一种大功率宽频带气动发声装置的制作方法

本发明涉及一种大功率宽频带气动发声装置，可以通过发出可调频率的强声波，来去除发电、煤炭、钢铁、化工等行业设备内的颗粒物堆积。

背景技术：

目前，用于去除颗粒物的堆积，在工程实践得到应用的气动声波发生装置主要有：共振腔式声波发生器，膜片式声波发生器，旋笛声波发生器。

共振腔式声波发生器和膜片式声波发生器均为频率固定的声波发生装置，根据项目现场的环境不同，应用的声波发声频率是不一样的。比如在大型仓筒适用的是低频声波发声装置，中小型场合适用的是较高频率的声波发生装置。为应对复杂的应用场合，工程师需要考虑使用多台不同规格定频发声装置，增加了使用的成本。

旋笛式声波发生器能够发挥一定的调频优势，可发出100-600hz频带范围的声波，最高总声压级大于140db，耗气量较高，大于900nm3/h。该种声波发生器应用至今，结构与性能基本没有太大变化。

一般而言，声波能量越大，对于去除颗粒物堆积的效果就越好，声波调频的范围越宽，就越能应对复杂的现场环境，在此基础上，耗气量越低，气声转化效率就越高。而目前市面上的声波发声装置很难兼顾调频和声波能量，并且耗气量保持较低的水平。

技术实现要素：

本发明的目的之一是提供一种稳定的大功率声波发生装置，相比于现有声波发生装置，产生更强大的声波能量，大幅度提高气声转化效率。

本发明的目的之二是提供一种全新的气动声波发生结构方案，该结构方案能够获得更宽频带的声波调频范围，更加适用于多种应用场合的需求。

本发明的目的之三是延长声波发生装置的使用寿命。

本发明要解决的技术问题是提供一种相比于市面上现有产品，声波能量更大，声波输出频带更高，耗气量低的声波发生装置。

本发明的技术方案如下：

一种大功率宽频带气动发声装置，包括扩音部件，扩音部件包括扩音通道，扩音部件与前端盖连接，前端盖与后端盖可拆卸连接并形成内腔；定圈为筒状，其一端固定于扩音部件与前端盖之间，并与扩音部件的扩音通道连通，另一端伸入内腔中，且该端的内部底面设置导流锥，导流锥的导流方向朝向扩音部件；动圈包括筒段部分与轴段部分，筒段部分通过大轴承与前端盖连接，轴段部分通过小轴承与后端盖连接，筒段部分套装于内腔中的定圈上，轴段部分穿出后端盖，并通过联轴器与变频电机的输出轴相连接；套装于定圈上的筒段部分及其套装的定圈的对应位置均设置有通气孔；后端盖上设置进气接口，进气接口与进气接头连接。

进一步地，前端盖设置法兰，扩音部件与前端盖上的法兰连接。

进一步地，动圈的筒段部分通过大轴承安装在前端盖的内腔台阶上；轴段部分通过小轴承安装在后端盖的内孔台阶上。

进一步地，所述的大功率宽频带气动发声装置，所述扩音部件可以为扩音喇叭。

进一步地，所述的大功率宽频带气动发声装置，所述动圈包括一体成型的筒段部分与轴段部分。

进一步地，所述的大功率宽频带气动发声装置，动圈套装于定圈上的筒段部分与定圈上设置的通气孔均为轴向相同位置设置；更进一步地，通气孔的设置方式为均布向心设置。

进一步地，所述的大功率宽频带气动发声装置，所述前端盖与后端盖的连接处可以设置有密封圈。

进一步地，所述的大功率宽频带气动发声装置，所述轴段部分穿出后端盖的位置可以通过轴用旋转格来圈进行密封。

进一步地，所述的大功率宽频带气动发声装置，进气接头的进气方向与动圈的轴线方向平行。

进一步地，所述的大功率宽频带气动发声装置，所述后端盖与电机安装支架连接，变频电机设置于电机安装支架上。

进一步地，所述的大功率宽频带气动发声装置，还包括配套支架，后端盖和变频电机设置于配套支架上。

更进一步地，所述定圈选用相对动圈较软的材质，在其外圆延轴线方向相同位置均布开了多个通气孔，所有孔均为向心均布设计，动圈的在也在相应位置开有通气孔，动圈转动会形成通气孔的开启和闭合的效果，调制气流产生声波，动圈通气孔宽度和筋宽度基本一致。

