CN102997466A - 一种防护罩和一种集热箱 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于太阳能集热真空管的防护罩，所述防护罩位于集热真空管口部，防护罩有上端封闭、下端开口的导热腔，导热腔和导热体连接，导热体能置于集热箱内，导热腔下开口和所连接的真空管内腔连通，所述防护罩外壁有能和集热箱内胆的真空管插入孔密封连接的外径；本申请还涉及一种使用了所述防护罩的太阳能集热箱，包括内胆、保温层、外壳、进出接口，所述防护罩的外表面和内胆的真空管插入孔密封连接，防护罩的导热体位于集热箱内胆内。本申请以空气为导热工质，热启动快，真空管内不结水垢；能有效防止集热真空管在高温时突然接触冷水引起的炸裂损坏；构造简单，成本低。

Description

一种防护罩和一种集热箱

技术领域 本申请属于太阳能热利用领域，具体涉及一种用于吸收太阳能热量的真空管防护罩和一种使用了所述防护罩的太阳能集热箱。

背景技术 公知的太阳能集热器是以集热真空管的开口端置入太阳能集热器的集热箱或工程连集箱内，真空管内腔和集热箱内腔直接连通，集热箱内的水和真空管玻璃管壁直接接触并与真空管内的水对流循环，有以下不足：容易在真空管内积存水垢和其他杂质，积存的水垢会导致真空管导热性能下降；当真空管温度过高，真空管突然接触冷水容易炸裂损坏，导致集热箱内的水流失浪费；真空管内存水较多，水的热容大，热启动慢；真空管在装满水后重量较大，管数越多，总重量越大，对支架及尾托盒的机械强度要求高。

发明内容本申请在于克服现有技术缺点，提供一种以空气为导热工质，能提高真空管热启动速度、防止真空管与水接触、防止真空管产生水垢的防护罩，以及采用所述防护罩能保护真空管、真空管破损时不漏水的集热箱。

本申请目的是这样实现的，一种防护罩，位于集热真空管口部，能置于太阳能集热箱内，所述防护罩有上封闭端、下端开口的导热腔，导热腔和导热体局部连接，导热体另一部分能置于集热箱内，导热腔能和所连接的真空管内腔连通，防护罩和真空管密封连接处有空气通道，防护罩有能和集热箱真空管插入孔密封连接的外径。

一种太阳能集热箱，包括内胆、保温层、外壳、进出接口，防护罩有上封闭端、下端开口的导热腔，导热腔和导热体局部连接，导热体另一部分置于集热箱内，导热腔和所连接的真空管内腔连通，导热腔有和外界连通的空气通道，防护罩外表面和内胆的真空管插入孔密封连接。

所述防护罩的导热腔的上端有开口，开口处连接有金属导热体，导热体和开口处的边缘密封连接构成上封闭端。

所述防护罩下端还连接有防护裙，防护裙有能使真空管穿过的贯通的空腔，防护裙固定在集热箱的保温层中。

所述防护罩以金属材料制作，防护罩外壁和内胆的真空管插入孔边缘焊接或在防护罩外壁和真空管插入孔之间设置密封圈形成密封结构。

所述防护罩、防护裙或导热腔的内壁或外壁设置有凸肋。

所述防护罩和内胆的真空管插入孔边缘的翻边咬合连接。

所述防护罩内壁或外壁连接有涨紧环，防护罩罩体置于涨紧环和内胆真空管插入孔的边缘之间密封连接。

所述防护罩有导气孔，导气孔和导气管连接，导气管位于集热箱保温层中，导气管的端口置于集热箱内胆内或集热箱外壳外。

所述防护罩和密封槽整体连接，密封槽有能和真空管插入孔的最大外径至最小外径均能过盈配合的外径。

本申请有以下有益效果：真空管以空气为导热工质，不需加入其它导热工质或加工工艺，热启动快；重量轻，对支撑支架的机械强度要求相对降低；真空管内不结水垢，不需清洗；真空管不和集热箱内的水直接接触，即使真空管空晒高温，内胆突然进入冷水，真空管也不会炸裂损坏；单向传热，热量损耗少；得热量高，能效高；构造简单，成本低。

