CN103673350A - 太阳能真空集热管的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能真空集热管的制造方法，太阳能真空集热管包括镀膜金属管、玻璃管、两个波纹管、及两个密封端盖，所述密封端盖包括第一玻璃环、第二玻璃环及铜片，该铜片的中部设有通孔，该第一玻璃环与该第二玻璃环夹封住该铜片的整个外边缘部分形成所述密封端盖；该玻璃管两端分别连接有密封端盖；将该玻璃管穿套在该镀膜金属管上；将所述两个波纹管穿套在该镀膜金属管上，该波纹管的内端部与该铜片的内边缘部分连接在一起，该波纹管的外端部与该镀膜金属管连接在一起。该玻璃管采用一体的结构，强度高，对工人技术水平要求低，生产效率高；该波纹管与该铜片连接，该铜片能够很好地缓冲玻璃受热膨胀后产生的轴向内应力，避免玻璃管破裂。

Description

太阳能真空集热管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能真空集热管的制造方法。
背景技术
请参照图1，太阳能真空集热管通常包括玻璃外管1、金属内管2及两个可伐合金3，玻璃外管1穿套在金属内管2上，两个可伐合金3穿套在金属内管2上并分别密封住玻璃外管1的端部，使玻璃外管1和金属内管2之间形成密封空间。由于玻璃外管1的膨胀系数远小于可伐合金3的膨胀系数，因此，受热后，玻璃外管1与可伐合金3连接的部位极易破裂。
请参照图2，为了解决玻璃外管极易破裂的问题，有人对玻璃外管采用过渡熔封的设计结构，即玻璃外管由若干段不同膨胀系数的玻璃套管4熔封在一起，玻璃外管的膨胀系数从两端到中间逐渐减小，并且玻璃外管两端的玻璃套管4的膨胀系数要求与可伐合金3的膨胀系数相同。由于这种太阳能真空集热管的玻璃外管采用过渡熔封的设计结构，使用中存在以下技术问题：国内市场主要生产3.3硼硅玻璃，玻璃外管采用过渡熔封的玻璃管材料国内难以满足，需要从国外进口，生产成本高；玻璃外管由若干段不同膨胀系数的玻璃套管4熔封在一起，各个玻璃套管4相连接的部位容易损坏；纯手工作品，对技术工人的操作水平要求高，生产效率低，人工成本高。
发明内容
本发明提供了一种太阳能真空集热管的制造方法，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：太阳能真空集热管包括镀膜金属管、玻璃管、两个波纹管、及两个密封端盖，所述密封端盖包括第一玻璃环、第二玻璃环及铜片，该铜片的中部设有通孔，
所述制造方法包括步骤：
Ⅰ、该第一玻璃环与该第二玻璃环夹于该铜片的整个外边缘部分，将该玻璃管竖直放置使该玻璃管的一端垂直放置在该第二玻璃环上；
Ⅱ、加热使该第一玻璃环与该第二玻璃环粘在一起，该第一玻璃环与该第二玻璃环将该铜片的外边缘部分夹封，该玻璃管的一端与该第二玻璃环封接在一起；
Ⅲ、重复步骤Ⅰ和Ⅱ使该玻璃管的另一端与密封端盖封接在一起；
Ⅳ、将该玻璃管穿套在该镀膜金属管上，该镀膜金属管穿过所述两个密封端盖的铜片的通孔；
Ⅴ、将所述两个波纹管穿套在该镀膜金属管上，所述两个波纹管分别对应所述两个密封端盖设置，该波纹管的内端部与该铜片的内边缘部分连接在一起，该波纹管的外端部与该镀膜金属管连接在一起。
一较佳实施例之中：步骤Ⅱ结束后对该玻璃管与该密封端盖进行退火并自然冷却。
一较佳实施例之中：在步骤Ⅱ当中，所述第一玻璃环与第二玻璃环被加热到830℃-1100℃并维持90-140秒。
一较佳实施例之中：该铜片包括外环状部分及内环状部分，该内环状部分与该外环状部分大体垂直，该第一玻璃环与该第二玻璃环将该铜片的外环状部分封接，该铜片的内环状部分与该波纹管连接在一起。
