DE112009002403B4

DE112009002403B4 - Stirling engine

Info

Publication number: DE112009002403B4
Application number: DE112009002403.3T
Authority: DE
Inventors: Dr. Pasemann Lutz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2009-07-21
Publication date: 2020-07-09
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: WO2010015225A4; DE112009002403A5; DE202008010349U1; WO2010015225A1

Abstract

Erhitzer eines Stirlingmotors zur Übertragung von fokussierter Solarwärmestrahlung in ein Arbeitsgas des Stirlingmotors, gekennzeichnet durch einen Hohlzylinder aus gut wärmeleitfähigem Material mit mehreren über seinen Querschnitt verteilten, axial verlaufenden Kanälen, die mit einer Heißgaskammer des Stirlingmotors in Verbindung stehen, und die in der von der Heißgaskammer abgewandten Seite des Hohlzylinders in ein ringförmiges Verbindungselement münden, das derart geformt ist, dass eine Öffnung des Hohlzylinders gebildet wird, durch die im Betrieb die fokussierte Solarstrahlung in den Hohlzylinder eintritt und dort im Wesentlichen absorbiert wird.Heater of a Stirling engine for transferring focused solar heat radiation into a working gas of the Stirling engine, characterized by a hollow cylinder made of a good heat-conducting material with several axially extending channels distributed over its cross section, which are connected to a hot gas chamber of the Stirling engine, and in that of the hot gas chamber opposite side of the hollow cylinder open into an annular connecting element which is shaped such that an opening of the hollow cylinder is formed through which the focused solar radiation enters the hollow cylinder during operation and is essentially absorbed there.

Description

Die Erfindung betrifft einen Stirlingmotor und insbesondere seinen Erhitzer zur Übertragung von externer Wärme in das Arbeitsgas des Stirlingmotors.
Ein Stirlingmotor ist eine auf der Basis des thermodynamischen Stirling-Kreisprozesses arbeitende, bekannte Wärmekraftmaschine.
Zur Vergrößerung der Oberfläche und damit zur Verbesserung der Wärmeübertragung weisen nach dem Stand der Technik Erhitzer von Stirlingmotoren beispielsweise Rohre mit Wendeln auf, die das Arbeitsgas enthalten. Die WO 2005/ 017 338 A1 zeigt einen Aufbau mit Rohrschlangen, die mit einem Rippen aufweisenden Hohlkörper aus wärmeleitfähigem Material umgossen sind. Die Anordnung der gebogenen Rohre auf engem Raum ist aufwendig und erfordert enge Biegeradien. Weiterhin ist die Anformung von Rippen am Hohlkörper aufwendig. Die Patentanmeldung DE 22 58 869 A offenbart einen Heißgasmotor mit ringförmig angeordneten Erhitzerrohren. Die Patentanmeldung US 2002/ 0 059 798 A1 offenbart eine mit Solarwärme betriebene Wärmekraftmaschine, wobei durch die Solarstrahlung ein Heat-Pipe-System erhitzt wird, welches die Wärme einer Wärmekraftmaschine zuführt.The invention relates to a Stirling engine and, in particular, to its heater for transferring external heat into the working gas of the Stirling engine.
A Stirling engine is a known heat engine that works on the basis of the thermodynamic Stirling cycle.
According to the prior art, Stirling engine heaters have, for example, tubes with coils which contain the working gas in order to enlarge the surface and thus to improve the heat transfer. The WO 2005/017 338 A1 shows a structure with coils, which are cast with a ribbed hollow body made of thermally conductive material. The arrangement of the bent pipes in a small space is complex and requires tight bending radii. Furthermore, the formation of ribs on the hollow body is complex. The patent application DE 22 58 869 A discloses a hot gas engine with ring-shaped heater tubes. The patent application US 2002/0 059 798 A1 discloses a heat engine operated with solar heat, whereby the solar radiation heats a heat pipe system which supplies the heat to a heat engine.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Erhitzer eines Stirlingmotors in vorteilhafter Weise weiterzubilden und insbesondere einfacher und kostengünstiger herzustellen.It is therefore the task of further developing a heater of a Stirling engine in an advantageous manner and, in particular, of producing it in a simpler and more cost-effective manner.

