CN102145976A - 直通型玻璃真空集热管的密封工艺 - Google Patents

Abstract

一种直通型玻璃真空集热管的密封工艺，包括：步骤1，将真空集热管一端的玻璃外管和玻璃内管熔接密封连接；步骤2，将该真空集热管尚未密封的另一端密封连通于接口部件，该接口部件与抽真空装置密封连通；步骤3，加热该真空集热管到200℃至500℃，启动抽真空装置抽气，并使排气真空度至少达到5×10^-2Pa；步骤4，转动真空集热管，将位于真空集热管管身上预定位置处的玻璃外管和玻璃内管或真空集热管尚未密封的另一端的玻璃外管和玻璃内管熔接密封连接，在该熔封的过程中，利用抽真空装置持续对玻璃外管与玻璃内管之间的夹层抽真空，直至熔封完成。本发明可实现直通型玻璃真空集热管的玻璃外管与玻璃内管的可靠熔封，减少炸管现象。

Description

直通型玻璃真空集热管的密封工艺

技术领域

本发明涉及太阳能技术，尤其涉及一种太阳能直通型玻璃真空集热管的密封工艺。

背景技术

现有的太阳能真空集热管多为盲管，这种真空集热管内的导热流体从同一个端口进出，这导致真空集热管内结垢严重，性能衰减严重。同时，由于冷热水混合，热量损失大，效率降低。

为了改进以上缺点，国内外厂家开发了超导热管、U型管、套管式真空集热器等产品。这些改进产品均需要使用铜、铝等贵金属帮助提高导热性能，有的还需要考虑成本和工艺要求高的玻璃与金属钎焊，因此，这些改进方案导致集热管成本大幅增加，普及应用困难。

完全由玻璃组成的直通型真空集热管在成本上具备显著优势，同时可以解决集热管结垢、除垢以及冷热水混合的问题。但是，直通型真空集热管的生产制造比盲管式真空集热管具有更高的难度，其制造难点关键在于直通管的抽气密封工艺。传统的盲管式真空集热管如图1所示，其密封制造工艺为先将玻璃内管2的一端转动加热密封，然后再将玻璃外管1的一端转动加热缩口并留下尾管4作最后抽真空用。然后将位于该真空集热管另一端的玻璃内管2和玻璃外管1融合连接密封，再将尾管4和抽真空装置密封连接，对玻璃内管和玻璃外管加热排气后熔断尾管4，实现真空密封。这一加工过程由于尾管侧的玻璃内管和玻璃外管并没有熔接，且玻璃内管有一端为自由端，所以加热并抽真空排气时真空集热管也不会炸裂。但全玻璃直通型真空集热管的两端均有玻璃熔接，加热过程需考虑内外管炸裂的因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种直通型玻璃真空集热管的密封工艺，其能够实现直通型玻璃真空集热管的玻璃外管与玻璃内管的可靠密封连接，减少炸管现象。

本发明所采用的技术方案是：一种直通型玻璃真空集热管的密封工艺，包括以下步骤：

步骤1，将真空集热管一端的玻璃外管和玻璃内管进行熔接密封连接，其中，玻璃内管的外壁上镀有吸热膜；

步骤2，将该真空集热管尚未密封的另一端密封连通于一接口部件，该接口部件与抽真空装置密封连通；

步骤3，加热该真空集热管到200℃至500℃，启动抽真空装置抽气，并使真空集热管内的排气真空度至少达到5x10^-2Pa；

步骤4，转动真空集热管，将位于真空集热管管身上一预定位置处的玻璃外管和玻璃内管或真空集热管尚未密封的另一端的玻璃外管和玻璃内管熔接密封连接，在该熔接密封连接的过程中，利用抽真空装置持续对真空集热管的玻璃外管与玻璃内管之间的夹层抽真空，直至熔接密封连接完成。

本发明采用一次熔封真空密封，使得真空集热管的真空度得到更好保障，玻璃材料浪费减少，工艺步骤简化。另外，本发明还可在真空腔内实现玻璃外管和玻璃内管熔接密封连接，杜绝空气进入的可能，使得产品产成率得以大大提高。

