專利名稱：一種直通式太陽能真空集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種集熱器，具體說是一種直通式太陽能真空集熱器。
背景技術(shù)：
直通式太陽能真空集熱器是一種太陽能熱利用產(chǎn)品，其基本結(jié)構(gòu)是內(nèi)部為直通式的金屬管，外部采用玻璃管，金屬內(nèi)管和玻璃外管之間進行密封連接，兩者之間抽真空。使用時，陽光照射金屬內(nèi)管，加熱其中的流體介質(zhì)，如水、水蒸汽、導(dǎo)熱油、熔融鹽等。目前該類產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于太陽能熱水器等中低溫環(huán)境中，最高使用溫度一般小于200°C，而在太陽能空調(diào)制冷、太陽能海水淡化、槽式太陽能熱發(fā)電等太陽能中高溫應(yīng)用中，其最高使用溫度一般大于200°C，最高可超過500°C，則存在較多的問題。該產(chǎn)品在中高溫應(yīng)用中，主要存在的技術(shù)難題是現(xiàn)有金屬內(nèi)管和玻璃外管的封接部位難以承受較高的溫度。由于玻璃和金屬的膨脹系數(shù)存在差異，兩者直接封接后，在使用過程中溫度發(fā)生變化時會在玻璃中產(chǎn)生較大的應(yīng)力，可導(dǎo)致產(chǎn)品真空破壞，嚴重時會使玻璃破裂。目前在直通式太陽能真空集熱器產(chǎn)品中，其封接工藝主要有匹配封接、釬封和過渡封接等形式，這些封接工藝在實際應(yīng)用中均存在一些不足。匹配封接需要選擇一種與玻璃膨脹系數(shù)相近的金屬與玻璃外管進行封接，然后該金屬再與金屬內(nèi)管焊接。由于難以找到在較廣溫度范圍內(nèi)與玻璃外管材料膨脹系數(shù)相同或相近的金屬，所以該方法受到了很大的限制。過渡封接一般采用多種膨脹系數(shù)相近的玻璃進行分段連接，直至最后一段玻璃的膨脹系數(shù)與所要封接的金屬接近，然后該段玻璃再與金屬熔接，該封接方法工藝復(fù)雜，只能手工完成，對操作人員依賴程度高，生產(chǎn)效率低，成品率低，強度不高。釬封一般采用較軟的金屬填充在玻璃和金屬之間進行封接，例如鉛，但由于鉛金屬熔點(327. 5°C )較低，產(chǎn)品所能達到的使用溫度較低(不高于鉛金屬的熔點)。此外還有采用鋁或銅等金屬作為中間材料的壓封工藝等，也存在工藝復(fù)雜，可靠性低，強度不足等問題。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直通式太陽能真空集熱器，解決現(xiàn)有應(yīng)用于中高溫環(huán)境的集熱器產(chǎn)品所存在的成品率低、生產(chǎn)效率低、壽命短、質(zhì)量不穩(wěn)定問題。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案一種直通式太陽能真空集熱器，它包括金屬內(nèi)管和玻璃外管，在金屬內(nèi)管與玻璃外管之間設(shè)有連接結(jié)構(gòu)；所述的連接結(jié)構(gòu)包括波紋管、支撐環(huán)和連接裝置；波紋管的一端與金屬內(nèi)管外壁固定連接，波紋管的另一端與支撐環(huán)固定連接；支撐環(huán)通過連接裝置與玻璃外管固定連接；金屬內(nèi)管另外一端與玻璃外管的連接處設(shè)有相同的連接結(jié)構(gòu)；金屬內(nèi)管和玻璃外管之間通過連接結(jié)構(gòu)形成真空夾層。[0010]本實用新型中，所述的支撐環(huán)的下端外徑略大于玻璃外管的內(nèi)徑，支撐環(huán)的下端向內(nèi)折彎成下折彎端；支撐環(huán)的上端外徑小于玻璃外管的內(nèi)徑，且在支撐環(huán)的上邊沿向外延伸成上折彎端，所述的上折彎端包括橫向折邊和豎向折邊。