CN101660848B

CN101660848B - 一种直通式太阳能真空集热管

Info

Publication number: CN101660848B
Application number: CN2009103063514A
Authority: CN
Inventors: 王来雨
Original assignee: 王来雨
Current assignee: Haining Baoguang Solar Energy Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2029-08-31
Also published as: CN101660848A

Abstract

本发明涉及一种直通式太阳能真空集热管，它主要适用于家庭、写字楼和厂房。本发明与现有技术的区别是：玻璃外管的上端与玻璃内管的上端熔接；玻璃内管在轴线方向短于玻璃外管，由此形成了一空腔；还设置有与玻璃内、外管材料相同的弹性玻璃盘管，该弹性玻璃盘管位于所述的空腔内，且其管子为中空管；弹性玻璃盘管的两端部为直管，其轴线方向与玻璃外管的轴线方向相同；弹性玻璃盘管的一端熔接在玻璃内管轴线方向的外端，且与玻璃内管相通；另一端熔接在玻璃外管轴线方向的内端。本发明结构设计合理，简单，可行；能调节内管膨胀时的胀力，并能双向导通，使管内不结污，提高了水质，且热交换效率高。

Description

一种直通式太阳能真空集热管

技术领域

本发明涉及一种集热管，特别是一种直通式太阳能真空集热管，它主要适用于家庭、写字楼、厂房及其相应场所。

背景技术

现有技术中的太阳能真空集热管大多是单向导通，即外管的上端与内管的上端封接，内管和外管的下端均封头，内管与外管之间形成的腔进行抽排气形成真空。由于使用时内管结存的水无法排出，长期使用会导致水变质，管内结存大量污染物，水质很差，使用不卫生。为改变水质，有人曾设计过内外、上下直通连接的集热管，但使用时由于内、外管之间温差很大，当真空集热管升温至100℃以上时，内管会受热膨胀，而外管没有同时膨胀，从而内管膨胀使管子产生的力向外管延伸；由于内、外管上下两端都连接在一起，从而导致炸管。

中国发明专利申请号200810116133X公开了“一种直通式太阳能集热管”，它在现有玻璃管和金属吸热管的基础上，增加了以下技术特征：在玻璃管和金属吸热管之间的空隙两端分别设置了波纹管，以增加集热效率和使用寿命。但由于该波纹管为金属管，它与玻璃管的连接在工艺上较为复杂，并极易在两者的连接处造成漏气。

中国发明专利申请号2008100196401公开了“直通式双层玻璃真空太阳能集热管”，其主要技术特征是：在集热管玻璃内、外管的端部上密封连接有伸缩节，该伸缩节为U形截面的圆环状，且该伸缩节由线膨胀系数在3x10^-6m/m·℃至5x10^-6m/m·℃的材料制成。但由于该伸缩节为金属材料，它与玻璃管的连接处极易漏气；同时，该发明申请的整体结构设计较为复杂。

中国发明专利申请号2008100196473公开了“双层玻璃直通式真空集热管”，其主要技术特征是：该集热管可在玻璃内管或外管上设置一个或两个波纹管，以防爆管。尽管该波纹管是用玻璃制成的，但由于其结构设计不合理，该波纹管无任何弹性，不能伸缩，起不到防爆管的作用；同时，该波纹管在实践中也做不出来；此外，该集热管包括有金属管和玻璃管，结构及工艺设计复杂，不实际，可行性差。

此外，还有其它一些真空集热管的发明和实用新型专利申请，但它们的结构设计更不合理。同时，以上结构还不能简单组合，否则更容易导致炸管，或者导致集热效果不好，或者导致成本很高，或者导致无法实施。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中所存在的因内、外管不同胀力而引起真空集热管炸管的难题，并提供一种既结构设计简单、又集热效果好不会炸管、且能够双向导通的直通式太阳能真空集热管。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该直通式太阳能真空集热管包括玻璃内管、玻璃外管、抽排气尾端、金属卡子和消气片，所述的玻璃内管和玻璃外管均为中空管，所述玻璃内、外管的中心线重合，抽排气尾端设置在玻璃外管上，消气片与金属卡子相连，其结构特点是：

（1）所述玻璃外管的上端与玻璃内管的上端熔接，但不封接；以便能够双向导通。

（2）所述的玻璃内管在轴线方向短于玻璃外管，由此在玻璃内管的下部与玻璃外管的下部之间形成一空腔；以便可以安装弹性玻璃盘管，使玻璃内管受热膨胀时可以延伸。

（3）还设置有与玻璃内、外管材料相同的弹性玻璃盘管，该弹性玻璃盘管位于所述的空腔内，且其管子为中空管。由于弹性玻璃盘管的材料与玻璃内、外管的材料相同，使得两者的熔接不会造成漏气；同时，弹性玻璃盘管为中空的管子，使得其具有较好的弹性，能够承受玻璃内管的受热延伸量。并使弹性玻璃盘管的中空部分能与玻璃内管的中空部分相通。

