專利名稱：一種兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及將太陽的光能轉(zhuǎn)換為熱能的真空式玻璃集熱管技術(shù)。
背景技術(shù)：
太陽能真空集熱管是太陽能熱利用的核心元器件?，F(xiàn)有技術(shù)構(gòu)思的金屬兩頭通式真空管，包括玻璃外管，在玻璃外管內(nèi)同軸向套置兩頭通金屬內(nèi)管，兩頭通金屬內(nèi)管的兩端部分別穿出玻璃外管的兩端，并在玻璃外管和兩頭通金屬內(nèi)管之間形成真空腔，在兩頭通金屬內(nèi)管的外壁設(shè)有太陽能選擇性吸熱膜，由于受兩頭通金屬內(nèi)管本體的限制，在背光處無法接受或者較少地接受到外反射板反射的陽光，真空管中的傳熱介質(zhì)升溫速度慢。加大直徑的兩頭通式真空管，兩頭通金屬內(nèi)管內(nèi)的存水量更大，效果更差。由于集熱管的存水量與整個太陽能熱水系統(tǒng)的熱水利用率成負(fù)相關(guān)關(guān)系，必然影響有效熱水使用量，真空管中的傳熱介質(zhì)也很難達(dá)到較高的輸出溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型目的在于設(shè)計一種無需增加兩頭通金屬內(nèi)管直徑，而能實現(xiàn)更大有效采光面積的新型兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管。
本實用新型包括玻璃外管、兩端部分別穿出玻璃外管兩端的兩頭通金屬內(nèi)管，在玻璃外管和兩頭通金屬內(nèi)管之間形成的真空腔，所述兩頭通金屬內(nèi)管外設(shè)有太陽能選擇性吸熱膜，在玻璃外管與兩頭通金屬內(nèi)管之間設(shè)置凹形聚光反射體，玻璃外管通過連接件與兩頭通金屬內(nèi)管連接。
本實用新型通過凹形聚光反射體將進(jìn)入玻璃外管內(nèi)的陽光會聚反射至兩頭通金屬內(nèi)管的外壁，大大增加了有效采光面積。本實用新型在兩頭通金屬內(nèi)管相同直徑，甚至更小直徑與相同光照強(qiáng)度的條件下，能使兩頭通金屬內(nèi)管中的傳熱介質(zhì)獲得更高輸出溫度，以便進(jìn)一步擴(kuò)展其在太陽能熱利用領(lǐng)域的實用范圍，比如工業(yè)干燥、海水淡化、空調(diào)制冷等應(yīng)用領(lǐng)域。
上述真空腔內(nèi)的兩頭通金屬內(nèi)管可以偏心布置在玻璃外管內(nèi)。通過偏心布置的兩頭通金屬內(nèi)管，可加大玻璃外管直徑。
上述凹形聚光反射體可以為玻璃外管內(nèi)壁部分弧段上設(shè)置的金屬反射膜，也可以為斷面呈凹弧的反射板，布置在玻璃外管內(nèi)，反射板朝向兩頭通金屬內(nèi)管的凹弧面為聚光反射面。
本實用新型位于真空腔內(nèi)的兩頭通金屬內(nèi)管上還連接金屬翅片，該金屬翅片表面設(shè)置太陽能選擇性吸熱膜。
本實用新型由翅片吸收光能轉(zhuǎn)換為熱能，而熱能傳導(dǎo)至兩頭通金屬內(nèi)管，由兩頭通金屬內(nèi)管內(nèi)的傳熱介質(zhì)向儲熱箱傳遞，由于翅片可增加吸熱面積，便可盡量減小兩頭通金屬內(nèi)管直徑，從而改變以往兩頭通金屬內(nèi)管存水量大的缺陷，不但利于提高有效熱水產(chǎn)率，而且也使集熱管中的傳熱介質(zhì)輸出溫度進(jìn)一步提高，從而實現(xiàn)提高儲熱箱中傳熱介質(zhì)的溫度的目的，利于擴(kuò)大應(yīng)用的領(lǐng)域。
為加大采光面積，翅片可以為圓筒形，通過其內(nèi)側(cè)的連接筋與兩頭通金屬內(nèi)管連接；也可以是平行布置在兩頭通金屬內(nèi)管的長度方向上的呈平面狀的翅片；還可以是中部呈平面狀，在平面的外端延續(xù)有沿玻璃外管的內(nèi)周向展開的弧形段。
