專利名稱：一種太陽能吸熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能光熱利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于槽式太陽能集熱系統(tǒng) 的太陽能吸熱管。
背景技術(shù)：
槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)是一種太陽能熱利用系統(tǒng)，其利用可跟蹤太陽的槽型拋物 面反射鏡，將入射光反射聚焦在吸熱管上，金屬內(nèi)管表面涂覆的選擇性吸收膜吸收太陽光 加熱管內(nèi)工質(zhì)，產(chǎn)生高溫高壓蒸氣，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。太陽能吸熱管是槽式太陽能熱發(fā)電站 中最為核心的部件。中國專利號(hào)ZL200610112005.9中公開了一種高溫太陽能集熱管及其制造工藝， 該高溫太陽能集熱管包括具有選擇性吸收膜層的金屬內(nèi)管和環(huán)繞的玻璃外管，連接件將波 紋管與金屬內(nèi)管連接，波紋管與玻璃_金屬過渡件可伐環(huán)直接焊接，可伐環(huán)再與玻璃外管 封接，玻璃外管與金屬內(nèi)管之間形成真空環(huán)形空間，用來降低熱損失和防止選擇性吸收膜 遇到空氣老化。這種太陽能吸熱管一般長為4060mm，工作溫度要求在300-400°C，管內(nèi)工質(zhì) 為高溫導(dǎo)熱油，集熱管的使用壽命一般要求達(dá)到20年。由于導(dǎo)熱油高溫老化會(huì)分解出氫 氣，該氫氣在管內(nèi)聚集，氫氣在壓力差下通過金屬內(nèi)管不斷滲透到玻璃外管與金屬內(nèi)管之 間形成的真空環(huán)形空間中。并且隨著工作溫度的升高和導(dǎo)熱油不斷的分解，真空環(huán)形空間 的氫氣越來越多。目前，為了保持集熱管的真空，采取的措施一般是采用吸氣劑，中國專利 號(hào)為CN1720419A中公開一種吸氣劑支撐組件，其包括一個(gè)橋狀物，橋狀物上形成有細(xì)長的 槽，該槽具有吸氣劑支撐部分，有多個(gè)固定連接的足部用來支撐該槽，另外還有防止聚光照 射的反射表面，用來保護(hù)吸氣劑。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題集熱管中氫氣 增多會(huì)急劇增加熱損失，降低集熱管吸熱效率。另外，由于波紋管較薄，與玻璃_金屬過渡 件壁厚相差大，焊接較為困難，經(jīng)常造成焊接損壞或漏氣。吸氣劑支撐組件的缺點(diǎn)是該吸氣 劑裝置放置在金屬內(nèi)管上，金屬內(nèi)管工作時(shí)溫度在400°C以上，通過傳熱會(huì)使吸氣劑溫度升 高，而同時(shí)吸氣劑不可避免的會(huì)遭受聚光照射，使吸氣劑變熱。由于吸氣劑的吸氣性能隨溫 度升高而顯著降低，造成吸熱管高溫工作時(shí)效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種有效利用率高，使用 壽命長，并具有吸氫能力和便于制作的太陽能吸熱管。為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種太陽能吸熱管，包括玻璃外管、 設(shè)置在所述玻璃外管內(nèi)的金屬內(nèi)管及波紋管，在所述玻璃外管和金屬內(nèi)管之間形成真空的 第一環(huán)形空間，所述波紋管的一端通過端蓋與所述金屬內(nèi)管連接，所述波紋管的另一端通 過連接件與封接金屬環(huán)連接，所述波紋管為預(yù)壓縮狀態(tài)，且在軸向上位于所述玻璃外管端 部的外側(cè)；所述吸氣劑裝置在環(huán)向上分布在封接金屬環(huán)與金屬內(nèi)管形成的第二環(huán)形空間
