本发明专利技术公开了一种预应力封接的玻璃金属真空集热管，包括用于连接集热管内管的连接环和封头、用于同时连接集热管内管和外管的封头固定盘。本发明专利技术还公开了一种采用上述封接装置的玻璃金属真空集热管，包括玻璃外管、设置在玻璃外管内侧的金属内管、设置于玻璃外管两端的封装装置和设置于玻璃外管外部的预应力施加机构。本发明专利技术在高温及大温差条件下可使玻璃外管与金属内管之间保持良好真空度，使用寿命长，集热效率高，并显著降低真空集热管的制造成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能利用
，涉及一种供热技术中的集热装置，尤其是一种真空集热管。
技术介绍
能源是国民经济发展和人民生 活水平提高的重要物质基础，随着经济的持续高速增长，化石能源的资源有限性和开发利用带来的环境问题越来越成为经济和社会的可持续发展的制约因素。加快可再生能源的开发利用是解决能源和环境问题的重要途径和措施。太阳能是清洁无污染且永不枯竭的能源，其越来越受到全社会的重视，是发展最快的可再生能源之一，也是各国竞相发展的重点。目前，公知的有效吸收太阳热能的装置是太阳能真空集热管，因此太阳能真空集热管是太阳能热利用的核心元器件。随着科研人员的持续努力，现在已经开发出多种太阳能真空集热管，其应用范围涵盖了供应家用热水、工业过程加热、海水淡化及太阳能热发电等多个方面。一种太阳能真空集热管，包括玻璃外管和金属集热管，玻璃外管和金属集热管之间的空间为真空层，金属集热管上具有翅片，且金属集热管及其翅片的表面涂有太阳能吸收涂层，玻璃外管的两端具有金属保护盖帽，金属集热管的两翼端口穿过金属保护盖帽，金属集热管的两翼端口为介质进、出口，金属集热管的两端套装有稀土合金封接装置，且稀土合金封接装置的外圈与玻璃外管的内壁紧密配合。其中，玻璃外管和金属集热管之间抽成真空，通过封接装置与玻璃外管之间的焊接面进行密封，金属集热管及其翅片表面的涂层吸收太阳能，由于金属集热管能承受较大压力，所以金属集热管内水等液体介质可承压流动，金属集热管与水等介质的传热过程是对流换热加传导换热，而且真空保温最大限度地降低了热损失，因而对于全玻璃真空管而言，集热效率大大提高。同时由于介质在管内流动，不易产生水垢和存积杂质，使用寿命大为提高。这种真空集热管两端的稀土合金封接装置与玻璃外管配合紧密，以维持真空，但是，封结装置与玻璃外管之间的焊接面抗剪强度不高，在集热管温差的反复作用下，金属管和玻璃管的热膨胀系数存在固有差别，两管之间形成相对位移差，在较高的温度条件下或者伸缩次数过多之后，金属和玻璃管由于变形差引起的应力将超过这个连接面的抗剪强度，稀土合金封接装置容易发生破裂，造成密封不严，导致真空失效，集热效率显著降低。而且，带有这种稀土合金封接装置的玻璃金属真空管，造价极为昂贵，不利于太阳能与传统化石能源开展竞争。为了克服现有的太阳能真空管集热管的不足，本专利技术的目的是提供一种不同于现有稀土合金封接装置的太阳能真空集热管封接方法，该方法可以显著提高真空集热管的工作温度、扩大真空集热管的工作温度范围同时还能显著降低真空管的造价，使太阳能能够具有更低的使用成本
技术实现思路
技术问题本专利技术针对现有的太阳能真空集热管可耐受的最高工作温度较低、工作温度范围较窄、使用寿命短、造价昂贵等不足之处，提出了一种工作温度高、使用寿命长、造价低，可提高太阳能集热系统适应性的集热管封接装置，还提供了一种采用该封接装置的玻璃金属真空集热管。技术方案本专利技术的集热管封接装置，包括用于连接集热管内管的连接环和封头、用于同时连接集热管内管和外管的封头固定盘，连接环、封头和封头固定盘均设置有内环，三者的内环尺寸相同且内环中轴位于同一轴线，连接环、封头和封头固定盘沿内环中轴依次连接，封头固定盘包括与封头连接的内盘和位于内盘外周侧的外盘，外盘上设置有用以与外部的预应力施加机构连接安装的安装孔，封头为螺纹状波纹管。本专利技术的集热管封接装置中，外盘的临近封头一面设置有用于连接集热管外管端部的环形槽，环形槽内设置有耐高温垫圈，安装孔位于环形槽的外侧。本专利技术的采用上述封接装置的玻璃金属真空集热管，包括玻璃外管、设置在玻璃 外管内侧的金属内管、设置于玻璃外管两端的封接装置和设置于玻璃外管外部的预应力施加机构，金属内管的两端延伸超出玻璃外管的端部，封接装置与金属内管的外壁连接，玻璃外管的端部与封接装置连接；封接装置中，连接环、封头和封头固定盘依次设置在金属内管外壁上，连接环与封头之间，以及封头与封头固定盘之间均固定密封连接，玻璃外管的端部与封头固定盘固定密封连接，玻璃外管与金属内管之间形成的一个密闭空间抽真空；预应力施加机构包括预应力丝和锚固装置，预应力丝与金属内管的中轴线平行，预应力丝至少为两根，并以金属内管的中轴线为中心对称设置，预应力丝的两端分别通过锚固装置固定连接在封头固定盘上，每根预应力丝至少分为两段，两段之间用弹簧固定连接。本专利技术的玻璃金属真空集热管以一种预应力装置，限制封头固定盘与玻璃外管产生相对滑移的趋势，维持玻璃管与封头固定盘的紧密接触，达到保持密封的目的。本专利技术的玻璃金属真空集热管中，预应力丝上作用有预应力。