加工而成的，在加工、运输、储存以及燃放过程中，安全隐患大；燃放时又存在污染严重环境，产生大量的垃圾。传统的烟花爆竹都是一次性消耗品，不能重复使用，造成资源浪费严重。

一方面，随着我国环境污染和雾霾日趋加重，人们的环保意识逐渐加强，传统鞭炮存在的高污染，高危险，资源浪费严重等问题逐渐受到人们的重视，所以传统鞭炮必将逐渐退出历史的舞台；另一方面，随着人民生活水平奔向小康，人们对精神文明的渴望越来越强烈，传统文化开始受到人们的重视，而传统的鞭炮经过千年的传承和积淀已成为传统文化的载体，深深烙在人们心中，在节日期间，燃放鞭炮是必不可少的活动。目前需求与禁止同时存在，解决的办法唯有创新。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于，提供一种用以取代传统鞭炮且可以进行循环利用的空气发声装置。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种空气发声单元，包括储气罐，储气罐的一端通过端盖密封，另一端设置有发声腔；储气罐的内部沿轴向设置有相连的第一台阶孔和第二台阶孔，两个台阶孔内装配有可沿储气罐轴向移动的柱芯，位于第一台阶孔内的柱芯端部沿柱芯的轴向开设有第一通气孔，位于第二台阶孔内的柱芯外壁上分布有与第一通气孔连通的第二通气孔，且在柱芯外壁上环绕设置有弹性的、用于封堵第二通气孔的橡皮套圈；所述的第二台阶孔与发声腔通过出气口连接，所述的柱芯的端部设置有用于封堵出气口的橡胶垫片；发声腔的侧壁上开设有爆鸣口；所述的端盖上开设有与第一台阶孔连通的导气接口。

进一步地，所述的第一台阶孔的直径小于第二台阶孔的直径，第一台阶孔轴向长度小于第二台阶孔的轴向长度。

进一步地，所述的发声腔内设置有挡板，挡板垂直于出气口的轴向，挡板将发声腔内分为两个腔体，其中一个为挡板与出气口之间的腔体，这个腔体的内径沿靠近挡板的方向逐渐增大并最终趋于一致；挡板与发声腔的内壁之间有间隙，所述的爆鸣口位于另一个腔体的侧壁上。

进一步地，所述的柱芯包括同轴设置第一柱体和第二柱体，其中第一柱体的直径较大，第一柱体装配在第一台阶孔中，第一柱体的轴向长度小于第一台阶孔的轴向长度，第二柱体的轴向长度不小于第二台阶孔的轴向长度。

一种空气发声装置，包括多个并联设置的空气发声单元，空气发声单元的导气接口分别通过分导气管共同连接直一根主导气管上，主导气管的一端为进气口，进气口中安装有第一单向阀；所述的多个空气发声单元中，相邻的两个空气发声单元之间通过气动延时阀连接。

进一步地，所述的主导气管的另一端安装有气压表。

进一步地，所述的储气罐的侧壁上开设有与第二台阶孔连通的出气控制接口，出气控制接口通过导气支管与所述的气动延时阀的侧面连接；气动延时阀的一个端面通过导管连接在相邻的一个分导气管上，在连接处与主导气管之间的分导气管内部设置有第二单向阀。

进一步地，所述的多个并联设置的空气发声单元中，第一个空气发声单元的导气接口上连接有泄压管，泄压管的端部设置有泄压阀。

进一步地，所述的气动延时阀包括阀体，阀体内部沿轴向设置有通孔，通孔内壁上间隔设置有第一空腔、第二空腔和第三空腔；阀体的一端开设有高压进气口，高压进气口与第二空腔连通，高压进气口与第一空腔之间设置有阻尼孔；阀体的侧面开设有排气口，排气口与第三空腔、通孔连通；所述的通孔中活动式装配有阀芯，阀芯的一端设置有弹簧预紧装置。

本实用新型具有以下技术特点：

1.本实用新型通过在主导气管上并联多个空气鞭炮单元，将气体压缩进入储气罐内，打开放气开关后，炮体端盖内的气体通过放气管排出，阀芯在两侧压强差作用下滑动，打开出气口，从而储气罐内的压缩气体从出气口排出进入到爆鸣口，产生爆鸣声；接着下一个空气发声装置炮体端盖内的气体通过气动延时阀按设定的延时时间后排入与其相连的储气罐内，如此重复，能够逐个释放压缩空气，逐渐出现爆鸣声，有效模拟鞭炮的效果。

2.本实用新型的空气发声装置结构设计简单，配合面少，加工便捷，通过导气管的排布能够使鞭炮逐个有规律的释放，鞭炮利用压缩空气产生爆鸣声，无污染，安全环保，并且能实现循环使用，是取代传统火药鞭炮的一种声响装置。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构剖面示意图；