由于玻璃和金屬膨脹系數(shù)差異較大，無法直接封接，為實現(xiàn)玻璃外管和金屬內(nèi)管之間的密封連接，本實用新型的連接件包括金屬波紋管和可伐膨脹合金環(huán)，玻璃外管的端部連接可伐膨脹合金環(huán)，可伐膨脹合金環(huán)的內(nèi)圓連接金屬波紋管，金屬波紋管的另一端與兩頭通金屬內(nèi)管連接，金屬波紋管的伸縮方向與兩頭通金屬內(nèi)管的軸向平行，用以消除玻璃外管和兩頭通金屬內(nèi)管之間的熱膨脹應(yīng)力；還可以在金屬波紋管和可伐膨脹合金環(huán)之間連接金屬端蓋。
為實現(xiàn)玻璃外管和金屬內(nèi)管之間的密封連接，本實用新型的連接件還可以為可伐膨脹合金環(huán)，兩頭通金屬內(nèi)管包括至少兩段金屬管和金屬波紋管，相鄰金屬管之間由金屬波紋管密封串通連接，金屬波紋管的伸縮方向與金屬管的軸向平行，以消除玻璃外管和金屬內(nèi)管之間的熱膨脹應(yīng)力。所述金屬翅片連接在金屬管外側(cè)，位于真空腔端部的金屬管通過可伐膨脹合金環(huán)與玻璃外管的兩端分別密封連接。
為充分吸收光能，本實用新型金屬波紋管外表面還設(shè)置了太陽能選擇性吸熱膜。
為防止翅片妨礙波紋管的自由伸長、收縮，當(dāng)波紋管設(shè)置在兩頭通金屬內(nèi)管的中間段時，在金屬波紋管所在的金屬翅片段設(shè)置橫向斷口和缺口；當(dāng)波紋管設(shè)置在兩頭通金屬內(nèi)管的端部時，在金屬波紋管所在的金屬翅片段設(shè)置橫向缺口。
本實用新型的可伐膨脹合金環(huán)可外套且密封連接在金屬管上，也可串接在金屬管上，兩頭通金屬內(nèi)管與玻璃外管間直接通過可伐膨脹合金環(huán)實現(xiàn)不同材質(zhì)的相互連接，這兩種方案的玻璃外管有一段呈弧形的過渡段，有利于降低兩端部的熱損失。
還可在金屬管外密封連接金屬端蓋，金屬端蓋的外圓周密封連接可伐膨脹合金環(huán)的內(nèi)圓周，可伐膨脹合金環(huán)的外圓周與玻璃外管的端部密封連接。本方案，只需將玻璃外管制成直筒形，無須在兩端部加工出向內(nèi)的弧形段或連接一段弧形段，便于工業(yè)生產(chǎn)。


圖1為本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的一種斷面圖；圖3為圖1的第二種斷面圖；
圖4為圖1的第三種斷面圖；圖5為圖1的第四種斷面圖；圖6為圖1的第五種斷面圖；圖7為本實用新型的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實用新型的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本實用新型的第四種結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本實用新型的第五種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1玻璃外管、2金屬管、3真空腔、4波紋管、5翅片、6缺口、7斷口、8可伐膨脹合金環(huán)、9金屬端蓋、10凹形聚光反射體、11連接筋。
圖1中，兩頭通金屬內(nèi)管由兩段金屬管2和一段金屬波紋管4構(gòu)成，波紋管4布置在真空腔3內(nèi)的一端，其兩端密封串通在兩個金屬管2之間，在真空腔3內(nèi)的金屬管2外連接平面狀翅片5，翅片5朝向波紋管4的內(nèi)側(cè)開設(shè)缺口6。位于端部的金屬管各串接一段可伐膨脹合金環(huán)8，兩端呈圓弧狀的玻璃外管1與可伐膨脹合金環(huán)8焊接，抽真空形成真空腔3，使在真空腔3內(nèi)的兩頭通金屬內(nèi)管偏心與玻璃外管1布置，通過彎曲的弧段過渡，其兩端分別自玻璃外管1的兩端穿出。
