声波平面传递装置以及热声机械装置的制作方法
专利名称：声波平面传递装置以及热声机械装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热声技术领域，特别涉及一种声波平面传递装置以及热声机械装置。
背景技术：
随着环境污染问题的日益严重以及新能源的提出，热声技术得到了越来越广泛的关注。由于热声机械运动部件极少或完全没有运动部件，同时工作介质是惰 性气体，因此热声效应工作的热声机械具有高可靠性和对自然环境无污染的特性。但是由于热声机械中的工作介质大多是高压惰性气体(也有使用液体)，这导致热声机械在向其他机械传递声波能量时，必须引入机械振动系统。传统的机械振动方式多采用活塞-板簧或者弹性膜片，前者在密封和摩擦损失上很难适用于高压气体，而后者将振动系统中的弹性和惯性集中于一个膜片中，难以实现声波平面传递。现有技术中还有使用一端封闭的波纹管进行传递声波能量，但是由于波纹管体积较大，制作困难，寿命短，造成使用上的不方便，限制其进一步应用。
实用新型内容(一 )要解决的技术问题本实用新型的目的是提供一种声波平面传递装置以及热声机械装置，来有效实现声波平面的传递。( 二 )技术方案为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种声波平面传递装置，包括由刚性材料制成的刚性件，所述刚性件的两端连接弹性材料制成的弹性件，其与弹性件一起组成振动系统，所述振动系统频率与声波频率保持一致。进一步地，所述刚性件和弹性件通过氯丁橡胶或环氧树脂粘贴连接。进一步地，所述弹性件由硅胶、橡胶、聚氨酯或PVDF制成。进一步地，所述弹性件为弹性膜，所述弹性膜的上、下表面连接法兰，所述弹性膜下表面的法兰上具有凹槽，所述弹性膜与法兰之间安装多个橡胶圈，其中一个橡胶圈与凹槽位置相对设置，通过螺栓螺母锁紧法兰，压迫弹性膜陷入凹槽中。进一步地，所述弹性件为折环，所述折环的上、下表面连接法兰，通过螺栓螺母锁紧法兰。进一步地，所述弹性件为弹性环，所述弹性环的上、下表面连接法兰，通过螺栓螺母锁紧法兰。进一步地，所述弹性环的截面形状为空心或实心的圆形、椭圆形或多边形。进一步地，所述空心的弹性环具有开孔，所述开孔方向朝向法兰，所述法兰上具有开孔。另一方面，本实用新型还提供一种热声机械装置，包括上述的声波平面传递装置。[0015](三)有益效果 本实用新型提供的声波平面传递装置以及热声机械装置，可有效实现同一介质的声波传递，实现声波平面调整传递；同时又可以应用于不同介质，实现声波的平面输出传递。
图I为本实用新型实施例一声波平面传递装置结构示意图；图2为本实用新型实施例二声波平面传递装置结构示意图；图3为本实用新型实施例三声波平面传递装置结构示意图；图4为本实用新型实施例基于声波平面传递装置的热声机械装置结构示意图；图5为本实用新型实施例基于声波平面传递装置的热声机械装置另一结构示意图。其中1 :刚性件；2 :弹性件；21 :弹性膜；22 :折环；23 :弹性环；3 :法兰；31 :凹槽；32 :开孔；4 :橡胶圈；5 :螺栓螺母；6 :刚性杆。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。实施例I如图I所示，本实用新型提供的声波平面传递装置，其包括由刚性材料制成的刚性件1，该刚性件I的两端连接弹性材料制成的弹性件2，其与弹性件2 —起组成振动系统，振动系统频率与声波频率保持一致。其中，刚性件I和弹性件通过氯丁橡胶或环氧树脂粘贴连接。刚性件I为片状，其由铝合金、尼龙或聚丙烯制成。弹性件2由硅胶、橡胶、聚氨酯或PVDF等弹性材料制成。本实施例中的弹性件2采用弹性膜21，弹性膜21的上、下表面连接法兰3，弹性膜21下表面的法兰3上具有凹槽31，弹性膜21与法兰3之间安装多个橡胶圈4，其中一个橡胶圈4与凹槽31位置相对设置，通过螺栓螺母5锁紧法兰3，压迫弹性膜21陷入凹槽31中，从而改变弹性膜21的张力。刚性件I最大的位移近似表示为A Y ^ Pa4/Eghg3，式中P为声压幅值，a为刚性件I的半径，Eg为刚性件I的弹性模量，\为刚性件I的厚度。当刚性件I最大位移AY远小于其厚度hg时，可认为刚性件I为平面运动。当弹性膜21和刚性件I组成的振动系统的频率与声波频率一致时，该装置实现声波的平面传递。实施例2如图2所示，本实用新型提供的声波平面传递装置，与实施例I相比存在的区别技术为本实施例中的弹性件2采用折环22，折环22的上、下表面连接法兰3，通过螺栓螺母5锁紧法兰3。由于折环22具有折弯度，因此可以根据该折弯度改变折环22的张力。实施例3如图3所示，本实用新型提供的声波平面传递装置，与上述实施例相比存在的区别技术为本实施例中的弹性件2采用弹性环23，弹性环23的截面形状为空心或实心的圆形、椭圆形、四边形或多边形。对于空心的弹性环23，由于存在死空间，为了减小死空间对弹性环23柔性的影响，空心的弹性环23具有开孔，为了减小对声场影响，其开孔方向应朝向法兰之间的死区间A。或者直接使用半边中空弹性环，为了使得死区间A内的安装压力与系统内部声场压力保持一致，在法兰3上开通开孔32，调整死区间A内压力与系统内部声场压力保持一致。为了减少死区间A对声场影响，应通过螺钉关闭开孔32。弹性环23和刚性件
