CN101629763A - 防爆裂太阳能集热管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防爆裂太阳能集热管，属于热水器技术领域。该集热管包括一端开口的玻璃夹层真空管和由开口处插装在真空管中的一端开口的换热玻璃内管；玻璃内管的封闭端邻近真空管的封闭端，相互之间通过弹性隔离圈定位；玻璃内管的开口端邻近真空管的开口处，相互之间通过弹性隔离环隔离定位；玻璃内管内通过其开口端与热水器换热介质联箱连通。本发明使用时，吸收太阳光的热能后，玻璃内管自身的阳面和阴面会产生温差，因此其中的换热介质就会因为热虹吸效应而与热水器换热介质联箱形成自然对流循环，从而实现所需的热交换。真空管不仅不承压，而且不会承受内管的热变形应力，因此可以有效避免“炸管”现象，其结构简单，成本经济。

Description

防爆裂太阳能集热管

技术领域

本发明涉及一种应用与太阳能热水器的集热管，尤其是一种防爆裂太阳能集热管，属于热水器技术领域。

背景技术

目前安装在建筑物上常见的太阳能热水器储水箱为非承压型，因此对于集热管没有承压要求。随着承压型太阳能热水器的出现，对集热管相应提出了承压要求。现有太阳能集热管的主体是真空管，而真空管本身无法承压，因此现有真空管型太阳能热水器解决承压问题分别采用了如下几种措施：

1)在真空管内增加相变换热介质的热管，热管一段位于真空管内，热管与真空管之间可设有铝翅片，通过三次换热实现系统储水箱承压而集热器真空管承压。其弊端是热管容易衰变效率下降，且成本高。

2)在真空管内安置U型铜管，铜管与真空管之间可设有铝翅片，在承压水箱内还设有盘管或小胆构成的换热器，通过三次换热实现系统储水箱承压而集热器真空管不承压。其弊端是铜管管阻大，循环效果不好，一般要配置循环泵，成本很高，且金属管容易腐蚀泄漏。

检索发现，申请号为200420005284.5、名称为《一种太阳能集热管》的中国专利申请公开了一种太阳能集热管，它是一个下端封闭并设有传热翅片的金属管，在金属管中插入一隔片条将其分为阴面、阳面两个流道，其结构较为简单，但热交换实质与U型铜管类同，因此也存在类似的弊端。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的弊端，提出以一种可以在内部承压状态下长期稳定工作，并且结构简单、成本经济的防爆裂太阳能集热管。

为了达到上述目的，申请人对现有同类技术进行了研究，得出以下结论：

1)、由于真空管无法承压，因此只能将其套在内管之外，不与热水器的承压储水箱连通；

2)、内管与热水器承压储水箱连通，应当可以承压；

3)、由于要实现与热水器的储水箱换热，因此内管中的换热介质(水)应能够循环流动。

在不配置泵的情况下，借助热虹吸是形成水循环流动的巧妙方法。上述现有技术的U形管以及在金属管中插入一隔片条将其分为两个流道，都是利用阳面流道中的水温较高、密度较小，而阴面流道中的水温较低、密度较大的规律，使阳面流道中的水自然上升到热水器的储水箱中，而阴面流道中的水自下向上流道阳面流道，热水器储水箱中的水又补充到阴面流道，形成基于热虹吸原理的自然对流循环，从而实现内管与热水器储水箱的换热。

在长期工作实践中，申请人经过不断摸索发现：在一根内管中，水温具有明显的分层现象，即热水在上、冷水在下。因此，只要适当引导，即使一根内管也可以产生基于热虹吸的对流循环。在此发现基础上，申请人提出了本发明的防爆裂太阳能集热管：包括一端开口的玻璃夹层真空管和由开口处插装在真空管中的换热玻璃内管；所述玻璃内管的封闭端邻近真空管的管底，相互之间通过弹性隔离圈定位；所述玻璃内管的开口端邻近真空管的开口处，相互之间通过弹性隔离环隔离定位；所述玻璃内管内通过其开口端与热水器换热介质储箱连通。

本发明的进一步完善是，所述弹性隔离环制有常压下封闭的排气孔。

本发明更进一步的完善是，所述玻璃内管外装有金属翅片。

由于本发明的防爆裂太阳能集热管使用时，吸收太能光的热能后，玻璃内管自身的阳面和阴面会产生温差，因此只要其出口端高于封闭端，其中的换热介质就会因为热虹吸效应而与热水器换热介质储箱形成自然对流循环，从而实现所需的热交换。真空管不仅不承压，而且与内管之间隔有弹性圈，不会承受内管的热变形应力，因此可以有效避免“炸管”现象。显然，其结构简单，成本经济。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为图1实施例的实际应用结构示意图。

