專利名稱：聲波平面?zhèn)鬟f裝置以及熱聲機(jī)械裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱聲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聲波平面?zhèn)鬟f裝置以及熱聲機(jī)械裝置。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)重以及新能源的提出，熱聲技術(shù)得到了越來越廣泛的關(guān)注。由于熱聲機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件極少或完全沒有運(yùn)動(dòng)部件，同時(shí)工作介質(zhì)是惰 性氣體，因此熱聲效應(yīng)工作的熱聲機(jī)械具有高可靠性和對(duì)自然環(huán)境無污染的特性。但是由于熱聲機(jī)械中的工作介質(zhì)大多是高壓惰性氣體(也有使用液體)，這導(dǎo)致熱聲機(jī)械在向其他機(jī)械傳遞聲波能量時(shí)，必須引入機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的機(jī)械振動(dòng)方式多采用活塞-板簧或者彈性膜片，前者在密封和摩擦損失上很難適用于高壓氣體，而后者將振動(dòng)系統(tǒng)中的彈性和慣性集中于一個(gè)膜片中，難以實(shí)現(xiàn)聲波平面?zhèn)鬟f?，F(xiàn)有技術(shù)中還有使用一端封閉的波紋管進(jìn)行傳遞聲波能量，但是由于波紋管體積較大，制作困難，壽命短，造成使用上的不方便，限制其進(jìn)一步應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容(一 )要解決的技術(shù)問題本實(shí)用新型的目的是提供一種聲波平面?zhèn)鬟f裝置以及熱聲機(jī)械裝置，來有效實(shí)現(xiàn)聲波平面的傳遞。( 二 )技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型一方面提供一種聲波平面?zhèn)鬟f裝置，包括由剛性材料制成的剛性件，所述剛性件的兩端連接彈性材料制成的彈性件，其與彈性件一起組成振動(dòng)系統(tǒng)，所述振動(dòng)系統(tǒng)頻率與聲波頻率保持一致。進(jìn)一步地，所述剛性件和彈性件通過氯丁橡膠或環(huán)氧樹脂粘貼連接。進(jìn)一步地，所述彈性件由硅膠、橡膠、聚氨酯或PVDF制成。進(jìn)一步地，所述彈性件為彈性膜，所述彈性膜的上、下表面連接法蘭，所述彈性膜下表面的法蘭上具有凹槽，所述彈性膜與法蘭之間安裝多個(gè)橡膠圈，其中一個(gè)橡膠圈與凹槽位置相對(duì)設(shè)置，通過螺栓螺母鎖緊法蘭，壓迫彈性膜陷入凹槽中。進(jìn)一步地，所述彈性件為折環(huán)，所述折環(huán)的上、下表面連接法蘭，通過螺栓螺母鎖緊法蘭。進(jìn)一步地，所述彈性件為彈性環(huán)，所述彈性環(huán)的上、下表面連接法蘭，通過螺栓螺母鎖緊法蘭。進(jìn)一步地，所述彈性環(huán)的截面形狀為空心或?qū)嵭牡膱A形、橢圓形或多邊形。進(jìn)一步地，所述空心的彈性環(huán)具有開孔，所述開孔方向朝向法蘭，所述法蘭上具有開孔。另一方面，本實(shí)用新型還提供一種熱聲機(jī)械裝置，包括上述的聲波平面?zhèn)鬟f裝置。[0015](三)有益效果 本實(shí)用新型提供的聲波平面?zhèn)鬟f裝置以及熱聲機(jī)械裝置，可有效實(shí)現(xiàn)同一介質(zhì)的聲波傳遞，實(shí)現(xiàn)聲波平面調(diào)整傳遞；同時(shí)又可以應(yīng)用于不同介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)聲波的平面輸出傳遞。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例一聲波平面?zhèn)鬟f裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例二聲波平面?zhèn)鬟f裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例三聲波平面?zhèn)鬟f裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例基于聲波平面?zhèn)鬟f裝置的熱聲機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例基于聲波平面?zhèn)鬟f裝置的熱聲機(jī)械裝置另一結(jié)構(gòu)示意圖。其中1 :剛性件；2 :彈性件；21 :彈性膜；22 :折環(huán)；23 :彈性環(huán)；3 :法蘭；31 :凹槽；32 :開孔；4 :橡膠圈；5 :螺栓螺母；6 :剛性桿。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。