一種新型玻璃熱管式真空集熱管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種新型玻璃熱管式真空集熱管，屬于太陽能熱利用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]真空集熱管作為太陽能熱水器的核心元件，是提高熱管器集熱性能和產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，真空集熱管在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了許多創(chuàng)新，性能也不斷提高，但依然存在許多缺點(diǎn)。
[0003]傳統(tǒng)的真空集熱管采用雙層玻璃間抽真空的結(jié)構(gòu)。內(nèi)玻璃管外表面鍍選擇性吸收涂層以提高太陽輻射吸收率。內(nèi)外玻璃管同軸且一端封閉，另一端通過直接燒熔聯(lián)接。這種集熱管由于管內(nèi)走水，水工質(zhì)直接通過內(nèi)管壁的導(dǎo)熱吸收熱量，效率較低。長時(shí)期使用后，內(nèi)管結(jié)垢也會大大降低傳熱性能。在使用中還會因沒有及時(shí)上水或冬季夜間未排空等因素而造成爆管，給用戶和經(jīng)銷商帶來不必要的損失。
[0004]考慮到管內(nèi)走水的缺點(diǎn)，提出了管內(nèi)不走水的真空集熱管，以熱管式真空集熱管為代表。熱管是一種高效的導(dǎo)熱元件，利用工作介質(zhì)的兩次相變傳遞熱量。將熱管與真空集熱管結(jié)合所開發(fā)的熱管式真空集熱管具有導(dǎo)熱效率高，抗凍性能好等優(yōu)點(diǎn)。如專利號200610098390.6公開的一種金屬熱管式真空集熱管，將金屬熱管插入金屬法蘭盤中密封焊接。金屬法蘭盤通過可伐合金與玻璃外管口熔封。雖然采用了膨脹率相對較低的可伐合金，但是依然存在加工較為困難的問題。由于金屬與玻璃的膨脹率不同，長期使用中熔封處容易產(chǎn)生縫隙，無法保證真空度，降低集熱管效率。同屬金屬材料增加了制造成本，價(jià)格不具備競爭力。另一種熱管式真空集熱管采用全玻璃熱管式結(jié)構(gòu)，如專利號201210014689.4所公開的一種熱管式全玻璃真空太陽集熱管。其思路是利用玻璃熱管代替金屬熱管。制作工藝上將全真空玻璃管自環(huán)封杯口處同軸并等直徑外延伸形成玻璃熱管的冷凝段，然后向內(nèi)管中注入工質(zhì)再抽真空。不足之處在于環(huán)封處由于熱應(yīng)力的存在，在實(shí)際使用時(shí)容易破裂；由于內(nèi)管外壁涂敷選擇性吸收涂層后再焊接熱管冷凝段，高溫會使接口處的涂料揮發(fā)，影響集熱效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型提出一種新型玻璃熱管真空集熱管，削弱熱管與玻璃套管熔封處的熱應(yīng)力，提高集熱管安全性和使用壽命。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種新型玻璃熱管式真空集熱管8，主要結(jié)構(gòu)包括玻璃外管I和玻璃熱管2。玻璃熱管2兩端封閉，內(nèi)部充有傳熱工質(zhì)6，并具有一定的真空度。玻璃熱管2中部設(shè)置熔封焊盤4。熔封焊盤4采用與玻璃外管I和玻璃熱管相同的材料制成。熔封焊盤4為環(huán)形，內(nèi)徑與玻璃熱管2外徑相同，其外徑與玻璃外管I外徑相同。將玻璃熱管2分為蒸發(fā)段201和冷凝段202。蒸發(fā)段201和冷凝段202的長度可根據(jù)年均輻照度和輸出需求設(shè)計(jì)不同的長度比。蒸發(fā)段201外壁涂敷選擇性吸收涂層3。蒸發(fā)段201通過自定心支撐5放置在真空玻璃外管I中。玻璃外管I開口端與熔封焊盤4聯(lián)接，另一端抽真空后熔封，并通過吸氣劑7保持一定的真空度。具體加工步驟為:
[0008](I)取一根一端開口，一端封閉且直徑較小的毛坯管作為玻璃熱管2，根據(jù)蒸發(fā)段201和冷凝段202長度確定熔封焊盤4位置后，將熔封焊盤4焊接在玻璃熱管上；
[0009](2)將玻璃熱管2連同焊接好的熔封焊盤4經(jīng)拉封退火后，在蒸發(fā)段201鍍上選擇性吸收涂層3 ；