3內(nèi)；所述連接件上固定有遮光環(huán)，所述遮光環(huán)在軸向上至少部分延伸到第一環(huán)形空間內(nèi)，用 于遮擋封接金屬環(huán)與玻璃外管的封接處。所述波紋管具有3-8個(gè)波紋，所述波紋管預(yù)先壓縮量為3_20mm。所述連接件為L型環(huán)狀；所述封接金屬環(huán)為L型環(huán)狀，所述連接件的L型橫向端部 與波紋管焊接，所述連接件的L型縱向端部與所述封接金屬環(huán)的L型縱向端部焊接。所述吸氣劑裝置具有至少一個(gè)托盤，所述托盤上設(shè)有吸氣劑，所述吸氣劑上設(shè)有 壓塊。所述托盤連接在連接件或遮光環(huán)上。
所述吸氣劑為鋯基吸氫劑。所述端蓋上設(shè)有凹槽，且所述凹槽位于端蓋的內(nèi)側(cè)，所述凹槽處設(shè)有金屬排氣管。所述玻璃外管的一個(gè)端部設(shè)有遮光環(huán)，所述玻璃外管的兩個(gè)端部均設(shè)有波紋管和 吸氣劑裝置，一端的吸氣劑裝置連接在連接件上，在環(huán)向上分布在第二環(huán)形空間內(nèi) ’另一端 的吸氣劑裝置連接在連接件或遮光環(huán)上，在環(huán)向上分布在遮光環(huán)與封接金屬環(huán)形成的第三 環(huán)形空間中。所述遮光環(huán)為L型或喇叭口型，所述遮光環(huán)在軸向上超出封接金屬環(huán)與玻璃外管 的封接處5-30mm，所述的遮光環(huán)的表面涂有反射太陽輻射的涂層。所述的封接金屬環(huán)與玻璃外管封接是雙面熔封的，所述玻璃外管的端部為收縮□。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是本發(fā)明太陽能吸熱管具有吸氫 能力和便于制作的優(yōu)點(diǎn)，吸熱管的有效利用率高，使用壽命長。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種太陽能吸熱管的剖面圖；圖2是圖1中吸氣劑裝置剖面圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是圖1中帶金屬排氣管的端蓋剖面圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例中提供的另一種太陽能吸熱管的剖面圖；圖6為圖5中帶有吸氣劑裝置的遮光環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1金屬內(nèi)管，2玻璃外管，3端蓋，4波紋管，5連接件，6封接金屬環(huán)，7吸氣劑 裝置，8吸氣劑，9遮光環(huán)，10凹槽，11金屬排氣管，12排氣尾管，13第一環(huán)形空間，14第二環(huán) 形空間，15第三環(huán)形空間，16托盤，17壓塊，18軸向延長部分。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。參見圖1，一種太陽能吸熱管，包括玻璃外管2、設(shè)置在玻璃外管2內(nèi)的金屬內(nèi)管1 及波紋管4，在玻璃外管2和金屬內(nèi)管1之間形成真空的第一環(huán)形空間13，波紋管4的一端 通過端蓋3與金屬內(nèi)管1連接，波紋管4的另一端通過連接件5與封接金屬環(huán)6連接，波紋 管4為預(yù)壓縮狀態(tài)，在玻璃外管2軸向上，波紋管4位于玻璃外管2端部的外側(cè)；吸氣劑裝置7在環(huán)向上分布在封接金屬環(huán)6與金屬內(nèi)管2形成的第二環(huán)形空間14內(nèi)；連接件5上固 定有遮光環(huán)9，遮光環(huán)9在軸向上至少部分延伸到第一環(huán)形空間13內(nèi)，遮光環(huán)9用于遮擋封 接金屬環(huán)6與玻璃外管2的封接處。本發(fā)明的波紋管采用耐高溫的金屬，太陽能吸熱管由于在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，金屬內(nèi)管 中工質(zhì)的溫度在400°C左右，而玻璃外管溫度在100°C左右，金屬內(nèi)管的膨脹系數(shù)要遠(yuǎn)大于 玻璃外管的膨脹系數(shù)，金屬內(nèi)管比玻璃外管多伸長20多毫米。為了緩解內(nèi)外管之間的膨脹 差，在玻璃外管端部放置波紋管。波紋管在軸向上完全位于玻璃外管端部的外側(cè)，為了保證 其伸縮量，每個(gè)波紋管至少具有3個(gè)波紋。