KR20090028784A - A stirling engine assembly - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 한 쌍의 스터링 엔진을 포함하는 스터링 엔진 어셈블리에 관한 것이다. The present invention relates to a stirling engine assembly comprising a pair of stirling engines.
본 발명은 2.5 kW 미만의 전체 전기 출력을 가지는 스터링 엔진 시스템을 구비한 가정용 열 및 전력 겸용 시스템(domestic combined heat and power system)에 대해 구체적으로 설계되어 있다. 선형 프리 피스톤(linear free piston) 스터링 엔진에 대해 본 발명은 설계되어 있다. 그러나, 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 본 발명은 다양한 종류의 스터링 엔진에 적용될 수 있으며 광범위의 응용을 위해 사용될 수 있다.The present invention is specifically designed for domestic combined heat and power systems with a Stirling engine system having a total electrical output of less than 2.5 kW. The invention is designed for a linear free piston Stirling engine. However, as will be appreciated by those skilled in the art, the present invention can be applied to a wide variety of stirling engines and can be used for a wide range of applications.
하나의 평형 쌍의 스터링 엔진을 가지는 개념은 당해 기술에서 소수의 응용들에 공지되어 있다. 특히, 상기 개념은 나사(NASA)에 의해 전력원으로서 방사선 동위원소를 사용하여 먼 우주공간 여행을 위해 설계된 우주선 안의 전력원을 제공하기위해 공개되었다. 예를 들어, Lanny G. Thieme와 Jeffrey G. Schreiber의 "NASA GRC Stirling Technology Development Overview"(NASA/TM 2003-212454) 및 Jeffrey G. Schreiber와 Lanny G. Thieme의 "Overview of NASA GRC Stirling Technology Development"(NASA-TM-2004-2121969)를 참고한다. The concept of having one balanced pair of stirling engines is known in a few applications in the art. In particular, the concept has been disclosed by NASA to provide a power source in a spacecraft designed for distant space travel using a radioisotope as the power source. For example, "NASA GRC Stirling Technology Development Overview" by Lanny G. Thieme and Jeffrey G. Schreiber (NASA / TM 2003-212454) and "Overview of NASA GRC Stirling Technology Development" by Jeffrey G. Schreiber and Lanny G. Thieme. See (NASA-TM-2004-2121969).
또한, 하나의 평형 쌍의 스터링 엔진은 예를 들어, "Development of a High Frequency Engine - Powered 3 kW(e) Generator Set" (Proceedings of the 24 the Intersociety Energy Conversion Engineering Conference. Volume 5. New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers 1989)에, 선파워(Sunpower) 사에 의해 제안되었다. 이는 가스 연료를 사용하는(gas-fired) 나트륨 히트 파이프(heat pipe)를 가지는 3 kW 어셈블리를 개시하고 있다. In addition, one balanced pair of sterling engine is described, for example, in "Development of a High Frequency Engine-Powered 3 kW (e) Generator Set" (Proceedings of the 24 the Intersociety Energy Conversion Engineering Conference.
열원의 하우징에 관한 어떠한 상세한 설명도 제공되어 있지 않다. 그러나, 2 개의 엔진이 서로 분리되어 있는 경우, 이들은 유지를 위해 필요하다면 히터로부터 축방향으로 이동될 수 있다. No detailed description of the housing of the heat source is provided. However, if the two engines are separated from each other, they can be moved axially from the heater if necessary for maintenance.
두 번째 선파워사의 발표는 1995년 11월 5-8일, 일본 도쿄에서 7th International Conference on Stirling Cycle Machines에서 소개된 Neil W.Lane와 William T.Beale의 "A 5kW Electric Free-Piston Stirling Engine"이다. 이는 휴대용 제재용 톱(saw mill)에 적합한 5 kW 어셈블리를 개시하고 있다. 이는 버너와 엔진 사이의 구조적 관계에 대한 어떠한 정보도 포함하지 않는다. The second Sunpower announcement was "A 5kW Electric Free-Piston Stirling Engine" by Neil W.Lane and William T.Beale, introduced at the 7th International Conference on Stirling Cycle Machines in Tokyo, Japan, November 5-8, 1995. . This discloses a 5 kW assembly suitable for a portable saw mill. It does not contain any information about the structural relationship between the burner and the engine.
