專(zhuān)利名稱(chēng):熔封式熱管真空集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空集熱管，尤其是一種在較高溫度下工作的熔封式熱管真空集熱管，屬于太陽(yáng)能熱利用技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
真空集熱管是一種太陽(yáng)能熱利用領(lǐng)域的核心器件，其主要功能是將太陽(yáng)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?chǎng)所的熱管式金屬-玻璃真空集熱管，可以提高真空集熱管傳熱和安全性能。金屬與玻璃的膨脹系數(shù)不同，因此溫度變化后，金屬與玻璃的膨脹量不同，結(jié)果易導(dǎo)致金屬與玻璃封接斷裂。但由于熱管在玻璃管內(nèi)的熱管加熱段的頂端是自由端，所以避免了兩端直通式金屬-玻璃真空集熱管需要膨脹節(jié)來(lái)消除膨脹量的做法，節(jié)省了元器件，又簡(jiǎn)化了制作工藝。然而，這種集熱管結(jié)構(gòu)雖解決了膨脹系數(shù)的差異問(wèn)題，但金屬熱管與玻璃管間的融封不夠可靠，時(shí)間長(zhǎng)或受熱后仍易漏氣甚至破裂。
檢索發(fā)現(xiàn)，申請(qǐng)?zhí)枮?1141781.1的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種熱管式太陽(yáng)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(zhuān)利號(hào)為ZL 00101464.1的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種真空集熱管，其特點(diǎn)是通過(guò)連接套管下部臺(tái)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(tái)階的內(nèi)孔與金屬長(zhǎng)管的下端口部密封連接。此外，申請(qǐng)?zhí)枮?2289924.3中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)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(gè)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(zhǎng)了熱管集熱管的使用壽命，基本可以滿(mǎn)足日常太陽(yáng)能熱水器等低溫使用場(chǎng)合。
但實(shí)踐證明，上述改進(jìn)在太陽(yáng)能熱發(fā)電等高溫工況下，不僅工藝結(jié)構(gòu)顯得復(fù)雜，并且存在以下不足之處1、融封部位難以耐受250℃以上高溫，并且融封部位在使用中直接暴露在陽(yáng)光照射下，沒(méi)有必要的防護(hù)措施；2、玻璃管與金屬管只在融封部位連接，容易應(yīng)力集中；3、熱管的換熱面積較小。結(jié)果，時(shí)間一長(zhǎng)或在高溫工況下，仍容易泄漏，使玻璃管內(nèi)的真空度難以維持，并且吸熱效率不高，無(wú)法滿(mǎn)足太陽(yáng)能熱發(fā)電之類(lèi)高溫工作場(chǎng)合的使用需求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的首要目的在于針對(duì)上述存在的缺陷，提出一種工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可以有效提高封接處耐高溫性能的熔封式熱管真空集熱管。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提出一種可以避免封接處應(yīng)力集中的熔封式熱管真空集熱管。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提出一種結(jié)構(gòu)緊湊、吸熱效率高的熔封式熱管真空集熱管。
申請(qǐng)人:經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)探索認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)有熱管式真空集熱管無(wú)法滿(mǎn)足中高溫工況使用需求的關(guān)鍵是封接處容易出現(xiàn)問(wèn)題。因此，采取科學(xué)的技術(shù)措施保證高溫工況下封接處的長(zhǎng)效密封性能，是滿(mǎn)足高溫工況太陽(yáng)能利用場(chǎng)合需要的技術(shù)關(guān)鍵。
為了達(dá)到以上首要目的，本發(fā)明的熔封式熱管真空集熱管包括一端封閉的玻璃外管，所述玻璃外管中裝有下部表面涂覆吸收太陽(yáng)光涂層的熱管，所述熱管的上部密封焊接帶進(jìn)口和出口的冷卻套管，所述熱管中部通過(guò)可伐合金與玻璃管口熔封密封連接，所述玻璃外管與熱管之間形成真空腔，所述可伐合金上方的熱管段固定防護(hù)罩上盤(pán)，所述玻璃外管配合套裝防護(hù)罩下盤(pán)，至少所述上盤(pán)與下盤(pán)之一周邊制有翻邊，所述上盤(pán)和下盤(pán)通過(guò)翻邊相對(duì)固定，構(gòu)成遮住熔封接縫的防護(hù)罩。
這樣，整個(gè)真空集熱管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝切實(shí)可行，并且由于以熔封連接取代了現(xiàn)有技術(shù)的融封，因此無(wú)論從連接強(qiáng)度還是密封性能均顯著提高，可以在400℃的高溫下長(zhǎng)期正常工作，并且在防護(hù)罩的遮蓋下，所有熔封連接縫均不會(huì)受到太陽(yáng)光的直接照射，因此可以避免溫度過(guò)高。
