熔封式热管真空集热管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种熔封式热管真空集热管，属于太阳能热利用技术领域。该集热管玻璃外管和热管，热管的中上部插装在金属法兰盘中心孔中密封焊接，上部密封焊接带进口和出口的冷却套管，金属法兰盘的周边通过可伐合金环与玻璃外管口熔封密封连接，玻璃外管与热管之间形成真空腔，热管上装有构成遮住熔封连接缝的防护罩。其结构简单，制造工艺切实可行，所有熔封连接缝均不会受到太阳光的直接照射，因此可以避免温度过高，并且防护罩与玻璃外管的配合套装可以起到辅助支撑的作用，避免了熔封焊缝的应力过于集中，特别适合于中高温大规格的熔封式热管真空集热管。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种真空集热管，尤其是一种在较高温度下工作 的熔封式热管真空集热管，属于太阳能热利用

技术介绍
真空集热管是一种太阳能热利用领域的核心器件，其主要功能是 将太阳能转化为热能。热管是一种高效传热元件，具有效率高、安全 性能好等特点。将热管技术与真空集热管有机结合，制成可应用于中、 高温热利用场所的热管式金属-玻璃真空集热管，可以提高真空集热 管传热和安全性能。金属与玻璃的膨胀系数不同，因此温度变化后， 金属与玻璃的膨胀量不同，结果易导致金属与玻璃封接断裂。但由于 热管在玻璃管内的热管加热段的顶端是自由端，所以避免了两端直通 式金属-玻璃真空集热管需要膨胀节来消除膨胀量的做法，节省了元 器件，又简化了制作工艺。然而，这种集热管结构虽解决了膨胀系数 的差异问题，但金属热管与玻璃管间的融封不够可靠，时间长或受热 后仍易漏气甚至破裂。检索发现，申请号为01141781. 1的中国专利申请公开了一种热 管式太阳能真空集热管，其端盖可以套装在全玻璃真空管上面，也可 以插接在真空管内，再用胶粘剂封固，端盖上部有一尾管可以排气和 注液，真空管内充填以相变工质。专利号为ZL 00101464. 1的中国专 利公开了 一种真空集热管，其特点是通过连接套管下部台阶的内孔与 全玻璃真空集热管的口部密封连接，其上部台阶的内孔与金属长管的 下端口部密封连接。此外，申请号为02289924. 3中国技术专利 公开了一种设置有可伐密封环的热管真空集热管，它是在可伐端盖与玻璃管法兰之间设置有一个带弯边的可伐密封环，可伐密封环弯边压 入并封接于玻璃管法兰内，可伐端盖与可伐密封环直接进行焊接密 封。以上关于热管真空集热管的封接结构的改进，在不同程度上改善 了气密性，避免了产生慢性漏气，延长了热管集热管的使用寿命，基 本可以满足日常太阳能热水器等低温使用场合。但实践证明，上述改进在太阳能热发电等高温工况下，不仅工艺结构显得复杂，并且存在以下不足之处1、融封部位难以耐受250 。C以上高温，并且融封部位在使用中直接暴露在阳光照射下，没有必 要的防护措施；2、玻璃管与金属管只在融封部位连接，容易应力集 中；3、热管的换热面积较小。结果，时间一长或在高温工况下，仍 容易泄漏，使玻璃管内的真空度难以维持，并且吸热效率不高，无法 满足太阳能热发电之类高温工作场合的使用需求。
技术实现思路
本技术的首要目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种工 艺结构简单、可以有效提高封接处耐高温性能的熔封式热管真空集热管。本技术进一步的目的是提出一种可以避免封接处应力集中 的熔封式热管真空集热管。本技术更进一步的目的是提出一种结构紧凑、吸热效率高的 熔封式热管真空集热管。申请人经过反复实验探索认识到，现有热管式真空集热管无法满 足中高温工况使用需求的关键是封接处容易出现问题。因此，采取科 学的技术措施保证高温工况下封接处的长效密封性能，是满足高温工 况太阳能利用场合需要的技术关键。为了达到以上首要目的，本技术的熔封式热管真空集热管包括一端封闭的玻璃外管，所述玻璃外管中装有下部表面涂覆吸收太阳 光涂层的热管，所述热管的上部密封焊接带进口和出口的冷却套管， 所述热管中部通过可伐合金与玻璃管口熔封密封连接，所述玻璃外管 与热管之间形成真空腔，所述可伐合金上方的热管段固定防护罩上 盘，所述玻璃外管配合套装防护罩下盘，至少所述上盘与下盘之一周 边制有翻边，所述上盘和下盘通过翻边相对固定，构成遮住熔封接缝 的防护罩。