更进一步地，所述导流锥安装于内腔中定圈内部的底部，其导流面可以设计成圆弧面或者锥面，导流面底部不超过定圈通气孔开孔的位置。

本发明提供的大功率宽频带气动发声装置，通过进气接头通入压缩空气，压缩空气进入前端盖和后端盖所形成的封闭内腔中。当变频电机带动着动圈转动，动圈和定圈上的通气孔时而开启，时而闭合，形成气流调制的阀门。气流在经过动圈、定圈上的通气孔时被切割，顺着导流锥圆弧面和定圈内壁流出，产生脉动声波进入扩音喇叭。

本发明涉及的工作原理，具体如下：

大功率宽频带气动发声装置主要由定圈、动圈、及驱动电机构成。定圈是一个圆筒，沿圆筒的圆周上铣有通气孔，轴向两头一端封闭，另一端敞开，敞开侧为发声出口。在定圈封闭一端的外侧，装有动圈，动圈在与定圈通气孔相同位置铣了通气孔。动圈和定圈封闭的一端都设置在内腔中。动圈连在电机轴上，可由电机带动旋转。动圈在电机的带动下，定圈的通气孔时而被动圈所覆盖，时而与动圈上的通气孔相吻合，形成了对气流的调制阀门。这样，高压气体就通过通气孔产生脉动性的气流，这些气流会对周围的介质产生周期性的脉冲压力，从而产生声波。大功率宽频带气动发声装置发声频率的理论计算为f=n*n/60，其中，n为动圈转速，可由电机控制，n为动圈上的通气孔数。通过改变动圈转速或者动圈上通气孔数量可以改变装置发声频带范围。

与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果为：

本发明中动圈由大轴承和小轴承两端固定，通过设计合适的配合公差，能够让动圈在高速转动下的保持在稳定的位置，进一步的，动圈和定圈之间的间隙可以设计的很小，极大的减少了气流在缝隙中的逸出，进一步的，提高了气声转化效率。

本发明中动圈采用的是由筒段和轴段一体成型的结构方案，相比于筒段和轴段装配成型的设计方案，该种结构动圈加工的尺寸和形状位置精度更高。进一步的，动圈和定圈的同心度可以控制的极小，更进一步的，动圈和定圈之间的间隙可以控制的更小，气声转化效率得到了提高。

本发明中通过气流调制产生声波是在动圈的筒段部分，动圈筒段部分的设计提供了较大的空间来设计大的气流调制阀门。进一步的，在相同时间，该气流调制的阀门处理的气流量更大，进一步的，该气流调制阀门产生的声功率更高。

本发明中动圈上的通气孔圆周方向的宽度与其上筋的宽度基本保持一致，在动圈转动的过程中，可以保证孔开启和闭合时间一致，该结构改善气流脉动的连续一致性的同时，尽可能的增大了气流的通过流量，提高发声功率。

本发明中定圈内腔采用了导流锥设计，脉动气流通过定圈的圆周上的孔后，顺着导流锥，延定圈内壁流出。减小了气流对冲产生的能量损失，进一步的提高了气声转化效率。

本发明中，顺着进气接头导管进入的气流与动圈轴线方向平行，不会直接冲击或者挤压动圈向某一侧偏移，从而会降低动圈在转动时带来的振动，进一步地会降低动圈转动所需要的扭矩，有利于电机带着动圈可以在更高的转速下运行，产生频率范围更广的声波。

本发明中动圈材质比定圈材质硬度更高。当设备运行初期，动圈和定圈之间磨合，较软的定圈细微突起的部位会被动圈切除，随气流带出，不会产生因为动圈和定圈相同材质产生的粘着磨损，进一步的会降低电机带动动圈的转矩出现的波动，有利于动圈的高速转动和延长电机的寿命。

本发明中动圈和定圈的通气孔采用的是均布向心设计，当高速气流通过时，产生了对动圈和定圈的向心的冲刷力，冲刷力相互抵消，有效规避了受力不均产生的不利振动，延长设备的使用寿命。

本发明中前端盖后端盖形成了发声腔体，动圈相对定圈转动形成了气动阀门，定圈采用的是相对于发声腔体、动圈从外向里嵌入式安装，有利于定圈的拆卸和更换。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的大功率宽频带气动发声装置结构示意图；

图2是本发明实施例1提供的大功率宽频带气动发声装置结构立体示意图；

图3是本发明实施例1提供的大功率宽频带气动发声装置中内腔腔体的局部结构示意图；

图4是本发明实施例1提供的大功率宽频带气动发声装置中定圈与动圈的装配示意图；

以上图1-图4中，1为扩音部件，2为前端盖，3为定圈，4为导流锥，5为动圈，6为大轴承，7为小轴承，8为密封圈，9为后端盖，10为轴用旋转格来圈，11为联轴器，12为进气接头，13为电机安装支架，14为变频电机，15为配套支架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的大功率宽频带气动发声装置进行进一步说明。