본 발명은 종래 기술에서 인식되지 않은 문제를 다룬다.The present invention addresses a problem not recognized in the prior art.
스터링 엔진이 서로 인접한 헤드에 연결된 경우, 결과적 어셈블리는 중심부를 향해 효율적으로 수축한다. 히터는 이 수축된 위치에 배치되어 있다. 소정의 응용에서, 공간 한계는 히터 어셈블리를 이용하기 위해 2 개의 엔진을 따로 이동시키는 것을 어렵게 만든다. 2 개의 엔진이 함께 연결되어 있는, 몇몇 경우에, 시스템의 몇 개의 소자들을 부분적으로 훼손하지 않고 유지를 위해 히터 어셈블리를 이용하는 것은 불가능하다. 가정용 열 및 전력 겸용 시스템의 경우에, 수명을 위해 엔진 어셈블리를 밀폐하는 것이 바람직하다. When the Stirling engines are connected to the heads adjacent to each other, the resulting assembly efficiently contracts towards the center. The heater is disposed at this retracted position. In certain applications, space limitations make it difficult to move the two engines separately to use the heater assembly. In some cases, where two engines are connected together, it is not possible to use a heater assembly for maintenance without partially damaging some elements of the system. In the case of a combined domestic heat and power system, it is desirable to seal the engine assembly for life.
본 발명에 따르면, 헤드를 각각 구비하는 한 쌍의 스터링 엔진을 포함하는 스터링 엔진 어셈블리가 제공되어 있고, 엔진은 하나의 진동이 다른 하나의 진동을 대체로 상쇄(counteract)하도록 그리고 서로 인접한 헤드와 함께 장착되며, 열원 어셈블리는 헤드를 둘러싸고, 열원은 엔진 주위로 착탈식으로 조립되도록 배열된 세그먼트식 구성을 가진다. According to the present invention, there is provided a Stirling engine assembly comprising a pair of Stirling engines each having a head, the engine being mounted with heads adjacent to each other and with one vibration generally counteracting the other vibration. The heat source assembly surrounds the head and the heat source has a segmented configuration arranged to be detachably assembled around the engine.
따라서, 처음으로, 본 발명은 유지 목적을 위한 열원 어셈블리로의 접근이 엔진을 방해하지 않고 제공되는 한 쌍의 스터링 엔진을 포함하는 스터링 엔진 어셈블리를 제공한다. Thus, for the first time, the present invention provides a stirling engine assembly comprising a pair of stirling engines provided that access to the heat source assembly for maintenance purposes is provided without disturbing the engine.
열원 어셈블리는 임의의 적합한 열원일 수 있고, 이들은 공지되어 있다. 그러나, 바람직하게는, 열원 어셈블리는 버너이다. 더 구체적으로는, 열원 어셈블리는 가스를 사용하는 버너이다. The heat source assembly can be any suitable heat source, which is known. Preferably, however, the heat source assembly is a burner. More specifically, the heat source assembly is a burner using gas.
버너 어셈블리 내의 통로를 막거나 또는, 엔진 구성소자의 야금(metallurgy)을 포함할 수 있는 오염물질로부터 자유로운 한(예를 들어, 스테인리스 강을 부식하는 몇몇 바이오연료에서의 황), 버너는 기체 연료 또는 기체 상태로 될 수 있는 임의 연료에 의해 공급될 수 있다.As long as it blocks the passage in the burner assembly or is free of contaminants that may contain metallurgy of the engine components (eg sulfur in some biofuels that corrode stainless steel), the burner is a gaseous fuel or It can be supplied by any fuel that can be in gaseous state.