此外，防護(hù)罩與玻璃管的配合套裝可以很方便的構(gòu)建起輔助支撐，避免了熔封連接縫的應(yīng)力過(guò)于集中，改善了連接縫的受力，特別適合于高溫大規(guī)格的熱管式熔封式熱管真空集熱管。尤其是，防護(hù)罩與玻璃外管的配合套裝間隙小于玻璃外管的膨脹量時(shí)，受熱后，防護(hù)罩本身即可起到一定的輔助支撐作用。另外，可以將所述熱管的中部插裝在金屬法蘭盤(pán)中心孔中密封焊接，所述金屬法蘭盤(pán)的周邊附近密封焊接可伐合金環(huán)的一端，所述可伐合金環(huán)的另一端與玻璃外管口熔封密封連接，這樣可以減少可伐合金用量，同時(shí)利于集熱管在將來(lái)系統(tǒng)應(yīng)用中的固定。
為了達(dá)到進(jìn)一步的目的，本發(fā)明熔封式熱管真空集熱管的熱管下部裝有自定心支撐，所述自定心支撐由固定在熱管上的圓弧支撐座以及由支撐座向外延伸的輻射狀彈性撐片構(gòu)成，所述彈性撐片的外端抵靠在玻璃外管的內(nèi)壁。因此，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(duì)熔封焊縫起到所需的應(yīng)力緩解保護(hù)作用。
為了達(dá)到更進(jìn)一步的目的，本發(fā)明的熔封式熱管真空集熱管在熱管下部焊接有表面涂覆吸收太陽(yáng)光涂層的翅片，從而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。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的結(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是可伐合金、6是玻璃外管、7是真空腔、8是吸收太陽(yáng)光涂層、9是支撐、10是保護(hù)罩。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的結(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)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明實(shí)施例四的結(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)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本發(fā)明實(shí)施例六的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是圖9的E-E剖視圖。
圖11是圖2實(shí)施例中熔封結(jié)構(gòu)的局部放大圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例一本實(shí)施例的熔封式熱管真空集熱管如圖1所示，一端封閉的玻璃外管6中裝有下部表面涂覆吸收太陽(yáng)光涂層8的熱管1。該熱管的上部密封焊接帶進(jìn)口和出口的冷卻套管2。熱管中部通過(guò)帶翻邊的可伐合金5與玻璃外管口熔封密封連接。玻璃外管6與熱管1之間形成真空腔7?？煞ズ辖鹕戏降臒峁芏喂潭ǚ雷o(hù)罩10的上盤(pán)，玻璃外管6配合套裝防護(hù)罩下盤(pán)，下盤(pán)的周邊制有向上翻邊，該翻邊與上盤(pán)焊接固定，構(gòu)成遮住熔封接縫的防護(hù)罩。
為了消除熱變形差異對(duì)封接處的應(yīng)力，熱管下部裝有自定心支撐，如圖3和圖4所示，該自定心支撐由固定在熱管上的圓弧支撐座以及由支撐座向外延伸的兩組呈V字形輻射狀的彈性撐片構(gòu)成，各彈性撐片的外端固定隔熱材料制成的觸頭，抵靠在玻璃外管的內(nèi)壁，起到使熱管在玻璃外管中心定位的輔助支撐作用。
工作時(shí)，太陽(yáng)光透過(guò)玻璃外管6和真空腔7，照射在涂有吸收太陽(yáng)光涂層8的熱管1的加熱段上，太陽(yáng)光被涂層8表面吸收后，加熱熱管1管內(nèi)的工質(zhì)，管內(nèi)工質(zhì)汽化后達(dá)到熱管1的冷卻段，將熱量傳遞給熱管1管外冷卻套管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)了由光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^(guò)程，達(dá)到了利用太陽(yáng)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、熱利用的目的。
本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，由玻璃外管和熱管熔封形成的玻璃—金屬真空腔不會(huì)因時(shí)間長(zhǎng)或受強(qiáng)熱發(fā)生泄漏現(xiàn)象破壞，使真空度持久；接口處加上防護(hù)罩更好的保護(hù)可伐與玻璃接口，使整個(gè)結(jié)構(gòu)更能耐高溫，可以長(zhǎng)期在400℃的高溫下工作，且該防護(hù)罩可以構(gòu)建輔助支撐。實(shí)驗(yàn)證明，整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)、簡(jiǎn)單、合理便于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，性能安全、可靠，成本低，易推廣。
實(shí)施例二本實(shí)施例的熔封式熱管真空集熱管如圖2所示，與實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于熱管1的中部插裝在金屬法蘭盤(pán)4中心孔中密封焊接，該金屬法蘭盤(pán)的周邊附近端面密封焊接可伐合金環(huán)5的一端，可伐合金環(huán)5的另一端與玻璃外管口形成圖11所示的插入式熔封密封連接結(jié)構(gòu)。這樣密封效果更好，連接強(qiáng)度更高，可以減少可伐合金用量，同時(shí)利于集熱管在將來(lái)系統(tǒng)應(yīng)用中的固定。