附图说明

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

图1是现有的盲管式玻璃真空集热管的制造示意图。

图2是本发明的第一种实施方式的示意图。

图3是本发明的第二种实施方式的示意图。

图4是本发明的第三种实施方式的示意图。

图5是本发明的第四种实施方式的示意图。

图6是本发明的第五种实施方式的示意图。

图7是本发明的第六种实施方式的示意图。

图8是本发明的第七种实施方式的示意图。

图9是本发明的第八种实施方式的示意图。

具体实施方式

本发明的直通型玻璃真空集热管的密封工艺，包括以下步骤：

步骤1，将该真空集热管一端的玻璃外管和玻璃内管进行熔接密封连接，其中，玻璃内管的外壁上镀有吸热膜；

步骤2，将该真空集热管尚未密封的另一端密封连通于一接口部件，该接口部件与抽真空装置连通；

步骤3，加热该真空集热管到200℃至500℃，启动该抽真空装置抽气，并使该真空集热管的排气真空度至少达到5x10^-2Pa；

步骤4，转动真空集热管，将位于真空集热管管身上一预定位置处的玻璃外管和玻璃内管或真空集热管尚未密封的另一端的玻璃外管和玻璃内管熔接密封连接，在该熔接密封连接的过程中，利用该抽真空装置持续对真空集热管的玻璃外管与玻璃内管之间的夹层抽真空，直至熔接密封连接完成。

图2示出了本发明的第一种实施方式，其具体包括如下步骤：

步骤1，将该真空集热管一端的玻璃外管1和玻璃内管2进行熔接密封连接，然后可把吸气剂放入到玻璃外管1与玻璃内管2之间的夹层4内；其中，玻璃内管2的外壁上镀有吸热膜；

步骤2，将该真空集热管尚未密封的另一端3b可转动地密封连通于一作为接口部件的管件6，该管件6与抽真空装置连通；其中，该管件6的中心通孔61的孔壁与真空集热管之间通过套设在玻璃外管1上的密封圈8实现动密封；在该真空集热管尚未密封的另一端3b的通孔的口部嵌设有密封塞7，该密封塞7与真空集热管的通孔的孔壁之间通过套设在密封塞上的密封圈9实现动密封；

步骤3，加热该真空集热管到200℃至500℃，优选为400℃到450℃，启动该抽真空装置抽气，并使真空集热管的排气真空度至少达到5x10^-2Pa，优选为5x10^-3Pa；

步骤4，转动真空集热管，并在真空集热管管身上一预定位置5处加热使得玻璃软化，玻璃外管1和玻璃内管2在预定位置5处熔接密封连接，在该熔接密封连接的过程中，持续对真空集热管的玻璃外管与玻璃内管之间的夹层4抽真空，直至熔接密封连接完成。上述真空集热管管身上的预定位置5处可加工出凹槽，以提高密封性能。另外，采用动密封结构也能够使得真空集热管在旋转中加热均匀。

图3示出了本实用新型的第二种实施方式，该实施方式的步骤1、步骤3和步骤4与第一种实施方式相同，不同之处在于：在步骤2中，将该真空集热管尚未密封的另一端3b可转动地密封连通于一作为接口部件的管件6，该管件6与抽真空装置连通；其中，该管件6的中心通孔61的孔壁与真空集热管之间通过套设在玻璃外管1上的密封圈8实现动密封；在该真空集热管已熔接密封的一端3a的通孔的口部嵌设有密封塞7，该密封塞7与真空集热管的通孔的孔壁之间通过套设在密封塞7上的密封圈实现静密封。

图4示出了本实用新型的第三种实施方式，该实施方式的实施步骤与第一种实施方式相同，不同之处仅仅在于：真空集热管的玻璃外管1或玻璃内管2为波纹管。采用波纹管结构能够避免在加热过程中由于玻璃内管和玻璃外管的膨胀程度不同，产生过大应力炸裂。