实施例1

本实施例提供了一种大功率宽频带气动发声装置，如图1和图2所示，包括扩音部件1，扩音部件1包括扩音通道，扩音部件1与前端盖2连接，前端盖2与后端盖9可拆卸连接并形成内腔；定圈3为筒状，其一端固定于扩音部件1与前端盖2之间，并与扩音部件的扩音通道连通，另一端伸入内腔中，且该端的内部底面设置导流锥4，导流锥4的导流方向朝向扩音部件1；动圈5包括筒段部分与轴段部分，筒段部分通过大轴承6与前端盖2连接，轴段部分通过小轴承7与后端盖9连接，筒段部分套装于内腔中的定圈3上，轴段部分穿出后端盖9，并通过联轴器11与变频电机14的输出轴相连接；套装于定圈3上的筒段部分及其套装的定圈3的对应位置均设置有通气孔；后端盖9上设置进气接口，进气接口与进气接头12连接。

图2为本实施例提供的大功率宽频带气动发声装置的立体示意图，可以看出进气接头12在后端盖9上的设置方式。

进一步地，如图3所示，所述扩音部件1为扩音喇叭，动圈5包括一体成型的筒段部分与轴段部分，前端盖2与后端盖9的连接处设置有密封圈8，所述轴段部分穿出后端盖9的位置通过轴用旋转格来圈10进行密封；

进一步地，所述后端盖9与电机安装支架13连接，变频电机14设置于电机安装支架13上，后端盖9和变频电机14设置于配套支架15上。

实施例2

本实施例是在实施例1基础上的进一步改进，本实施例提供的大功率宽频带气动发声装置，扩音喇叭采用的是指数曲线设计，其声波入口法兰与前端盖2法兰孔相连接，由螺钉固定。定圈3安装台阶在扩音喇叭1法兰和前端盖2法兰之间，定圈3主体从外向里伸入前端盖内腔，定圈3底部安装有导流锥4。动圈5筒段台阶依靠大轴承6安装在前端盖2内腔台阶处，大轴承6选用的是深沟球轴承，大轴承6控制了动圈5和定圈3之间的间隙。动圈5轴段部分依靠小轴承7安装在后端盖9内孔台阶，小轴承7选用的也是深沟球轴承。前端盖2与后端盖9通过螺钉连接紧固，他们之间的安装有o型密封圈。后端盖9水平方向一侧的安装孔与进气接头12相连接。后端盖9与电机安装支架13用螺钉相连接，电机安装支架13与变频电机14利用螺钉相连，变频电机14选用的是1.5kw-380v-b35变频电机。动圈5轴段部分伸出后端盖9，它们之间采用轴用旋转格来圈10进行密封。联轴器11选用的是梅花联轴器。配套支架15安放在设备底部，一端与后端盖9外圆上安装孔通过螺钉连接，另一端与变频电机14底部安装法兰连接。

所述定圈3为较软材质，动圈5采用的是较硬材质，它们之间的硬度差有利于防止产生粘着磨损。定圈3外圆延轴线方向均布开了8个腰形通气孔，对称向心设计，动圈5在也在相应位置开了通气孔，动圈5的通气孔大于定圈的通气孔，动圈5转动会形成通气孔的开启和闭合的效果。动圈5的筋宽和缝宽相同，该设计可以保证在动圈5转动的过程中，孔开启和闭合时间一致，该结构改善气流脉动的连续一致性的同时，尽可能的增大了气流的通过流量，提高发声功率。通气孔设置如图4所示。

所述导流锥4采用的是圆弧面设计，其导流圆弧底边与定圈3开孔的位置齐平。

所述进气接头12按gb/t3287标准选用dn32型a4型90度内外丝弯头，进气接头12外丝与后端盖9螺纹孔连接，其螺纹的轴线方向平行于动圈5轴线方向。进气接头内丝螺纹与配套进气管外丝相连接，电机安装支架13与后端盖9配合的法兰上有两个螺纹孔，辅助固定进气接头12和配套进气管，防止其旋转导致进气接头12与后端盖9的连接松动。

所述进气接头12通入压缩空气，压缩空气进入前端盖和后端盖所形成的封闭空腔。当变频电机14带动着动圈5转动，动圈5和定圈3上的通气孔时而开启，时而闭合，形成气流调制的阀门。气流在经过动圈5、定圈3上的通气孔时被切割，顺着导流锥圆弧面和定圈3内壁流出，产生脉动声波进入扩音喇叭1，产生大功率声波。