此外，玻璃外管6配合套裝的防護(hù)罩下盤(pán)內(nèi)孔口鑲有隔熱材料制成的嵌邊12，因此可以直接與玻璃外管接觸，起到輔助支撐作用，進(jìn)一步避免封接處應(yīng)力集中。
實(shí)施例三本實(shí)施例的熔封式熱管真空集熱管如圖5所示，與實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于熱管下部焊接有截面如圖7所示的十字形翅片11(當(dāng)然也可以為一字形翅片)，因此更有利于吸收太陽(yáng)光。
實(shí)施例四本實(shí)施例的熔封式熱管真空集熱管如圖6所示，與實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于熱管下部焊接有截面如圖7所示的翅片11，因此更有利于吸收太陽(yáng)光。
實(shí)施例五本實(shí)施例的熔封式熱管真空集熱管如圖8所示，與實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于熱管下部焊接有截面如圖10所示的螺旋翅片11，因此可以吸收更多太陽(yáng)光。
實(shí)施例六本實(shí)施例的熔封式熱管真空集熱管如圖9所示，與實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于熱管下部焊接有截面如圖10所示的螺旋翅片11，因此可以吸收更多太陽(yáng)光。
除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種熔封式熱管真空集熱管，包括一端封閉的玻璃外管，所述玻璃外管中裝有下部表面涂覆吸收太陽(yáng)光涂層的熱管，其特征在于所述熱管的上部密封焊接帶進(jìn)口和出口的冷卻套管，所述熱管中部通過(guò)可伐合金與玻璃外管口熔封密封連接，所述玻璃外管與熱管之間形成真空腔，所述可伐合金上方的熱管段固定防護(hù)罩上盤(pán)，所述玻璃外管配合套裝防護(hù)罩下盤(pán)，至少所述上盤(pán)與下盤(pán)之一周邊制有翻邊，所述上盤(pán)和下盤(pán)通過(guò)翻邊相對(duì)固定，構(gòu)成遮住熔封接縫的防護(hù)罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述熔封式熱管真空集熱管，其特征在于所述熱管的中部插裝在金屬法蘭盤(pán)中心孔中密封焊接，所述金屬法蘭盤(pán)的周邊附近密封焊接可伐合金環(huán)的一端，所述可伐合金盤(pán)的另一端與玻璃外管口形成插入式熔封密封連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述熔封式熱管真空集熱管，其特征在于所述防護(hù)罩與玻璃外管的配合套裝間隙小于玻璃外管的膨脹量。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述熔封式熱管真空集熱管，其特征在于所述玻璃外管配合套裝的防護(hù)罩下盤(pán)內(nèi)孔口鑲有隔熱材料制成的嵌邊。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1、2、3或4所述熔封式熱管真空集熱管，其特征在于所述熱管下部裝有自定心支撐，所述自定心支撐由固定在熱管上的圓弧支撐座以及由支撐座向外延伸的輻射狀彈性撐片構(gòu)成，所述彈性撐片的外端抵靠在玻璃外管的內(nèi)壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述熔封式熱管真空集熱管，其特征在于所述熱管下部焊接有表面涂覆吸收太陽(yáng)光涂層的翅片。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述熔封式熱管真空集熱管，其特征在于所述自定心支撐由固定在熱管上的圓弧支撐座以及由支撐座向外延伸的兩組呈V字形輻射狀的彈性撐片構(gòu)成，各彈性撐片的外端固定隔熱材料制成的觸頭，抵靠在玻璃外管的內(nèi)壁。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7所述熔封式熱管真空集熱管，其特征在于所述翅片的截面呈一字形。
9.根據(jù)權(quán)利要求
7所述熔封式熱管真空集熱管，其特征在于所述翅片的截面呈十字形。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7所述熔封式熱管真空集熱管，其特征在于所述翅片為螺旋翅片。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明涉及一種熔封式熱管真空集熱管，屬于太陽(yáng)能熱利用技術(shù)領(lǐng)域：
。該集熱管玻璃外管和熱管，熱管的中上部插裝在金屬法蘭盤(pán)中心孔中密封焊接，上部密封焊接帶進(jìn)口和出口的冷卻套管，金屬法蘭盤(pán)的周邊通過(guò)可伐合金環(huán)與玻璃外管口熔封密封連接，玻璃外管與熱管之間形成真空腔，熱管上裝有構(gòu)成遮住熔封連接縫的防護(hù)罩。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝切實(shí)可行，所有熔封連接縫均不會(huì)受到太陽(yáng)光的直接照射，因此可以避免溫度過(guò)高，并且防護(hù)罩與玻璃外管的配合套裝可以起到輔助支撐的作用，避免了熔封焊縫的應(yīng)力過(guò)于集中，特別適合于中高溫大規(guī)格的熔封式熱管真空集熱管。
文檔編號(hào)F24J2/32GK1995859SQ200610098390
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月15日
發(fā)明者王軍, 張耀明, 孫利國(guó), 陳強(qiáng), 劉曉暉 申請(qǐng)人:王軍, 張耀明導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan