CN114630992B - 具有热交换器的设备 - Google Patents

Abstract

具有热交换器(1)的设备，所述热交换器具有被气态的第一载热体流经的第一流动部(5)，并且具有被气态的第二载热体流经的第二流动部(6)。在所述第一流动部(5)的上游设置有燃烧室(4)，所述燃烧室可选地延伸直至进入第一流动部(5)中。在所述第一流动部(5)上连接有两个输送管道(2、3)，所述输送管道中的第一输送管道(2)与热学的太阳能设备(23)相连接，而第二输送管道(3)则与用于可燃气体‑空气混合物的或者用于不可燃气体、尤其是含氧气体、例如空气的源(50)相连接。

Description

具有热交换器的设备

技术领域

本发明涉及一种具有热交换器的设备，所述热交换器具有被气态的第一载热体流经的第一流动部并且具有被气态的第二载热体流经的第二流动部，其中，在第一流动部的上游设置有燃烧室，所述燃烧室可选地延伸直至进入第一流动部中。

背景技术

从US2018/0347858 A1中已知这种类型的设备，在所述设备的情况下，热学的太阳能设备与用于空气-气体混合物的燃烧器相结合。然而，所述已知设备存在缺点，因为燃烧器必须直接设置在太阳能设备或者其凹面镜的区域内，这构成一定的安全风险，并且热交换器可能远离在其中需要所产生的热的设备。

发明内容

本发明的任务在于，在这里提供补救措施。

该任务通过一种具有热交换器的设备解决。

根据本发明，在第一流动部上连接有两个输送管道，所述两个输送管道中的第一输送管道与热学的太阳能设备相连接。第二输送管道能够根据需要与用于可燃气体-空气混合物的或者用于不可燃气体、尤其是含氧气的气体、例如空气的源相连接。如果热学的太阳能设备产生足够的热，则仅将来自太阳能设备的加热气体输送给热交换器的第一流动部。如果热学的太阳能设备未产生足够的热，则在本发明的一种实施方式中仅将可燃气体-空气混合物输送给热交换器的第一流动部，所述可燃气体-空气混合物在燃烧室中燃烧。

为了点燃所述可燃气体-空气混合物，能够根据需要在燃烧室中设置有点火装置。

为了控制通过输送管道的流动，能够在本发明的一种实施方案中规定，在第二输送管道中设置有阀，所述阀将第二输送管道与通向热学的太阳能设备的输入管道相连接并且中断第二输送管道至热交换器的连接或者控制通过第二输送管道的通流量。由此，第二输送管道的气体要么能够直接输送给热交换器(在该第一种情况下是可燃气体-空气混合物)，要么不是直接将气体(在该第二种情况下例如是纯的空气)输送给热交换器，而是在太阳能运行可行时，经由通向太阳能设备的输入管道和太阳能设备的第一输送管道转向。太阳能设备的气体加热达到的优选的温度范围在500℃至1500℃的数量级内，优选地在600℃至1200℃之间，特别优选地在700℃至1000℃之间。

本发明的如下的实施方式也是可行的，在所述实施方式的情况下，输送给太阳能设备的气体不仅是纯的空气，而且也向气体中添加燃料，所述燃料随后在燃烧室中燃烧。如果气体例如在天空多云的情况下虽然在太阳能设备中进行了加热，但并未达到足够高的温度，则这种实施方式是有利的。通过燃料能够在燃烧室中最终产生具有足够高的温度的气体。在该实施方式的情况下应当注意的是，使太阳能设备中的气体加热达到的温度和燃料-气体混合物的饱和度相互协调，使得在太阳能设备中不会发生燃烧或者爆炸。在该实施方式的情况下，太阳能设备中的气体加热所达到的温度范围优选地在400℃至600℃之间并且燃料-空气混合物的混合比是超化学计量比，即存在过量空气，优选比例为1.5:1至3:1，优选为2:1至2.5:1。

在本发明的一种替选的实施方式中，如果太阳能设备中的气体的温度不是足够高，则也能够将燃料借助装置直接输送到燃烧室中(在液态燃料的情况下注射到燃烧室中或者在气态燃料的情况下喷射到燃烧室中)。如果太阳能设备完全不运行并且仅将含氧气体、如空气通过第二输送管道直接输送给燃烧室，则也能够使用所述用于输送燃料的装置。

优选地使用气体、尤其是生物气体或者氢气作为燃料。

如果不使用截止或换向阀，而是使用调节阀，则能够实现另外的混合运行方式。

根据本发明的设备的优点至少在于，热交换器不必处于紧邻热学的太阳能设备的位置，并且由于通过第一输送管道单独输送来自太阳能设备的气体并且通过第二输送管道单独输送可选地可燃气体-空气混合物以及前述的组合可能性能够实现可靠的并且可良好控制的运行管理。

