專利名稱：一種陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的連接管件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的連接管件技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及一種太陽能集熱系統(tǒng)的管道，涉及太陽能集熱系統(tǒng)的三通、彎頭，特別 涉及陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的上下匯集管、上下循環(huán)管中的三通、彎頭。
背景技術(shù)：
[0002]通常太陽能熱水器提供用于洗澡、洗滌的生活熱水，常用的管道材料是:PPR、PEX 塑料管、XPAP鋁塑管、鍍鋅管、鍍鋅襯塑管等。[0003]近幾年出現(xiàn)的黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板簡稱陶瓷太陽板由普通陶瓷基體和表面立體 網(wǎng)狀黑瓷層組成，立體網(wǎng)狀黑瓷層是一種多孔結(jié)構(gòu)，形成陽光陷阱，具有很高的陽光吸收 率、優(yōu)良的高溫性能和高溫效率，根據(jù)原理，陽光吸收率不會(huì)衰減，可以實(shí)現(xiàn)與建筑一體化、 與建筑同壽命；陶瓷太陽板可以在沙漠上建造大規(guī)模陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)，用于發(fā)電、淡 化海水、苦咸水，變沙漠為耕地。沒有白度要求的普通陶瓷是目前已知的成本最低、壽命最 長、性能最穩(wěn)定的工程材料之一，以提釩尾渣為主要原料的釩鈦黑瓷是目前已知的成本最 低、壽命最長、性能最穩(wěn)定的太陽能吸收材料；制造一平方米陶瓷太陽板的成本是制造同面 積常規(guī)太陽能集熱體的幾分之一到十分之一，能耗是幾分之一到幾十分之一，使用壽命是 幾倍到十幾倍；經(jīng)國家太陽能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，陶瓷太陽板的陽光吸收比是0.93，陶瓷太陽能房頂?shù)娜盏脽崃渴?.6MJ，遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的7.0MJ。[0004]現(xiàn)在，太陽能熱水系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到與建筑一體化的階段，這是太陽能發(fā)展、建筑發(fā) 展的必然結(jié)果，是兩者發(fā)展必然的匯合點(diǎn)?，F(xiàn)有太陽能熱水系統(tǒng)由于材料、結(jié)構(gòu)、成本等原 因，難以實(shí)現(xiàn)與建筑一體化、與建筑同壽命。[0005]陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)適合建造陶瓷太陽能房頂，陶瓷太陽能房頂尤其是錨樁結(jié)構(gòu) 陶瓷太陽能房頂成本低、壽命長、效率高、結(jié)構(gòu)合理，與普通房頂共用結(jié)構(gòu)層、保溫層、防水 層，可以符合與建筑一體化的要求，可以實(shí)現(xiàn)與建筑同壽命，隔熱、保溫效果明顯好于普通 房頂，建造成本十分低廉，其造價(jià)正在逐步接近普通常規(guī)房頂?shù)脑靸r(jià)，同時(shí)產(chǎn)出大量熱能， 可以提供熱水、取暖、空調(diào)，為使陶瓷太陽能房頂造價(jià)盡快接近普通常規(guī)房頂?shù)脑靸r(jià)，為盡 量降低陶瓷太陽能沙漠系統(tǒng)的造價(jià)，正在進(jìn)行不斷改進(jìn)，采用各種新材料、新結(jié)構(gòu)。[0006]陶瓷太陽能房頂以陶瓷太陽板為太陽能集熱體，冬天提供暖氣、夏天提供空調(diào)、四 季提供熱水，當(dāng)陶瓷太陽能房頂夏天提供空調(diào)時(shí)，是以其產(chǎn)出的高溫?zé)崴_動(dòng)溴化鋰吸收 式制冷機(jī)，其產(chǎn)出的高溫?zé)崴?jīng)常接近或達(dá)到100°c，陶瓷太陽能房頂熱水管道比較長、數(shù) 量多，是陶瓷太陽能房頂?shù)闹饕M成部分之一，為了使陶瓷太陽能房頂適用于普通民用建 筑，必須盡量采用符合高溫?zé)崴褂靡?，成本又很低廉、安裝快捷、方便、省工、省錢的管 道和連接件。