专利名称：壁挂式家用热电联合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种壁挂式热电联合装置。本发明是在改进具有线性自由活塞式斯特林发动机(stirling engine)的热电联合装置的安装的需求的激励下产生的。但是，本发明可以应用于任何壁挂式的、其中的原动机(prime mover)会产生不受欢迎的振动的热电联合装置。
背景技术：
线性自由活塞式斯特林发动机通常以恒定的频率运行，并且主要在一个方向上振动，该方向即该发动机往复运动的方向。可以通过弹簧将吸收块悬挂在发动机上而基本消除这种振动(如我们较早的UK申请NO.0203016.1中所公开的)。
此外，通过把发动机悬挂在多个低强度的弹簧上，可以减少传递到发动机支架(engine mounting)的任何所得振动(见我们早期的申请0203016.1)。
所述斯特林发动机需要在所述振动的斯特林发动机和外部安装的燃烧器之间进行密封，以防止燃烧器气体泄漏到壳体中并进入室内。该密封代表了振动部件和静止部件之间的界面。可以把所述密封设计成在发动机的往复运动方向上为柔性但是在水平面上相对刚性。因此，发动机和吸收块的水平面上的振动与装置外壳不是隔离的。从而，振动传到了壁面，引起了壁面振动，激起壁面和其它设备的共振。这些共振是我们迄今为止检测过的原型装置的不能被接受的振动问题的主要原因。
发明内容
本发明意欲解决这个问题。
根据本发明，提供了一种壁挂式家用热电联合装置，该装置包括发动机，用于产生电能和热输出；壳体，用于容纳该发动机；以及位于所述壳体的各侧面上的至少一个支架，用于将所述壳体安装在壁面上，每个所述支架包含在垂直方向上延伸并具有L形横截面的主体，所述L形横截面的每个端部(extremity)都有一个扩大部分，第一扩大部分在主体和壳体之间提供间隔，第二扩大部分在主体和壁面之间提供间隔。
所述支架装置具有必要的垂直刚性以支撑发动机(和任何关联的吸收块)的重量。但是，所述支架还在水平面上提供了必要的柔性，包括朝向壁面和远离壁面的方向(以下称为进/出方向)以及平行于壁面的方向(以下称为左/右方向)。所述两个扩大部分的存在提供了足够的间隙(clearance)来容许水平面上的振动。这些支架极大地减少或者消除了水平振动向壁面的传播。
所述壳体的每个侧面上可以配有单个支架。但是，目前优选的是在所述壳体的每个侧面上配置两个在垂直方向上隔开的所述支架。也可以配置多于两个的所述支架。
如上所述，本发明尤其适用于线性自由活塞式斯特林发动机，具体地是应用于这样的线性自由活塞式斯特林发动机从该发动机悬挂吸收块来减少垂直方向上的振动。
对于任何这种类型的家用热电联合装置，都需要一些与外部的其它连接。例如，它可能需要对燃烧器供给燃气和供给空气并需要燃烧器的废气出口。此外，为了提取热量，所述装置可能需要冷水进口和热水出口。
因此，所述壳体装有柔性的流体进/出连接机构。
所述连接机构例如可以采取通过所述壳体内的大尺寸孔洞延伸的进/出管的形式，在所述孔洞和管之间具有柔性密封。优选地，分别在所述壳体内部提供两个所述柔性密封，在所述壳体外部提供一个所述柔性密封。至少一个所述柔性密封的存在确保了所述管位于所述孔洞的中间，防止所述管和所述壳体直接接触，从而防止了噪声通过间隙传播并允许所述壳体的热膨胀。
具体地，所述液体管可能会传送压力脉冲。为了减少这些压力脉冲，每个管优选地配有柔性部分以吸收压力脉冲。优选地，这种柔性部件是波纹管部件(bellows section)。
现在将结合附图对依据本发明的装置的示例进行描述，在附图中图1是所述装置和外部壁面之间的连接的示意图；图2是支架中的壁面支架的盖罩(lid)的示意立体图；图3是图2中所示的装置的更详细的示图；图4示出了穿过所述装置的流体连接机构的截面。
具体实施例方式
所述DCHP装置(家用热电联合装置)包括线性自由活塞式斯特林发动机，其悬挂有吸收块以吸收在线性运动方向上的振动。这样的装置在我们早期申请0203016.1中进行了更详细的说明。本发明并不关注该发动机的详细构造。
GB 0203016.1公开了一种发动机，其位于壳体1之内，该壳体在一个框架上(未示出)，此框架在若干个低强度的弹簧上(未示出)。这将垂直振动的水平减小到可控制的水平。但是，在燃烧器和发动机头(enginehead)之间的密封是相对刚性的，易于在水平面内将振动从发动机头传到燃烧器组件然后传到装置壳体。
如图1所示，该发动机需要多个与外部的连接机构。提供了壁面支架2以安装发动机，将参照图2和图3对其进行更详细的描述。斯特林发动机燃烧器需要燃料进口3和空气进口4。还需要从燃烧器中排出废气的废气排放口5。实践中，空气进口4和废气出口5被集中在一起以预热引入的空气。
需要进口6和出口7用于进出家用水加热器或中央供暖系统的水的循环。
