專利名稱：熱管式真空集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能集熱管，特別涉及一種熱管式真空集熱管。
背景技術(shù)：
真空集熱管是一種太陽能熱利用領(lǐng)域的核心器件，其主要功能是 將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能。熱管是一種高效傳熱元件，具有效率高、安全 性能好等特點(diǎn)。將熱管技術(shù)與真空集熱管有機(jī)結(jié)合，制成可應(yīng)用于中、 高溫?zé)崂脠鏊臒峁苁浇饘?玻璃真空集熱管，可以提高真空集熱 管傳熱和安全性能。目前市場上使用的熱管式真空集熱管，熱管殼體 為金屬，在玻璃管與金屬熱管之間采用可伐合金連接。這種集熱管結(jié) 構(gòu)解決了膨脹系數(shù)的差異問題，在實(shí)踐中已有一定的應(yīng)用。檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?1141781. 1的中國專利申請公開了一種熱 管式太陽能真空集熱管，其端蓋可以套裝在全玻璃真空管上面，也可 以插接在真空管內(nèi)，再用膠粘劑封固，端蓋上部有一尾管可以排氣和 注液，真空管內(nèi)充填以相變工質(zhì)。專利號為ZL 00101464. 1的中國專 利公開了 一種真空集熱管，其特點(diǎn)是通過連接套管下部臺階的內(nèi)孔與 全玻璃真空集熱管的口部密封連接，其上部臺階的內(nèi)孔與金屬長管的 下端口部密封連接。此外，申請?zhí)枮?2289924. 3的中國實(shí)用新型專 利公開了一種設(shè)置有可伐密封環(huán)的熱管真空集熱管，它是在可伐端蓋 與玻璃管法蘭之間設(shè)置有一個帶彎邊的可伐密封環(huán)，可伐密封環(huán)彎邊 壓入并封接于玻璃管法蘭內(nèi)，可伐端蓋與可伐密封環(huán)直接進(jìn)行焊接密封。以上關(guān)于熱管真空集熱管的封接結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在不同程度上改善 了氣密性，避免了產(chǎn)生慢性漏氣，延長了熱管集熱管的使用壽命，基 本可以滿足日常太陽能熱水器之類的中低溫使用場合。但實(shí)踐證明，上述金屬與玻璃之間的封接較為困難，即使采用可 伐合金過渡封接，時間長或受熱后仍易漏氣甚至破裂。另外，金屬熱 管內(nèi)易產(chǎn)生不凝性氣體，導(dǎo)致性能下降，壽命縮短。發(fā)明內(nèi)容為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的金屬與玻璃的封接困難，管內(nèi)易產(chǎn)生不 凝性氣體的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種熱管式真空集熱管，采用復(fù)合材 料為殼體的熱管，更易與玻璃封接，不易產(chǎn)生不凝性氣體的。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種熱管式真空集熱管，包括表面設(shè)有太陽 能吸收層的熱管，所述熱管外設(shè)有玻璃管，所述玻璃管一端開口，所 述玻璃管與熱管之間為真空層，所述真空層間可以設(shè)有吸氣劑以更好 地保證真空層的真空度，所述熱管的上部設(shè)有冷卻套管，所述冷卻套 管上設(shè)有進(jìn)液口和出液口 ，所述熱管的中部通過封^接件與玻璃管口密 封連接，在所述封接處的外部設(shè)有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩的一端與玻璃 管配合，另一端與熱管緊密配合，所述熱管下部為三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，底 層為復(fù)合材料層，復(fù)合材料層外設(shè)有金屬層，在金屬層外為太陽能吸 收層。復(fù)合材料層可以選擇碳纖維復(fù)合材料或者玻璃纖維復(fù)合材料制 造。所述的金屬層可以采用直接在復(fù)合材料制造的熱管表面鍍銅或者 鍍鋁的方式，然后再在所鍍的銅、碳鋼、不銹鋼或者鋁表面涂敷太陽 能吸收層。這樣處理過的復(fù)合材料管的致密性大大提高，金屬粒子可以很好的填充復(fù)合材料中的空隙，可以更好的保證管子的真空度。而 且復(fù)合材料制成的的熱管，復(fù)合材料和管內(nèi)的工質(zhì)的相容性提高，在 熱管內(nèi)不易產(chǎn)生不凝性氣體。所述的熱管式真空集熱管，還可以在所 述的熱管下部裝有自定心支撐，借助自定心支撐的輔助支撐作用，可 以消除熱變形差異產(chǎn)生的應(yīng)力，對封接處起到所需的應(yīng)力緩解保護(hù)作 用，延長集熱管的壽命。