I一起组成振动系统。[0032]本实用新型提供的声波平面传递装置，可以应用于同一介质的声波传递，实现声波平面的调整传递，如抑制热声Gedeon流；又可以应用于不同介质，实现声波的平面输出传递，如应用于热声发动机与制冷机之间介质的耦合和应用于热声热机驱动线性电机耦
入
口 o另外，本实用新型基于声波平面传递装置，还提供一种热声机械装置。如图4所示，本实用新型实施例应用声波平面传递装置的声学杠杆，其包括两个相对设置的声波平面传递装置，该两个声波平面传递装置通过刚性杆6连接。根据声学原理，两个声波平面传递装置传递表面的声压幅值同其截面积成反比，从而形成声学杠杆，实现声压幅值的放大(或缩小)。如图5所示，本实用新型实施例应用声波平面传递装置的机械谐振子杆，其包括声波平面传递装置，机械谐振子中的刚性件I的厚度要求较大，因此连接两个弹性件2来为刚性件I提供柔性。该两个弹性件与刚性件一起组成振动系统，用于降低热声机械系统尺寸，满足热声系统自身的耦合谐振。本实用新型提供的热声机械装置，可以应用于同一介质的声波传递，实现声波平面调整传递，如抑制热声Gedeon流；又可以应用于不同介质，实现声波的平面输出传递，如应用于热声发动机与制冷机之间介质的耦合和应用于热声热机驱动线性电机耦合。本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求1.一种声波平面传递装置，其特征在于，包括由刚性材料制成的刚性件，所述刚性件的两端连接弹性材料制成的弹性件，其与弹性件一起组成振动系统，所述振动系统频率与声波频率保持一致。
2.如权利要求I所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述刚性件和弹性件通过氯丁橡胶或环氧树脂粘贴连接。
3.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性件由硅胶或橡胶或聚氨酯或PVDF制成。
4.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性件为弹性膜，所述弹性膜的上、下表面连接法兰，所述弹性膜下表面的法兰上具有凹槽，所述弹性膜与法兰之间安装多个橡胶圈，其中一个橡胶圈与凹槽位置相对设置，通过螺栓螺母锁紧法兰，压迫弹性膜陷入凹槽中。
5.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性件为折环，所述折环的上、下表面连接法兰，通过螺栓螺母锁紧法兰。
6.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性件为弹性环，所述弹性环的上、下表面连接法兰，通过螺栓螺母锁紧法兰。
7.如权利要求6所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性环的截面形状为空心或实心的圆形、椭圆形或多边形。
8.如权利要求7所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述空心的弹性环具有开孔，所述开孔方向朝向法兰，所述法兰上具有开孔。
9.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述刚性件为片状，其由铝合金或尼龙或聚丙烯制成。
10.一种热声机械装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的声波平面传递>J-U装直。
专利摘要本实用新型涉及热声技术领域，特别涉及一种声波平面传递装置以及热声机械装置。该声波平面传递装置，包括由刚性材料制成的刚性件，所述刚性件的两端连接弹性材料制成的弹性件，其与弹性件一起组成振动系统，所述振动系统频率与声波频率保持一致。本实用新型提供的声波平面传递装置以及热声机械装置，可有效实现同一介质的声波传递，实现声波平面调整传递；同时又可以应用于不同介质，实现声波的平面输出传递。
文档编号H04R1/34GK202374434SQ20112050304
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者张宁, 李正宇, 李青 申请人:中国科学院理化技术研究所
