直通式玻璃真空管及空氣集熱器的製作方法

2023-05-07 08:28:51 1

專利名稱：直通式玻璃真空管及空氣集熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能中溫熱利用技術領域，尤其是直通式玻璃真空管及由該直通式玻璃真空管制備的空氣集熱器。
背景技術：
現有全玻璃真空管是一種類似於拉長的暖水瓶膽的結構，一端有出口，主要用於太陽能熱水器(40 80°C )低溫領域，用來製造太陽能熱水器產品。已有20 30年發展史，在我國的產量佔世界的70%。但是，真空管中的水不容易取出，造成20%熱效率的損失；另外，一端出口的結構，會產生氣堵現象，不適用於太陽能空氣集熱器。為了解決一端有出口而產生氣堵現象的問題，研發人員研發了一種兩端均具有出 口的螺旋真空管，由於工作時玻璃內管與玻璃外管的溫度不同，其膨脹係數也不同，故採用Φ IOmm的玻璃管做成玻璃彈簧消除因膨脹而產生的應力。螺旋真空管雖然解決了出口氣堵的問題，但是，玻璃內管的管徑為Φ8_，其流道窄小，氣流、水流的阻力大，玻璃彈簧的應力較大容易破損，故應用較少。另外一種兩端具有出口的真空管的結構是內管與外管為透明管，內管中內設有吸熱工質、外設有選擇性塗層的導熱管，該結構的真空管減少了內外管的溫差，膨脹量變化不大，安全性較好，但導熱管的吸收熱效率低、選擇性塗層易脫落、壽命低，且導熱管溫度較高時，也會使內管與外管膨脹量不同，故應用較少。用於中高溫(300 400°C)槽式太陽能系統的直通式真空管也是一種兩端具有出口的真空管，內管採用Φ70Χ3Χ4000πιπι不鏽鋼管，外管採用Φ 120X3X4000mm硼矽玻璃管。為了消除膨脹應力，採用金屬波紋管熔封技術或熱壓封技術。但是，其金屬波紋管與玻璃外管的熔接口位於真空管外部，在使用過程中易氧化、損壞。其主要技術是在不鏽鋼管的外壁上鍍耐高溫膜層和金屬與玻璃之間的熔封，成本較高(上千元/支)，適用於聚光集熱器中高溫熱利用系統。現有的玻璃真空管設計結構都是以水、油為工質的集熱元件，流道小不適用於以空氣為工質的集熱器太陽能幹燥系統。所以研製一種適用於的太陽能幹燥系統的真空管空氣集熱器應用與工農業生產是十分必要的。

實用新型內容為了解決上述技術問題，提供一種適用於中溫(80 200°C )太陽能熱利用，用於太陽能幹燥、飲用水、印染、採暖、海水淡化等系統，解決金屬和玻璃的熔接的工藝難題，本實用新型提出了採用過渡玻璃熔接金屬波紋管和玻璃外管、且成本較低的直通式玻璃真空管，及由該直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器。本實用新型是通過以下技術手段實現上述技術目的的。一種直通式玻璃真空管，包括玻璃外管、內管組件、不鏽鋼支撐卡、消氣劑，所述內管組件外壁上鍍有選擇性塗層，所述內管組件設置在玻璃外管內部，並且內管組件與玻璃外管之間真空密封，其抽真空的排氣管設在端部，所述不鏽鋼支撐卡及消氣劑裝配在內管組件與玻璃外管之間，所述內管組件由兩段玻璃內管分別與金屬波紋管的兩端熔接而成。優選地，所述金屬波紋管為4J29合金波紋管，所述玻璃內管的材質為DM-305，所述玻璃外管的材質為硼娃玻璃。優選地，所述玻璃內管為Φ47 58X1.8mm的玻璃管，所述玻璃外管為Φ70Χ1. 8mm的玻璃管。由所述直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器，至少包括一組由玻璃真空管組成的集熱器單元體，所述單元體包括15 20根直通式玻璃真空管、上聯箱、下聯箱，所述直通式玻璃真空管的一端插入上聯箱開口的娃膠圈內，另一端插入下聯箱開口的娃膠圈內，組成集熱器單元體，將N組集熱器單元體通過管道連通組成空氣集熱器，N為正整數。優選地，所述單元體，還包括矽膠保溫套，所述上聯箱與下聯箱之間設有縱向排列的數排直通式玻璃真空管，最上排的直通式玻璃真空管的一端插入上聯箱開口的矽膠圈 內，另一端通過矽膠保溫套和與其相鄰的一排直通式玻璃真空管相連通，最下排的直通式玻璃真空管的一端插入下聯箱開口的矽膠圈內，另一端通過矽膠保溫套和與其相鄰的一排的直通式玻璃真空管相連，排列在最上排與最下排之間的直通式玻璃真空管上下排直通式玻璃真空管之間通過所述矽膠保溫套相連通。優選地，所述上聯箱內設有保溫材料。優選地，所述上聯箱出口和所述下聯箱進口的管徑均為ΦΙΟΟπιπι。本實用新型提供的直通式玻璃真空管、空氣集熱器於現有技術不同之處在於I、本實用新型中，玻璃內管組合體為玻璃內管和金屬波紋管熔接而成，金屬波紋管採用4J29合金(可伐合金)，玻璃內管的材質為DM-305玻璃，由於4J29合金和DM-305玻璃兩種材質在20 300°C時的線脹係數相同，均為4. 6 5. I X 10_6/K，並且將金屬波紋管表面進行預氧化潤溼處理，能夠使金屬波紋管和玻璃內管之間有效的熔接。2、本發明玻璃內管組合體為兩段玻璃內管和金屬波紋管熔接而成的組合體，現有技術中金屬波紋管的熔接口在真空管外部，而本發明中金屬波紋管的熔接口在真空管內部，而所述真空管的端部是玻璃內管和玻璃外管兩種玻璃部件之間熔接，大大降低了技術難度，且避免了金屬波紋管的氧化和熔接口的損傷，從而提高了使用壽命。3、本實用新型排氣管設在所述真空管的端部，而不是外管側壁上，有利於包裝運輸，安全性好。4、本實用新型所述空氣集熱器由所述直通式玻璃真空管組成，該產品為適用於中溫(80 200°C )太陽能熱利用，主要適用於太陽能幹燥、飲用水、印染、採暖、海水淡化等系統工程。直通式玻璃真空管的管徑大，流道暢通，不存在氣堵現象，且具有自清潔排汙的功能，所述上聯箱出口和所述下聯箱進口的管徑均為Φ 100mm，適用於空氣流通；是現有集熱器工質通道截面積的16倍。在空氣集熱器系統中上下進出口可構成氣體循環通道。有利於在太陽能幹燥系統工程和大面積太陽能熱水系統工程的應用。此外，所述集熱器的上聯箱內設有保溫材料，保溫性能良好，保證所述集熱器系統在180°C左右運行效果良好。並且，當玻璃真空管縱向排列時，上排與下排的直通式玻璃真空管之間由矽膠保溫套連接，而不是採用傳統的聯箱結構，既節約材料、減少了熱損耗，可提高集熱系統熱效率20%，又提高了所述集熱器系統的採光面積；結構合理，安裝方便。[0021]綜上所述，本實用新型提供的直通式玻璃真空管及其製備方法，不僅解決了單出口真空管氣堵的問題，而且解決了現有兩端具有出口的直通式玻璃真空管金屬波紋管熔接口易氧化、損壞的問題，提高了產品質量。同時，由於兩端是玻璃內管與玻璃外管熔接，大大減低了熔接的的難度，降低了生產成本，有利於產業化大批量生產，為雙端出口直通式玻璃真空管的產業化生產提出可行性實施方案。本實用新型中使用直通式玻璃真空管組成的集熱器，結構合理，流道較大，流道暢通，具有自清潔排汙功能，且安裝方便。適用於大面積太陽能熱水、開水工程和太陽能幹燥系統工程。可以將系統中的熱能全部利用，可提高熱利用效率20%。

圖I為本實用新型所述直通式玻璃真空管的結構示意圖；圖2為由所述直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器的結構示意圖；圖3為由所述直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器的一實施方式的結構示意圖。附圖標記說明如下I-玻璃外管，2-玻璃內管，3-選擇性塗層，4-不鏽鋼支撐卡，5-金屬波紋管，6_排氣管，7-消氣劑，8-直通式玻璃真空管，9-上聯箱，10-矽膠保溫套，11-下聯箱，12-保溫材料，13-下聯箱進口，14-上聯箱出口。