當(dāng)連接裝置為連接管時，波紋管、支撐環(huán)有如下兩種連接方式波紋管的下端管壁與所述的支撐環(huán)的下折彎端固定，上折彎端的豎向折邊與連接裝置固定；波紋管上端與金屬內(nèi)管的外壁固定連接；波紋管的下端管壁與金屬內(nèi)管的外壁固定連接；波紋管上端與所述的支撐環(huán)的下折彎端固定，上折彎端的豎向折邊與連接裝置固定。本實用新型中，支撐環(huán)還有另一種結(jié)構(gòu)即支撐環(huán)的下端外徑略大于玻璃外管的內(nèi)徑，支撐環(huán)的下端向內(nèi)折彎成下折彎端；支撐環(huán)的上端外徑小于玻璃外管的內(nèi)徑，且在支撐環(huán)的上邊沿向外延伸成上折彎端，所述的上折彎端包括橫向折邊；與之適配的連接裝置為連接環(huán)，此時波紋管與支撐環(huán)、連接裝置有如下兩種連接方式所述的波紋管的下端固定在金屬內(nèi)管上，波紋管的上端與支撐環(huán)的下折彎端固定連接；所述的玻璃外管的端部設(shè)有向內(nèi)折彎的彎頭，所述的連接裝置為與彎頭寬度適配的連接環(huán)，連接環(huán)固定在彎頭上，支撐環(huán)的上折彎端的橫向折邊固定在連接環(huán)上；所述的波紋管的上端固定在金屬內(nèi)管上，波紋管的下端與支撐環(huán)的下折彎端固定連接；所述的玻璃外管的端部設(shè)有向內(nèi)折彎的彎頭，所述的連接裝置為與彎頭寬度適配的連接環(huán)，連接環(huán)固定在彎頭上，支撐環(huán)的上折彎端的橫向折邊固定在連接環(huán)上。本實用新型中，為防止使用過程中意外損壞連接裝置，在玻璃外管與金屬內(nèi)管兩端的連接結(jié)構(gòu)外設(shè)有與之適配的保護罩。本實用新型中，所述的支撐環(huán)的下折彎端的邊沿間隔設(shè)有凹槽，使得支撐環(huán)的下折彎端具備一定的形變能力，避免支撐環(huán)的下折彎端受熱膨脹或收縮而損壞玻璃外管。有益效果本實用新型解決了太陽能真空集熱管中玻璃和金屬的封接技術(shù)以及裝配結(jié)構(gòu)，提高了真空集熱管可靠性和高溫應(yīng)用性能，可以廣泛應(yīng)用于各種中高溫環(huán)境中；生產(chǎn)原材料均為獲取容易的普通材料；生產(chǎn)工藝對操作人員依賴程度低，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)， 成 品率高，質(zhì)量穩(wěn)定；適用范圍廣，可廣泛適用于太陽能空調(diào)制冷、太陽能海水淡化、槽式太陽能熱發(fā)電等太陽能中高溫集熱裝置。

圖1是本產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是連接 圖2是連接裝置為連接管時，支撐環(huán)的剖視圖。
圖3是連接裝置為連接管時，支撐環(huán)的俯視圖。
圖4是連接管的剖視圖。
圖5是連接管的俯視圖。
圖6是圖1中A處的第一種實施例的示意圖。
圖7是圖1中A處的第二種實施例的示意圖。
圖8是圖1中A處的第三種實施例的示意圖。
圖9是連接裝置為連接環(huán)時，支撐環(huán)的剖視圖。圖10是連接裝置為連接環(huán)時，支撐環(huán)的俯視圖。
圖11是連接環(huán)的剖視圖。[0026]圖12是連接環(huán)的俯視圖。圖13是圖1中A處的第四種實施例的示意圖。圖14是圖1中A處的第五種實施例的示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做更進一步的解釋。如圖1所示，本實用新型的一種直通式太陽能真空集熱器，它包括金屬內(nèi)管1和玻璃外管2，在金屬內(nèi)管1的外表面鍍有吸收膜。金屬內(nèi)管1與玻璃外管2兩端的連接處設(shè)有相同的連接結(jié)構(gòu)；金屬內(nèi)管1和玻璃外管2通過連接結(jié)構(gòu)進行密封，金屬內(nèi)管1和玻璃外管 2之間通過兩端的連接結(jié)構(gòu)形成真空夾層8。真空夾層8內(nèi)放置吸氣劑，以長時間維持真空夾層8內(nèi)的真空。