在本发明的范围内能够使用任何已知的热学的太阳能设备，借助所述热学的太阳能设备能够产生具有期望的温度的高温气体、优选是高温空气。

但是，在本发明的范围内优选的是，太阳能设备具有凹面镜，优选具有抛物面镜，即旋转抛物面形式的凹面镜，因为借助这种类型的镜子能够在镜子的焦点上产生高温。

在本发明的情况下，凹面镜不必在其整体上具有理想的抛物面镜的形状，虽然这对于优化地利用太阳能是值得推荐的。但是也可能足够的是，凹面镜至少在局部具有抛物线状地弯曲的镜面。尤其是所述凹面镜也能够在局部具有(可选地近似于)圆锥体形的镜面。

由于凹面镜通常处于室外，因此有利的是，保护其不受天气影响，尤其是不受强风的影响。根据本发明，这通过如下方式实现：即镜面至少部分地由可调节的区段构成。

根据本发明，对此又有多种可能性。一种可能性在于，凹面镜在其基座上具有带有抛物面状的镜面的碗状件，并且所述可调节的区段可枢转地设置在碗状件上。所述可枢转地支承在碗状件的边缘上的并且基本上沿凹面镜的或者说抛物面镜的母线的方向延伸的薄片能够向内、即大致朝向镜子的中心的方向枢转，由此不仅减小凹面镜的作用面，而且也保护碗状件的以及薄片的镜面，因为碗状件被薄片覆盖并且薄片的镜面向内或者向下翻转。

在一种替选的实施方式中，所述可调节区段是从碗状件出发沿抛物面的轴线的方向依次排列的环形薄片。也就是说，如果凹面镜处于其运行位置上，则一个环形薄片连接至碗状件并且然后可选地存在的另外的环形薄片依次相互连接。如果太阳能设备未处于运行中，则使环形薄片在凹面镜的或者说抛物面镜的轴线的方向上下降，使得其大致处在碗状件的高度上并且围绕碗状件。

在使用凹面镜或者说抛物面镜的情况下，在其内部、优选地在焦点上设置有加热头。

在本发明的情况下也可行或者优选的是，凹面镜的至少一个区段大致具有圆锥体的形状并且可选地凹面镜的基座或者下部附加地具有旋转抛物面的形状或者类似形状。这能够实现使阳光不是恰好聚焦到加热头所处的焦点上，因为尤其是在较大型的凹面镜的情况下这可能在加热头的各个区域上产生极高的局部温度，而是让光线更均匀地分布到加热头被照射的面上。

根据本发明，加热头设置在保持件的端部，所述保持件具有同心的、优选分离的两个管，所述两个管在其间构成环状间隙形式的输入管道，通过该输入管道实现将较冷的气态载热体输送至加热头，其中，通过内部的管实现将较热的气态载热体输出。

由此，加热头设置在保持件上，其中，该保持件非强制性地、但优选地由所述两个同心管本身构成。由此得到设备的极简单的结构。

根据本发明，保护凹面镜免受天气影响的一种另外的可能性在于，凹面镜相对于保持件和加热头可移动地设置。通过这种方式，例如在保持件竖直地设置时，能够将凹面镜从升高的位置移动到下降的位置上。在所述下降的位置上，凹面镜也能够根据需要由壳体、顶盖或者类似部件来保护。

在这种情况下，保持件本身连同加热头优选地位置固定地设置，这具有如下优点：所述由于其运行而可选地仍然温度极高的加热头在凹面镜下降的情况下也保留在初始的运行位置上，在该运行位置上，由于所述仍然高温的加热头引发火灾的危险极小。

为了让太阳能设备跟随太阳运动，凹面镜能够——如本身已知的那样——相对于保持件在竖直方向上可枢转地设置。为此，凹面镜能够具有缝槽，所述缝槽优选地从凹面镜的轴线出发沿着凹面镜的母线设置，其中，保持件穿过缝槽引导。