엔진의 모두에 열을 제공하도록 배열된 단일 열원 어셈블리가 있다. 이는 더 간단한 히터 설계를 가져온다. 그러나, 열원 어셈블리는 각각의 엔진에 대해 개별 열원을 포함할 수 있다. 이는 더 유연한 시스템을 제공하며 2 개의 엔진의 독립적 제어를 허용한다. 또한, 열 어셈블리가 버너인 경우, 각각의 버너를 위한 개별 열원을 가지는 것은 2 개의 엔진을 위한 단일 배출 가스 수집기를 설계하는 것을 더 쉽게 만든다. There is a single heat source assembly arranged to provide heat to all of the engines. This results in a simpler heater design. However, the heat source assembly may include a separate heat source for each engine. This provides a more flexible system and allows for independent control of the two engines. Also, if the thermal assembly is a burner, having separate heat sources for each burner makes it easier to design a single exhaust gas collector for two engines.
바람직하게는 각각의 버너는 대체로 접선 방향으로 각각의 버너로부터 멀리 배출 가스 흐름을 지향하도록 나선형 구성을 가지는 배출 가수 방출구를 가진다. Preferably each burner has a discharge gas outlet having a spiral configuration to direct the exhaust gas flow away from each burner in a generally tangential direction.
2 개의 엔진이 장착될 수 있는 다수의 방법이 있다. 2 개의 엔진은 공통 하우징을 공유할 수 있다. 이 경우에, 하우징 내의 가스 공간의 일부는 엔진 모두에 공통된다. 이들은 서로 직접적으로 장착되는 자신의 독립적 내부 가스 공간을 각각 가지는 2 개의 엔진일 수 있거나, 또는 공통 지지부 상에 장착되는 2 개의 독립적 엔진일 수 있다. There are a number of ways in which two engines can be mounted. The two engines may share a common housing. In this case, part of the gas space in the housing is common to both engines. These may be two engines each having its own independent internal gas space mounted directly on each other, or may be two independent engines mounted on a common support.
본 발명에 따른 스터링 엔진 어셈블리에 관한 예는 첨부한 다음의 도면을 참고로 하여 설명되어 있다:An example of a stirling engine assembly according to the invention is described with reference to the following attached drawings:
도 1은 제 1 어셈블리에 관한 개략도이다;1 is a schematic view of a first assembly;
도 2는 제 1 어셈블리의 버너 및 배출 어셈블리에 관한 더욱 상세한 도면이다; 2 is a more detailed view of the burner and exhaust assembly of the first assembly;
도 3은 도 1 과 유사한 제 2 어셈블리의 개략도이다;3 is a schematic view of a second assembly similar to FIG. 1;
도 4는 제 2 어셈블리의 버너 및 배출 어셈블리에 관한 더욱 상세한 도면이다; 4 is a more detailed view of the burner and exhaust assembly of the second assembly;
도 5a는 배기 가스(flue gas) 수집기에 관한 확대도이다; 그리고5A is an enlarged view of a flue gas collector; And
도 5b는 수집기 매니폴드(manifold)를 나타내는 도 5a에서 X-X 선을 통한 단면도이다. FIG. 5B is a cross-sectional view through the X-X line in FIG. 5A showing the collector manifold. FIG.