具體實施方式
以下結合附圖以及具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護範圍並不限於此。如圖I所示，本實用新型所提供的直通式玻璃真空管8，包括玻璃外管I、內管組件、不鏽鋼支撐卡4、消氣劑7，所述內管組件外壁上鍍有提高吸熱效率的選擇性塗層3，所述內管組件設置在玻璃外管I內部，並且內管組件與玻璃外管I之間真空密封，其抽真空的排氣管6設在端部，所述不鏽鋼支撐卡4及消氣劑7裝配在內管組件與玻璃外管I之間，所述內管組件包括兩段玻璃內管2和金屬波紋管5，由兩段玻璃內管2分別與金屬波紋管5的兩端熔接而成。本實用新型所述的直通式玻璃真空管8中，所述金屬波紋管5為4J29合金波紋管，所述玻璃內管2的材質為DM-305，所述玻璃外管I的材質為硼矽玻璃。將材質為4J29合金的金屬波紋管5表面進行預氧化潤溼處理，能夠使金屬波紋管5和玻璃內管2之間有效的熔接。同時，由於在20 300°C時，4J29合金和DM-305玻璃兩種材質的線脹係數相同，均為4. 6 5. IX 10_6/K，安全性好。高硼矽玻璃的線脹係數3. 3Χ 10_6/Κ，軟化點為820°C，DM-305玻璃的線脹係數為4. 9X10_6/K，軟化點為720°C，這兩種玻璃之間的線膨脹係數相差較大，採用過渡玻璃技術將材質為DM-305玻璃的玻璃內管2與材質為矽硼玻璃的玻璃外管I熔接。優選地，採用三級過渡，每一級過渡的線膨脹係數差別不大於0.5X10_6/K。即所述真空管8的端部是玻璃內管2和玻璃外管I兩種玻璃部件之間熔接，大大降低了技術難度，且避免了金屬波紋管5的氧化和熔接口的損傷，從而提高了使用壽命。如圖2所示，由所述直通式玻璃真空管8組成的空氣集熱器至少包括一組由直通式玻璃真空管8構成的集熱器單元體，所述單元體包括15 20根直通式玻璃真空管8、上聯箱9、下聯箱11，所述直通式玻璃真空管8的一端插入上聯箱9開口的矽膠圈內，另一端插入下聯箱11開口的矽膠圈內，組成集熱器單元體，將N組(N為正整數)集熱器單元體通過管道連通相鄰單元體之間的上聯箱出口 14和所述下聯箱進口 13組成空氣集熱器。所述上聯箱出口 14和所述下聯箱進口 13的管徑均為ΦΙΟΟπιπι。直通式玻璃真空管8的管徑大，流道暢通，不存在氣堵現象，且具有自清潔排汙的功能，所述上聯箱出口 14和所述下聯箱進口 13的管徑均為Φ 100mm，適用於空氣流通；是通常集熱器工質通道截面積的16倍。在空氣集熱器系統中上下進出口可構成氣體循環通道。有利於在太陽能幹燥系統工程和大面積太陽能熱水系統工程的應用。為了減少熱擴散，提高所述集熱器的熱利用率，在所述上聯箱9內設有保溫材料12，保溫性能良好，可保證所述集熱器系統在180°C左右運行效果良好。適用於中溫(80 2000C )太陽能熱利用，主要適用於太陽能幹燥、飲用水、印染、採暖、海水淡化等系統工程。如圖3所示，當由直通式玻璃真空管8縱向排列組成單元體時，上下排之間的直通式玻璃真空管8之間通過矽膠保溫套10連接，如圖4所示。具體的，所述上聯箱9與下聯箱11之間設有縱向排列的數排直通式玻璃真空管8，最上排的直通式玻璃真空管8的一端插入上聯箱9開口的娃膠圈內，另一端通過娃膠保溫套10和與其相鄰的一排直通式玻璃真空管8相連通，最下排的直通式玻璃真空管8的一端插入下聯箱11開口的矽膠圈內，另一端通過矽膠保溫套10和與其相鄰的一排直通式玻璃真空管8相連，排列在最上排與最下排之間的直通式玻璃真空管8的上排、下排之間的直通式玻璃真空管8通過所述矽膠保溫套10相連通。