附图说明

本发明的另外的特征和优点从后续对本发明的优选的、不限制保护范围的实施例的说明中得出。附图如下：

图1示出能够在根据本发明的设备中使用的热交换器的根据本发明的一种实施方式，其处于第一运行位置上，

图2示出图1中的热交换器，其处于第二运行位置上，

图3示出热学的太阳能设备的根据本发明的第一实施方式，其具有可枢转的薄片，

图4示出图3中的太阳能设备的俯视图，

图5以剖视图示出图3中的太阳能设备，其处于运行位置上，

图6从左侧示出图5中的太阳能设备，

图7示出太阳能设备的不具有薄片的碗状件的俯视图，

图8示出图3中的太阳能设备，其处于静止位置上并且具有向内枢转的薄片，

图9以俯视图示出处于图8中的位置上的太阳能设备，

图10示出图3至图9中的太阳能设备的调节机构，

图11以剖视图示出根据本发明的太阳能设备的第二实施方式，其处于运行位置上，

图12示出图11中的太阳能设备，其具有向内枢转的薄片，

图13以俯视图示出图11和图12中的太阳能设备，其中，仅几个薄片向内枢转，

图14示出根据本发明的太阳能设备的第三实施方式，其处于运行位置上，

图15示出图14中的太阳能设备，其具有向内枢转的薄片并且处于静止位置上，

图16从上方示出处于图15中的位置上的太阳能设备，

图17示出根据图14至图16的太阳能设备，在所述太阳能设备的情况下，部分薄片向内枢转，

图18示出图14至图17中的太阳能设备的不具有薄片的碗状件的俯视图，

图19示出根据本发明的太阳能设备的第四实施方式，其处于运行位置上，

图20以剖视图示出图19中的实施方式，其处于运行位置上，

图21以剖视图示出图19的和图20中的实施方式的细节，

图22示出图19至图21中的实施方式，其处于在运行位置和静止位置之间的中间位置上，

图23示出图19至图22中的实施方式，其处于静止位置上，

图24以剖视图示出根据本发明的太阳能设备的第五实施方式的细节，其处于运行位置上，

图25示出根据本发明的太阳能设备的第六实施方式，其处于运行位置上，

图26以剖视图示出图25中的实施方式处于运行位置上的细节，

图27示出图25和图26中的实施方式处于静止位置上的细节，

图28示出凹面镜的几何形状对于对太阳能设备的加热头的日照的影响，

图29示出太阳能设备的加热头的根据本发明的一种实施方式，

图30以剖视图示出图29中的加热头，以及

图31示出加热头的一种改进的实施方式的细节图。

具体实施方式

各附图示出根据本发明的设备的实施方式，但这些实施方式只是示例性的，并且除了根据本发明要求保护的特征之外，在本发明的范围内，多个部件也能够不同地实施，而无需在下面特别地述及。

在图1中示出能够在根据本发明的设备中使用的热交换器1的根据本发明的一种实施方式。该热交换器1具有用于气态的载热体、如空气的第一输送管道2，所述第一输送管道与例如在图2至图29中示出的热学的太阳能设备相连接。借助第二输送管道3从源50中要么将空气、要么将可燃气体-空气混合物输送给热交换器1。

所述两个输送管道汇入燃烧室4中，热交换器1的通过箭头5象征性地示出的第一流动部从所述燃烧室出发。热交换器的第二流动部例如通过管6构成，有另外的流体载热体流经这些管，所述另外的流体载热体优选是气态的，但是对于特定的应用也可以是液态的。燃烧室4通过其中安装有管6的底部7、分界壁8和盖9限定界限。底部能够同时构成例如压缩式热机的缸的壁。

在分界壁8和盖9之间存在敞开的环状间隙10，气态载热体在其将其大部分热量释放至管6中的载热体之后能够通过所述环状间隙10从燃烧室4中流出。气态载热体在其通过环状间隙10离开燃烧室4后向下流经由分界壁8和内分隔壁12限界的内部环形空间11并且通过出口13流出。在此，将余热从流出的气体传递给流入的气体。

通过第二输送管道3输送的气体首先被引导通过两个环形空间14、15并且在阀21处于图1中示出的位置上时通过入口开口19同样进入到第一流动部5的燃烧室4中。在此，外部的环形空间14由外壁17和外分隔壁18限定界限，而中部的环形空间15由外分隔壁18和内分隔壁12限定界限。内分隔壁12也用作热交换器，以将从热交换器1中通过内部的环形空间11流出的气体的余热传递到通过中部的环形空间15流入的气体上。

能够使通过中部的环形空间15流入的气体的流动转向的阀21处于入口开口19的上游。如果阀21处于图1中示出的位置上，则将气体如已述及的那样从中部的环形空间15并且经由第二输送管道3通过入口开口19引入到燃烧室4中。然而，如果阀21处于图2中示出的位置上，则将入口开口19关闭并且将气体通过围绕第一输送管道2延伸的环状间隙22形式的输入管道引导至热学的太阳能设备。在那里将气体加热并且随后通过第一输送管道2引导至燃烧室4中。

在根据图2的阀位置的情况下通过输入管道22被引导至热学的太阳能设备的气体例如可以是空气或者其它气体或者是燃料-空气混合物。

在本发明的一种实施方式中，能够借助装置、例如一个或者多个喷嘴20将燃料直接输送到燃烧室4中。如果太阳能设备完全未运行或者未提供足够的热量并且仅将含氧气体、例如空气通过第二输送管道直接输送给燃烧室，则也能够使用根据本发明的热交换器1。

为了点燃燃烧室4中的燃料，能够使用点火装置16。

在图1和图2中示出的第一和第二输送管道2、3、输入管道22和入口开口19的呈同心管形式的布置不是强制性的。例如也能够使用相互平行的管道。在这个意义上，阀21也不必同心地围绕第一输送管道2，当然也可行的是，阀处于第二输送管道3的其它部位上并且已在那里一方面控制气态介质从第二输送管道3至输入管道22的通流量并且另一方面控制气态介质从第二输送管道3至入口开口19的通流量。