Die Aufgabe wird durch einen Stirlingmotor mit einem Erhitzer, bestehend aus einem Hohlzylinder aus wärmeleitfähigem Material mit mehreren Kanälen, gelöst. Die Kanäle stehen mit der Heißgaskammer eines Stirlingmotors, d. h., mit dem Expansionszylinder bei Alphatyp-Stirlingmotoren bzw. mit der Heißgas-Verdrängerzylinderkammer bei Bettatyp- und Gammatyp-Stirlingmotoren, in Verbindung und enthalten ein Arbeitsgas. Die Kanäle sind über den Querschnitt des Hohlzylinders verteilt, sie durchziehen den Hohlzylinder entlang seiner Zylinderachse, und ihre Mündungen sind auf der von der Heißgaskammer abgewandten Seite des Hohlzylinders mittels eines ringförmigen Verbindungselements miteinander verbunden. Eine derartige Ausführung erlaubt eine vorzugsweise geradlinige Führung der Kanäle im Hohlzylinder, enge Biegeradien können vermieden werden, so dass die Kanäle eng zueinander beabstandet werden können, und die Gesamtheit der Kanaloberfläche groß gestaltet werden kann.The task is solved by a Stirling engine with a heater, consisting of a hollow cylinder made of thermally conductive material with several channels. The channels stand with the hot gas chamber of a Stirling engine, i. that is, in connection with the expansion cylinder in Alpha-type Stirling engines or with the hot gas displacement cylinder chamber in Bettatype and gamma-type Stirling engines, and contain a working gas. The channels are distributed over the cross section of the hollow cylinder, they pass through the hollow cylinder along its cylinder axis, and their mouths are connected to one another on the side of the hollow cylinder facing away from the hot gas chamber by means of an annular connecting element. Such an embodiment allows a preferably straight guidance of the channels in the hollow cylinder, narrow bending radii can be avoided, so that the channels can be closely spaced apart, and the totality of the channel surface can be made large.

Die Kanäle werden kreisförmig über den Querschnitt des Hohlzylinders eng aneinander liegend angeordnet, wobei es sich als vorteilhaft erwiesen hat, die Kanäle auf mehreren Durchmessern anzuordnen. Beispielsweise können die Kanäle im Bereich des ringförmigen Verbindungselements auf dem Umfang zweier konzentrischer Kreise derart angeordnet werden, dass die Kanäle, die auf dem Umfang des kleineren Kreises angeordnet sind, in der Heißgaskammer und die Kanäle, die auf dem Kreisumfang mit dem größeren Durchmesser verteilt sind, in einem um die Heißgaskammer positionierten ringförmigen Regenerator münden. Um einen dem Außenumfang der Heißgaskammer und des Regenerators entsprechenden Erhitzer darstellen zu können, können die Kanäle im Bereich ihrer Einmündung in Heißgaskammer und Regenerator nach radial innen eingezogen sein, wobei die auf dem Umfang des kleinen Kreises verteilten Kanäle, die in der Heißgaskammer münden, auf den Umfang von zwei konzentrischen Kreisen mit noch kleineren Durchmessern derart aufgeteilt werden können, dass jeweils über den Umfang abwechselnd ein Kanal auf dem inneren und ein Kanal auf dem äußeren Durchmesser angeordnet wird.The channels are arranged in a circular manner over the cross section of the hollow cylinder, and it has proven to be advantageous to arrange the channels on several diameters. For example, the channels in the area of the annular connecting element can be arranged on the circumference of two concentric circles such that the channels which are arranged on the circumference of the smaller circle in the hot gas chamber and the channels which are distributed on the circumference with the larger diameter , open into an annular regenerator positioned around the hot gas chamber. In order to be able to represent a heater corresponding to the outer circumference of the hot gas chamber and the regenerator, the channels can be drawn in radially inwards in the region of their confluence with the hot gas chamber and regenerator, the channels distributed on the circumference of the small circle opening into the hot gas chamber the circumference of two concentric circles with even smaller diameters can be divided such that a channel on the inner and an outer diameter are alternately arranged over the circumference.

