CN105588351A - 太阳能集热管及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能集热管，左端盖由内孔翻边、直线段、圆弧段、外圆以及外圆翻边从内向外依次连接组成；连接套穿过波纹管并且连接套右端与波纹管右端焊接，连接套左端与波纹管左端的内周面密封连接，波纹管左端的外周面与左端盖的内孔翻边密封连接；左端盖的外圆圆周有过渡玻璃，左端盖的过渡玻璃的外边缘与罩玻璃管通过熔封连接；右端盖和左端盖的结构相同，由右内孔翻边、右直线段、右圆弧段、右外圆以及右外圆翻边从内向外依次连接组成；右端变径段与右內孔翻边焊接连接，右端盖的圆周有右过渡玻璃，所述右过渡玻璃的外边缘与罩玻璃管熔封连接。本发明还公开了一种太阳能集热管的加工方法。本发明简单、可靠、便于生产、性价比高。

Description

太阳能集热管及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种属于太阳能热利用领域的集热管及其加工方法，尤其是一种直通缩口结构的玻璃金属熔封熔封的太阳能集热管及其加工方法。

背景技术

太阳能热利用按温度划分，目前可分为三领域：其中40℃~80℃为低温领域、80℃~250℃为中温领域、250℃~800℃为高温领域。

低温领域热利用技术目前国内外已经比较成熟，主要提供生活用水，其产品为平板型或真空管型集热器。这类集热器因为热损较大，仅能使用在40℃~80℃，主要是用在50℃以下的低温生活热水领域。尤其是普通全玻璃真空集热管，更因为结构限制，尤其是因为内管采用全玻璃结构导致在温度较高时换热性能较差而导致集热系统效率较差。

高温领域热利用技术主要应用是太阳能热发电，集热管结构方式为高温真空太阳集热管。市场上普遍采用的内管为70mm以上，外管为100mm以上的，长度为4000mm以上的玻璃金属熔封太阳能集热管，其主要特征表现为，外管和内管的直径差较大，导致内管和外管之间的间隙较大，基本都大于5mm以上，常规为15mm以上，标准间隙不小于20mm。内管采用两端和中间等径结构，导致集热管的成本居高不下。如专利CN200810116133.X、CN200920079164.2、CN201120039433.X及CN201520014328.9均属类似的结构特征。

高温发电管一般用在开口大于2.5m，一般为5.77m及以上的槽式集热器上。在中温工业热利用领域并不适用，主要是占地面积大，负载较大，无法使用在面积紧张的工业厂房。

中温领域热利用技术主要以提供工农业用热为主，目前较为先进的应用是空调制冷、区域建筑供暖及部分工业用热等等，国际上普遍采用平板集热器或玻璃-金属封接式集热管集热器；目前国际光热应用发展趋势正从传统的低温热水应用逐步向中高温工业应用和热发电应用转变。

但目前在中温太阳能热利用领域中采用的核心集热管原件仍然没有得到突破，主要表现在1采用高温发电管小型化，用于中温太阳能集热器上，但仍然没有解决结构复杂，成本高昂的问题；2采用常规全玻璃真空集热管外置或内置反射板结构，如专利CN200910016660则采用的是全玻璃真空集热管外聚焦结构；专利CN201210477159则采用内聚焦模式，但无论哪一种结构，都无法规避因为内管为全玻璃结构而导致传热效率差问题。

由此可见，目前上没有一款完全适合与中温太阳能热利用领域的中温太阳能集热管，这也是目前中温太阳能热利用领域无法快速市场化的一个根本因素。

发明内容

基于目前中温太阳能热利用领域采用的集热管所存在的各种问题，本发明提出了一种太阳能集热管，本太阳能集热管为玻璃金属熔封结构中温太阳能集热，简单、可靠、便于生产、性价比高。

为实现上述技术为目的，本发明采取的技术方案为：太阳能集热管，包括直通金属内管、罩玻璃管、左端盖和右端盖；其特征在于：直通金属内管和罩玻璃管之间为真空夹层；所述直通金属内管上带有选择性吸收涂层；所述直通金属内管从罩玻璃管内穿过并且直通金属内管的两端伸出罩玻璃管外；所述直通金属内管的两端的直径小于其中部的直径，形成左端变径段、中部段和右端变径段；还包括设置在左端变径段和罩玻璃管之间的并且位于罩玻璃管内的波纹管和连接套；左端变径段穿过连接套的内孔并通过焊接方式与连接套的内壁面密封连接；左端盖由内孔翻边、直线段、圆弧段、外圆以及外圆翻边从内向外依次连接组成；连接套穿过波纹管并且连接套右端与波纹管右端焊接，连接套左端与波纹管左端的内周面密封连接，波纹管左端的外周面与左端盖的内孔翻边密封连接；左端盖的外圆圆周有过渡玻璃，所述左端盖的过渡玻璃的外边缘与罩玻璃管通过熔封连接；右端盖和左端盖的结构相同，由右内孔翻边、右直线段、右圆弧段、右外圆以及右外圆翻边从内向外依次连接组成；右端变径段与右內孔翻边焊接连接，右端盖的圆周有右过渡玻璃，所述右过渡玻璃的外边缘与罩玻璃管熔封连接。

