ITMI20131481A1 - BURNER WITH PASSIVE INSULATION, IN PARTICULAR FOR AN EXTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
BURNER WITH PASSIVE INSULATION, IN PARTICULAR FOR AN EXTERNAL COMBUSTION ENGINEInfo
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Description
"Bruciatore ad isolamento passivo, in particolare per un motore a combustione esterna" "Passively insulated burner, especially for an external combustion engine"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione riguarda un bruciatore a gas per un motore a combustione esterna, in particolare per un motore Stirling o per un motore a ciclo Rankine. The present invention relates to a gas burner for an external combustion engine, in particular for a Stirling engine or for a Rankine cycle engine.
Com’è noto i motori Stirling implementano il cosiddetto ciclo Stirling per convertire energia termica (in particolare un gradiente termico) in lavoro (in particolare un movimento cinematico ciclico) o viceversa mediante un ciclo chiuso utilizzando un gas come fluido termodinamico, solitamente aria o azoto, oppure elio o idrogeno nelle versioni ad alto rendimento. Quando è raggiunta un'opportuna differenza di temperatura tra un punto caldo ed un punto freddo del ciclo Stirling, si innesca una pulsazione ciclica, normalmente trasformata in moto alternato di pistoni. La pulsazione perdura fino a quando si continua a mantenere la differenza di temperatura, somministrando calore al punto caldo e sottraendone al freddo. As is known, Stirling engines implement the so-called Stirling cycle to convert thermal energy (in particular a thermal gradient) into work (in particular a cyclic kinematic movement) or vice versa through a closed cycle using a gas as a thermodynamic fluid, usually air or nitrogen , or helium or hydrogen in the high efficiency versions. When an appropriate temperature difference is reached between a hot point and a cold point of the Stirling cycle, a cyclic pulsation is triggered, normally transformed into reciprocating motion of pistons. The pulsation lasts as long as the difference in temperature is maintained, supplying heat to the hot spot and subtracting it from the cold.
Un’alternativa ai motori Stirling sono i motori Rankine che implementano il cosiddetto ciclo di Rankine per convertire energia termica in lavoro (in particolare un movimento cinematico ciclico) mediante un a ciclo termodinamico endoreversibile composto da due trasformazioni adiabatiche e due isobare. An alternative to Stirling engines are Rankine engines that implement the so-called Rankine cycle to convert thermal energy into work (in particular a cyclic kinematic movement) by means of an endoreversible thermodynamic cycle consisting of two adiabatic transformations and two isobars.
I bruciatori utilizzati come fonte di calore per i motori a combustione esterna devono fornire la quantità di calore richiesta dal ciclo termodinamico, avere una dimensione e forma tale da favorire uno scambio termico efficiente e rapido tra i gas di combustione ed il fluido termodinamico, adattarsi alle condizioni di spazio del motore, impedire un surriscaldamento indesiderato di componenti del motore stesso, resistere alle temperature elevate e a possibili “accumuli di calore”, resistere alle sollecitazioni meccaniche dovute a dilatazioni termiche ed alle sollecitazioni meccaniche, ad es. vibrazioni, dovute al movimento ciclico dei pistoni del motore a combustione esterna. The burners used as a heat source for external combustion engines must provide the amount of heat required by the thermodynamic cycle, have a size and shape such as to favor an efficient and rapid heat exchange between the combustion gases and the thermodynamic fluid, adapt to space conditions of the engine, prevent unwanted overheating of engine components, withstand high temperatures and possible "heat build-up", withstand mechanical stresses due to thermal expansion and mechanical stresses, eg. vibrations, due to the cyclical movement of the pistons of the external combustion engine.
I bruciatori della tecnica nota, pur risultando soddisfacenti con riferimento ad alcune esigenze specifiche, essi non sono in grado di conciliare in modo ottimale l’insieme di tutte le esigenze sopra elencate, in particolare con riferimento alle sollecitazioni termiche e/o meccaniche e ad uno scambio termico rapido ed efficiente. Lo scopo della presente invenzione è pertanto quello di fornire un bruciatore a gas per un motore a combustione esterna avente caratteristiche tali da conciliare meglio le esigenze sopra elencate. Although the burners of the known art are satisfactory with reference to some specific requirements, they are not able to optimally reconcile all the requirements listed above, in particular with reference to thermal and / or mechanical stresses and to a fast and efficient heat exchange. The object of the present invention is therefore to provide a gas burner for an external combustion engine having characteristics such as to better reconcile the requirements listed above.