图2为相邻的两个空气发声单元的结构示意图；

图3为气动延时阀的剖面结构示意图；

图中标号代表：1—第一单向阀，2—四通管，3—第二单向阀，4—三通管，5—炮体端盖，6—O型密封圈，7—柱芯，8—橡皮套圈，9—第一通气孔，10—储气罐，11—橡胶垫片，12—出气口，13—螺钉，14—第二台阶孔，15—出气控制接口，16—导气支管，17—第一台阶孔，18—气动延时阀，19—气压表，20—泄压阀，21—挡板，22—爆鸣口，18-1—高压进气口，18-2—阻尼孔，18-3—第一空腔，18-4—阀体，18-5—第二空腔，18-6—阀芯，18-7—排气口，18-8—第三空腔，18-9—弹簧，18-10—预紧螺母，18-11—圆柱顶针，18-12—手动螺母。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型首先提供了一种空气发声单元，包括储气罐10，储气罐10的一端通过端盖5密封，另一端设置有发声腔；储气罐10的内部沿轴向设置有相连的第一台阶孔17和第二台阶孔14，本方案中，第一台阶孔17的直径小于第二台阶孔14的直径，第一台阶孔17轴向长度小于第二台阶孔14的轴向长度。

所述的两个台阶孔内装配有可沿储气罐10轴向移动的柱芯7，位于第一台阶孔17内的柱芯7端部沿柱芯7的轴向开设有第一通气孔9，位于第二台阶孔14内的柱芯7外壁上分布有与第一通气孔9连通的第二通气孔，且在柱芯7外壁上环绕设置有弹性的、用于封堵第二通气孔的橡皮套圈8，从而形成单向阀结构；这里的弹性是指当不断增大第二通气孔内的气压时，第二通气孔内的气体能使橡皮套圈8发生形变，并从橡皮套圈8和柱芯7侧壁之间进入到第二台阶孔14中。

所述的第二台阶孔14与发声腔通过出气口12连接，所述的柱芯7的端部通过螺钉13固定有用于封堵出气口12的橡胶垫片11；当柱芯7的端部移动至与出气口12接触时，橡胶垫片11对出气口12进行密封；发声腔的侧壁上开设有爆鸣口22；所述的端盖5上开设有与第一台阶孔17连通的导气接口。柱芯7包括同轴设置第一柱体和第二柱体，其中第一柱体的直径较大，第一柱体通过间隙配合的方式装配在第一台阶孔17中，且二者之间设置有O型密封圈6；第一柱体的轴向长度小于第一台阶孔17的轴向长度，第二柱体的轴向长度不小于第二台阶孔14的轴向长度。柱芯7将第一台阶孔17和第二台阶孔14分隔成第一储气室和第二储气室，第一储气室即为第一台阶孔17内第一柱体与第一台阶孔17端面之间的部分，第二储气室即为第二台阶孔14内除了柱芯7之外的部分。当柱芯7向第一台阶孔17的方向移动后，柱芯7右端面的橡胶垫片11离开出气口12，此时第二储气室与爆鸣口22处于连通状态。

具体地，发声腔内设置有挡板21，挡板21垂直于出气口12的轴向，挡板21将发声腔内分为两个腔体，其中一个为挡板21与出气口12之间的腔体，这个腔体的内径沿靠近挡板21的方向逐渐增大并最终趋于一致；挡板21与发声腔的内壁之间有间隙，所述的爆鸣口22位于另一个腔体的侧壁上。

本实用新型进一步公开了一种空气发声装置，如图1和图3所示，该装置包括多个并联设置的空气发声单元，空气发声单元的导气接口分别通过分导气管共同连接直一根主导气管上，如图1所示，本实施例中，在主导气管两侧对称分布有两排的空气发声单元，并在主导气管处通过四通管2连接；主导气管的一端为进气口，进气口中安装有第一单向阀1；主导气管的另一端安装有气压表19，用于监控内部气压状态；所述的多个空气发声单元中，相邻的两个空气发声单元之间通过气动延时阀18连接。在多个并联设置的空气发声单元中，第一个空气发声单元的导气接口上连接有泄压管，泄压管的端部设置有泄压阀20。

储气罐10的侧壁上开设有与第二台阶孔14连通的出气控制接口15，出气控制接口15通过导气支管16与所述的气动延时阀18的侧面连接；气动延时阀18的一个端面通过导管、三通管4连接在相邻的一个分导气管上，即，例如第一个空气发声单元的侧面连接了气动延时阀18，则该气动延时阀18的端面通过导管连接在第二个空气发声单元对应的分导气管上；在导管与分导气管连接处、主导气管之间的分导气管内部设置有第二单向阀3。