进一步的，外圆翻边和右外圆翻边的外表面的过渡玻璃厚度为0.1mm~5.0mm；内孔翻边与外圆翻边方向为同向或反向；右内孔翻边与右外圆翻边方向为同向或反向；外圆或者右外圆向外翻边时，采用直线翻边结构或弧线翻边结构，翻边高度不大于5mm；内孔翻边和右内孔翻边的高度不大于外圆高度；右内孔翻边高度不大于右外圆高度。

进一步的，所述的罩玻璃管为中硼硅玻璃或高硼硅玻璃；所述中部段和左端变径段以及右端变径段之间采用直线连接或者弧线圆滑过渡连接；所述直通金属内管是不锈钢管、铜管或内铜外钢结构的金属复合管。

进一步的，左端变径段的直径与中部段的直径比为0.1~1.0之间，右端变径段的直径与中部段的直径比也为0.1~1.0之间。

进一步的，左端变径段沿直通金属内管5轴向的长度大于右端变径段沿直通金属内管5轴向的长度；所述左端变径段上还设有吸气剂固定架4，所述吸气剂固定架4沿其圆周方向设置蒸散型吸气剂和/或非蒸散型吸气剂;蒸散型吸气剂和/或非蒸散型吸气剂相对于直通金属内管采用圆周均布。

进一步的，连接套为铜、或不锈钢材质；左端盖和右端盖均为金属端盖；金属端盖为可伐、不锈钢、镍合金或者钛合金。

进一步的，中部段直径与罩玻璃管外径比为0.3~0.98；中部段直径为30mm~48mm，罩玻璃管外径为58mm；左端变径段的直径为10~35mm；连接套内孔为台阶孔，所述台阶孔至少有一个台阶；所述台阶孔与左端变径段间隙配合；连接套右侧为凸台，所述凸台与波纹管焊接连接。

进一步的，在右端变径段和罩玻璃管之间设置有右波纹管和右连接套，并且右波纹管和右连接套位于罩玻璃管内；右端变径段穿过右连接套的内孔并通过焊接方式与右连接套的内壁面密封连接；右连接套穿过右波纹管并且右连接套左端与右波纹管左端焊接，右连接套右端与右波纹管右端的内周面密封连接，右波纹管右端的外周面与右端盖内孔翻边密封连接；右连接套内孔为台阶孔，所述台阶孔至少有一个台阶；所述台阶孔与右端变径段间隙配合；右连接套左侧为凸台，所述凸台与右波纹管焊接连接。

进一步的，还包括固定设置在直通金属内管内的芯管。

进一步的，所述芯管为至少一端密封的柱状体；芯管内部为低真空、高真空、金属材料填充或者非金属材料填充。

进一步的，当芯管为一端开口另一端封闭结构时，开口端位于集热管左端或者右端。

为实现上述技术目的，本发明采取的另一种技术方案为：太阳能集热管的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)部件加工：

1)罩玻璃管加工：按设计长度加工罩玻璃管，两端切齐，再依次矫直、整圆、清洗和干燥，以使罩玻璃管与左端盖和右端盖熔封过程中同轴熔封；

2)金属内管加工：按设计尺寸加工金属内管，并进行矫直；再进行直通金属内管的两端变径、清洗和干燥；两端变径形成左端变径段、中部段和右端变径段；左端变径段和中部段之间以及中部段和右端变径段之间采用焊接加工方式或缩口加工方式；

3)吸气剂支架加工、清洗、干燥及吸气剂焊接；

4)波纹管加工；

5)连接套加工、清洗；

6)金属端盖加工、清洗，并将金属端盖与过渡玻璃熔封焊接；

(2)部件组装：

1)将右端变径段与右属端盖焊接；

2)安装连接套、吸气剂支架、波纹管、左端盖；形成波纹管组件；

(3)镀膜：

直通金属内管外表面选择性吸收涂层制备：采用铝、铝合金、不锈钢、钛、铬、硅中的一种或几种的氧化物、氮化物或碳化物；

采用的选择性吸收涂层制备方法为磁控溅射、多弧离子镀、真空蒸镀、物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、电镀、化学镀、喷涂；

所采用选择性吸收涂层结构至少有一层红外反射层，以及两层或两层以上吸收层和减反层；

(4)玻璃金属熔封：

1)将波纹管组件与罩玻璃管一端装配在一起，由罩玻璃管另一侧开口端充气，实现波纹管组件与罩玻璃管熔封连接；

2)将镀膜后的直通金属内管从罩玻璃管右插入，左变径段插入到连接套的内孔内；从集热管波纹管组件端的充气，实现金属端盖与罩玻璃管的熔封；

(5)真空排气：

1)将集热管整体放到真空炉内，加热到350℃～550℃，保温时间不低于30分钟，真空度优于5x10^-2pa；集热管内的空气可以通过集热管的波纹管组件端的连接套与直通金属内管之间间隙排除，同时实现罩玻璃管内非蒸散型吸气剂激活；