Uno scopo particolare dell’invenzione è quello di fornire un bruciatore a gas avente caratteristiche tali da migliorare la rapidità ed efficienza di scambio termico e da proteggere i componenti del bruciatore e del motore a combustione esterna da danneggiamenti dovuti a surriscaldamento e dilatazioni termiche eccessive. A particular purpose of the invention is to provide a gas burner having characteristics such as to improve the speed and efficiency of heat exchange and to protect the components of the burner and the external combustion engine from damage due to overheating and excessive thermal expansion.
Questi ed altri scopi vengono raggiunti tramite un bruciatore secondo la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti riguardano forme di realizzazione vantaggiose. In accordo con un aspetto dell’invenzione, il bruciatore comprende: These and other objects are achieved by means of a burner according to claim 1. The dependent claims relate to advantageous embodiments. In accordance with an aspect of the invention, the burner includes:
- una parete anteriore definente un lato anteriore del bruciatore e formante un’apertura di passaggio scambiatore, - una parete posteriore definente un lato posteriore del bruciatore e formate un passaggio di scarico fumi, - a front wall defining a front side of the burner and forming an opening for the passage of the exchanger, - a rear wall defining a rear side of the burner and forming a flue gas discharge passage,
- una parete laterale tubolare estesa tra la parete anteriore e la parete posteriore, - a tubular side wall extended between the anterior wall and the posterior wall,
- una parete diffusore tubolare disposta all’interno della parete laterale ed estesa tra la parete anteriore e la parete posteriore, detta parete diffusore avente una perforazione per il passaggio di una miscela di gas da un lato esterno della parete diffusore ad un lato interno della parete diffusore dove avviene la combustione, - a tubular diffuser wall arranged inside the side wall and extending between the front wall and the rear wall, said diffuser wall having a perforation for the passage of a gas mixture from an external side of the diffuser wall to an internal side of the wall diffuser where combustion takes place,
- una camera di distribuzione anulare formata tra la parete laterale e la parete diffusore per la distribuzione della miscela di gas sul lato esterno della parete diffusore, - una camera di combustione formata all’interno della parete diffusore, detta camera di combustione essendo delimitata sul lato posteriore dalla parete posteriore ed adatta per l’inserimento di uno scambiatore di calore dal lato anteriore attraverso l’apertura di passaggio scambiatore della parete anteriore, - an annular distribution chamber formed between the side wall and the diffuser wall for the distribution of the gas mixture on the external side of the diffuser wall, - a combustion chamber formed inside the diffuser wall, said combustion chamber being delimited on the side rear from the rear wall and suitable for inserting a heat exchanger from the front through the passage opening of the front wall,
in cui la parete posteriore comprende uno strato esterno metallico ed uno strato di materiale termoisolante disposto tra lo strato esterno e la camera di combustione ed esteso intorno al passaggio di scarico fumi. in which the rear wall comprises an outer metal layer and a layer of heat-insulating material arranged between the outer layer and the combustion chamber and extended around the flue gas discharge passage.
Grazie alla configurazione delle camere di distribuzione e di combustione ed alla presenza dello strato di materiale termoisolante alla parete posteriore, la combustione può avvenire tutt’intorno allo scambiatore, la dispersione termica attraverso la parete posteriore risulta impedita grazie allo strato termoisolante e la dispersione termica attraverso la parete diffusore risulta impedita grazie al flusso di miscela di gas verso l’interno della camera di combustione. Thanks to the configuration of the distribution and combustion chambers and to the presence of the layer of heat-insulating material on the rear wall, combustion can take place all around the exchanger, heat dispersion through the rear wall is prevented thanks to the heat-insulating layer and heat dispersion through the diffuser wall is impeded thanks to the flow of gas mixture towards the inside of the combustion chamber.