도 1은 제 1 선형 프리 피스톤 스터링 엔진(1) 및 제 2 선형 프리 피스톤 스터링 엔진(2)을 나타낸다. 각각의 엔진은 헤드(3), (도시되지 않은) 냉각재 회로에 의해 냉각된 냉각부(4) 및 전기 전력이 하나 이상의 전기 출력 V로 발생되는 교류 영역(5)을 가진다. 스터링 엔진의 이들 태양 모두는 공지되어 있다. 1 shows a first linear free
엔진(1,2)은 축방향으로 정렬된 구성으로 배열된다. 엔진은 도 1에 도시된 바와 같이 동일한 하우징을 공유할 수 있다. 이 경우에, 엔진은 여전히 통상적 설계로 주로 이루어지지만, 엔진 헤드가 닫힌 돔(dome)을 가지는 것보다는, 개방되어 있는 인접한 엔진의 헤드로 고온 단부(hot end)에서 노출된다. 대안으로는, 2 개의 독립적 엔진은 서로 가깝게 인접하여 장착될 수 있다. 이들은 서로 직접적으로 연결되거나, 또는 단단히 또는 탄성적으로 공통 하우징에 연결되어서, 하나의 엔진에 의해 발생된 힘은 다른 엔진에 전송된다. 전체 엔진 어셈블리는 안정된 배열에도 불구하고 여전히 일어나는 작은 진동을 흡수하도록 (도시되지 않은) 탄성 마운트상에 장착된다. The
양 헤드에 공통되는 복수의 길이방향으로 신장하는 핀(6)을 가진 2 개의 엔진의 헤드(3)가 제공된다. 대안으로 이들은 환형 지느러미부 또는 개별 핀을 닮은 지느러미부일 수 있다. Two
도 1에 도시된 바와 같이, 단일 버너(7)는 공통 헤드(3)에 열을 제공하도록 공통 헤드(3)를 둘러싸고 있다. 그러나, 자신의 환형 배기 가스 수집기(8)를 가지는 각각의 헤드(3)가 제공된다. 버너 및 배기 가스 수집기 배열은 도 2를 참고로 이하 더욱 상세하게 설명되어 있다. As shown in FIG. 1, a
배기 가스 수집기(8)는 열 교환기 어셈블리(10)에 통해 있다. 이는 가정용 가정용 온수 및 난방(domestic water and space heating)에 사용하기 위해 열 출력(T)을 발생한다. 열 교환기는 제 1 챔버(11), 제 2 챔버(12) 및 제 3 챔버(13)로 나누어진다. 제 1 챔버(11) 안에 보조 버너(14)가 있다. 이는 자신의 가스/공기 공급기를 가지고 엔진 버너(7)와 독립적으로 동작할 수 있다. 엔진 버너(7) 및 보조 버너(14)는 제어기(C)에 의해 제어된다. 보조 버너(14)는 시스템이 엔진 버너(7) 단독으로 가능한 것보다 더 큰 열 요구를 충족하도록 허용한다. 보조 버너(14)는 열 교환기(10)를 통해 수액기(receiver liquid)의 순환을 위한 나선형 경로를 제공하는 제 1 열 교환기 코일(15) 상으로 외부 반경방향으로 소화(fire)한다. 보조 버너로부터의 배출 가스는 수평 배플(16) 주위로 통과하고 중심방향으로 신장한 덕트(duct)(17)를 따라 제 3 챔버(13)에 공급된다. 배기 가스 수집기(8)로부터 배출 가스는 제 2 챔버(12)의 중심부에 공급되고, 이들 가스는 제 1 코일(15)의 나선형 통로의 연속인 제 2 열 교환기 코일(18)로 외부 반경방향으로 흐른다. 이들 가스는 제 3 열 교환기 코일(20)(이전 코일의 연속)을 통해 통과하기 전에 제 1 챔버(11)로부터의 가스와 결합하는 제 3 챔버(13)로 하부 배플(19) 주위로 통과하고 배기 가스 배출구를 통해 나간다. 이런 점에서, 가스는 혼합물의 이슬점 아래로 가스의 온도가 떨어지는 점으로 냉각되어 응축(condensation)은 열 복구 과정의 효율성을 극대화하며 일어난다. 응축은 당해 기술에 공지되어 있는 적합한 트랩 배열을 통해 응축 드레인(22)을 통해 흘러 나간다. The
버너 어셈블리는 도 2를 참고로 하여 더욱 상세하게 설명되어 있다. The burner assembly is described in more detail with reference to FIG. 2.