参考图3至图27描述热学的太阳能设备的基本呈抛物面状的凹面镜形式的优选实施方式。原则上，可能在本发明中使用任何任意的凹面镜或者任何其它的热学的太阳能设备，但是图3至图27的凹面镜具有如下优点：它们具有可运动的薄片，由于所述薄片而能够在例如强风或者风暴的情况下减少相应的凹面镜的作用面。在图3至图18的实施方式的情况下，附加地能够保护凹面镜的镜面免受损坏或者脏污。

根据图3至图27的凹面镜的实施方式和具有保持件75的加热头74的实施方式也能够与根据本发明的具有热交换器的设备的在图1和图2中示出的实施方式不相关地使用并且由此构成独立的发明。

在图3至图10中示出根据本发明的太阳能设备23的第一实施方式，该太阳能设备具有凹面镜24，其内表面或者说镜面25基本具有旋转抛物面的形状。凹面镜具有碗状件26形式的下部或者说基座，在所述碗状件的上边缘27上安装有细长的、略微弯曲的薄片28形式的可调节区段，所述薄片基本在旋转抛物面的母线的方向上延伸，但是在圆周方向上随着与碗状件的间距的增加而以增大的角度α远离母线地弯曲。薄片28经由枢转轴承29与碗状件26相连接，其枢转轴线31处于与碗状件26的边缘27平行、但是以约70°的角度β相对于碗状件26的径向方向33倾斜(图7)的平面中。

由于枢转轴线31的所述倾斜位置，使薄片28在从其在图3至图6中示出的运行位置枢转到在图8至图10中示出的静止位置中的情况下不是径向向内移动，而是相对于径向方向倾斜地移动。这具有如下优点：各薄片28在枢转到静止位置中的情况下不会相互阻碍，而是能够更紧密地相邻设置。

在所示出的本发明的实施方式中，将两个压力介质缸39、例如液压缸或者气动缸用作用于薄片28的枢转驱动装置34，所述压力介质缸在碗状件26的相对置侧上安装在碗状件26的保持件38上。相应的压力介质缸39的活塞40与围绕碗状件26的环41相连接。在薄片28上固定有杆42，在这些杆的自由端部上悬挂有拉力弹簧43，所述拉力弹簧借助其另一端部悬挂在碗状件26上的凸出部44上。

如果活塞40由于压力介质缸39中压力升高而伸出，则环41将杆42向上挤压，由此，杆42使薄片28朝向碗状件26的中心的方向枢转。如果与此相对地将压力介质缸39中的压力释放，则拉力弹簧43再次将杆42拉向下方，由此使薄片28围绕枢转轴承29再次从静止位置枢转到运行位置中。

在图11至图13中示出根据本发明的太阳能设备23的相比于图3至图10的实施方式简化的一种实施方式，在该实施方式的情况下，薄片45是直的并且在运行位置上大致在旋转抛物面的母线的方向上延伸。如在图3至图10的实施方式的情况下那样，薄片45经由枢转轴承29与碗状件26相连接，其枢转轴线31处于与碗状件26的边缘27平行的平面中。但是，在该实施方式的情况下，所有枢转轴线31均以约83°的角度β相对于碗状件26的径向方向33倾斜。

在该实施方式的情况下，仅使用一个唯一的压力介质缸39、例如液压缸或者气动缸作为用于薄片45的枢转驱动装置34，所述压力介质缸一方面支承在碗状件26上的保持件38上并且另一方面支承在薄片45之一上。如果枢转驱动装置34的活塞40伸出，则如在图13中在部分薄片45的情况中可见的那样，依次将分别沿逆时针方向相距最近的薄片45向内挤压，直至所有薄片45均已处于图12中示出的关闭位置或者说静止位置上。如果与此相对地使活塞40从在图12和图13中示出的位置出发返回，则依次将分别沿顺时针方向相距最近的薄片向外挤压，直至所有薄片均已处于图11中示出的运行位置上。

该实施方式具有如下优点：仅一个唯一的薄片45必须借助枢转驱动装置34枢转并且所述由此主动枢转的薄片45依次带动所有其它的薄片45，因为这些薄片同样地依次在相应的纵向边缘35上重叠。

在图14至图18中示出根据本发明的太阳能设备的第三实施方式，其类似于在图3至图10中示出太阳能设备，但是具有两排弯曲的薄片28a、28b。这两排的薄片28a、28b交替毗邻地或者彼此稍微重叠地设置，如尤其是在图17中可见的那样，其中，一排薄片28a设置在内部并且第二排薄片28b设置在外部。