Ciò assicura uno scambio termico rapido ed efficiente con dispersioni termiche ridotte e protegge la parete posteriore e componenti vicini dal surriscaldamento. This ensures fast and efficient heat exchange with low heat loss and protects the rear wall and neighboring components from overheating.
Per meglio comprendere l'invenzione ed apprezzarne i vantaggi, verranno di seguito descritte alcune forme di realizzazione esemplificative non limitative, facendo riferimento alle figure, in cui: To better understand the invention and appreciate its advantages, some non-limiting exemplary embodiments will be described below, with reference to the figures, in which:
- la figura 1 è una vista laterale di un bruciatore secondo una forma di realizzazione, Figure 1 is a side view of a burner according to an embodiment,
- la figura 2 è una vista dall’alto del bruciatore in figura 1, - figure 2 is a top view of the burner in figure 1,
- la figura 3 è una vista in sezione longitudinale del bruciatore di figura 1, - figure 3 is a longitudinal section view of the burner of figure 1,
- la figura 4 è una vista in sezione longitudinale del bruciatore in accordo con una forma di realizzazione alternativa, Figure 4 is a longitudinal sectional view of the burner according to an alternative embodiment,
- la figura 5 è una vista esplosa in prospettiva del bruciatore in figura 1; figure 5 is an exploded perspective view of the burner in figure 1;
- le figure 6 e 7 mostrano dettagli ingranditi del bruciatore secondo forme di realizzazione. Figures 6 and 7 show enlarged details of the burner according to embodiments.
Con riferimento alle figure, un bruciatore a gas utilizzabile per motori a combustione esterna, in particolare per motori Stirling, che produce calore mediante la combustione di un gas combustibile in generale o di una miscela di gas combustibile ed aria in particolare, è complessivamente indicato con il riferimento 1. With reference to the figures, a gas burner usable for external combustion engines, in particular for Stirling engines, which produces heat by burning a combustible gas in general or a mixture of combustible gas and air in particular, is generally indicated with reference 1.
Il bruciatore 1 comprende una parete anteriore 2 che definisce un lato anteriore 3 del bruciatore 1 e che forma un’apertura di passaggio scambiatore 4, una parete posteriore 5 che definisce un lato posteriore 6 del bruciatore 1 e che forma un passaggio di scarico fumi 7, nonché una parete laterale 8 tubolare estesa tra la parete anteriore 2 e la parete posteriore 5. The burner 1 comprises a front wall 2 which defines a front side 3 of the burner 1 and which forms an opening for the passage of the exchanger 4, a rear wall 5 which defines a rear side 6 of the burner 1 and which forms a flue gas discharge passage 7 , as well as a tubular side wall 8 extending between the front wall 2 and the rear wall 5.
Il bruciatore 1 comprende inoltre una parete diffusore 9 tubolare disposta all’interno della parete laterale 8 ed estesa tra la parete anteriore 2 e la parete posteriore 5. La parete diffusore 9 presenta una perforazione per il passaggio di una miscela di gas da un lato esterno 10 della parete diffusore 9 ad un lato interno 11 della parete diffusore 9 dove avviene la combustione. The burner 1 also comprises a tubular diffuser wall 9 arranged inside the side wall 8 and extended between the front wall 2 and the rear wall 5. The diffuser wall 9 has a perforation for the passage of a gas mixture from an external side 10 of the diffuser wall 9 to an internal side 11 of the diffuser wall 9 where combustion takes place.
Tra la parete laterale 8 e la parete diffusore 9 è formata una camera di distribuzione anulare 12 per la distribuzione della miscela di gas sul lato esterno 10 della parete diffusore 9. All’interno della parete diffusore 9 è formata una camera di combustione 13 la quale è delimitata sul lato posteriore dalla parete posteriore 5 ed adatta per l’inserimento di un primo scambiatore di calore 14 dal lato anteriore attraverso l’apertura di passaggio scambiatore 4 della parete anteriore 2. An annular distribution chamber 12 is formed between the side wall 8 and the diffuser wall 9 for the distribution of the gas mixture on the outer side 10 of the diffuser wall 9. A combustion chamber 13 is formed inside the diffuser wall 9 which it is delimited on the rear side by the rear wall 5 and suitable for the insertion of a first heat exchanger 14 from the front side through the exchanger passage opening 4 of the front wall 2.
