CN107238220A - 一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器 - Google Patents

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CN107238220A CN201710669927.8A CN201710669927A CN107238220A CN 107238220 A CN107238220 A CN 107238220A CN 201710669927 A CN201710669927 A CN 201710669927A CN 107238220 A CN107238220 A CN 107238220A
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Abstract

本发明公开了一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，包括集热管、工作介质进管、左支架、工作介质出管、上保温箱、右支架、下保温箱、工作介质进管、联集器上介质腔、联集器下介质腔、工作介质出管和工作介质进管，所述集热管顶部连接上保温箱，集热管底部连接下保温箱，所述上保温箱和下保温箱之间通过左支架和右支架连接，所述下保温箱内设为联集器下介质腔，下保温箱底侧连接有工作介质进管和工作介质进管，所述上保温箱内设为联集器上介质腔，所述上保温箱上侧连接有工作介质出管和工作介质出管；所述集热管两端安装有压紧外丝、压紧内丝、中间垫片、弹性高温垫、密封焊接环、联集箱内壁、弹性高温垫和垫片。

Description

一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器
技术领域
本发明涉及太阳能利用技术领域，具体是一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器。
背景技术
长期以来太阳能集热器的光热转换效率多处在低效率水平上，一直没有大的全行业的提升，由此，引起巨大的材料、能源、人工的浪费，这是行业长期的缺憾与悲哀！
直通型太阳能真空集热管，在中高温应用领域，可承压、产高温、耐高温，具有显著的优势，现在玻璃与金属封装的高温直通型真空集热管国内外技术已经成熟，但复杂的生产工艺、居高不下的价格、庞大的系统对安装场地的苟刻要求等等，使得有价无市难以普及。为得到实用低价的直通型太阳能真空集热管与集热器，业内诸多公司曾经设计试制了众多形式的直通管，种种原因没有一种具有实用价值而被市场接受，直至今日市场仍在等待这种直通型全玻璃真空集热管的面世。
因此，需要一种采用合理的结构，构成的直通型全玻璃真空集热管，满足成本低、性能优良和市场对一般通用型直通管及集热器的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，包括垫片、集热管、工作介质进管、左支架、工作介质出管、上保温箱、右支架、下保温箱、工作介质进管、联集器上介质腔、联集器下介质腔、工作介质出管和工作介质进管，所述集热管由进液内管、缩径后外管、吸气剂、吸气剂环形架、内外管支承架、外罩玻璃管、内外管真空腔Ⅰ、光热转换内管Ⅰ、导热工质腔、内管Ⅱ、内管Ⅱ与进液管真空腔、光热转换膜、进液管腔、内管支架、支架汇集环、支架上限位撑、缩径后内外管真空腔、缩径后外管、缩径后内管、介质热能转移腔、支架下限位勾、内管支架、导热工质腔、内管Ⅱ与进液管支架、光热转换膜、内管Ⅱ与进液管真空腔、内外管支承架、真空腔、排气嘴和吸气剂组成，所述进液内管外侧连接缩径后外管，缩径后外管上端连接外罩玻璃管，外罩玻璃管内安装有光热转换内管Ⅰ，所述光热转换内管Ⅰ与罩玻璃管之间安装有内外管支承架，所述光热转换内管Ⅰ与罩玻璃管之间设为内外管真空腔Ⅰ，所述光热转换内管Ⅰ内部设为导热工质腔，所述光热转换内管Ⅰ内安装有内管Ⅱ，内管Ⅱ套设在进液内管外部，内管Ⅱ与进液内管之间设为内管Ⅱ与进液管真空腔，所述光热转换内管Ⅰ外侧用真空磁控溅射工艺镀有光热转换膜，所述进液内管内设为进液管腔，所述进液内管上端外侧安装有内管支架，所述内管支架顶部连接支架汇集环，支架汇集环上部设有支架上限位撑，所述支架上限位撑安装在缩径后内外管真空腔中，所述缩径后内外管真空腔外侧设有缩径后内管，缩径后内管外部连接缩径后外管，所述缩径后内管内设为介质热