CN101187504B - 一种线聚焦太阳能真空集热管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种线聚焦太阳能真空集热管，经改进的玻璃截管组件、玻璃封接端面加工新工艺、两边设置的内卸载装置以及优化的结构设计，有助于提高线聚焦太阳能真空集热管的连接强度，提高真空集热管可靠性，有利于使用现有太阳能真空集热管生产技术和加工设备，重点解决了太阳能真空集热管玻璃金属封接以及装配结构和工艺优化。本发明广泛适用于槽式太阳能热发电、太阳能空调制冷、太阳能海水淡化等太阳能中高温集热装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于槽式线聚焦和复合抛物面即CPC聚光装置中的太阳能真空集热管。属太阳能热利用技术领域。
背景技术
线聚焦太阳能集热管是中高温太阳能集热装置中的主要集热元件。在工业用槽式线聚焦、复合抛物面即CPC聚光装置和中高温太阳能集热系统中占有举足轻重的地位。线聚焦太阳能集热元件由于受工质温度高和金属内管热膨胀、玻璃金属封接技术的制约，对设计结构和制造工艺提出相对较高的要求。ZL03218208.2专利公开的以金属波节内管、扭纹内管和波纹管为主要特征的内置金属流道太阳能真空集热管，和经改进的具有外卸载装置的耐高温耐高压内置金属流道太阳能真空集热管ZL200420091975.1专利，明显提高了集热管的热转换效率和承载能力，ZL200620113317.7专利对上两项专利中存在的技术缺陷进行了改进，为进一步提高工艺性，确保加工成品率，有必要在前项专利的基础上根据现有加工设备和技术，对整管封装结构及制造工艺进行优化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是进一步提高线聚焦太阳能真空集热管工艺可靠性和对结构进行优化设计。
本发明所称问题是由以下技术方案解决的：
在ZL200620113317.7所述玻璃端盖的加工方法和结构设计基础上进行改进。其特别之处是：根据内卸载装置长度和在金属内管上的焊接位置截取玻璃外管，采用现有加工设备和玻璃内法兰加工方法，将玻璃截管的一端在玻璃车床上向内加工出玻璃金属封接端面，玻璃封接端面设在玻璃截管内部，向内开口并成喇叭口状。铁镍可伐合金带经冲压、拉伸相应制作成环型喇叭口状，与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环采用常规低熔微晶玻璃间接熔封接，将低熔微晶玻璃和硝化绵混合调成粥状，均匀涂复在铁镍可伐合金环与玻璃截管的喇叭口接触面上，通过高温熔接等方法使可伐合金环与玻璃截管内封接面紧密封接。加工好的玻璃截管组件在玻璃车床上同玻璃外管熔封接，成为两端带铁镍可伐合金环的玻璃外管。在选择大口径玻璃外管时增加一金属凹型端盖，用以过渡连接铁镍可伐合金环和内卸载波纹管及金属内管，选择小口径玻璃外管时玻璃封接管组件直接和内卸载波纹管及金属内管氩弧焊接。金属内管采用管式热交换器中的金属波节管和螺旋管，该换热管具有换热效率高、承压性能好、抗结垢性能突出、生产工艺成熟等突出特点，外接端口采用普通外螺纹、锥管密封外螺纹或平焊法兰盘，为兼顾卸载需要，也可采取两端设置内卸载装置。因此，通过改进封接结构和加工方法，并结合使用金属波节管和螺旋管以及适合的外接端口，可进一步提高中高温线聚焦太阳能真空集热管的工艺性。
本发明由于优化设计后可采用玻璃车床加工玻璃金属封接端面，玻璃截管内环的喇叭口端面和铁镍可伐合金环喇叭口端面间接熔封接，玻璃外管与玻璃截管直接熔封接，以及卸载装置由外置变为内置，金属内管采用管式热交换器中的金属波节管和螺旋管等新的加工方法，因而明显提高了中高温线聚焦太阳能真空集热管的封接可靠性、换热效率和工艺性，更有利于太阳能集热管生产企业利用现有生产技术和设备加工制造，有利于降低线聚焦太阳能真空集热管生产成本。使用该实用新型组成的太阳能中高温集热系统，可广泛应用于集团供热、太阳能空调制冷、太阳能海水淡化、太阳能热发电、一般工业供热等利用线聚焦装置的太阳能工业用热设备中。
附图说明
图1是本发明内卸载波节管结构示意图
图2是本发明内卸载螺旋管结构示意图
其中
金属内管1：包括金属波纹管、波节管、螺旋管也称扭纹管、金属直管和与内卸载装置一体的环型波纹金属管。
玻璃外管2：高硬、高透光率、抗冲击和具有高耐热性的带玻璃法兰的玻璃直管，透光率大于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：连接外卸载装置波纹管和金属内管的金属件。
铁镍可伐合金环5：线膨胀系数在(40-48)×10-7/℃之间。
内卸载装置波纹管6：波数至少但不限于2-20波。
金属凹型端盖7：用以过渡连接铁镍可伐合金环和波纹管、金属内管的金属凹型圆盖。
耐高温热吸收涂层8：300-500℃时的吸收率大于90％，反射率小于18％。
排气管9：用金属或玻璃制作的供真空排气的连接管。
玻璃封接料10：选用软化温度在300-800℃的低熔微晶玻璃。
