[發明專利]轉換能量的裝置和方法

無效

• 申請號: 200680015446.5
• 申請日: 2006-04-20
• 公開（公告）號: CN101194095A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: R·R·范德沃德;J·G·M·祖特;G·J·J·貝克斯;B·弗里塞瑪
• 申請（專利權）人: 伊耐泰克電力熱力有限公司
• 主分類號: F02G1/043
• 分類號: F02G1/043;F02G1/053;F02B71/00;F02F1/18
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 柳愛國

背景技術

在所謂的自由活塞機械裝置中，這種機械組包括一些斯特林發動機和斯特林發電機，活塞通過彈簧元件與不移動的或者固定的環境部件連接。

在這種機械裝置中，活塞的中心位置或者平衡位置是彈簧力和壓力之間的平衡的結果。

在自由活塞斯特林機械裝置中，例如，活塞相對于平均中心位置做振幅為A的周期運動，該平均中心位置可以不同于靜態中心位置。在活塞兩側的壓力值可以顯示出相對于平均壓力P_av振幅為ΔP的周期性波動。

在機械裝置運行期間，當活塞前方的平均壓力和汽缸后方的平均壓力之間產生差值時，活塞的平均中心位置將不同于靜態中心位置，這種現象也被稱為軸向偏移。所述軸向偏移是不期望的。

在過去，已經有了克服這種軸向偏移的方案，設置一個或者多個端孔和/或通道，其在合適的時候打開，以此在機械裝置的循環周期內平衡壓力差。

發明內容

本發明的目的在于防止偏移，以及防止故障多發部件和高維修部件的使用。

本發明提供一種能量轉換的裝置，包括設有至少一個室的殼體，在所述室中活塞可自由移動，其中所述活塞能夠從中心位置或者平衡位置往復運動，且其中在活塞和室壁之間的間隙具有這樣的尺寸，當活塞進一步遠離所述中心位置或者平衡位置移動時該尺寸減小。

這種裝置適用于熱電聯產系統中-參見例如PCT/NL01/00399。

附圖說明

本發明進一步的優點、特征和細節將參考附圖在下面的描述中進行解釋，其中：

圖1是實施本發明的斯特林機械裝置的截面示意圖；

圖2是本發明第一優選實旋例的截面圖；和

圖3是本發明另一個優選實施例的截面圖。

具體實施方式

在公知的斯特林機械裝置中，自由活塞10(圖1)通過桿11和彈簧12彈簧安裝在固定環境部件E上。自由活塞10能夠在室13中往復運動，該室被殼體15的圓筒壁14圍住。

在圖示的實施例中，自由活塞10具有長度L和直徑D，同時相對于靜態中心位置的活塞沖程分別是+A和-A。關于活塞10和圓筒形壁14之間的環形間隙的高度h_o，適用下式：h_o＜＜D。自由活塞10的左手側的壓力和容積分別采用V_v和P_v表示，而V_a和P_a分別用于表示右手側的壓力和容積。在本發明中，L_c用于表示室的長度。

關于L_c，適用下式：

L_c≥L+2A

活塞的中心位置分別取決于自由活塞左手側和右手側的平均壓力P_v和P_a。

這個軸向偏移在某些情況下會增大，這樣的增大是不能允許的，它將導致自由活塞和氣缸的一端碰撞，從而使得這種自由活塞機械裝置的性能整體損壞。

在本發明的第一個優選實施例中，從截面圖中可以看到，室內壁之間的間隙是楔形的，即，關于高度h適用下式：

1.0h_o≤h≤5.0h_o，優選≤2.0h_o。

對于值L_ccd適用下面公式：

0≤L_ccd≤L-2A_max-2x_d，max＝L_ccd，max

其中，關于x，軸向偏移的最大允許值x_d，max適用下式：

x_d，max＝1/2(L_c-L)-A。

對于以這種方式構造的室(或者活塞)，如果在活塞兩側具有不同的平均壓力值，則經過活塞的回流將增加，因而軸向偏移的長度受到限制。

在根據本發明的另一個優選實施例中，在一側或者兩側采用弧形，在這種情況下關于弧半徑R，優選地適用下面的關系式：