[發明專利]用于驅動熱力設備中的置換器的中心定位線性致動器

有效

• 申請號: 201880061806.8
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN111433532B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: T·圣喬治
• 申請（專利權）人: 能升公司
• 主分類號: F25B1/02
• 分類號: F25B1/02;F25B31/02;F04B17/04
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

公開了一種熱泵，其具有熱置換器部分和冷置換器部分，其中在所述熱置換器部分與所述冷置換器部分之間布置了線性致動器部分。通過在置換器之間提供線性致動器部分，將線性致動器部分中的致動器耦接至它們各自的置換器的軸比線性致動器部分位于冷置換器底部的情況短。較短的軸會不太硬，以避免屈曲。由于更不容易翹起，因此在往復運動時軸的摩擦力較小。

技術領域

本發明涉及用于熱泵內置換器的線性致動系統的安置。

背景技術

維勒米爾(Vuilleumier)熱泵自20世紀初以來就廣為人知。如在U.S.1,275,507中所公開的，這種熱泵具有兩個置換器，它們將內部容積分成熱室、暖室和冷室。置換器以90度偏移曲柄驅動。在最近的發展中，熱泵中的置換器由機電系統驅動，如共同轉讓的US9,677,794中所述。在圖1中，基于來自’794參考文獻的圖，熱泵100具有在熱置換器缸體107內往復運動的熱置換器102和在冷置換器缸體106內往復運動的冷置換器104。熱置換器缸體107和冷置換器缸體106共用一條中心線108。置換器102和104由機電致動器控制，機電致動器的線性致動器部分布置在熱泵100的下半部中。熱置換器致動器110和冷置換器致動器120分別耦接至熱置換器102和冷置換器104。致動器110和120中的每一個分別具有鐵磁斗(bucket)116和126。鐵磁斗116和126充當電樞。電樞116具有從圓筒部分向外延伸的板部分，彈簧124穿過該圓筒部分，并且彈簧114耦接至該圓筒部分。彈簧114與熱置換器102相關聯；彈簧124與冷置換器104相關聯。電樞126具有板部分和圓筒部分，彈簧114和124耦接至圓筒部分。在該示例中，彈簧114和124是隨著與其耦接的置換器在行程的端部之間移動而在壓縮與拉伸之間移動的彈簧。

致動器110在電樞116的兩側具有線圈112和118。當線圈112被激活時，電樞116被朝向線圈112吸引。當線圈112被去激活時，彈簧114使電樞116(和置換器102)向下移動。如果隨后激活線圈118，則它將電樞116朝向線圈118吸引。通過將線圈118去激活，彈簧114使電樞116朝向線圈112移動。通過對耦接至置換器102的電樞116進行作用，使得置換器102在缸體106內的行程的兩端之間往復運動。類似地，通過審慎地致動布置在電樞126兩側的線圈122和128，使置換器104在其行程的兩端之間往復運動。設置彈簧114和126以分別在置換器102和104上施加力，以實現置換器在行程的端部之間的移動。特別是當置換器處在行程的中間部分時，對與置換器相關聯的電樞進行作用的線圈的效率遠小于置換器更靠近行程的端部時的效率。在沖程的中間，電樞至線圈的電流消耗很高，從而增大了線圈的尺寸，增加了電能損耗，并可能使線圈過熱。彈簧提供了很大的力來移動置換器，線圈用于控制行程的最后部分，并使置換器在行程的端部停留期望的持續時間。

在熱泵100中，置換器102和104將缸體106和107內的容積分為四個容積：熱容積140、熱-暖容積142、冷-暖容積144、和冷容積146。橋150將熱-暖容積142與冷-暖容積144分開。

除了對熱置換器102作用的彈簧114和對冷置換器104作用的彈簧104之外，已發現提供在置換器102與104之間作用的氣體彈簧是有利的。氣體彈簧的一部分是布置有冷置換器104的容積138。另外，氣體彈簧可以包括熱置換器102和冷置換器104內的容積。橋150具有柱塞151，其在冷置換器104處在其行程的上端時使容積138幾乎為零。冷置換器104在圖1中被示出在中間位置處，其中容積138處于中間容積。通過選擇柱塞151和軸的橫截面積并選擇氣體彈簧的總容積，氣體彈簧中的壓力可以幫助置換器102和104的移動。

在熱泵100中，置換器102和104將缸體106和107內的容積分為四個容積：熱容積140、熱-暖容積142、冷-暖容積144、和冷容積146。橋150將熱-暖容積142與冷-暖容積144分開。

熱置換器102經由耦接器132耦接至與軸134耦接的軸130。軸134耦接至電樞126。電樞126的移動對熱置換器102進行移動。冷置換器104經由中空軸136耦接至電樞116。