CN104197559A - 一种外玻璃内金属直通式真空集热管 - Google Patents

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Abstract

一种外玻璃内金属直通式真空集热管，其真空直通管具有内外两层管壁，两层管壁之间为真空部分，此真空直通管的两端均为贯通状态，真空直通管包括玻璃外管10、不锈钢黑金属内管7、波纹伸缩膨胀管6、高硼硅3.3玻璃管1、4.0玻璃管2、DM308玻璃管3，可伐合金5组成，其中高硼硅3.3玻璃管1、4.0玻璃管2、DM308玻璃管3共同构成玻璃过渡管1-3。黑金属内管7的一端与波纹伸缩膨胀管6、另一端与可伐合金5进行激光焊接，波纹伸缩膨胀管6的另一端与可伐合金氩弧焊接9，两端可伐合金5分别与对应的DM308玻璃管3进行金属玻璃封接，过渡玻璃管1-3采用不同膨胀系数的玻璃管依次进行过渡连接。高硼硅3.3玻璃管1的外端与玻璃外管10的相应端相互密封并直接一体化熔接在一起，真空部分采用无尾排空封接形式。

Description

一种外玻璃内金属直通式真空集热管
技术领域
本发明涉及一种外玻璃内金属直通式真空集热管。特别是太阳能空调器、太阳能开水器、大型集热工程理想的吸热管。
背景技术
常规瓶胆式太阳能真空管在同一口进出冷热水的对流混流现象及流通阻力大，存在不易排净、不易清除污垢、导热效率低，以及耐热胀冷缩应力变化能力低而易破裂的问题。
发明内容
本发明的新型外玻璃内金属直通式真空集热管，主要解决常规瓶胆式太阳能真空管在同一口进出冷热水的对流混流现象及流通阻力大，不易排净，不易清除污垢，导热效率低，以及耐热胀冷缩应力变化能力低而易破裂的问题。
外玻璃内金属直通式真空集热管，其真空直通管具有内外两层管壁，两层管壁之间为真空部分，此真空直通管的两端均为贯通状态，真空直通管包括玻璃外管10、不锈钢黑金属内管7、波纹伸缩膨胀管6、高硼硅3.3玻璃管1、4.0玻璃管2、DM308玻璃管3，可伐合金5组成，其中高硼硅3.3玻璃管1、4.0玻璃管2、DM308玻璃管3共同构成玻璃过渡管1-3。黑金属内管7的一端与波纹伸缩膨胀管6、另一端与可伐合金5进行激光焊接，波纹伸缩膨胀管6的另一端与可伐合金氩弧焊接9，两端可伐合金5分别与对应的DM308玻璃管3进行金属玻璃封接，过渡玻璃管1-3采用不同膨胀系数的玻璃管依次进行过渡连接。高硼硅3.3玻璃管1的外端与玻璃外管10的相应端相互密封并直接一体化熔接在一起，真空部分采用无尾排空封接形式。
优选的，真空集热管的内管采用不锈钢金属集热管。
优选的，其玻璃过渡管采用4种不同膨胀系数的玻璃管进行过渡连接。
优选的，其金属内管两端采用可伐合金与玻璃进行过渡熔封。
优选的，低膨胀系数波纹膨胀管采用低膨胀系数合金板材拉制而成，并拉伸成管型波纹状。
优选的，其两端为贯通状态。
优选的，真空部分采用无尾排空封接形式。
本发明的金属内管集热管，内管采用了304食品级不锈钢金属管，具有传热快，他的导热系数是玻璃的10-13倍，可以在很短的时间内加热载体，两端为防止集热管在高温下热胀冷缩的炸管问题，加入了波纹伸缩膨胀管6。为防止金属与玻璃熔封后使用时膨胀系数不同炸管，采用可伐合金5与不同膨胀系数过渡玻璃管1-3进行过渡熔封连接。其中3.3玻璃管1采用3.3高硼硅玻璃，以利与3.3高硼硅玻璃外管连接，过渡管2采用4.0玻璃管与3.3玻璃管1过渡连接，过渡管3采用DM308与过渡管2过渡连接，另一端与4J29可伐合金5进行金属玻璃熔封8。4J29可伐合金在20-450℃范围内膨胀系数为4.7-5.2，与DM308的膨胀系数相匹配，能可靠进行金属与玻璃过渡熔封。此管适用于太阳能高温运作。特别具有内管两端是贯通结构，主要解决常规瓶胆式太阳能真空管在同一口进出冷热水的对流混流现象及流通阻力大，不易排净，不易清除污垢，热效率低，以及耐热胀冷缩应力变化能力低而易破裂的问题。这种结构提高了热效率，水流单向流通，低温水与热水分离。
另一方面，无尾排空封接形式采用申请号2011102247151，发明名称为太阳能集热管真空自动化生产一体炉的方式，与传统有尾封接装置相比具有真空度一致性好，真空度高，没有排空尾不易损坏。
同时，多根真空直通管通过真空金属U型弯头串连接到一起，在阳光充足的情况下可以组成强大的持续不断的供热系统，由于多根管道对同一部分水体进行持续加热，可以加热冷水至烧开，并持续供应热水，是未来太阳能空调器、太阳能开水器、大型集热工程理想的吸热管。
附图说明
图1是外玻璃内金属直通式真空集热管的示意图。
具体实施方式
参见图1的外玻璃内金属直通式真空集热管，其真空直通管具有内外两层管壁，两层管壁之间为真空部分，此真空直通管的两端均为贯通状态，真空直通管包括玻璃外管10、不锈钢黑金属内管7、波纹伸缩膨胀管6、高硼硅3.3玻璃管1、4.0玻璃管2、DM308玻璃管3，可伐合金5组成，其中高硼硅3.3玻璃管1、4.0玻璃管2、DM308玻璃管3共同构成玻璃过渡管1-3。黑金属内管7的一端与波纹伸缩膨胀管6、另一端与可伐合金5进行激光焊接，波纹伸缩膨胀管6的另一端与可伐合金氩弧焊接9，两端可伐合金5分别与对应的DM308玻璃管3进行金属玻璃封接，过渡玻璃管1-3采用不同膨胀系数的玻璃管依次进行过渡连接。高硼硅3.3玻璃管1的外端与玻璃外管10的相应端相互密封并直接一体化熔接在一起，真空部分采用无尾排空封接形式。
采用黑金属内管7，表面镀膜，导热速度快，是玻璃的12-20倍，其说性能优异、防冻、防爆的集热管。
采用波纹伸缩管6并与黑金属内管7氩弧焊接9，波纹伸缩管作用是来抵消玻璃管与金属管膨胀系数不同导致炸管。
采用可伐合金5与DM308玻璃3熔封8。可伐合金的膨胀系数为4.7-5.2，DM308玻璃的膨胀系数为4.8-4.9，两者膨胀系数基本相同，熔封后可达到良好的物理性能，从而达到长期的密封效果，获得最最小的热应力。由于这是两种不同性质材料的熔封焊接，所要求熔封焊接的条件高，两者膨胀系数需基本一致，封接温度及结合熔点需基本一致，可伐合金须经脱氢处理，须有良好的浸润性，熔封焊接后须经过度退火处理，消除内应力。另一端与波纹伸缩管氩弧或激光焊接。
采用4.0玻璃管2与DM308玻璃管3进行过渡熔封。4.0玻璃膨胀系数为4.2，DM308为4.8-4.9，两者膨胀系数基本相同，可进行过渡焊接并消除应力。
采用高硼硅3.3玻璃管1与4.0玻璃管2进行过渡熔封。3.3玻璃的膨胀系数为3.5，4.0玻璃的膨胀系数为4.8，两者膨胀系数基本相同，可进行过渡焊接并消除应力。另一端同3.3外玻璃管良好翻边封接。
3.3高硼硅玻璃，它是一种低膨胀率、耐高温、高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性的特殊玻璃材料。
黑金属内管7，波纹管6，可伐合金5，所有金属部件被封闭在外玻璃管10内部，外部无裸露金属，无额外热损失，提高了热效率。

