專利名稱：壁掛式家用熱電聯(lián)合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壁掛式熱電聯(lián)合裝置。本發(fā)明是在改進(jìn)具有線性自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(stirling engine)的熱電聯(lián)合裝置的安裝的需求的激勵(lì)下產(chǎn)生的。但是，本發(fā)明可以應(yīng)用于任何壁掛式的、其中的原動(dòng)機(jī)(prime mover)會(huì)產(chǎn)生不受歡迎的振動(dòng)的熱電聯(lián)合裝置。
背景技術(shù)：
線性自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)通常以恒定的頻率運(yùn)行，并且主要在一個(gè)方向上振動(dòng)，該方向即該發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方向。可以通過彈簧將吸收塊懸掛在發(fā)動(dòng)機(jī)上而基本消除這種振動(dòng)(如我們較早的UK申請(qǐng)NO.0203016.1中所公開的)。
此外，通過把發(fā)動(dòng)機(jī)懸掛在多個(gè)低強(qiáng)度的彈簧上，可以減少傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)支架(engine mounting)的任何所得振動(dòng)(見我們?cè)缙诘纳暾?qǐng)0203016.1)。
所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)需要在所述振動(dòng)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和外部安裝的燃燒器之間進(jìn)行密封，以防止燃燒器氣體泄漏到殼體中并進(jìn)入室內(nèi)。該密封代表了振動(dòng)部件和靜止部件之間的界面。可以把所述密封設(shè)計(jì)成在發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向上為柔性但是在水平面上相對(duì)剛性。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)和吸收塊的水平面上的振動(dòng)與裝置外殼不是隔離的。從而，振動(dòng)傳到了壁面，引起了壁面振動(dòng)，激起壁面和其它設(shè)備的共振。這些共振是我們迄今為止檢測(cè)過的原型裝置的不能被接受的振動(dòng)問題的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明意欲解決這個(gè)問題。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種壁掛式家用熱電聯(lián)合裝置，該裝置包括發(fā)動(dòng)機(jī)，用于產(chǎn)生電能和熱輸出；殼體，用于容納該發(fā)動(dòng)機(jī)；以及位于所述殼體的各側(cè)面上的至少一個(gè)支架，用于將所述殼體安裝在壁面上，每個(gè)所述支架包含在垂直方向上延伸并具有L形橫截面的主體，所述L形橫截面的每個(gè)端部(extremity)都有一個(gè)擴(kuò)大部分，第一擴(kuò)大部分在主體和殼體之間提供間隔，第二擴(kuò)大部分在主體和壁面之間提供間隔。
所述支架裝置具有必要的垂直剛性以支撐發(fā)動(dòng)機(jī)(和任何關(guān)聯(lián)的吸收塊)的重量。但是，所述支架還在水平面上提供了必要的柔性，包括朝向壁面和遠(yuǎn)離壁面的方向(以下稱為進(jìn)/出方向)以及平行于壁面的方向(以下稱為左/右方向)。所述兩個(gè)擴(kuò)大部分的存在提供了足夠的間隙(clearance)來容許水平面上的振動(dòng)。這些支架極大地減少或者消除了水平振動(dòng)向壁面的傳播。
所述殼體的每個(gè)側(cè)面上可以配有單個(gè)支架。但是，目前優(yōu)選的是在所述殼體的每個(gè)側(cè)面上配置兩個(gè)在垂直方向上隔開的所述支架。也可以配置多于兩個(gè)的所述支架。
如上所述，本發(fā)明尤其適用于線性自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，具體地是應(yīng)用于這樣的線性自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)從該發(fā)動(dòng)機(jī)懸掛吸收塊來減少垂直方向上的振動(dòng)。
