專利名稱：分流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將輸入流分成多股輸出流的分流閥。
本發(fā)明具體涉及用于采用線性自由活塞式斯特林發(fā)動機(jī)的家用熱電聯(lián)產(chǎn)(dchp)系統(tǒng)的氣流。然而，本發(fā)明被認(rèn)為可應(yīng)用于其中流體流將被分成為兩股或更多股流的任何場合。
背景技術(shù)：
在采用線性自由活塞式斯特林發(fā)動機(jī)的dchp系統(tǒng)中，發(fā)動機(jī)滿足一些家用熱電需要。然而，為了補(bǔ)充發(fā)動機(jī)的熱輸出，必須提供輔助燃燒器。為了降低設(shè)備的成本和占有的空間，也為了減少寄生能耗，斯特林發(fā)動機(jī)燃燒器和輔助助燃燒器的進(jìn)氣由單個風(fēng)扇來供應(yīng)。于是，來自單個風(fēng)扇的空氣被分成為供應(yīng)給這兩個燃燒器的兩股流(已經(jīng)與燃料混合)。
先前已經(jīng)提出了使用瓣閥來分開流體(如在PCT/GB02/005775中)。對于傳統(tǒng)的瓣閥已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)閥瓣運(yùn)動穿過接合處的中央時每個出口中的流量變化非常小。全部流量變化的大約80％都出現(xiàn)在閥瓣位置末端20％處。當(dāng)需要使用風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和閥瓣位置的組合而精確地控制每個出口管的流量時，最基本的是可在閥瓣在閥內(nèi)運(yùn)動的全范圍上進(jìn)行精確的流量控制。
流量控制問題通過使用如在GB 0305566.2中所述的流動通道之間的接合處的輪廓孔得以解決。這允許在兩個燃燒器的最關(guān)鍵的工作區(qū)中進(jìn)行最高精度(resolution)的控制。
然而，瓣閥的存在也有一些固有的問題。由于葉片“面對”入射流，因此驅(qū)動葉片的電機(jī)在使葉片運(yùn)動時承受較高的負(fù)載，尤其是在高流速時在其行程極限處(即，朝向任一面)。這導(dǎo)致電機(jī)吸取相當(dāng)大的電流，并且另外較高的負(fù)載增加了葉片驅(qū)動失效的風(fēng)險。在這些情況下，所有的流量都將被轉(zhuǎn)移到這個或另一燃燒器，在最壞的情況下，這會對設(shè)備造成損壞。
因此，需要一種分流閥，它既能提供輪廓孔的優(yōu)點(diǎn)，同時又能避免瓣閥的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于將輸入流分成多股輸出流的分流閥，該閥包括入口；多個出口，一個出口用于一股輸出流；外套筒，其具有多個第一出口孔，一個出口孔用于一股流；內(nèi)部元件，其可運(yùn)動地保持在該外套筒內(nèi)并具有一入口和多個第二出口孔，一個出口孔用于一股流；其中，供應(yīng)給每個出口的輸入流的相對比例由所述內(nèi)部元件和外套筒的相對位置確定，并且其中，所述第一和第二出口孔成形為使得經(jīng)過每一出口的流量隨著內(nèi)部元件和外套筒之間的相對位置而基本線性地變化。
所述外套筒和內(nèi)部元件的結(jié)構(gòu)比瓣閥明顯更堅固，并且由于其在極限位置處不正對流動方向進(jìn)行工作，因此能夠以更恒定的需用功率來操作。另外，由于第一和第二出口孔成形為在套筒的相對位置和經(jīng)過出口的流量之間形成基本線性的關(guān)系，因此由瓣閥通過輪廓孔提供的精確控制得以保持。
所述內(nèi)部元件和套筒可相對于彼此線性地運(yùn)動，或者可具有螺紋接合部從而使相對運(yùn)動為轉(zhuǎn)動和線性運(yùn)動的組合。然而，優(yōu)選地，內(nèi)部元件和外套筒可相對于彼此轉(zhuǎn)動，這樣的運(yùn)動可通過簡單的電機(jī)而無需中間連接來提供。
在一優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，在外套筒內(nèi)設(shè)置有電磁裝置用于使內(nèi)部元件運(yùn)動。由于這樣的結(jié)構(gòu)可設(shè)置在閥殼體內(nèi)部，因此不會引起任何密封問題，并因此其無需昂貴的密封裝置就可用于處理燃?xì)饬鳌?br> 所述出口可沿周向圍繞套筒的主軸線設(shè)置。然而，優(yōu)選地，使所述出口沿套筒的軸線間隔開。由于出口可并排布置并面向同一方向，因此這提供了更緊湊的結(jié)構(gòu)。
所述內(nèi)部元件可以是任何能夠以所需要的方式選擇性地覆蓋第一出口孔的元件。例如，它可以是一板或一套筒的弧形部分。然而，優(yōu)選地，該內(nèi)部元件為一套筒。