La parete posteriore 5 comprende uno strato esterno metallico 15 ed uno strato 16 di materiale termoisolante disposto tra lo strato esterno 15 e la camera di combustione 13 ed esteso intorno al passaggio di scarico fumi 7. The rear wall 5 comprises an outer metal layer 15 and a layer 16 of heat-insulating material arranged between the outer layer 15 and the combustion chamber 13 and extended around the smoke discharge passage 7.
Grazie alla configurazione delle camere di distribuzione 12 e di combustione 13 ed alla presenza dello strato 16 di materiale termoisolante alla parete posteriore 5, la combustione può avvenire tutt’intorno al primo scambiatore di calore 14, la dispersione termica attraverso la parete posteriore 5 risulta impedita grazie allo strato termoisolante 16 e la dispersione termica attraverso la parete diffusore 9 risulta impedita grazie al flusso di miscela di gas verso l’interno della camera di combustione 13. Thanks to the configuration of the distribution chambers 12 and combustion 13 and to the presence of the layer 16 of heat-insulating material on the rear wall 5, combustion can take place all around the first heat exchanger 14, heat dispersion through the rear wall 5 is prevented thanks to the heat-insulating layer 16 and the heat dispersion through the diffuser wall 9 is prevented thanks to the flow of gas mixture towards the inside of the combustion chamber 13.
Ciò assicura uno scambio termico rapido ed efficiente con dispersioni termiche ridotte e fornisce una protezione contro il surriscaldamento della parete posteriore 5 e di altri componenti del motore Stirling disposti in vicinanza del bruciatore. This ensures rapid and efficient heat exchange with reduced heat losses and provides protection against overheating of the rear wall 5 and other components of the Stirling engine located in the vicinity of the burner.
In accordo con una forma di realizzazione, lo strato termoisolante 16 comprende fibre, in particolare fibre ceramiche, ad es. fibre alcaline o alcalinoterrose, o fibre vitree in silicato di magnesio, leganti organici e/o inorganici e materiale refrattario. According to an embodiment, the heat-insulating layer 16 comprises fibers, in particular ceramic fibers, e.g. alkaline or alkaline earth fibers, or vitreous fibers in magnesium silicate, organic and / or inorganic binders and refractory material.
A titoli di esempio vantaggioso, un materiale termoisolante e termoresistente particolarmente idoneo per la realizzazione dello strato termoisolante 16 è Superwool<TM>607<TM>, commercializzato da Aldero Industrial Supplies S.r.l., ad es. configurato come piastra rigida costituita da un insieme di fibre Superwool<TM>607<TM>, materiali refrattari, leganti organici ed inorganici. By way of advantageous example, a heat-insulating and heat-resistant material particularly suitable for making the heat-insulating layer 16 is Superwool <TM> 607 <TM>, marketed by Aldero Industrial Supplies S.r.l., for example. configured as a rigid plate consisting of a set of Superwool <TM> 607 <TM> fibers, refractory materials, organic and inorganic binders.
Lo strato termoisolante 16 può essere autoportante e collegato con lo strato esterno metallico 15 in una o più zone di collegamento locali o discrete o, alternativamente, lo strato termoisolante 16 può essere formato e collegato con continuità su una superficie interna 17 dello strato metallico esterno 15 della parete posteriore 5. The thermal insulating layer 16 can be self-supporting and connected with the outer metal layer 15 in one or more local or discrete connection zones or, alternatively, the thermal insulating layer 16 can be formed and connected continuously on an inner surface 17 of the outer metal layer 15 of the rear wall 5.