这样，整个真空集热管结构简单，制造工艺切实可行，并且由于 以熔封连接取代了现有技术的融封，因此无论从连接强度还是密封性能均显著提高，可以在400。C的高温下长期正常工作，并且在防护罩的遮盖下，所有熔封连接缝均不会受到太阳光的直接照射，因此可以 避免温度过高。此外，防护罩与玻璃管的配合套装可以很方便的构建起辅助支 撑，避免了熔封连接缝的应力过于集中，改善了连接缝的受力，特别 适合于高温大规格的热管式熔封式热管真空集热管。尤其是，防护罩与玻璃外管的配合套装间隙小于玻璃外管的膨胀量时，受热后，防护 罩本身即可起到一定的辅助支撑作用。另外，可以将所述热管的中部插装在金属法兰盘中心孔中密封焊接，所述金属法兰盘的周边附近密 封焊接可伐合金环的一端，所述可伐合金环的另 一端与玻璃外管口熔 封密封连接，这样可以减少可伐合金用量，同时利于集热管在将来系 统应用中的固定。为了达到进一步的目的，本技术熔封式热管真空集热管的热 管下部装有自定心支撑，所述自定心支撑由固定在热管上的圓弧支撑 座以及由支撑座向外延伸的辐射状弹性撑片构成，所述弹性撑片的外端抵靠在玻璃外管的内壁。因此，借助自定心支撑的辅助支撑作用，可以消除热变形差异产生的应力，对熔封焊缝起到所需的应力緩解保 护作用。为了达到更进一步的目的，本技术的熔封式热管真空集热管 在热管下部焊接有表面涂覆吸收太阳光涂层的翅片，从而在不增大整 体体积的情况下，显著增大吸热面积，提高吸热效率。以下结合附图对本技术作进一步的说明。图l是本技术实施例一的结构示意图。图中1是热管、2是 冷却套管、3冷却介质、4是法兰、5是可伐合金、6是玻璃外管、7 是真空腔、8是吸收太阳光涂层、9是支撑、IO是保护罩。图2是本技术实施例二的结构示意图。图3是附图说明图1的A向局部视图。图4是图1的B-B剖视图。图5是本技术实施例三的结构示意图。图6是本技术实施例四的结构示意图。图7是图5的C-C剖视图。图8是本技术实施例五的结构示意图。图9是本技术实施例六的结构示意图。图10是图9的E-E剖视图。图11是图2实施例中熔封结构的局部放大图。具体实施方式实施例一本实施例的熔封式热管真空集热管如图1所示， 一端封闭的玻璃 外管6中装有下部表面涂覆吸收太阳光涂层8的热管1。该热管的上部密封焊接带进口和出口的冷却套管2。热管中部通过带翻边的可伐合金5与玻璃外管口熔封密封连接。玻璃外管6与热管1之间形成真 空腔7。可伐合金上方的热管段固定防护罩10的上盘，玻璃外管6 配合套装防护罩下盘，下盘的周边制有向上翻边，该翻边与上盘焊接 固定，构成遮住熔封接缝的防护罩。为了消除热变形差异对封接处的应力，热管下部装有自定心支 撑，如图3和图4所示，该自定心支撑由固定在热管上的圆弧支撑座 以及由支撑座向外延伸的两组呈V字形辐射状的弹性撑片构成，各弹 性撑片的外端固定隔热材料制成的触头，抵靠在玻璃外管的内壁，起 到使热管在玻璃外管中心定位的辅助支撑作用。工作时，太阳光透过玻璃外管6和真空腔7，照射在涂有吸收太 阳光涂层8的热管1的加热段上，太阳光被涂层8表面吸收后，加热 热管1管内的工质，管内工质汽化后达到热管1的冷却段，将热量传 递给热管1管外冷却套管2中的冷却介质3。热管1的冷却段内蒸汽 冷凝后，回到热管1的加热段重新循环使用。从而实现了由光能转变 为热能的过程，达到了利用太阳能制备热水、热气体，产生蒸汽、高 温气体进行发电、海水淡化、热利用的目的。本实施例的优点是，由玻璃外管和热管熔封形成的玻璃-金属真 空腔不会因时间长或受强热发生泄漏现象破坏，使真空度持久；接口 处加上防护罩更好的保护可伐与玻璃接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熔封式热管真空集热管，包括一端封闭的玻璃外管，所述玻璃外管中装有下部表面涂覆吸收太阳光涂层的热管，其特征在于：所述热管的上部密封焊接带进口和出口的冷却套管，所述热管中部通过可伐合金与玻璃外管口熔封密封连接，所述玻璃外管与热管之间形成真空腔，所述可伐合金上方的热管段固定防护罩上盘，所述玻璃外管配合套装防护罩下盘，至少所述上盘与下盘之一周边制有翻边，所述上盘和下盘通过翻边相对固定，构成遮住熔封接缝的防护罩。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，张耀明，孙利国，陈强，刘晓晖，
申请(专利权)人：王军，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]