當玻璃真空管8縱向排列時，上排與下排的直通式玻璃真空管8之間由矽膠保溫套10連接，而不是採用傳統的聯箱結構，既節約材料、減少了熱損耗，又提高了所述集熱器系統的採光面積，可提高集熱系統熱效率20%。本實用新型並不限於上述實施方式，在不背離本實用新型的實質內容的情況下，本領域技術人員可以想到的任何變型、改進、替換均屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.ー種直通式玻璃真空管，包括玻璃外管(I)、內管組件、不鏽鋼支撐卡(4)、消氣劑(7)，所述內管組件外壁上鍍有選擇性塗層(3)，所述內管組件設置在玻璃外管(I)內部，並且內管組件與玻璃外管⑴之間真空密封，其抽真空的排氣管(6)設在端部，所述不鏽鋼支撐卡(4)及消氣劑(7)裝配在內管組件與玻璃外管(I)之間，其特徵在於，所述內管組件由兩段玻璃內管(2)分別與金屬波紋管(5)的兩端熔接而成。
2.根據權利要求I所述的直通式玻璃真空管，其特徵在於，所述金屬波紋管(5)為4J29合金波紋管，所述玻璃內管(2)的材質為DM-305，所述玻璃外管(I)的材質為硼矽玻璃O
3.根據權利要求I或2所述的直通式玻璃真空管，其特徵在於，所述玻璃內管(2)為Φ47 58X1. 8mm的玻璃管，所述玻璃外管(I)為Φ70Χ1. 8mm的玻璃管。
4.由權利要求I所述直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器，其特徵在於，至少包括一組由所述直通式玻璃真空管(8)構成的集熱器單元體，所述單元體包括15 20根直通式玻璃真空管(8)、上聯箱(9)、下聯箱(11)，所述直通式玻璃真空管(8)的一端插入上聯箱(9)開ロ的矽膠圈內，另一端插入下聯箱(11)開ロ的矽膠圈內，組成玻璃真空管集熱器單元體，將N組集熱器単元體通過管道連通組成空氣集熱器，N為正整數。
5.根據權利要求4所述的空氣集熱器，其特徵在於，所述單元體還包括矽膠保溫套(10)，所述上聯箱(9)與下聯箱(11)之間設有縱向排列的數排直通式玻璃真空管⑶，最上排的直通式玻璃真空管(8)的一端插入上聯箱(9)開ロ的矽膠圈內，另一端通過矽膠保溫套(10)和與其相鄰的ー排的直通式玻璃真空管(8)相連通，最下排的直通式玻璃真空管(8)的一端插入下聯箱(11)開ロ的娃膠圈內，另一端通過娃膠保溫套(10)和與其相鄰的ー排的直通式玻璃真空管(8)相連，排列在最上排與最下排之間的直通式玻璃真空管(8)上下排之間通過所述矽膠保溫套(10)相連通。
6.根據權利要求4或5所述的集熱器，其特徵在於，所述上聯箱(9)內設有保溫材料(12)。
7.根據權利要求4或5所述的集熱器，其特徵在於，所述上聯箱出口(14)和所述下聯箱進ロ(13)的管徑均為Φ 100mm。
專利摘要本實用新型公開了一種直通式玻璃真空管，包括玻璃外管、金屬波紋管兩端分別與兩段玻璃內管熔接而成的內管組件、不鏽鋼支撐卡、消氣劑，內管組件的外壁上鍍有選擇性塗層，且設置在玻璃外管內部，內管組件與玻璃外管之間真空密封，所述不鏽鋼支撐卡及消氣劑裝配在內管組件與玻璃外管之間。由直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器，至少由一組集熱器單元體組成，所述單元體之間橫向或縱向排列並連通而成。本實用新型解決了真空管空氣集熱器氣堵、金屬波紋管熔接口易氧化的問題，提高了產品質量。同時，提高熱利用效率，且減低了加工難度及成本，有利於產業化大批量生產。
文檔編號F24J2/48GK202613815SQ201220186519
公開日2012年12月19日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者許新中, 程翠英 申請人:北京天普太陽能工業有限公司