專利名稱：直通承壓型玻璃－金屬真空太陽集熱管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于真空管太陽集熱器和真空管太陽熱水器的直通式玻璃-金屬真空太陽集熱管、尤其是可作建筑構件的直通式玻璃-金屬真空太陽集熱管。
背景技術：
2004年2月18日，第07期《專利公報》公告了題為“一種可承壓的太陽能集熱管”的實用新型專利(專利號03202641.2，公告號CN 2603920Y，專利設計人為本實用新型申請人之一)。該專利實際上是提出了一種直通式玻璃-金屬真空太陽集熱管，其組成包括一根透明的玻璃管，其中封裝有一根兩端開口在外的金屬導管，導管上帶附有選擇性吸收材料的若干片金屬薄片；玻璃管與金屬導管之間所形成的空間為真空狀態(tài)。
由于該管所封裝的金屬導管是直接與玻璃管封接在一起，未采取任何彈性軟過渡措施，所以當金屬導管因溫度變化而產(chǎn)生比玻璃管大的熱脹冷縮伸縮量時，勢必出現(xiàn)“炸管”現(xiàn)象——應該說這是一個不成熟的技術方案。
可喜的是，目前已有某公司生產(chǎn)的直通式玻璃-金屬真空太陽集熱管開始投放市場(據(jù)稱屬專利產(chǎn)品，國內(nèi)獨創(chuàng)，唯一生產(chǎn))。從實物觀察，該管的組成亦包括一根透明的玻璃管，其兩端各熱壓封接一個金屬封蓋，管內(nèi)封裝有具有金屬流道的吸熱體，吸熱體金屬流道兩端所帶金屬導管分別穿過金屬封蓋并與之焊接在一起。其中一種產(chǎn)品是以金屬導管作金屬流道，導管兩側帶長條形的金屬吸熱片；另一種產(chǎn)品是以金屬圓筒(兩端連接有金屬導管)作金屬流道，并以圓筒本身作為吸熱體。
不過，由于這種集熱管剛問世不久，難免存在一些不足之處一是從內(nèi)部結構來看，為了緩沖熱應力，該管在兩金屬封蓋之間的金屬導管上連接有一段波紋管；因其占有一定空間，所以就相應減少了集熱管的有效吸熱面積；而且當金屬流道內(nèi)的水或其他流體所受的壓力較大時，也會因金屬波紋管膨脹伸長而產(chǎn)生軸向擴張力——該力直接作用到集熱管兩端的金屬封蓋上，勢必增加金屬封蓋與玻璃管封接處因受力過大而損壞的可能性。
二是從外部受力情況來看，該管兩端金屬導管是直接與金屬封蓋相連接，這實際上是一種硬連接；當這種集熱管安裝在具有上、下聯(lián)集管(亦稱“聯(lián)箱”)的集熱器上時，如果上、下聯(lián)集管之間的距離嚴格限定或者聯(lián)集管的彈性較小，一旦環(huán)境溫度變化出現(xiàn)熱脹冷縮時，集熱管勢必受到由金屬導管直接傳遞給金屬封蓋的壓縮或拉伸作用力，這同樣會增加集熱管損壞的可能性；如果再加上安裝時很難避免的、或大或小的安裝應力(這種力難于覺察，對于承受力較差的玻璃管來說不可小視)，集熱管損壞的可能性就更大。
三是該管兩端金屬封蓋裸露，熱量損失較大。
四是該管兩端金屬導管僅只帶有外螺紋，盡管其提供的管道連接方式可靈活掌握，但作為一種商品，對某些用戶來說，使用起來并不方便。
五是該管所提供的吸熱體的結構形式較少，可供選擇的余地不大。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種各方面比較完備的直通式玻璃-金屬真空太陽集熱管，更好地實現(xiàn)太陽熱水器與建筑相結合。
為了達到上述目的，本實用新型采取如下技術措施一是去掉集熱管中金屬導管上的波紋管，將其減緩熱應力的功能轉由具有一定彈性的金屬封蓋承擔，即對金屬封蓋進行改型，使兩金屬封蓋中至少有一個帶具有一定彈性的環(huán)形金屬薄片部分或/和金屬波紋管部分。
二是在外露于金屬封蓋的金屬導管上連接一段具有一定彈性的波紋管或螺紋管。
三是在金屬封蓋外面加裝一個隔熱護罩。
四是在集熱管兩端金屬導管的端部配裝便于拆裝的接管件。
五是為吸熱體提供更多的結構形式。