外接口11：普通外螺纹、锥管密封外螺纹或平焊法兰。
具体实施方式
实施例一：
在选择小口径玻璃外管2时，采用下述方法。
1)根据内卸载装置波纹管6的长度和在金属内管1上的焊接位置截取玻璃外管2；
2)采用加工玻璃法兰方法，分别将玻璃截管在玻璃车床上向内加工出玻璃封接端3，玻璃封接端3向内开口并成喇叭口状，玻璃截管另一端采用同样方法加工出玻璃封接端3；
3)铁镍可伐合金带经冲压、拉伸制作成相应的环型喇叭口状，与玻璃封接端3相吻合；
4)对铁镍可伐合金环5进行高温雾化处理，使铁镍合金雾化层面的化学键与高硼玻璃保持相容性；
5)选用软化温度在300-800℃的低熔微晶玻璃，线膨胀系数调整至200-500℃时为(33-40)×10-7/℃，介于铁镍可伐合金环5与玻璃管2线膨胀系数之间；
6)将低熔微晶玻璃封接料10涂复在铁镍可伐合金环5与玻璃封接端3的喇叭口接触面上，通过高温熔接等方法使可伐合金环5与玻璃封接端3内封接面紧密封接，成为两个完整的玻璃封接组件；
7)镶嵌在玻璃封接端3的铁镍可伐合金环5焊接端面分别与金属内管两端的内卸载装置6及管接件4氩弧焊接；
8)两端的玻璃封接组件和内卸载波纹管6及金属内管1氩弧焊接；
9)排气口熔焊在玻璃外管2上；
10)带有内卸载装置6和金属内管的玻璃封接组件，与另一端玻璃封接组件进行组装，组装好后在玻璃车床上熔封接玻璃截口，成为完整的集热管；
11)整管封接后退火、去应力，经排气后保证内真空度。如图1所示。
实施例二：
在选择大口径玻璃外管2时增加一金属凹型端盖7，通过氩弧焊接连接金属凹型端盖7、铁镍可伐合金环5和内卸载波纹管6及金属内管1，排气口设在金属凹型端盖7上，也可设在玻璃外管2上，其他工艺同前，如图2所示。
该发明除适合线聚焦太阳能真空集热管外，也适合各种热管式太阳能真空集热管使用，其方法同样在本发明保护之列。
Claims (8)
1.一种线聚焦太阳能真空集热管由金属内管、玻璃外管、玻璃截管、玻璃封接端、铁镍可伐合金环、内卸载装置波纹管、金属凹型端盖、管接件、耐高温热吸收涂层、排气管、玻璃封接料组成，其特征在于：所述线聚焦太阳能真空集热管的玻璃封接端设置在玻璃截管一端；玻璃封接端内封接面与铁镍可伐合金环实施低熔微晶玻璃熔封接，成为一个连接组件；玻璃截管与玻璃外管熔封接；铁镍可伐合金环和金属凹型端盖焊接；铁镍可伐合金环和内卸载装置波纹管焊接；内卸载装置波纹管通过管接件和金属内管氩弧焊接；外接口和金属内管氩弧焊接。
2.根据权利要求1所述的一种线聚焦太阳能真空集热管，其特征在于：所述金属内管为沿轴向成波浪状的环型金属波节管。
3.根据权利要求1所述的一种线聚焦太阳能真空集热管，其特征在于：所述金属内管为沿轴向成螺旋状的金属螺旋管。
4.根据权利要求1所述的一种线聚焦太阳能真空集热管，其特征工艺如下：
1)根据内卸载装置波纹管(6)的长度和在金属内管(1)上的焊接位置截取玻璃外管(2)形成玻璃截管；
2)采用加工玻璃法兰方法，分别将玻璃截管在玻璃车床上向内加工出玻璃封接端(3)，玻璃封接端(3)向内开口并成喇叭口状、T形状或半球状；
3)铁镍可伐合金带经冲压、拉伸制作成相应的环型喇叭口状、T形状或半球状的铁镍可伐合金环，与玻璃封接端(3)相吻合；
4)对铁镍可伐合金环(5)进行高温雾化处理，使铁镍合金雾化层面的化学键与高硼玻璃保持相容性；
5)选用软化温度在300-800℃的低熔微晶玻璃，线膨胀系数调整至200-500℃时为(33-40)×10-7/℃，介于铁镍可伐合金环(5)与玻璃管(2)线膨胀系数之间；
6)将低熔微晶玻璃封接料(10)涂复在铁镍可伐合金环(5)与玻璃封接端(3)的接触面上，通过高温熔接方法使铁镍可伐合金环(5)与玻璃封接端(3)内封接面紧密封接，成为完整的玻璃封接组件；
7)镶嵌在玻璃封接端(3)的铁镍可伐合金环(5)焊接端面分别与金属内管两端的内卸载装置波纹管(6)及管接件(4)氩弧焊接；
8)两端的玻璃封接组件和内卸载装置波纹管(6)及金属内管(1)氩弧焊接；
9)排气口熔焊在玻璃外管(2)上；
10)带有内卸载装置波纹管(6)和金属内管的玻璃封接组件，与另一端玻璃封接组件进行组装，组装好后在玻璃车床上熔封接玻璃截口，成为完整的集热管；
11)整管封接后退火、去应力，经排气后保证内真空度；
12)在选择大口径玻璃外管(2)时增加一金属凹型端盖(7)，通过氩弧焊接连接金属凹型端盖(7)、铁镍可伐合金环(5)和内卸载装置波纹管(6)及金属内管(1)。
5.根据权利要求1所述的一种线聚焦太阳能真空集热管，其特征在于：所述排气管为金属或玻璃材料制作并设置在金属凹型端盖或玻璃外管上。
6.根据权利要求1所述的一种线聚焦太阳能真空集热管，其特征在于：所述内卸载装置波纹管为2-20波。
7.根据权利要求1所述的一种线聚焦太阳能真空集热管，其特征在于：所述内卸载装置波纹管分别设置在集热管两端。