技术领域：
本实用新型涉及热声技术领域，特别涉及一种声波平面传递装置以及热声机械装置。
背景技术：
随着环境污染问题的日益严重以及新能源的提出，热声技术得到了越来越广泛的关注。由于热声机械运动部件极少或完全没有运动部件，同时工作介质是惰 性气体，因此热声效应工作的热声机械具有高可靠性和对自然环境无污染的特性。但是由于热声机械中的工作介质大多是高压惰性气体(也有使用液体)，这导致热声机械在向其他机械传递声波能量时，必须引入机械振动系统。传统的机械振动方式多采用活塞-板簧或者弹性膜片，前者在密封和摩擦损失上很难适用于高压气体，而后者将振动系统中的弹性和惯性集中于一个膜片中，难以实现声波平面传递。现有技术中还有使用一端封闭的波纹管进行传递声波能量，但是由于波纹管体积较大，制作困难，寿命短，造成使用上的不方便，限制其进一步应用。
实用新型内容(一 )要解决的技术问题本实用新型的目的是提供一种声波平面传递装置以及热声机械装置，来有效实现声波平面的传递。( 二 )技术方案为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种声波平面传递装置，包括由刚性材料制成的刚性件，所述刚性件的两端连接弹性材料制成的弹性件，其与弹性件一起组成振动系统，所述振动系统频率与声波频率保持一致。进一步地，所述刚性件和弹性件通过氯丁橡胶或环氧树脂粘贴连接。进一步地，所述弹性件由硅胶、橡胶、聚氨酯或PVDF制成。进一步地，所述弹性件为弹性膜，所述弹性膜的上、下表面连接法兰，所述弹性膜下表面的法兰上具有凹槽，所述弹性膜与法兰之间安装多个橡胶圈，其中一个橡胶圈与凹槽位置相对设置，通过螺栓螺母锁紧法兰，压迫弹性膜陷入凹槽中。进一步地，所述弹性件为折环，所述折环的上、下表面连接法兰，通过螺栓螺母锁紧法兰。进一步地，所述弹性件为弹性环，所述弹性环的上、下表面连接法兰，通过螺栓螺母锁紧法兰。进一步地，所述弹性环的截面形状为空心或实心的圆形、椭圆形或多边形。进一步地，所述空心的弹性环具有开孔，所述开孔方向朝向法兰，所述法兰上具有开孔。另一方面，本实用新型还提供一种热声机械装置，包括上述的声波平面传递装置。[0015](三)有益效果 本实用新型提供的声波平面传递装置以及热声机械装置，可有效实现同一介质的声波传递，实现声波平面调整传递；同时又可以应用于不同介质，实现声波的平面输出传递。
图I为本实用新型实施例一声波平面传递装置结构示意图；图2为本实用新型实施例二声波平面传递装置结构示意图；图3为本实用新型实施例三声波平面传递装置结构示意图；图4为本实用新型实施例基于声波平面传递装置的热声机械装置结构示意图；图5为本实用新型实施例基于声波平面传递装置的热声机械装置另一结构示意图。其中1 :刚性件；2 :弹性件；21 :弹性膜；22 :折环；23 :弹性环；3 :法兰；31 :凹槽；32 :开孔；4 :橡胶圈；5 :螺栓螺母；6 :刚性杆。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。实施例I如图I所示，本实用新型提供的声波平面传递装置，其包括由刚性材料制成的刚性件1，该刚性件I的两端连接弹性材料制成的弹性件2，其与弹性件2 —起组成振动系统，振动系统频率与声波频率保持一致。其中，刚性件I和弹性件通过氯丁橡胶或环氧树脂粘贴连接。刚性件I为片状，其由铝合金、尼龙或聚丙烯制成。弹性件2由硅胶、橡胶、聚氨酯或PVDF等弹性材料制成。本实施例中的弹性件2采用弹性膜21，弹性膜21的上、下表面连接法兰3，弹性膜21下表面的法兰3上具有凹槽31，弹性膜21与法兰3之间安装多个橡胶圈4，其中一个橡胶圈4与凹槽31位置相对设置，通过螺栓螺母5锁紧法兰3，压迫弹性膜21陷入凹槽31中，从而改变弹性膜21的张力。刚性件I最大的位移近似表示为A Y ^ Pa4/Eghg3，式中P为声压幅值，a为刚性件I的半径，Eg为刚性件I的弹性模量，\为刚性件I的厚度。当刚性件I最大位移AY远小于其厚度hg时，可认为刚性件I为平面运动。当弹性膜21和刚性件I组成的振动系统的频率与声波频率一致时，该装置实现声波的平面传递。实施例2如图2所示，本实用新型提供的声波平面传递装置，与实施例I相比存在的区别技术为本实施例中的弹性件2采用折环22，折环22的上、下表面连接法兰3，通过螺栓螺母5锁紧法兰3。由于折环22具有折弯度，因此可以根据该折弯度改变折环22的张力。实施例3如图3所示，本实用新型提供的声波平面传递装置，与上述实施例相比存在的区别技术为本实施例中的弹性件2采用弹性环23，弹性环23的截面形状为空心或实心的圆形、椭圆形、四边形或多边形。对于空心的弹性环23，由于存在死空间，为了减小死空间对弹性环23柔性的影响，空心的弹性环23具有开孔，为了减小对声场影响，其开孔方向应朝向法兰之间的死区间A。或者直接使用半边中空弹性环，为了使得死区间A内的安装压力与系统内部声场压力保持一致，在法兰3上开通开孔32，调整死区间A内压力与系统内部声场压力保持一致。为了减少死区间A对声场影响，应通过螺钉关闭开孔32。弹性环23和刚性件