버너(7)는 환형 복열기(recuperator) 채널(31)에 접하여 통해 있는 연소 가스 입구(30)를 포함하여, 이에 의해 유입 가스를 채널 주위로 빙빙 돌게 한다. 버너는 개별 가스 및 공기 공급기로 공급될 수 있거나, 또는 가스와 공기의 예비혼합물(premixture)로 공급될 수 있다. 채널(31)은 유입 가스가 버너에 도달하기 위해 흘러야 하는 환형 배플(32)을 가진다. 이는 상기 과정에서 유출하는 배출 가스로부터 열을 흡수하도록 한다. 복열기 채널(31) 안에 버너 메쉬(35)로 유입하는 혼합물의 분산을 보장하는 제 1 혼합물 분산 플레이트(33) 및 제 2 혼합물 분산 플레이트(34)가 있다. The
버너 메쉬(35)는 편직/직조(knitted/woven) 금속 메쉬, 세라믹 폼(ceramic foam), 세라믹 플라그 또는 임의의 다른 적합한 재료와 같은 임의의 공지된 재료로 이루어질 수 있는 환형의 구성을 가진다. 메시(35)는 이하 설명되어 있는 바와 같이 유지 및 어셈블리의 용이를 위해 2 개의 반원 부분으로 나누어진다.
연소된 가스가 엔진 헤드(3)으로 열을 내준다면, 도 5a 및 5b에 더욱 상세하게 도시되어 있는 배기 가스 수집기(8)로 들어간다. 각각의 수집기는 내부 부분(40) 및 외부 매니폴드(41)를 포함한다. 내부 부분(40)은 세라믹이고 매니폴드(41)로 배출하는 복수의 출구(43)로 (도시되지 않은) 뻗어있는 나선형 반경 채널 에 의해 통하는 복수의 원주방향으로 이격된 입구(42)를 가진다. 이는 가스가 일단 매니폴드(41)로 들어간다면, 가스가 매니폴드의 원주 주위로 그리고 열 교환기 헤드로 공급되는 접선 방출구(44)의 밖으로 매끄럽게 계속하여 흐르는 것을 보장한다. If the burned gas gives heat to the
수집기 내부(40)는 내부 채널의 나선형 라인을 따라 2 개의 반-환형 절반 세그먼트로 이루어진 세라믹 재료로 되어 있다. 개스킷(예를 들어, 세라믹 섬유 매트 또는 니켈을 박은 그래파이트(nickel loaded graphite))(45)는 절반부를 보호하고 임의의 가스 흐름을 방해하기 위해 절반부 사이에 제공된다. The
매니폴드(41)는 한 쌍의 반-환형 세그먼트로부터 조립된다. 매니폴드는 내부 표면 상에 위치 플랜지(46)를 가진다. 이들은 매니폴드(41)의 반경방향 최외각부에서 환형 흐름 통로(47)를 형성하도록 어셈블리 상에서 함께 내부 부분(40)의 세그먼트를 강압한다(force). 도 5a로부터 명백한 것으로, 매니폴드(41)의 2 개의 절반부 사이의 스플릿(split)은 관통-흐름(through-flow)을 막기 위해 그리고 누설의 위험을 최소화하기 위해 90˚만큼 내부 부분의 스플릿으로부터 오프-셋된다. 매니폴드(41)의 2 개의 부분은 개스킷에 의해 밀폐되는 조인트와 함께 가깝게 맞추어진 겹쳐진 단부를 가진다.