2)完成真空排气后，在真空炉内采用高频焊接或真空钎焊方式，在连接套与直通金属内管之间实现焊接连接；由于焊接位置远离罩玻璃管与金属端盖熔封位置，消除了高温焊接对玻璃金属熔封位置可靠性和参与应力的影响；

3)真空炉降温取出；

(6)真空管内蒸散型吸气剂激活：通过高频感应加热实现真空管内吸气剂激活。

进一步的，在金属内管加工步骤中，在矫直和变径步骤中间，还包括以下步骤：加工芯管，并将芯管插入到直通金属内管内部，芯管两端采用卡子支撑并固定在直通金属内管上。

进一步的，还包括质量检测步骤：检测外观尺寸，通过火花检漏仪检测真空度；还包括打标步骤：通过激光打标方式在直通金属内管上打上标示，或在罩玻璃管上贴上标示。

本发明太阳能集热管主要由左端盖、波纹管、连接套、吸气剂固定架、带有选择性吸收涂层的直通金属内管、罩玻璃管和右端盖组成。直通金属内管和罩玻璃管之间为真空夹层。所采用的罩玻璃管为中硼硅玻璃或高硼硅玻璃。

带有选择性吸收涂层的内管两端变径，即内管两端直径小于内管中部的直径。中部和两端变径端连接可采用直线连接，弧线圆滑过渡连接等结构。所采用的直通金属内管可以是不锈钢管、铜管或其他合金管，也可以采用内铜外钢结构的金属复合管。

内管中部外表面，即中部管段有选择性吸收涂层。直通金属内管两端的直径与中部直径比为0.1~1.0之间。内管一端变径长度大于另一端。变径长端装备有吸气剂固定架，固定架圆周方向设置蒸散型吸气剂或非蒸散型吸气剂，或同时采用两种吸气剂。吸气剂相对于内管采用圆周均布。

穿过连接套孔，并通过焊接方式进行连接。连接套一端与波纹管一端焊接，另一端则与金属端盖A连接。所采用的连接套为铜、或不锈钢材质。

金属端盖圆周有多层过渡玻璃，并与罩玻璃管通过熔封连接在一起。所采用的金属端盖可以可伐，或不锈钢、镍合金、钛合金等金属材料、

集热管的另一端的结构为，内管变径短端与金属端盖B直接焊接连接，金属端盖B圆周有多层过渡玻璃，并与罩玻璃管熔封连接焊接。

本发明所述的带有选择性吸收涂层的金属内管采用两端变径结构，且一端变径长度大于另一端。所采用内管中部直径与罩玻璃管外径比为0.3~0.98，最佳尺寸为外管58mm，内管中部尺寸外30mm~48mm，两端变径内管尺寸为20mm。在保证金属内管和罩玻璃管之间的真空间隙基础上，两端变径可以将内管中部的金属管直径尽可能接近罩玻璃，这样在尽可能采用大直径的金属内管条件下，尽可能采用小直径罩玻璃管，大幅度降低中温集热管的结构尺寸，可大幅度降低材料成本。

金属内管两端变径，且一端变径长度大于另一端。这样在变径长端位置可以设置同轴连接套和波纹管。而由于连接端内管直径变小，则可以将连接套和波纹管置于罩玻璃管内部。最大程度的增加内管镀膜区与集热管总长度比，增到有效集热长度。此种集热管内管选择性吸收涂层镀膜区长度与集热管总长度比可以达到0.9~0.98。

将波纹管和连接套内置与真空管内，同时可实现对波纹管的保护。也便于在生产过程中连接套与金属内管变径长端的装配和焊接连接。为生产过程中的可靠排气提供的结构保证。波纹管材质为不锈钢材料。

本发明所述连接套的内孔为台阶孔，孔内可以是一个以上台阶，台阶孔与变径内管间隙配合。连接套一侧为凸台，以便于与波纹管焊接连接。

本发明所述的金属端盖为径向方向上有一个以上弧线波纹结构，该种结构可实现在集热管受到外力作用是实现轴向变形和径向变形之功能，消除集热管因高温差或外力造成的应力集中破坏问题。金属端盖圆周方向可采用外翻结构，外翻圆周有一道以上过渡玻璃，通过过渡玻璃与罩玻璃管熔封对接。金属端盖采用圆周外翻结构，并在圆周方向一层以上过渡玻璃，使金属端盖的加工更加容易，简单，材料成本，加工成本，及与罩玻璃管的熔封成本更加可靠低廉。配合采用径向方向上的弧线波纹结构，使集热管抗应力变形能力和冲击能力大幅度增加。金属端盖内侧翻边，以利于生产过程中端盖与连接套的焊接。

本发明所述金属内管缩口段、连接套管、波纹管、金属端盖、罩玻璃管呈同轴设置。金属内管位于同轴最内侧，其次为连接套管、再次为波纹管、金属端盖，最外侧为罩玻璃管。

本发明所述的中温集热管的另一个特点为，该集热管罩玻璃管没有一般高温发电管采用的侧排气孔。从而使集热管的结构和加工过程更为简单，便捷。而合理的结构也是本发明所述集热管能够在无侧排气尾管条件下实现简单可靠的熔封和真空排气。