I一起组成振动系统。[0032]本实用新型提供的声波平面传递装置，可以应用于同一介质的声波传递，实现声波平面的调整传递，如抑制热声Gedeon流；又可以应用于不同介质，实现声波的平面输出传递，如应用于热声发动机与制冷机之间介质的耦合和应用于热声热机驱动线性电机耦
入
口 o另外，本实用新型基于声波平面传递装置，还提供一种热声机械装置。如图4所示，本实用新型实施例应用声波平面传递装置的声学杠杆，其包括两个相对设置的声波平面传递装置，该两个声波平面传递装置通过刚性杆6连接。根据声学原理，两个声波平面传递装置传递表面的声压幅值同其截面积成反比，从而形成声学杠杆，实现声压幅值的放大(或缩小)。如图5所示，本实用新型实施例应用声波平面传递装置的机械谐振子杆，其包括声波平面传递装置，机械谐振子中的刚性件I的厚度要求较大，因此连接两个弹性件2来为刚性件I提供柔性。该两个弹性件与刚性件一起组成振动系统，用于降低热声机械系统尺寸，满足热声系统自身的耦合谐振。本实用新型提供的热声机械装置，可以应用于同一介质的声波传递，实现声波平面调整传递，如抑制热声Gedeon流；又可以应用于不同介质，实现声波的平面输出传递，如应用于热声发动机与制冷机之间介质的耦合和应用于热声热机驱动线性电机耦合。本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
权利要求1.一种声波平面传递装置，其特征在于，包括由刚性材料制成的刚性件，所述刚性件的两端连接弹性材料制成的弹性件，其与弹性件一起组成振动系统，所述振动系统频率与声波频率保持一致。
2.如权利要求I所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述刚性件和弹性件通过氯丁橡胶或环氧树脂粘贴连接。
3.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性件由硅胶或橡胶或聚氨酯或PVDF制成。
4.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性件为弹性膜，所述弹性膜的上、下表面连接法兰，所述弹性膜下表面的法兰上具有凹槽，所述弹性膜与法兰之间安装多个橡胶圈，其中一个橡胶圈与凹槽位置相对设置，通过螺栓螺母锁紧法兰，压迫弹性膜陷入凹槽中。
5.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性件为折环，所述折环的上、下表面连接法兰，通过螺栓螺母锁紧法兰。
6.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性件为弹性环，所述弹性环的上、下表面连接法兰，通过螺栓螺母锁紧法兰。
7.如权利要求6所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述弹性环的截面形状为空心或实心的圆形、椭圆形或多边形。
8.如权利要求7所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述空心的弹性环具有开孔，所述开孔方向朝向法兰，所述法兰上具有开孔。
9.如权利要求I或2所述的声波平面传递装置，其特征在于，所述刚性件为片状，其由铝合金或尼龙或聚丙烯制成。
10.一种热声机械装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的声波平面传递>J-U装直。
专利摘要本实用新型涉及热声技术领域，特别涉及一种声波平面传递装置以及热声机械装置。该声波平面传递装置，包括由刚性材料制成的刚性件，所述刚性件的两端连接弹性材料制成的弹性件，其与弹性件一起组成振动系统，所述振动系统频率与声波频率保持一致。本实用新型提供的声波平面传递装置以及热声机械装置，可有效实现同一介质的声波传递，实现声波平面调整传递；同时又可以应用于不同介质，实现声波的平面输出传递。
文档编号H04R1/34GK202374434SQ20112050304
公开日2012年8月8日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者张宁, 李正宇, 李青 申请人:中国科学院理化技术研究所
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