在玻璃外管1的局部弧段上設(shè)有凹形聚光反射體10，該凹形聚光反射體10通過直接在玻璃外管1的內(nèi)表面鍍金屬反射膜形成，金屬管2的外表面、波紋管4的外表面和翅片5的表面分別設(shè)置太陽選擇性吸熱膜。
圖2中，相對凹形聚光反射體10的金屬管2的一個徑向布置翅片5。翅片5呈平面狀，平行布置在兩頭通金屬內(nèi)管的長度方向上。
圖3中，在金屬管2的兩個徑向分別布置翅片5。
圖4中，兩個翅片5對稱連接在金屬管2外，每個翅片5的內(nèi)端呈平面狀，外端連續(xù)有沿玻璃外管1的內(nèi)周向展開的弧形段。
圖5中，翅片5為斷面呈圓形的圓筒狀，內(nèi)側(cè)通過導(dǎo)熱材料制成的連接筋11與金屬管2連接。本例中，金屬管2的外表面和波紋管4的外表面無需設(shè)置太陽選擇性吸熱膜。
圖6中，凹形聚光反射體10為斷面呈凹弧的反射板，布置在玻璃外管1內(nèi)，反射板朝向金屬管2的凹弧面為聚光反射面，可通過拋光處理，也可通過鍍金屬反射膜的形式實現(xiàn)。
圖7中，在真空腔3內(nèi)設(shè)兩段金屬管2，在兩段金屬管2之間以波紋管4密封串通連接，在每段金屬管2外徑向分別連接兩組翅片5，兩段翅片5朝向波紋管4的內(nèi)側(cè)設(shè)缺口6，相對的兩翅片5形成的斷口7可相互搭接。
本例中，可伐膨脹合金環(huán)8外套在兩頭通金屬內(nèi)管的金屬管2外，并與金屬管2以焊接密封，玻璃外管1通過焊料與可伐膨脹合金環(huán)8的外圓密封焊接。
圖8中，在兩頭通金屬內(nèi)管兩個外端的金屬管2上各焊接一個圓弧形金屬端蓋9，在每個金屬端蓋9的另一端通過可伐膨脹合金環(huán)8與玻璃外管1密封焊接。
圖9中，玻璃外管1與兩頭通金屬內(nèi)管之間通過連接件連接，連接件由可伐膨脹合金環(huán)8和金屬波紋管4組成。在玻璃外管1的端部連接可伐膨脹合金環(huán)8，可伐膨脹合金環(huán)8的內(nèi)端連接金屬波紋管4，金屬波紋管4的另一端與金屬管2連接，金屬波紋管4的伸縮方向與兩頭通金屬內(nèi)管的軸向平行。
圖10中，在金屬波紋管4和可伐膨脹合金環(huán)8之間通過金屬端蓋9連接。
權(quán)利要求1.一種兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，包括玻璃外管、兩端部分別穿出玻璃外管兩端的兩頭通金屬內(nèi)管，在玻璃外管和兩頭通金屬內(nèi)管之間形成的真空腔，其特征在于所述兩頭通金屬內(nèi)管外設(shè)有太陽能選擇性吸熱膜，在玻璃外管與兩頭通金屬內(nèi)管之間設(shè)置凹形聚光反射體，玻璃外管通過連接件與兩頭通金屬內(nèi)管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于在真空腔內(nèi)的兩頭通金屬內(nèi)管偏心布置在玻璃外管內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于凹形聚光反射體為斷面呈凹弧的反射板，布置在玻璃外管內(nèi)，反射板朝向兩頭通金屬內(nèi)管的凹弧面為聚光反射面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于凹形聚光反射體為玻璃外管內(nèi)壁部分弧段上設(shè)置的金屬反射膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于位于真空腔內(nèi)的兩頭通金屬內(nèi)管上連接金屬翅片，該金屬翅片表面設(shè)置太陽能選擇性吸熱膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于所述金屬翅片呈平面狀，平行布置在兩頭通金屬內(nèi)管的長度方向上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于所述金屬翅片的中部呈平面狀，在平面的外端延續(xù)有沿玻璃外管的內(nèi)周向展開的弧形段。