附图说明 图1是防护罩的纵剖面图，图2为图1所示防护罩开口处的横截面示意图。

图3是防护罩连接有铜质杯状导热体和防护裙的结构示意图。

图4是防护罩和片状导热体以及内胆的真空管插入孔边缘咬口连接的构造图，图5和图6分别是防护罩和导热体、内胆插入孔边缘咬口连接的放大图。

图7是不锈钢材料的防护罩开口处翻边和内胆的真空管插入孔边缘焊接连接的构造图。

图8是带有防护裙的防护罩与真空管以及保温层组装在一起的构造图，图9是图8所示的防护罩开口处和真空管密封连接的局部放大图。

图10是防护罩的防护裙与隔离管组合连接的结构图。

图11是双真空集热管和不锈钢材质的防护罩连接示意图，图12是图11所示的防护罩和玻璃导热管连接时的横截面示意图。

图13是下端开口处带有进气阀和排气阀的贯通式真空管与防护罩连接示意图。

图14是带有导气孔和凸肋的防护罩构造图。

图15是带有定位塞和防护裙的防护罩和真空管连接图，图16是图15的横截面构造图。

图17是连接导气管的定位塞结构示意图，图18是图17的局部放大示意图。

图19是防护罩和真空管以及集热箱组合时的太阳能集热器整机构造图。

图20是和防护罩连通的导气管置入集热箱内胆的结构图。

图21是和防护罩连通的导气管置于集热箱外壳外的结构示意图。

具体实施方式 图1所示防护罩1由硅橡胶材料制成，有空腔状的导热腔17，导热腔有上封闭端13和下开口15，导热腔17的轴向长度为120毫米，直径为59.5毫米，以使外径为58毫米的真空管口部置于导热腔17内，利用两者内腔连通使空气对流传递热量，防护罩壁厚1毫米，防护罩壁和封闭端作为导热体，厚度越小传热越快，防护罩的内、外表面各有圆周和直线状凸肋2，位于内表面的凸肋2上还有缺口01，缺口01使凸肋2断开，不连续，上下两相邻的凸肋上的缺口彼此错开，以改变空气流动方向，提高空气停留时间，在开口15处有向凸缘19，凸缘19上有导气槽沟8，在防护套1外壁有两道环形止动边，两止动边间有密封槽5，密封槽5底部有能和集热箱内胆的真空管插入孔孔径过盈配合的外径51，图2为防护罩开口处的横截面图，凸缘19的内径小于所置入的真空管外径形成过盈配合而密封连接，当凸缘19和真空管外壁密封连接时，凸缘19上的槽沟8作为空气通道，使导热腔的空气和集热箱外的空气流通，保证真空管和防护罩内的压强与大气压平衡。

图3中，防护罩1有内径不等的台阶状内壁，在台阶处有锁紧环52，锁紧环52的外径和防护罩1的台阶处内径过盈配合，防护罩1的外壁被外径稍大的锁紧环52压紧在内胆3的真空管插入孔边缘上密封固定，即使真空管7损坏脱落，防护罩1的外壁也能和插入孔良好密封，防止集热箱内的水流失，在防护罩1的上部还连接有上端封闭、下端开口的杯状铜质导热体16，导热体16的外表面焊接有压紧环12，防护罩1的上开口位于压紧环12和导热体16的缝隙之间被压紧固定密封连接，导热体16的封闭端有能增大导热面积的凹坑11和凸起18，导热腔17和真空管7的空腔连通，真空管7内的空气受热后将热量传给导热腔17内的空气，导热腔内的空气再通过导热体16使集热箱内的水或空气加热，防护罩1的下端连接有防护裙6，防护裙6的裙体上有导气孔68，在防护裙的开口处有凸肋2，凸肋2能和真空管7外径过盈配合密封。

图4中，防护罩1有上开口和下开口，上开口和圆片形铜质导热体16的边缘咬口连接形成上封闭端，导热体16有凸起18；下开口和内胆3的真空管插入孔的翻边14咬口连接，如图5所示的局部放大图，导热体16上设置有多个能增大导热体16表面积的凸起18，导热体16的边缘以钣金工艺弯曲成翻边14后和防护罩的上开口边缘咬口密封连接；导热体有小于真空管插入孔的径向和轴向等外部尺寸，以能置入集热箱内；在图6的放大图中，内胆3的真空管插入孔边缘弯曲后的翻边14和防护罩1的下开口边缘咬口密封连接。

图7中，不锈钢材料的防护罩1的开口处有翻边14，翻边14和内胆3的真空管置入孔的边缘焊接密封，导热腔17直径有大于所配合的真空管外径1.1毫米的空隙作为空气通道，防护罩的轴向长度为60毫米，本实施例中，防护罩具有较高的传热效率，可制作承压式太阳能集热箱。

图8中防护套1的下部和防护裙6一体连接，防护裙6固定保温层4中，真空管7外径小于防护裙6内径，防护裙6的内壁有凸肋2，防止聚氨酯保温材料在原料溢入导热腔内，使通孔20等空气通道堵塞导致空气流通不畅，图9是图8的局部放大图，凸缘19和真空管7外壁密封连接，凸缘19有通孔20，真空管内的空气通过通孔20流通。

图10中防护裙6轴向长度为27毫米，隔离管66和防尘圈26一体连接，隔离管66轴向长度28毫米，防尘圈26厚度8毫米；隔离管66为贯通的管状，以三元乙丙或塑料材料制成，防护裙6下端为台阶或锥状外形，隔离管有和防护裙吻合的形状和尺寸，隔离管能套在防护裙开口处严谨连接，两者连接后的长度等于保温层厚度，防护裙和隔离管在集热箱的内胆、保温层、外壳的装配过程中置于保温层中固定，能更好地防止保温材料的渗入，有利于发泡塞的脱模，不用再清理发泡塞。在防护罩的上开口内连接有上端封闭下端有开口的铜质导热体16，导热体16下部置于真空管内，翅片65能增大导热体的受热面积.