在采取上述技術措施之后，由于管內(nèi)管外的金屬流道上均帶有具有一定彈性的軟過渡結構，所以無論是在集熱管內(nèi)部或是在與外界管道連接時，均可實現(xiàn)具有彈性的軟連接。這樣不僅解決了集熱管的“炸管”問題，而且也大大減小了集熱管在拆裝和長期使用過程中所受的外力；不僅安裝、維修更為方便，而且安全性和可靠性也大為增強；從而最終有可能使其成為可供選擇的建筑構件和美化建筑的裝飾品(如直接作陽臺、平屋頂欄桿的支撐桿和鑲嵌在外墻或屋頂上的飾物等)，更好地與建筑結合在一起，進而使由該管組成的分體式太陽熱水器能夠突破技術障礙，順利進入大中城市和遍布城鄉(xiāng)的千家萬戶，讓更多的人能夠享用取之不盡、用之不竭的太陽能。


本實用新型說明書附圖共計16幅，均為示意圖。圖1、3、5、7、9、11、13、14、15為集熱管的主視圖；圖2、4、8、10、12分別為圖1、3、7、9、11中的A-A、E-E、F-F、H-H、M-M剖視圖；圖6為圖5的俯視圖；圖16為集熱管兩端金屬導管端部所帶接管件的結構圖。
在以上附圖中，相同的附圖標記均表示同一零部件或局部。
具體實施方式
下面將結合說明書附圖及其實施例對本實用新型進行較為詳細的說明。
如圖所示，本實用新型的組成包括一根透明的玻璃管1，其兩端各熱壓封接或熱熔封接有一個金屬封蓋3或4(標記3表示帶具有一定彈性的環(huán)形金屬薄片部分或/和金屬波紋管部分的金屬封蓋，標記4表示不具備上述結構特征的一般金屬封蓋)，管內(nèi)封裝有具有金屬流道D的金屬吸熱體2，其表面附有選擇性太陽吸收涂層；吸熱體金屬流道D兩端所帶金屬導管分別穿過玻璃管1端部的金屬封蓋——從而通至管外，并且金屬封蓋3或4與金屬導管管壁交接處直接或間接焊接在一起；金屬封蓋3或4上帶有抽真空用的排氣管；經(jīng)過真空排氣，由玻璃管1、吸熱體2與兩端金屬封蓋所圍成的封閉空腔最終被抽成真空狀態(tài)；為提高其真空度，上述空腔中可安裝帶消氣劑的支承件。
其結構特征在于至少其中一個金屬封蓋帶具有一定彈性的環(huán)形金屬薄片部分B或/和金屬波紋管部分G；金屬波紋管部分G與集熱管的軸線重合，金屬薄片部分B與集熱管的軸線垂直，并且按照金屬封蓋環(huán)形外緣部分-金屬薄片部分B-金屬波紋管部分G的順序相連接三者可一體加工，亦可先分別加工，再直接或間接焊接在一起——在此種情況下，吸熱體2兩端所帶金屬導管穿過金屬封蓋時是直接或間接與金屬波紋管的另一端，即敞口端焊接在一起。
上述金屬薄片部分B可為環(huán)形平面(見圖1)，亦可為環(huán)形同心圓波紋面(見圖3)。
金屬波紋管部分G亦可用具有一定彈性的金屬螺紋管代替。
再者，吸熱體2兩端所帶金屬導管，其中至少有一端金屬導管——其外露于金屬封蓋3或4的部分，上面帶有一段具有一定彈性的波紋管或螺紋管W；為增強其剛性，波紋管或螺紋管兩邊所連接的金屬導管，可同時采用承插式結構和動配合的配合類別插接在一起(見圖3)。
至于吸熱體2的結構，則可為如下優(yōu)選方式之一(a)如圖1和圖2所示，金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P為兩片，大體為平面長條形；它們分別位于金屬導管的兩側，其一側長邊與金屬導管的管壁沿導管軸向接合在一起；兩金屬吸熱片以金屬導管為對稱軸，成軸對稱形。
(b)如圖3和圖4所示，金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P為兩片，大體為圓柱曲面長條形，凹面向上；它們分別位于金屬導管的兩側，其一側長邊與金屬導管的管壁沿導管軸向接合在一起；兩金屬吸熱片以金屬導管為對稱軸，成軸對稱形。
(c)如圖5和圖6所示，金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P有兩片以上，大體為橢圓形；它們中間分別被金屬導管穿過，即金屬吸熱片P的中部與金屬導管的管壁沿導管周向接合在一起；金屬吸熱片P相互平行，與金屬導管的軸線構成一定夾角并保持一定間距。