[0007]通常太陽能熱水器常用的管道材料PPR、PEX塑料管、XPAP鋁塑管、鍍鋅管、鍍鋅襯 塑管等難以承受高溫，傳統(tǒng)用于接近100°c開水的銅管、工業(yè)用不銹鋼管、工業(yè)用薄壁不銹 鋼管價(jià)格太高，通常需要掏絲連接安裝，效率低，工業(yè)用薄壁不銹鋼管不但價(jià)格高、連接還 需要專用工具，采用焊接方法成本更高。[0008]為適合使用10(TC開水并且盡量降低管道成本，現(xiàn)有方法之一是采用裝飾用焊接 薄壁不銹鋼管作為管道，采用鑄鐵快接件作為連接件，如圖1所示；參見:2012年9月27日 申請(qǐng)的專利號(hào)201210364094.1名稱“一種太陽能熱水系統(tǒng)的管道”專利申請(qǐng)。[0009]此方法可以使管道成本降到相當(dāng)?shù)偷某潭?，但是鑄鐵快接件中的三通鑄鐵快接件 和彎頭鑄鐵快接件存在以下缺點(diǎn):[0010]1、所有的三通鑄鐵快接件和彎頭鑄鐵快接件都沒有內(nèi)臺(tái)階即沒有管道插入后的 限位的內(nèi)臺(tái)階，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，太陽能集熱體或者陶瓷太陽板的尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三通鑄鐵快接 件和彎頭鑄鐵快接件的尺度，管道插入三通鑄鐵快接件和彎頭鑄鐵快接件的深度從外面是 看不見的，實(shí)際操作時(shí)不容易掌握，一旦插入深度比較深，管道會(huì)封閉或接近封閉流體的出 口，如圖2、圖3所示。[0011]2、市場采購的各地、各工廠生產(chǎn)的裝飾用焊接薄壁不銹鋼管的外徑尺寸公差有 比較大的差別，市場采購到的三通鑄鐵快接件和彎頭鑄鐵快接件難以全面適應(yīng)，三通鑄鐵 快接件和彎頭鑄鐵快接件橡膠密封圈變形量有一定限度，有的情況下會(huì)影響長期密封可靠 性。[0012]3、陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)中的陶瓷太陽板進(jìn)出管口外徑有一定規(guī)格要求，陶瓷太陽 能集熱系統(tǒng)中陶瓷太陽板呈縱列安裝，陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)中的匯集管橫向安裝，橫向上 下匯集管上有很多三通鑄鐵快接件進(jìn)出口與很多陶瓷太陽板縱列連接，如圖1、圖7所示， 所以對(duì)比較大型的陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)橫向上下匯集管來說，匯集管的直徑大于陶瓷太陽 板進(jìn)出管口的直徑，系統(tǒng)越大差別越大，需要各種變徑三通和彎頭，目前生產(chǎn)銷售的三通鑄 鐵快接件和彎頭鑄鐵快接件沒有變徑三通和彎頭，通常是等徑三通和彎頭，這就需要采用 各種標(biāo)準(zhǔn)件和過渡性短管將等徑三通和彎頭組合為變徑三通和彎頭，如圖2、圖3所示，在 實(shí)際使用時(shí)，比較麻煩，影響安裝效率。[0013]4、各工廠生產(chǎn)的陶瓷太陽板的進(jìn)出管口外徑雖然有一定規(guī)格要求，但是陶瓷產(chǎn)品 是燒成制品，燒成過程中有收縮，由于不同批次、不同時(shí)期的陶瓷原料的成分有波動(dòng)，收縮 量也有所不同，陶瓷制品的硬度很高，一般為莫氏硬度7，只能用金剛石砂輪磨削加工，陶 瓷太陽板的進(jìn)出管口與中空陶瓷太陽板為一體，難以進(jìn)行金剛石砂輪磨削加工，目前一般 外徑只能控制在25毫米左右，直徑和不圓度都有一定誤差，表面也有一定的粗糙度，所以 與其聯(lián)通的管道必須采用有彈性的橡膠管，如果與匯集管聯(lián)通的三通和彎頭本身是橡膠制 品，必將更進(jìn)一步簡化裝置、提聞安裝效率。[0014]發(fā)明目的:[0015]本發(fā)明的目的是根據(jù)陶瓷太陽能系統(tǒng)的實(shí)際使用要求，經(jīng)過調(diào)研、了解、分析、判 斷、試驗(yàn)，采用耐老化的橡膠材料和新的設(shè)計(jì)，制造、使用具有限位內(nèi)臺(tái)階的、對(duì)管道外徑具 有更大適應(yīng)性的各種規(guī)格變徑三通和彎頭。以改進(jìn)連接方法，提高施工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng) 度，降低太陽能系統(tǒng)和陶瓷太陽能系統(tǒng)的建造成本。