能转移腔，介质热能转移腔底部安装有支架下限位勾，支架下限位勾连接内管支架，所述内管支架安装在导热工质腔内，所述进液内管外侧安装有内管Ⅱ与进液管支架，所述内管Ⅱ与进液管支架安装在内管Ⅱ与进液管真空腔中，所述光热转换内管Ⅰ外侧用真空磁控溅射工艺镀有光热转换膜，所述外罩玻璃管内安装有内外管支承架，内外管支承架底部的缩径后外管内设为真空腔，真空腔内安装有吸气剂，所述进液内管外部的真空腔内安装有吸气剂环形架，吸气剂环形架上放置有吸气剂，所述缩径后外管底侧安装有排气嘴；所述进液内管底端设有双层管压合多头螺纹，缩径后内管顶端设为双层管压合多头螺纹；所述集热管顶部连接上保温箱，集热管底部连接下保温箱，所述上保温箱和下保温箱之间通过左支架和右支架连接，所述下保温箱内设为联集器下介质腔，下保温箱底侧连接有工作介质进管和工作介质进管，所述上保温箱内设为联集器上介质腔，所述上保温箱上侧连接有工作介质出管和工作介质出管；所述集热管两端安装有压紧外丝、压紧内丝、中间垫片、弹性高温垫、密封焊接环、联集箱内壁、弹性高温垫和垫片。
作为本发明进一步的方案：所述集热管外部加热工作介质下中心端进入，上中心端排出。
作为本发明进一步的方案：所述集热管的外罩玻璃管与光热转换内管Ⅰ在都在等直径直线上端环形密封；外罩玻璃管在等直径直线下端与工作介质进管下端环形密封，形成等直径直通管。
作为本发明进一步的方案：所述集热管内的外管真空腔、导热工质腔、内管Ⅱ与进液管真空腔、缩径后内外管真空腔、内管Ⅱ与进液管真空腔和真空腔是贯通的。
作为本发明进一步的方案：所述弹性高温垫断面为圆形、方形或异形，为一圈密封或多圈密封。
作为本发明进一步的方案：所述集热管的双层变径端与联集箱内壁由密封圈锁紧密封。
作为本发明进一步的方案：所述集热管双层管熔压形成多头螺纹连接密封。
作为本发明进一步的方案：所述集热管上端由密封圈锁紧密封，下端由多头螺纹连接密封。
作为本发明进一步的方案：所述集热管连接方式为多支单管串联组成、单管并联后再串联连接或复联连接。
作为本发明进一步的方案：所述根据需求确定上保温箱和下保温箱上的连接管口的位置与数量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，采用双端变径措施，真空管能够在集热器上实现高度密排，因此，太阳能集热器的光热转换效率得以大幅度提升，不同直径的真空管组装的集热器相对效率提高的幅度可达40%-50%，其绝对效率达到67%左右；高效率的实质可达到节材、节能、节人工、节安装空间、节运输费用的效果，由数据分析可知上述各项内容节约幅度在18%-25%之间；采用变径管端双层管端与联集器螺扣锁紧结构或多头螺纹锁紧结构，是连接强度大幅度提高，在保证原有产品优点的同时，一改几十年以来真空管与集热器联接处不承压的难题，系统能够安全可靠的工作在承压状态；改变多重同心玻璃管的直径配比时，可调整真空管自身工作介质的有效容积，增加或降低自身热容量，尤其是当大幅度降低有效容积时，可使系统快速升温从而在短时间内输出蒸汽，这一点对工业应用及生产开水具有重要意义；高效、节材、节能、节人工、节安装空间、节运输费用、快速产高温（实为100-150度）、可承压运行等特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的截面示意图。
图3为本发明中双层管压合多头螺纹的结构示意图。
图4为本发明中双层管压合多头螺纹的结构示意图。
图5为本发明中集热器的结构示意图。
图6为本发明中集热器的工作介质进管结构示意图。
图7为本发明中密封焊接环的结构示意图。
图8为本发明中内管Ⅱ与进液管支架的结构示意图。
图9为本发明中内管支架的结构示意图。
图10为本发明中集热管的结构示意图。
图11为本发明中集热管的结构示意图。
图12为本发明中工作介质及热能交换示意图。
图13为本发明中的等直径直通管示意图。