Als Hohlzylinder im Sinne der Erfindung sind auch Hohlkörper mit einer zentralen Öffnung zu verstehen, die nicht den strengen geometrischen Anforderungen eines Hohlzylinders genügen, beispielsweise mit nicht zueinander parallelen und/oder nicht planen Zylinderflächen.Hollow cylinders in the sense of the invention are also to be understood as hollow bodies with a central opening that do not meet the strict geometric requirements of a hollow cylinder, for example with non-parallel and / or non-planar cylinder surfaces.

Das ringförmige Verbindungselement kann im einfachsten Fall aus einer geschlossenen Röhre mit einer der Anzahl der Kanäle entsprechenden Anzahl an Öffnungen bestehen, mit denen die Mündungen der Kanäle dicht verbunden werden. In speziellen Ausführungsbeispielen kann das ringförmige Verbindungselement mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein.In the simplest case, the annular connecting element can consist of a closed tube with a number of openings corresponding to the number of channels, with which the mouths of the channels are tightly connected. In special exemplary embodiments, the annular connecting element can be designed with a rectangular cross section.

Weiterhin vorteilhaft ist eine vorzugsweise glatte Ausbildung der Oberfläche des Hohlzylinders. Dies bedeutet, dass auf Rippen und andere die Oberfläche vergrößernde Maßnahmen verzichtet wird, so dass die Kanäle bis an den effektiven Außendurchmesser unter Einhaltung der notwendigen Wandstärke angenähert werden können.A preferably smooth design of the surface of the hollow cylinder is also advantageous. This means that ribs and other measures that increase the surface area are dispensed with, so that the channels can be approximated to the effective outer diameter while maintaining the necessary wall thickness.

Der Hohlzylinder kann aus wärmeleitfähigen Materialien wie bevorzugt Kupfer und dessen Legierungen hergestellt sein. Die Kanäle können direkt in den Hohlzylinder eingebracht sein. Es hat sich jedoch als vorteilhaft gezeigt, wenn die Kanäle aus Rohren gebildet sind. Dabei haben sich Stahlrohre als besonders vorteilhaft erwiesen, die auf der der Heißgaskammer abgewandten Seite mit dem ringförmigen Verbindungselement fest verbunden, beispielsweise verschweißt, sind, und die auf der Seite der Heißgaskammer und des Regenerators entsprechend mit einer Aufnahme aufgenommen, beispielsweise verschweißt sind. Hierzu können die Rohre im Bereich der Aufnahme an der Heißgaskammer und am Regenerator auf einen engeren Durchmesser vorgebogen werden.
In vorteilhafter Weise sind die Rohre mit dem Hohlzylinder umgossen, so dass ein aufwendiges Einfädeln der Rohre oder ein Bohren des Hohlzylinders zur Darstellung der Kanäle entfallen kann.The hollow cylinder can be made of thermally conductive materials such as preferably copper and its alloys. The channels can be inserted directly into the hollow cylinder. However, it has proven to be advantageous if the channels are formed from tubes. Here, steel pipes have proven to be particularly advantageous, which are firmly connected, for example welded, to the annular connecting element on the side facing away from the hot gas chamber, and which are correspondingly received, for example welded, on the side of the hot gas chamber and the regenerator. For this purpose, the tubes can be pre-bent to a narrower diameter in the area of the receptacle on the hot gas chamber and on the regenerator.
Advantageously, the tubes are cast around the hollow cylinder, so that there is no need for complex threading of the tubes or drilling of the hollow cylinder to show the channels.