直通金属内管和罩玻璃管之间为真空夹层。

本发明所采用的部件仅有7个零部件，其中采用的两个金属端盖结构相同。所采用的各个部件结构也相对简单、总体结构布局简单、紧凑，使集热管零部件的材料成本和加工成本得到大幅度降低。

由于零部件数量大幅度降低，使集热管的生产，组装流程更为简单，可靠，使集热管的生产成本也得到大幅度的降低。

由此可见，本发明所述的中温太阳能集热管通过突出的结构设计，使结构更为合理，可靠，成本更低。

本发明所述中温太阳能集热管的另一种结构为，在上述方案的变径内管短端可以采用变径内管长端相同的结构，即以连接套、波纹管、金属端盖替代单独金属端盖。

基于本发明所述的太阳能集热管结构特征，提出了针对该集热管的加工方法。

总之，本发明简单、可靠、便于生产、性价比高。

附图说明

图1为本发明中温太阳能集热管结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视结构示意图。

图3为图2的B处的局部放大示意图。

图4为图2的C处的局部放大示意图。

图5为左端盖的内孔翻边与外圆翻边方向相同时的结构示意图。

图6为左端盖的内孔翻边与外圆翻边方向相同时的结构示意图。

图7为连接套的结构示意图。

图8为本发明的直通金属内管内设置有芯管的结构示意图。

图9为直通金属内管内设置的芯管左端密封时的结构示意图。

图10为直通金属内管内设置的芯管右端密封时的结构示意图。

1左端盖、2波纹管、3连接套、4吸气剂固定架、5直通金属内管、6罩玻璃管、7右端盖、8内孔翻边、9直线段、10圆弧段、11外圆、12外圆翻边、13过渡玻璃。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

具体实施方式

实施例1

参见图1-图6，本太阳能集热管，包括直通金属内管5、罩玻璃管6、左端盖1和右端盖7；直通金属内管5和罩玻璃管6之间为真空夹层；所述直通金属内管5上带有选择性吸收涂层；所述直通金属内管5从罩玻璃管6内穿过并且直通金属内管5的两端伸出罩玻璃管6外；所述直通金属内管5的两端的直径小于其中部的直径，形成左端变径段、中部段和右端变径段；还包括设置在左端变径段和罩玻璃管6之间的并且位于罩玻璃管6内的波纹管2和连接套3；左端变径段穿过连接套3的内孔并通过焊接方式与连接套3的内壁面密封连接；左端盖由内孔翻边8、直线段9、圆弧段10、外圆11以及外圆翻边12从内向外依次连接组成；连接套3穿过波纹管2并且连接套3右端与波纹管2右端焊接，连接套3左端与波纹管2左端的内周面密封连接，波纹管2左端的外周面与左端盖的内孔翻边8密封连接；左端盖的外圆11圆周有过渡玻璃13，所述左端盖的过渡玻璃13的外边缘与罩玻璃管6通过熔封连接；右端盖和左端盖的结构相同，由右内孔翻边、右直线段、右圆弧段、右外圆以及右外圆翻边从内向外依次连接组成；右端变径段与右內孔翻边焊接连接，右端盖的圆周有右过渡玻璃，所述右过渡玻璃的外边缘与罩玻璃管6熔封连接。

作为优选方案，外圆翻边12和右外圆翻边的外表面的过渡玻璃厚度为0.1mm~5.0mm；内孔翻边8与外圆翻边12方向为同向或反向；右内孔翻边与右外圆翻边方向为同向或反向；外圆11或者右外圆向外翻边时，采用直线翻边结构或弧线翻边结构，翻边高度不大于5mm；内孔翻边8和右内孔翻边的高度不大于外圆高度；右内孔翻边高度不大于右外圆高度。

所述的罩玻璃管6为中硼硅玻璃或高硼硅玻璃；所述中部段和左端变径段以及右端变径段之间采用直线连接或者弧线圆滑过渡连接；所述直通金属内管5是不锈钢管、铜管或内铜外钢结构的金属复合管。左端变径段的直径与中部段的直径比为0.1~1.0之间，右端变径段的直径与中部段的直径比也为0.1~1.0之间。左端变径段沿直通金属内管5轴向的长度大于右端变径段沿直通金属内管5轴向的长度；所述左端变径段上还设有吸气剂固定架4，所述吸气剂固定架4沿其圆周方向设置蒸散型吸气剂和/或非蒸散型吸气剂;蒸散型吸气剂和/或非蒸散型吸气剂相对于直通金属内管5采用圆周均布。连接套2为铜、或不锈钢材质；左端盖1和右端盖7均为金属端盖；金属端盖为可伐、不锈钢、镍合金或者钛合金。中部段直径与罩玻璃管6外径比为0.3~0.98；中部段直径为30mm~48mm，罩玻璃管6外径为58mm；左端变径段的直径为10~35mm；连接套3内孔为台阶孔，所述台阶孔至少有一个台阶；所述台阶孔与左端变径段间隙配合；连接套3右侧为凸台，所述凸台与波纹管2焊接连接。还包括固定设置在直通金属内管5内的芯管14，如图8。所述芯管14为至少一端密封的柱状体；芯管内部为低真空、高真空、金属材料填充或者非金属材料填充；当芯管为一端开口另一端封闭结构时，开口端位于集热管右端，如图9，或者开口端位于集热管左端，如图10。

