CN100570235C - 内膨胀槽式太阳能真空集热管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内膨胀槽式太阳能真空集热管，属于太阳能集热设施技术领域。该真空集热管包括外层玻璃管，玻璃管套装在中部的金属管上，金属管外涂覆吸热涂层，金属管的中间分断，通过波形膨胀节密封连接，玻璃管的两端通过可伐合金过渡件分别与两段金属管的外伸端封接，玻璃管与金属管以及波形膨胀节之间抽真空形成真空层，金属管的中部与玻璃管之间分别装有自定心支撑。本发明将金属管大于玻璃管的膨胀量在内部消化，简化了安装连接结构；同时具有足够的强度和刚性，便于系统安装集成，特别适合于高温大功率的太阳能热发电等场合。

Description

内膨胀槽式太阳能真空集热管
技术领域
本发明涉及一种真空集热管，尤其是一种应用在太阳能热利用系统中的真空集热管的结构改进，属于太阳能集热设施技术领域。
背景技术
真空集热管是太阳能热利用系统中的核心器件。现有真空集热管的典型结构如申请号95117947的中国专利所述，外层玻璃管套装在中部的金属管上，两端密封连接，玻璃管与金属管之间抽真空，形成真空层，以防止热损，金属管外涂覆吸热涂层，以吸收太阳光的热量。此类集热管在使用中存在的难题是：由于金属管的膨胀系数远大于玻璃管，因此当温度较高时，金属管的膨胀量不能在集热管单元内消化，往往需要采取外加膨胀节等措施，导致安装结构复杂化。
进一步检索发现，申请号为03218208、申请日为2003年6月12日的中国专利公开了一种内置金属流道的太阳能真空集热管，该真空集热管由金属内管和玻璃外管组成，其实质性的结构特点是内管为波纹管，因此可以解决玻璃管与金属管的热膨胀系数差异问题。然而，实践证明，这种以波纹管作为内管的真空集热管受力集中在玻璃管上，明显强度和刚性不足，长度受限，并且流阻大，不能满足大功率集热的需要。此外，其依靠金属碗作为过渡连接件的结构不仅工艺复杂，而且与玻璃管的连接不可靠，难以耐受高温，容易泄漏。
发明内容
本发明的目的在于：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种不仅妥善解决玻璃与金属热膨胀系数差异问题，并且具有足够强度和刚性，连接可靠，可以保持长期密封的内膨胀槽式太阳能真空集热管，从而满足大功率应用场合的需要。
为了达到以上目的，本发明的内膨胀槽式太阳能真空集热管包括外层玻璃管，所述玻璃管套装在中部的金属管上，所述金属管外涂覆吸热涂层，其特征在于：所述金属管的中间分断，通过波形膨胀节密封连接，所述玻璃管的两端通过可伐合金过渡件分别与两段金属管的外伸端封接，所述可伐合金过渡件的一端与对应的金属管密封焊接，另一端与对应的玻璃管端头熔封，所述玻璃管与金属管以及波形膨胀节之间抽真空形成真空层，所述两段金属管的中部与玻璃管之间分别装有自定心支撑。所述自定心支撑由圆弧支撑座、弹性撑片、抵触头构成，所述圆弧支撑座的圆弧半径与金属管外径相配，固定在金属管外，所述弹性撑片由圆弧支撑座上向两侧伸展，通过端部的抵触头抵靠在玻璃管内定位。
本发明进一步的完善是，为了进一步提高可伐合金与玻璃管间熔封接口的安全性，使其可以应用于太阳能热发电等高温场合，以上真空集热管的金属管外伸段分别固定有遮住玻璃管熔封部位的防护罩。
本发明妥善解决了玻璃与金属热膨胀系数差异问题，并且强度高、刚性好、连接可靠，可以保持长期密封，从而满足大功率应用场合的需要。
工作时，太阳光透过玻璃管并穿过真空层，照射到涂覆有吸热涂层的金属管上，从而加热金属管内的工质后输出。由于金属管上装有内置膨胀节，因此将金属管大于玻璃管的膨胀量在集热管单元内部消化，避免了外加膨胀节，简化了安装连接结构；同时由于内管仍以金属管为主体，因此在自定心支撑的配合下，即使长度再长，也可以具有足够的强度和刚性，便于系统安装集成，从而能够满足大功率集热的需要。而外加防护罩后，可以防止聚焦光线直接照射在熔封接口，确保其耐温达到400℃以上，特别适合于高温大功率的太阳能热发电等场合。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明实施例一的结构示意图。
图2是图1实施例熔封处A的局部放大图。
图3是图1实施例的B向局部视图。
图4是图1实施例的C-C剖面图。
图5是本发明实施例二的结构示意图
图中的1是可伐合金过渡件、2是玻璃管、3是金属管、4是自定心支撑、5是吸收太阳光涂层、6是真空层、7是膨胀节、8是自定心支撑、9是防护罩、10是法兰。
具体实施方式
实施例一
本实施例的内膨胀槽式太阳能真空集热管如图1所示，其结构为玻璃管2套在中心的金属管3上，管内放置吸气剂，以达到并保持管内10-2Pa的真空度，形成真空层6。金属管表面涂有吸收太阳光涂层5。金属管3中间分断，加一个波形膨胀节7密封焊接，以补偿升温后玻璃管2与金属管3之间的膨胀差异。两段金属管3的中间分别加装自定心支撑4和8，其具体结构如图3和图4所示，该自定心支撑由圆弧支撑座4-3、弹性撑片4-2、抵触头4-1构成，圆弧支撑座4-3的圆弧半径与金属管外径相配，固定在金属管外，弹性撑片4-2由圆弧支撑座4-3上向两侧伸展，通过端部的抵触头4-1抵靠在玻璃管内定位。组装时，自定心支撑两件一组，分别固定在金属管两侧对称处，在膨胀节两边的金属管3和玻璃管2之间起定心支撑作用，该结构可以消除热变形差异产生的应力，十分合理。
金属管3与玻璃管2采用可伐合金过渡件1封接。可伐合金过渡件1呈筒状，端面开孔插装金属管3后与之密封焊接，另一端的圆环口与玻璃管2的相对端口之间采用熔封连接，构成图2所示插入玻璃管端口壁厚中的熔封结构，这种可伐合金过渡件1的圆环口与玻璃管熔封连接的熔封结构密封十分牢靠。
防护罩9呈圆柱状，一端开孔穿插金属管外伸端后与之焊接，另一端开有大孔，套罩在玻璃管外，遮住玻璃管熔封部位。
实施二
本实施例的内膨胀槽式太阳能真空集热管如图5所示，其基本结构与实施例一相同。不同之处在于可伐合金过渡件1呈短管状，一端与法兰10的端面密封焊接，该法兰中心的穿孔中插装金属管后密封焊接。这样即节省可伐合金，又有利于提高强度、增加刚性。可伐合金过渡件1另一端与玻璃管2之间的熔封以及其它结构与以上实施例相同，不另重复。
实践证明，以上实施例的太阳能真空集热管从各个方面妥善解决里玻璃管与金属管的热变形差异问题，安装使用方便，具有足够的强度、刚性以及耐热性能，且工艺简单，成本经济，尤为适合于高温大功率的太阳能热发电等场合，与现有技术相比，具有显著的实质性特点和突出的进步。

