CN101780938B - 将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体式热管太阳能平板集热器的工质置入装背，主要由真空灌装系统、真空获得系统、工质计量系统、封口装置、余留工质气体清除系统、以及机架构成。同时，本发明还公开了一种将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的工艺。本发明使热管技术在太阳能平板集热器中的应用成为现实，突破了平板太阳能集热器的应用地域限制、季节限制和时间限制；能对分体式热管太阳能平板集热器热管进行抽真空、灌装和封口，能高效、快速、高质量的实现分体式热管太阳能平板集热器热管抽真空灌装工艺制造。

Description

将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置及其工艺

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，具体是指一种将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置及其工艺。

背景技术

热管已经被广泛应用于工业生产中，在太阳能热利用方面真空管太阳能集热器热管也得到了较广泛的应用。热管的制造方法主要由抽真空、充液和密闭等工艺过程组成，现有的形成真空的方法采用热排法和抽真空灌装法。

热排法被广泛用于工业换热器的热管生产中，真空管太阳能热管生产均采用热排法。该方法是先将工质充入热管腔体内后密闭，再将热管连同工质加热，工质加热后形成气体，使腔体内形成较高的压力；然后在热管上部开孔，让部分工质气体将腔体内气体带出后将开孔封闭；待热管冷却后形成真空。通过上述可知，采用热排法存在很多缺点：a、首先无法控制每只热管的准确排气时间，无法判断形成热管的真空度和工质剩余量，只能靠经验来判断，废品率高，可靠性差；b、其次，这种方法真空度低，无法形成较高真空度，对于需要较高真空管的热管无法制造。

现有的抽真空灌装法是先将热管腔体加热抽真空，再将工质充入热管空腔中，抽真空和充液采用统一管口进行。通过上述可知，抽真空灌装后管道内必然残留部分工质液态/气体，二次抽真空时必然将这些残留工质吸入真空系统中造成对真空系统污染，多次使用后必须更换真空泵油，甚至造成真空系统无法正常运行。因此，现有的抽真空灌装法只能应用于小型热管和小批量生产。

所以，由于热排法简单易行、生产成本低，现有的真空管太阳能集热器热管均采用热排法进行生产，使得生产出的真空管太阳能热管的性能不稳定、废品率高。

现有的平板式太阳能集热器因热管结构复杂，腔体容积大，采用现有的生产方式无法实现，因此，目前还没有热管式平板太阳能集热器的出现。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，该装置使热管技术在太阳能平板集热器中的应用成为现实，突破了平板太阳能集热器的应用地域限制、季节限制和时间限制。

本发明的目的还在于提供一种将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的工艺，该工艺能对分体式热管太阳能平板集热器热管进行抽真空、灌装和封口，能高效、快速、高质量的实现分体式热管太阳能平板集热器热管抽真空灌装工艺制造。

本发明的目的通过下述技术方案实现：将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，主要由真空灌装系统、真空获得系统、以及余留工质气体清除系统构成，所述真空灌装系统包括灌注腔，灌注腔上安装有用于连接被抽真空灌装工件的灌注连接管、用于连接真空获得系统的获得连接管、以及用于连接余留工质气体清除系统的清除连接管，所述获得连接管和清除连接管上均设置有控制开关。

所述获得连接管和清除连接管上设置的控制开关分别为获得真空阀和清除真空阀。

所述灌注连接管安装有橡胶密封套、导入块、以及快速夹紧螺母，通过快速夹紧螺母压紧导入块和橡胶密封套来实现对被抽真空灌装工件工艺连接管密封。

所述真空灌装系统还包括储液腔，所述储液腔与灌注腔相通，且储液腔与灌注腔之间设置有储液真空阀。

本发明还包括工质计量系统，所述工质计量系统通过计量连接管与储液腔相连，计量连接管上设置有计量真空阀。

所述工质计量系统由工质储液罐、流量计和连接管道组成。储存在工质储液罐内的工质经流量计准确计量后，通过连接管道与计量连接管进入储液腔，实现对工质灌装量的准确控制。

所述真空获得系统由以下一种或一种以上设备组成：分子泵、低温真空泵、扩散真空泵、溅射离子真空泵、双级旋片式真空泵、罗茨式真空泵、滑阀真空泵、水环式真空泵、往复式真空泵。

所述余留工质气体清除系统由空气压缩机、空气加热器和连接管道组成。其工作原理为：空气压缩机压缩后的空气经空气加热器加热后，通过连接管道与清除连接管进入真空灌装系统，将真空灌装系统中灌装后的残留工质通过灌注腔下方孔吹出。

本发明还包括封口装置，所述封口装置主要由钳口滑槽、以及安装在钳口滑槽上的固定钳口和滑动钳口构成，所述滑动钳口背向固定钳口的一侧安装有驱动系统和支撑架。封口装置的工作原理为：当需要封口时，驱动系统驱动滑动钳口向固定钳口方向移动，从而给被抽真空灌装工件的工艺连接管施压，使其发生塑性变形达到密封的目的。

应用上述装置将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的工艺，包括装夹工件、排气、定量工质、灌装、封口、清理六个工艺流程，其中：