엔진 어셈블리가 잔여 진동 레벨을 최소화하도록 설계되어 있더라도, 결합된 어셈블리는 어느 정도는, 특히 시작 또는 그리드(grid) 연결/연결해제와 같은 순간적인 동작 동안 여전히 진동하며, 세라믹 세정기와 같은 고정된 밀봉에 대한 어려움을 방생할 수 있다. 그러므로 가요성(flexible) 밀봉은 버너 어셈블리와 엔 진(1,2) 사이에 제공된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이 인터페이스는 상부 환형 가요성 밀봉(50)과 하부 환형 가요성 밀봉(51)에 의해 밀봉된다. 버너의 열로부터 이들 밀봉을 보호하고 엔진의 작동 효율성을 극대화하기 위해 상부 냉각재 회로(52)는 상부 환형 가요성 밀봉(50) 아래에 직접 제공되고 하부 냉각재 회로(53)는 하부 가요성 밀봉(51) 위에 즉시 제공된다. 이 냉각재 회로는 엔진(1,2)의 냉각부(4)로 유체를 순환하는 냉각재 회로와 평행으로 또는 직렬로 있을 수 있다. Although the engine assembly is designed to minimize residual vibration levels, the combined assembly still vibrates to a certain extent, especially during momentary operations such as start or grid connection / disconnection, and in a fixed seal such as a ceramic scrubber. Can cause difficulties. Therefore, a flexible seal is provided between the burner assembly and the engines (1, 2). As shown in FIG. 2, this interface is sealed by an upper annular
위에서 설명된 버너 배열의 어셈블리가 설명되어 있다. The assembly of the burner arrangement described above is described.
이상적으로는, 엔진 쌍(1,2) 주위의 버너의 초기 어셈블리는 모듈이 적용 내에서 제자리에 장착되기 전에 수평으로 수행된다. 그러나, 적용 내에서 상부 단부에 장착된 엔진 쌍(1,2)과의 어셈블리를 수행하는 것이 가능하다. 유지 작업을 위한 임의의 버너 이동(removal)은 수직의 어셈블리 상에서 수행될 것이다. Ideally, the initial assembly of the burners around the engine pairs 1, 2 is performed horizontally before the module is mounted in place in the application. However, it is possible to carry out assembly with the engine pairs 1, 2 mounted at the upper end in the application. Any burner removal for the maintenance operation will be performed on the vertical assembly.
버너 어셈블리는 상부 버너 지지 플레이트와 하부 버너 지지 플레이트 사이에 장착되고, 각각은 엔진이 인시투(in situ)인 경우 외부 부분(69 74)이 설치되도록 허용하기 위해 2-부분 구성(내부(60, 61) 및 외부(69,74))을 가질 수 있다. The burner assembly is mounted between the upper burner support plate and the lower burner support plate, each of which has a two-part configuration (inner 60, to allow the
초기에, 상부 및 하부 내부 버너 지지 플레이트(60, 61)는 제조 동안 엔진에 납땜된다. 상부 절연 블록(62) 및 하부 절연 블록(63)은 개별 내부 버너 지지부에 인접한 엔진 주위로 맞추어진다. 이들은 다시 2-부분 반-환형 구성으로 이루어진다. 2 개의 부분의 결합 면은 예를 들어, 세라믹 섬유 매트와 함께 끼워지거나 또는 대안으로는 조인트를 통해 임의의 직접 방사 경로를 방지하기 위해 이용하는 연동하는 주름부(corrugation)를 가질 수 있다. Initially, the upper and lower inner
(도 5a에 도시된) 배기 가스 수집기의 내부 부분(40)은 제자리에 놓여진다. 매니폴드(41)는 위에서 설명된 바와 같이 이들 상에서 맞추어진다. 반-환형 절연 지지 블록(68)은 2 개의 배기 가스 수집기(8)의 각 측면상에 배치된다. The
상부 외부 버너 지지 플레이트(69)는 상부 내부 버너 지지 플레이트(60)로 제위치에 용접된다. 납땜된 밀봉 지지 링(69A)을 가지는 상부 환형 가요성 밀봉(50) 및 상부 냉각재 채널(52) (이들 모두는 엔진(2) 상에 구비하기 위해 충분히 큰 경우 단일 환형 조각일 수 있다) 엔진 아래로부터 밀어 올려진다. 상부 환형 가요성 밀봉(50)의 상부는 상부 외부 버너 지지 플레이트(69)의 최외각 에지 상에 구비된다. The upper outer
2 개의 반-환형 세그먼트로 각각 이루어지고, 분산 플레이트(33, 34) 및 버너 메시(35)를 포함하는 버너 몸체는, 버너 몸체가 접선 가스 수집기 방출구(44) 주위로 맞춰지는 것을 보장하며, 이전 소자들 주위로 조립된다. 다양한 세그먼트 사이의 조인트는 누설을 예방하기 위해 개스킷을 구비하는 연동 조인트를 타이트하게 맞춘다. 냉각재 채널(52)은 복열기 채널(31)로부터 고정된 볼트(70)를 사용하는 버너 몸체에 관련하여 고정된다. 클램핑 링(71)은 제 위치에 밀봉을 고정하도록 상부 환형 가요성 밀봉(50) 주위로 맞춰진다. The burner body, which consists of two semi-annular segments, each comprising a
납땜된 밀봉 지지 링(72)을 가지는 하부 냉각재 채널(53)은 아래로부터 눌려지고 볼트(73)를 사용하여 복열기 채널(31) 내로부터 제 위치에 죄어진다. 하부 외부 버너 지지 플레이트(74)는 하부 내부 버너 지지 플레이트(61) 상으로 용접된다.