图11所示的公知双真空集热管中，导热管71由真空管7的内管延长封闭并抽成真空，导热管71置于防护罩1的导热腔内，防护罩1由不锈钢材料制作，其外形为凸字形，其上部有和导热管71外壁接触的突起18，并有纵向设置的导气槽沟8，防护罩1的下部为没有槽沟的圆筒状，其内径大于真空管7的外径存在空隙，当防护罩1内压强升高或降低时，防护罩空腔内的空气通过槽沟8和空隙流通，防护罩1的外壁通过公知的“O”形密封圈21和内胆的真空管插入孔密封，图12是图11所示的防护罩和导热管横截面示意图，防护罩有槽沟8和突起18间隔组成，导热管71通过突起18和槽沟8传递热量，槽沟8即是导热腔又有疏导空气功能，此外导热腔也可以不设置突起18，而是与防护罩下部等径的圆筒状，以导热腔内径大于导热管外径的间隙为导气通道。

图13中，真空管7是上下均有开口的贯通的管状，在真空管7下开口安装有阀座72，阀座72和真空管7的下开口内壁密封连接，进气阀75和排气阀73固定在阀座72上，防护罩1的下开口处的内壁被设置在防护罩外壁上的锁紧环52紧压在内胆3的真空管插入孔密封连接，真空管开口处的外壁和内胆3的真空管插入孔之间依靠“O”型密封圈74密封，防护罩1的上开口处连接有瓶状导热体，瓶颈状导热管上端封闭并伸出上开口，导热管下部外径较大和真空管内壁接触，以增大导热效果，当真空管内的空气温度升高管内压强升高时，排气阀73打开排气，管内压强降低；当真空管温度降低，管内压强低时，进气阀75打开，空气进入，以保持真空管内压强平衡，选择适当的排气阀和进气阀阈值，可适当提高真空管内压强以提高真空管内空气温度。

图14中，防护罩的密封槽嵌扣在内胆的插入孔的边缘上定位密封，防护罩下端连接有防护裙6，真空管外表面和防护裙内壁间有空隙，防护裙6的开口处的内壁有能和真空管外壁密封连接的凸肋2，防护罩上还有能和导气管连接的导气孔68，真空管内的空气能通过空隙、导气孔、导气管和大气连通，防护罩封闭端有孔，孔内连接有导热体16，导热体两端封闭，导热体内有超导液，防护裙6外壁轴向设置有凸肋2，凸肋也可以径向设置。

图15中，防护罩下部的防护裙6和定位塞36同心设置，定位塞和防护裙之间有环形沟，真空管7管壁镶嵌在环形沟内，定位塞36外径和真空管7的内径过盈配合，定位塞36外表面有纵向设置的沟槽30和通孔28，防护裙6的内壁和真空管7的外壁过盈配合密封连接，防护裙6内壁设有导气槽29，真空管7内的空气依次通过通孔28、沟槽30、导气槽29和真空管7外的空间连通，在防护罩的开口处还连接有薄片形导热体16，导热体中间呈隆起的球冠形，其边缘和防护罩的开口咬口连接，导热体16的外径小于密封槽的密封边51的外径，以方便导热体置入内胆内，图16所示的横截面构造图，真空管7位于防护裙6和定位塞36之间，定位塞36上有通孔28和沟槽30，防护裙6内壁有导气槽29。

图17中定位塞36位于真空管内，定位塞36为圆锥形，其外壁有能和真空管内壁密封连接的凸肋2，定位塞中心有轴向设置的中心孔9，中心孔9的下部和导气孔68连通，中心孔9既是导热腔，又是空气通道，中心孔9的上部内壁的凸肋2和导热体16的外壁密封连接，导热体16的上端封闭；不锈钢连接管87位于导气孔68内，连接管87的端口伸出导气孔10毫米和导气管85连接。在图18所示的局部放大图，中心孔的上部内壁的凸肋2和导热体16的外壁密封连接。

图19中所示的太阳能集热器有集热箱38、支架32、真空管7、尾托33构成，集热箱38有内胆3、保温层4、外壳27、排气管24、进出水连接管25构成，防护罩1的外壁和内胆的真空管插入孔密封连接，防护罩1的片状导热体16位于内胆内，真空管7的开口部置于防护罩1的导热腔内。