(d)如圖7和圖8所示，金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為O形。
(e)如圖9和圖10所示，金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為W形。
(f)如圖11和圖12所示，金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為S形。
(g)如圖13所示，吸熱體2僅只是作為金屬流道D的一根金屬導管，即將其中間段制成螺旋狀，并以其表面作為附著選擇性太陽吸收涂層的載體。
(h)如圖14和圖15所示，吸熱體2是金屬流道D本身，即將其中間段制成瓶膽形(見圖14)或直筒形(見圖15)，并以其表面作為附著選擇性太陽吸收涂層的載體。
上述金屬吸熱片P上可壓制一定數(shù)量的凸凹式加強筋；可配裝具有隔熱功能的若干隔熱件5。
為了拆裝方便，吸熱體2所帶金屬導管端部可帶對接密封面大體為環(huán)形平面的接管件(類似游刃)的任意一側構件。如圖16所示，該接管件由以下零件組成帶外螺紋的對接嘴6(單獨構成一側構件)、不帶外螺紋的對接嘴8和外套螺母9(兩者合起來構成另一側構件)以及密封墊(或密封圈)7。金屬導管與上述接管件的任意一側構件，可采用螺紋連接，亦可直接焊接在一起。需要強調(diào)的是，在配裝上述構件時，一定要注意保證集熱管(包括接管件的任意一側構件)總長的公差——只有這樣才能提高其互換性。此外，為了拆裝方便，對接嘴6和對接嘴8上可帶用于固定扳手的實體(如正六方等)。
再者，為了減少熱損，集熱管兩端金屬封蓋外面可帶能將其包容的隔熱護罩10；該隔熱護罩可為單一體，亦可為組合件，可由兩瓣組合裝配而成；其中可充填保溫材料。隔熱護罩10最好用塑料制造；因為塑料件不僅隔熱性能良好，而且也便于加工和粘結組合。
最后需要說明的是，本實用新型并不局限于附圖以及對附圖的說明——毫無疑問，在本實用新型范圍內(nèi)所進行的各種組合和改型，均未超出本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種直通承壓型玻璃-金屬真空太陽集熱管，其組成包括一根透明的玻璃管(1)，其兩端各熱壓封接或熱熔封接有一個金屬封蓋(3或4)，管內(nèi)封裝有具有金屬流道D的金屬吸熱體(2)，其表面附有選擇性太陽吸收涂層；吸熱體金屬流道D兩端所帶金屬導管分別穿過玻璃管(1)端部的金屬封蓋——從而通至管外，并且金屬封蓋與金屬導管管壁交接處直接或間接焊接在一起；金屬封蓋上帶有抽真空用的排氣管；經(jīng)過排氣，由玻璃管(1)、吸熱體(2)與兩端金屬封蓋所圍成的封閉空腔最終被抽成真空狀態(tài)；上述空腔中可安裝帶消氣劑的金屬支承件；其特征在于至少其中一個金屬封蓋帶具有一定彈性的環(huán)形金屬薄片部分B或/和金屬波紋管部分G；金屬波紋管部分G與集熱管的軸線重合，金屬薄片部分B與集熱管的軸線垂直，并且按照金屬封蓋環(huán)形外緣部分-金屬薄片部分B-金屬波紋管部分G的順序相連接三者可一體加工，亦可先分別加工，再直接或間接焊接在一起；上述金屬薄片部分B可為環(huán)形平面，亦可為環(huán)形同心圓波紋面；金屬波紋管部分G亦可用具有一定彈性的金屬螺紋管代替。
2.如權利要求1所述的玻璃-金屬真空太陽集熱管，其特征在于吸熱體(2)兩端所帶金屬導管，其中至少有一端金屬導管——其外露于金屬封蓋的部分，上面帶有一段具有一定彈性的波紋管或螺紋管W；波紋管或螺紋管W兩邊所連接的金屬導管，可同時采用承插式結構和動配合的配合類別插接在一起。