8.根据权利要求1所述的一种线聚焦太阳能真空集热管，其特征在于：所述外接口为普通外螺纹、锥管密封外螺纹或平焊法兰。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: BEIJING ZHONGHANG AIRPORT GENERAL EQUIPMENT CO.,LT Free format text: FORMER OWNER: ZHANG JIANCHENG Effective date: 20100408 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 050071 HEBEI PROVINCIAL COMMERCE DEPARTMENT, NO.334, HEPING WEST ROAD, SHIJIAZHUANG CITY, HEBEI PROVINCE TO: 101312 NO.A6, TIANZHU EAST ROAD, AREA A, TIANZHU AIRPORT INDUSTRY, SHUNYI DISTRICT, BEIJING CITY |
|
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20100408 Address after: 101312, No. 6, East Tianzhu Road, Tianzhu Airport Industrial Zone A, Beijing, Shunyi District Applicant after: BEIJING ZHONGHANG AIRPORT GENERAL EQUIPMENT Co.,Ltd. Address before: 050071 Hebei Provincial Department of Commerce, Heping West Road, 334, Hebei, Shijiazhuang Applicant before: Zhang Jiancheng |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SINOGOLD SHENGTANG NEW ENERGY TECHNOLOGY (BEIJING) Free format text: FORMER OWNER: BEIJING ZHONGHANG AIRPORT GENERAL EQUIPMENT CO., LTD. Effective date: 20120111 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 101312 SHUNYI, BEIJING TO: 100080 HAIDIAN, BEIJING |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20120111 Address after: 100080, Beijing, Haidian, 8 North two street, Zhongguancun, Haidian District SOHO1219 Patentee after: CICC Shengtang New Energy Technology (Beijing) Co.,Ltd. Address before: 101312, No. 6, East Tianzhu Road, Tianzhu Airport Industrial Zone A, Beijing, Shunyi District Patentee before: BEIJING ZHONGHANG AIRPORT GENERAL EQUIPMENT Co.,Ltd. |
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| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: CICC Shengtang New Energy Technology (Beijing) Co.,Ltd. Document name: Notification to Pay the Fees |
|
| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: CICC Shengtang New Energy Technology (Beijing) Co.,Ltd. Document name: Notification to Pay the Fees |
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| DD01 | Delivery of document by public notice | ||
| DD01 | Delivery of document by public notice |
Addressee: Chen Caibao Document name: payment instructions |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110316 |