Indipendentemente dalla modalità di collegamento meccanico tra lo strato esterno 15 e lo strato termoisolante 16, lo strato termoisolante 16 aderisce a contatto diretto continuo alla superficie interna 17 dello strato esterno 15, al fine di impedire un accesso diretto dei fumi di combustione caldi allo strato esterno metallico 15 della parete posteriore 5. Alternativamente può essere previsto un interstizio tra lo strato esterno 15 e lo strato termoisolante 16, in cui tale interstizio è separato da o isolato rispetto a (vale a dire non in comunicazione con) la camera di combustione 13, al fine di impedire un accesso diretto dei fumi di combustione allo strato esterno 15 in materiale metallico. Regardless of the method of mechanical connection between the external layer 15 and the thermal insulation layer 16, the thermal insulation layer 16 adheres in continuous direct contact to the internal surface 17 of the external layer 15, in order to prevent direct access of the hot combustion fumes to the external layer metal 15 of the rear wall 5. Alternatively, an interstice can be provided between the outer layer 15 and the heat-insulating layer 16, in which this interstice is separated from or insulated with respect to (i.e. not in communication with) the combustion chamber 13, in order to prevent direct access of the combustion fumes to the outer layer 15 made of metallic material.
In accordo con una forma di realizzazione, la parete posteriore 5 comprende una flangia esterna 18, preferibilmente discoidale circolare, che forma il suddetto strato esterno 15, nonché una flangia interna 19, anch’essa preferibilmente discoidale circolare e collegata con la flangia esterna 18 lungo loro bordi esterni 20, 21, ad esempio mediante una pluralità di bulloni inseriti in corrispondenti fori nei bordi esterni 20, 21. In questo modo lo strato termoisolante 16 può essere accolto a guisa di sandwich, ad esempio tramite appoggio libero con gioco, press-fit, incastro, e/o incollaggio tra la flangia esterna 18 e la flangia interna 19 in modo tale da formare un gruppo pre-assemblabile e industrialmente manipolabile nonostante le proprietà molto differenti dei materiali coinvolti. According to an embodiment, the rear wall 5 comprises an external flange 18, preferably circular discoidal, which forms the aforementioned external layer 15, as well as an internal flange 19, also preferably circular discoidal and connected with the external flange 18 along their outer edges 20, 21, for example by means of a plurality of bolts inserted in corresponding holes in the outer edges 20, 21. In this way the thermal insulating layer 16 can be received in the manner of a sandwich, for example by means of free support with play, pressure fit, interlocking, and / or gluing between the external flange 18 and the internal flange 19 in such a way as to form a pre-assembled and industrially manipulable group despite the very different properties of the materials involved.
Le flange esterna 18 ed interna 19 consentono un posizionamento certo dello strato termoisolante 16 rispetto al primo scambiatore di calore 14 in modo tale che uno spazio o distanza libero/a tra essi sia: The external 18 and internal 19 flanges allow a certain positioning of the thermal insulation layer 16 with respect to the first heat exchanger 14 in such a way that a free space or distance between them is:
- sufficientemente grande per evitare un contatto diretto e la trasmissione diretta di vibrazioni o colpi al materiale termoisolante, nonché per assicurare un’esposizione completa dello scambiatore di calore 14 ai fumi caldi; - large enough to avoid direct contact and direct transmission of vibrations or blows to the thermal insulation material, as well as to ensure complete exposure of the heat exchanger 14 to hot fumes;
- sufficientemente piccolo per impedire un passaggio di fumi lontano dallo scambiatore di calore 14. - small enough to prevent the passage of fumes away from the heat exchanger 14.
Preferibilmente, la flangia interna 19 è una flangia anulare con un’apertura centrale sufficientemente grande da esporre prevalentemente soltanto il materiale termoisolante dello strato 16 alla camera di combustione 13, e delimitato da un bordo sottile di sostegno 22 avente una larghezza appena sufficiente per supportare e trattenere lo strato termoisolante 16. Preferably, the inner flange 19 is an annular flange with a central opening large enough to predominantly expose only the heat-insulating material of the layer 16 to the combustion chamber 13, and delimited by a thin supporting edge 22 having a width just sufficient to support and retain the thermal insulation layer 16.
In sostanza, lo strato termoisolante 16 forma una delle superfici delimitanti la camera di combustione 13. Basically, the heat-insulating layer 16 forms one of the surfaces delimiting the combustion chamber 13.
