CN101915468A - 一种太阳能用管状热管的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能用管状热管的生产方法，属于热管领域。所述方法包括管材加工，清洗，焊接，真空排气、工质填充及冷焊密封，以及二次排气、焊接密封的步骤。本发明实施例所述太阳能用管状热管的生产方法，通过在热管中增加预留排气段，并在生产的最终环节增加二次排气工艺，经过该生产方法制作出的热管，等温性能和传热功率都有显著提高，实验证明等温性能可达到≤1℃，极大程度的提高了产品的质量；另外，该生产方法设计原理简单，设备投入少，且易于操作，适合生产线批量生产。

Description

一种太阳能用管状热管的生产方法

技术领域

本发明涉及太阳能热管，特别涉及一种太阳能用管状热管的生产方法。

背景技术

热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。

目前，太阳能热管集热领域多采用管状热管。所述的管状热管是指长度1.3m-2.2m，直径φ8mm或φ10mm，壁厚0.7mm-1mm的热管。太阳能用管状热管的生产工艺，主要包括清洗、排气、工质充装及焊接密封这几个步骤。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于而太阳能用管状热管在用真空排气法生产过程中，不可避免的产生未排尽的空气、生成的氢气等不凝性气体，从而影响产品的等温性能和传热功率，严重者甚至造成太阳能用管状热管失效，存在产品等温性能差的缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中热管普遍存在不凝性气体，导致的产品等温性能差的缺陷，本发明实施例提供了一种太阳能用管状热管的生产方法，通过二次排气工艺能够有效排除生产过程中产生的不凝气体。所述技术方案如下：

一种太阳能用管状热管的生产方法，所述方法按照如下步骤进行：

步骤100，将直管材一端预留出排气段，将所述直管材另一端作为蒸发段并做封闭处理，形成一端开口一端封闭的热管外壳；

步骤200，清洗并烘干所述热管外壳；

步骤300，对所述热管外壳进行真空排气、工质填充及冷焊密封，制作成热管；

步骤400，对所述热管进行二次排气及焊接密封，具体包括，

步骤401，将冷焊密封后所述热管的预留排气端朝上，热管的另一端加热，利用工质液体在高温状态下产生的工质蒸汽压力，将所述热管内原有的不凝性气体排至所述热管上端预留排气段处；

步骤402，将所述预留排气段下端夹紧并保持密封状态，再将所述预留排气段中包含着全部不凝气体的管段去除；

步骤403，将所述预留排气段的剪切口处进行焊接密封，焊接结束后，去掉所述预留排气段下端的夹持。

进一步地，为了消除焊接点的应力，去除热管管材表面及近表面的气体，所述步骤300真空排气、工质填充及冷焊密封之前，还包括一个使所述热管高温退火除气的步骤，该步骤是在真空环境下进行的，通过该高温退火除气步骤可有效控制及解决后期使用过程中不凝性气体的析出。

具体地，为了达到增加生产工艺的合理性，所述步骤401中，对所述热管另一端加热，是将所述热管总长度的1/3～1/2进行加热。

具体地，所述步骤401中，对所述热管另一端加热的温度在120℃～180℃之间。

具体地，所述预留排气段的长度为65mm～95mm。

具体地，所述步骤100中的管材加工，具体包括，

步骤101，将直管材一端进行缩口处理，形成预留排气段；

步骤102，准备蒸发段管材，将直径大于所述直管材的管材进行缩口处理，形成变径头，将变径头的大端封闭，形成一端开口、一端封闭的蒸发段管材，其中，变径头小端的直径与所述直管材直径相等；

步骤103，清洗所述含预留排气段的管材及所述蒸发段管材，并烘干；

步骤104，将所述含有预留排气段管材的大端与所述蒸发段管材的缩口端对接，然后焊接，形成完整的热管外壳。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：相比现有技术缺少不凝气体二次排气工艺过程，本发明实施例所述太阳能用管状热管的生产方法，通过在热管中增加预留排气段，并在生产的最终环节增加二次排气工艺，经过该生产方法制作出的热管，等温性能和传热功率都有显著提高，实验证明等温性能可达到≤1℃，极大程度的提高了产品的质量；另外，该生产方法设计原理简单，设备投入少，且易于操作，适合生产线批量生产。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的热管外壳的结构示意图；