燃烧器的空气进口4和废气出口5都与换热器(recuperator)相连接，该换热器位于斯特林发动机的上方所以不会振动。因此，这种同心结构(concentric arrangement)仅需要橡胶折叠式密封(rubber concertina seal)来密封相应的壳体，以确保同心的通气管被隔开并基本居中地位于壳体内的孔洞中，从而可以不接受任何来自壳体自身的振动。
燃料进口3和燃烧器壳体相连所以会与燃烧器壳体一起振动。因此，提供了如图4所示的装置。在此装置中，燃料进口3穿过由短管8形成的壳体形式的大孔洞。用橡胶套(rubber boot)9对管道8的顶端和底端进行密封，橡胶套9使燃料进口3远离管道8，确保进口管的振动不会传到该壳体。管3和管道8之间的空隙可以填充合适的减噪材料。
进水口6/出水口7也和发动机的振动部分相接触，与参照上述燃料进口3的描述一样，使用类似的装置使管6，7和壳体1隔离。除了参照进气口中描述的特征外，进水口和出水口还配有两个波纹管部件10，其被设计成减少液体中的压力脉冲从而使它们的顺流传递最小化。
箭头11指出了出于维护目的所需的到壳体1的通道，该通道由带有橡胶边缘密封的可替换面板提供。这样设计以允许简单安全地更换面板，同时使每次移走面板时产生泄漏的风险最小。
在图2和图3中更详细地显示了壁面支架2。如图2所示，壳体1由四个支架2支撑着，壳体1的每个侧面设置有两个支架2且这两个支架相互垂直隔开。
所述支架具有图3中更详细地示出的大体L形的横截面。L形横截面包括平行于壁面W的第一侧面20和从第一侧面20延伸的垂直于墙面W的第二侧面21。由放大部分22将第一侧面20与壁面W隔开，该放大部分22从第一侧面20向壁面W延伸。相似地，由放大部分23将第二侧面21和壳体1隔开，该放大部分23从第二侧面21向壳体1延伸。
壁面支架被设计为具有20Hz的特征频率。为了保证这一点，侧面强度是12000N/m(+/-1000N/m)。使用铝制支架，对于并入了四个支架的结构来说，每个支架长225mm，并且边缘为100mm。材料厚度为1.5mm。对于使用不同数量的支架的另选结构，要根据强度需求来确定尺寸。
如从图2和图3中将意识到的，支架2在垂直方向上提供了足够的强度以足够支撑斯特林发动机和吸收块的垂直载荷。但是，如图3所明示的，在水平面上的任何振动都被支架2的柔性、以及分别由扩大部分22和23提供的位于支架侧面20和21与壳体1和壁面2之间的间隙所容纳。
权利要求
1.一种壁挂式家用热电联合装置，包括原动机，用于产生电能和热输出；壳体，包含所述原动机，以及所述壳体的各侧面上的至少一个支架，用于将所述壳体安装在壁面上，每个所述支架包含在垂直方向上延伸并有L形横截面的主体，所述L形横截面的每个端部都有扩大部分，第一扩大部分在主体和壳体之间提供间隙，第二扩大部分在主体和壁面之间提供间隙。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述壳体的每个侧面上装有多个支架。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述原动机是线性自由活塞式斯特林发动机。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，从所述斯特林发动机悬挂有吸收块。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述壳体配有至少一个用于流体的柔性进/出连接机构。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述柔性连接机构由所述壳体中的大尺寸开口以及柔性密封提供，一进/出管通过所述开口延伸，所述柔性密封位于所述开口和所述进/出管之间。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，所述进/出口装有柔性管部分，以吸收压力脉动。
全文摘要
一种壁挂式家用热电联合装置，包括壳体(1)，其中包含原动机，以产生电能和热输出。在所述壳体的每个侧面的至少一个支架(2)将壳体安装在壁面(W)上。每个支架包括沿着垂直方向延伸并具有L形横截面的主体。L形横截面的每个端部都有扩大部分(22，23)，第一放大部分(23)在主体和壳体之间提供间隔，第二放大部分(22)在主体和壁面之间提供间隔。
文档编号F02G1/00GK1682027SQ03821867
公开日2005年10月12日 申请日期2003年8月11日 优先权日2002年8月12日
发明者大卫·安东尼·特克尔, 约翰·安东尼·斯蒂芬森, 亚当·理查德·格雷戈里, 大卫·安东尼·克拉克 申请人:麦克罗金能源有限公司