不同于根据图3至图10的实施方式，薄片28a、28b交替地支承在碗状件26的边缘27上的具有不同定向的枢转轴线31、32的枢转轴承29、30上，其中，内排的薄片28a的枢转轴线31以约60°的角度β相对于碗状件26的径向方向33倾斜，而外排的薄片28b的枢转轴线32则以约83°的角度γ相对于碗状件26的径向方向33倾斜(图18)。

为了图示说明，在图17中示出的内排薄片28a处于静止位置上，并且外排薄片28b处于运行位置上。但实际上是借助如已针对根据图3至图10的实施方式所描述的共同的枢转驱动装置34同时驱动和枢转所有的薄片28a、28b。

在所描述的所有实施方式的情况下，每个薄片28、28a、28b、45在纵向边缘35上具有弯头36，薄片借助所述弯头支承在相邻薄片28、28a、28b、45的纵向边缘37上。在根据图11至图13的实施方式的情况下，相邻薄片45的重叠是必要的，以使所述受到驱动的薄片45在打开和关闭凹面镜24的情况下依次带动相邻的薄片45。附加地，所述重叠在所有的实施方式的情况下均具有如下优点：薄片28、28a、28b、45在运行位置上能够相互支撑，这不仅确保镜面25的较精确的几何形状，而且也确保凹面镜24在外部天气影响的情况下、例如在刮风或者积雪的情况下的稳定性。在此，各个薄片28、28a、28b、45的弯头36或者说重叠部不仅能够分别仅设置在每个薄片28、28a、28b、45的纵向边缘35上，而且也能够最好如图17示出的那样设置在两个纵向边缘35、37上。同样可行的是，各薄片交替地在两个纵向边缘35、37上具有弯头36或者完全不具有弯头36。作为替选或者作为附加，如果薄片28、28a、28b、45具有稍大的壁厚，则也能够在一个边缘35或者两个纵向边缘35、37上安装有纵向凹部，在所述凹部中容纳有所述相应另一个纵向边缘35、37，以便实现相邻薄片28、28a、28b、45的重叠。

在图19至图23中示出根据本发明的太阳能设备的第四实施方式，在图20中以剖视图示出所述实施方式处于运行位置上。该实施方式具有环形薄片46a、46b，其中，下部的环形薄片46a直接连接到碗状件26的边缘27上并且上部的环形薄片46b连接到处于其下方的环形薄片46a上。薄片46a、46b能够在凹面镜的轴线47的方向上移动。当然原则上也可行的是，使用两个以上的环形薄片46a亦或仅使用一个唯一的环形薄片46a，所述环形薄片相对于碗状件26可移动地设置。

在图19至图23中示出的实施方式的情况下，为了移动薄片46a、46b而在凹面镜24的相对置的侧面上设有两个压力介质缸48。每个压力介质缸48的缸49安装在保持件51上，所述保持件在示出的实施方式中具有盘的形状，其固定在碗状件26上。

在碗状件26的边缘27和盘形保持件51之间总共安装有四个围绕碗状件26的圆周均匀分布的支杆52。在下部的薄片46a上同样地安装有相应设置的支杆53，这些支杆在下部的薄片46a的上部边缘54和处于径向平面中的、并且大致设置在薄片46a的下部边缘55的高度上的支杆56之间延伸。支杆52和53用于，在将薄片46a、46b从图20和图21中示出的运行位置移动到图23中示出的静止位置时，引导分别处于其上方的环形薄片46a、46b。

在所示出的实施方式中，压力介质缸48具有两级活塞57，其中，每一级大致具有薄片46a、46b的高度。两级活塞57的上部的级58在其自由端部61上与上部薄片46b的上部边缘62相连接。如果将压力从压力介质缸48中释放，则环形薄片46a、46b由于其自重而下降并且在此依次将压力介质缸48的两级活塞57挤压到缸49中，如图22中示出的那样，直至到达图23中示出的结束位置或者说静止位置。如果使压力介质缸48处于压力下，则将两级活塞57的两个级先后或者同时从缸49中挤出并且使环形薄片46a、46b移动到在图19至图21中示出的位置。

在图24中示出根据本发明的太阳能设备23的相对于根据图19至图23的实施方式稍加更改的另外的一种实施方式，在该实施方式的情况下不使用支杆52、53。取而代之的是，所述下部的环形薄片46a在其上部边缘63的区域内与弓形件64相连接，该弓形件与两级活塞57的下部的级59的上端部65相连接。在该实施方式的情况下，对所述两个环形薄片46a、46b的侧向引导通过压力介质缸48实现，因此不需要根据图19至图23的实施方式中的支杆52、53。除了刚刚描述的区别之外，根据图24的实施方式与根据图19至图23的实施方式相同地实施。