实施例2

本实施例2的右变径段采用左变径段相同的结构，即以右连接套、右波纹管、金属端盖替代单独金属端盖，即在右端变径段和罩玻璃管6之间设置有右波纹管和右连接套，并且右波纹管和右连接套位于罩玻璃管6内；右端变径段穿过右连接套的内孔并通过焊接方式与右连接套的内壁面密封连接；右连接套穿过右波纹管并且右连接套左端与右波纹管左端焊接，右连接套右端与右波纹管右端的内周面密封连接，右波纹管右端的外周面与右端盖内孔翻边密封连接；右连接套内孔为台阶孔，所述台阶孔至少有一个台阶；所述台阶孔与右端变径段间隙配合；右连接套左侧为凸台，所述凸台与右波纹管焊接连接。

实施例3

本太阳能集热管在实施例1或2的基础上，在罩玻璃管6侧壁装有排气尾管口，相同之处不再详述。

实施例4

本太阳能集热管的加工方法，包括以下步骤：

（1）部件加工：

1）罩玻璃管加工：按设计长度加工罩玻璃管，两端切齐，再依次矫直、整圆、清洗和干燥，以使罩玻璃管与左端盖和右端盖熔封过程中同轴熔封；

2）金属内管加工：按设计尺寸加工金属内管并进行矫直；加工芯管并并将芯管插入到直通金属内管内部，芯管两端采用卡子支撑并固定在直通金属内管上；再依次进行直通金属内管的两端变径、清洗和干燥；两端变径形成左端变径段、中部段和右端变径段；左端变径段和中部段之间以及中部段和右端变径段之间采用焊接加工方式或缩口加工方式；

3）吸气剂支架加工、清洗、干燥及吸气剂焊接；

4）波纹管加工；

5）连接套加工、清洗；

6）金属端盖加工、清洗，并将金属端盖与过渡玻璃熔封焊接；

（2）部件组装：

1）将右端变径段与右属端盖焊接；

2）安装连接套、吸气剂支架、波纹管、左端盖；形成波纹管组件；

（3）镀膜：

直通金属内管外表面选择性吸收涂层制备：采用铝、铝合金、不锈钢、钛、铬、硅中的一种或几种的氧化物、氮化物或碳化物；

采用的选择性吸收涂层制备方法为磁控溅射、多弧离子镀、真空蒸镀、物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、电镀、化学镀、喷涂；

所采用选择性吸收涂层结构至少有一层红外反射层，以及两层或两层以上吸收层和减反层；

（4）玻璃金属熔封：

1）将波纹管组件与罩玻璃管一端装配在一起，由罩玻璃管另一侧开口端充气，实现波纹管组件与罩玻璃管熔封连接；

2）将镀膜后的直通金属内管从罩玻璃管右插入，左变径段插入到连接套的内孔内；从集热管波纹管组件端的充气，实现金属端盖与罩玻璃管的熔封；

（5）真空排气：

1）将集热管整体放到真空炉内，加热到350℃~550℃，保温时间不低于30分钟，真空度优于5x10^-2pa；集热管内的空气可以通过集热管的波纹管组件端的连接套与直通金属内管之间间隙排除，同时实现罩玻璃管内非蒸散型吸气剂激活；

2）完成真空排气后，在真空炉内采用高频焊接、真空钎焊、激光焊接或者电子束的方式，在连接套与直通金属内管之间实现焊接连接；由于焊接位置远离罩玻璃管与金属端盖熔封位置，消除了高温焊接对玻璃金属熔封位置可靠性和参与应力的影响；

3）真空炉降温取出；

（6）真空管内蒸散型吸气剂激活：通过高频感应加热实现真空管内吸气剂激活；

进一步的，还包括质量检测步骤：包括检测外观尺寸，以及通过火花检漏仪和吸气剂钡膜状态检测真空度。

进一步的，还包括打标步骤：通过激光打标方式在直通金属内管上打上标示，或在罩玻璃管上贴上标示。

实施例5

本太阳能集热管的加工方法，如下所述：

1部件加工

1）罩玻璃管加工：包括按设计长度加工罩玻璃管，两端切齐，矫直、整圆，清洗，干燥。保证罩玻璃管与端盖熔封过程中同轴熔封。

2）金属内管加工：包括按设计尺寸加工金属内管并进行矫直；加工芯管并并将芯管插入到直通金属内管内部，芯管两端采用卡子支撑并固定在直通金属内管上；再依次进行直通金属内管的两端变径，清洗，干燥；两端变径与中部内管之间可采用焊接加工方式或缩口加工方式。