图3为本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的防爆裂太阳能集热管如图1所示，包括一端开口的玻璃夹层真空管6和由开口处插装在真空管6中的换热玻璃内管4。玻璃内管4的封闭端呈半球头状，该半球头封闭端邻近真空管6的底部，相互之间通过硅橡胶制成的弹性隔离圈8定位。该弹性隔离圈8邻近真空管底部的一端形状与管底内腔形状相配，邻近玻璃内管4的一端具有与封闭端形状相配的半球凹。玻璃内管4的开口端邻近真空管6的开口处，相互之间通过硅橡胶制成的弹性隔离环9隔离定位。该弹性隔离环9具有与玻璃内管4紧配的内孔，必要时还可以具有卡在真空管开口处边缘的环形凹槽，从而稳妥地卡扣在两者之间。此外，该弹性隔离环9还制有常压下封闭的排气孔10。该孔在常压情况下封闭，当真空管6与玻璃内管4之间的空气层冷热缩胀时，起到通气作用，基本保持真空管6与玻璃内管4之间的空气处于常压状态，从而确保真空管6不承压、无应力。

本实施例的应用实例之一如图2所示，一组由真空管6与玻璃内管4构成的防爆裂太阳能集热管两端分别平行支撑在联箱5和尾托7上，各防爆裂太阳能集热管略微倾斜，出口端高于封闭端。各防爆裂太阳能集热管的玻璃内管4内通过其开口端与热水器换热介质储箱——联箱4连通。工作时，玻璃真空管6吸收太阳能光后通过空气层把热量传给换热玻璃内管4，从而加热其中的水。由于玻璃内管4的阳面和阴面受热不同，会产生温差，因此管内的水会因为热虹吸效应而与联箱5形成自然对流循环，再通过联箱5上的两根循环管3与热水器内的热水腔2形成自然对流循环，完成热交换，从而加热热水器储水箱1内的水。在此系统中，真空管6不仅不承压，而且与内管4之间隔有弹性圈，不会承受内管4的热变形应力，因此可以有效避免“炸管”现象。

常规太阳能玻璃真空管空晒时，最高温度会超过280℃，此时如有冷水注入，由于玻璃真空管的特殊结构，内应力难以消除，很容易导致“炸管”现象发生，而本实施例中的玻璃真空管6内不走水，而是在换热玻璃内管4内走水，而该玻璃内管4仅是一根简单结构的空心管，制造时完全没有内应力，从而可以从根本上杜绝热冲击导致的炸管。

实施例二

本实施例的防爆裂太阳能集热管如图3所示，其基本结构及作用机理与实施例一相同。不同之处在于，玻璃内管4外装有铝翅片11。铝翅片11的外径与真空管6的内径相配，这样不仅可以更有效将真空管吸收的太阳热量传递到内管，而且可以使玻璃内管和真空管互为支撑，整体更为牢固。铝翅片11即可以呈螺旋状缠绕在玻璃内管4外，也可呈间隔固定在玻璃内管4外的环状。

总之，以上实施例借助玻璃内管自身阳面和阴面产生的温差，巧妙实现了简单结构玻璃内管内的热虹吸，从而以合理的结构保证了所需的换热效果，并彻底解决了太阳能热水器玻璃真空管冷热冲击导致炸管的行业难题，其成本低廉，便于推广应用。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种防爆裂太阳能集热管，包括一端开口的玻璃夹层真空管；其特征在于：所述玻璃夹层真空管的开口处插装换热玻璃内管；所述玻璃内管的封闭端邻近真空管的管底，相互之间通过弹性隔离圈定位；所述玻璃内管的开口端邻近真空管的开口处，相互之间通过弹性隔离环隔离定位；所述玻璃内管内通过其开口端与热水器换热介质储箱连通。

2.根据权利要求1所述的防爆裂太阳能集热管，其特征在于：所述弹性隔离环制有常压下封闭的排气孔。

3.根据权利要求2所述的防爆裂太阳能集热管，其特征在于：所述玻璃内管外装有金属翅片。

4.根据权利要求3所述的防爆裂太阳能集热管，其特征在于：所述金属翅片的外径与所述真空管的内径相配。

5.根据权利要求4所述的防爆裂太阳能集热管，其特征在于：所述金属翅片呈螺旋状缠绕在玻璃内管外。

6.根据权利要求4所述的防爆裂太阳能集热管，其特征在于：所述金属翅片呈间隔固定在玻璃内管外的环状。

7.根据权利要求5或6所述的防爆裂太阳能集热管，其特征在于：所述玻璃内管的封闭端呈半球头状。

8.根据权利要求7所述的防爆裂太阳能集热管，其特征在于：所述弹性隔离圈邻近真空管底部的一端形状与管底内腔形状相配，邻近玻璃内管的一端具有与封闭端形状相配的半球凹。

9.根据权利要求8所述的防爆裂太阳能集热管，其特征在于：所述弹性隔离环具有与玻璃内管紧配的内孔以及卡在真空管开口处边缘的环形凹槽。

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