用于声学清洁的方法和系统技术方案

本发明专利技术名称为“用于声学清洁的方法和系统”。音调发生器组装件(100)包括共振箱(102)，共振箱包括第一端和第二端以及在它们之间延伸的机身(122)，机身在其中包围空腔(124)，第一端包括与该空腔流体连通的共振箱开口；以及喷嘴(104)，喷嘴包括穿过其中的孔(119)，孔包括配置为接收相对高压流体(116)的流的进口(114)以及与进口以流体连通的方式耦合的出口(118)，出口配置为当在进口接收相对高压流体的流时释放流体的不完全膨胀的射流(142)，其中将共振箱(102)和喷嘴相对地放置并且调整其大小，以便利于从音调发生器组装件中发射音调，该音调具有低于两千赫兹的频率并且被调谐到确定用来提供清洁振动能量的频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域通常涉及声学发生器，以及更具体地说，涉及用于生成在可闻频率范围内的高强度窄频带的音调噪声的方法和系统。
技术介绍
在运行期间，工业过程的至少一些已知组件经历在该组件内的表面上形成的沉积物。在例如公用事业锅炉或其他工业过程组件中形成的这种沉积物往往不利地影响了组件的运行。在这些组件的表面上的累积可以导致热传导效率低下、压力下降、过多的破坏性清洁以及过多的停机时间。在过程保持在线的时候移除这些沉积物利于过程的效率和利用率。在线沉积物清除的至少一些已知的方法包括震动清洁系统、蒸汽/空气吹灰以及射声器(acoustic horn)。然而,震动清洁系统创造了穿过燃料和氧化剂的燃烧的强烈声波，其具有与它们相关联的运行成本。蒸汽粉尘吹风(soot blow)是易膨胀的并且对将要清洁的表面具有腐蚀性。射声器需要压缩空气的供给来致动振动的隔膜板并且已知其具有压力强度限制和包括对清洁没有帮助的频率的宽频率谱带。上述技术使用了运动部件，所述运动部件随着时间磨损并且必须被更换以便维持有效性。这种维护是耗费时间的并且对过程的正常运行来说是破坏性的。
技术实现思路
在一个实施例中，一种音调发生器组装件，包括共振箱，所述共振箱包括具有共振箱开口以及与共振箱开口流体连通的共振箱空腔的机身。音调发生器组装件还包括喷嘴，所述喷嘴具有进口，所述进口配 置为接收相对高压流体的流；以及出口，所述出口以流体连通的方式耦合到进口。出口的朝向与共振箱开口大致轴向对准并且以间隙将其与共振箱开口分隔开。选择共振箱和喷嘴的尺寸以便利于发射音调，所述音调具有低于两千赫兹的频率并且被调谐到确定用来提供清洁振动能量的频率。在另一个实施例中，一种生成音调的方法，包括生成流体的射流，引导该流体的射流进入封闭端部空腔，使用流体的射流以低于两千赫兹的速率在空腔中交替地形成压缩波和膨胀波，使用该压缩波和膨胀波生成音调，以及朝向将要清洁的表面发射该音调。在又一个实施例中，一种声学清洁系统，包括配置为生成流体的不完全膨胀的射流的喷嘴和配置为接收流体的射流的至少一部分的共振箱，其中，共振箱包括在流体的射流的流方向的可选地可变的长度。声学清洁系统还包括包围喷嘴和共振箱的外壳，其中，该外壳包括大小被调整以便发射具有低于一千赫兹的频率的音调的开口。附图说明图1-3示出本文描述的方法和系统的示范实施例。当结合附图阅读时，参考本专利技术的某些示范实施例的下面描述将最好地理解本专利技术的上述的和其他的特征和方面，其中: 图1是根据本专利技术的示范实施例的声学清洁音调发生器组装件的示意 图2是根据本专利技术的另一个实施例的在图1中示出的音调发生器组装件的示意图；以及 图3是根据本专利技术的示范实施例生成音调的方法的流程图。具体实施例方式下面详细的描述以举例的方式而不是限制的方式示出了本专利技术的实施例。可以领会，本专利技术具有一般应用来生成声学音调，以用于清洁在工业应用、商业应用和住宅应用中的组件。本专利技术的实施例描述了特别设计的设备，所述特别设计的设备配置为利用空气的高压射流和形成空腔的封闭端的管子的相互作用，来创造高强度、窄频带音调噪声。该设备被设计为将音调作为在可闻的频率范围内的声波发射。这些声波接着被用于在过程中清洁表面，其中碎片/粉尘/污垢累积导致该过程中的效率低下。声波使沉积物或累积振动并且沉积物从表面落下。这是一种非破坏性的廉价的清洁技术。本专利技术的实施例更类似于汽笛(ShiStle)地运行，而不是使隔膜板振动来生成噪声。通过引导空气的射流进入封闭端的管子，创造压缩波，所述压缩波从封闭端向封闭端的管子的开口反射回来。该管子通过排出流体为它自己减轻高压。因而生成的膨胀波移动回到封闭端，所述封闭端将其反射为膨胀波回到开口，从而允许流体进入管子。