3）吸气剂支架加工，清洗，干燥及吸气剂焊接；

4）波纹管加工；

5）连接套加工，清洗；

6）金属端盖加工，清洗，与过渡玻璃熔封焊接；

2部件组装：

1）金属内管变径短端与金属端盖焊接；

2）连接套与吸气剂支架、波纹管、金属端盖。形成波纹管组件。

3镀膜：

金属内管外表面选择性吸收涂层制备。所采用的选择性吸收涂层可以是铝、铝合金、不锈钢、钛、铬、硅等金属或非金属材料中的一种或几种的氧化物，氮化物或碳化物。

所采用的选择性吸收涂层制备方法可以是磁控溅射、多弧离子镀、真空蒸镀或其他物理气相沉积技术，或化学气相沉积技术。也可以采用电镀、化学镀、喷涂技术实现。

所采用选择性吸收涂层结构至少有一层红外反射层，两层或两层以上吸收层和减反层。

4玻璃金属熔封：

1）将波纹管组件与罩玻璃管一端装配在一起，由罩玻璃管另一侧开口端充气，实现波纹管组件与罩玻璃管熔封连接。

2）将镀膜金属内管从罩玻璃管另一侧插入，变径内管插入到连接套管内。从集热管波纹管组件端的充气，实现金属端盖与罩玻璃管的熔封。

5真空排气

1）将集热管整体放到真空炉内，加热到350℃~550℃，保温时间不低于30分钟，真空度优于5x10^-2pa。集热管内的空气可以通过集热管波纹管组件端的连接套与变径内管之间间隙排除。同时实现管内非蒸散型吸气剂激活。

2）完成真空排气后，在真空炉内采用高频焊接、真空钎焊方式、激光焊接或者电子束的方式，在连接套与金属内管之间实现焊接连接。

3）真空炉降温取出。

6真空管内蒸散型吸气剂激活：通过高频感应加热实现真空管内吸气剂激活。

7质量检测：包括外观尺寸，通过火花检漏仪检测真空度以及吸气剂钡膜状态检测真空度。

8打标：通过激光打标方式在集热管内管上打上标示，或在罩玻璃管上贴上标示。

9打包入库。

实施例6

集热管的加工方法，如下所述：

1部件加工

1）罩玻璃管加工：包括按设计长度加工罩玻璃管，两端切齐，矫直、整圆，清洗，干燥。保证罩玻璃管与端盖熔封过程中同轴熔封。

2）金属内管加工：包括按设计尺寸加工金属内管并进行矫直；加工芯管并并将芯管插入到直通金属内管内部，芯管两端采用卡子支撑并固定在直通金属内管上；再依次进行直通金属内管的两端变径，清洗，干燥；两端变径与中部内管之间可采用焊接加工方式或缩口加工方式。

3）吸气剂支架加工，清洗，干燥及吸气剂焊接；

4）波纹管加工；

5）连接套加工，清洗；

6）金属端盖加工，清洗，与过渡玻璃熔封焊接。

2部件组装：

1）连接套与吸气剂支架、波纹管、金属端盖，形成波纹管组件；

2）直通金属内管变径长端与波纹管组件组装焊接连接；

3镀膜：

金属内管外表面选择性吸收涂层制备；所采用的选择性吸收涂层可以是铝、铝合金、不锈钢、钛、铬、硅等金属或非金属材料中的一种或几种的氧化物，氮化物或碳化物；

所采用的选择性吸收涂层制备方法可以是磁控溅射、多弧离子镀、真空蒸镀或其他物理气相沉积技术，或化学气相沉积技术；也可以采用电镀、化学镀、喷涂技术实现。

所采用选择性吸收涂层结构至少有一层红外反射层，两层或两层以上吸收层和减反层。

4玻璃金属熔封：

1）将金属端盖B与罩玻璃管一端装配在一起，由罩玻璃管另一侧开口端充气，实现金属端盖与罩玻璃管熔封连接；

2）将镀膜金属内管从罩玻璃管另一侧插入，变径内管插入到金属端盖B孔内。从集热管波纹管组件端的充气，实现金属端盖与罩玻璃管的熔封；

5真空排气：

1）将集热管整体放到真空炉内，加热到350℃~550℃，保温时间不低于30分钟，真空度优于5x10^-2pa。集热管内的空气可以通过集热管波纹管组件端的连接套与变径内管之间间隙排除。同时实现管内非蒸散型吸气剂激活；