對(duì)于任何這種類型的家用熱電聯(lián)合裝置，都需要一些與外部的其它連接。例如，它可能需要對(duì)燃燒器供給燃?xì)夂凸┙o空氣并需要燃燒器的廢氣出口。此外，為了提取熱量，所述裝置可能需要冷水進(jìn)口和熱水出口。
因此，所述殼體裝有柔性的流體進(jìn)/出連接機(jī)構(gòu)。
所述連接機(jī)構(gòu)例如可以采取通過所述殼體內(nèi)的大尺寸孔洞延伸的進(jìn)/出管的形式，在所述孔洞和管之間具有柔性密封。優(yōu)選地，分別在所述殼體內(nèi)部提供兩個(gè)所述柔性密封，在所述殼體外部提供一個(gè)所述柔性密封。至少一個(gè)所述柔性密封的存在確保了所述管位于所述孔洞的中間，防止所述管和所述殼體直接接觸，從而防止了噪聲通過間隙傳播并允許所述殼體的熱膨脹。
具體地，所述液體管可能會(huì)傳送壓力脈沖。為了減少這些壓力脈沖，每個(gè)管優(yōu)選地配有柔性部分以吸收壓力脈沖。優(yōu)選地，這種柔性部件是波紋管部件(bellows section)。


現(xiàn)在將結(jié)合附圖對(duì)依據(jù)本發(fā)明的裝置的示例進(jìn)行描述，在附圖中圖1是所述裝置和外部壁面之間的連接的示意圖；圖2是支架中的壁面支架的蓋罩(lid)的示意立體圖；圖3是圖2中所示的裝置的更詳細(xì)的示圖；圖4示出了穿過所述裝置的流體連接機(jī)構(gòu)的截面。
具體實(shí)施例方式
所述DCHP裝置(家用熱電聯(lián)合裝置)包括線性自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其懸掛有吸收塊以吸收在線性運(yùn)動(dòng)方向上的振動(dòng)。這樣的裝置在我們?cè)缙谏暾?qǐng)0203016.1中進(jìn)行了更詳細(xì)的說明。本發(fā)明并不關(guān)注該發(fā)動(dòng)機(jī)的詳細(xì)構(gòu)造。
GB 0203016.1公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其位于殼體1之內(nèi)，該殼體在一個(gè)框架上(未示出)，此框架在若干個(gè)低強(qiáng)度的彈簧上(未示出)。這將垂直振動(dòng)的水平減小到可控制的水平。但是，在燃燒器和發(fā)動(dòng)機(jī)頭(enginehead)之間的密封是相對(duì)剛性的，易于在水平面內(nèi)將振動(dòng)從發(fā)動(dòng)機(jī)頭傳到燃燒器組件然后傳到裝置殼體。
如圖1所示，該發(fā)動(dòng)機(jī)需要多個(gè)與外部的連接機(jī)構(gòu)。提供了壁面支架2以安裝發(fā)動(dòng)機(jī)，將參照?qǐng)D2和圖3對(duì)其進(jìn)行更詳細(xì)的描述。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器需要燃料進(jìn)口3和空氣進(jìn)口4。還需要從燃燒器中排出廢氣的廢氣排放口5。實(shí)踐中，空氣進(jìn)口4和廢氣出口5被集中在一起以預(yù)熱引入的空氣。
需要進(jìn)口6和出口7用于進(jìn)出家用水加熱器或中央供暖系統(tǒng)的水的循環(huán)。
燃燒器的空氣進(jìn)口4和廢氣出口5都與換熱器(recuperator)相連接，該換熱器位于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的上方所以不會(huì)振動(dòng)。因此，這種同心結(jié)構(gòu)(concentric arrangement)僅需要橡膠折疊式密封(rubber concertina seal)來密封相應(yīng)的殼體，以確保同心的通氣管被隔開并基本居中地位于殼體內(nèi)的孔洞中，從而可以不接受任何來自殼體自身的振動(dòng)。
燃料進(jìn)口3和燃燒器殼體相連所以會(huì)與燃燒器殼體一起振動(dòng)。因此，提供了如圖4所示的裝置。在此裝置中，燃料進(jìn)口3穿過由短管8形成的殼體形式的大孔洞。用橡膠套(rubber boot)9對(duì)管道8的頂端和底端進(jìn)行密封，橡膠套9使燃料進(jìn)口3遠(yuǎn)離管道8，確保進(jìn)口管的振動(dòng)不會(huì)傳到該殼體。管3和管道8之間的空隙可以填充合適的減噪材料。
進(jìn)水口6/出水口7也和發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)部分相接觸，與參照上述燃料進(jìn)口3的描述一樣，使用類似的裝置使管6，7和殼體1隔離。除了參照進(jìn)氣口中描述的特征外，進(jìn)水口和出水口還配有兩個(gè)波紋管部件10，其被設(shè)計(jì)成減少液體中的壓力脈沖從而使它們的順流傳遞最小化。