Claims (9)

1.一种外玻璃内金属直通式真空集热管，其真空直通管具有内外两层管壁，两层管壁之间为真空部分，此真空直通管的两端均为贯通状态，真空直通管包括玻璃外管(10)、不锈钢黑金属内管(7)、波纹伸缩膨胀管(6)、高硼硅3.3玻璃管(1)、4.0玻璃管(2)、DM308玻璃管(3)，可伐合金(5)组成，其中高硼硅3.3玻璃管(1)、4.0玻璃管(2)、DM308玻璃管(3)共同构成玻璃过渡管(1)-(3)。黑金属内管(7)的一端与波纹伸缩膨胀管(6)、另一端与可伐合金(5)进行激光焊接，波纹伸缩膨胀管(6)的另一端与可伐合金氩弧焊接(9)，两端可伐合金(5)分别与对应的DM308玻璃管(3)进行金属玻璃封接，过渡玻璃管(1)-(3)采用不同膨胀系数的玻璃管依次进行过渡连接。高硼硅3.3玻璃管(1)的外端与玻璃外管(10)的相应端相互密封并直接一体化熔接在一起，真空部分采用无尾排空封接形式。
2.如权利要求1的真空集热管，其玻璃过渡管采用4种不同膨胀系数的玻璃管进行过渡连接。
3.如权利要求1的真空集热管，其低膨胀系数波纹膨胀管采用低膨胀系数合金板材拉制而成，并拉伸成管型波汶状。
4.如权利要求1的真空集热管，其两端为贯通状态。
5.如权利要求1的真空集热管，其采用黑金属内管(7)，表面镀膜，导热速度快，是玻璃的12-20倍。
6.如权利要求1的真空集热管，其采用波纹伸缩管(6)并与黑金属内管(7)氩弧焊接(9)。
7.如权利要求1的真空集热管，其采用可伐合金(5)与DM308玻璃(3)熔封(8)。可伐合金的膨胀系数为4.7-5.2，DM308玻璃的膨胀系数为4.8-4.9，可伐合金经脱氢处理，具有良好的浸润性，熔封焊接后经过度退火处理，消除内应力，另一端与波纹伸缩管氩弧或激光焊接。
8.如权利要求1的真空集热管，其采用4.0玻璃管(2)与DM308玻璃管(3)进行过渡熔封，4.0玻璃膨胀系数为4.2，DM308为4.8-4.9，两者膨胀系数基本相同，可进行过渡焊接并消除应力。
9.如权利要求1的真空集热管，其采用高硼硅3.3玻璃管(1)与4.0玻璃管(2)进行过渡熔封，3.3玻璃的膨胀系数为3.5，4.0玻璃的膨胀系数为4.8，两者膨胀系数基本相同，另一端同3.3外玻璃管良好翻边封接。
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