2）完成真空排气后，在真空炉内采用高频焊接或真空钎焊方式，在连接套与金属内管之间实现焊接连接；

3）真空炉降温取出；

6真空管内蒸散型吸气剂激活：通过高频感应加热实现真空管内吸气剂激活；

7质量检测：包括外观尺寸，通过火花检漏仪检测真空度；

8打标：通过激光打标方式在集热管内管上打上标示，或在罩玻璃管上贴上标示；

9打包入库。

实施例7

集热管的加工方法，如下所述：

1部件加工：

1）罩玻璃管加工：包括按设计长度加工罩玻璃管，两端切齐，矫直、整圆，清洗，干燥；保证罩玻璃管与端盖熔封过程中同轴熔封；罩玻璃管侧壁熔封排气尾管；

2）金属内管加工：包括按设计尺寸加工金属内管，矫直，两端变径，清洗，干燥。两端变径与中部内管之间可采用焊接加工方式或缩口加工方式；

3）吸气剂支架加工，清洗，干燥及吸气剂焊接；

4）波纹管加工；

5）连接套加工，清洗；

6）金属端盖加工，清洗，与过渡玻璃熔封焊接；

2部件组装：

1）连接套与吸气剂支架、波纹管、金属端盖。形成波纹管组件；

2）金属内管变径长端与波纹管组件组装焊接连接；

3镀膜：

金属内管外表面选择性吸收涂层制备；所采用的选择性吸收涂层可以是铝、铝合金、不锈钢、钛、铬、硅等金属或非金属材料中的一种或几种的氧化物，氮化物或碳化物。

所采用的选择性吸收涂层制备方法可以是磁控溅射、多弧离子镀、真空蒸镀或其他物理气相沉积技术，或化学气相沉积技术。也可以采用电镀、化学镀、喷涂技术实现；

所采用选择性吸收涂层结构至少有一层红外反射层，两层或两层以上吸收层和减反层。

4玻璃金属熔封：

1）将金属端盖B与罩玻璃管一端装配在一起，由罩玻璃管另一侧开口端充气，实现金属端盖与罩玻璃管熔封连接；

2）将镀膜金属内管从罩玻璃管另一侧插入，变径内管插入到金属端盖B孔内。从集热管波纹管组件端的充气，实现金属端盖与罩玻璃管的熔封；

3）采用高频焊接或真空钎焊方式，在连接套与金属内管之间实现焊接连接；

5真空排气：

1）将集热管整体放到加热炉内，排气尾管连接真空机组。加热炉加热到350℃~550℃，保温时间不低于30分钟，真空度优于5x10^-2pa。集热管内的空气可以通过排气尾管排除。同时实现管内非蒸散型吸气剂激活；

2）真空尾管封离

3）真空炉降温取出集热管。

6真空管内蒸散型吸气剂激活：通过高频感应加热实现真空管内吸气剂激活；

7质量检测：包括外观尺寸，通过火花检漏仪检测真空度；

8打标：通过激光打标方式在集热管内管上打上标示，或在罩玻璃管上贴上标示；

9打包入库。

Claims (14)

1.一种太阳能集热管，包括直通金属内管（5）、罩玻璃管(6)、左端盖(1)和右端盖(7)；其特征在于：直通金属内管(5)和罩玻璃管(6)之间为真空夹层；所述直通金属内管(5)上带有选择性吸收涂层；所述直通金属内管5从罩玻璃管(6)内穿过并且直通金属内管(5)的两端伸出罩玻璃管(6)外；所述直通金属内管5的两端的直径小于其中部的直径，形成左端变径段、中部段和右端变径段；还包括设置在左端变径段和罩玻璃管(6)之间的并且位于罩玻璃管(6)内的波纹管(2)和连接套(3)；左端变径段穿过连接套(3)的内孔并通过焊接方式与连接套(3)的内壁面密封连接；左端盖由内孔翻边(8)、直线段(9)、圆弧段(10)、外圆(11)以及外圆翻边(12)从内向外依次连接组成；连接套(3)穿过波纹管(2)并且连接套(3)右端与波纹管(2)右端焊接，连接套(3)左端与波纹管2左端的内周面密封连接，波纹管(2)左端的外周面与左端盖的内孔翻边(8)密封连接；左端盖的外圆(11)圆周有过渡玻璃(13)，所述左端盖的过渡玻璃(13)的外边缘与罩玻璃管(6)通过熔封连接；右端盖和左端盖的结构相同，由右内孔翻边、右直线段、右圆弧段、右外圆以及右外圆翻边从内向外依次连接组成；右端变径段与右內孔翻边焊接连接，右端盖的圆周有右过渡玻璃，所述右过渡玻璃的外边缘与罩玻璃管6熔封连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：外圆翻边(12)和右外圆翻边的外表面的过渡玻璃厚度为0.1mm~5.0mm；内孔翻边(8)与外圆翻边(12)方向为同向或反向；右内孔翻边与右外圆翻边方向为同向或反向；外圆(11)或者右外圆向外翻边时，采用直线翻边结构或弧线翻边结构，翻边高度不大于5mm；内孔翻边(8)和右内孔翻边的高度不大于外圆高度；右内孔翻边高度不大于右外圆高度。

3.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：所述的罩玻璃管(6)为中硼硅玻璃或高硼硅玻璃；所述中部段和左端变径段以及右端变径段之间采用直线连接或者弧线圆滑过渡连接；所述直通金属内管(5)是不锈钢管、铜管或内铜外钢结构的金属复合管。

4.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：左端变径段的直径与中部段的直径比为0.1~1.0之间，右端变径段的直径与中部段的直径比也为0.1~1.0之间。

5.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：左端变径段沿直通金属内管(5)轴向的长度大于右端变径段沿直通金属内管(5)轴向的长度；所述左端变径段上还设有吸气剂固定架（4），所述吸气剂固定架（4）沿其圆周方向设置蒸散型吸气剂和/或非蒸散型吸气剂;蒸散型吸气剂和/或非蒸散型吸气剂相对于直通金属内管(5)采用圆周均布。

