玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器制造技术

本发明专利技术涉及一种玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器，有一个外为玻璃内为金属的双层球壳，夹壁间排成真空，上有排气嘴的保护帽，内有排量球，下有外锥颈，且插于锥筒中，颈口以螺旋封塞封闭，封塞端面上有三个通孔。上端面的两个通孔与供、排水管连接，余为排水垢孔，下端面的通孔口沿上各有一个插封管，周边有四个导柱，且插于连接盘的插封管接头及导孔中。本发明专利技术能双向跟踪太阳的周日视、周年视运动，跟踪精确，无运动件，不需维修；在周年视运动中，集热球的北半球能截获半年昼长所提供的太阳能；能将一日所获得的热水全部排出使用；能安装于楼顶、墙壁或地面；能与快热式电（气）热水器串联使用；水垢能贮存于颈管内，可定期排放。

【技术实现步骤摘要】
玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器
本专利技术涉及一种太阳能热利用装置，尤其是一种玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器。
技术介绍
中国专利公开了一种《玻璃真空太阳能集热球热水器》（专利号ZL200410026080·4）的专利技术专利。图1即其集热球的结构。集热球有一个由外玻壳1与内玻壳2所封接成的球形双层外壳，双层外壳之内有一个玻璃球壳形的排量器4。外玻壳1的下端有一个开口的锥颈，内玻壳2的下端有一个开口的直颈，采用结晶型焊料玻璃将两个颈口封接成一个颈口。内玻壳2的顶端有一个封闭的锥管，外玻壳1的顶端有一个具通孔的锥管，其通孔用以封接排气管，两个锥管的夹壁间装有支架3。双层外壳的夹壁间排成真空。外玻壳1的内表面镀有选择性增透膜。内玻壳的外表面镀有选择性吸收膜。两个锥管及两个颈的夹壁间都蒸有吸气剂。外玻壳1、内玻壳2及排量器4，均由上、下二个半球形玻壳封接构成，外坡壳1采用熔块间接封接，内玻壳2及排量器4均采用火头封接。排量器4的一端有一个具通孔的柄，过通孔系有连接索5，将排量器4与连杆6上有U型接头的一端连接，连杆6上有螺纹的一端，穿过塞封在颈口内的软塞7上的中心通孔，上定位板8上的中心通孔，戴上平垫，用六角螺母紧固。有弧形弯的出水管9及直形的给水管10，分别穿过软塞7、上定位板8两个件的中心通孔两侧的通孔后，各露出70mm于上定位板8之外；在内玻壳2内，出水管9的上端插在内玻壳2的封闭锥管之内，给水管10的上端与软塞7的上端面齐平。给入或排出集热球的水11贮存于内玻壳2与排量器4的夹壁间。从集热球的结构看，存在如下缺点：1、在图1中，接自来水管于给水管10，接阀门于出水管9，打开阀门，自来水可将内玻壳2内所贮满的水11全部顶出；同时也充满内玻壳2。关闭阀门，给、出水同时停止。此即上顶水的结构及其使用工况。上顶水热水器的重要特征，是其安装位置可以高于、等于或低于用户，用后无需耗时上水。给给水管10并联两个阀门，其中任意一个接自来水管，出水管9作大气出、入管使用。关闭未接自来水管的阀门，打开已接自来水管的阀门，可给内玻壳2内将水充满，关闭已接自来水管的阀门，打开未接自来水管的阀门，可将内玻壳2内的水落尽。此即下落水的结构及其使用工况。下落水热水器的安装位置只能高于用户，用后尚需耗时上水。当集热球在上顶水工况下使用时，内玻壳2内处于承受自来水压的状态，在最低限度内应能承担设计寿命内的计算压力Pc。Pc应等于内玻壳2对自来水的承压额定值0.7Mpa，加因内玻壳2的外表面处于真空状态，其内表面所增加的压力值0.1013Mpa，再加当内玻壳2的内径Di=1000mm（以此值为例）时，所贮水11的重力及排量器4的重力共同形成的最大静压力值0.0104Mpa的三者之和，即Pc=0.812Mpa。