實(shí)施例I如圖I所示，本實(shí)用新型提供的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其包括由剛性材料制成的剛性件1，該剛性件I的兩端連接彈性材料制成的彈性件2，其與彈性件2 —起組成振動(dòng)系統(tǒng)，振動(dòng)系統(tǒng)頻率與聲波頻率保持一致。其中，剛性件I和彈性件通過氯丁橡膠或環(huán)氧樹脂粘貼連接。剛性件I為片狀，其由鋁合金、尼龍或聚丙烯制成。彈性件2由硅膠、橡膠、聚氨酯或PVDF等彈性材料制成。本實(shí)施例中的彈性件2采用彈性膜21，彈性膜21的上、下表面連接法蘭3，彈性膜21下表面的法蘭3上具有凹槽31，彈性膜21與法蘭3之間安裝多個(gè)橡膠圈4，其中一個(gè)橡膠圈4與凹槽31位置相對(duì)設(shè)置，通過螺栓螺母5鎖緊法蘭3，壓迫彈性膜21陷入凹槽31中，從而改變彈性膜21的張力。剛性件I最大的位移近似表示為A Y ^ Pa4/Eghg3，式中P為聲壓幅值，a為剛性件I的半徑，Eg為剛性件I的彈性模量，\為剛性件I的厚度。當(dāng)剛性件I最大位移AY遠(yuǎn)小于其厚度hg時(shí)，可認(rèn)為剛性件I為平面運(yùn)動(dòng)。當(dāng)彈性膜21和剛性件I組成的振動(dòng)系統(tǒng)的頻率與聲波頻率一致時(shí)，該裝置實(shí)現(xiàn)聲波的平面?zhèn)鬟f。實(shí)施例2如圖2所示，本實(shí)用新型提供的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，與實(shí)施例I相比存在的區(qū)別技術(shù)為本實(shí)施例中的彈性件2采用折環(huán)22，折環(huán)22的上、下表面連接法蘭3，通過螺栓螺母5鎖緊法蘭3。由于折環(huán)22具有折彎度，因此可以根據(jù)該折彎度改變折環(huán)22的張力。實(shí)施例3如圖3所示，本實(shí)用新型提供的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，與上述實(shí)施例相比存在的區(qū)別技術(shù)為本實(shí)施例中的彈性件2采用彈性環(huán)23，彈性環(huán)23的截面形狀為空心或?qū)嵭牡膱A形、橢圓形、四邊形或多邊形。對(duì)于空心的彈性環(huán)23，由于存在死空間，為了減小死空間對(duì)彈性環(huán)23柔性的影響，空心的彈性環(huán)23具有開孔，為了減小對(duì)聲場(chǎng)影響，其開孔方向應(yīng)朝向法蘭之間的死區(qū)間A?；蛘咧苯邮褂冒脒呏锌諒椥原h(huán)，為了使得死區(qū)間A內(nèi)的安裝壓力與系統(tǒng)內(nèi)部聲場(chǎng)壓力保持一致，在法蘭3上開通開孔32，調(diào)整死區(qū)間A內(nèi)壓力與系統(tǒng)內(nèi)部聲場(chǎng)壓力保持一致。為了減少死區(qū)間A對(duì)聲場(chǎng)影響，應(yīng)通過螺釘關(guān)閉開孔32。彈性環(huán)23和剛性件
I一起組成振動(dòng)系統(tǒng)。[0032]本實(shí)用新型提供的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，可以應(yīng)用于同一介質(zhì)的聲波傳遞，實(shí)現(xiàn)聲波平面的調(diào)整傳遞，如抑制熱聲Gedeon流；又可以應(yīng)用于不同介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)聲波的平面輸出傳遞，如應(yīng)用于熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)與制冷機(jī)之間介質(zhì)的耦合和應(yīng)用于熱聲熱機(jī)驅(qū)動(dòng)線性電機(jī)耦
入
口 o另外，本實(shí)用新型基于聲波平面?zhèn)鬟f裝置，還提供一種熱聲機(jī)械裝置。如圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例應(yīng)用聲波平面?zhèn)鬟f裝置的聲學(xué)杠桿，其包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，該兩個(gè)聲波平面?zhèn)鬟f裝置通過剛性桿6連接。根據(jù)聲學(xué)原理，兩個(gè)聲波平面?zhèn)鬟f裝置傳遞表面的聲壓幅值同其截面積成反比，從而形成聲學(xué)杠桿，實(shí)現(xiàn)聲壓幅值的放大(或縮小)。如圖5所示，本實(shí)用新型實(shí)施例應(yīng)用聲波平面?zhèn)鬟f裝置的機(jī)械諧振子桿，其包括聲波平面?zhèn)鬟f裝置，機(jī)械諧振子中的剛性件I的厚度要求較大，因此連接兩個(gè)彈性件2來為剛性件I提供柔性。該兩個(gè)彈性件與剛性件一起組成振動(dòng)系統(tǒng)，用于降低熱聲機(jī)械系統(tǒng)尺寸，滿足熱聲系統(tǒng)自身的耦合諧振。