图2是本发明实施例中提供的生产方法中所述的热管的加热过程示意图；

图3是图2中A的局部放大图；

图4是本发明实施例中提供的生产方法中所述热管的二次排气焊接密封过程示意图。

图中：1热管，2预留排气段，3恒温加热系统，4温度传感器，5加热组件，6压扁密封机构，7剪切机构，8热管顶端测温传感器，9氩弧焊焊枪，10不凝性气体，11蒸汽，12冷凝回流工质。

B预留排气段，C蒸发段。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一种太阳能用管状热管的生产方法，所述方法按照如下步骤进行，

步骤100，将直管材一端预留出排气段2，将所述直管材另一端作为蒸发段并做封闭处理，形成一端开口一端封闭的热管外壳。

具体实施时，可采用缩口工艺加工。本发明所述太阳能用管状热管的生产方法，具体按照如下步骤进行。本实施例以变径铜-水重力热管为例，加以说明。如本例图1所示，采用如下步骤加工所述步骤100中的管材工，具体包括，

步骤101，将铜制的直管材一端进行缩口处理，形成预留排气段B，长度在65-95mm，本例中采用B为85mm。其中，预留排气段B采用缩口工艺，可保证不凝气体的快速凝聚，利于排气的实施；

步骤102，准备蒸发段管材(铜制)，将直径大于所述直管材的管材进行缩口处理，形成变径头，将变径头的大端封闭，形成一端开口、一端封闭的蒸发段管材C，采用变径头结构有利于增加受热面积，提高热效能，利于排气。其中，变径头小端的直径与所述直管材直径相等。蒸发段管材C的长度一般在58mm-90mm，本例中取80mm，直径大于直铜管的直径，下部经圆头密封为半球型，上部也经缩口使其内径缩小，能与含预留排气段管段中的直铜管部分对接。

步骤103，清洗所述含预留排气段的管材及所述蒸发段管材，并烘干，具体分别经过超声波清洗除油、超声波清洗抛光、表面钝化及纯水冲洗，并烘干所述管材的内、外表面；

步骤104，将所述含有预留排气段管材的大端与所述蒸发段管材的缩口端对接，然后焊接，形成完整的热管外壳(如图1所示)。

步骤200，清洗并烘干所述热管外壳。

将所述热管外壳分别经过超声波清洗除油、超声波清洗抛光、表面钝化及纯水冲洗，并烘干。

当排气段及蒸发段均采用直管材的热管外壳包含此步骤。

当排气段及蒸发段均采用缩口工艺加工的热管外壳，则无需此清洗步骤。

步骤300，对所述热管外壳进行真空排气、工质填充及冷焊密封，制作出所述热管。

参见图2，将所述热管外壳中预留排气段2与真空系统连接，利用真空机组对热管排气，当达到设定真空值时将所述热管外壳与真空机组隔离，之后对所述热管外壳进行工质充装，充装完毕后对所述热管中预留排气段2的顶端进性冷焊密封(参见图2)。

进一步地，为了消除焊接点的应力，去除热管1管材表面及近表面的气体，所述步骤300之前还包括一个使所述热管高温退火除气的步骤。该步骤是在真空环境下进行的，通过该高温退火除气步骤可有效控制及解决后期使用过程中不凝性气体10的析出。其中，所述高温退火除气的步骤中的高温为400-500℃，本例采用450℃。具体实施时，也可以没有该高温退火除气的步骤。

步骤400，对所述热管进行二次排气及焊接密封。

参见图2、图3及图4，具体包括如下步骤，

步骤401，参见图2，将冷焊密封后所述热管1的焊接端朝上，对热管1另一端置于恒温加热系统3中对热管1加热，为了优化工艺的目的，具体是将所述热管1总长度的1/3～1/2进行加热。