图5示出了本实用新型的第四种实施方式。其具体包括以下步骤：

步骤1，将该真空集热管一端的玻璃外管1和玻璃内管2进行熔接密封连接，然后可把吸气剂放入到玻璃外管1与玻璃内管2之间的夹层4内；其中，玻璃内管2的外壁上镀有吸热膜；

步骤2，将该真空集热管尚未密封的另一端3b可转动地密封连通于一作为接口部件的真空室11，真空室11与抽真空装置连通；该真空室11包括真空室壁111，在真空室壁111上开设有一供真空集热管穿入的通孔112，真空室壁111限定有一真空腔113，真空腔113内设有一激光源12；将该真空集热管尚未密封的另一端3b插入到真空室壁111上的通孔112内，该真空室壁111上的通孔112的孔壁与真空集热管之间通过套设在玻璃外管1上的密封圈8实现动密封；在该真空集热管尚未密封的另一端3b的通孔的口部嵌设有密封塞7，该密封塞7与真空集热管的通孔的孔壁之间通过套设在密封塞上7的密封圈9实现动密封；

步骤3，加热该真空集热管到200℃至500℃，优选为400℃到450℃，启动该抽真空装置抽气，并使该真空集热管的排气真空度至少达到5x10^-2Pa，优选为5x10^-3Pa；

步骤4，转动真空集热管，用激光源12加热伸入到真空腔113内的真空集热管尚未密封的另一端的玻璃外管1和玻璃内管2，使该真空集热管尚未密封的另一端3b的玻璃外管1和玻璃内管2熔接密封连接，在该熔接密封连接的过程中，持续对真空集热管的玻璃外管与玻璃内管之间的夹层抽真空，直至熔接密封连接完成。

在该骤4中，如果真空集热管尚未密封的另一端3b的玻璃外管1和玻璃内管2之间的间隙3c较大，可使激光源12加热与玻璃内管和玻璃外管相同材质的玻璃料13，玻璃料13熔化后滴流到玻璃外管1和玻璃内管2之间的间隙3c内，通过填充该间隙3c使真空集热管尚未密封的另一端3b的玻璃外管1和玻璃内管2熔接密封连接。真空集热管尚未密封的另一端3b置于真空腔113内的好处在于在焊接过程中，完全避免空气进入夹层4。同时，动密封结构使得真空集热管可在旋转中加热均匀。

图6示出了本实用新型的第五种实施方式。其与第四种实施方式的不同之处在于，激光源12设置在真空室11外，在真空室壁111上设有可穿透激光的窗口114。在步骤4中，利用激光源12发射的激光穿过窗口114，加热伸入到真空腔113内的真空集热管尚未密封的另一端3b的玻璃外管1和玻璃内管2，使该真空集热管尚未密封的另一端3b的玻璃外管1和玻璃内管2熔接密封连接。

图7示出了本实用新型的第六种实施方式。其与第四种实施方式的不同之处在于，在步骤4中，是利用激光源12发射的激光加热伸入到真空腔113内的真空集热管管身一预定位置5，玻璃外管1和玻璃内管2在预定位置5处熔接密封连接。另外，上述真空集热管管身上的预定位置5处可加工出凹槽，以提高密封性能。

图8示出了本实用新型的第七种实施方式，其与第六种实施方式的不同之处在于，熔封真空加热管的加热源不同。在第六种实施方式中，是采用激光作为加热源；而在本实施方式中，在真空室11外设有感应线圈15。在靠近该真空集热管尚未密封的另一端3b的真空集热管管身上设有金属环16，该金属环16的熔点高于玻璃的熔点。金属环16也可设置在真空集热管的通孔内。本实施方式是利用感应线圈15，感应加热伸入到真空腔内的金属环16，使位于该金属环16处的玻璃外管1和玻璃内管2熔接密封连接。