当集热球在下落水工况使用时，其计算压力Pc′=0.812－0.7=0.112Mpa，取内玻壳2的材料断裂强度为34.323Mpa，许用应力[σ]=11.441Mpa，封接接头系数φ=0.9后，即可对内玻壳2在两种不同工况下的内压球壳的计算壁厚δ进行复核。右式：δ=PcDi/4[σ]tφ-Pc为公知地计算壁厚δ的公式。以δ1及δ2分别表示在上顶水及下落水两种不能工况使用时的计算壁厚，经复核可知：δ1≥20.11mm、δ2≥2.73mm。δ1≥20.11mm，这表明如此厚的内玻壳2其热阻及成本均不可取。δ2≥2.73mm，表明内玻壳2用于下落水使用完全可行。但对玻璃真空太阳能集热球热水器来说：失去了上顶水，就失去了在安装位置上的宽松性。另外，还会影响到本次专利申请排除水垢及太阳能与电（气）能互补使用的实现。2、如图1所示，“给水管10的上端与软塞7的上端面齐平”。软塞7的上端面是一个水垢沉积之处，当给水管10在给、出水时，都会携带水垢影响水质、堵塞管道及喷头。3、如图1所示，“排量器4的一端有一个具通孔的柄，过通孔系有连接索5，将排量器4与连杆6上有U型接头的一端连接”。这种连接结构不能将排量器4固定，这会给包装工作造成麻烦；并提高包装成本。4、从图1中可以看出，当集热球运行于上顶水工况，且水11为热水，出水管9内热、外冷的水的流动方向总是逆向而流，特别在冷水的水位升高过半后，出水管9的下半段即成为一段逆流换热管，这会明显降低所出热水的温度。5、如图1所示，“……塞封在颈口内的软塞7……”，这是说颈口是以软塞7塞封的。对塞封下落水结构的颈口来说，显然是可行的，因为内玻壳2内的最大静压力仅为0.0104Mpa。对塞封上顶水结构的颈口来说，显然是不可行的，因为内玻壳2内的计算压力Pc=0.812Mpa。6、如前文所述：“外玻壳1采用熔块间接封接”。这种封接，其封接沿应有宽于玻壳壁厚的封接边。不然，则容易造成失稳性的损坏。7、如图1所示，外玻壳1的锥管顶端有一个排气封接后的排气咀。其上，缺少一个保护帽。
技术实现思路
本专利技术旨在克服集热球的上述缺点，提供一种更新的玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器。一种玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器，是由玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球（下称集热球）与立柱支撑或悬臂支撑支装配而成，其特征是：a太阳能集热球有外为玻璃球壳、内为金属球壳，在同心、同轴的条件下所封接成的一个双层球壳；制造玻璃球壳所用料的热膨胀系数小于封接环的差不能超过5%，金属球壳用料为铁素体不锈钢0Cr13；双层球壳各以上、下两个半球壳封接构成，玻璃球壳的两个半球壳的口沿上各有一个外翻的封接边，采用熔块作间接封接；金属球壳的两个半球的口沿为平口沿，采用氩弧焊封接；在金属球壳、玻璃球壳的顶端各有一个内、外锥管，且有一段曲率半径为r的弧将金属球壳、玻璃球壳与内、外锥管连接，在外锥管及其顶端的排气嘴上，一并覆盖有保护帽，且粘结在玻璃球壳上，内锥管的外壁上套装有夹壁支架，支撑在内、外锥管的夹壁间，内、外锥管夹壁的表面上蒸有吸气剂膜，在玻璃球壳的底部有开口的外锥颈，在金属球壳的底部有一段开口的内锥颈且连接有一段开口的直颈所构成的颈管，在内锥颈、外锥颈与金属球壳、玻璃球壳之间，亦各以一段曲率半径为r的弧将其连接；在金属球壳的外表面上镀有选择性吸收涂层,在内直颈的内壁上封接有与螺旋封塞相啮