6.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：连接套(2)为铜、或不锈钢材质；左端盖(1)和右端盖(7)均为金属端盖；金属端盖为可伐、不锈钢、镍合金或者钛合金。

7.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：中部段直径与罩玻璃管(6)外径比为0.3~0.98；中部段直径为30mm~48mm，罩玻璃管(6)外径为58mm；左端变径段的直径为10~35mm；连接套(3)内孔为台阶孔，所述台阶孔至少有一个台阶；所述台阶孔与左端变径段间隙配合；连接套(3)右侧为凸台，所述凸台与波纹管(2)焊接连接。

8.根据权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于：在右端变径段和罩玻璃管(6)之间设置有右波纹管和右连接套，并且右波纹管和右连接套位于罩玻璃管(6)内；右端变径段穿过右连接套的内孔并通过焊接方式与右连接套的内壁面密封连接；右连接套穿过右波纹管并且右连接套左端与右波纹管左端焊接，右连接套右端与右波纹管右端的内周面密封连接，右波纹管右端的外周面与右端盖内孔翻边密封连接；右连接套内孔为台阶孔，所述台阶孔至少有一个台阶；所述台阶孔与右端变径段间隙配合；右连接套左侧为凸台，所述凸台与右波纹管焊接连接。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的太阳能集热管，其特征在于：还包括固定设置在直通金属内管(5)内的芯管（14）。

10.根据权利要求9所述的太阳能集热管，其特征在于：所述芯管（14）为至少一端密封的柱状体；芯管内部为低真空、高真空、金属材料填充或者非金属材料填充。

11.根据权利要求10所述的太阳能集热管，其特征在于：当芯管（14）为一端开口另一端封闭结构时，开口端位于集热管左端或者右端。

12.一种权利要求1-11中任一项所述的太阳能集热管的加工方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）部件加工：

1）罩玻璃管加工：按设计长度加工罩玻璃管，两端切齐，再依次矫直、整圆、清洗和干燥，以使罩玻璃管与左端盖和右端盖熔封过程中同轴熔封；

2）金属内管加工：按设计尺寸加工金属内管，并进行矫直；再依次进行直通金属内管的两端变径、清洗和干燥；两端变径形成左端变径段、中部段和右端变径段；左端变径段和中部段之间以及中部段和右端变径段之间采用焊接加工方式或缩口加工方式；

3）吸气剂支架加工、清洗、干燥及吸气剂焊接；

4）波纹管加工；

5）连接套加工、清洗；

6）金属端盖加工、清洗，并将金属端盖与过渡玻璃熔封焊接；

（2）部件组装：

1）将右端变径段与右属端盖焊接；

2）安装连接套、吸气剂支架、波纹管、左端盖；形成波纹管组件；

（3）镀膜：

直通金属内管外表面选择性吸收涂层制备：采用铝、铝合金、不锈钢、钛、铬、硅中的一种或几种的氧化物、氮化物或碳化物；

采用的选择性吸收涂层制备方法为磁控溅射、多弧离子镀、真空蒸镀、物理气相沉积技术、化学气相沉积技术、电镀、化学镀、喷涂；

所采用选择性吸收涂层结构至少有一层红外反射层，以及两层或两层以上吸收层和减反层；

（4）玻璃金属熔封：

1）将波纹管组件与罩玻璃管一端装配在一起，由罩玻璃管另一侧开口端充气，实现波纹管组件与罩玻璃管熔封连接；

2）将镀膜后的直通金属内管从罩玻璃管右插入，左变径段插入到连接套的内孔内；从集热管波纹管组件端的充气，实现金属端盖与罩玻璃管的熔封；

（5）真空排气：

1）将集热管整体放到真空炉内，加热到350℃~550℃，保温时间不低于30分钟，真空度优于5x10^-2pa；集热管内的空气可以通过集热管的波纹管组件端的连接套与直通金属内管之间间隙排除，同时实现罩玻璃管内非蒸散型吸气剂激活；

2）完成真空排气后，在真空炉内采用高频焊接或真空钎焊方式，在连接套与直通金属内管之间实现焊接连接；由于焊接位置远离罩玻璃管与金属端盖熔封位置，消除了高温焊接对玻璃金属熔封位置可靠性和参与应力的影响；

3）真空炉降温取出；

（6）真空管内蒸散型吸气剂激活：通过高频感应加热实现真空管内吸气剂激活。

13.根据权利要求12所述的太阳能集热管加工方法，其特征在于在金属内管加工步骤中，在矫直和变径步骤中间，还包括以下步骤：加工芯管，并将芯管插入到直通金属内管内部，芯管两端采用卡子支撑并固定在直通金属内管上。

14.根据权利要求12所述的太阳能集热管加工方法，其特征在于还包括质量检测步骤：检测外观尺寸，通过火花检漏仪检测真空度；还包括打标步骤：通过激光打标方式在直通金属内管上打上标示，或在罩玻璃管上贴上标示。