專(zhuān)利名稱(chēng)：直通承壓型玻璃－金屬真空太陽(yáng)集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于真空管太陽(yáng)集熱器和真空管太陽(yáng)熱水器的直通式玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管、尤其是可作建筑構(gòu)件的直通式玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管。
背景技術(shù)：
2004年2月18日，第07期《專(zhuān)利公報(bào)》公告了題為“一種可承壓的太陽(yáng)能集熱管”的實(shí)用新型專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)03202641.2，公告號(hào)CN 2603920Y，專(zhuān)利設(shè)計(jì)人為本實(shí)用新型申請(qǐng)人之一)。該專(zhuān)利實(shí)際上是提出了一種直通式玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管，其組成包括一根透明的玻璃管，其中封裝有一根兩端開(kāi)口在外的金屬導(dǎo)管，導(dǎo)管上帶附有選擇性吸收材料的若干片金屬薄片；玻璃管與金屬導(dǎo)管之間所形成的空間為真空狀態(tài)。
由于該管所封裝的金屬導(dǎo)管是直接與玻璃管封接在一起，未采取任何彈性軟過(guò)渡措施，所以當(dāng)金屬導(dǎo)管因溫度變化而產(chǎn)生比玻璃管大的熱脹冷縮伸縮量時(shí)，勢(shì)必出現(xiàn)“炸管”現(xiàn)象——應(yīng)該說(shuō)這是一個(gè)不成熟的技術(shù)方案。
可喜的是，目前已有某公司生產(chǎn)的直通式玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管開(kāi)始投放市場(chǎng)(據(jù)稱(chēng)屬專(zhuān)利產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)獨(dú)創(chuàng)，唯一生產(chǎn))。從實(shí)物觀(guān)察，該管的組成亦包括一根透明的玻璃管，其兩端各熱壓封接一個(gè)金屬封蓋，管內(nèi)封裝有具有金屬流道的吸熱體，吸熱體金屬流道兩端所帶金屬導(dǎo)管分別穿過(guò)金屬封蓋并與之焊接在一起。其中一種產(chǎn)品是以金屬導(dǎo)管作金屬流道，導(dǎo)管兩側(cè)帶長(zhǎng)條形的金屬吸熱片；另一種產(chǎn)品是以金屬圓筒(兩端連接有金屬導(dǎo)管)作金屬流道，并以圓筒本身作為吸熱體。
不過(guò)，由于這種集熱管剛問(wèn)世不久，難免存在一些不足之處一是從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，為了緩沖熱應(yīng)力，該管在兩金屬封蓋之間的金屬導(dǎo)管上連接有一段波紋管；因其占有一定空間，所以就相應(yīng)減少了集熱管的有效吸熱面積；而且當(dāng)金屬流道內(nèi)的水或其他流體所受的壓力較大時(shí)，也會(huì)因金屬波紋管膨脹伸長(zhǎng)而產(chǎn)生軸向擴(kuò)張力——該力直接作用到集熱管兩端的金屬封蓋上，勢(shì)必增加金屬封蓋與玻璃管封接處因受力過(guò)大而損壞的可能性。
二是從外部受力情況來(lái)看，該管兩端金屬導(dǎo)管是直接與金屬封蓋相連接，這實(shí)際上是一種硬連接；當(dāng)這種集熱管安裝在具有上、下聯(lián)集管(亦稱(chēng)“聯(lián)箱”)的集熱器上時(shí)，如果上、下聯(lián)集管之間的距離嚴(yán)格限定或者聯(lián)集管的彈性較小，一旦環(huán)境溫度變化出現(xiàn)熱脹冷縮時(shí)，集熱管勢(shì)必受到由金屬導(dǎo)管直接傳遞給金屬封蓋的壓縮或拉伸作用力，這同樣會(huì)增加集熱管損壞的可能性；如果再加上安裝時(shí)很難避免的、或大或小的安裝應(yīng)力(這種力難于覺(jué)察，對(duì)于承受力較差的玻璃管來(lái)說(shuō)不可小視)，集熱管損壞的可能性就更大。