本發(fā)明還延及用于向兩個或多個燃燒器供應(yīng)氣體的燃?xì)庀到y(tǒng)(gastrain)，該燃?xì)庀到y(tǒng)具有供應(yīng)輸入流的風(fēng)扇；根據(jù)本發(fā)明第一方面的分流閥，用于將輸入流分成多股輸出流，一股流用于一個燃燒器；用于向每個燃燒器供應(yīng)燃?xì)獾难b置；以及控制器，用于根據(jù)每個燃燒器的需要控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速以及第一和第二套筒的相對位置。


下面將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明的分流閥的示例，在附圖中圖1是燃?xì)庀到y(tǒng)的示意圖，將在其中使用所述分流閥；圖2是外套筒的立體圖；圖3是內(nèi)套筒的類似立體圖；以及圖4是具有四個出口的分流閥的立體圖。
具體實施例方式
圖1中示出了用于基于線性自由活塞式斯特林發(fā)動機(jī)的家用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的燃?xì)庀到y(tǒng)。
該裝置包括兩個燃燒器，即，斯特林發(fā)動機(jī)燃燒器1和輔助燃燒器2。斯特林發(fā)動機(jī)燃燒器1根據(jù)家庭用熱需求被點(diǎn)燃。這也將產(chǎn)生作為副產(chǎn)品的電能。然而，為了確保具有足夠的能力以滿足所有家庭熱負(fù)荷，設(shè)置了輔助燃燒器2。因此，這兩個燃燒器根據(jù)家庭用熱需要而被調(diào)整。由單個風(fēng)扇3向這兩個燃燒器供應(yīng)空氣。該流在分流閥4中被分流，該分流閥4將在下面更詳細(xì)的描述。燃?xì)庠跉怏w/空氣比控制器5的控制下被添加到每股氣流中。燃燒器1、2的需求信息沿控制線6反饋給風(fēng)扇3和分流閥4。風(fēng)扇3的轉(zhuǎn)速和分流閥4的位置因此得到控制，從而兩個燃燒器的需求可獨(dú)立滿足。例如，如果發(fā)動機(jī)燃燒器1全面運(yùn)行而輔助燃燒器2關(guān)閉，則風(fēng)扇將以中速操作，并且分流閥將確保所有的空氣(經(jīng)受可能存在的清洗流)都被供應(yīng)到發(fā)動機(jī)燃燒器。如果這兩個燃燒器都全面運(yùn)行，則風(fēng)扇將以最大轉(zhuǎn)速操作，并且分流閥將根據(jù)兩個燃燒器的需要在它們之間進(jìn)行分流。
下面將參照圖2和圖3更詳細(xì)地描述分流閥。圖2表示外套筒20，而圖3表示內(nèi)套筒30，該內(nèi)套筒30在使用中可轉(zhuǎn)動地容納在外套筒20內(nèi)。外套筒20具有螺紋連接部21，該螺紋連接部21提供了與風(fēng)扇3連通的輸入端口。對應(yīng)于第一出口24和第二出口25的兩個相同的螺紋端口22和23為通向兩個燃燒器1、2的管道提供了連接部。這兩個出口24、25沿套筒在軸向間隔開，并且盡管它們可周向偏移，但是都在套筒的同一側(cè)上。每一出口分別具有第一出口孔26和27，該出口孔為在外套筒20的壁中軸向延伸的細(xì)長矩形通孔孔隙。
為清晰起見，這些第一出口孔隙26、27在圖3中以虛線示出。
在圖3中，示出了內(nèi)套筒30。該套筒是中空的且在對應(yīng)于輸入端口21的端部處具有入口31，以從風(fēng)扇3接收空氣。第二出口孔隙32、33為在內(nèi)套筒30的壁中的細(xì)長的大致三角形的通孔。氣體密封件(未示出)設(shè)在環(huán)形凹槽34中，該環(huán)形凹槽34在內(nèi)套筒30的外壁中并在兩個第二出口孔之間。這防止了在外套筒20和內(nèi)套筒30之間從一出口流到另一出口。
內(nèi)套筒30具有從與入口31相對的端部軸向延伸的軸35。該軸與一電機(jī)(未示出)連接，從而允許內(nèi)套筒30可繞軸線36轉(zhuǎn)動?？蛇x地，可通過容納在外套筒20中的螺線管/電磁鐵來實現(xiàn)內(nèi)套筒的轉(zhuǎn)動。后一方案使得該閥能夠整套裝在一起，并因此適用于燃料/空氣混合物，這將使得分流閥4可用在氣體入口點(diǎn)的下游，而不是如圖1所示的上游。螺線管/電磁鐵裝置在圖4中用附圖標(biāo)記40表示。
下面將具體參照上出口24來描述所述閥的操作。由于內(nèi)套筒沿箭頭X的方向繞軸線36轉(zhuǎn)動，因此第二孔32與第一孔26程度越來越大地逐漸重疊。將了解到，在內(nèi)套筒30的轉(zhuǎn)動位置與在第一和第二孔初始相互作用期間的重疊面積之間存在非線性關(guān)系，該重疊面積相對較小(與其中第二孔具有與第一孔相似的矩形形狀的情況相比較)。就其功能來確定確切的關(guān)系，以確保在內(nèi)套筒30的轉(zhuǎn)動位置和輸出流量之間盡可能存在線性關(guān)系。圖示的出口結(jié)構(gòu)為適用于具體目的的結(jié)構(gòu)。然而，可以設(shè)想的是，使輪廓隨各具體應(yīng)用而稍微改變，而這種改變由具體功能需要來決定。