合的内螺纹环，其外形为圆柱形，内腔为二阶圆台形，自下至上，一阶内腔的壁面上有螺纹，二阶内腔的壁面上有O型密封圈槽，且装有1＃O型密封圈；在颈管的外壁面及外锥颈的内壁面上亦蒸有吸气剂膜，在穿出外锥颈的颈管的口沿上套封有用料合金的封接环，在外锥颈的端面与封接环的环形面之间及上、下封接边的端面之间均垫有熔块；双层球壳的夹壁间排空至5×10-2Pa（3.57×10-4Torr）；在双层球壳之内，装有用料为0Cr13的排量球，排量球亦为两个半球壳封接构成，以排量球的轴线在其表面上所通过的两个点为圆心，开有两个外翻成焊边的通孔，排水管穿过两个通孔，且封接于两个焊边上；排水管露出排量球的短段端上，焊接有一个管端支架，且向上插于内锥管内；排水管露出排量球的长段上穿有垫管，且焊接于其上，用于套装供水管的管头总成，长段端封接有螺纹管上接头，螺纹管上接头内装有2＃O型密封圈，用于与螺旋封塞中心所热镶的螺纹管下接头相紧固；供水管由管头总成、不等臂的直角管、有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器，是由玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球与立柱支撑或悬臂支撑装配而成，其特征是：a 太阳能集热球有外为玻璃球壳（12）、内为金属球壳（13），在同心、同轴的条件下所封接成的一个双层球壳；制造玻璃球壳（12）所用料的热膨胀系数小于封接环（24）的差不能超过5%，金属球壳（13）用料为铁素体不锈钢0Cr13；双层球壳各以上、下两个半球壳封接构成，玻璃球壳（12）的两个半球壳的口沿上各有一个外翻的封接边（15），采用熔块（14）作间接封接；金属球壳（13）的两个半球的口沿为平口沿，采用氩弧焊封接；在金属球壳（13）、玻璃球壳（12）的顶端各有一个内、外锥管，且有一段曲率半径为r的弧将金属球壳（13）、玻璃球壳（12）与内、外锥管连接，在外锥管及其顶端的排气嘴上，一并覆盖有保护帽（16），且粘结在玻璃球壳（12）上，内锥管的外壁上套装有夹壁支架（17），支撑在内、外锥管的夹壁间，内、外锥管夹壁的表面上蒸有吸气剂膜（53），在玻璃球壳（12）的底部有开口的外锥颈（18），在金属球壳（13）的底部有一段开口的内锥颈且连接有一段开口的直颈所构成的颈管（19），在内锥颈、外锥颈（18）与金属球壳（13）、玻璃球壳（12）之间，亦各以一段曲率半径为r的弧将其连接；在金属球壳（13）的外表面上镀有选择性吸收涂层（52）,在内直颈的内壁上封接有与螺旋封塞（21）相啮合的内螺纹环（22），其外形为圆柱形，内腔为二阶圆台形，自下至上，一阶内腔的壁面上有螺纹，二阶内腔的壁面上有O型密封圈槽，且装有1＃O型密封圈（23）；在颈管（19）的外壁面及外锥颈（18）的内壁面上亦蒸有吸气剂膜（53），在穿出外锥颈（18）的颈管（19）的口沿上套封有用料合金的封接环（24），在外锥颈（18）的端面与封接环（24）的环形面之间及上、下封接边（15）的端面之间均垫有熔块（14）；双层球壳的夹壁间排空至5×10‑2Pa（3.57×10‑4Torr）；在双层球壳之内，装有用料为0Cr13的排量球（25），排量球（25）亦为两个半球壳封接构成，以排量球（25）的轴线在其表面上所通过的两个点为圆心，开有两个外翻成焊边（20）的通孔，排水管（26）穿过两个通孔，且封接于两个焊边（20）上；排水管（26）露出排量球（25）的短段端上，焊接有一个管端支架（27），且向上插于内锥管内；排水管（26）露出排量球（25）的长段上穿有垫管（28），且焊接于其上，用于套装供水管的管头总成（29），长段端封接有螺纹管上接头（31），螺纹管上接头（31）内装有2＃O型密封圈（30），