(a)装夹工件：将被抽真空灌装工件工艺连接管与真空灌装系统相连，然后关闭清除真空阀和计量真空阀，开启获得真空阀和储液真空阀；

(b)排气：启动真空获得系统，对被抽真空灌装工件、灌注腔和储液腔(11)进行排气，达到设计真空度后关闭获得真空阀；

(c)定量工质：关闭储液真空阀，打开计量真空阀，将工质计量系统内的定量工质吸入储液腔；

(d)灌装：关闭计量真空阀，打开储液真空阀，将储液腔内的定量工质通过灌注腔和工艺连接管灌入被抽真空灌装工件；

(e)封口：启动封口装置，对已经获得真空度和注入定量工质的被抽真空灌装工件进行封口，封口完毕后将工艺连接管与灌注连接管分离；

(f)清理：开启储液真空阀和清除真空阀，然后启动余留工质气体清除系统，将残留的工质气体分子吹除干净，整个工艺结束。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

(1)本发明提供了一种针对分体式热管太阳能平板集热器的必备生产装置，很好的解决了复杂热管抽真空灌装过程中存在的缺陷，使热管技术在太阳能平板集热器中的应用成为现实，突破了平板太阳能集热器的应用地域限制、季节限制和时间限制，应用前景广泛。

(2)本发明提供的工艺能对分体式热管太阳能平板集热器热管进行抽真空、灌装和封口；可以实现单机、多工位机组，也可以实现手动、半自动和全自动控制；能高效、快速、高质量的实现分体式热管太阳能平板集热器热管抽真空灌装工艺制造。同时，还可以应用于真空管太阳能热水器热管、以及其他用途热管的抽真空灌装工艺制造。

附图说明

图1为本发明中真空灌装系统的结构示意图；

图2为本发明中余留工质气体清除系统的结构示意图；

图3为本发明中工质计量系统的结构示意图；

图4为本发明中封口装置的结构示意图；

图5为将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的工艺流程示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：1-灌注腔；2-灌注连接管；3-获得连接管；4-清除连接管；6-获得真空阀；7-清除真空阀；8-橡胶密封套；9-导入块；10-快速夹紧螺母；11-储液腔；12-储液真空阀；13-计量连接管；14-计量真空阀；15-工质储液罐；16-流量计；17-空气压缩机；18-空气加热器；19-钳口滑槽；20-固定钳口；21-滑动钳口；22-驱动系统；23-支撑架。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例：

如图1所示的真空灌装系统，为了使整体结构更加稳定，该真空灌装系统安装在机架上，其包括彼此相通的灌注腔1和储液腔11，储液腔11与灌注腔1之间设置有储液真空阀12，灌注腔1上安装有用于连接被抽真空灌装工件的灌注连接管2、用于连接真空获得系统的获得连接管3、以及用于连接余留工质气体清除系统的清除连接管4，所述获得连接管3和清除连接管4上分别设置有获得真空阀6和清除真空阀7。

上述真空获得系统由以下一种或一种以上设备组成：分子泵、低温真空泵、扩散真空泵、溅射离子真空泵、双级旋片式真空泵、罗茨式真空泵、滑阀真空泵、水环式真空泵、往复式真空泵。

上述余留工质气体清除系统的结构如图2所示，主要由空气压缩机17、空气加热器18和连接管道组成。其工作原理为：空气压缩机17压缩后的空气经空气加热器18加热后，通过连接管道与清除连接管4进入真空灌装系统，将真空灌装系统中灌装后的残留工质通过灌注腔下方孔吹出。

为了实现对工质灌装量的准确控制，本发明还增加了工质计量系统，该工质计量系统通过计量连接管13与储液腔11相连，计量连接管13上设置有计量真空阀14。工质计量系统的结构如图3所示，主要由工质储液罐15、流量计16和连接管道组成，其工作原理为：储存在工质储液罐15内的工质经流量计16准确计量后，通过连接管道与计量连接管13进入储液腔11，实现对工质灌装量的准确控制。

本发明还包括如图4所示的封口装置，主要由钳口滑槽19、以及安装在钳口滑槽19上的固定钳口20和滑动钳口21构成，所述滑动钳口21背向固定钳口20的一侧安装有驱动系统22和支撑架23。封口装置的工作原理为：当需要封口时，驱动系统22驱动滑动钳口21向固定钳口20方向移动，从而给被抽真空灌装工件工艺连接管施压，使其发生塑性变形达到密封的目的。

上述各真空阀采用电子控制真空阀，电子流量计量，可实现自动控制，电子控制器件选用以下一种：单板机、PLC控制器件、计算机控制系统。

应用上述装置将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的工艺流程如图5所示，主要包括装夹工件、排气、定量工质、灌装、封口、清理六个流程，其具体过程如下：

(a)装夹工件：将被抽真空灌装工件通过工艺连接管经导入块插入，通过橡胶密封套与真空灌装系统相连，并旋紧快速夹紧螺母，然后关闭清除真空阀7和计量真空阀14，开启获得真空阀6和储液真空阀12；