[0016]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:[0017]陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)中的陶瓷太陽板是縱列安裝，上下匯集管是橫向安裝，匯集 管上有三通或彎頭與陶瓷太陽板縱列連接，如圖1、圖8所示，匯集管上的三通或彎頭是采 用橡膠材料制造的；三通或彎頭內(nèi)部有對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái)階；三通或 彎頭是變徑的或等徑的，即三通或彎頭的進(jìn)出口的直徑是不同的或相同的；如圖4、圖5、圖8所示，三通或彎頭與匯集管或與陶瓷太陽板進(jìn)出管口采用管箍收緊結(jié)合，管箍收緊結(jié)合部 位的三通或彎頭的外徑小于其相鄰部位的外徑，橡膠材料制造的三通或彎頭與陶瓷太陽板 進(jìn)出管口可以直接聯(lián)通，三通或彎頭與陶瓷太陽板進(jìn)出管口之間可以沒有過渡管。[0018]所述陶瓷太陽板是一種太陽能集熱體。[0019]所述的太陽能集熱系統(tǒng)是陶瓷太陽能房頂或用于沙漠發(fā)電的陶瓷太陽能集熱系 統(tǒng)或用于沙漠淡化海水、苦咸水的陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)。[0020]所述橡膠材料是指硅橡膠、三元乙丙橡膠、氯化丁基橡膠、氟橡膠、丁腈橡膠、天然 橡膠。[0021]所述三通或彎頭內(nèi)部有對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái)階的高度是0.5 至5毫米。[0022]所述匯集管是裝飾用焊接薄壁不銹鋼管，壁厚0.5-1.2毫米。[0023]所述三通或彎頭與匯集管的結(jié)合采用管箍。[0024]所述管箍是鋼絲管箍，如圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示。[0025]所述管箍收緊結(jié)合部位的三通或彎頭的外徑小于其他部位的外徑I至10毫米，如 圖4、圖5所示。[0026]由于三通或彎頭是采用橡膠材料制造的，具有一定的彈性和比較好的適應(yīng)性，可 以主要采用以下尺寸:[0027]1、橡膠三通或彎頭最大壁厚5-8毫米，與匯集管聯(lián)通口的內(nèi)徑是54-58毫米，與陶 瓷太陽板的進(jìn)出管口聯(lián)通口的內(nèi)徑是23-27毫米，對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái) 階的高度是1-4毫米，管箍收緊結(jié)合部位的三通或彎頭的外徑小于其他部位的外徑2-6毫 米。[0028]2、橡膠三通或彎頭最大壁厚5-7毫米，與匯集管聯(lián)通口的內(nèi)徑是42-46毫米，與陶 瓷太陽板的進(jìn)出管口聯(lián)通口的內(nèi)徑是23-27毫米，對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái) 階的高度是1-4毫米，管箍收緊結(jié)合部位的三通或彎頭的外徑小于其他部位的外徑2-6毫 米。[0029]3、橡膠三通或彎頭最大壁厚4-7毫米，與匯集管聯(lián)通口的內(nèi)徑是28-34毫米，與陶 瓷太陽板的進(jìn)出管口聯(lián)通口的內(nèi)徑是23-27毫米，對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái) 階的高度是1-3毫米，管箍收緊結(jié)合部位的三通或彎頭的外徑小于其他部位的外徑2-4毫 米。[0030]4、橡膠三通或彎頭最大壁厚4-7毫米，與匯集管聯(lián)通口的內(nèi)徑是23-27毫米，與陶 瓷太陽板的進(jìn)出管口聯(lián)通口的內(nèi)徑是23-27毫米，對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái) 階的高度是1-3毫米，管箍收緊結(jié)合部位的三通或彎頭的外徑小于其他部位的外徑2-4毫 米。[0031]由于采用橡膠材料制造的三通或彎頭內(nèi)部有對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的 內(nèi)臺(tái)階，避免了匯集管插入深度過深的可能性，使匯集管不會(huì)封閉或接近封閉流體的出口。 采用橡膠材料制造三通或彎頭，由于橡膠材料具有一定的彈性對(duì)市場采購的各地、各工廠 生產(chǎn)的裝飾用焊接薄壁不銹鋼管的外徑尺寸的公差差別具有很好的適應(yīng)性，橡膠材料制造 的三通或彎頭可以直接與陶瓷太陽板進(jìn)出管口連接，不需要通過短管過渡，減少了零件，降 低了滲、漏幾率，橡膠材料制造的三通或彎頭用模具一次制造，制造比較容易，可以制造各種等徑和變徑的三通或彎頭，減輕了安裝的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安裝效率。[0032]由于與匯集管聯(lián)通的三通和彎頭本身是橡膠制品，可以一次成型制造，更進(jìn)一步 簡化了結(jié)構(gòu)、提高了安裝效率。