用于与螺旋封塞（21）中心所热镶的螺纹管下接头（32）相紧固；供水管由管头总成（29）、不等臂的直角管（33）、有O型密封圈槽的压封管上接头（34）及3＃O型密封圈（35）构成，管头总成（29）有内管壁（36）、外管壁（37）及环形底（38）、环形盖（39），环形底（38）封接于内管壁（36）的下口沿向上的2～3mm处，连接于外管壁（37）的下口沿，外管壁（37）的上口沿外翻成平口沿（40），平口沿（40）比内管壁（36）的高度低4mm，环形盖（39）的内口沿封接于内管壁（36）上口沿向下的2～3mm处，环形盖（39）的外径小于平口沿（40）的外径，在环形盖（39）的周边匀布的三处，有与平口沿（40）上、下对应的六个通孔，上、下通孔之间，有以铆钉（41）铆固的三枚等厚的垫圈（42），垫圈（42）垫开有间隙（43），在外管壁（37）高的1/3处，开有其长横置的曲面通孔（44），曲面通孔（44）与直角管（33）短臂端上的旋转剖开面相封接，其旋转半径与外管壁（37）的半径相等；在封接时的相互位置是：直角管（33）长臂的轴线与管头总成（29）的轴线相平行，直角管（33）短臂的轴线与管头总成（29）的直径相垂直，直角管（33）的长臂端封接有3＃O型密封圈（35）的压封管上接头（34），用于与热镶在螺旋封塞（21）上的压封管下接头（45）相紧固；螺旋封塞（21）的用料为鳞片玻璃增强的环氧树脂，外形为三阶圆台形，一、三阶的侧壁皆为光面，二阶侧壁热镶有内、外壁皆具螺纹的双面螺纹环（46）；螺旋封塞（21）上端面的直径上有三个垂直于端面的通孔，中心通孔内热镶有螺纹管下接头（32），一侧的通孔内热镶有压封管下接头（45），另一侧的通孔为排水垢孔；螺旋封塞（21）下端面三个通孔的口沿上，各有一个插封管（47），用于与下一部件中的组件连接盘（63）上的三个插封管接头（49）相插封，在下端面上，与三个通孔所在直径成45°、135°夹角的这两条直径，又与以螺旋封塞（21）的圆心为圆心，以其半径的9/11为半径的圆周所相交的四个交点上各有一个导柱（50），用于插入连接盘（63）的四个导孔中；将金属球壳（1...

【技术特征摘要】
1.一种玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球热水器，是由玻璃——金属真空上顶水太阳能集热球与立柱支撑或悬臂支撑装配而成，其特征是：a.太阳能集热球具有外为玻璃球壳（12）、内为金属球壳（13），在同心、同轴的条件下所封接成的一个双层球壳；制造玻璃球壳（12）所用料的热膨胀系数小于封接环（24）热膨胀系数的差不能超过5%，金属球壳（13）用料为铁素体不锈钢0Cr13；双层球壳各以上、下两个半球壳封接构成，玻璃球壳（12）的两个半球壳的口沿上各有一个外翻的封接边（15），采用熔块（14）作间接封接；金属球壳（13）的两个半球的口沿为平口沿，采用氩弧焊封接；在金属球壳（13）、玻璃球壳（12）的顶端各有一个内、外锥管，且有一段曲率半径为r的弧将金属球壳（13）、玻璃球壳（12）与内、外锥管连接，在外锥管及其顶端的排气嘴上，一并覆盖有保护帽（16），且粘结在玻璃球壳（12）上，内锥管的外壁上套装有夹壁支架（17），支撑在内、外锥管的夹壁间，内、外锥管夹壁的表面上蒸有吸气剂膜（53），在玻璃球壳（12）的底部有开口的外锥颈（18），在金属球壳（13）的底部有一段开口的内锥颈且连接有一段开口的直颈所构成的颈管（19），在内锥颈与金属球壳（13）以及外锥颈（18）和玻璃球壳（12）之间，亦各以一段曲率半径为r的弧将其连接；对构成玻璃球壳（12）的两个上、下半球壳可采用模压电视玻壳的工艺制成，或采用吹制成一个长球壳，切割成两个半球壳，再在上、下两个口沿上各外翻出一