Zur Verbesserung der Energiebilanz kann bei ausschließlicher Erwärmung der Innenfläche des Hohlzylinders am Außenumfang des Hohlzylinders eine Abschirmung vorgesehen sein. Diese kann durch eine Isolation bewirkt werden oder durch ein den Wärmeübertragungsverlust verringerndes Abschirmblech, das unter Einhaltung eines vorgegebenen Luftspalts den Hohlzylinder umgibt.
In vorteilhafter Weise wird der Stirlingmotor mit dem vorgeschlagenen Erhitzer in einem Solarsystem mit einer Fokussiereinheit zur Fokussierung von Sonnenstrahlen auf den Erhitzer eingesetzt. Die Solarstrahlung kann im Wesentlichen im Innenraum des Hohlzylinders absorbiert werden, wobei die Öffnung des Hohlzylinders genähert als schwarzer Körper betrachtet werden kann. Hierzu kann ein Durchmesser der Öffnung des Hohlzylinders so begrenzt sein, dass er gleich oder nur geringfügig größer als ein Brennfleck der Fokussiereinheit ist, um die aus der Öffnung austretende Wärmestrahlung im Sinne eines verbesserten Wirkungsgrads zu minimieren.To improve the energy balance, a shield can be provided on the outer circumference of the hollow cylinder when the inner surface of the hollow cylinder is heated exclusively. This can be brought about by insulation or by a shielding plate which reduces the heat transfer loss and which surrounds the hollow cylinder while maintaining a predetermined air gap.
The Stirling engine with the proposed heater is advantageously used in a solar system with a focusing unit for focusing the sun's rays onto the heater. The solar radiation can essentially be absorbed in the interior of the hollow cylinder, wherein the opening of the hollow cylinder can be viewed approximately as a black body. For this purpose, a diameter of the opening of the hollow cylinder can be limited such that it is the same or only slightly larger than a focal spot of the focusing unit in order to minimize the thermal radiation emerging from the opening in the sense of an improved efficiency.

Die Erfindung wird anhand der 1 bis 6 näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Schnitt durch einen Gammatyp-Stirlingmotor mit einem Erhitzer,
2 eine Anordnung von Röhren für einen Erhitzer,
3 eine Grundplatte zur Aufnahme der Röhren der 2,
4 einen Erhitzer ohne Kupfermantel,
5 einen Erhitzer mit Kupfermantel und
6 einen Außenzylinder zur Aufnahme des Erhitzers.

The invention is based on the 1 to 6 explained in more detail. Show it:

1 a section through a gamma-type Stirling engine with a heater,
2nd an arrangement of tubes for a heater,
3rd a base plate for receiving the tubes of the 2nd ,
4th a heater without a copper jacket,
5 a heater with a copper jacket and
6 an outer cylinder to hold the heater.

Die 1 zeigt einen Schnitt durch einen Stirlingmotor in der sogenannten Gamma-Typ-Bauweise. Im Gehäuse 1 ist die Kurbelwelle 2 gelagert, welche über die Pleuel 3, 4 den Verdrängerkolben 5 und den Arbeitskolben 6 hin und her bewegt. Der Erhitzer 7 ist über seine Kanäle 8 und sein ringförmiges Verbindungselement 18 mit der Heißgas-Verdrängerzylinderkammer 12 und dem Regenerator 9 verbunden. Funktionell gehört der Erhitzer 7 zur Heißgaskammer 12, seine innere Oberfläche ist als ein Teil der Wand der Heißgaskammer 12 zu betrachten.
Die Aufgabe des Erhitzers 7 besteht allein in der Übertragung von externer Wärme in das in der Heißgaskammer 12 befindliche Arbeitsgas für dessen Zustandsänderung „Heißgasexpansion“. Während der Heißgasexpansion, während der sich der Verdrängerkolben 5 in der Kaltgaskammer 11 befindet, dehnt sich das in der Heißgaskammer 12 befindliche Arbeitsgas infolge der über den Erhitzer 7 permanent zugeführten externen Wärme näherungsweise isotherm aus, indem es über die Kanäle 8 des Erhitzers durch den radial außerhalb der Heißgaskammer 12 positionierten ringförmigen Regenerator 9 strömt und von dort durch den ringförmigen Kühler 10 und den Spaltraum 26 in die Leitung 13, die direkt in den Arbeitszylinder 27 führt. Bei der Expansion des heißen Arbeitsgases der Heißgaskammer 12 wird das in Erhitzer 7, Regenerator 9, Kühler 10, Spaltraum 26 und Leitung 13 befindliche Arbeitsgas in den Arbeitszylinder 27 gedrängt - abgesehen von einer gewissen Durchmischung - und der Arbeitskolben 6 um dessen Hub verschoben, wodurch das über Pleuel 4 und Kurbelwelle 2 mit dem Arbeitskolben 6 gekoppelte Schwungrad 28 in Rotation versetzt wird.The 1 shows a section through a Stirling engine in the so-called gamma-type design. In the housing 1 is the crankshaft 2nd stored which over the connecting rods 3rd , 4th the displacement piston 5 and the working piston 6 moved back and forth. The heater 7 is over his channels 8th and its annular connector 18th with the hot gas displacement cylinder chamber 12th and the regenerator 9 connected. Functionally, the heater belongs 7 to the hot gas chamber 12th , its inner surface is part of the wall of the hot gas chamber 12th consider.
The job of the heater 7 consists only in the transfer of external heat into that in the hot gas chamber 12th working gas for its change of state "hot gas expansion". During hot gas expansion, during which the displacement piston 5 in the cold gas chamber 11 is, this expands in the hot gas chamber 12th located working gas as a result of the heater 7 permanently supplied external heat approximately isothermally by passing it through the channels 8th of the heater through the radially outside of the hot gas chamber 12th positioned annular regenerator 9 flows and from there through the annular cooler 10th and the gap space 26 in the line 13 that go directly into the working cylinder 27 leads. During the expansion of the hot working gas in the hot gas chamber 12th it becomes in heater 7 , Regenerator 9 , Cooler 10th , Gap space 26 and management 13 working gas in the working cylinder 27 crowded - apart from a certain mixing - and the working piston 6 shifted by its stroke, causing the connecting rod 4th and crankshaft 2nd with the working piston 6 coupled flywheel 28 is set in rotation.