同時(shí)，為了提高吸熱管的有效利用率，減少波紋 管的長度，增加玻璃外管的長度，吸熱管在裝配時(shí)波紋管始終處于預(yù)先壓縮狀態(tài)，提高了波 紋管的緩解膨脹的能力，波紋管預(yù)壓縮量至少3mm，一般可以在IOmm左右，這樣當(dāng)吸熱管高 溫工作時(shí)，波紋管能夠恢復(fù)到既無壓縮又無拉伸的初始狀態(tài)，使玻璃外管與封接金屬環(huán)封 接處在高溫時(shí)也不會(huì)受到較大的拉力，延長吸熱管的使用壽命長。本發(fā)明的太陽能吸熱管 具有吸氫能力和便于制作的優(yōu)點(diǎn)，吸熱管的有效利用率高。參見圖1，為了方便連接件5與波紋管4和封接金屬環(huán)6焊接，連接件5為L型環(huán) 狀；連接件5具有軸向延伸部分18，即連接件5的L型橫向邊，連接件5的L型橫向端部焊 接到波紋管4上，遮光環(huán)6焊接在連接件5的表面上，封接金屬環(huán)6為L型環(huán)狀，連接件5 的L型縱向端部與封接金屬環(huán)6的L型縱向端部焊接，可以方便的進(jìn)行焊接，從而解決了波 紋管直接與封接金屬環(huán)焊接由于壁厚相差過大而焊接較為困難的問題。連接件5的L型環(huán) 狀結(jié)構(gòu)另一個(gè)作用是用于吸氣劑裝置和遮光環(huán)的固定，避免在吸熱管的真空空間布置過多 的金屬件，從而降低成本和減少放氣源。參見圖2和圖3，吸氣劑裝置7具有多個(gè)連接到連接件的托盤16，吸氣劑8承載于 這些托盤16中，吸氣劑8可以為餅狀或環(huán)狀，為了保持和固定吸氣劑8在托盤16中，吸氣劑 裝置7還具有壓塊17，壓塊17將吸氣劑8壓緊在托盤16中。吸氣劑裝置7通過大量的托 盤16在環(huán)向上分布在封接金屬環(huán)與金屬內(nèi)管形成的第一環(huán)形空間內(nèi)，并固定在連接件上， 從而避免了聚光直接照射，并使吸氣劑的工作溫度始終低于200°C，大大提高了吸氣劑的吸 氣能力，延長吸熱管的使用壽命。由于導(dǎo)熱油分解的氫氣能夠通過鋼管滲透到真空中，吸氣 劑8優(yōu)選為鋯基吸氫劑，該種吸氣劑能夠吸收小分子氣體，特別是氫氣。參見圖5，也可以采用將吸氣劑裝置7在環(huán)向上分布在遮光環(huán)9與封接金屬環(huán)6形 成的第三環(huán)形空間15中，吸氣劑裝置7直接固定在遮光環(huán)9的外壁或連接件5上，這樣由 于遮光環(huán)9阻止了傾斜反射聚焦的光線照射到吸氣劑上，降低吸氣劑工作溫度。參見圖1和圖4，端蓋3上設(shè)有凹槽10，且凹槽10位于端蓋3的內(nèi)側(cè)，凹槽10處 還可以設(shè)有金屬排氣管11。當(dāng)端蓋與金屬內(nèi)管進(jìn)行焊接時(shí)，端蓋的凹槽設(shè)計(jì)不僅方便焊接，焊縫隱藏在凹槽 內(nèi)更美觀，而且可以減少端蓋在吸熱管軸向長度，增加玻璃外管的長度，進(jìn)一步提高了吸熱 管的聚光有效利用率。端蓋的凹槽處有一個(gè)金屬排氣管，優(yōu)點(diǎn)在于不僅可以通過該金屬排 氣管進(jìn)行吸熱管高溫真空排氣，而且可以在吸熱管真空失效或吸氣劑吸氣能力降低后，可 以再次抽真空，延長吸熱管使用壽命。為了防止槽式反光鏡將光線反射聚焦到玻璃外管與封接金屬環(huán)封接處造成玻璃 外管炸裂，連接件上固定遮光環(huán)，遮光環(huán)采用鏡面材料，也可以在表面涂有反射太陽輻射的涂層，制成喇叭口型或L型，在軸向上至少部分延伸到玻璃外管與金屬內(nèi)管形成的環(huán)形空 間內(nèi)，遮光環(huán)在在軸向上超出封接金屬環(huán)與玻璃外管的封接處5-30mm，這樣不僅可以遮擋 光線照射到封接處，同時(shí)可以將光線反射聚焦到吸熱管的金屬內(nèi)管上，增加吸熱管的效率。封接金屬環(huán)與玻璃外管通過火焰或其他加熱方式直接進(jìn)行熔封，封接處兩面均包 有玻璃，形成雙面封接，這樣可以提高玻璃與金屬的封接強(qiáng)度和真空氣密性。參加圖5，為了降低吸熱管的成本，將玻璃外管兩端都加工出縮口，這樣可以減少 波紋管和封接金屬環(huán)的直徑，從而節(jié)約成本。