三是該管兩端金屬封蓋裸露，熱量損失較大。
四是該管兩端金屬導(dǎo)管僅只帶有外螺紋，盡管其提供的管道連接方式可靈活掌握，但作為一種商品，對(duì)某些用戶(hù)來(lái)說(shuō)，使用起來(lái)并不方便。
五是該管所提供的吸熱體的結(jié)構(gòu)形式較少，可供選擇的余地不大。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種各方面比較完備的直通式玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管，更好地實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)熱水器與建筑相結(jié)合。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)措施一是去掉集熱管中金屬導(dǎo)管上的波紋管，將其減緩熱應(yīng)力的功能轉(zhuǎn)由具有一定彈性的金屬封蓋承擔(dān)，即對(duì)金屬封蓋進(jìn)行改型，使兩金屬封蓋中至少有一個(gè)帶具有一定彈性的環(huán)形金屬薄片部分或/和金屬波紋管部分。
二是在外露于金屬封蓋的金屬導(dǎo)管上連接一段具有一定彈性的波紋管或螺紋管。
三是在金屬封蓋外面加裝一個(gè)隔熱護(hù)罩。
四是在集熱管兩端金屬導(dǎo)管的端部配裝便于拆裝的接管件。
五是為吸熱體提供更多的結(jié)構(gòu)形式。
在采取上述技術(shù)措施之后，由于管內(nèi)管外的金屬流道上均帶有具有一定彈性的軟過(guò)渡結(jié)構(gòu)，所以無(wú)論是在集熱管內(nèi)部或是在與外界管道連接時(shí)，均可實(shí)現(xiàn)具有彈性的軟連接。這樣不僅解決了集熱管的“炸管”問(wèn)題，而且也大大減小了集熱管在拆裝和長(zhǎng)期使用過(guò)程中所受的外力；不僅安裝、維修更為方便，而且安全性和可靠性也大為增強(qiáng)；從而最終有可能使其成為可供選擇的建筑構(gòu)件和美化建筑的裝飾品(如直接作陽(yáng)臺(tái)、平屋頂欄桿的支撐桿和鑲嵌在外墻或屋頂上的飾物等)，更好地與建筑結(jié)合在一起，進(jìn)而使由該管組成的分體式太陽(yáng)熱水器能夠突破技術(shù)障礙，順利進(jìn)入大中城市和遍布城鄉(xiāng)的千家萬(wàn)戶(hù)，讓更多的人能夠享用取之不盡、用之不竭的太陽(yáng)能。


本實(shí)用新型說(shuō)明書(shū)附圖共計(jì)16幅，均為示意圖。圖1、3、5、7、9、11、13、14、15為集熱管的主視圖；圖2、4、8、10、12分別為圖1、3、7、9、11中的A-A、E-E、F-F、H-H、M-M剖視圖；圖6為圖5的俯視圖；圖16為集熱管兩端金屬導(dǎo)管端部所帶接管件的結(jié)構(gòu)圖。
在以上附圖中，相同的附圖標(biāo)記均表示同一零部件或局部。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖及其實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行較為詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖所示，本實(shí)用新型的組成包括一根透明的玻璃管1，其兩端各熱壓封接或熱熔封接有一個(gè)金屬封蓋3或4(標(biāo)記3表示帶具有一定彈性的環(huán)形金屬薄片部分或/和金屬波紋管部分的金屬封蓋，標(biāo)記4表示不具備上述結(jié)構(gòu)特征的一般金屬封蓋)，管內(nèi)封裝有具有金屬流道D的金屬吸熱體2，其表面附有選擇性太陽(yáng)吸收涂層；吸熱體金屬流道D兩端所帶金屬導(dǎo)管分別穿過(guò)玻璃管1端部的金屬封蓋——從而通至管外，并且金屬封蓋3或4與金屬導(dǎo)管管壁交接處直接或間接焊接在一起；金屬封蓋3或4上帶有抽真空用的排氣管；經(jīng)過(guò)真空排氣，由玻璃管1、吸熱體2與兩端金屬封蓋所圍成的封閉空腔最終被抽成真空狀態(tài)；為提高其真空度，上述空腔中可安裝帶消氣劑的支承件。