本實(shí)用新型提供的熱聲機(jī)械裝置，可以應(yīng)用于同一介質(zhì)的聲波傳遞，實(shí)現(xiàn)聲波平面調(diào)整傳遞，如抑制熱聲Gedeon流；又可以應(yīng)用于不同介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)聲波的平面輸出傳遞，如應(yīng)用于熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)與制冷機(jī)之間介質(zhì)的耦合和應(yīng)用于熱聲熱機(jī)驅(qū)動(dòng)線性電機(jī)耦合。本實(shí)用新型的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本實(shí)用新型限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本實(shí)用新型的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本實(shí)用新型從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
權(quán)利要求1.一種聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其特征在于，包括由剛性材料制成的剛性件，所述剛性件的兩端連接彈性材料制成的彈性件，其與彈性件一起組成振動(dòng)系統(tǒng)，所述振動(dòng)系統(tǒng)頻率與聲波頻率保持一致。
2.如權(quán)利要求I所述的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其特征在于，所述剛性件和彈性件通過氯丁橡膠或環(huán)氧樹脂粘貼連接。
3.如權(quán)利要求I或2所述的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其特征在于，所述彈性件由硅膠或橡膠或聚氨酯或PVDF制成。
4.如權(quán)利要求I或2所述的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其特征在于，所述彈性件為彈性膜，所述彈性膜的上、下表面連接法蘭，所述彈性膜下表面的法蘭上具有凹槽，所述彈性膜與法蘭之間安裝多個(gè)橡膠圈，其中一個(gè)橡膠圈與凹槽位置相對(duì)設(shè)置，通過螺栓螺母鎖緊法蘭，壓迫彈性膜陷入凹槽中。
5.如權(quán)利要求I或2所述的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其特征在于，所述彈性件為折環(huán)，所述折環(huán)的上、下表面連接法蘭，通過螺栓螺母鎖緊法蘭。
6.如權(quán)利要求I或2所述的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其特征在于，所述彈性件為彈性環(huán)，所述彈性環(huán)的上、下表面連接法蘭，通過螺栓螺母鎖緊法蘭。
7.如權(quán)利要求6所述的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其特征在于，所述彈性環(huán)的截面形狀為空心或?qū)嵭牡膱A形、橢圓形或多邊形。
8.如權(quán)利要求7所述的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其特征在于，所述空心的彈性環(huán)具有開孔，所述開孔方向朝向法蘭，所述法蘭上具有開孔。
9.如權(quán)利要求I或2所述的聲波平面?zhèn)鬟f裝置，其特征在于，所述剛性件為片狀，其由鋁合金或尼龍或聚丙烯制成。
10.一種熱聲機(jī)械裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的聲波平面?zhèn)鬟f>J-U裝直。
專利摘要本實(shí)用新型涉及熱聲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種聲波平面?zhèn)鬟f裝置以及熱聲機(jī)械裝置。該聲波平面?zhèn)鬟f裝置，包括由剛性材料制成的剛性件，所述剛性件的兩端連接彈性材料制成的彈性件，其與彈性件一起組成振動(dòng)系統(tǒng)，所述振動(dòng)系統(tǒng)頻率與聲波頻率保持一致。本實(shí)用新型提供的聲波平面?zhèn)鬟f裝置以及熱聲機(jī)械裝置，可有效實(shí)現(xiàn)同一介質(zhì)的聲波傳遞，實(shí)現(xiàn)聲波平面調(diào)整傳遞；同時(shí)又可以應(yīng)用于不同介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)聲波的平面輸出傳遞。
文檔編號(hào)H04R1/34GK202374434SQ20112050304
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者張寧, 李正宇, 李青 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所