一種線聚焦太陽能真空集熱管的製作方法
2023-08-10 10:57:16
專利名稱：一種線聚焦太陽能真空集熱管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於槽式線聚焦和複合拋物面即CPC聚光裝置中的太
陽能真空集熱管。屬太陽能熱利用技術領域。
背景技術：
線聚焦太陽能集熱管是中高溫太陽能集熱裝置中的主要集熱元件。在工業
用槽式線聚焦和複合拋物面即CPC聚光裝置中佔有舉足輕重的地位。線聚焦
太陽能集熱元件由於受工質溫度高和金屬內管熱膨脹、玻璃金屬封接技術的
制約，對設計結構和製造工藝提出相對較高的要求。ZL03218208. 2專利公開 的以金屬波節內管、扭紋內管和波紋管為主要特徵的內置金屬流道太陽能真 空集熱管，和經改進的具有外卸載裝置的耐高溫耐高壓內置金屬流道太陽能 真空集熱管ZL200420091975. 1專利，明顯提高了集熱管的熱轉換效率和承載 能力，ZL200620113317. 7專利對上兩項專利中存在的技術缺陷進行了改進， 為進一步提高工藝性，確保加工成品率，有必要在前項專利的基礎上根據現 有加工設備和技術，對整管封裝結構及製造工藝進行優化。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是進一步提高線聚焦太陽能真空集熱管 工藝可靠性和對結構進行優化設計。
本實用新型所稱問題是由以下技術方案解決的
一種線聚焦太陽能真空集熱管由金屬內管、玻璃外管、玻璃封接埠、鐵 鎳可伐合金環、內卸載裝置波紋管、金屬端蓋、管接件、耐高溫熱吸收塗層、 排氣管、玻璃封接料組成。
所述線聚焦太陽能真空集熱管的玻璃金屬封接埠設置在玻璃截管一端； 玻璃截管內封接面與鐵鎳可伐合金環實施低熔微晶玻璃熔封接，所述玻璃截
管與鐵鎳可伐合金環間接熔封為一體的組件，玻璃截管之間實施玻璃直接熔
封接；鐵鎳可伐合金環和金屬凹型端蓋焊接；鐵鎳可伐合金環或金屬凹型端 蓋和內卸載裝置波紋管焊接；內卸載裝置波紋管通過管接件和金屬內管氬弧 焊接；外接口和金屬內管氬弧焊接。
所述玻璃截管封接埠和對應的鐵鎳可伐合金環成喇叭口狀、T形狀、半球狀。
所述排氣管為金屬或玻璃材料製作並設置在金屬端蓋或玻璃外管上。 所述金屬內管為沿軸向成波浪狀的環型金屬波節管或成螺旋狀的金屬螺 旋管。該換熱管具有換熱效率高、承壓性能好、抗結垢性能突出、生產工藝 成熟等突出特點。
所述外接口採用普通外螺紋、錐管密封外螺紋或平焊法蘭。 所述內卸栽裝置波紋管至少但不限於2—20波，設置在玻璃外管內，為兼 顧卸載需要，也可採取兩端設置內卸載裝置。
其特別之處是根據內卸載裝置長度和在金屬內管上的焊接位置截取玻璃 外管，採用現有加工設備和玻璃內法蘭加工方法，將玻璃截管的一端在玻璃 車床上向內加工出玻璃金屬封接端面，玻璃封接端面設在玻璃截管內部，向 內開口並成喇叭口狀。鐵鎳可伐合金帶經衝壓、拉伸相應製作成環型喇叭口