La flangia esterna 18 forma un foro centrale per il passaggio di scarico fumi 7, il quale foro centrale presenta un diametro molto inferiore rispetto al diametro dell’apertura centrale della flangia interna 19. In questo modo la flangia esterna 18 copre sostanzialmente tutto lo strato termoisolante 16 verso l’esterno del bruciatore e lo protegge contro eventuali danneggiamenti meccanici. The external flange 18 forms a central hole for the flue gas discharge passage 7, which central hole has a much smaller diameter than the diameter of the central opening of the internal flange 19. In this way, the external flange 18 substantially covers the entire thermal insulation layer 16 towards the outside of the burner and protects it against any mechanical damage.
La parete laterale 8 e la parete diffusore 9 sono preferibilmente cilindriche e possibilmente coassiali. La parete laterale 9 è vantaggiosamente in acciaio e forma un’apertura di ingresso miscela 23 collegabile ad un condotto per l’alimentazione della miscela di gas combustibile (non illustrato nelle figure). The side wall 8 and the diffuser wall 9 are preferably cylindrical and possibly coaxial. The side wall 9 is advantageously made of steel and forms a mixture inlet opening 23 which can be connected to a duct for feeding the fuel gas mixture (not shown in the figures).
Secondo un aspetto dell’invenzione, la parete diffusore 9 presenta una prima zona impermeabile 24 in prossimità dell’apertura di ingresso miscela 23. Tale prima zona impermeabile 24 è priva di perforazioni e presenta ad esempio una estensione di circa 1cm … 2,5cm … 4cm sia in direzione circonferenziale sia in direzione assiale del bruciatore 1. According to an aspect of the invention, the diffuser wall 9 has a first waterproof zone 24 in proximity to the mixture inlet opening 23. This first waterproof zone 24 is devoid of perforations and has, for example, an extension of about 1cm ... 2.5cm ... 4cm both in the circumferential direction and in the axial direction of the burner 1.
Grazie alla zona impermeabile 24, si ovvia ad un surriscaldamento locale della parete diffusore 9 per via di dell’elevata portata locale di miscela di gas all’apertura di ingresso miscela 23 e si ottiene una distribuzione di fiamma più uniforme rispetto ad un bruciatore con perforazione continua nella zona dell’alimentazione della miscela di gas. Thanks to the waterproof zone 24, local overheating of the diffuser wall 9 is obviated due to the high local flow rate of the gas mixture at the mixture inlet opening 23 and a more uniform flame distribution is obtained compared to a burner with perforation continues in the area where the gas mixture is fed.
Di conseguenza si riducono le sollecitazioni termiche del materiale del diffusore e le tensioni meccaniche riconducibili alle dilatazioni termiche non uniformi. Ciò aumenta la durata di vita del bruciatore 1 e previene indesiderati fenomeni di flash back. Consequently, the thermal stresses of the diffuser material and the mechanical stresses due to non-uniform thermal expansion are reduced. This increases the life span of burner 1 and prevents unwanted flash back phenomena.
In accordo con un ulteriore sviluppo dell’invenzione, la parete diffusore 9 presenta una seconda zona impermeabile 25 in una posizione diametralmente opposta alla prima zona impermeabile 24. Analogamente alla prima zona impermeabile, anche la seconda zona impermeabile 25 è priva di perforazioni e può avere una estensione di circa 1cm … 2,5cm … 4cm sia in direzione circonferenziale sia in direzione assiale del bruciatore 1. La seconda zona impermeabile 25 svolge sostanzialmente la stessa funzione della prima zona impermeabile 24 in risposta ad un accumulo locale di miscela di gas nella zona diametralmente opposta all’apertura di ingresso miscela 23. In accordance with a further development of the invention, the diffuser wall 9 has a second impermeable zone 25 in a position diametrically opposite to the first impermeable zone 24. Similarly to the first impermeable zone, also the second impermeable zone 25 is free of perforations and can have an extension of about 1cm ... 2.5cm ... 4cm both in the circumferential direction and in the axial direction of the burner 1. The second impermeable zone 25 performs substantially the same function as the first impermeable zone 24 in response to a local accumulation of gas mixture in the zone diametrically opposite to the mixture inlet opening 23.