其結(jié)構(gòu)特征在于至少其中一個(gè)金屬封蓋帶具有一定彈性的環(huán)形金屬薄片部分B或/和金屬波紋管部分G；金屬波紋管部分G與集熱管的軸線(xiàn)重合，金屬薄片部分B與集熱管的軸線(xiàn)垂直，并且按照金屬封蓋環(huán)形外緣部分-金屬薄片部分B-金屬波紋管部分G的順序相連接三者可一體加工，亦可先分別加工，再直接或間接焊接在一起——在此種情況下，吸熱體2兩端所帶金屬導(dǎo)管穿過(guò)金屬封蓋時(shí)是直接或間接與金屬波紋管的另一端，即敞口端焊接在一起。
上述金屬薄片部分B可為環(huán)形平面(見(jiàn)圖1)，亦可為環(huán)形同心圓波紋面(見(jiàn)圖3)。
金屬波紋管部分G亦可用具有一定彈性的金屬螺紋管代替。
再者，吸熱體2兩端所帶金屬導(dǎo)管，其中至少有一端金屬導(dǎo)管——其外露于金屬封蓋3或4的部分，上面帶有一段具有一定彈性的波紋管或螺紋管W；為增強(qiáng)其剛性，波紋管或螺紋管兩邊所連接的金屬導(dǎo)管，可同時(shí)采用承插式結(jié)構(gòu)和動(dòng)配合的配合類(lèi)別插接在一起(見(jiàn)圖3)。
至于吸熱體2的結(jié)構(gòu)，則可為如下優(yōu)選方式之一(a)如圖1和圖2所示，金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P為兩片，大體為平面長(zhǎng)條形；它們分別位于金屬導(dǎo)管的兩側(cè)，其一側(cè)長(zhǎng)邊與金屬導(dǎo)管的管壁沿導(dǎo)管軸向接合在一起；兩金屬吸熱片以金屬導(dǎo)管為對(duì)稱(chēng)軸，成軸對(duì)稱(chēng)形。
(b)如圖3和圖4所示，金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P為兩片，大體為圓柱曲面長(zhǎng)條形，凹面向上；它們分別位于金屬導(dǎo)管的兩側(cè)，其一側(cè)長(zhǎng)邊與金屬導(dǎo)管的管壁沿導(dǎo)管軸向接合在一起；兩金屬吸熱片以金屬導(dǎo)管為對(duì)稱(chēng)軸，成軸對(duì)稱(chēng)形。
(c)如圖5和圖6所示，金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P有兩片以上，大體為橢圓形；它們中間分別被金屬導(dǎo)管穿過(guò)，即金屬吸熱片P的中部與金屬導(dǎo)管的管壁沿導(dǎo)管周向接合在一起；金屬吸熱片P相互平行，與金屬導(dǎo)管的軸線(xiàn)構(gòu)成一定夾角并保持一定間距。
(d)如圖7和圖8所示，金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為O形。
(e)如圖9和圖10所示，金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為W形。
(f)如圖11和圖12所示，金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為S形。
(g)如圖13所示，吸熱體2僅只是作為金屬流道D的一根金屬導(dǎo)管，即將其中間段制成螺旋狀，并以其表面作為附著選擇性太陽(yáng)吸收涂層的載體。
(h)如圖14和圖15所示，吸熱體2是金屬流道D本身，即將其中間段制成瓶膽形(見(jiàn)圖14)或直筒形(見(jiàn)圖15)，并以其表面作為附著選擇性太陽(yáng)吸收涂層的載體。
上述金屬吸熱片P上可壓制一定數(shù)量的凸凹式加強(qiáng)筋；可配裝具有隔熱功能的若干隔熱件5。