2 개의 조각 구성을 가지는 배플(32)은 상부 혼합물 분산 플레이트(33) 주위 로 맞추어지고 볼트(75)에 의해 제 위치에 고정된다. 2 개의 조각 구조물을 가지는 버너 입구 플레이트(76)는 배기 가스 방출구(44) 주위로 이를 맞추도록 처리하는 버너 몸체의 외부 위치설정 립(77) 주위로 맞추어진다. 배기 가스 방출구(44)가 연소가능한 혼합물의 누설을 방지하기 위해 기밀(gas-tight) 밀봉을 구비하는 동안 2 개의 절반부 사이의 조인트는 개구부에 대해 안정한 개스킷을 구비한다. 클램핑 링(78)은 도시된 바와 같이 버너 입구 플레이트(76) 주위에 형성된다. The
하부 환형 가요성 밀봉(51)은 이때 밀봉 지지 링(72)의 립 및 외부 하부 버너 지지 플레이트(74)의 외부 에지 주위로 아래로부터 눌러진다. 클램핑 링(79)은 클램핑 링(71)과 동일한 방식으로 하부 밀봉 주위에 형성된다. The lower annular
위에서 설명된 절차에서, 냉각 채널(52, 53)은 한 조각의 환형 구성소자들이다. 그러나, 전체 버너 어셈블리가 반-환형 세그먼트로 나누어지도록 허용하는 모든 환형 구성소자를 쪼개는 것이 더 간단할 수 있다. 2 개의 냉각 채널 세그먼트는 히터 헤드 주위 위치로 놓일 수 있고, 적당한 경우 세라믹 매팅(matting) 또는 개스킷을 가지는 모든 조인트를 단단하게 밀봉한다. In the procedure described above, the cooling
플레임 프로브(flame probe), 점화기(igniter) 및 열전대(thermo couple)와 같은 다른 구성소자가 여기에 도시되어 있지 않지만, 그러나 요구되는 경우, 통상적인 방법으로, 설치될 수 있다. Other components such as flame probes, igniters and thermocouples are not shown here, but may be installed in a conventional manner, if desired.
본 발명의 제 2 예는 도 3 및 도 4에 도시되어 있다. A second example of the invention is shown in FIGS. 3 and 4.
구성소자의 대부분은 제 1 예에 도시된 것들과 동일하고 동일한 참조 번호로 표시되어 있다. Most of the components are the same as those shown in the first example and are denoted by the same reference numerals.