在图25至图27中示出本发明的一种实施方式，其具有四个环形薄片46a至46d。作为用于薄片46a至46d的驱动装置，在示出的实施方式中在凹面镜24的四个侧面上分别偏移90°地在盘形保持件67上安装有皮带或者链式牵拉装置66，所述盘形保持件安装在碗状件26上。每个皮带或者链式牵拉装置66具有围绕转向轮72、73运行的连续式牵引元件68，在该牵引元件上设置有带动件69a至69d，安装在环形薄片46a至46d上的接片71a至71d支承在所述带动件上。牵引元件由未示出的马达驱动，所述马达与下部的转向轮72相连接。

如果牵引元件68沿着箭头70的方向逆时针运动，则环形薄片46a至46d由于其自重同样地向下运动，直至到达在图27中示出的静止位置。三个下部的带动件69a至69c不同程度地从牵引元件68中伸出，其中，最靠下的带动件69a从牵引元件68中伸出得最远，而最靠上的带动件69c从牵引元件68中伸出得最少。三个下部的接片71a至71c同样地长度各不相同，其中，最靠下的接片71a终止的位置与牵引元件68间距最大，处于其上方的接片71b终止的位置与牵引元件的间距稍小，而处于接片71b上方的接片71c终止的位置与牵引元件的间距还要更小。由此，如果使牵引元件68在逆时针方向上沿着箭头70的方向运动，则带动件69b和69c能够运动经过分别处于其下方的接片71a和71b。

在所述下部的三个环形薄片46a至46c上的接片71a至71c仅支承在带动件69a至69c上。最靠上的带动件69d和最靠上的接片71d则紧固地相互连接，使得在带动件69a至69c向下运动时，如果处于所述最靠上的薄片46d下方的薄片46a至46c并未由于其自重而自动地向下运动，则它们会被最靠上的薄片46d强制性地压向下方。

在图28中示出镜面25的几何形状的两种不同的实施方式及其对反射的阳光对加热头74的照射的影响，其中，在图28的左半部分中示出抛物面状的镜面25并且在图28的右半部分中示出稍小幅度弯曲的镜面25。

如从图28的左半部分中可见的那样，通过光线105象征性示出的被反射的阳光在抛物面状的镜面25的情况下仅反射到加热头74的侧向区域106上，由此使该区域的升温幅度比加热头74的上部区域107剧烈得多。

如果如在图28的右半部分中示出的那样，镜面——在剖切平面中观察——弯曲幅度稍小，尤其是在上部的边缘区域108中是直的或者基本是直的，如在圆锥面的情况下那样，则加热头74的上部区域107也能够被通过光线105象征性示出的反射阳光照射并且由此进行加热。由此，通过适当地弯曲凹面镜24，能够将太阳辐射以有利的方式更均匀地分布到加热头74的整个表面上。

根据本发明的热学的太阳能设备23具有在图29和图30中更详细地示出的旋转对称式加热头74的第一实施方式，该加热头安装在保持件75的端部上。加热头74设置在凹面镜24的内部，优选恰好设置在凹面镜24的焦点上。

在本发明的情况下能够使用任意的保持件，在所述保持件上安装加热头74，其中，必须通过管道确保载热体的输入和输出。然而，在本发明的情况下优选的是，加热头74设置在棒状的或者管状的保持件75的端部上，所述保持件具有同心的、优选分离的两个管76、77，所述两个管在其间构成环状间隙78，其中，将较冷的气态载热体输送给加热头74通过环状间隙78实现，而将较热的气态载热体输出则通过内部的管76实现。

所述两个管76、77中的每个管均由内套管和外套管79、81组成，在内套管和外套管之间设置有绝缘层82。在朝向加热头74的端部上，两个管76、77的内套管79具有向外突出的凸缘83作为相对于相应的外套管81的间距保持件。内部的管76的外套管81同样地具有间距保持件84，但是，所述间距保持件仅在外套管81的圆周方向上是短的，以便尽可能少地阻碍载热体通过环状间隙78流入到加热头中。

在各附图中示出的优选的实施方式中，加热头74具有倒圆的形状，其在向保持件75过渡的区域内具有收缩部85。由于所述倒圆的形状，被凹面镜24反射到加热头74上的太阳光线优选地大致成直角地照射到加热头的表面上，这会改进效率。由于所述收缩部85，这对于从下方照射到加热头74上的大部分太阳光线来说也是可行的。

加热头74经由凸缘86与管状保持件75相连接，其中，保持件75的环状间隙78延伸到加热头中的环状间隙87中。具有基本恒定的宽度的环状间隙87的形状与加热头74的外轮廓相匹配并且由连接到凸缘86上的、以恒定壁厚实施的外壁88限定界限。

在加热头74的顶点89上，加热头具有中心的凹部91，所述凹部处在加热头74的内管92的延长部上。由此，也能够使外壁88的壁厚在如下区域内很大程度上保持恒定，在所述区域内，环状间隙87在顶点89处向内弯曲并且过渡到加热头74的内管92中，所述内管处在保持件75的内部的管76的延长部上。