流体的运动导致高强度的调谐的音调，其作为用于清洁目的的音速驱动器(sonic driver)被利用。如本文所使用的，除非明确地陈述了这样的排除，否则应当将以单数形式陈述的并且跟随不定冠词“一”的元件或步骤理解为没有排除复数的元件或步骤。另外，对本专利技术的“一个实施例”的引用无意于解释为排除也结合了所陈述的特征的附加实施例的存在。图1是根据本专利技术的示范实施例的声学清洁音调发生器组装件100的示意图。在示范实施例中，音调发生器组装件100包括共振箱102、喷嘴104以及外壳106，外壳106包围共振箱102和喷嘴104。共振箱102包括具有共振箱进口 110的机身108。共振箱空腔112与共振箱开口 110流体连通。喷嘴104包括进口 114，所述进口 114配置为接收相对高压(大约50ps1-300psi，并且更优选地为大约IOOpsi)流体116(例如，压缩空气)的流。出口 118通过穿过其中的孔119以流体连通的方式耦合到进口 114，孔119在从进口 114到出口 118的流体流的方向上逐渐变小。出口 118的朝向与共振箱开口 110大致轴向对准，并且以间隙120与共振箱开口 110分隔开。通过调节喷嘴104和/或机身108的轴向位置，间隙120在轴向方向上是可调节的。外壳106包括环形的机身122，环形的机身122包括包围共振箱102和喷嘴104的空腔124。外壳106包括第一开口 126，第一开口 126配置为接收相对高压流体116的流；以及第二开口 128，其具有直径130，直径130大小被调整以便利于从音调发生器组装件100发射具有低于两千赫兹的频率的音调。相对较低频率音调利于当过程在线时清洁工业过程组件的，并且提供可调的、更高的dB输出。已经发现，与具有低于两千赫兹(例如，低于400赫兹)的频率的音调相比较，具有高于两千赫兹的频率的音调只具有有限的清洁能力。在另一个实施例中，孔119具有逐渐减小/逐渐放大的截面并且可以包括中心体来使通过孔119的流成流线形或利于匹配通过孔119的速度到特定应用的要求。共振箱开口 110包括直径132，直径132大小被调整以便利于生成具有低于两千赫兹的频率的音调。在多种实施例中，调整直径132的大小以便接收来自从喷嘴104发射的射流142的整个流。在一个实施例中，空腔112为具有平滑壁表面的封闭端部空腔。在另一个实施例中，共振箱102包括穿过其中的孔133而不是平滑壁的空腔112。孔133包括配合地啮合塞子136上的螺纹的带螺纹的表面134。塞子136的轴向位置是可调节的以便改变空腔112的长度138。通过调节在孔133中塞子136的轴向位置来改变长度138，允许调节共振箱102的音高和/或效率。直径132的改变也将在共振箱102的音高和/或效率上具有类似的效果。出口 118包括大小被调整以便利于生成流体的不完全膨胀的射流142的直径140。如本文所使用的，不完全膨胀的射流指代通过逐渐变小的喷嘴的流，其中在喷嘴出口平面的流速几乎是音速的并且在它的下游是超音速的。不完全膨胀的射流142沿轴向的方向被引导到共振箱开口 110。音调发生器组装件100的一些尺寸影响音调发生器组装件100的音高/效率。这些尺寸包括但不限于振动空腔长度138、振动空腔直径132、间隙120、直径140以及空腔124的体积。另外相对高压流体116的流的压力也可以具有对音调发生器组装件100的音高/效率的影响。在一个实施例中，振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种音调发生器组装件(100)，包括：共振箱(102)，其包括第一端和第二端以及在它们之间延伸的机身(122)，所述机身在其中包围空腔(124)，所述第一端包括与所述空腔流体连通的共振箱开口；以及喷嘴(104)，所述喷嘴包括穿过其中的孔(119)，所述孔包括配置为接收相对高压流体(116)的流的进口(114)以及与所述进口以流体连通的方式耦合的出口(118)，所述出口配置为当在所述进口接收相对高压流体的所述流时，释放流体的不完全膨胀的射流(142)，其中，将所述共振箱(102)和所述喷嘴相对地放置并且调整其大小，以便利于从所述音调发生器组装件中发射音调，所述音调具有低于两千赫兹的频率并且被调谐到确定用来提供清洁振动能量的频率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E古特马克，J卡斯特纳，DM查平，TL法默，JK谢尔顿，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：