為了拆裝方便，吸熱體2所帶金屬導(dǎo)管端部可帶對(duì)接密封面大體為環(huán)形平面的接管件(類(lèi)似游刃)的任意一側(cè)構(gòu)件。如圖16所示，該接管件由以下零件組成帶外螺紋的對(duì)接嘴6(單獨(dú)構(gòu)成一側(cè)構(gòu)件)、不帶外螺紋的對(duì)接嘴8和外套螺母9(兩者合起來(lái)構(gòu)成另一側(cè)構(gòu)件)以及密封墊(或密封圈)7。金屬導(dǎo)管與上述接管件的任意一側(cè)構(gòu)件，可采用螺紋連接，亦可直接焊接在一起。需要強(qiáng)調(diào)的是，在配裝上述構(gòu)件時(shí)，一定要注意保證集熱管(包括接管件的任意一側(cè)構(gòu)件)總長(zhǎng)的公差——只有這樣才能提高其互換性。此外，為了拆裝方便，對(duì)接嘴6和對(duì)接嘴8上可帶用于固定扳手的實(shí)體(如正六方等)。
再者，為了減少熱損，集熱管兩端金屬封蓋外面可帶能將其包容的隔熱護(hù)罩10；該隔熱護(hù)罩可為單一體，亦可為組合件，可由兩瓣組合裝配而成；其中可充填保溫材料。隔熱護(hù)罩10最好用塑料制造；因?yàn)樗芰霞粌H隔熱性能良好，而且也便于加工和粘結(jié)組合。
最后需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型并不局限于附圖以及對(duì)附圖的說(shuō)明——毫無(wú)疑問(wèn)，在本實(shí)用新型范圍內(nèi)所進(jìn)行的各種組合和改型，均未超出本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種直通承壓型玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管，其組成包括一根透明的玻璃管(1)，其兩端各熱壓封接或熱熔封接有一個(gè)金屬封蓋(3或4)，管內(nèi)封裝有具有金屬流道D的金屬吸熱體(2)，其表面附有選擇性太陽(yáng)吸收涂層；吸熱體金屬流道D兩端所帶金屬導(dǎo)管分別穿過(guò)玻璃管(1)端部的金屬封蓋——從而通至管外，并且金屬封蓋與金屬導(dǎo)管管壁交接處直接或間接焊接在一起；金屬封蓋上帶有抽真空用的排氣管；經(jīng)過(guò)排氣，由玻璃管(1)、吸熱體(2)與兩端金屬封蓋所圍成的封閉空腔最終被抽成真空狀態(tài)；上述空腔中可安裝帶消氣劑的金屬支承件；其特征在于至少其中一個(gè)金屬封蓋帶具有一定彈性的環(huán)形金屬薄片部分B或/和金屬波紋管部分G；金屬波紋管部分G與集熱管的軸線(xiàn)重合，金屬薄片部分B與集熱管的軸線(xiàn)垂直，并且按照金屬封蓋環(huán)形外緣部分-金屬薄片部分B-金屬波紋管部分G的順序相連接三者可一體加工，亦可先分別加工，再直接或間接焊接在一起；上述金屬薄片部分B可為環(huán)形平面，亦可為環(huán)形同心圓波紋面；金屬波紋管部分G亦可用具有一定彈性的金屬螺紋管代替。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管，其特征在于吸熱體(2)兩端所帶金屬導(dǎo)管，其中至少有一端金屬導(dǎo)管——其外露于金屬封蓋的部分，上面帶有一段具有一定彈性的波紋管或螺紋管W；波紋管或螺紋管W兩邊所連接的金屬導(dǎo)管，可同時(shí)采用承插式結(jié)構(gòu)和動(dòng)配合的配合類(lèi)別插接在一起。
3.如權(quán)利要求1或2所述的玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管，其特征在于吸熱體(2)的結(jié)構(gòu)為如下優(yōu)選方式之一(a)金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P為兩片，大體為平面長(zhǎng)條形；它們分別位于金屬導(dǎo)管的兩側(cè)，其一側(cè)長(zhǎng)邊與金屬導(dǎo)管的管壁沿導(dǎo)管軸向接合在一起；兩金屬吸熱片以金屬導(dǎo)管為對(duì)稱(chēng)軸，成軸對(duì)稱(chēng)形；(b)金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P為兩片，大體為圓柱曲面長(zhǎng)條形，凹面向上；它們分別位于金屬導(dǎo)管的兩側(cè)，其一側(cè)長(zhǎng)邊與金屬導(dǎo)管的管壁沿導(dǎo)管軸向接合在一起；兩金屬吸熱片以金屬導(dǎo)管為