个封接边（15），对外锥颈（18）的端面及封接边（15）的上、下端面均经研磨、清洗、烘干；在金属球壳（13）的外表面上镀有选择性吸收涂层（52）,在直颈的内壁上封接有与螺旋封塞（21）相啮合的内螺纹环（22），螺旋封塞（21）外形为圆柱形，内腔为二阶圆台形，自下至上，一阶内腔的壁面上有螺纹，二阶内腔的壁面上有O型密封圈槽，且装有1＃O型密封圈（23）；在颈管（19）的外壁面及外锥颈（18）的内壁面上亦蒸有吸气剂膜（53），在穿出外锥颈（18）的颈管（19）的口沿上套封有封接环（24），在外锥颈（18）的端面与封接环（24）的环形面之间及上、下封接边（15）的端面之间均垫有熔块（14）；双层球壳的夹壁间排空至5×10-2Pa；在双层球壳之内，装有用料为0Cr13的排量球（25），排量球（25）亦为两个半球壳封接构成，以排量球（25）的轴线在其表面上所通过的两个点为圆心，开有两个外翻成焊边（20）的通孔，排水管（26）穿过两个通孔，且封接于两个焊边（20）上；排水管（26）露出排量球（25）的短段端上，焊接有一个管端支架（27），且向上插于内锥管内；排水管（26）露出排量球（25）的长段上穿有垫管（28），排水管（26）焊接于垫管（28）上，用于套装供水管的管头总成（29），长段端封接有螺纹管上接头（31），螺纹管上接头（31）内装有2＃O型密封圈（30），用于与螺旋封塞（21）中心所热镶的螺纹管下接头（32）相紧固；供水管由管头总成（29）、不等臂的直角管（33）、有O型密封圈槽的压封管上接头（34）及3＃O型密封圈（35）构成，管头总成（29）有内管壁（36）、外管壁（37）及环形底（38）、环形盖（39），环形底（38）封接于内管壁（36）的下口沿向上的2～3mm处，连接于外管壁（37）的下口沿，外管壁（37）的上口沿外翻成平口沿（40），平口沿（40）比内管壁（36）的高度低4mm，环形盖（39）的内口沿封接于内管壁（36）上口沿向下的2～3mm处，环形盖（39）的外径小于平口沿（40）的外径，在环形盖（39）的周边匀布的三处，有与平口沿（40）上、下对应的六个通孔，上、下通孔之间，有以铆钉（41）铆固的三枚等厚的垫圈（42），垫圈（42）垫开有间隙（43），在外管壁（37）高的1/3处，开有其长横置的曲面通孔（44），曲面通孔（44）与直角管（33）短臂端上的旋转剖开面相封接，其旋转半径与外管壁（37）的半径相等；在封接时的相互位置是：直角管（33）长臂的轴线与管头总成（29）的轴线相平行，直角管（33）短臂的轴线与管头总成（29）的直径相垂直，直角管（33）的长臂端封接有3＃O型密封圈（35）的压封管上接头（34），用于与热镶在螺旋封塞（21）上的压封管下接头（45）相紧固；螺旋封塞（21）的用料为鳞片玻璃增强的环氧树脂，外形为三阶圆台形，一、三阶的侧壁皆为光面，二阶侧壁热镶有内、外壁皆具螺纹的双面螺纹环（46）；螺旋封塞（21）上端面的直径上有三个垂直于端面的通孔，中心通孔内热镶有螺纹管下接头（32），一侧的通孔内热镶有压封管下接头（45），另一侧的通孔为排水垢孔；螺旋封塞（21）下端面三个通孔的口沿上，各有一个插封管（47），用于与下一部件中的组件连接盘（63）上的三个插封管接头（49）相插封，在下端面上，连接盘（63）与三个通孔所在直径成45°、135°夹角的这两条直径，又与以螺旋封塞（21）的圆心为圆心，以其半径的9/11为半径的圆周所相交的四个交点上各有一个导柱（50），用于插入连接盘（63）的四个导孔中；或者将金属球壳（13）...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱熙，
申请(专利权)人：钱熙，
类型：发明
国别省市：甘肃;62