图9示出了本实用新型的第八种实施方式，其与第七种实施方式的不同之处在于，在第八种实施方式中，是将真空集热管尚未密封的另一端3b可转动地密封连通于真空室11，而真空室11是与抽真空装置静密封连通。而在本实施方式中，是将真空集热管尚未密封的另一端3b静密封连通于真空室11，而真空室11与抽真空装置可转动地密封连通。这样，当真空室11相对于抽真空装置转动时，会带动真空集热管一起转动。图9中，示出了抽真空装置的管道17，该管道17外套有密封圈18，实现了真空室11的管壁111与管道17之间的动密封。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (9)

1.一种直通型玻璃真空集热管的密封工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将所述真空集热管一端的玻璃外管和玻璃内管进行熔接密封连接，其中，所述玻璃内管的外壁上镀有吸热膜；

步骤2，将该真空集热管尚未密封的另一端密封连通于一接口部件，该接口部件与抽真空装置密封连通；

步骤3，加热该真空集热管到200℃至500℃，启动所述抽真空装置抽气，并使真空集热管内的排气真空度至少达到5×10^-2Pa；

步骤4，转动真空集热管，将位于真空集热管管身上一预定位置处的玻璃外管和玻璃内管或真空集热管尚未密封的另一端的玻璃外管和玻璃内管熔接密封连接，在该熔接密封连接的过程中，利用所述抽真空装置持续对真空集热管的玻璃外管与玻璃内管之间的夹层抽真空，直至熔接密封连接完成。

2.如权利要求1所述的密封工艺，其特征在于，在所述的步骤1中，在将所述真空集热管一端的玻璃外管和玻璃内管进行熔接密封连接后，把吸气剂放入到玻璃外管与玻璃内管之间的夹层内。

3.如权利要求1所述的密封工艺，其特征在于，所述真空集热管的玻璃外管或玻璃内管为波纹管。

4.如权利要求1或3所述的密封工艺，其特征在于，

在所述的步骤2中，是将该真空集热管尚未密封的另一端可转动地密封连通于一接口部件，所述接口部件与所述抽真空装置静密封连通。

5.如权利要求1或3所述的密封工艺，其特征在于，在所述的步骤2中，是将该真空集热管尚未密封的另一端静密封连通于一接口部件，该接口部件与抽真空装置可转动地密封连通。

6.如权利要求1所述的密封工艺，其特征在于，

步骤2中的接口部件为真空室，该真空室包括真空室壁，所述真空室壁限定有一真空腔，真空腔内设有激光源；

在步骤4中，是利用所述激光源将伸入到真空腔内的真空集热管管身上一预定位置处的玻璃外管和玻璃内管或真空集热管尚未密封的另一端的玻璃外管和玻璃内管熔接密封连接。

7.如权利要求1所述的密封工艺，其特征在于，

步骤2中的接口部件为真空室，该真空室包括真空室壁，所述真空室壁限定有一真空腔；在真空室外设有激光源，在真空室壁上设有可穿透激光的窗口；

在步骤4中，利用所述激光源发射的激光穿过所述窗口，将伸入到真空腔内的真空集热管管身上一预定位置处的玻璃外管和玻璃内管或真空集热管尚未密封的另一端的玻璃外管和玻璃内管熔接密封连接。

8.如权利要求1所述的密封工艺，其特征在于，

步骤2中的接口部件为真空室，该真空室包括真空室壁，所述真空室壁限定有一真空腔；在真空室外设有感应线圈；在靠近该真空集热管尚未密封的另一端的真空集热管管身上或真空集热管的通孔内设有金属环，该金属环的熔点高于玻璃的熔点；

在步骤4中，利用所述感应线圈，感应加热置于所述真空腔内的金属环，使位于该金属环处的玻璃外管和玻璃内管熔接密封连接。

9.如权利要求6或7或8所述的密封工艺，其特征在于，

在步骤4中，真空集热管尚未密封的另一端的玻璃外管和玻璃内管的熔接密封连接，是通过熔化与玻璃内管和玻璃外管相同材质的添加玻璃并滴流到玻璃内管和玻璃外管的间隙处，填充该间隙而实现。

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