CN109612126B - 采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,将金属玻璃封接件插入罩玻璃管内,形成同轴内套状。封接件玻璃管的外径小于罩玻璃管内径,两者同轴放置,端口齐平,通过熔封将两者连接成环形;所述的金属玻璃封接件的金属圆盖用金属玻璃热压封将其封接在封接件玻璃管一端的内法兰上,所述的金属圆盖上设置一个或两个孔用以和金属吸热体的引出金属管焊接。本发明的优点是:金属玻璃封接件长度不到为整支金属玻璃真空太阳集热管的1%,对内玻璃管法兰内平面热压封密封简单易行,金属玻璃封接件的内玻璃管套插入罩玻璃管,同轴状的两玻璃管环封工艺简单,能机械化连续生产,从而达到降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种内套式金属和玻璃管封接结构及制造金属玻璃真空太阳集热管方法,属太阳能集热器领域。
背景技术
现有的太阳能管式集热器分全玻璃真空太阳集热管及金属玻璃真空太阳集热管两大类。金属玻璃真空太阳集热管具有热效率高,可承压运行方面的优势。因其吸热体是金属体,工质引出金属管必须和罩玻璃管一端或两端封接。目前金属玻璃真空太阳集热管采用的金属玻璃封接热压封连接,如图9和图10所示,通常罩玻璃管601和可伐602用软金属铅料603在玻璃管端法兰外端面6011处热压封封接,可伐合金盖602和金属吸热体605引出管604焊接。以上所述的热压封,成本较高,批量生产效率低。因此有必要发明一种新的金属玻璃封接技术,适合金属玻璃真空太阳集热管规模制造,且成本较低。
发明内容
本发明的目的就是提供一种采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,以解决现有技术存在的成本较高,批量生产效率低的问题。
本发明的技术方案是:一种采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,包括罩玻璃管和金属吸热体,金属吸热体密封地安装在罩玻璃管内,该罩玻璃管的顶端封闭,与金属吸热体连接的导热管穿出罩玻璃管的底端,其特征在于,在所述的罩玻璃管的底端装有采用内套式金属玻璃管封接结构的金属玻璃封接件,该金属玻璃封接件包括封接件玻璃管和金属圆盖,在该封接件玻璃管的顶端设有缩口形成的内法兰,采用金属玻璃热压封将所述的金属圆盖封接在封接件玻璃管顶端内法兰的内平面上,在该金属圆盖上设置一个或两个通孔用于穿过金属吸热体的导热管并相互焊接;该封接件玻璃管的外径小于该罩玻璃管内径并同轴设置,两者的底端平齐,通过熔封将两者的平齐端相互连接成环形。
所述的金属吸热体为一圆筒形或多棱筒形,其外表面镀有太阳能选择性吸收镀层,在金属吸热体的内表面用超声焊或激光焊接U形金属管作为所述的导热管,该U形金属管的两端穿出金属圆盖的通孔并与通孔的边缘钎焊。
所述的金属吸热体为金属平板,金属平板的单面或双面镀有太阳能选择性吸收镀层;所述的导热管为金属热管,其蒸发段与该金属平板一侧焊接,该金属热管的冷凝段穿出金属圆盖的通孔并与通孔的边缘钎焊。
一种采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,包括罩玻璃管和金属吸热体,金属吸热体密封地安装在罩玻璃管内,其特征在于,在所述的罩玻璃管的两端各装有一个内套式金属玻璃管封接结构,该内套式金属玻璃管封接结构包括封接件玻璃管和金属圆盖,在该封接件玻璃管的顶端设有缩口形成的内法兰,采用金属玻璃热压封将所述的金属圆盖封接在封接件玻璃管顶端内法兰的内平面上,在该金属圆盖上设置一个通孔;该封接件玻璃管的外径小于该罩玻璃管内径并同轴设置,该封接件玻璃管的底端与该罩玻璃管的端面齐平,通过熔封将两者的平齐端相互连接成环形;所述的金属吸热体为半圆筒形、多棱体或圆筒形,在金属吸热体上焊接一直通铜管或铝管作为所述的导热管,该导热管的两端呈Z形弯向该金属圆盖的中部,并从该金属圆盖的通孔穿出,与通孔的边缘钎焊;在一端的金属圆盖设置了一金属小排气管,真空排气后封闭。
所述的封接件玻璃管及罩玻璃管采用相同膨胀系数3.3×10-6/K硼硅玻璃。
所述的封接件玻璃管外径小于罩玻璃管内径5—20mm;封接件玻璃管长度不小于25mm,壁厚2mm--3mm;封接件玻璃管一端的内法兰内径小于封接件玻璃管201内径20mm--30mm,内法兰的厚度不小于4mm;所述的金属圆盖为0.3mm-0.8mm铝或可伐合金薄板。
所述的金属圆盖外径略小于内玻璃管内径,中部向外拱起,边缘为宽度8mm--12mm的平面环,用于与所述的内法兰内侧封接。