图中：01-进液内管、02-缩径后外管、03-吸气剂、04-吸气剂环形架、05-内外管支承架、06-外罩玻璃管、07-内外管真空腔Ⅰ、08-光热转换内管Ⅰ、09-导热工质腔、10-内管Ⅱ、11-内管Ⅱ与进液管真空腔、12-光热转换膜、13-进液管腔、14-内管支架、15-支架汇集环、16-支架上限位撑、17-缩径后内外管真空腔、18-缩径后外管、19-缩径后内管、20-介质热能转移腔、21-支架下限位勾、22-内管支架、23-导热工质腔、24-内管Ⅱ与进液管支架、25-光热转换膜、26-内管Ⅱ与进液管真空腔、27-内外管支承架、28-真空腔、29-排气嘴、30-吸气剂、31-双层管压合多头螺纹、32-双层管压合多头螺纹、33-压紧外丝、34-压紧内丝、35-中间垫片、36-弹性高温垫、37-密封焊接环、38-联集箱内壁、39-弹性高温垫、40-垫片、41-集热管、42-工作介质进管、43-集热管、44-左支架、45-工作介质出管、46-工作介质出管、47-上保温箱、48-右支架、49-下保温箱、50-工作介质进管、51-联集器上介质腔、52-联集器下介质腔、53-工作介质出管、54-工作介质进管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～13，本发明实施例中，一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，包括垫片40、集热管41、工作介质进管42、集热管43、左支架44、工作介质出管45、工作介质出管46、上保温箱47、右支架48、下保温箱49、工作介质进管50、联集器上介质腔51、联集器下介质腔52、工作介质出管53和工作介质进管54，所述集热管41和集热管43由进液内管01、缩径后外管02、吸气剂03、吸气剂环形架04、内外管支承架05、外罩玻璃管06、内外管真空腔Ⅰ07、光热转换内管Ⅰ08、导热工质腔09、内管Ⅱ10、内管Ⅱ与进液管真空腔11、光热转换膜12、进液管腔13、内管支架14、支架汇集环15、支架上限位撑16、缩径后内外管真空腔17、缩径后外管18、缩径后内管19、介质热能转移腔20、支架下限位勾21、内管支架22、导热工质腔23、内管Ⅱ与进液管支架24、光热转换膜25、内管Ⅱ与进液管真空腔26、内外管支承架27、真空腔28、排气嘴29和吸气剂30组成，所述进液内管01外侧连接缩径后外管02，缩径后外管02上端连接外罩玻璃管06，外罩玻璃管06内安装有光热转换内管Ⅰ08，所述光热转换内管Ⅰ08与罩玻璃管06之间安装有内外管支承架05，所述光热转换内管Ⅰ08与罩玻璃管06之间设为内外管真空腔Ⅰ07，所述光热转换内管Ⅰ08内部设为导热工质腔09，所述光热转换内管Ⅰ08内安装有内管Ⅱ10，内管Ⅱ10套设在进液内管01外部，内管Ⅱ10与进液内管01之间设为内管Ⅱ与进液管真空腔11，所述光热转换内管Ⅰ08外侧用真空磁控溅射工艺镀有光热转换膜12，所述进液内管01内设为进液管腔13，所述进液内管01上端外侧安装有内管支架14，所述内管支架14顶部连接支架汇集环15，支架汇集环15上部设有支架上限位撑16，所述支架上限位撑16安装在缩径后内外管真空腔17中，所述缩径后内外管真空腔17外侧设有缩径后内管19，缩径后内管19外部连接缩径后外管18，所述缩径后内管19内设为介质热能转移腔20，介质热能转移腔20底部安装有支架下限位勾21，支架下限位勾21连接内管支架22，所述内管支架22安装在导热工质腔23内，所述进液内管01外侧安装有内管Ⅱ与进液管支架24，所述内管Ⅱ与进液管支架24安装在内管Ⅱ与进液管真空腔26中，所述光热转换内管Ⅰ08外侧用真空磁控溅射工艺镀有光热转换膜25，所述外罩玻璃管06内安装有内外管支承架27，内外管支承架27底部的缩径后外管02内设为真空腔28，真空腔28内安装有吸气剂30，所述进液内管01外部的真空腔28内安装有吸气剂环形架04，吸气剂环形架04上放置有吸气剂03，所述缩径后外管02底侧安装有排气嘴29；所述进液内管01底端设有双层管压合多头螺纹31，缩径后内管19顶端设为双层管压合多头螺纹32；所述集热管43顶部连接上保温箱47，集热管43底部连接下保温箱49，所述上保温箱47和下保温箱49之间通过左支架44和右支架48连接，所述下保温箱49内设为联集器下介质腔52，下保温箱49底侧连接有工作介质进管42和工作介质进管50，所述上保温箱47内设为联集器上介质腔51，所述上保温箱47上侧连接有工作介质出管45和工作介质出管46；所述集热管43两端安装有压紧外丝33、压紧内丝34、中间垫片35、弹性高温垫36、密封焊接环37、联集箱内壁38、弹性高温垫39和垫片40。
优选的，所述集热管43外部加热工作介质下中心端进入，上中心端排出。
优选的，所述集热管42的外罩玻璃管06与光热转换内管Ⅰ08在都在等直径直线上端环形密封；外罩玻璃管06在等直径直线下端与工作介质进管42下端环形密封，形成等直径直通管。