图20中防护罩1的片状导热体置于集热箱内，真空管外壁和防护罩内壁有能使空气流通的空隙，防护罩1的防护裙设有两个导气孔68，两相邻防护裙之间的导气孔68通过塑料或橡胶材料的导气管85连通，位于集热箱左侧的导气管85的一端和导气孔68连接，另一端82穿过内胆端盖置于内胆内并高于水平面水平设置，当真空管温度降低管内压强下降时，端口82能吸收内胆内的水蒸气依次通过导气管85、导气孔68、导热腔进入真空管内，位于集热箱右侧的导气管85的端口83在低于水平面8毫米处设置，真空管压强降低时，以吸收少量水至真空管内，这样真空管能利用水蒸汽的汽化潜热增大导热效率，端口83可以象端口82一样水平设置，使两端口同时吸入水蒸汽；端口82也可以象端口83一样低于水平面8毫米处设置，使两端口能同时吸入少量水至真空管内。

图21中，防护罩1的密封槽嵌扣在内胆的真空管插入孔边缘密封连接，防护罩1的下端外表面和真空管内壁密封连接，超导热体上部置于内胆内，导热体下部置于防护罩1的中心通孔内，两个导气孔68和中心通孔连通，导气管85和导气孔68连接，其中一个导气管的端口81置于外壳27端盖外侧水平设置，另一导气管的端口80置于外壳27的下方，端口80和端口81做为真空管的呼吸口，在真空管内温度变化时，能吸进或呼出集热箱外的空气。

上述实施方式为本申请较佳的实施方式，但本申请的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本申请的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防护罩，位于集热真空管口部，能置于太阳能集热箱内，其特征是：所述防护罩(1)有上封闭端(13)、下端开口的导热腔(17)，导热腔(17)和导热体(16)连接，导热体(16)有能置于集热箱内的外部尺寸，导热腔(17)能和所连接的真空管(7)内腔连通，导热腔还有能和集热箱外部空气连通的空气通道，防护罩有能和集热箱真空管插入孔密封连接的外径。

2.一种使用了权利要求1所述防护罩的太阳能集热箱，包括内胆(3)、保温层(4)、外壳(27)、进出管接口，其特征是：所述防护罩(1)有上封闭端、下端开口的导热腔(17)，导热腔(17)连接导热体，导热体(16)位于内胆(3)内，导热腔(17)能和所连接的真空管(7)内腔连通，导热腔还有能和集热箱外部空气连通的空气通道，防护罩外表面和内胆的真空管插入孔密封连接。

3.根据权利要求1或2所述的防护罩或集热箱，其特征是：所述防护罩(1)的导热腔(17)的上端有开口，开口处连接有金属导热体(16)，导热体(16)和开口密封连接构成上封闭端(13)。

4.根据权利要求1或2所述的防护罩或集热箱，其特征是：所述防护罩(1)下端还连接有防护裙(6)，防护裙(6)有能使真空管穿过的贯通的空腔，防护裙(6)的外壁和保温层(4)连接。

5.根据权利要求1或2所述的防护罩或集热箱，其特征是：所述防护罩(1)和内胆的真空管插入孔边缘咬口、焊接连接或在防护罩外壁和真空管插入孔之间设置密封圈形成密封结构。

6.根据权利要求1或2所述的防护罩或集热箱，其特征是：所述防护罩(1)、防护裙(6)或导热腔(17)的内壁或外壁设置有凸肋(2)。

7.根据权利要求1或2所述的防护罩或集热箱，其特征是：所述防护罩(1)位于涨紧环(52)和内胆真空管插入孔边缘之间，防护罩(1)有能和插入孔或涨紧环(52)过盈配合的内径或外径，涨紧环(52)、防护罩(1)和插入孔边缘依次由里到外或由外到里顺序密封连接。

8.根据权利要求1或2所述的防护罩或集热箱，其特征是：所述防护罩(1)有导气孔(68)，导气孔(68)和导气管(85)连接，导气管(85)位于集热箱保温层(4)中，导气管(85)的端口置于集热箱内胆(3)内或集热箱外壳(27)外。

9.根据权利要求1或2所述的防护罩或集热箱，其特征是：密封槽(5)和防护罩(1)外表面整体连接，密封槽(5)有能和内胆上的真空管(7)插入孔密封连接的外径。

10.根据权利要求1或2所述的防护罩或集热箱，其特征是：防护罩和所连接的真空管(7)是上下端均有开口的贯通管，真空管(7)下端开口安装有阀座(72)，阀座(72)上连接有进气阀(75)和排气阀(73)，防护罩和内胆的真空管插入孔密封连接。

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