Für die anderen drei Zustandsänderungen eines Arbeitszyklus einer Stirlingmaschine,

- Abkühlung des Arbeitsgases mit Hilfe des Regenerators 9 durch die Bewegung des Verdrängerkolbens 5 aus der Kaltgaskammer 11 in die Heißgaskammer 12 bei nahezu ruhendem Arbeitskolben 6 in der Position seiner größten Verschiebung,
- Kompression des kalten Arbeitsgases durch die vom rotierenden Schwungrad über Kurbelwelle 2 und Pleuel 4 bewirkte Rückwärtsbewegung des Arbeitskolbens 6 in seine Anfangslage bei nahezu ruhendem Verdrängerkolben 5 in der Heißgaskammer 12
- und Erwärmung des Arbeitsgases mit Hilfe des Regenerators 9 durch die Bewegung des Verdrängerkolbens 5 aus der Heißgaskammer 12 in die Kaltgaskammer 11 bei nahezu ruhendem Arbeitskolben 6 in seiner Anfangslage,

hat der Erhitzer 7 keine Funktion.For the other three state changes of a Stirling engine cycle,

- Cooling of the working gas with the help of the regenerator 9 through the movement of the displacement piston 5 from the cold gas chamber 11 into the hot gas chamber 12th with the piston almost at rest 6 in the position of its greatest shift,
- Compression of the cold working gas by the rotating flywheel via the crankshaft 2nd and connecting rods 4th caused backward movement of the working piston 6 in its initial position with the displacer piston almost at rest 5 in the hot gas chamber 12
- And heating the working gas with the help of the regenerator 9 through the movement of the displacement piston 5 from the hot gas chamber 12th into the cold gas chamber 11 with the piston almost at rest 6 in its initial position,

the heater has 7 no function.

Der Erhitzer 7 besteht wesentlich aus die Kanäle 8 bildenden Rohren 14a, 14b, die auf der Grundplatte 15 dicht aufgenommen, beispielsweise verschweißt, sind. Die Grundplatte 15 ist mit dem den Regenerator 9 und den ringförmigen Kühler 10 umhüllenden Außenzylinder 25 dicht verbunden, beispielsweise verschweißt. Die auf unterschiedlichen Durchmessern angeordneten radial inneren und radial äußeren Rohre 14a, 14b sind als Rohrabschnitte, ausgehend von der Grundplatte 15, parallel zueinander und parallel zur Zylinderachse 16 ausgerichtet und weisen am stimseitigen Ende des Erhitzers 7 Mündungen 17 auf, die in dem ringförmigen Verbindungselement 18 münden. Die Mündungen 17 sind dicht mit dem Verbindungselement 18 verbunden, beispielsweise verschweißt Das Verbindungselement 18 weist ein allen Mündungen 17 gemeinsames Verbindungsvolumen 19 auf, so dass die Kanäle 8 beziehungsweise die Röhren 14a, 14b miteinander kommunizierend verschaltet sind.The heater 7 consists essentially of the channels 8th forming tubes 14a , 14b that on the base plate 15 are tightly absorbed, for example welded. The base plate 15 is with the regenerator 9 and the annular cooler 10th enveloping outer cylinder 25th tightly connected, for example welded. The radially inner and radially outer tubes arranged on different diameters 14a , 14b are as pipe sections, starting from the base plate 15 , parallel to each other and parallel to the cylinder axis 16 aligned and point at the front end of the heater 7 Mouths 17th on that in the annular connector 18th flow out. The mouths 17th are tight with the connecting element 18th connected, for example welded The connecting element 18th shows all mouths 17th common connection volume 19th on so the channels 8th or the tubes 14a , 14b are interconnected communicating.