狀，與玻璃封接端面相吻合。加工完成的玻璃截管和可伐合金封接環採用常 規低熔微晶玻璃間接熔封接，將低熔微晶玻璃和硝化綿混合調成粥狀，均勻 塗復在鐵鎳可伐合金環與玻璃截管的喇叭口接觸面上，通過高溫熔接等方法 使可伐合金環與玻璃截管內封接面緊密封接。加工好的玻璃截管組件在玻璃 車床上同玻璃外管熔封接，成為兩端帶鐵鎳可伐合金環的玻璃外管。在選擇 大口徑玻璃外管時增加一金屬凹型端蓋，用以過渡連接鐵鎳可伐合金環和內 卸載波紋管及金屬內管，選擇小口徑玻璃外管時玻璃封接管組件直接和內卸 載波紋管及金屬內管氬弧焊接。
本實用新型由於優化設計後可採用玻璃車床加工玻璃金屬封接端面，玻璃 截管內環的喇叭口端面和鐵鎳可伐合金環喇叭口端面間接溶封接，玻璃外管 與玻璃截管直接熔封接，以及卸載裝置由外置變為內置，金屬內管採用管式 熱交換器中的金屬波節管和螺旋管等新的加工方法，因而明顯提高了中高溫
線聚焦太陽能真空集熱管的封接可靠性、換熱效率和工藝性，更有利於太陽 能集熱管生產企業利用現有生產技術和設備加工製造，有利於降低線聚焦太 陽能真空集熱管生產成本。使用該實用新型組成的太陽能中高溫集熱系統， 可廣泛應用於集團供熱、太陽能空調製冷、太陽能海水淡化、太陽能熱發電、 一般工業供熱等利用線聚焦裝置的太陽能工業用熱設備中。
圖l是本實用新型內卸載波節管結構示意圖
圖2是本實用新型內卸載螺旋管結構示意圖 其中
金屬內管l:包括金屬波紋管、波節管、螺旋管也稱扭紋管、金屬直管和 與內卸載裝置一體的環型波紋金屬管。
玻璃外管2:高硬、高透光率、抗衝擊和具有高耐熱性的帶玻璃法蘭的玻 璃直管，透光率大於91%。
玻璃封接端3:截取玻璃外管2加工的封接端面。
管接件4:連接外卸載裝置波紋管和金屬內管的金屬件。
鐵鎳可伐合金環5:線膨脹係數在(40—48 ) X 10力。C之間。
內卸載裝置波紋管6:波數至少但不限於2 — 20波。
金屬凹型端蓋7:用以過渡連接鐵鎳可伐合金環和波紋管、金屬內管的金 屬凹型圓蓋。
耐高溫熱吸收塗層8: 300—500。C時的吸收率大於90%,反射率小於18%。 排氣管9:用金屬或玻璃製作的供真空排氣的連接管。 玻璃封接料10:選用軟化溫度在300—80(TC的低熔微晶玻璃。 外接口 11:普通外螺紋、錐管密封外螺紋或平焊法蘭。
具體實施方式實施例一
在選擇小口徑玻璃外管2時，採用下述方法。 1 )根據內卸載裝置波紋管6的長度和在金屬內管1上的焊接位置截取玻
璃外管2;
2) 採用加工玻璃法蘭方法，分別將玻璃截管在玻璃車床上向內加工出玻 璃封接端3,玻璃封接端3向內開口並成喇叭口狀，玻璃截管另一端採用同樣 方法加工出玻璃封接端3;
3) 鐵鎳可伐合金帶經衝壓、拉伸製作成相應的環型喇。八口狀，與玻璃封 接端3相吻合；
4) 對鐵鎳可伐合金環5進行高溫霧化處理，使鐵鎳合金霧化層面的化學 鍵與封接用玻璃保持相容性；
5) 選用軟化溫度在300 — 800。C的低熔微晶玻璃，線膨脹係數調整至 200-500。C時為(33-40 ) X IO力°C，介於鐵鎳可伐合金環5與玻璃管2線膨 脹係數之間；
6) 將低熔微晶玻璃封接料10塗復在鐵鎳可伐合金環5與玻璃封接端3 的喇叭口接觸面上，通過高溫熔接等方法使可伐合金環5與玻璃封接端3內 封接面緊密封接，成為兩個完整的玻璃封接組件；
7) 鑲嵌在玻璃封接端3的鐵鎳可伐合金環5焊接端面分別與金屬內管兩 端的內卸載裝置6及管接件4氬弧焊接；
8) 兩端的玻璃封接組件和內卸載波紋管6及金屬內管1氬弧焊接； 9 )排氣口熔焊在玻璃外管2上；