（4）所述弹性玻璃盘管的两端部为直管，其轴线方向与玻璃外管的轴线方向相同；由此使得玻璃内管因延伸所产生的力能尽可能地垂直作用于弹性玻璃盘管的两端部；同时，弹性玻璃盘管的两端部也更容易与玻璃内、外管固定。

（5）所述弹性玻璃盘管的一端熔接在玻璃内管轴线方向的外端，且其与玻璃内管相通；另一端熔接在玻璃外管轴线方向的内端。由此使玻璃内管受热延伸后，可以将延伸量直接作用于弹性玻璃盘管上，即玻璃内管的延伸量等于弹性玻璃盘管的压缩量。

（6）所述金属卡子位于弹性玻璃盘管与玻璃内管连接处的上部、玻璃内管外壁的下部。

以上技术方案使得本发明同时满足了以下四个条件：一是结构设计简单；二是集热效果好且不会炸管；三是能够双向导通；四是可以实施。

本发明所述的弹性玻璃盘管的形状在盘绕方向为圆形，且其盘绕为连续结构。以使本发明的结构及工艺设计更合理、简单。

本发明所述弹性玻璃盘管的盘绕数在3-8之间。以便能满足玻璃内管的伸缩量，又能使玻璃内管有足够的长度，达到最佳集热效果又不会炸管的目的。

本发明所述弹性玻璃盘管在其直管的轴线方向被弹性伸缩。以满足玻璃内管的伸缩量，使之不会炸管。

本发明所述弹性玻璃盘管的弹性伸缩量在1-5mm之间。以使弹性玻璃盘管在被伸缩时不至于被损坏；当然，以上范围外也不是弹性玻璃盘管必然会被损坏。

本发明所述弹性玻璃盘管的管子壁厚在1.5-1.8mm之间，弹性玻璃盘管的管子内径在4-8mm之间。以便使弹性玻璃盘管既能方便盘绕，又能具有最佳的弹性，达到工艺性好、不炸管和能实施的目的。

本发明所述的弹性玻璃盘管为用硼硅制成的玻璃盘管。以便与玻璃内、外管的材料完全相同。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：结构设计合理，简单，可行；玻璃盘管具有一定的弹性，能调节内管膨胀时的胀力，克服了内、外管因不同胀力而引起真空集热管炸管的难题；并使真空集热管中的水能够双向上下导通，从而使管内不结污，有效地提高了水质；同时，真空集热管采用双向导通后，热交换好，提高了热效率；且其成本低，具有较好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意主视图。

图2是图1中弹性玻璃盘管的俯视结构放大示意图。

图3是图2的A处结构放大示意图。

图4是本发明实施例2的结构示意主视图。

图5是图4中弹性玻璃盘管的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

参见图1-图3，本实施例主要由玻璃内管1、玻璃外管2、抽排气尾端3、金属卡子4、消气片5和弹性玻璃盘管6组成。

本发明的玻璃内管1和玻璃外管2均为中空管，玻璃内管1位于玻璃外管2内，所述玻璃内管1和玻璃外管2的内、外管中心线11、22重合；该玻璃内、外管1、2内均抽真空；抽排气尾端3设置在玻璃外管2上，消气片5与金属卡子4相连，金属卡子4位于玻璃内管1与玻璃外管2之间并靠近玻璃内管1的下部。其中：所述金属卡子4位于弹性玻璃盘管6与玻璃内管1连接处的上部、玻璃内管1外壁的下部；金属卡子4用于防止玻璃内管1偏心；消气片5用于消除真空管内的残余气体，提高真空集热管的真空度，保证真空管的质量。

本发明的玻璃外管2的上端与玻璃内管1的上端熔接；玻璃内管1在轴线即中心线11方向短于玻璃外管2，由此在玻璃内管1的下部与玻璃外管2的下部之间形成一空腔21。

本发明的弹性玻璃盘管6为用硼硅制成的玻璃盘管，具体材料型号俗称为“硼管33”,它与玻璃内、外管1、2的材料相同。该弹性玻璃盘管6位于所述的空腔21内，且其管子为中空管61，以使弹性玻璃盘管6的中空部分与玻璃内管1的中空部分相通。该弹性玻璃盘管6的两端部均为直管62，其轴线63的方向与玻璃外管2的轴线即外管中心线22的方向相同；在本实施例中，该直管62的轴线63与玻璃外管2的轴线即外管中心线22重合。

所述弹性玻璃盘管6的一端熔接在玻璃内管1轴线方向的外端，且与玻璃内管1相通；另一端熔接在玻璃外管2轴线方向的内端。

所述弹性玻璃盘管6的盘绕数在3-8之间，弹性玻璃盘管6在其直管62的轴线63方向被弹性伸缩，弹性伸缩量在1-5mm之间，弹性玻璃盘管6的管子壁厚H在1.5-1.8mm之间，弹性玻璃盘管6的管子内径Φ1在4-8mm之间。以上各范围内的数值可以在其具体数值中相互匹配组合，该组合本领域内的普通技术人员可以实施，不再一一祥述。