一较佳实施例之中：该波纹管包括内侧法兰、外侧法兰、波纹段及锥形的连接套，该波纹段连接该内侧法兰与该外侧法兰，该连接套与该内侧法兰连接，该铜片的内环状部分向外伸出该玻璃管并套住该连接套，该连接套的外表面上设有铜层，所述铜层与该内环状部分焊接。
一较佳实施例之中：该铜片的外环状部分的外端呈刀口形状。
一较佳实施例之中：太阳能真空集热管还包括两个保护罩，在步骤Ⅴ完成以后，该保护罩罩住该铜片的内环状部分使该铜片的内环状部分与外界空气隔离开，该保护罩一端通过密封胶与该玻璃管连接，该保护罩另一端与该波纹管连接。
一较佳实施例之中：所述镀膜金属管上设有弹簧支撑架，所述弹簧支撑架支撑在所述玻璃管与所述镀膜金属管之间并位于该玻璃管的两端。
一较佳实施例之中：在步骤Ⅰ之前，先对该铜片进行烧氢处理，之后置于浓四硼酸钠溶液内淬火。
一较佳实施例之中：所述铜片是无氧铜，所述玻璃管、第一玻璃环、第二玻璃环采用硼硅玻璃，所述硼硅玻璃的膨胀系数是3.3。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.该密封端盖采用第一玻璃环与该第二玻璃环夹封铜片的设计结构，使得该玻璃管与密封端盖能够很好地封接在一起，玻璃管与所述玻璃环可采用膨胀系数相同的玻璃材料，制造成本低，同时该玻璃管受热后不易破裂。
另外，该玻璃管与该铜片封接，该铜片能够很好地缓冲玻璃受热膨胀后产生的轴向内应力，避免该玻璃管破裂。
另外，该玻璃管可采用一体的结构，强度高，对工人技术水平要求低，生产效率高。并且，所述集热管的运行温度可以达到500℃以上，从而大幅度提高槽式光热利用效率，降低光热利用成本。
2.该玻璃管与密封端盖封接在一起以后，进行退火处理，有效消除该密封端盖内部的内应力。
3.该铜片包括大体垂直设计的内环状部分和外环状部分，该铜片经过弯折后强度高，该铜片与波纹管连接的部位距离玻璃环较远，有效减小密封端盖的内应力。
4.该波纹管上的连接套呈锥形，保证该连接套插入到该内环状部分时，该连接套的外表面能够与该内环状部分的内表面紧密接触，消除二者之间的间隙，特别是当该连接套的外表面上设有铜层，所述铜层与该内环状部分焊接，使二都牢固地密封连接在一起。该铜片的内环状部分向外伸出该玻璃管，该波纹管可置于该玻璃管的外部，组装方便，可采用较大形的波纹管。
5.该铜片的外环状部分的外端呈刀口形状，进一步减小密封端盖的内应力。
6.所述弹簧支撑架支撑在所述玻璃管与所述镀膜金属管之间，使该镀膜金属管与该玻璃管稳固地连接在一起，防止该镀膜金属管将该铜片挤压变形。
7.该保护罩罩住该铜片的内环状部分使该铜片的内环状部分与外界空气隔离开，防止该铜片被大气氧化。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了第一种现有的真空集热管的示意图。
图2绘示了第二种现有的真空集热管的示意图。
图3绘示了本发明一种太阳能真空集热管的示意图。
图4绘示了本发明一种太阳能真空集热管的密封端盖的立体示意图。
图5绘示了图4所示密封端盖的立体分解示意图。
图6绘示了本发明太阳能真空集热管的密封端盖与玻璃管的连接示意图。
图7绘示了本发明太阳能真空集热管的玻璃管两端连接密封端盖的示意图。
图8绘示了本发明太阳能真空集热管的玻璃管穿套在镀膜金属管的示意图。
图9绘示了本发明一种太阳能真空集热管的波纹管的示意图。
图10绘示了本发明太阳能真空集热管的波纹管穿套在镀膜金属管的示意图。
具体实施方式
请参照图3，本发明的一种太阳能真空集热管，包括一镀膜金属管10、一玻璃管30、两个波纹管50、两个密封端盖70及两个保护罩90。