연소가능한 가스(80)의 공급기를 각각 가지는, 2 개의 버너 메시(35a, 35b)가 존재하는 것이 차이점이다. 이전 예의 2 개의 입구보다는 차라리 열 교환기(10)의 제 2 챔버(12)로 단일 입구만을 제공하는 단일 배기 가스 수집기(81)가 2 개의 메시(35a, 35b) 사이에 있다. The difference is that there are two burner meshes 35a and 35b, each having a supply of
2 개의 버너의 각각이 자신 가스/공기 스트림을 가지는 경우, 각각의 스트림은 개별 버너에 대한 제어기(C)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, WO 2004/085893에 설명된 바와 같이 다중-포트 스플리터(splitter)로부터이다. 스플리터 밸브는 또한 보조 버너(14)에 공급하는데 사용될 수 있다. 이는 완전히 독립적으로 제어가능한 2 개의 스터링 엔진을 가지는 시스템을 제공한다. 대안으로는, 다중-포트 스플리터 밸브 대신에, 2 개의 연속적 2-포트 스플리터 밸브, 즉 보조 버너와 엔진 사이의 흐름을 분리하기 위한 하나 및 엔진 버너 사이의 스플릿을 제어하기 위해 엔진 브랜치(branch)에서의 다른 하나가 사용될 수 있다. If each of the two burners has its own gas / air stream, each stream can be controlled by the controller C for the individual burners. For example, from a multi-port splitter as described in WO 2004/085893. The splitter valve can also be used to feed the
대조적으로, 제 1 실시예에서 2 개의 엔진은 방출구(44)에서 활성된 솔레노이드 버터플라이 밸브를 통해 제어된다. In contrast, the two engines in the first embodiment are controlled via solenoid butterfly valves activated at the
냉각재 회로(52, 53)를 통하는 물의 순환은 또한 위에서 언급된 버너를 제어함으로써 고온 단부에서의 온도가 제어되는 것과 동일한 방식으로 엔진의 냉각부의 온도를 제어하기 위해 제어된다. The circulation of water through the
엔진 헤드와 관련하여 버너의 축방향 위치는, 실질적 반대방향으로 이들이 작동하도록 각각의 엔진의 작동의 균형을 잡기 위해 각각의 스터링 엔진 헤드에 제공된 열의 균형을 잡기 위해 조립동안 조절될 수 있고, 균형을 벗어난 진동은 최소 화된다. 축방향 위치는 또한 시간 상의 균형의 변화가 보상되도록 하는 정기적인 서비스 동안 변경될 수 있다. The axial position of the burners in relation to the engine head can be adjusted during assembly to balance the heat provided to each stirling engine head to balance the operation of each engine so that they operate in substantially opposite directions, and balance Off-vibration is minimized. The axial position can also be changed during regular service so that changes in balance in time are compensated for.
(위에서 설정된 바와 같이) 2 개의 언젠 헤드의 온도가 독립적으로 제어될 수 있는 경우 엔진은 작동하는 동안 균형이 맞추어질 수 있다. 연소율(firing rate)에서의 약간의 차이가 요구될 수 있도록 엔진 상의 광범위한 특성이 있는 경우, 위에서 언급된 축방향 위치설정을 제어하는 것에 더하여, 이러한 제어는 요구될 수 있다. 대안으로는, 2 개의 엔진 헤드의 온도가 함께 상승하는 것이 필요할 수 있지만, 그러나 엔진들 사이의 제조 허용에 있어서의 변화, 또는 상부 엔진과 하부 엔진 사이의 작동에서의 중력-유도(gravity-induced) 차는 동일한 비율로 가열되는 경우에 조차, 열 온도 변화를 가져올 수 있다. 독립적 제어는 이 변화를 방지할 수 있다. The engine can be balanced during operation if the temperatures of the two heads can be controlled independently (as set above). In addition to controlling the axial positioning mentioned above, such control may be required if there is a wide range of characteristics on the engine such that a slight difference in firing rate may be required. Alternatively, it may be necessary for the temperatures of the two engine heads to rise together, but a change in manufacturing permit between the engines, or gravity-induced in operation between the upper and lower engines. Even if the tea is heated at the same rate, it can bring a change in thermal temperature. Independent control can prevent this change.
위에서 설명된 설계가 수직 방위로 엔진 쌍을 사용하더라도, 수평 구성으로 위에서 설명된 구성들의 어느 하나를 사용하는 것이 가능하다.Although the design described above uses engine pairs in a vertical orientation, it is possible to use any of the configurations described above in a horizontal configuration.
본 발명의 내용에 포함되어 있음.Included in the context of the present invention.
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