Claims (7)

1、一种内膨胀槽式太阳能真空集热管，包括外层玻璃管，所述玻璃管套装在中部的金属管上，所述金属管外涂覆吸热涂层，其特征在于：所述金属管的中间分断，通过波形膨胀节密封连接，所述玻璃管的两端通过可伐合金过渡件分别与两段金属管的外伸端封接，所述可伐合金过渡件的一端与对应的金属管密封焊接，另一端与对应的玻璃管端头熔封，所述玻璃管与金属管以及波形膨胀节之间抽真空形成真空层，所述两段金属管的中部与玻璃管之间分别装有自定心支撑，所述自定心支撑由圆弧支撑座、弹性撑片、抵触头构成，所述圆弧支撑座的圆弧半径与金属管外径相配，固定在金属管外，所述弹性撑片由圆弧支撑座上向两侧伸展，通过端部的抵触头抵靠在玻璃管内定位。
2、根据权利要求1所述内膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述金属管外伸段分别固定有遮住玻璃管熔封部位的防护罩。
3、根据权利要求2所述内膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述自定心支撑两件一组，分别固定在金属管两侧对称处。
4、根据权利要求3所述内膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述可伐合金过渡件呈筒状，端面开孔插装金属管后与之密封焊接。
5、根据权利要求3所述内膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述可伐合金过渡件呈短管状，一端与法兰的端面密封焊接，所述法兰中心的穿孔中插装金属管后密封焊接。
6、根据权利要求4或5所述内膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述可伐合金过渡件另一端的圆环口插入所述玻璃管对应端口壁厚中熔封，形成熔封连接结构。
7、根据权利要求6所述内膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述防护罩呈圆柱状，一端开孔穿插金属管外伸端后与之焊接，另一端开有大孔，套罩在玻璃管外。
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