Come noto e pertanto non illustrato nelle figure, le zone perforate non presentano necessariamente un pattern di fori o, in altre parole una loro distribuzione e forma, perfettamente uniforme. I fori individuali possono avere forme differenti e comprendere ad esempio fori circolari, fessure o asole longitudinali, fessure o asole circonferenziali, e la loro distanza può variare. In particolare, i singoli fori possono essere raggruppati in blocchi di perforazione tra loro distanziati mediante sottili strisce di parete la cui larghezza è tuttavia preferibilmente inferiore all’estensione delle zone impermeabili 24, 25. As known and therefore not illustrated in the figures, the perforated areas do not necessarily have a pattern of holes or, in other words, their distribution and shape, which is perfectly uniform. The individual holes can have different shapes and include, for example, circular holes, longitudinal slots or slots, circumferential slots or slots, and their distance can vary. In particular, the individual holes can be grouped into drilling blocks spaced apart by thin wall strips whose width is however preferably less than the extension of the waterproof areas 24, 25.
In accordo con una forma di realizzazione la parete diffusore 9 comprende una lamiera in acciaio in cui, nella/e zona/e impermeabile/i 24, 25, la lamiera mono-strato è priva di fori passanti. In aggiunta o in alternativa, la lamiera perforata in acciaio della parete diffusore 9 è internamente rivestita mediante uno strato di maglia o tessuto 26 in materiale metallico, ad es in lega FeCr, o ceramico o sinterizzato che realizza la superficie interna 11 della parete diffusore 9 sulla quale avviene la combustione e svolge inoltre una funzione isolante che aumenta ulteriormente la resistenza termica del bruciatore 1. According to an embodiment, the diffuser wall 9 comprises a steel sheet in which, in the waterproof zone (s) 24, 25, the single-layer sheet is free of through holes. In addition or alternatively, the perforated steel sheet of the diffuser wall 9 is internally coated by means of a mesh or fabric layer 26 made of metal material, for example in FeCr alloy, or ceramic or sintered, which forms the internal surface 11 of the diffuser wall 9 on which combustion takes place and also performs an insulating function which further increases the thermal resistance of burner 1.
In accordo con una forma di realizzazione, la parete laterale 8 e la parete diffusore 9 possono essere collegate alle pareti anteriore 2 e posteriore 5 mediante pressfit e/o saldatura. According to an embodiment, the side wall 8 and the diffuser wall 9 can be connected to the front 2 and rear 5 walls by pressfit and / or welding.
La parete anteriore 2 è preferibilmente in acciaio e può avere la forma un disco anulare, preferibilmente circolare con un bordo esterno che può essere utilizzato per il collegamento del bruciatore 1 al motore Stirling, una porzione intermedia alla quale possono essere collegate la parete laterale 8 e la parete diffusore 9 ed un bordo interno che delimita la suddetta apertura 4 per il passaggio del primo scambiatore di calore 14. The front wall 2 is preferably made of steel and can have the shape of an annular disk, preferably circular with an outer edge that can be used for connecting the burner 1 to the Stirling engine, an intermediate portion to which the side wall 8 can be connected and the diffuser wall 9 and an internal edge which delimits the aforementioned opening 4 for the passage of the first heat exchanger 14.
Al fine di economizzare la fabbricazione del bruciatore 1, la parete anteriore 2 e la flangia esterna e/o interna della parete posteriore 5 possono avere la medesima forma. In order to economize the manufacture of the burner 1, the front wall 2 and the external and / or internal flange of the rear wall 5 can have the same shape.
L’invenzione non è limitata al bruciatore 1 fin qui descritto, ma si riferisce anche ad un gruppo per il riscaldamento di un fluido termodinamico comprendente il bruciatore 1 ed il primo scambiatore di calore 14 avente uno o più condotti di fluido estesi attraverso l’apertura di passaggio 4 nella camera di combustione 13 e, possibilmente, un secondo scambiatore di calore 27 disposto sul lato posteriore 6 del bruciatore 1 ed avente uno o più condotti di fluido in relazione di scambio termico con un condotto di scarico fumi 28 collegato all’apertura di scarico fumi 7 della parete posteriore 5. The invention is not limited to the burner 1 described up to now, but also refers to an assembly for heating a thermodynamic fluid comprising the burner 1 and the first heat exchanger 14 having one or more fluid ducts extended through the opening passage 4 in the combustion chamber 13 and, possibly, a second heat exchanger 27 arranged on the rear side 6 of the burner 1 and having one or more fluid ducts in heat exchange relationship with a flue gas duct 28 connected to the opening smoke outlet 7 on the rear wall 5.