所述的内套式金属玻璃管封接结构的加工工艺:
(1)将一短段封接件玻璃管原料的一端用火焰加热至玻璃软化点后,用模具将其增厚制成所述的内法兰;
(2)将冲压成型所述的金属圆盖放置在封接件玻璃管内,并将其边缘的平面环贴合内法兰的内平面,在二者之间夹放铅丝或铝丝后一并放入热压封设备的电加热炉中,加热加压完成金属玻璃封接件制作。
所述的热压封设备由一旋转平台和立式冲压机组成,沿旋转平台上等距放置多个可上开盖电加热炉,加热炉依次对所述的金属玻璃封接件温控加热,到设定的温度时,旋转到冲压机冲压位置,完成加压热封。
本发明的优点是:所述的金属玻璃封接件长度不到为整支金属玻璃真空太阳集热管的1%,对内玻璃管法兰内平面热压封密封简单易行,金属玻璃封接件的内玻璃管套插入罩玻璃管,同轴状的两玻璃管环封工艺简单,能机械化连续生产。从而达到降低成本的目的。
附图说明
图1是本发明的内套式金属与玻璃管封接结构(封接件)的轴向剖视图;
图2是图1的俯视图;
图3是采用图1所示的封接件制作的金属玻璃真空太阳集热管第一实施例的剖视结构示意图;
图4是图3的的A-A剖视图;
图5是采用图1所示的封接件制作的金属玻璃真空太阳集热管第二实施例的剖视结构示意图;
图6是图5的B-B剖视图;
图7是采用图1所示的封接件制作的金属玻璃真空太阳集热管第三实施例的剖视结构示意图;
图8是图7的C-C剖视图;
图9是现有技术的玻璃金属热压封结构示意图;
图10是图9的D-D剖视图。
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作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。
参见图1和图2,本发明由内套式金属与玻璃管封接结构组成的金属玻璃封接件20的具体结构为:以配合外径为102mm罩玻璃管为例,内玻璃管201外径取90mm,内玻璃管长度不小于30mm,壁厚2mm,端部向内增厚成一内法兰环2011,该法兰环内径为66mm,厚度是5mm,法兰两端面平行。
拉伸冲压0.3-0.6mm厚度铝或可伐薄板成向外拱起的金属圆盖202,外径取80mm,外边缘为宽8mm平面环,中部的直径线上冲出两个对称设置的直径8mm 通孔2021,将冲压成型的金属圆盖202放置在内玻璃管201内,贴合玻璃法兰2011内平面上,中间夹放铝丝或铅丝203后一并放入热压封设备的加热电炉中,加热加压完成金属玻璃封接件制作。
第一实施例:参见图3和图4,采用上述金属玻璃封接件20制成的一种玻璃金属太阳能真空管,其结构和制作方法为:将带有选择性吸收镀层的铝或铜薄板制成的圆吸热筒302,作为金属吸热体,在圆吸热筒302上焊好的直径为8mm铜管U形管303,后者的两开口端管穿入所述的金属玻璃封接件20的金属圆盖202上的两个通孔2021(参见图2),并施以钎焊焊封于305。两U形管端3031伸出金属玻璃封接件20内玻璃管201的开口端外。
罩玻璃管301一端密闭成半球形3011,吸热体及金属玻璃封接件20整体插入罩玻璃管301,所述的金属玻璃封接件20的玻璃内管201开口端和罩玻璃管301一端齐平,两玻璃管处同轴状,尔后用熔封法将两玻璃管互相熔连成环形304。
继而用常规的真空太阳集热管真空排气工序,封闭设置在罩玻璃管尾端3011上小直径排气管3012。完成所发明的金属玻璃真空太阳集热管制作。
第二实施例:参见图5和图6,采用上述金属玻璃封接件20制成的第二种玻璃金属太阳能真空管,与第一实施例不同之处是吸热体由金属平板402和金属热管403组成,金属平板402可以是铝或铜条带。在金属平板402的中线上焊一金属热管403蒸发段4031,该金属热管403穿入金属玻璃封接件20的金属圆盖的中心孔,并在蒸发段4031上部钎焊焊封404。热管的冷凝段4032伸出内玻璃管201开口端外,其他实施方案同第一实施例。
第三实施例:参见图7和图8,采用两个金属玻璃封接件20制作的双端开口金属玻璃真空太阳集热管,也可称作直通式金属玻璃集热管。在罩玻璃管501两端分别设置了一个金属玻璃封接件20,多棱体或圆筒形吸热体502上超声或激光焊接一直通铜管或铝管503,该金属管两端5031弯成Z字形,以吸收金属吸热体热胀冷缩。两管端从金属玻璃封接件20的金属圆盖202中心孔穿出并封焊于504,一端金属圆盖202上设置了一金属小排气管505,真空排气后封闭,即制成了双端开口直通式金属玻璃真空集热管。
Claims (9)