优选的，所述集热管43内的外管真空腔07、导热工质腔09、内管Ⅱ与进液管真空腔11、缩径后内外管真空腔17、内管Ⅱ与进液管真空腔26和真空腔28是贯通的。
优选的，所述弹性高温垫36断面为圆形、方形或异形，为一圈密封或多圈密封。
优选的，所述集热管43的双层变径端与联集箱内壁38由密封圈锁紧密封。
优选的，所述集热管43双层管熔压形成多头螺纹连接密封。
优选的，所述集热管43双层管端上端由密封圈锁紧密封，下端由多头螺纹连接密封。
优选的，所述集热管43连接方式为多支单管串联组成、单管并联后再串联连接或复联连接。
优选的，所述根据需求确定上保温箱47和下保温箱49上的连接管口的位置与数量。
本发明的工作原理是：
本发明采用双端变径措施，真空管能够在集热器上实现高度密排，因此，太阳能集热器的光热转换效率得以大幅度提升，不同直径的真空管组装的集热器相对效率提高的幅度可达40%-50%，其绝对效率达到67%左右，是国际范围太阳能集热器的高端水平，在此水平再提高的空间已经很有限，每提高一点都要付出大的代价。
高效率的实质可达到节材、节能、节人工、节安装空间、节运输费用的效果，由数据分析可知上述各项内容节约幅度在18%-25%之间。
采用变径双层管端与联集器螺扣锁紧结构或多头螺纹锁紧结构，是连接强度大幅度提高，在保证原有产品优点的同时，一改几十年以来真空管与集热器联接处不承压的难题，系统能够安全可靠的工作在承压状态；本来真空管自有的特性决定其可以产生高于100度热能，为广泛的工业领域提供中温热能，因为系统不能承压运行，导致太阳能行业就是热水器行业，只能为人们提供生活用低温热水，到目前为止中温领域的应用几乎仍是空白。
当改变多重同心玻璃管的直径配比时，可调整真空管自身工作介质的有效容积，增加或降低自身热容量，尤其是当大幅度降低有效容积时，可使系统快速升温从而在短时间内输出蒸汽，这一点对工业应用生产蒸汽及生产开水具有重要意义 。
综上简介本发明在20度-150度温度范围具有：高效、节材、节能、节人工、节安装空间、节运输费用、快速产高温（实为100-150度）、可承压运行等特点。
该发明可将太阳能热利用从低温的热水应用时代，推进到中低温的热能应用时代。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
在本说明书的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，包括垫片(40)、集热管(41)、工作介质进管(42)、集热管(43)、左支架(44)、工作介质出管(45)、工作介质出管(46)、上保温箱(47)、右支架(48)、下保温箱(49)、工作介质进管(50)、联集器上介质腔(51)、联集器下介质腔(52)、工作介质出管(53)和工作介质进管(54)，其特征在于，所述集热管(41)和集热管(43)由进液内管(01)、缩径后外管(02)、吸气剂(03)、吸气剂环形架(04)、内外管支承架(05)、外罩玻璃管(06)、内外管真空腔Ⅰ(07)、光热转换内管Ⅰ(08)、导热工质腔(09)、内管Ⅱ(10)、内管Ⅱ与进液管真空腔(11)、光热转换膜(12)、进液管腔(13)、内管支架(14)、支架汇集环(15)、支架上限位撑(16)、缩径后内外管真空腔(17)、缩径后外管(18)、缩径后内管(19)、介质热能转移腔(20)、支架下限位勾(21)、内管支架(22)、导热工质腔(23)、内管Ⅱ与进液管支架(24)、光热转换膜(25)、内管Ⅱ与进液管真空腔(26)、内外管支承架(27)、真空腔(28)、排气嘴(29)和吸气剂(30)组成，所述进液内管(01)外侧连接缩径后外管(02)，缩径后外管(02)上端连接外罩玻璃管(06)，外罩玻璃管(06)内安装有光热转换内管Ⅰ(08)，所述光热转换内管Ⅰ(08)与罩玻璃管(06)之间安装有内外管支承架(05)，所述光热转换内管Ⅰ(08)与罩玻璃管(06)之间设为内外管真空腔Ⅰ(07)，所述光热转换内管Ⅰ(08)内部设为导热工质腔(09)，所述光热转换内管Ⅰ(08)内安装有内管Ⅱ(10)，内管Ⅱ(10)套设在进液内管(01)外部，内管Ⅱ(10)与进液内管(01)之间设为内管Ⅱ与进液管真空腔(11)，所述光热转换内管Ⅰ(08)外侧用真空磁控溅射工艺镀有光热转换膜(12)，所述进液内管(01)内设为进液管腔(13)，所述进液内管(01)上端外侧安装有内管支架(14)，所述内管支架(14)顶部连接支架汇集环(15)，支架汇集环(15)上部设有支