本發(fā)明吸氣劑裝置上吸氣劑的數(shù)量根據(jù)需求放置，可以在吸熱管的一端布置，也 可以在兩端都布置，且每端都可以布置至少一圈吸氣劑，下面通過一個(gè)具體的實(shí)施例來說 明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。參見圖1，太陽能吸熱管的結(jié)構(gòu)包括玻璃外管2、同軸的帶有太陽能選擇性吸收涂 層的金屬內(nèi)管1及具有膨脹補(bǔ)償作用的波紋管4，在玻璃外管2和金屬內(nèi)管1之間形成真空 的第一環(huán)形空間13 ；玻璃外管2上設(shè)有排氣尾管12 ；波紋管4在軸向上位于玻璃外管2端 部的外側(cè)，波紋管4采用3個(gè)波紋，在吸熱管裝配時(shí)波紋管預(yù)先壓縮量為10mm，大大減小了 波紋管的長度；波紋管4的一端通過端蓋3與金屬內(nèi)管1連接，端蓋3具有深度為5mm的凹 槽10。如圖3所示，凹槽10位于端蓋3內(nèi)側(cè)，以便于端蓋3與金屬內(nèi)管1進(jìn)行焊接，焊縫剛 好位于凹槽10內(nèi)，吸熱管的一端的端蓋3在凹槽10內(nèi)還設(shè)計(jì)有一個(gè)金屬排氣管11，用于吸 熱管真空失效或氫氣過多時(shí)再次進(jìn)行真空排氣；波紋管4的另一端通過連接件5與封接金 屬環(huán)6連接，連接件5為L型環(huán)狀，連接件5具有軸向延伸部分18，連接件5通過軸向延伸 部分18焊接到波紋管4上，連接件5的縱向部分與封接金屬環(huán)6進(jìn)行焊接，這樣方便的進(jìn) 行焊接；封接金屬環(huán)6與玻璃外管2封接是雙面直接高溫熔封的。兩套吸氣劑裝置7分別 位于吸熱管兩端，其中一端在環(huán)向上分布在封接金屬環(huán)6與金屬內(nèi)管1形成的第二環(huán)形空 間14內(nèi)，另一端在環(huán)向上分布在遮光環(huán)9與封接金屬環(huán)6形成的第三環(huán)形空間15中，兩端 的吸氣劑裝置7都固定在連接件5上。吸氣劑裝置7具有一圈30個(gè)連接到連接件5的托 盤16，如圖2和圖3所示，吸氣劑8便承載于這些托盤中，并通過壓塊17將其壓緊在托盤 中，這些吸氣劑采用餅狀的鋯基吸氫劑。在吸熱管的一端裝有遮光環(huán)9，該遮光環(huán)表面涂有 反射太陽輻射的涂層，為喇叭口型，遮光環(huán)在軸向上超出玻璃與金屬封接處15mm，延伸到玻 璃外管與金屬內(nèi)管形成的第一環(huán)形空間13內(nèi)。參見圖5，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與圖1的結(jié)構(gòu)基本相同，所不同的是，在吸熱管裝配時(shí) 波紋管預(yù)先壓縮量為3mm ；端蓋3具有深度為2mm的凹槽10，為了降低吸熱管的成本，將玻 璃外管2每端都加工出縮口，這樣可以減少波紋管4和封接金屬環(huán)6的直徑，從而節(jié)約成 本；兩套吸氣劑裝置7分別位于吸熱管兩端，一端的吸氣劑裝置7固定在連接件5上，另一 端的吸氣劑裝置7在環(huán)向上直接固定在遮光環(huán)9上，如圖6所示，吸氣劑裝置7具有一圈40 個(gè)連接到連接件5的托盤16，吸氣劑8便承載于這些托盤中，并通過壓塊17將其壓緊在托 盤中，這些吸氣劑采用環(huán)狀的鋯基吸氫劑。在吸熱管的一端裝有遮光環(huán)9，遮光環(huán)9表面涂 有反射太陽輻射的涂層，遮光環(huán)9為L型，遮光環(huán)9在軸向上超出玻璃與金屬封接處20mm， 延伸到玻璃外管與金屬內(nèi)管形成的第一環(huán)形空間13內(nèi)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種太陽能吸熱管，包括玻璃外管、設(shè)置在所述玻璃外管內(nèi)的金屬內(nèi)管及波紋管，在所述玻璃外管和金屬內(nèi)管之間形成真空的第一環(huán)形空間，其特征在于，所述波紋管的一端通過端蓋與所述金屬內(nèi)管連接，所述波紋管的另一端通過連接件與封接金屬環(huán)連接，所述波紋管為預(yù)壓縮狀態(tài)，且在軸向上位于所述玻璃外管端部的外側(cè)；所述吸氣劑裝置在環(huán)向上分布在封接金屬環(huán)與金屬內(nèi)管形成的第二環(huán)形空間內(nèi)；所述連接件上固定有遮光環(huán)，所述遮光環(huán)在軸向上至少部分延伸到第一環(huán)形空間內(nèi)，用于遮擋封接金屬環(huán)與玻璃外管的封接處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述波紋管具有3-8個(gè)波紋，所 