在图31中示出加热头的一种改进的实施方式的局部的示意性剖视图，在该实施方式的情况下，外壁88具有例如在水平的或者竖直的平面中围绕加热头74延伸的肋条109形式的凸起部，在所述肋条中设置有流动通道111，所述流动通道朝向环状间隙87敞开。这些例如作为肋条109实施的凸起部增加加热头74的表面积并且由此改进太阳能向流过环状间隙87和流动通道111的气态载热体的传递。

为了进一步改进从外壁88和肋条109到气态载热体的热传导，限定环状间隙87和流动通道111的界限的壁能够表面粗糙地实施，使得气态载热体以紊流的形式流过环状间隙87和流动通道111。

为了能够在竖直方向上跟随全天变化的太阳高度，在根据本发明的太阳能设备23的所描述的所有实施方式的碗状件26的底部区域内安装有缝槽93，保持件75引导穿过所述缝槽。调节元件94能够沿着保持件75移动，一方面在碗状件26的相对置的侧面上的两个支杆95和另一方面压力介质缸96铰接地安装在所述调节元件上。如果压力介质缸96的活塞97伸出，则使凹面镜24从例如在图3中示出的静止位置枢转到例如在图5中示出的运行位置中，在所述运行位置中，凹面镜的旋转轴线在竖直方向上优化地相对于太阳定向。

为了使凹面镜24也能够在水平方向上跟随太阳，支杆95和压力介质缸96安装在相对于导套98可转动的凸缘99上。在导套上设置有蜗轮蜗杆传动装置101的未示出的驱动装置，所述驱动装置驱动与凸缘99上的蜗轮103接合的蜗杆102。导套98能够在保持件75的纵向方向上移动，但是无法相对于其转动。由此，通过借助蜗轮蜗杆传动装置101的驱动能够使凹面镜24相对于保持件75转动。

凹面镜24能够沿着保持件75移动，以便能够使其从升高的位置(例如图3和图5)移动到下降的位置(例如图8或者图22)中，在所述升高的位置中，加热头74设置在凹面镜的中心或者说焦点上，在所述下降的位置中，加热头74设置在外部。为此目的，在保持件75上安装有齿杆104，支承在导套98上并且通过未示出的驱动装置驱动的小齿轮105作用在所述齿杆上。通过借助驱动装置转动小齿轮105，能够使凹面镜24沿着保持件75上下移动。

由根据本发明的热交换器1释放的热能够进一步用于任意的目的，例如输送所述热量以用于加热建筑物、设备或者说生产设备、亦或另外的过程、例如热(循环)过程。此外，根据本发明的热交换器也能够与压缩式热机、例如斯特林发动机相关联地使用，所述斯特林发动机具有用于加热工作介质的第一空间和与该第一空间相连接的用于冷却工作介质的第二空间，其中，所述工作介质在第一空间中经由根据本发明的热交换器加热。

附图标记列表

1 热交换器

2 第一输送管道

3 第二输送管道

4 燃烧室

5 箭头，第一流动部

6 管，第二流动部，

7 底部

8 分界壁

9 盖

10环状间隙

11内部的环形空间

12内分隔壁

13出口

14外部的环形空间

15中部的环形空间

16点火装置

17内壁

18外分隔壁

19入口开口

20喷嘴

21阀

22输入管道

23太阳能设备

24凹面镜

25镜面

26碗状件

27边缘

28弯曲的薄片

28a弯曲的薄片

28b弯曲的薄片

29枢转轴承

30枢转轴承

31枢转轴线

32枢转轴线

33径向方向

34枢转驱动装置

35纵向边缘

36弯头

37纵向边缘

38保持件

39压力介质缸

40活塞

41环

42杆

43拉力弹簧

44凸出部

45直的薄片

46a环形薄片

46b环形薄片

46c环形薄片

46d环形薄片

47凹面镜的轴线

48压力介质缸

49缸

50源

51盘形保持件

52支杆

53支杆

54上部边缘

55下部边缘

56支杆

57两级活塞

58上部的级

59下部的级

60 --

61 自由端部

62上部边缘

63上部边缘

64弓形件

65上端部

66皮带或者链式牵拉装置

67保持件

68牵引元件

69a带动件

69b带动件

69c带动件

69d带动件

70箭头

71a接片

71b接片

71c接片

71d接片

72转向轮

73转向轮

74加热头

75保持件

76内部的管

77外部的管

78环状间隙

79内套管

80 --

81外套管

82绝缘层

83凸缘

84间距保持件

85收缩部

86凸缘

87环状间隙

88外壁

89顶点

90 --

91凹部

92内管

93缝槽

94调节元件

95支杆

96压力介质缸

97活塞

98导套

99凸缘

100 --

101蜗轮蜗杆传动装置

102蜗杆

103蜗轮

104齿杆

105光线

106侧向区域

107上部区域

108上部边缘区域

109肋状凸起部

110 --

111流动通道

α 角度

β 角度

γ 角度

Claims (34)