[0010](3)取一根兩端均為開口，且外徑與熔封焊盤4外徑相等的毛坯管作為玻璃外管1其一端與熔封焊盤4焊接后，將自定心支撐5與吸氣劑7放入管間夾層，使玻璃熱管2固定;
[0011](4)將裝配好的管子在高溫下烘烤排氣，通過玻璃外管I管尾抽真空并熔封；
[0012](5)向玻璃熱管2中充入定量工質(zhì)6，高溫下再次烘烤排氣，通過玻璃熱管2頂部抽真空并熔封。
[0013]有益效果:
[0014](I)通過熔封焊盤實(shí)現(xiàn)外管與玻璃熱管的焊接分離，消除了熱管二次熱應(yīng)力，增強(qiáng)了熱管的耐高溫性和使用壽命。
[0015](2)相比較傳統(tǒng)的制作工藝，由于熔封焊盤的使用，避免了內(nèi)外管熔封時(shí)因高溫而使接口處的鍍膜涂料揮發(fā)，集熱效果更好。
[0016](3)整體采用全玻璃結(jié)構(gòu)，制造成本低。
[0017](4)熱管采用相變換熱，其傳熱能力大，效率高。
[0018](5)熱管具有自啟動特性。溫度較低時(shí)，工質(zhì)維持液態(tài)，管內(nèi)真空度較高，可以對水箱內(nèi)的水形成保溫的效果，散熱效果大大降低。
【附圖說明】
[0019]圖1是新型玻璃熱管式真空集熱管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是帶有直接成型的熔封焊盤的玻璃熱管式真空集熱管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖中:1玻璃外管、2玻璃熱管、201蒸發(fā)段、202冷凝段、3選擇性吸收涂層、4熔封焊盤、5自定心支撐、6熱管工質(zhì)、7吸氣劑。
[0022]圖3是采用新型玻璃熱管式真空集熱管的太陽能熱水器側(cè)視圖。
[0023]圖中:8新型玻璃熱管式真空集熱管、9水箱、10支架。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型的核心為提供一種新型玻璃熱管式真空集熱管8 (以下簡稱集熱管)，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，應(yīng)理解這些實(shí)施方式僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍，在閱讀本實(shí)用新型之后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本實(shí)用新型的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請的權(quán)利要求所限定的范圍。
[0025]本實(shí)用新型的一種實(shí)施方案，如圖1所示，主要結(jié)構(gòu)包括真空玻璃外管I和玻璃熱管2。玻璃熱管2內(nèi)部充有傳熱工質(zhì)6，并具有一定的真空度。玻璃外管I長度約為1200mm，玻璃熱管2長度約為1220mm。玻璃熱管2中部設(shè)置熔封焊盤4，寬度約為20mm。熔封焊盤4將玻璃熱管分為蒸發(fā)段201和冷凝段202，蒸發(fā)段201長度為1000mm，冷凝段202長度為200mm。熔封焊盤為環(huán)形，其內(nèi)徑與玻璃熱管2的外徑相同，約為44mm ;外徑與玻璃外管I的外徑相同，約為60mm。玻璃外管1、玻璃熱管2和熔封焊盤4均采用硼硅玻璃3.3。蒸發(fā)段201外壁涂敷選擇性吸收涂層3。蒸發(fā)段201通過自定心支撐5放置在真空玻璃外管I中。玻璃外管I開口端與熔封焊盤4聯(lián)接，另一端抽真空后熔封，并通過吸氣劑7保持一定的真空度。吸氣劑7采用蒸散型鋇吸氣劑。集熱管8具體加工步驟為:取一根一端開口，一端封閉且直徑較小的毛坯管作為玻璃熱管2，根據(jù)蒸發(fā)段201和冷凝段202長度確定熔封焊盤4位置后，將其焊接在玻璃熱管2上；玻璃熱管2經(jīng)過拉封退火后，在蒸發(fā)段201鍍上選擇性吸收涂層3 ;再取一根兩端均為開口，且外徑與熔封焊盤4外徑相等的毛坯管作為玻璃外管1 一端與熔封焊盤4焊接后，將自定心支撐5與吸氣劑7放入管間夾層，使玻璃熱管2固定；將裝配好的管子在高溫下烘烤排氣，通過玻璃外管I管尾抽真空并熔封；向玻璃熱管2中充入定量工質(zhì)6，高溫下再次烘烤排氣，通過玻璃熱管2頂部抽真空并熔封。