述波紋管預(yù)先壓縮量為3-20mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述連接件為L型環(huán)狀；所述封 接金屬環(huán)為L型環(huán)狀，所述連接件的L型橫向端部與波紋管焊接，所述連接件的L型縱向端 部與所述封接金屬環(huán)的L型縱向端部焊接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述吸氣劑裝置具有至少一個(gè) 托盤，所述托盤上設(shè)有吸氣劑，所述吸氣劑上設(shè)有壓塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述托盤連接在連接件或遮光 環(huán)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述吸氣劑為鋯基吸氫劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述端蓋上設(shè)有凹槽，且所述凹 槽位于端蓋的內(nèi)側(cè)，所述凹槽處設(shè)有金屬排氣管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述玻璃外管的一個(gè)端部設(shè)有 遮光環(huán)，所述玻璃外管的兩個(gè)端部均設(shè)有波紋管和吸氣劑裝置，一端的吸氣劑裝置連接在 連接件上，在環(huán)向上分布在第二環(huán)形空間內(nèi)；另一端的吸氣劑裝置連接在連接件或遮光環(huán) 上，在環(huán)向上分布在遮光環(huán)與封接金屬環(huán)形成的第三環(huán)形空間中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述遮光環(huán)為L型或喇叭口型， 所述遮光環(huán)在軸向上超出封接金屬環(huán)與玻璃外管的封接處5-30mm，所述的遮光環(huán)的表面涂 有反射太陽輻射的涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述的封接金屬環(huán)與玻璃外管 封接是雙面熔封的，所述玻璃外管的端部為收縮口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能吸熱管，包括玻璃外管、設(shè)置在所述玻璃外管內(nèi)的金屬內(nèi)管及波紋管，在所述玻璃外管和金屬內(nèi)管之間形成真空的第一環(huán)形空間，所述波紋管的一端通過端蓋與所述金屬內(nèi)管連接，所述波紋管的另一端通過連接件與封接金屬環(huán)連接，所述波紋管為預(yù)壓縮狀態(tài)，且在軸向上位于所述玻璃外管端部的外側(cè)；所述吸氣劑裝置在環(huán)向上分布在封接金屬環(huán)與金屬內(nèi)管形成的第二環(huán)形空間內(nèi)；所述連接件上固定有遮光環(huán)，所述遮光環(huán)在軸向上至少部分延伸到第一環(huán)形空間內(nèi)，用于遮擋封接金屬環(huán)與玻璃外管的封接處。本發(fā)明太陽能吸熱管具有吸氫能力和便于制作的優(yōu)點(diǎn)，吸熱管的有效利用率高，使用壽命長。
文檔編號(hào)F24J2/48GK101975480SQ20101052862
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者徐志斌, 李健, 李建斌, 王志峰, 王智建, 雷東強(qiáng) 申請(qǐng)人:皇明太陽能股份有限公司