所述的連接結(jié)構(gòu)包括波紋管3、支撐環(huán)4和連接裝置5。波紋管3由不銹鋼制成，波紋管3的作用是在溫度變化時卸載金屬內(nèi)管1和玻璃外管2由于材質(zhì)膨脹差異所產(chǎn)生的軸向應(yīng)力。波紋管3的一端與金屬內(nèi)管1的外壁固定連接，波紋管3的另一端與支撐環(huán)4固定連接。支撐環(huán)4為不銹鋼制成，支撐環(huán)4的下端是依靠自身彈力卡在玻璃外管2內(nèi)，同時也嵌入玻璃外管2內(nèi)，使支撐環(huán)4和玻璃外管2兩者相對位置固定，同時支撐環(huán)4支撐玻璃外管2的重量，該連接無需保證氣密性。支撐環(huán)4可采用模具一次成型方法加工，也可以分段加工后焊接在一起。所述的支撐環(huán)4有兩種實施例，第一種實施例如圖2和3所示，支撐環(huán)4的下端外徑略大于玻璃外管2的內(nèi)徑，支撐環(huán)4的下端向內(nèi)折彎成下折彎端9，支撐環(huán) 4的上端外徑小于玻璃外管2的內(nèi)徑，且在支撐環(huán)4的上邊沿向外延伸成上折彎端10，上折彎端10包括橫向折邊和豎向折邊。支撐環(huán)4的下折彎端9的邊沿間隔設(shè)有凹槽11，凹槽 11使得支撐環(huán)4的下折彎端9具備一定的形變能力，避免支撐環(huán)4的下折彎端9受熱膨脹或收縮而損壞玻璃外管2，也使支撐環(huán)4、玻璃外管2、連接裝置5三者之間的空間與真空夾層8連通。連接裝置5有兩種實施例，第一種實施例如圖4和5所示，所示的連接裝置5為連接管，即為薄壁的管狀體。根據(jù)連接管、波紋管3和支撐環(huán)4的不同連接方式，太陽能真空集熱器有三種結(jié)構(gòu)，如圖6、7和8所示。如圖6所示，波紋管3的下端管壁與所述的支撐環(huán)4的下折彎端9固定，上折彎端 10的豎向折邊與連接管固定；連接管與玻璃外管2固定連接。波紋管3上端與金屬內(nèi)管1 的外壁固定連接，連接處需保證氣密性。為防止使用過程中意外損壞連接裝置5，在玻璃外管2外設(shè)有保護罩7，保護罩7的下端與玻璃外管2的外管壁固定。此種連接方式的波紋管 3位于玻璃外管2內(nèi)部，結(jié)構(gòu)緊湊。如圖7所示，波紋管3也位于玻璃外管2內(nèi)部，波紋管3的下端管壁與金屬內(nèi)管1 的外壁固定連接；波紋管3上端與所述的支撐環(huán)4的下折彎端9固定，上折彎端10的豎向折邊與連接管固定，連接管與玻璃外管2固定連接。為防止使用過程中意外損壞連接裝置 5，在玻璃外管2外設(shè)有保護罩7，保護罩7的下端與玻璃外管2的外管壁固定。如果由于玻璃外管2管徑偏小，不能內(nèi)置波紋管3，也可以采用圖8所示的連接方式。波紋管3的下端管壁與所述的支撐環(huán)4的下折彎端9焊接固定，上折彎端10的豎向折邊與連接管固定；連接管與玻璃外管2固定連接。波紋管3上端與金屬內(nèi)管1的外壁固定連接。為防止使用過程中意外損壞連接裝置5，在玻璃外管2外設(shè)有保護罩7，保護罩7的下端與玻璃外管2的外管壁固定。支撐環(huán)4的第二種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖9、10所示，支撐環(huán)4的下端外徑略大于玻璃外管2的內(nèi)徑，支撐環(huán)4的下端向內(nèi)折彎成下折彎端13 ；支撐環(huán)4的上端外徑小于玻璃外管2的內(nèi)徑，且在支撐環(huán)4的上邊沿向外延伸成上折彎端14，所述的上折彎端14包括橫向折邊；所述的支撐環(huán)4的下折彎端13的邊沿間隔設(shè)有凹槽11，凹槽11使得支撐環(huán)4 的下折彎端13具備一定的形變能力，避免支撐環(huán)4的下折彎端13受熱膨脹或收縮而損壞玻璃外管2，也使支撐環(huán)4、玻璃外管2、連接環(huán)三者之間的空間與真空夾層8連通。連接裝置5第二種實施例如圖11和12所示，所示的連接裝置5為連接環(huán)。