:[0033]圖1中上半部分表示陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)中的一種典型模式，即陶瓷太陽能房頂 及其管道，其中陶瓷太陽板是規(guī)格化產(chǎn)品，陶瓷太陽板采用縱向連接，匯集管采用橫向布 置，匯集管是裝飾用焊接薄壁不銹鋼管，匯集管上與陶瓷太陽板縱列相連接的三通和彎頭 是鑄鐵三通快接件或鑄鐵彎頭快接件。[0034]圖2表示圖1中的鑄鐵三通快接件的放大圖，由于陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)多是大型 系統(tǒng)，上下匯集管要為許多列陶瓷太陽板縱列提供流體，所述流體一般是水，匯集管的直徑 通常大于陶瓷太陽板的進(jìn)出管口的直徑，由大直徑的匯集管聯(lián)通到小直徑的陶瓷太陽板的 進(jìn)出管口，需要多件標(biāo)準(zhǔn)件或?qū)ｉT制造的零件完成過渡。[0035]圖3表示圖1中的鑄鐵三通快接件中匯集管插入過深時(shí)的放大圖，由于鑄鐵三通 快接件中沒有內(nèi)臺(tái)階即沒有管道插入后的限位的內(nèi)臺(tái)階，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，太陽能集熱體或者 陶瓷太陽板的尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三通鑄鐵快接件和彎頭鑄鐵快接件的尺度，管道插入的深度很 難掌握，管道插入三通鑄鐵快接件或彎頭鑄鐵快接件的深度從外面是看不見的，一旦插入 深度比較深，管道會(huì)封閉或接近封閉流體的出口，即堵住了流體進(jìn)入陶瓷太陽板縱列的通 道。[0036]圖4表示采用橡膠材料制造的具有限位作用內(nèi)臺(tái)階，可用鋼絲管箍收緊結(jié)合部 位，結(jié)合部位的外徑小于其他部位外徑的變徑三通。[0037]圖5表示采用橡膠材料制造的具有限位作用內(nèi)臺(tái)階，可用鋼絲管箍收緊結(jié)合部 位，結(jié)合部位的外徑小于其他部位外徑的變徑彎頭[0038]圖6表示鋼絲管箍。[0039]圖7是圖6的俯視圖。[0040]圖8表示陶瓷太陽板縱列和匯集管，匯集管通過上述橡膠材料制造的變徑三通和 彎頭與陶瓷太陽板縱列聯(lián)通，橡膠材料制造的三通或彎頭直接與陶瓷太陽板進(jìn)出管口連 接，不需要通過短管過渡，減少了零件，降低了滲、漏幾率。[0041]圖中標(biāo)記的說明:[0042]1、黑瓷復(fù)合陶瓷太陽板簡稱陶瓷太陽板2、彎頭鑄鐵快接件3、上匯集管4、三通 鑄鐵快接件5、放在陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的陶瓷太陽板上的溫度傳感器6、三通鑄鐵快接 件7、進(jìn)、排氣浮閥8、下循環(huán)管9、直通鑄鐵快接件10、控制器11、水箱溫度傳感器12、 保溫水箱13、熱水加熱自來水的熱水器14、熱水加熱自來水的板式換熱器15、室內(nèi)供熱 水水泵16房頂循環(huán)水泵17、溴化鋰吸收式制冷機(jī)或溴化鋰吸收式制冷機(jī)的進(jìn)出管口 18、 暖氣片或地暖19、上循環(huán)管20、下匯集管21、硅橡膠管22、管箍23、陶瓷太陽板進(jìn)出管 口 24、三通鑄鐵快接件的螺帽25、三通鑄鐵快接件的筒體26、匯集管管道27、硅橡膠密封 圈28、三通鑄鐵快接件29、具有螺紋的大直徑過渡短管30、變徑管接頭31、具有螺紋的 小直徑過渡短管32、橡膠三通33、橡膠三通或彎頭的限位內(nèi)臺(tái)階34、鋼絲箍35、橡膠彎 頭36、鋼絲箍的上緊螺栓37、鋼絲箍的鋼絲丨丨表示進(jìn)入熱水器13或換熱器14的冷自來水經(jīng)過加熱，出來的是具有自來水壓力的熱自來水。