Die Röhren 14a, 14b sind von dem Hohlkörper 22 umgeben, der vorzugsweise aus Kupfer gebildet ist und in einem Gussverfahren um die Röhren 14a, 14b angeordnet wird.The tubes 14a , 14b are from the hollow body 22 surrounded, which is preferably made of copper and in a casting process around the tubes 14a , 14b is arranged.

2 zeigt eine leicht abgeänderte Anordnung der Röhren 14a, 14b im Erhitzer 7 der 1. Zur minimalen Beabstandung der Röhren 14a, 14b und Anpassung an die Abmessungen der Grundplatte 15 sind die Röhren 14a, 14b im Bereich der Grundplatte 15 (1) nach radial innen abgebogen. Durch die enge Beabstandung kann das ringförmige Verbindungselement 18 (1) entsprechend schmal ausgestaltet werden und die lichte Weite des als Hohlzylinder ausgestalteten Erhitzers 7 (1) erweitert werden, ohne den Außendurchmesser des Erhitzers 7 gegenüber dem Außendurchmesser des Außenzylinders 25 (6)zu erweitern. 2nd shows a slightly modified arrangement of the tubes 14a , 14b in the heater 7 of the 1 . For minimal spacing of the tubes 14a , 14b and adaptation to the dimensions of the base plate 15 are the tubes 14a , 14b in the area of the base plate 15 ( 1 ) bent radially inwards. Due to the close spacing, the annular connecting element 18th ( 1 ) are made correspondingly narrow and the clear width of the heater designed as a hollow cylinder 7 ( 1 ) can be expanded without the outer diameter of the heater 7 compared to the outer diameter of the outer cylinder 25th ( 6 )to expand.

3 zeigt die Grundplatte 15 zur Aufnahme der Röhren 14a, 14b der 2. Zur Aufnahme der radial äußeren Röhren 14b ist ein Lochkreis mit Öffnungen 20 auf großem Durchmesser vorgesehen. Zur Aufnahme der radial inneren Rohre 14a sind Lochkreise mit Öffnungen 21a, 21b auf verschiedenen Durchmessern angeordnet, so dass eine den Öffnungen 20 entsprechende Anzahl an Öffnungen 21a, 21b auf kleinerem Durchmesser untergebracht werden kann und eine entsprechende Dichte von Röhren 14a, 14b im Erhitzer untergebracht werden kann. Die Grundplatte 15 weist eine konvexe Geometrie zur Angleichung an den Verdrängerkolben 5 auf, damit sie zur Fixierung des Erhitzers 7 am Stirlingmotor verschweißt werden kann. 3rd shows the base plate 15 to hold the tubes 14a , 14b of the 2nd . To accommodate the radially outer tubes 14b is a bolt circle with openings 20 provided on a large diameter. To accommodate the radially inner tubes 14a are bolt circles with openings 21a , 21b arranged on different diameters so that one of the openings 20 corresponding number of openings 21a , 21b can be accommodated on a smaller diameter and a corresponding density of tubes 14a , 14b can be accommodated in the heater. The base plate 15 has a convex geometry to match the displacement piston 5 to allow them to fix the heater 7 can be welded to the Stirling engine.