架上限位撑(16)，所述支架上限位撑(16)安装在缩径后内外管真空腔(17)中，所述缩径后内外管真空腔(17)外侧设有缩径后内管(19)，缩径后内管(19)外部连接缩径后外管(18)，所述缩径后内管(19)内设为介质热能转移腔(20)，介质热能转移腔(20)底部安装有支架下限位勾(21)，支架下限位勾(21)连接内管支架(22)，所述内管支架(22)安装在导热工质腔(23)内，所述进液内管(01)外侧安装有内管Ⅱ与进液管支架(24)，所述内管Ⅱ与进液管支架(24)安装在内管Ⅱ与进液管真空腔(26)中，所述光热转换内管Ⅰ(08)外侧用真空磁控溅射工艺镀有光热转换膜(25)，所述外罩玻璃管(06)内安装有内外管支承架(27)，内外管支承架(27)底部的缩径后外管(02)内设为真空腔(28)，真空腔(28)内安装有吸气剂(30)，所述进液内管(01)外部的真空腔(28)内安装有吸气剂环形架(04)，吸气剂环形架(04)上放置有吸气剂(03)，所述缩径后外管(02)底侧安装有排气嘴(29)；所述进液内管(01)底端设有双层管压合多头螺纹(31)，缩径后内管(19)顶端设为双层管压合多头螺纹(32)；所述集热管(43)顶部连接上保温箱(47)，集热管(43)底部连接下保温箱(49)，所述上保温箱(47)和下保温箱(49)之间通过左支架(44)和右支架(48)连接，所述下保温箱(49)内设为联集器下介质腔(52)，下保温箱(49)底侧连接有工作介质进管(42)和工作介质进管(50)，所述上保温箱(47)内设为联集器上介质腔(51)，所述上保温箱(47)上侧连接有工作介质出管(45)和工作介质出管(46)；所述集热管(43)两端安装有压紧外丝(33)、压紧内丝(34)、中间垫片(35)、弹性高温垫(36)、密封焊接环(37)、联集箱内壁(38)、弹性高温垫(39)和垫片(40)。
2.根据权利要求1所述的一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，其特征在于，所述集热管(43)外部加热工作介质下中心端进入，上中心端排出。
3.根据权利要求1所述的一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，其特征在于，所述集热管(42)的外罩玻璃管(06)与光热转换内管Ⅰ(08)在都在等直径直线上端环形密封；外罩玻璃管(06)在等直径直线下端与工作介质进管(42)下端环形密封，形成等直径直通管。
4.根据权利要求1所述的一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，其特征在于，所述集热管(43)内的外管真空腔(07)、导热工质腔(09)、内管Ⅱ与进液管真空腔(11)、缩径后内外管真空腔(17)、内管Ⅱ与进液管真空腔(26)和真空腔(28)是贯通的。
5.根据权利要求1所述的一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，其特征在于，所述弹性高温垫(36)断面为圆形、方形或异形，为一圈密封或多圈密封。
6.根据权利要求1所述的一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，其特征在于，所述集热管(43)的双层变径端与联集箱内壁(38)由密封圈锁紧密封。
7.根据权利要求1所述的一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，其特征在于，所述集热管(43)双层管熔压形成多头螺纹连接密封。
8.根据权利要求1所述的一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，其特征在于，所述集热管(43)上端由密封圈锁紧密封，下端由多头螺纹连接密封。
9.根据权利要求1所述的一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，其特征在于，所述集热管(43)连接方式为多支单管串联组成、单管并联后再串联连接或复联连接。
10.根据权利要求1所述的一种全玻璃直通型太阳能真空集热管及集热器，其特征在于，所述根据需求确定上保温箱(47)和下保温箱(49)上的连接管口的位置与数量。
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