генератор звука

Формула изобретения

ГЕНЕРАТОР ЗВУКА, содержащий связанную с источником сжатого газа форкамеру, соединенную с рупором через клапанный узел, состоящий из двух надетых одна на другую цилиндрических перфорированных оболочек, неподвижной перфорированной и подвижной частично перфорированной, частично гладкой, связанных между собой через упругие элементы, при этом гладкая часть подвижной оболочки является короткозамкнутым витком, размещенным в кольцевом зазоре магнитопровода коаксиально неподвижной катушке возбуждения, отличающийся тем, что в него введены по крайней мере три токопроводящих переходника с внутренней полостью, катушка возбуждения намотана проводником, состоящим по крайней мере из двух отрезков капиллярной трубки, соединенных электрически последовательно через токопроводящие переходники, крайние из которых являются электрическими клеммами, и гидравлически параллельно через полости тех же переходников, при этом каждый отрезок капиллярной трубки соединен одним концом с напорной полостью одного из переходников, а другим со сливной полостью другого переходника, а полости переходников соединены соответственно с напорным и сливным каналами, подключенными к введенному источнику неэлектропроводной жидкости под давлением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технической акустике, в частности к устройствам для воспроизведения высокоинтенсивных акустических волн с целью исследования их воздействия на прочность и работоспособность конструкций.

Известен высокочастотный пневматический генератор звука фирмы Уайл Was 3000 [1] Известный генератор имеет форкамеру для сжатого газа, соединенную с рупором через клапанный узел, состоящий из двух надетых друг на друга цилиндрических оболочек подвижной и неподвижной, перфорированных рядами сквозных поперечных щелей.

Оболочки соединены друг с другом через упругие элементы. Подвижная оболочка имеет гладкую часть, на которую намотана катушка возбуждения. Гладкая часть подвижной оболочки с катушкой возбуждения размещена в кольцевом зазоре магнитопровода электродинамического возбудителя колебаний. При пропускании электрического тока через катушку возбуждения подвижная часть клапана приводится в колебательное движение вдоль оси; щели клапанного узла периодически открываются и закрываются, модулируя поток газа, выходящего в рупор, где образуется звук. Катушка возбуждения охлаждается воздухом форкамеры, проходящим через кольцевой зазор магнитопровода.

Недостатком таких генераторов является сравнительно низкая максимально достижимая рабочая частота (f 500 Гц) и невозможность ее повышения за счет увеличения силы тока в катушке возбуждения из-за малой эффективности воздушного охлаждения ее обмотки.

Наиболее близким по технической сущности и техническому уровню заявленному техническому решению является генератор звука фирмы Линг, модель EPT200 [2] Указанный генератор имеет форкамеру для сжатого газа, соединенную с рупором через клапанный узел, состоящий из двух надетых друг на друга цилиндрических, перфорированных рядами сквозных поперечных щелей, оболочек, подвижной и неподвижной. Гладкая часть подвижной оболочки представляет собой короткозамкнутый виток, размещенный в кольцевом зазоре магнитопровода электромеханического возбудителя колебаний рядом с неподвижной катушкой возбуждения.

При пропускании электрического тока через обмотку катушки возбуждения подвижная часть клапана приводится в колебательное движение вдоль оси. Щели клапанного узла периодически открываются и закрываются, модулируя поток газа, выходящего в рупор, где образуется звук.

Охлаждение катушки возбуждения и короткозамкнутого витка производится дистиллированной водой, которая впрыскивается в кольцевой зазор магнитопровода, где она омывает охлаждаемые поверхности, после чего выкачивается в агрегат охлаждения при помощи вакуумной воздушной системы.

Недостатком данного генератора является то, что ограничена возможность повышения рабочей частоты за счет увеличения силы тока в катушке возбуждения. Причиной тому является нестабильность охлаждения отдельных участков охлаждаемых поверхностей, особенно проявляющаяся со временем из-за образования на поверхностях твердых отложений, пятен коррозии, засорения отверстий разбрызгивающей системы. Кроме того, сложность такой системы охлаждения и громоздкость входящих в нее устpойств снижают мобильность использования генератора звука.

В данном случае более эффективным могло бы стать охлаждение катушки возбуждения путем пропускания охлаждающей жидкости под давлением сквозь канал трубчатого проводника с одновременным охлаждением короткозамкнутого витка путем пропускания части воздуха форкамеры сквозь кольцевой зазор магнитопровода. Однако, в связи с малой высотой кольцевого зазора, катушка возбуждения может быть намотана лишь трубкой очень малого диаметра капиллярной. Известно, что расход жидкости через цилиндрическую трубку пропорционален 4-й степени ее внутреннего диаметра и обратно пропорционален длине. Как показывают расчеты, величина расхода охлаждающей жидкости через обмотку возбуждения, изготовленную из длинной тонкой трубки, очень мала даже при высоких давлениях 200 кГс/см², и не обеспечивает ее эффективного охлаждения.