根據(jù)連接環(huán)、波紋管3 和支撐環(huán)4的不同連接方式，太陽能真空集熱器有二種結(jié)構(gòu)，如圖13和14所示。如圖13所示，所述的波紋管3的下端固定在金屬內(nèi)管1的外壁上，波紋管3的上端與支撐環(huán)4的下折彎端13固定連接；所述的玻璃外管2的端部設(shè)有向內(nèi)折彎的彎頭，連接環(huán)與彎頭寬度適配，連接環(huán)固定在彎頭上，支撐環(huán)4的上折彎端14的橫向折邊固定在連接環(huán)上。為防止使用過程中意外損壞連接裝置5，在玻璃外管2外設(shè)有保護罩7，保護罩7 的下端固定在玻璃外管2的外管壁上。圖14所示，波紋管3的上端固定在金屬內(nèi)管1的外壁上，波紋管3的下端與支撐環(huán)4的下折彎端13固定連接；所述的玻璃外管2的端部設(shè)有向內(nèi)折彎的彎頭，連接環(huán)與彎頭寬度適配，連接環(huán)固定在彎頭上，支撐環(huán)4的上折彎端14的橫向折邊固定在連接環(huán)上。為防止使用過程中意外損壞連接裝置5，在玻璃外管2外設(shè)有保護罩7，保護罩7的下端固定在玻璃外管2的外管壁上。 玻璃外管2燒結(jié)在連接裝置5上，連接裝置5與支撐環(huán)4焊接，此兩處連接需保證氣密性。由于支撐環(huán)4的下端已和玻璃外管2相對位置固定，則連接裝置5僅需承受真空夾層8所產(chǎn)生的一個大氣壓力，所以連接裝置5選用很薄的金屬環(huán)或管就可以保證不易損壞，如連接環(huán)、連接管可選用銅、鐵鎳鈷合金、鉬等金屬材料，與玻璃外管2的連接部位加工成很薄的刀刃狀，雖然這些金屬材料與玻璃兩者膨脹系數(shù)存在差異，但是由于這些金屬材料具備延展性，加上金屬片很薄，使得連接裝置5的形變能力較大，在溫度變化時連接裝置 5的形變可以消除或減少玻璃外管2與連接裝置5的連接處玻璃外管2的應(yīng)力，所以能夠在很廣的溫度范圍內(nèi)保證氣密性能和壽命，從而也使得直通式太陽能真空集熱器產(chǎn)品可以達到較高的使用溫度，理論上其使用溫度只受限于玻璃的軟化溫度(目前廣泛使用的高硼硅玻璃的軟化溫度為810±10°C)。 以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種直通式太陽能真空集熱器，它包括金屬內(nèi)管(1)和玻璃外管O)，其特征在于 在金屬內(nèi)管(1)與玻璃外管(2)之間設(shè)有連接結(jié)構(gòu)；所述的連接結(jié)構(gòu)包括波紋管(3)、支撐環(huán)(4)和連接裝置(5)；波紋管(3)的一端與金屬內(nèi)管⑴外壁固定連接，波紋管⑶的另一端與支撐環(huán)⑷固定連接；支撐環(huán)⑷通過連接裝置( 與玻璃外管O)固定連接；金屬內(nèi)管(1)另外一端與玻璃外管O)的連接處設(shè)有相同的連接結(jié)構(gòu)；金屬內(nèi)管(1)和玻璃外管(2)之間通過連接結(jié)構(gòu)形成真空夾層(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于所述的支撐環(huán)(4)的下端外徑略大于玻璃外管O)的內(nèi)徑，支撐環(huán)的下端向內(nèi)折彎成下折彎端(9)； 支撐環(huán)的上端外徑小于玻璃外管O)的內(nèi)徑，且在支撐環(huán)的上邊沿向外延伸成上折彎端(10)，所述的上折彎端(10)包括橫向折邊和豎向折邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于波紋管(3)的下端管壁與所述的支撐環(huán)(4)的下折彎端(9)固定，上折彎端(10)的豎向折邊與連接裝置(5)固定；波紋管C3)上端與金屬內(nèi)管(1)的外壁固定連接；所述的連接裝置( 為連接管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于波紋管(3)的下端管壁與金屬內(nèi)管(1)的外壁固定連接；波紋管C3)上端與所述的支撐環(huán)的下折彎端(9)固定，上折彎端(10)的豎向折邊與連接裝置(5)固定；與所述的連接裝置(5)為連接管。