所述的熱管式真空集熱管，在所述的熱管上 還可以設(shè)有翅片，翅片上設(shè)有太陽能吸收層，翅片可以是一字型、十 字型或者螺旋型的，在熱管下部帶有表面涂覆太陽能吸收涂層的翅 片，可以在不增大整體體積的情況下，顯著增大吸熱面積，提高吸熱 效率。本發(fā)明的有益效果為l.由于熱管由復(fù)合材料構(gòu)成，熱管與玻璃 管之間的封接是采用復(fù)合材料與玻璃之間的封接方式相比原來的金 屬和玻璃的封接要容易的多，密封效果也要好的多，更能保證集熱管 的真空度。2. 成本低，易加工成型。本發(fā)明采用復(fù)合材料作為熱管的殼體材 料，相比金屬而言成本較低；復(fù)合材料為殼體的熱管和管內(nèi)的工質(zhì)的 相容性提高，不易產(chǎn)生不凝性氣體而影響熱管的壽命，且更易加工成 所需要的形狀。'3. 在復(fù)合材料外設(shè)有金屬層大大的提高了復(fù)合材料管表面的致 密性，能夠更好的保證真空度。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1是熱管、2是冷卻套管、3冷卻介質(zhì)、4是法蘭、5是封接 件、6是玻璃管、7是真空層、8是太陽能吸收層、9是自定心支撐、 IO是保護(hù)罩、ll是翅片。圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖1的A向局部視圖。圖4是圖1的B-B剖視圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是圖5的C-C剖視圖。圖8是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是圖9的E-E剖視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例的熱管式真空集熱管如圖l所示， 一端封閉的玻璃管6 中設(shè)有中下部表面涂覆太陽能吸收層8的熱管1。該熱管1的上部設(shè) 有冷卻套管2,冷卻套管2上設(shè)有進(jìn)液口和出液口。熱管1中部通過 封接件5與玻璃管6密封封接。玻璃管6與熱管1之間形成真空層7， 真空層7內(nèi)可以放置有吸氣劑以更好地保證真空度。封接件5上方的 熱管段固定防護(hù)罩10的上盤，玻璃管6與防護(hù)罩下盤配合，防護(hù)罩 10的下盤周邊可以制有向上翻邊，該翻邊與上盤焊接固定，構(gòu)成防 護(hù)罩，遮住玻璃管與熱管的連接縫，以便更好的保護(hù)連接縫，延長集 熱管的使用壽命。為了消除熱變形差異對封接處的應(yīng)力，熱管l的下部還可以裝有自定心支撐9，如圖3和圖4所示，起到使熱管在玻璃 管中心定位的輔助支撐作用。該自定心支撐9可以是由圓弧支撐座、 彈性撐片、抵觸頭構(gòu)成，圓弧支撐座的圓弧半徑與熱管1外徑相酉己， 固定在熱管l外，彈性撐片由圓弧支撐座上向兩側(cè)伸展，通過端部的 抵觸頭抵靠在玻璃管6內(nèi)定位。組裝時，支撐件兩件一組，分別固定 在熱管1兩側(cè)對稱處。熱管1可以用碳纖維或者玻璃纖維復(fù)合材料來 制造。碳纖維或者玻璃纖維更易加工成型，成本低，且復(fù)合材料制造 的熱管不易產(chǎn)生不凝性氣體而影響熱管的壽命；更易與玻璃等材料密 封。為了保證管子的真空度，可以在復(fù)合材料管子的外面再鍍一層金 屬銅、碳鋼、不銹鋼或者鋁，這樣金屬粒子可以很好的填充復(fù)合材料 管表面的空隙，提高管子的致密性，保證管子的真空度。工作時，太陽光透過玻璃管6和真空層7，照射在涂有太陽能吸 收層8的熱管1的加熱段上，太陽能吸收層8涂覆在熱管1的中下部， 太陽光被太陽能吸收層8表面吸收后，加熱熱管1管內(nèi)的工質(zhì)，管內(nèi) 工質(zhì)汽化后升至熱管1的冷卻段，將熱量傳遞給熱管1上部的冷卻套 管2中的冷卻介質(zhì)3。熱管1的冷卻段內(nèi)蒸汽冷凝后，回到熱管1的 加熱段重新循環(huán)使用。從而實(shí)現(xiàn)了由太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程，達(dá)到 了利用太陽能制備熱水、熱氣體，產(chǎn)生蒸汽、高溫氣體進(jìn)行發(fā)電、海 水淡化、熱利用等目的。 實(shí)施例2本實(shí)施例的熱管式真空集熱管如圖2所示，與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)基 本相同，不同之處在于熱管1的中部直接插裝在法蘭4的中心孔中密 封，該法蘭4的中心孔與熱管1密封連接，并通過封接件5與玻璃管 密封連接。這樣更有利于保護(hù)封接處，且成本更經(jīng)濟(jì)。 