Технический результат, заключающийся в повышении рабочих частот генератора звука за счет увеличения силы тока в катушке возбуждения, достигается заявляемым генератором звука, содержащим связанную с источником сжатого газа форкамеру, соединенную с рупором через клапанный узел, состоящий из двух надетых друг на друга цилиндрических перфорированных оболочек, одна из которых подвижна, а другая неподвижна, оболочки связаны между собой через упругие элементы, подвижная оболочка имеет гладкую часть, представляющую собой короткозамкнутый виток, размещенный в кольцевом зазоре магнитопровода коаксиально неподвижной катушке возбуждения, отличающийся тем, что введены по крайней мере три токоведущих переходника с внутренней полостью, катушка возбуждения намотана проводником, состоящим по крайней мере их отрезков капиллярной трубки, соединенных электрически последовательно через токоведующие переходники, крайние из которых являются электрическими клеммами, и гидравлически параллельно через полости тех же переходников. Каждый отрезок капиллярной трубки соединен одним концом с напорной полостью, а другим со сливной полостью другого переходника. Полости переходника соединены соответственно с каналами напорного и сливного штуцеров, подключенных к источнику неэлектропроводной жидкости под давлением.

Такая конструкция катушки возбуждения обеспечивает многократное увеличение расхода охлаждающей жидкости, протекающей через внутренние каналы проводников ее обмотки. Расход жидкости через обмотку катушки, состоящей из n отрезков, увеличивается в n² раз по сравнению с расходом через цельный проводник из той же трубки. Например, для обмотки, состоящей из четырех отрезков, расход охлаждающей жидкости увеличивается в 16 раз, во столько же раз возрастает количество снимаемого с нее тепла.

Предлагаемая система охлаждения характеризуется высокой эффективность и стабильностью в условиях длительной работы, а также простотой конструкции.

На фиг.1 показана общая схема генератора звука; на фиг.2 показана схема катушки возбуждения и система ее охлаждения.

Генератор звука содержит соединенную с источником сжатого газа форкамеру 1, соединенную с рупором 2 через клапанный узел, состоящий из двух надетых друг на друга цилиндрических перфорированных оболочек неподвижной 3 и подвижной 4, связанных между собой через упругие элементы 5, 6, а гладкая часть подвижной оболочки представляет собой короткозамкнутый виток 7, размещенный в кольцевом зазоре магнитопровода 8 коаксиально неподвижной катушке 9 возбуждения. В устройство введены пять токопроводящих переходников 10-14 с внутренней полостью. Катушка 9 возбуждения намотана проводником, состоящим из четырех отрезков 15-18 капиллярной трубки. Отрезки 15-18 трубки соединены электрически последовательно через токоподводящие переходники 10-14 (фиг.2). Крайние переходники 10 и 14 являются электрическими клеммами. Отрезки трубки соединены гидравлически параллельно через полости переходников 10-14, при этом каждый отрезок капиллярной трубки, например 15, соединен одним концом с напорной полостью переходника 11, а другим со сливной полостью переходника 10. Переходники закреплены на корпусах штуцеров 19 и 20, а их полости соединены с клапанами штуцеров, подключенных к сети маслоснабжения гидравлических исполнительных механизмов (на чертеже не показано).

Устройство работает следующим образом.

При подаче электрического тока через переходники 10, 14 в неподвижную катушку 9 возбуждения, расположенную в кольцевом зазоре магнитопровода 8, приводятся в колебательное движение короткозамкнутый виток 7 и подвижная оболочка 3, связанная с неподвижной оболочкой 4 через упругие элементы 5 и 6. Отверстия подвижной и неподвижной оболочек при этом периодически открываются и закрываются, пропуская сжатый газ из форкамеры 1 в рупор 2, тем самым воспроизводя звук. Обмотка 9 возбуждения охлаждается при этом охлаждающей жидкостью, подключенной через штуцеры 19, 20, и потоком газа из форкамеры 1. Источником охлаждающей жидкости могут служить обычные сети маслоснабжения для гидравлических механизмов.

Охлаждающая жидкость проходит через обмотку катушки 9 возбуждения четырьмя параллельными потоками сквозь отрезки 15-18 капиллярной трубки. Кроме того, длина пути жидкости по каждому отрезку также уменьшена в четыре раза. Следовательно, суммарный расход жидкости по сравнению с прохождением ее по цельному проводнику увеличен в шестнадцать раз. Короткозамкнутый виток охлаждается потоком газа из форкамеры 2, проходящим сквозь кольцевой зазор магнитопровода 8 и отверстия 21.

Использование предлагаемой системы охлаждения катушки возбуждения и короткозамкнутого витка позволило увеличить силу тока, подаваемого в катушку возбуждения, в два-три раза и за счет этого повысить рабочие частоты генератора звука в 1,2-1,5 раз. Система охлаждения проста и надежна в эксплуатации. По предлагаемому изобретению авторами разработана конструкция генератора звука с диапазоном рабочих частот 100-1250 Гц.