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于在玻璃外管(2)外設(shè)有保護罩(7)，保護罩(7)的下端與玻璃外管O)的外管壁固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于所述的支撐環(huán) (4)的下折彎端(9)的邊沿間隔設(shè)有凹槽(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于所述的支撐環(huán) ⑷的下端外徑略大于玻璃外管⑵的內(nèi)徑，支撐環(huán)⑷的下端向內(nèi)折彎成下折彎端(13)； 支撐環(huán)的上端外徑小于玻璃外管O)的內(nèi)徑，且在支撐環(huán)的上邊沿向外延伸成上折彎端(14)，所述的上折彎端(14)包括橫向折邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于所述的波紋管 (3)的下端固定在金屬內(nèi)管(1)上，波紋管(3)的上端與支撐環(huán)(4)的下折彎端(13)固定連接；所述的玻璃外管( 的端部設(shè)有向內(nèi)折彎的彎頭，所述的連接裝置( 為與彎頭寬度適配的連接環(huán)，連接環(huán)固定在彎頭上，支撐環(huán)(4)的上折彎端(14)的橫向折邊固定在連接環(huán)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于所述的波紋管 (3)的上端固定在金屬內(nèi)管(1)上，波紋管(3)的下端與支撐環(huán)的下折彎端(13)固定連接；所述的玻璃外管( 的端部設(shè)有向內(nèi)折彎的彎頭，所述的連接裝置( 為與彎頭寬度適配的連接環(huán)，連接環(huán)固定在彎頭上，支撐環(huán)的上折彎端(14)的橫向折邊固定在連接環(huán)上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于在玻璃外管(2)外設(shè)有保護罩(7)，保護罩(7)的下端固定在玻璃外管O)的外管壁上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種直通式太陽能真空集熱器，其特征在于所述的支撐環(huán)⑷的下折彎端(13)的邊沿間隔設(shè)有凹槽(11)。
專利摘要本實用新型公開了一種直通式太陽能真空集熱器，它包括金屬內(nèi)管和玻璃外管，在金屬內(nèi)管與玻璃外管之間設(shè)有連接結(jié)構(gòu)；所述的連接結(jié)構(gòu)包括波紋管、支撐環(huán)和連接裝置；波紋管的一端與金屬內(nèi)管外壁固定連接，波紋管的另一端與支撐環(huán)固定連接；支撐環(huán)通過連接裝置與玻璃外管固定連接；金屬內(nèi)管另外一端與玻璃外管的連接處設(shè)有相同的連接結(jié)構(gòu)；金屬內(nèi)管和玻璃外管之間通過連接結(jié)構(gòu)形成真空夾層。本實用新型生產(chǎn)工藝對操作人員依賴程度低，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，成品率高，質(zhì)量穩(wěn)定；適用范圍廣，可廣泛適用于太陽能空調(diào)制冷、太陽能海水淡化、槽式太陽能熱發(fā)電等太陽能中高溫集熱裝置。
文檔編號F24J2/46GK202057069SQ201020587499
公開日2011年11月30日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者吳建華 申請人:吳建華