具體實(shí)施例:[0043]1、農(nóng)民住宅，斜房頂面積80平方米，采用70平方米陶瓷太陽板建造陶瓷太陽能房 頂，水箱容量2100升，上下匯集管采用外徑32毫米，內(nèi)徑30.5毫米，即壁厚0.75毫米的裝 飾用焊接薄壁不銹鋼管，陶瓷太陽板的進(jìn)出管口外徑為25毫米，誤差0.6毫米；硅橡膠三通 或彎頭與匯集管聯(lián)通口的內(nèi)徑是31毫米，與陶瓷太陽板的進(jìn)出管口聯(lián)通口的內(nèi)徑是24毫 米，對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái)階的高度是2毫米，管箍收緊結(jié)合部位的三通 或彎頭的外徑小于其他部位的外徑3毫米，均采用鋼絲箍固定和密封。[0044]2、別墅，斜房頂面積200平方米，采用180平方米陶瓷太陽板建造陶瓷太陽能房 頂，水箱容量5500升，上循環(huán)管和匯集管采用外徑57毫米，內(nèi)徑55毫米，即壁厚1.0毫米 的裝飾用焊接薄壁不銹鋼管，陶瓷太陽板的進(jìn)出管口外徑為25毫米，誤差0.6毫米；三元乙 丙橡膠三通或彎頭與匯集管聯(lián)通口的內(nèi)徑是55毫米，與陶瓷太陽板的進(jìn)出管口聯(lián)通口的 內(nèi)徑是24毫米，對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái)階的高度是3毫米，管箍收緊結(jié)合 部位的三通或彎頭的外徑小于其他部位的外徑4毫米，均采用鋼絲箍固定和密封。
權(quán)利要求1.一種陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的連接管件，其特征在于匯集管上的三通或彎頭是采用橡 膠材料制造的；三通或彎頭內(nèi)部有對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái)階；三通或彎頭 是變徑的或等徑的，即三通或彎頭的進(jìn)出口的直徑是不同的或相同的，三通或彎頭與匯集 管或與陶瓷太陽板進(jìn)出管口采用管箍收緊結(jié)合，管箍收緊結(jié)合部位的三通或彎頭的外徑小 于其相鄰部位的外徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的連接管件，其特征在于所述的橡膠材 料是指硅橡膠、三元乙丙橡膠、氯化丁基橡膠、氟橡膠、丁腈橡膠或天然橡膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的連接管件，其特征在于所述的三通或 彎頭內(nèi)部有對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái)階，內(nèi)臺(tái)階的高度是0.5至5毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的連接管件，其特征在于所述的匯集管 是裝飾用焊接薄壁不銹鋼管，壁厚0.5-1.2毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的連接管件，其特征在于所述的管箍收 緊結(jié)合部位的三通或彎頭的外徑小于其他部位的外徑I至10毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的連接管件，其特征在于所述的管箍是 鋼絲管箍。
專利摘要一種陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)的連接管件涉及陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)中的三通、彎頭的材料、結(jié)構(gòu)、用途和用法，現(xiàn)有三通鑄鐵快接件和彎頭鑄鐵快接件都沒有內(nèi)臺(tái)階即沒有管道插入后的限位的內(nèi)臺(tái)階，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一旦插入深度比較深，管道會(huì)封閉或接近封閉流體的出口，陶瓷太陽板的進(jìn)出管口外徑有一定的誤差；采用橡膠材料制造的三通或彎頭內(nèi)部有對(duì)匯集管插入深度具有限位作用的內(nèi)臺(tái)階，避免了匯集管插入深度過深的可能性，橡膠材料具有一定的彈性對(duì)陶瓷太陽板的進(jìn)出管口外徑、市場采購的用作匯集管的各地、各工廠生產(chǎn)的焊接薄壁不銹鋼管的外徑尺寸的公差差別具有很好的適應(yīng)性。
文檔編號(hào)F24J2/46GK203162411SQ20132008079
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月22日
發(fā)明者許建華, 孫啟正, 曹樹梁, 蔡濱, 王啟春, 趙之彬, 修大鵬, 楊玉國, 石延嶺, 許建麗 申請(qǐng)人:曹樹梁