[发明专利]低噪音液体振动换能激励装置

说明书

本发明是一种用于激发液体产生低频振动的低噪音推挽式换能激励装置，主要用于声能清洗等利用声能激发液体产生振动的功率声能应用领域。

利用声能，尤其是利用超声波进行清洗，已经有几十年的历史了。由于这种清洗方法效果好，劳动效率高而获得了广泛的应用。但是功率超声清洗技术却始终没有多大发展，其主要原理还是使用专用的高频电源驱动压电或磁致伸缩换能器，激发液体振动而产生空化现象来实现清洗。但超声清洗也有一定的缺点，主要是需用专用的高频电源，而使其造价高昂、维修困难；同时超声泄漏还会对人体产生危害。这些缺点限制了它更广泛，尤其是在日常生活中的应用。

对于利用声能清洗，很早就有人提出了另外一种方式，即在化学性质活泼的液体中，使用电磁换能器在很低的频率下，能非常有效地清洗污垢(见《超声波及其在工业中的应用》，P158，O.N.巴比科夫，科学出版社，1962年)。因为在低频下，一定功率的声能在液体中是以空化现象和动力注两种形式，相辅相承地起作用，所以实用效果很好。但由于工作在低频段，所以噪音问题又限制了其在实际中的广泛应用，至今还未发现在换能激励器方面解决这个问题的实用技术。中国专利第90109948.1和第90223325.4号均公开了利用半波交流电产生工频振动的技术，但均属于单端输出，其激励器不易应用于激励液体产生振动，关键是不能在根本上解决噪音问题。另外，90223325.4号专利若广泛应用，还会造成市电正负半波不平衡的问题。

本发明的目的在于开发一种新的思想，主要针对声能清洗，利用现有成熟技术提供一种能自行抑制低频噪音、不使用高频电源、结构简单、造价低、无易损件、无超声辐射的低频振动激励装置，激发液体产生振动，使声能清洗等功率声能应用的领域或范围更广泛。

本发明是利用两只或两组在数量、结构及输出功率上一致，但在工作时振动相位上相差180°的电磁换能激励器，装置于清洗槽上构成一个换能激励系统，激发液体产生振动。因为这两只或两组激励器单元工作于推挽状态，故其中一只或一组单元向空间辐射的低频声波，被另一只或一组单元所辐射的反相声波抵消，从而实现了低噪音工作。

能实现上述推挽工作的换能激励单元和电源配置方案有两种，分别对应于不同的电源和换能激励器。

一种是采用工频交流电直接驱动带有永磁体的电磁式换能激励器单元，但两组或两只单元中的永磁体或由绕组和铁芯组成的电磁铁的磁极方向相反，使交流电正、负半周在驱动换能激励器时，实现“推”和“挽”的效果。

另一种使用整流元件，把交流电的正、负半周分开，分别输出正、负半波脉动直流电，分别驱动两只或两组单元。与此对应，换能激励器单元中无永磁体，而分别由正负脉动电源驱动，实现推挽工作。

本发明之所以采用电磁换能器，是因为工作频率只有几十赫兹。在这个频率下，电磁换能激励器具有最高的效率。

本发明有着低噪音、低造价、结构简单、无易损件、无有害辐射、清洗效果好的优点。在功率适当的情况下，本发明还可以应用于声能乳化和加速化学反应等的其它用途。

图1为使用正负半波脉动直流电源时的电原理图

图2为使用工频交流电时的电原理图

图3为振动系统安装原理结构图

图4为振动系统空间辐射声波的振幅--时间函数曲线

图5为电磁式振动换能器的原理结构图

图6为使用正负脉动直流电驱动的电磁换能激励器的结构图

图7为使用工频交流电驱动的电磁换能激励器的结构图

图8为振动系统的另一种结构形式。

下面结合附图来说明本发明的原理和实施方法。

在图1和图2中，C1n和C2n分别是结构和输出功率都一致的两组或两只电磁换能器，在振动系统中的安装方式见图3。它们与清洗槽[1]底部的铁磁质振膜[3]、[5]，波纹环簧[4]、[6]共同构成了换能激励系统。图1中的换能器磁路中无永磁体，而图2中的有永磁体。下面分别以C1n和C2n为两只单元为例，说明图1和图2电路的工作原理。