该镀膜金属管10用于吸收太阳热能。该镀膜金属管10优选采用310S不锈钢管。所述镀膜金属管10上设有两个65Mn不锈钢弹簧支撑架12。所述65Mn不锈钢弹簧支撑架12用于支撑在所述玻璃管30与所述镀膜金属管10之间，使该玻璃管30与该镀膜金属管10二者之间的位置相对固定。
该玻璃管30为一体式结构。该玻璃管30优选采用膨胀系数为3.3的硼硅玻璃。
所述保护罩90用于保护所述密封端盖70，防止所述密封端盖70被氧化。所述保护罩90优选采用304不锈钢。
请参照图3和图9，所述波纹管50用于缓冲所述镀膜金属管10与所述玻璃管30受热产生的应力。该波纹管包括一内侧法兰52、一外侧法兰54、一波纹段56及一锥形的连接套58。该波纹段56连接该内侧法兰52与该外侧法兰54。该连接套58与该内侧法兰52连接。该连接套58的直径从靠近该内侧法兰52一端到远离该内侧法兰52的一端逐渐减小。该连接套58的外表面上设有铜层582。
请参照图4和图5，所述密封端盖70包括一第一玻璃环72、一第二玻璃环74及一铜片76。该第一玻璃环72和第二玻璃环74的形状、大小相同，优选采用膨胀系数为3.3的硼硅玻璃。该铜片76优选采用无氧铜。该铜片76包括外环状部分762及内环状部分764，该内环状部分764与该外环状部分762大体垂直。该外环状部分762形成所述铜片76的外边缘部分。该内环状部分764形成所述铜片76的内边缘部分，并且，该内环状部分764围成通孔766。该铜片76的外环状部分762的外端优选呈刀口形状。
所述太阳能真空集热管的制造方法包括以下步骤：
先将该铜片76置于800℃的环境下进行烧氢处理，然后在空气中加热使之呈红色（约400℃），之后置于浓四硼酸钠溶液内淬火；
然后，请参照图4至图6，将该第一玻璃环72与该第二玻璃环74夹于该铜片76的外环状部分762并置于石墨模具内，将该玻璃管30竖直放置使该玻璃管30的一端垂直放置在该第二玻璃环74上；
然后，采用高频加热机对石墨模具加热，所述第一玻璃环72与第二玻璃环74被加热到830℃-1100℃并维持90-140秒，该第一玻璃环72与该第二玻璃环74将该铜片76的外环状部分762夹封形成所述密封端盖70，该玻璃管30的一端与该第二玻璃环74封接在一起；
然后，对该玻璃管30与该密封端盖70进行退火并自然冷却；
之后，利用同样的步骤使该玻璃管30的另一端也封接一密封端盖70，如图7所示；
然后，请参照图8，将该玻璃管30穿套在该镀膜金属管10上，该镀膜金属管10穿过所述两个密封端盖70的铜片76的通孔766，该铜片76的内环状部分764向外伸出该玻璃管30，所述两个65Mn不锈钢弹簧支撑架12位于该玻璃管30内部并分别靠近该玻璃管30的两端设置，该65Mn不锈钢弹簧支撑架12弹性支撑在该玻璃管30与该镀膜金属管10之间并位于该玻璃管30的两端；
然后，请参照图1、图9和图10，将所述两个波纹管50穿套在该镀膜金属管10上，所述两个波纹管50分别对应所述两个密封端盖70设置，该波纹管50位于该玻璃管30的外部，该波纹管50的连接套58插入到该铜片76的内环状部分764内，该连接套58上设有铜层582的部位与该内环状部分764焊接在一起，该波纹管50的外侧法兰54与该镀膜金属管10焊接在一起，从而使该镀膜金属管10与该玻璃管30之间形成密封空间；
然后，该保护罩90罩住该铜片76的内环状部分764使该铜片76的内环状部分764与外界空气隔离开，该保护罩90一端通过密封胶与该玻璃管30连接，该保护罩90另一端与该波纹管50的内侧法兰52焊接；