4 zeigt einen Zusammenbau der Röhren 14a, 14b und der Grundplatte 15 sowie aufgesetztem ringförmigen Verbindungselement 18. Das Verbindungselement 18 verbindet die einzelnen Röhren 14a, 14b miteinander und dichtet diese nach außen ab. 4th shows an assembly of the tubes 14a , 14b and the base plate 15 and attached ring-shaped connecting element 18th . The connecting element 18th connects the individual tubes 14a , 14b with each other and seals them to the outside.

5 zeigt den kompletten Erhitzer 7 mit dem aus leitfähigem Material gebildeten Hohlkörper 22, der die Röhren der 4 ummantelt. Der vorzugsweise aus Kupfer gebildete Hohlkörper 22 wird um die Röhren gegossen, wobei im Endzustand das Verbindungselement 18 und die Grundplatte 15 einen einheitlichen Durchmesser vorgeben können. 5 shows the complete heater 7 with the hollow body formed from conductive material 22 who the tubes of the 4th encased. The hollow body preferably formed from copper 22 is poured around the tubes, the connecting element in the final state 18th and the base plate 15 can specify a uniform diameter.

Zur Anwendung des Erhitzers 7 für Absorption von Solarstrahlung ist es vorteilhaft, wenn die Innenfläche 23 und die Außenfläche 24 des Hohlkörpers 22 glatt ausgestaltet sind. Auf diese Weise ist bei einer Einstrahlung von Solarstrahlung in den Innenraum des Hohlkörpers 22 eine einfache Herstellung bei hohem Wirkungsgrad möglich. Im Innenraum, der sich idealerweise als schwarzer Strahler verhält, ist die Ausgestaltung der Oberfläche bei ausreichender Wärmeleitfähigkeit des Kupfers ohne Bedeutung, während eine glatte Außenfläche 24 die Abstrahlung von Wärme vermindert. In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann der Wärmeverlust durch Abstrahlung der Außenfläche weiter vermindert werden, wenn um die Außenfläche ein Abschirmblech angeordnet ist.To use the heater 7 for absorption of solar radiation it is advantageous if the inner surface 23 and the outside surface 24th of the hollow body 22 are smooth. In this way, when solar radiation is irradiated into the interior of the hollow body 22 simple production with high efficiency possible. In the interior, which ideally behaves as a black radiator, the design of the surface is of no importance if the copper has sufficient thermal conductivity, while a smooth outer surface 24th reduces the radiation of heat. In a further advantageous exemplary embodiment, the heat loss due to radiation from the outer surface can be further reduced if a shielding plate is arranged around the outer surface.

6 zeigt den Außenzylinder 25 zur Aufnahme des Erhitzers 7 der 1 und 5. Der Außenzylinder 25 wird mit dem Erhitzer 7 dicht verbunden, beispielsweise verschweißt, und mittels des Flansches 29 an das Gehäuse 1 des Stirlingmotors der 1 angeflanscht. 6 shows the outer cylinder 25th to accommodate the heater 7 of the 1 and 5 . The outer cylinder 25th is with the heater 7 tightly connected, for example welded, and by means of the flange 29 to the housing 1 of the Stirling engine 1 flanged.

Claims

Heater of a Stirling engine for the transfer of focused solar heat radiation into a working gas of the Stirling engine, characterized by a hollow cylinder made of a good heat-conducting material with several axially extending channels distributed over its cross section, which are connected to a hot gas chamber of the Stirling engine, and in that of the hot gas chamber opposite side of the hollow cylinder open into an annular connecting element which is shaped such that an opening of the hollow cylinder is formed through which the focused solar radiation enters the hollow cylinder during operation and is essentially absorbed there.

Heater after Claim 1 , characterized in that the opening of the hollow cylinder formed by the annular connecting element is only slightly larger than a focal spot of a focusing unit.

Heater according to one of the Claims 1 to 2nd , characterized in that the channels and the annular connecting element are formed from tubes.

Heater after Claim 3 , characterized in that the tubes and the annular connecting element are cast into the hollow cylinder.

Heater after Claim 4 , characterized in that the tubes are steel tubes.

Heater after Claim 1 , characterized in that the hollow cylinder is made of copper or its alloys.

Heater according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that an outer jacket of the Hollow cylinder is surrounded by a shielding sheet in compliance with a predetermined air gap.