3.如權利要求1或2所述的玻璃-金屬真空太陽集熱管，其特征在于吸熱體(2)的結構為如下優(yōu)選方式之一(a)金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P為兩片，大體為平面長條形；它們分別位于金屬導管的兩側，其一側長邊與金屬導管的管壁沿導管軸向接合在一起；兩金屬吸熱片以金屬導管為對稱軸，成軸對稱形；(b)金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P為兩片，大體為圓柱曲面長條形，凹面向上；它們分別位于金屬導管的兩側，其一側長邊與金屬導管的管壁沿導管軸向接合在一起；兩金屬吸熱片以金屬導管為對稱軸，成軸對稱形；(c)金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P有兩片以上，大體為橢圓形；它們中間分別被金屬導管穿過，即金屬吸熱片P的中部與金屬導管的管壁沿導管周向接合在一起；金屬吸熱片P相互平行，與金屬導管的軸線構成一定夾角并保持一定間距；(d)金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為O形；(e)金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為W形；(f)金屬流道D為一根金屬導管；金屬導管上與其緊密接觸或構成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為S形；(g)金屬流道D為一根金屬導管，其中間段為螺旋狀；(h)吸熱體(2)是金屬流道D本身，其中間段為瓶膽形或直筒形；上述金屬吸熱片P上可壓制一定數(shù)量的凸凹式加強筋；可配裝具有隔熱功能的若干隔熱件(5)。
4.如權利要求1或2所述的玻璃-金屬直空太陽集熱管，其特征在于吸熱體(2)所帶金屬導管的端部帶有對接密封面大體為環(huán)形平面的接管件的任意一側構件；金屬導管與上述構件可采用螺紋連接，亦可直接焊接在一起。
5.如權利要求3所述的玻璃-金屬真空太陽集熱管，其特征在于吸熱體(2)所帶金屬導管的端部帶有對接密封面大體為環(huán)形平面的接管件的任意一側構件；金屬導管與上述構件可采用螺紋連接，亦可直接焊接在一起。
6.如權利要求1、2或5所述的玻璃-金屬真空太陽集熱管，其特征在于其兩端金屬封蓋外面帶有能將其包容的隔熱護罩(10)；該隔熱護罩可為單一件，亦可為組合件，可由兩瓣組合裝配而成。
7.如權利要求3所述的玻璃-金屬真空太陽集熱管，其特征在于其兩端金屬封蓋外面帶有能將其包容的隔熱護罩(10)；該隔熱護罩可為單一件，亦可為組合件，可由兩瓣組合裝配而成。
8.如權利要求4所述的玻璃-金屬真空太陽集熱管，其特征在于其兩端金屬封蓋外面帶有能將其包容的隔熱護罩(10)；該隔熱護罩可為單一件，亦可為組合件，可由兩瓣組合裝配而成。
專利摘要一種直通承壓型玻璃－金屬真空太陽集熱管，其組成包括一根透明的玻璃管，其兩端各封接一個金屬封蓋，管內(nèi)封裝具金屬流道的吸熱體——其兩端所帶金屬導管出口在外。由于至少一個金屬封蓋帶具有彈性的軟過渡結構，并且管外的金屬導管帶具有彈性的波紋管或螺紋管，所以不僅有效減緩了管內(nèi)可能產(chǎn)生的熱應力，而且也大大減小了該管在拆裝和長期使用過程中所受的外力；不僅安裝維修更為方便，而且安全性和可靠性也大為提高；從而最終有可能使其成為可供選擇的建筑構件(欄桿的支撐桿)和建筑飾品，使由該管組成的分體式太陽熱水器能夠突破技術障礙，順利進入大中城市和遍布城鄉(xiāng)的千家萬戶。
文檔編號F24J2/46GK2709875SQ20042004888
公開日2005年7月13日 申請日期2004年4月13日 優(yōu)先權日2004年4月13日
發(fā)明者趙寶善, 趙龍, 趙鵬 申請人:趙寶善, 趙龍, 趙鵬