[0026]本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方案，如圖2所示，與第一種實(shí)施方案的不同之處僅在于在玻璃熱管的毛坯管制作中，直接由管壁向外延伸形成熔封焊盤，不需要額外焊接。其加工方式與第一種實(shí)施方案相同。
[0027]圖3采用新型玻璃熱管式真空集熱管的太陽能熱水器側(cè)視圖。水熱器由一排集熱管8、水箱9和支架10組成。集熱管8傾斜放置在支架上，傾斜角度等于正午時(shí)當(dāng)?shù)氐奶柛叨冉?。集熱?蒸發(fā)段201暴露在環(huán)境中，接受太陽輻射，冷凝段202插入到水箱9中。其工作過程為:太陽輻射照射到集熱管8上，被選擇性吸收涂層3吸收，并通過導(dǎo)熱將熱量傳遞給玻璃熱管2內(nèi)的工質(zhì)6。工質(zhì)6受熱蒸發(fā)，在微小壓差的作用下迅速流動到冷凝段202。冷凝段202插在水箱9中，壁面溫度較低。氣態(tài)工質(zhì)與熱管內(nèi)壁接觸，遇冷凝結(jié)，在重力作用下流回?zé)峁苷舭l(fā)段201，從而完成一個(gè)循環(huán)。這樣吸收的太陽能就被源源不斷地送入水箱中，得到安全、可靠的熱水。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型玻璃熱管式真空集熱管，主要結(jié)構(gòu)包括玻璃外管和玻璃熱管；玻璃熱管分為三段:蒸發(fā)段、冷凝段和焊接段；蒸發(fā)段外表面鍍有選擇性吸收涂層，內(nèi)部充有傳熱工質(zhì)，通過自定心支撐放置在玻璃外管內(nèi)，并與外管形成真空夾層；真空夾層內(nèi)部設(shè)置吸氣劑；焊接段上設(shè)置熔封焊盤，聯(lián)接玻璃外管和熱管；玻璃外管一端開口通過熔封焊盤封閉，另一端抽真空后熔封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型玻璃熱管式真空集熱管，其特征是:玻璃外管、玻璃熱管和熔封焊盤均采用同一種材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型玻璃熱管式真空集熱管，其特征是:熔封焊盤可以焊接在玻璃熱管上，也可以是在燒制時(shí)將玻璃熱管管壁向外延伸形成焊盤。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型玻璃熱管式真空集熱管，其特征是:熔封焊盤內(nèi)徑與玻璃熱管外徑相同，外徑與玻璃外管外徑相同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型玻璃熱管式真空集熱管，其特征是:蒸發(fā)段、冷凝段、焊接段的比例為50: 10:1。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型玻璃熱管式真空集熱管，其特征是:熱管工質(zhì)采用水、酒精等無污染、低沸點(diǎn)工質(zhì)。
【專利摘要】一種新型玻璃熱管式真空集熱管，主要結(jié)構(gòu)包括真空玻璃外管和玻璃熱管。玻璃熱管兩端封閉，內(nèi)部充有傳熱工質(zhì)，并具有一定的真空度。玻璃熱管分為蒸發(fā)段，焊接段和冷凝段。蒸發(fā)段外壁涂敷選擇性吸收涂層并通過自定心支撐放置在真空玻璃外管中。焊接段上焊有熔封焊盤。玻璃外管開口端與熔封焊盤聯(lián)接，另一端抽真空后熔封，并通過吸氣劑保持真空度。本實(shí)用新型通過熔封焊盤實(shí)現(xiàn)了外管與熱管的分離焊接，消除了二次熱應(yīng)力，使用壽命長；采用全玻璃結(jié)構(gòu)可以降低成本，簡化工藝。
【IPC分類】F24J2/46
【公開號】CN204705056
【申請?zhí)枴緾N201520294925
【發(fā)明人】楊帆, 蔣川, 邴旖旎, 劉婷婷
【申請人】南京帕偌特太陽能有限公司
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年5月6日