Preferibilmente, il primo scambiatore di calore 14 è posizionato rispetto allo strato termoisolante 16 in modo tale che uno spazio o distanza libero/a tra essi sia: Preferably, the first heat exchanger 14 is positioned with respect to the heat-insulating layer 16 in such a way that a free space or distance between them is:
- sufficientemente grande per evitare un contatto diretto e la trasmissione diretta di vibrazioni o colpi al materiale termoisolante, nonché per assicurare un’esposizione completa dello scambiatore di calore 14 ai fumi caldi; - large enough to avoid direct contact and direct transmission of vibrations or blows to the thermal insulation material, as well as to ensure complete exposure of the heat exchanger 14 to hot fumes;
- sufficientemente piccolo per impedire un passaggio di fumi lontano dallo scambiatore di calore 14. - small enough to prevent the passage of fumes away from the heat exchanger 14.
Tale distanza libera tra il primo scambiatore di calore 14 e lo strato termoisolante 16 può essere nell’intervallo di 2mm – 5mm. This free distance between the first heat exchanger 14 and the thermal insulation layer 16 can be in the range of 2mm - 5mm.
Infatti, il primo scambiatore di calore 14 è collocato preferibilmente in immediata vicinanza con lo strato termoisolante 16 al fine di evitare qualsiasi “fuga” di calore sfruttabile verso lo scarico fumi 7. Tuttavia ciò potrebbe comportare un rischio di danneggiamento meccanico, in particolare di sgretolamento progressivo, dello strato termoisolante 16 per via delle vibrazioni dello scambiatore di calore 14 il quale è soggetto a pulsazioni del fluido termodinamico e alle vibrazioni meccaniche del motore Stirling. In fact, the first heat exchanger 14 is preferably placed in immediate proximity to the thermal insulation layer 16 in order to avoid any exploitable heat "escape" towards the flue gas exhaust 7. However, this could entail a risk of mechanical damage, in particular of crumbling progressive, of the thermal insulating layer 16 due to the vibrations of the heat exchanger 14 which is subject to pulsations of the thermodynamic fluid and to the mechanical vibrations of the Stirling engine.
L’invenzione riguarda inoltre l’uso del bruciatore 1 e del gruppo per il riscaldamento di un fluido termodinamico come fonte di calore per un motore a combustione esterna, in particolare per un motore Stirling. The invention also relates to the use of the burner 1 and the group for heating a thermodynamic fluid as a source of heat for an external combustion engine, in particular for a Stirling engine.
Ovviamente, al bruciatore a gas secondo la presente invenzione, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare ulteriori modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione dell’invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni. Obviously, to the gas burner according to the present invention, a person skilled in the art, in order to meet contingent and specific needs, will be able to make further modifications and variations, all however contained within the scope of protection of the invention, as defined by the following claims.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT001481A ITMI20131481A1 (en) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | BURNER WITH PASSIVE INSULATION, IN PARTICULAR FOR AN EXTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT001481A ITMI20131481A1 (en) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | BURNER WITH PASSIVE INSULATION, IN PARTICULAR FOR AN EXTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITMI20131481A1 true ITMI20131481A1 (en) | 2015-03-10 |
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ID=49683863
Family Applications (1)
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| IT001481A ITMI20131481A1 (en) | 2013-09-09 | 2013-09-09 | BURNER WITH PASSIVE INSULATION, IN PARTICULAR FOR AN EXTERNAL COMBUSTION ENGINE |
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| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | ITMI20131481A1 (en) |
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2013
- 2013-09-09 IT IT001481A patent/ITMI20131481A1/en unknown
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