本专利技术的玻璃金属真空集热管中，封头固定盘上设置有环形槽，环形槽内设置有耐高温垫圈，玻璃外管的端部插入环形槽中并与耐高温垫圈紧密连接。本专利技术的玻璃金属真空集热管中，玻璃外管的外侧与耐高温垫圈接触的部分涂有固化后具有弹性的耐高温密封胶。本专利技术的玻璃金属真空集热管中，玻璃外管两端的封接装置的封头的外部螺纹方向沿同一轴向看是相反的。本专利技术的玻璃金属真空集热管中，玻璃外管与封头固定盘之间布置有能耐IOO0C -400°c的软垫圈。本专利技术的玻璃金属真空集热管中，预应力丝的表面上包裹有绝热层。本专利技术的玻璃金属真空集热管中，封头的内径与金属内管的外径匹配，取消连接环，直接让封头端部套在金属内管上。有益效果本专利技术的预应力封接的玻璃金属真空集热管与现有的真空集热管相t匕，具有如下优点在目前的主流技术中，封头的一端与玻璃外管主要采用焊接方式连接，而另一端则与金属内管焊接。由于金属与玻璃的材料差异过大，两者之间形成的焊接面抗剪强度不高，在金属内管和玻璃外管之间的相对变形差过大的情况下，该焊接面容易破坏，造成玻璃外管和金属封头松脱。而在预应力施加机构中，以预应力丝拉紧封头固定盘和玻璃外管，通过预应力丝的抗拉能力限制封头固定盘与玻璃外管之间的相对位移，取代了通过玻璃和金属这两种差异很大的材料形成的焊接面来约束封头和玻璃外管相对位移的情况，实施起来要容易得多。也就是说，使金属玻璃形成的焊接面具有较高的抗剪强度是很难的，而使预应力丝具有较高的抗拉强度是很容易的。用成熟而容易实现的技术取代困难的技术，本身就可以提高性能、降低造价。因此，这种技术不仅可以容忍玻璃外管和金属内管更大的相对变形差，提高真空管的工作温度，而且放宽了玻璃外管和封头在材料上的选择范围，使玻璃外管不必非要选用特殊配方以降低与金属内管的相对变形差，使封头不必选用可伐合金、钥组合金等昂贵的稀土合金，因此又可显著降低这类真空管的造价。本专利技术的预应力封接的玻璃金属真空集热管制造成本低，可极大促进太阳能集热管的产业化和规模化，并可促进环保。采用预应力装置之后，在高温下，玻璃外管与金属内管之间的相对变形主要由封头吸收，封头吸收变形之后产生的应力，主要由预应力装置承担，而不是像之前的玻璃金属真空管，由连接机构和玻璃外管之间的连接面承担。因此，连接机构和玻璃外管之间的连接面上的应力会相当小，根本不足以解除连接机构与玻璃外管的紧密接触，从而达到密封的目的，这充分发挥了预应力机构抗拉强度高的特点。本专利技术中，预应力丝上加了弹簧。一般的预应力丝其杨氏弹性模量都很大，很小一点的变形会导致预应力丝内产生很大的应力(如，假设采用4根长4000mm、直径2m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集热管封接装置，其特征在于，该封接装置包括用于连接集热管内管的连接环（3）和封头（4）、用于同时连接集热管内管和外管的封头固定盘（5），所述连接环（3）、封头（4）和封头固定盘（5）均设置有内环，三者的内环尺寸相同且内环中轴位于同一轴线，连接环（3）、封头（4）和封头固定盘（5）沿内环中轴依次连接，所述封头固定盘（5）包括与封头（4）连接的内盘（51）和位于所述内盘（51）外周侧的外盘（52），所述外盘（52）上设置有用以与外部的预应力施加机构连接安装的安装孔（55），所述封头（4）为螺纹状波纹管。
【技术特征摘要】
1.一种集热管封接装置，其特征在于，该封接装置包括用于连接集热管内管的连接环(3)和封头(4)、用于同时连接集热管内管和外管的封头固定盘(5)，所述连接环(3)、封头(4)和封头固定盘(5)均设置有内环，三者的内环尺寸相同且内环中轴位于同一轴线，连接环(3)、封头(4)和封头固定盘(5)沿内环中轴依次连接，所述封头固定盘(5)包括与封头(4)连接的内盘(51)和位于所述内盘(51)外周侧的外盘(52)，所述外盘(52)上设置有用以与外部的预应力施加机构连接安装的安装孔(55)，所述封头(4)为螺纹状波纹管。2.根据权利要求1所述的一种集热管封接装置，其特征在于，所述外盘(52)的临近封头(4) 一面设置有用于连接集热管外管端部的环形槽(53)，所述环形槽(53)内设置有耐高温垫圈(54 )，所述安装孔(55 )位于环形槽(53 )的外侧。3.一种采用权利要求1所述封接装置的玻璃金属真空集热管，其特征在于，该真空集热管包括玻璃外管(I)、设置在所述玻璃外管(I)内侧的金属内管(2)、设置于玻璃外管(I)两端的封装装置和设置于玻璃外管(I)外部的预应力施加机构，所述金属内管(2)的两端延伸超出玻璃外管(I)的端部，所述封装装置与金属内管(2)的外壁连接，玻璃外管(I)的端部与封装装置连接； 所述封接装置中，连接环(3)、封头(4)和封头固定盘(5)依次设置在金属内管(2)外壁上，所述连接环(3)与封头(4)之间，以及封头(4)与封头固定盘(5)之间均固定密...
【专利技术属性】
技术研发人员：匡荛，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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