具体地，如图3所示，气动延时阀18包括阀体18-4，阀体18-4内部沿轴向设置有通孔，通孔内壁上间隔设置有第一空腔18-3、第二空腔18-5和第三空腔18-8；阀体18-4的一端开设有用于和所述的分导气管连接的高压进气口18-1，高压进气口18-1与第二空腔18-5连通，高压进气口18-1与第一空腔18-3之间设置有阻尼孔18-2；阀体18-4的侧面开设有用于和所述的出气控制接口15连接的排气口18-7，排气口18-7与第三空腔18-8、通孔连通；所述的通孔中活动式装配有柱芯7，柱芯7的一端设置有弹簧预紧装置。

本实用新型的工作原理如下：

本装置工作时，首先关闭泄压阀20，通过主导气管端部的进气口充气，气体通过第一单向阀1进入主导气管内，再分别通过分导气管和第三单向阀进入空气发生单元的第一储气室中，继而进入到第一通气孔9中；在充气初始阶段，气体压强还不足以冲开橡皮套圈8，由于第二储气室的体积远大于第一储气室，所以此时第一通气孔9内的气体压强大于第二储气室的压强，在气压的作用下，气体将推动柱芯7滑动直至将出气口12密封。随着气体压强进一步增大，气体冲开橡皮套圈8进入第二储气室内进行压缩；气压升高到一定值时，打开泄压阀20，此时与泄压管相连的第一储气室内的气体释放，第一储气室和第二储气室之间的平衡打破，柱芯7在压强差作用下向左移动，打开出气口12，第二储气室内的压缩气体从出气口12排出，接着高压气体遇到挡板21产生涡流，到达爆鸣口22处产生爆鸣声；同时该空气发生单元的第二储气室的压强小于下一个空气发生单元的第一储气室内的压强，在达到设定好气动延时阀18的延时时间后，下一个空气发生单元内第一储气室的气体通过导气支管16排入与其相连的储气罐10内，重复以上步骤，逐个出现爆鸣声，从而可以模拟鞭炮爆鸣过程。

本实用新型中公开了一种气动延时阀18，包括阀体18-4，阀体18-4内部沿轴向设置有通孔，通孔内壁上间隔设置有第一空腔18-3、第二空腔18-5和第三空腔18-8；阀体18-4的一端开设有高压进气口18-1，高压进气口18-1与第二空腔18-5连通，高压进气口18-1与第一空腔18-3之间设置有阻尼孔18-2；阀体18-4的侧面开设有排气口18-7，排气口18-7与第三空腔18-8、通孔连通；所述的通孔中活动式装配有内径与通孔相适应的阀芯18-6，阀芯18-6的一端设置有弹簧预紧装置，该预紧装置由弹簧18-9、预紧螺母18-10、手动螺母18-12和圆柱顶针18-11构成，弹簧伸入通孔中并顶在阀芯18-6的端部，圆柱顶针18-11顶在弹簧另一端，将预紧螺母18-10和手动螺母18-12共同上在阀体18-4端部外壁的外螺纹上。通过调节预紧螺母18-10和手动螺母18-12，可调节阀芯18-6的初步位置，从而调节延时时间。

如图3，以第一个、第二个空气发声单元之间的气动延时阀18为例：气动延时阀18的排气口18-7连接第一个空气发生单元的出气控制接口15，高压进气口18-1连接第二个空气发声单元的三通管4并与第一储气室相通；手动调节手动螺母18-12，设置延时时间，当空气发声装置开始充气时，气动延时阀18高压进气口18-1和排气口18-7的压强相同，气动延时阀18的阀芯18-6两端压力相同，阀芯18-6保持不动，高压进气口18-1和排气口18-7不接通。

当打开泄压阀20后，第一个空气发声单元开始释放气体，其第二储气室气压下降至大气压，此时，气动延时阀18的高压进气口18-1为高压，排气口18-7为低压，高压气体通过阻尼孔18-2缓慢进入第一空腔18-3，第一空腔18-3的气压逐渐升高，推动阀芯18-6缓慢相右移动，直到阀芯18-6移动至第二空腔18-5与排气口18-7相通，第二个空气发单元的第一储气室的气体被释放，然后产生爆鸣声。气动延时阀18的阻尼孔18-2的作用很关键，在高压进气口18-1和排气口18-7连通后，高压进气口18-1内的压强下降很快，但是由于阻尼孔18-2放气速度慢，第一空腔18-3内的气压下降缓慢，从而使阀芯18-6短时间内不会移动，也不会产生往复运动，保证高压进气口18-1与排气口18-7连通。