最后，对该玻璃管30抽真空使该玻璃管30与该镀膜金属管10之间形成真空区域。当然，也可以对该保护罩90罩住该铜片76的这部分区域进行抽真空，使该铜片76处于真空环境中。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：太阳能真空集热管包括镀膜金属管、玻璃管、两个波纹管、及两个密封端盖，所述密封端盖包括第一玻璃环、第二玻璃环及铜片，该铜片的中部设有通孔，
所述制造方法包括步骤：
Ⅰ、该第一玻璃环与该第二玻璃环夹于该铜片的整个外边缘部分，将该玻璃管竖直放置使该玻璃管的一端垂直放置在该第二玻璃环上；
Ⅱ、加热使该第一玻璃环与该第二玻璃环粘在一起，该第一玻璃环与该第二玻璃环将该铜片的外边缘部分夹封，该玻璃管的一端与该第二玻璃环封接在一起；
Ⅲ、重复步骤Ⅰ和Ⅱ使该玻璃管的另一端与密封端盖封接在一起；
Ⅳ、将该玻璃管穿套在该镀膜金属管上，该镀膜金属管穿过所述两个密封端盖的铜片的通孔；
Ⅴ、将所述两个波纹管穿套在该镀膜金属管上，所述两个波纹管分别对应所述两个密封端盖设置，该波纹管的内端部与该铜片的内边缘部分连接在一起，该波纹管的外端部与该镀膜金属管连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：步骤Ⅱ结束后对该玻璃管与该密封端盖进行退火并自然冷却。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：在步骤Ⅱ当中，所述第一玻璃环与第二玻璃环被加热到830℃-1100℃并维持90-140秒。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：该铜片包括外环状部分及内环状部分，该内环状部分与该外环状部分大体垂直，该第一玻璃环与该第二玻璃环将该铜片的外环状部分封接，该铜片的内环状部分与该波纹管连接在一起。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：该波纹管包括内侧法兰、外侧法兰、波纹段及锥形的连接套，该波纹段连接该内侧法兰与该外侧法兰，该连接套与该内侧法兰连接，该铜片的内环状部分向外伸出该玻璃管并套住该连接套，该连接套的外表面上设有铜层，所述铜层与该内环状部分焊接。
6.根据权利要求4所述的一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：该铜片的外环状部分的外端呈刀口形状。
7.根据权利要求4或5所述的一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：太阳能真空集热管还包括两个保护罩，在步骤Ⅴ完成以后，该保护罩罩住该铜片的内环状部分使该铜片的内环状部分与外界空气隔离开，该保护罩一端通过密封胶与该玻璃管连接，该保护罩另一端与该波纹管连接。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：所述镀膜金属管上设有弹簧支撑架，所述弹簧支撑架支撑在所述玻璃管与所述镀膜金属管之间并位于该玻璃管的两端。
9.根据权利要求1所述的一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：在步骤Ⅰ之前，先对该铜片进行烧氢处理，之后置于浓四硼酸钠溶液内淬火。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能真空集热管的制造方法，其特征在于：所述铜片采用无氧铜，所述玻璃管、第一玻璃环、第二玻璃环采用硼硅玻璃，所述硼硅玻璃的膨胀系数是3.3。
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