對(duì)稱(chēng)軸，成軸對(duì)稱(chēng)形；(c)金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P有兩片以上，大體為橢圓形；它們中間分別被金屬導(dǎo)管穿過(guò)，即金屬吸熱片P的中部與金屬導(dǎo)管的管壁沿導(dǎo)管周向接合在一起；金屬吸熱片P相互平行，與金屬導(dǎo)管的軸線(xiàn)構(gòu)成一定夾角并保持一定間距；(d)金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為O形；(e)金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為W形；(f)金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管；金屬導(dǎo)管上與其緊密接觸或構(gòu)成一體的金屬吸熱片P——其橫截面的形狀大體為S形；(g)金屬流道D為一根金屬導(dǎo)管，其中間段為螺旋狀；(h)吸熱體(2)是金屬流道D本身，其中間段為瓶膽形或直筒形；上述金屬吸熱片P上可壓制一定數(shù)量的凸凹式加強(qiáng)筋；可配裝具有隔熱功能的若干隔熱件(5)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的玻璃-金屬直空太陽(yáng)集熱管，其特征在于吸熱體(2)所帶金屬導(dǎo)管的端部帶有對(duì)接密封面大體為環(huán)形平面的接管件的任意一側(cè)構(gòu)件；金屬導(dǎo)管與上述構(gòu)件可采用螺紋連接，亦可直接焊接在一起。
5.如權(quán)利要求3所述的玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管，其特征在于吸熱體(2)所帶金屬導(dǎo)管的端部帶有對(duì)接密封面大體為環(huán)形平面的接管件的任意一側(cè)構(gòu)件；金屬導(dǎo)管與上述構(gòu)件可采用螺紋連接，亦可直接焊接在一起。
6.如權(quán)利要求1、2或5所述的玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管，其特征在于其兩端金屬封蓋外面帶有能將其包容的隔熱護(hù)罩(10)；該隔熱護(hù)罩可為單一件，亦可為組合件，可由兩瓣組合裝配而成。
7.如權(quán)利要求3所述的玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管，其特征在于其兩端金屬封蓋外面帶有能將其包容的隔熱護(hù)罩(10)；該隔熱護(hù)罩可為單一件，亦可為組合件，可由兩瓣組合裝配而成。
8.如權(quán)利要求4所述的玻璃-金屬真空太陽(yáng)集熱管，其特征在于其兩端金屬封蓋外面帶有能將其包容的隔熱護(hù)罩(10)；該隔熱護(hù)罩可為單一件，亦可為組合件，可由兩瓣組合裝配而成。
專(zhuān)利摘要一種直通承壓型玻璃－金屬真空太陽(yáng)集熱管，其組成包括一根透明的玻璃管，其兩端各封接一個(gè)金屬封蓋，管內(nèi)封裝具金屬流道的吸熱體——其兩端所帶金屬導(dǎo)管出口在外。由于至少一個(gè)金屬封蓋帶具有彈性的軟過(guò)渡結(jié)構(gòu)，并且管外的金屬導(dǎo)管帶具有彈性的波紋管或螺紋管，所以不僅有效減緩了管內(nèi)可能產(chǎn)生的熱應(yīng)力，而且也大大減小了該管在拆裝和長(zhǎng)期使用過(guò)程中所受的外力；不僅安裝維修更為方便，而且安全性和可靠性也大為提高；從而最終有可能使其成為可供選擇的建筑構(gòu)件(欄桿的支撐桿)和建筑飾品，使由該管組成的分體式太陽(yáng)熱水器能夠突破技術(shù)障礙，順利進(jìn)入大中城市和遍布城鄉(xiāng)的千家萬(wàn)戶(hù)。
文檔編號(hào)F24J2/46GK2709875SQ20042004888
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月13日
發(fā)明者趙寶善, 趙龍, 趙鵬 申請(qǐng)人:趙寶善, 趙龍, 趙鵬