1.具有热交换器(1)的设备，所述热交换器具有被气态的第一载热体流经的第一流动部(5)并且具有被气态的第二载热体流经的第二流动部(6)，其中，在所述第一流动部(5)的上游设置有燃烧室(4)，其特征在于，在所述第一流动部(5)上连接有两个输送管道，所述输送管道中的第一输送管道(2)与热学的太阳能设备(23)连接，而第二输送管道(3)与用于可燃气体-空气混合物的或者用于不可燃气体的源(50)相连接。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述燃烧室延伸直至进入第一流动部(5)中。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述不可燃气体是含氧气的气体。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述不可燃气体是空气。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在所述第二输送管道(3)中设置有阀(21)，所述阀将第二输送管道(3)与通向热学的太阳能设备(23)的输入管道相连接并且中断第二输送管道(3)至热交换器(1)的连接或者控制通过第二输送管道(3)的通流量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，在所述第一输送管道(2)中设置有第一截止或调节阀，并且在通向热学的太阳能设备(23)的输入管道中或者在第二输送管道(3)中设置有第二截止或调节阀。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，在所述燃烧室(4)中设置有点火装置(16)。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，设有用于将燃料直接输送到所述燃烧室(4)中的装置。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述用于将燃料直接输送到所述燃烧室(4)中的装置是喷嘴(20)。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述太阳能设备(23)具有凹面镜(24)。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述凹面镜(24)至少在局部具有抛物面状和/或圆锥体状弯曲的镜面(25)。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述镜面(25)至少部分地由可调节的区段构成。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于，所述凹面镜(24)在其基座上具有带有抛物面状镜面的碗状件(26)，并且所述可调节的区段支承在碗状件(26)上。

14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述可调节的区段是基本上在母线的方向上延伸的薄片，这些薄片经由枢转轴承(29、30)与碗状件(26)铰接地连接。

15.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，所述可调节的区段是环形薄片，这些环形薄片从碗状件(26)出发沿抛物面的轴线(47)的方向依次排列。

16.根据权利要求10所述的设备，其特征在于，设有加热头(74)，所述加热头在运行位置中设置在凹面镜(24)的内部。

17.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述加热头在运行位置中设置在凹面镜(24)的焦点上。

18.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述加热头(74)设置在保持件(75)的端部上，所述保持件具有两个同心的管(76、77)，在所述管之间构成环状间隙，并且通过环状间隙实现将较冷的气态载热体输送给加热头(74)，而通过内部的管实现将较热的气态载热体输出。

19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述两个同心的管(76、77)是分离的。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的设备，其特征在于，所述加热头(74)具有旋转对称的形状。

21.根据权利要求16所述的设备，其特征在于，所述加热头(74)具有环状间隙，载热体穿过所述环状间隙引导并且所述环状间隙与加热头(74)的外轮廓相匹配。

22.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述加热头(74)具有环状间隙，载热体穿过所述加热头的环状间隙引导并且所述加热头的环状间隙与加热头(74)的外轮廓相匹配，所述加热头(74)中的环状间隙处于保持件(75)的环状间隙的延长部中。

23.根据权利要求21所述的设备，其特征在于，所述环状间隙的壁表面是不平整的，使得在环状间隙内形成载热体的紊流。

24.根据权利要求16至19中任一项所述的设备，其特征在于，所述加热头(74)的外壁(88)具有凸起部(109)。

25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，在所述凸起部(109)中设置有流动通道(111)。

26.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，这些流动通道朝向环状间隙敞开。

27.根据权利要求25所述的设备，其特征在于，所述凸起部(109)是肋状的凸起部。

28.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述凹面镜(24)相对于保持件(75)可移动地设置。

29.根据权利要求18或19所述的设备，其特征在于，所述凹面镜(24)相对于保持件(75)可枢转地设置。

30.根据权利要求18或19所述的设备，其特征在于，所述保持件(75)位置固定地设置。

31.根据权利要求18或19所述的设备，其特征在于，所述凹面镜(24)具有缝槽(93)，所述缝槽沿着凹面镜的母线设置，并且所述保持件(75)穿过缝槽(93)引导。

32.根据权利要求31所述的设备，其特征在于，所述缝槽从凹面镜(24)的轴线(47)出发沿着凹面镜的母线设置。

33.压缩式热机，所述压缩式热机具有用于加热工作介质的第一空间和与所述第一空间相连接的用于冷却工作介质的第二空间，其特征在于，在所述第一空间上连接有根据权利要求1至32中任一项所述的设备的第一流动部(5)。

34.根据权利要求33所述的压缩式热机，其特征在于，所述压缩式热机是斯特林发动机。