實(shí)施例3本實(shí)施例的熱管式真空集熱管如圖5所示，與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)基 本相同，不同之處在于熱管下部還設(shè)有翅片11，翅片ll表面涂覆有太陽能吸收層8，翅片的截面可以是如圖7所示的十字型翅片，也可 以為一字型翅片，翅片的設(shè)置更好的增大了太陽能的有效吸收面積， 更有利于吸收太陽能，可以有效的減小熱管1的直徑，減輕整個集熱 管的重量，更易于安裝。 實(shí)施例4本實(shí)施例的復(fù)合材料熱管式真空集熱管如圖6所示，與實(shí)施例2 的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于熱管下部有截面如圖7所示的翅片 11，因此更有利于吸收太陽光。 實(shí)施例5本實(shí)施例的復(fù)合材料熱管式真空集熱管如圖8所示，與實(shí)施例2 的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于熱管下部有截面如圖IO所示的螺旋 型翅片11,因此可以吸收更多太陽光。 實(shí)施例6本實(shí)施例的復(fù)合材料熱管式真空集熱管如圖9所示，與實(shí)施例1 的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于熱管下部有截面如圖IO所示的螺旋 翅片11,因此可以吸收更多太陽光。除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等 同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求
1.一種熱管式真空集熱管，包括表面設(shè)有太陽能吸收層的熱管，所述熱管外設(shè)有玻璃管，所述玻璃管一端開口，所述玻璃管與熱管之間為真空層，所述熱管的上部設(shè)有冷卻套管，所述冷卻套管上設(shè)有進(jìn)液口和出液口，所述熱管的中部通過封接件與玻璃管口密封連接，在所述封接處的外部設(shè)有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩的一端與玻璃管配合，另一端與熱管緊密配合，其特征在于所述熱管下部為三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，底層為復(fù)合材料層，復(fù)合材料層外設(shè)有金屬層，在金屬層外為太陽能吸收層。
2. 如權(quán)利要求1所述的熱管式真空集熱管，其特征在于所述復(fù)合材 料層為碳纖維復(fù)合材料層。
3. 如權(quán)利要求1所迷的熱管式真空集熱管，其特征在于所述復(fù)合材 料層為玻璃纖維復(fù)合材料層。
4. 如權(quán)利要求1所述的熱管式真空集熱管，其特征在于所述的金屬 層為銅、鋁、碳鋼或者不銹鋼。
5. 如權(quán)利要求1所述的熱管式真空集熱管，其特征在于在所述的熱 管下部裝有自定心支撐。
6. 如權(quán)利要求1所述的熱管式真空集熱管，其特征在于在所述的熱 管上還設(shè)有翅片，翅片上設(shè)有太陽能吸收層。
7. 如權(quán)利要求6所述的熱管式真空集熱管，其特征在于所述的翅片 為螺旋型。
8. 如權(quán)利要求6所述的熱管式真空集熱管，其特征在于所述的翅片 為一字型。
9. 如權(quán)利要求6所述的熱管式真空集熱管，其特征在于所述的翅片 為十字型。
全文摘要
本發(fā)明屬于太陽能領(lǐng)域，公開了一種熱管式真空集熱管，包括表面設(shè)有太陽能吸收層的熱管，所述熱管外設(shè)有玻璃管，所述玻璃管一端開口，所述玻璃管與熱管之間為真空層，所述真空層間可以設(shè)有吸氣劑以更好地保證真空層的真空度，所述熱管的上部設(shè)有冷卻套管，所述冷卻套管上設(shè)有進(jìn)液口和出液口，所述熱管的中部通過封接件與玻璃管口密封連接，在所述封接處的外部設(shè)有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩的一端與玻璃管配合，另一端與熱管緊密配合，所述熱管下部為三層復(fù)合結(jié)構(gòu)，底層為復(fù)合材料層，復(fù)合材料層外設(shè)有金屬層，在金屬層外為太陽能吸收層。復(fù)合材料層可以選擇碳纖維復(fù)合材料或者玻璃纖維復(fù)合材料制造，和工質(zhì)的相容性提高，不易產(chǎn)生不凝性氣體。
文檔編號F24J2/32GK101256034SQ20081001964
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者劉曉暉, 軍 王 申請人:東南大學(xué)