在我們較早的申請GB 0305566.2中對孔的尺寸和兩股流的流量分配之間的關(guān)系進(jìn)行了更詳細(xì)的討論。
從圖3可了解到，由于套筒30沿著X方向轉(zhuǎn)動，因此較大比例的流動被引向第一出口24，而沿著相反的Y方向運(yùn)動使得更多的流動被轉(zhuǎn)向第二出口25。
應(yīng)理解，可以互換第一孔和第二孔，從而將矩形孔設(shè)置在內(nèi)套筒上，且將三角形孔設(shè)置在外套筒上?？蛇x擇地，將兩個孔都設(shè)置成非矩形的形狀。
本發(fā)明還提供了將輸入流轉(zhuǎn)移到多于兩個孔的可能性。圖4示意地示出了五個出口40、41、42、43、44。第二孔45設(shè)在內(nèi)套筒46上，而第一孔47設(shè)在外套筒48上。閥殼體下端中的螺線管49提供了在內(nèi)套筒46和外套筒48之間的相對轉(zhuǎn)動運(yùn)動。該閥的結(jié)構(gòu)和操作與圖2和圖3的閥大致相同，因此不需要在此詳細(xì)說明。然而，需要指出的是，做成斜邊的第二孔45的每一個都從矩形第一孔不同程度地偏移，從而內(nèi)套筒46和外套筒48的每一相對角位置為每個出口提供不同的流量。由于第一組和第二組孔之間的關(guān)系固定，因此不可能對輸出流進(jìn)行獨(dú)立控制。然而，所述關(guān)系適于例如多級燃燒器。例如，第一出口40可供應(yīng)發(fā)動機(jī)燃燒器1，而第二出口41至第五出口44可供應(yīng)輔助燃燒器2的分開的級(stage)，這些級需要順次起動以從輔助燃燒器2提供不同水平的熱量輸出。這在基于GB 0316289.8的共同未決PCT申請中更詳細(xì)地公開[代理人卷號62345WOOO]。
如果需要輸出流量更大的獨(dú)立性，則可將內(nèi)套筒46分成兩個或更多個獨(dú)立活動的內(nèi)套筒。
權(quán)利要求
1.一種分流閥，用于將輸入流分成多股輸出流，該閥包括入口；多個出口，一個出口用于一股輸出流；外套筒，其具有多個第一出口孔，一個出口孔用于一股流；內(nèi)部元件，其可運(yùn)動地保持在該外套筒內(nèi)，且具有一入口和多個第二出口孔，一個出口孔用于一股流；其中，供應(yīng)給每個出口的輸入流的相對比例由所述內(nèi)部元件與外套筒的相對位置確定，并且其中所述第一和第二出口孔成形為使得經(jīng)過每一出口的流量隨內(nèi)部元件和外套筒之間的相對位置而基本線性地變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥，其特征在于，所述內(nèi)部元件和外套筒可相對于彼此轉(zhuǎn)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其特征在于，所述出口沿套筒的軸線間隔開。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閥，其特征在于，所述出口繞套筒的軸線間隔開。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥，其特征在于，所述內(nèi)部元件為一套筒。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的閥，其特征在于，還包括在外套筒內(nèi)的電磁裝置，用于使所述內(nèi)部元件運(yùn)動。
7.一種燃?xì)庀到y(tǒng)，用于向兩個或更多個燃燒器供應(yīng)氣體，該燃?xì)庀到y(tǒng)具有風(fēng)扇，用于供應(yīng)輸入流；根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的分流閥，其用于將輸入流分成多股輸出流，一股流用于一個燃燒器；用于向每個燃燒器供應(yīng)燃?xì)獾难b置；以及控制器，用于根據(jù)每個燃燒器的需要控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速以及第一和第二套筒的相對位置。
全文摘要
一種分流閥，用于將輸入流分成多股輸出流。該閥包括入口(31)和多個出口，一個出口用于一股輸出流。外套筒(20)具有多個第一出口孔(32，33)，一個出口孔用于一股流。內(nèi)部元件(30)可運(yùn)動地保持在外套筒內(nèi)，且具有一入口和多個第二出口孔(32，33)，一個出口孔用于一股流。供應(yīng)給每個出口的輸入流的相對比例由所述內(nèi)部元件與外套筒的相對位置確定。第一和第二出口孔成形為使得經(jīng)過每一出口的流量隨內(nèi)部元件和外套筒之間的相對位置而基本線性地變化。
文檔編號F02G5/00GK1761829SQ200480007628
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月28日
發(fā)明者斯蒂芬·邁克爾·哈斯基, 詹姆斯·愛德華·庫珀 申請人:麥克羅金能源有限公司