[发明专利]十字形气体共振频率发生器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种频率发生器，特别是一种十字形气体共振频率发生装置。它可以产生高强度振动气流。可以应用在喷射雾化冶金、烟尘沉降、燃料预混、主动控制、大强度声波或超声波等技术领域。

背景技术：

本发明源于对喷射雾化冶金技术的研究，但本发明的意义超越了这项技术应用本身。

喷射雾化冶金技术是近二三十年来新兴的冶金工艺，发展非常快，其中超音速气体雾化技术因其产品性能的优越备受关注。此项技术的关键之处在于产生高频振动的高速气流。而高频振动的产生原因是由于存在一种称之为Hartmann共振管的结构。Hartmann共振管又称Hartmann哨，由两截细管段组成，由其一管段吹气入底部封闭的另一管段，产生哨音。Hartmann共振管在现实中有非常多的应用，如利用其振动效应的烟尘沉降、燃料预混、主动控制、噪音抑制及喷射雾化等，利用其热效应的火箭发动机点火器、新型电冰箱制冷机等。

Hartmann共振管具有多种形态，喷射雾化冶金技术中所采用的USGA(Ultra-Sonic GasAtomization)喷嘴US7118052 B2就是它的一种变化。USGA喷嘴可以产生带有高频振动的超音速气流，使得雾化产品品质优良，有颗粒分布集中的特点。USGA喷嘴在喷射雾化冶金技术有着重要的地位。

不过，USGA喷嘴也有自己的缺点。其产生的高频振动的气流马赫数需较高，起振难度大，振动的振幅较小；气流速度非常大时反而压抑了有益的气体振动；没有产生持续低频振动的能力。

发明内容：

本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种十字形气体共振频率发生装器，可以获得简单色系、高强度、周期性不衰减压力波和流量波。

为达到上述目的，本发明的构思是：

本发明的十字形气体共振频率发生器，具有输入气流供给部。

气体的供给部(入气口)，提供了稳定的气体来源，保障频率发生器工作介质的存在。

本发明的十字形气体共振频率发生器，具有气体共振管(激励输入端)；

气体共振管是气体振动产生的核心部件。高频振动的产生由共振管的几何特性决定，当共振管长度与管径之比较大(如大于1)时，共振管的振动频率高频部分满足关系式f＝c/(4L)，其中c为当地声速，L为共振管的管长，当采用实际的装置是，总可以通过试验来测定有效的管长，记为L_有效；对隔离式设计，共振管的底部可以近似认为是当主动激励器未工作而出、入口处于稳定工作状态时时运动件近端面平均位置所在处。

本发明的十字形气体共振频率发生器，具有二级共振管(封闭盲管端)。

二级共振管的作用是协同共振管工作。共振管和二级共振管管内气体涡流的互动，加强了振动的效应。

本发明的十字形气体共振频率发生器，具有主动频率激励器。

主动频率激励器的作用是产生可控制的振动，具体可以由零质量射流来实现，可以有压电膜振动式、活塞振动式、记忆合金振动式、声波激励式或者其它可以产生气流振动的构件组成。主动频率激励器可以有频率可调控的设计。

主动频率激励器可以由激励输入端直接接入，其产生的气流直接参与频率发生器的构造，作为整体影响共振频率发生器的振动特性；或者可以由运动件和复原件来避免主动频率激励器中气流流场对共振管振动特性的相互影响；运动件的作用是隔绝十字形管道内气流和激励器腔内气流；复原件的作用是恢复或调节运动件的工作状态。

本发明的十字形气体共振频率发生装置，具有出气部件(出气口)。

出气部件输出简单色系、高强度、周期性压力波和流量波。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种十字形气体共振频率发生器，包括一个十字形管，其特征在于所述十字形管由两根垂直相交的管段组成，形成四个管段，其中一个入气管段的端口构成入气口，一个与入气管段相垂直的管段的端口为出气口，构成喷嘴，另一个与入气管段相垂直的窄路的端口封闭，形成封闭盲管端，构成二级共振管，一个与入气管段同轴线的管段构成共振管，也是激励输入端；所述十字形管的激励输入端与一个主动频率激励器相连接；所述入气口接入气体；所述主动频率激励器提供频率发生器所需要控制振动频率的零质量气流；所述出气口喷出带有振动的气流，实现频率发生功能。

上述主动频率激励器是由一个出口连接激励输入端的振动容器内，设置振动运动件及其复原件构成；所述振动运动件的作用是隔绝十字形管道内气流和激励器腔内气流；所述复原件的作用是恢复或调节振动运动件的工作状态。