本例中，所述恒温加热系统3主要包括保温外壳、加热组件5、温度传感器4、及温控仪表。恒温加热系统3为热管1内工质的蒸发汽化提供能量，加热温度可根据不凝性气体10量调节，一般在120℃～180℃，热管1的实际加热温度由热管顶端测温传感器8测量。

参见图3，热管1的端部受热后，内部工质液体蒸发汽化产生工质蒸汽11及冷凝回流工质12，利用在高温状态下产生的工质蒸汽11的压力，可将热管1内原有的不凝性气体10排至所述热管1上端预留排气段2处。

步骤402，参见图4，用压扁密封机构6将所述预留排气段2的下端夹紧并保持密封状态，再通过剪切机构7将所述预留排气段2中包含着全部不凝气体的那段管段去除。如图4所示，本例中，最终留下15mm-20mm的排气管(即剪切并焊接后剩余排气管长度)。

步骤403，参见图4，通过焊接设备将所述预留排气段2的剪切口进行焊接密封，本例采用氩弧焊焊枪9焊接，焊接结束后，去掉所述所述预留排气段2下端的夹持。

本发明也可以用超声波焊机一次性实现压紧、剪断及焊接密封，即实现步骤402及403。

采用本发明所述二次排气方法，在排除不凝性气体提高热管整体性能的同时，可有效避免工质液体的损耗，确保工质液体的一致性。

综上所述，本发明实施例所述太阳能用管状热管的生产方法，通过在热管中增加预留排气段，并在生产的最终环节增加二次排气工艺，经过该生产方法制作出的热管，等温性能和传热功率都有显著提高，实验证明等温性能可达到≤1℃，极大程度的提高了产品的质量；另外，该生产方法设计原理简单，设备投入少，且易于操作，适合生产线批量生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种太阳能用管状热管的生产方法，其特征在于，所述方法按照如下步骤进行：

步骤100，将直管材一端预留出排气段，将所述直管材另一端作为蒸发段并做封闭处理，形成一端开口一端封闭的热管外壳；

步骤200，清洗并烘干所述热管外壳；

步骤300，对所述热管外壳进行真空排气、工质填充及冷焊密封，制作成热管；

步骤400，对所述热管进行二次排气及焊接密封，具体包括，

步骤401，将冷焊密封后所述热管的预留排气端朝上，热管的另一端加热，利用工质液体在高温状态下产生的工质蒸汽压力，将所述热管内原有的不凝性气体排至所述热管上端预留排气段处；

步骤402，将所述预留排气段下端夹紧并保持密封状态，再将所述预留排气段中包含着全部不凝气体的管段去除；

步骤403，将所述预留排气段的剪切口处进行焊接密封，焊接结束后，去掉所述预留排气段下端的夹持。

2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤300，对所述热管外壳进行真空排气、工质填充及冷焊密封，制作成热管之前，还包括一个使所述热管高温退火除气的步骤，该步骤是在真空环境下进行的。

3.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤401中，对所述热管另一端加热，是将所述热管总长度的1/3～1/2进行加热。

4.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述步骤401中，对所述热管另一端加热的温度在120℃～180℃之间。

5.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述预留排气段的长度为65mm～95mm。

6.如权利要求1-5任一项权利要求所述的生产方法，其特征在于，所述步骤100中的管材加工，具体包括，

步骤101，将直管材一端进行缩口处理，形成预留排气段；

步骤102，准备蒸发段管材，将直径大于所述直管材的管材进行缩口处理，形成变径头，将变径头的大端封闭，形成一端开口、一端封闭的蒸发段管材，其中，变径头小端的直径与所述直管材直径相等；

步骤103，清洗所述含预留排气段的管材及所述蒸发段管材，并烘干；

步骤104，将所述含有预留排气段管材的大端与所述蒸发段管材的缩口端对接，然后焊接，形成完整的热管外壳。

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