1.一种采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,包括罩玻璃管和金属吸热体,金属吸热体密封地安装在罩玻璃管内,该罩玻璃管的顶端封闭,与金属吸热体连接的导热管穿出罩玻璃管的底端,其特征在于,在所述的罩玻璃管的底端装有采用内套式金属玻璃管封接结构的金属玻璃封接件,该金属玻璃封接件包括封接件玻璃管和金属圆盖,在该封接件玻璃管的顶端设有缩口形成的内法兰,采用金属玻璃热压封将所述的金属圆盖封接在封接件玻璃管顶端内法兰的内平面上,在该金属圆盖上设置一个或两个通孔用于穿过金属吸热体的导热管并相互焊接;该封接件玻璃管的外径小于该罩玻璃管内径并同轴设置,两者的底端平齐,通过熔封将两者的平齐端相互连接成环形。
2.根据权利要求1所述的采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,其特征在于,所述的金属吸热体为一圆筒形或多棱筒形,其外表面镀有太阳能选择性吸收镀层,在金属吸热体的内表面用超声焊或激光焊接U形金属管作为所述的导热管,该U形金属管的两端穿出金属圆盖的通孔并与通孔的边缘钎焊。
3.根据权利要求1所述的采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,其特征在于,所述的金属吸热体为金属平板,金属平板的单面或双面镀有太阳能选择性吸收镀层;所述的导热管为金属热管,其蒸发段与该金属平板一侧焊接,该金属热管的冷凝段穿出金属圆盖的通孔并与通孔的边缘钎焊。
4.一种采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,包括罩玻璃管和金属吸热体,金属吸热体密封地安装在罩玻璃管内,其特征在于,在所述的罩玻璃管的两端各装有一个内套式金属玻璃管封接结构,该内套式金属玻璃管封接结构包括封接件玻璃管和金属圆盖,在该封接件玻璃管的顶端设有缩口形成的内法兰,采用金属玻璃热压封将所述的金属圆盖封接在封接件玻璃管顶端内法兰的内平面上,在该金属圆盖上设置一个通孔;该封接件玻璃管的外径小于该罩玻璃管内径并同轴设置,该封接件玻璃管的底端与该罩玻璃管的端面齐平,通过熔封将两者的平齐端相互连接成环形;所述的金属吸热体为半圆筒形、多棱体或圆筒形,在金属吸热体上焊接一直通铜管或铝管作为导热管,该导热管的两端呈Z形弯向该金属圆盖的中部,并从该金属圆盖的通孔穿出,与通孔的边缘钎焊;在一端的金属圆盖设置了一金属小排气管,真空排气后封闭。
5.根据权利要求1或4所述的采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,其特征在于,所述的封接件玻璃管及罩玻璃管采用相同膨胀系数3.3×10-6/K硼硅玻璃。
6.根据权利要求1或4所述的采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,其特征在于,所述的封接件玻璃管外径小于罩玻璃管内径5—20mm;封接件玻璃管长度不小于25mm,壁厚2mm--3mm;封接件玻璃管一端的内法兰内径小于封接件玻璃管内径20mm--30mm,内法兰的厚度不小于4mm;所述的金属圆盖为0.3mm-0.8mm铝或可伐合金薄板。
7.根据权利要求1或4所述的采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,其特征在于,所述的金属圆盖外径略小于封接件玻璃管内径,中部向外拱起,边缘为宽度8mm--12mm的平面环,用于与所述的内法兰内侧封接。
8.根据权利要求1或4所述的采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,其特征在于,所述的内套式金属玻璃管封接结构的加工工艺:
(1)将一短段封接件玻璃管原料的一端用火焰加热至玻璃软化点后,用模具将其增厚制成所述的内法兰;
(2)将冲压成型所述的金属圆盖放置在封接件玻璃管内,并将其边缘的平面环贴合内法兰的内平面,在二者之间夹放铅丝或铝丝后一并放入热压封设备的电加热炉中,加热加压完成金属玻璃封接件制作。
9.根据权利要求8所述的采用内套式金属玻璃管封接结构的太阳集热管,其特征在于,所述的热压封设备由一旋转平台和立式冲压机组成,沿旋转平台上等距放置多个可上开盖电加热炉,加热炉依次对所述的金属玻璃封接件温控加热,到设定的温度时,旋转到冲压机冲压位置,完成加压热封。
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