10) 帶有內卸栽裝置6和金屬內管的玻璃封接組件，與另一端玻璃封接 組件進行組裝，組裝好後在玻璃車床上熔封接玻璃截口，成為完整的集熱管；
11) 整管封接後退火、去應力，經排氣後保證內真空度。如圖1所示。
實施例二
在選擇大口徑玻璃外管2時增加一金屬凹型端蓋7，通過氬弧焊接連接金 屬凹型端蓋7、鐵鎳可伐合金環5和內卸載波紋管6及金屬內管1，排氣口設 在金屬凹型端蓋7上，也可設在玻璃外管2上，其他工藝同前，如圖2所示。
該實用新型除適合線聚焦太陽能真空集熱管外，也適合各種熱管式太陽能 真空集熱管使用。
權利要求1.一種線聚焦太陽能真空集熱管由金屬內管、玻璃外管、玻璃封接埠、鐵鎳可伐合金環、內卸載裝置波紋管、金屬端蓋、管接件、耐高溫熱吸收塗層、排氣管、玻璃封接料組成，其特徵在於所述線聚焦太陽能真空集熱管的玻璃金屬封接埠設置在玻璃截管一端；玻璃截管內封接面與鐵鎳可伐合金環實施低熔微晶玻璃熔封接，成為一個連接組件；玻璃截管之間實施玻璃直接熔封接；鐵鎳可伐合金環和金屬凹型端蓋焊接；鐵鎳可伐合金環和內卸載裝置波紋管焊接；內卸載裝置波紋管通過管接件和金屬內管氬弧焊接；外接口和金屬內管氬弧焊接。
2. 跟據權利要求1所述的一種線聚焦太陽能真空集熱管，其特徵 在於所述金屬內管為沿軸向成波浪狀的環型金屬波節管。
3. 跟據權利要求1所述的一種線聚焦太陽能真空集熱管，'其特徵 在於所述金屬內管為沿軸向成螺旋狀的金屬螺旋管。
4. 跟據權利要求1所述的一種線聚焦太陽能真空集熱管，其特徵 在於所述玻璃截管與鐵鎳可伐合金環間接熔封為 一體的組件。
5. 根據權利要求1所述的一種線聚焦太陽能真空集熱管，其特徵 在於所述玻璃截管封接面和對應的鐵鎳可伐合金環成喇叭口狀、T形狀、 半球狀。
6. 根據權利要求1所述的一種線聚焦太陽能真空集熱管，其特徵 在於所述排氣管為金屬或玻璃材料製作並設置在金屬端蓋或玻璃外管 上。
7 根據權利要求1所述的一種線聚焦太陽能真空集熱管，其特徵 在於所述內卸載裝置波紋管至少但不限於2—20波。
8. 根據權利要求1所述的一種線聚焦太陽能真空集熱管，其特徵 在於所述內卸栽裝置波紋管分別設置在集熱管兩端。
9. 根據權利要求1所述的一種線聚焦太陽能真空集熱管，其特徵 在於所述外接口為普通外螺紋、錐管密封外螺紋或平焊法蘭。
專利摘要本實用新型涉及一種線聚焦太陽能真空集熱管及其製作方法，由金屬內管、玻璃外管、玻璃封接埠、鐵鎳可伐合金環、內卸載裝置波紋管、金屬端蓋、管接件、耐高溫熱吸收塗層、排氣管、玻璃封接料組成，玻璃金屬封接埠設置在玻璃截管一端；玻璃截管內封接面與鐵鎳可伐合金環實施熔封接，成為一個連接組件；玻璃截管之間實施玻璃直接熔封接；鐵鎳可伐合金環和金屬凹型端蓋焊接；鐵鎳可伐合金環或金屬端蓋和內卸載裝置波紋管焊接；內卸載裝置波紋管通過管接件和金屬內管氬弧焊接；外接口和金屬內管氬弧焊接，本實用新型廣泛適用於槽式太陽能熱發電、太陽能空調製冷、太陽能海水淡化等太陽能中高溫集熱裝置。
文檔編號F24J2/24GK201003869SQ20062015835
公開日2008年1月9日 申請日期2006年11月15日 優先權日2006年11月15日
發明者張建城 申請人:張建城