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于所述金屬翅片呈圓筒形，通過其內(nèi)側(cè)的連接筋與兩頭通金屬內(nèi)管連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于所述連接件包括金屬波紋管和可伐膨脹合金環(huán)，玻璃外管的端部連接可伐膨脹合金環(huán)的外圓，可伐膨脹合金環(huán)的內(nèi)圓連接金屬波紋管，金屬波紋管的另一端與兩頭通金屬內(nèi)管連接，金屬波紋管的伸縮方向與兩頭通金屬內(nèi)管的軸向平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于在金屬波紋管和可伐膨脹合金環(huán)之間連接金屬端蓋。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于所述連接件為可伐膨脹合金環(huán)，兩頭通金屬內(nèi)管包括至少兩段金屬管和金屬波紋管，相鄰金屬管之間由金屬波紋管密封串通連接，金屬波紋管的伸縮方向與金屬管的軸向平行，所述金屬翅片連接在金屬管外側(cè)，位于真空腔端部的金屬管通過可伐膨脹合金環(huán)與玻璃外管的兩端分別密封連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于金屬波紋管外表面設(shè)置太陽能選擇性吸熱膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于在金屬波紋管所在的金屬翅片段設(shè)置橫向斷口。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于在金屬波紋管所在的金屬翅片段設(shè)置缺口。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于可伐膨脹合金環(huán)外套且密封連接在金屬管上。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于可伐膨脹合金環(huán)串接在金屬管上。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，其特征在于位于真空腔端部的金屬管密封連接金屬端蓋，金屬端蓋的外圓周通過可伐膨脹合金環(huán)與玻璃外管的端部密封連接。
專利摘要本實用新型涉及真空式玻璃集熱管技術(shù)。兩頭通式太陽能玻璃真空集熱管，玻璃外管、兩端部分別穿出玻璃外管兩端的兩頭通金屬內(nèi)管，在玻璃外管和兩頭通金屬內(nèi)管之間形成的真空腔，兩頭通金屬內(nèi)管外設(shè)有太陽能選擇性吸熱膜，在玻璃外管與兩頭通金屬內(nèi)管之間設(shè)置凹形聚光反射體，玻璃外管通過連接件與兩頭通金屬內(nèi)管連接。本實用新型不但增加了有效采光面積，而且在相同直徑，甚至更小直徑與相同光照強(qiáng)度的條件下，能使兩頭通金屬內(nèi)管中的傳熱介質(zhì)獲得更高輸出溫度，以便進(jìn)一步擴(kuò)展其在太陽能熱利用領(lǐng)域的實用范圍，比如工業(yè)干燥、海水淡化、空調(diào)制冷等應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號F24J2/10GK2695869SQ200420026058
公開日2005年4月27日 申請日期2004年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月7日
發(fā)明者黃永年, 趙夔, 張阿玲, 陸真冀 申請人:黃永年, 趙夔, 張阿玲, 陸真冀