本实施例以常温下玻璃内管1的长度（内管中心线11方向）为1496mm为例，当温度上升至370℃时，玻璃内管1的长度为1497.5mm，即弹性玻璃盘管6在其直管62的轴线63方向被弹性压缩了1.5mm。此时，弹性玻璃盘管6的盘绕数为8，弹性玻璃盘管6的管子壁厚H为1.5mm，弹性玻璃盘管6的管子内径Φ1为5mm，弹性玻璃盘管6的管子外径Φ2为8mm。

实践中，当弹性玻璃盘管6的盘绕数为8时，弹性玻璃盘管6在其直管62的轴线63方向最大可以被弹性压缩5mm。而当弹性玻璃盘管6的盘绕数为3时，弹性玻璃盘管6在其直管62的轴线63方向最大可以被弹性压缩1.5mm。

在本实施例中，弹性玻璃盘管6的形状在盘绕方向即从图2俯视方向看为圆形，且其盘绕为连续结构，即为连续盘绕。

使用时，可以将本发明安装到太阳能热水器或者相关联的设备中。由于受太阳光的照射，玻璃内管1和玻璃外管2的温差很大，玻璃内管1的温度甚至空晒时可以达到200℃以上，此时的玻璃内管1便会在其长度方向受热膨胀；由于设置有弹性玻璃盘管6，玻璃内管1所产生的伸缩量可以通过弹性玻璃盘管6来调节，从而避免真空集热管因玻璃内、外管1、2温差所产生的应力而炸管。

本文所说的盘绕数是指以弹性玻璃盘管6的轴线63为准，一圈为一个盘绕数。而直通式或双向导通由于本领域内的普通技术人员已熟知，不再解释。

实施例2：

参见图4-图5，本实施例主要也由玻璃内管1、玻璃外管2、抽排气尾端3、金属卡子4、消气片5和弹性玻璃盘管6组成。

所述弹性玻璃盘管6的两端部均为直管62、65，其轴线的方向也与玻璃外管2的轴线即外管中心线22的方向相同；但在本实施例中，该直管62、65的轴线621、651不与玻璃外管2的轴线即外管中心线22重合，而是位于玻璃外管2的外管中心线22的侧面，并与玻璃外管2的外管中心线22平行。

当然，该弹性玻璃盘管6两端部的直管62、65的轴线也可以不在同一轴线上，但必须与玻璃外管2的轴线即外管中心线22的方向相同。即弹性玻璃盘管6两端部的直管62、65的轴线必须满足以下条件之一：（1）与玻璃外管2的轴线即外管中心线22重合；（2）与玻璃外管2的外管中心线22平行。

本实施例中的其它结构及使用均与实施例1相同或等同，不再重复。

本说明书中所描述的具体实施例，只要其零件未说明具体形状和尺寸的，则该零件可以为与其结构相适应的任何形状和尺寸；同时，零件所取的名称也可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

Claims

1.一种直通式太阳能真空集热管，包括玻璃内管、玻璃外管、抽排气尾端、金属卡子和消气片，所述的玻璃内管和玻璃外管均为中空管，所述玻璃内、外管的中心线重合，抽排气尾端设置在玻璃外管上，消气片与金属卡子相连，其特征在于：

（1）所述玻璃外管的上端与玻璃内管的上端熔接；

（2）所述的玻璃内管在轴线方向短于玻璃外管，由此在玻璃内管的下部与玻璃外管的下部之间形成一空腔；

（3）还设置有与玻璃内、外管材料相同的弹性玻璃盘管，该弹性玻璃盘管位于所述的空腔内，且其管子为中空管；

（4）所述弹性玻璃盘管的两端部为直管，其轴线方向与玻璃外管的轴线方向相同；

（5）所述弹性玻璃盘管的一端熔接在玻璃内管轴线方向的外端，且其与玻璃内管相通；另一端熔接在玻璃外管轴线方向的内端；

2.根据权利要求1所述的直通式太阳能真空集热管，其特征在于：所述的弹性玻璃盘管的形状在盘绕方向为圆形，且其盘绕为连续结构。

3.根据权利要求1或2所述的直通式太阳能真空集热管，其特征在于：所述弹性玻璃盘管的盘绕数在3-8之间。

4.根据权利要求3所述的直通式太阳能真空集热管，其特征在于：所述弹性玻璃盘管在其直管的轴线方向被弹性伸缩。

5.根据权利要求4所述的直通式太阳能真空集热管，其特征在于：所述弹性玻璃盘管的弹性伸缩量在1-5mm之间。

6.根据权利要求3所述的直通式太阳能真空集热管，其特征在于：所述弹性玻璃盘管的管子壁厚在1.5-1.8mm之间，弹性玻璃盘管的管子内径在4-8mm之间。

7.根据权利要求1所述的直通式太阳能真空集热管，其特征在于：所述的弹性玻璃盘管为用硼硅制成的玻璃盘管。