(b)排气：启动真空获得系统，对被抽真空灌装工件、灌注腔1和储液腔11进行排气，达到设计真空度后关闭获得真空阀6；

(c)定量工质：关闭储液真空阀12，打开计量真空阀14，将工质计量系统内的定量工质吸入储液腔11；

(d)灌装：关闭计量真空阀14，打开储液真空阀12，将储液腔11内的定量工质通过灌注腔1和工艺连接管灌入被抽真空灌装工件；

(e)封口：启动封口装置，对已经获得真空度和注入定量工质的被抽真空灌装工件进行封口，封口方法为：当需要封口时，驱动系统22驱动滑动钳口21向固定钳口20方向移动，从而给被抽真空灌装工件的工艺连接管施压，使其发生塑性变形达到密封的目的；封口完毕后松开快速夹紧螺母10，将工艺连接管与灌注连接管2分离；

(f)清理：开启储液真空阀12和清除真空阀7，然后启动余留工质气体清除系统，将残留的工质气体分子吹除干净，整个工艺结束。

如上所述，便可较好的实现本发明。

Claims (10)

1.将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，其特征在于，主要由真空灌装系统、真空获得系统、以及余留工质气体清除系统构成，所述真空灌装系统包括灌注腔(1)，灌注腔(1)上安装有用于连接被抽真空灌装工件的灌注连接管(2)、用于连接真空获得系统的获得连接管(3)、以及用于连接余留工质气体清除系统的清除连接管(4)，所述获得连接管(3)和清除连接管(4)上均设置有控制开关。

2.根据权利要求1所述的将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，其特征在于，所述获得连接管(3)和清除连接管(4)上设置的控制开关分别为获得真空阀(6)和清除真空阀(7)。

3.根据权利要求1所述的将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，其特征在于，所述灌注连接管(2)安装有橡胶密封套(8)、导入块(9)、以及快速夹紧螺母(10)。

4.根据权利要求1、2或3所述的将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，其特征在于，所述真空灌装系统还包括储液腔(11)，所述储液腔(11)与灌注腔(1)相通，且储液腔(11)与灌注腔(1)之间设置有储液真空阀(12)。

5.根据权利要求4所述的将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，其特征在于，还包括工质计量系统，所述工质计量系统通过计量连接管(13)与储液腔(11)相连，计量连接管(13)上设置有计量真空阀(14)。

6.根据权利要求5所述的将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，其特征在于，所述工质计量系统由工质储液罐(15)、流量计(16)和连接管道组成。

7.根据权利要求1所述的将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，其特征在于，所述真空获得系统为真空泵。

8.根据权利要求1所述的将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，其特征在于，所述余留工质气体清除系统由空气压缩机(17)、空气加热器(18)和连接管道组成。

9.根据权利要求1所述的将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的装置，其特征在于，还包括封口装置，所述封口装置主要由钳口滑槽(19)、以及安装在钳口滑槽(19)上的固定钳口(20)和滑动钳口(21)构成，所述滑动钳口(21)背向固定钳口(20)的一侧安装有驱动系统(22)和支撑架(23)。

10.将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的工艺，其特征在于，包括装夹工件、排气、定量工质、灌装、封口、清理六个工艺流程，其中：

(a)装夹工件：将被抽真空灌装工件工艺连接管与真空灌装系统相连，然后关闭清除真空阀(7)和计量真空阀(14)，开启获得真空阀(6)和储液真空阀(12)；

(b)排气：启动真空获得系统，对被抽真空灌装工件、灌注腔(1)和储液腔(11)进行排气，达到设计真空度后关闭获得真空阀(6)；

(c)定量工质：关闭储液真空阀(12)，打开计量真空阀(14)，将工质计量系统内的定量工质吸入储液腔(11)；

(d)灌装：关闭计量真空阀(14)，打开储液真空阀(12)，将储液腔(11)内的定量工质通过灌注腔(1)和工艺连接管灌入被抽真空灌装工件；

(e)封口：启动封口装置，对已经获得真空度和注入定量工质的被抽真空灌装工件进行封口，封口完毕后将工艺连接管与灌注连接管(2)分离；

(f)清理：开启储液真空阀(12)和清除真空阀(7)，然后启动余留工质气体清除系统，将残留的工质气体分子吹除干净，整个工艺结束；

上述将工质置入分体式热管太阳能平板集热器的工艺中所用的装置，主要由真空灌装系统、真空获得系统、以及余留工质气体清除系统构成，所述真空灌装系统包括灌注腔(1)，灌注腔(1)上安装有用于连接被抽真空灌装工件的灌注连接管(2)、用于连接真空获得系统的获得连接管(3)、以及用于连接余留工质气体清除系统的清除连接管(4)，所述获得连接管(3)和清除连接管(4)上均设置有控制开关；所述获得连接管(3)和清除连接管(4)上设置的控制开关分别为获得真空阀(6)和清除真空阀(7)；所述真空灌装系统还包括储液腔(11)，所述储液腔(11)与灌注腔(1)相通，且储液腔(11)与灌注腔(1)之间设置有储液真空阀(12)；还包括工质计量系统，所述工质计量系统通过计量连接管(13)与储液腔(11)相连，计量连接管(13)上设置有计量真空阀(14)。

Images