箭頭11指出了出于維護(hù)目的所需的到殼體1的通道，該通道由帶有橡膠邊緣密封的可替換面板提供。這樣設(shè)計(jì)以允許簡(jiǎn)單安全地更換面板，同時(shí)使每次移走面板時(shí)產(chǎn)生泄漏的風(fēng)險(xiǎn)最小。
在圖2和圖3中更詳細(xì)地顯示了壁面支架2。如圖2所示，殼體1由四個(gè)支架2支撐著，殼體1的每個(gè)側(cè)面設(shè)置有兩個(gè)支架2且這兩個(gè)支架相互垂直隔開。
所述支架具有圖3中更詳細(xì)地示出的大體L形的橫截面。L形橫截面包括平行于壁面W的第一側(cè)面20和從第一側(cè)面20延伸的垂直于墻面W的第二側(cè)面21。由放大部分22將第一側(cè)面20與壁面W隔開，該放大部分22從第一側(cè)面20向壁面W延伸。相似地，由放大部分23將第二側(cè)面21和殼體1隔開，該放大部分23從第二側(cè)面21向殼體1延伸。
壁面支架被設(shè)計(jì)為具有20Hz的特征頻率。為了保證這一點(diǎn)，側(cè)面強(qiáng)度是12000N/m(+/-1000N/m)。使用鋁制支架，對(duì)于并入了四個(gè)支架的結(jié)構(gòu)來說，每個(gè)支架長(zhǎng)225mm，并且邊緣為100mm。材料厚度為1.5mm。對(duì)于使用不同數(shù)量的支架的另選結(jié)構(gòu)，要根據(jù)強(qiáng)度需求來確定尺寸。
如從圖2和圖3中將意識(shí)到的，支架2在垂直方向上提供了足夠的強(qiáng)度以足夠支撐斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和吸收塊的垂直載荷。但是，如圖3所明示的，在水平面上的任何振動(dòng)都被支架2的柔性、以及分別由擴(kuò)大部分22和23提供的位于支架側(cè)面20和21與殼體1和壁面2之間的間隙所容納。
權(quán)利要求
1.一種壁掛式家用熱電聯(lián)合裝置，包括原動(dòng)機(jī)，用于產(chǎn)生電能和熱輸出；殼體，包含所述原動(dòng)機(jī)，以及所述殼體的各側(cè)面上的至少一個(gè)支架，用于將所述殼體安裝在壁面上，每個(gè)所述支架包含在垂直方向上延伸并有L形橫截面的主體，所述L形橫截面的每個(gè)端部都有擴(kuò)大部分，第一擴(kuò)大部分在主體和殼體之間提供間隙，第二擴(kuò)大部分在主體和壁面之間提供間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述殼體的每個(gè)側(cè)面上裝有多個(gè)支架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述原動(dòng)機(jī)是線性自由活塞式斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，從所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)懸掛有吸收塊。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述殼體配有至少一個(gè)用于流體的柔性進(jìn)/出連接機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述柔性連接機(jī)構(gòu)由所述殼體中的大尺寸開口以及柔性密封提供，一進(jìn)/出管通過所述開口延伸，所述柔性密封位于所述開口和所述進(jìn)/出管之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其中，所述進(jìn)/出口裝有柔性管部分，以吸收壓力脈動(dòng)。
全文摘要
一種壁掛式家用熱電聯(lián)合裝置，包括殼體(1)，其中包含原動(dòng)機(jī)，以產(chǎn)生電能和熱輸出。在所述殼體的每個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)支架(2)將殼體安裝在壁面(W)上。每個(gè)支架包括沿著垂直方向延伸并具有L形橫截面的主體。L形橫截面的每個(gè)端部都有擴(kuò)大部分(22，23)，第一放大部分(23)在主體和殼體之間提供間隔，第二放大部分(22)在主體和壁面之間提供間隔。
文檔編號(hào)F02G1/00GK1682027SQ03821867
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2003年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月12日
發(fā)明者大衛(wèi)·安東尼·特克爾, 約翰·安東尼·斯蒂芬森, 亞當(dāng)·理查德·格雷戈里, 大衛(wèi)·安東尼·克拉克 申請(qǐng)人:麥克羅金能源有限公司