CN110470061A - 一种贯通式真空集热管加工工艺及其内管成型装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种贯通式真空集热管加工工艺及其内管成型装置，其通过采用全新的生产工艺以及专用的辅助设备，将内管实现变径区的成型同时在外管上连接尾管，清洗后将内外管结合并在结合时实现抽真空以及烘干处理；结合完毕后将尾管去除并高温作用吸气剂模块，使内部空气完全被排空实现真空处理，经过本装置所示实现的贯通式真空集热管，其配合专用的变径区成型装置可有效的提升成型效率，降低破损率。通过本生产工艺和其辅助装置所成型的贯通式真空集热管，其在热量收集以及热量保持上较现有产品有了很大提升，同时其变径区内径较现有产品增大，在通风量上有了较大的提升，同时其外管外径尺寸不变，可有效提高单位面积内的密排数量。

Description

一种贯通式真空集热管加工工艺及其内管成型装置
技术领域
本发明属于太阳能采光装置技术领域，尤其涉及一种贯通式真空集热管加工工艺及其内管成型装置。
背景技术
周知，在太阳能采暖换热技术领域，随着太阳能换热技术的提高，行业内已经从单纯的单向采暖管逐渐向双向贯穿方式改进，目前市面上也存在部分改善产品，但是此类改善产品在实际使用过程中仍然存在着技术上的制约及不足：例如，改善产品如201180003241.6的太阳能真空管，其是通过膨胀节来实现玻璃管受热时变径的余量吸收，以此防止真空管受热而导致损毁，实际制作过程中，此种结构设置的真空管无法将真空腔内部彻底抽真空，在端部融合时容易将空气导入，造成假真空，影响保温效果；再者，此种真空管在外径上设置多个凸起会严重影响单位面积内的吸热管安装数量，对实际产品的组装带来非常大的技术弊端。
针对以上，本申请人创造性的提出了申请号为201920814707.4的一种贯通式真空集热管，此种结构的真空集热管在结构功能上较现有产品有了很大的提升，但是在该产品试验阶段，其成型较为困难，本申请人经过多次改善，现通过工艺改善，其在成型效率以及成型品质上得到了大大的提高。
发明内容
为实现以上所述的技术功能，本发明在申请号为201920814707.4的基础上，提出了该种贯通式真空集热管的生产工艺，其能够通过较为先进的生产工艺实现其生产的目的，从而提高其成型效率以及成型精度。
本发明所提出的贯通式真空集热管加工工艺，
其采用玻璃材质的内管和外管端部成型，内管的外径上设置有多个变径区；内管的外径和外管内壁之间卡固有一个卡环，所述的卡环固定有一个吸气剂模块；
以上所述的贯通式真空集热管的生产步骤如下：
⑴内管加工：
①内管采用玻璃材质管材成型；内管坯料在转动的同时在变径区域进行局部加热，加热温度800℃～1200℃，待内管毛坯柔软后采用整形装置下压变径区域，通过整形装置将内管变径区域挤压变形；对每个内管外径上的变径区皆通过高温烘烤实现成型；
②将毛管料两端裁切，得到标准长度，同时两端退火，加热温度500℃～800℃度，加热时间20～40秒；
③内管清洗，采用纯净水浸泡清洗15～25分钟，内管清洗后烘干并退火，加热温度500℃～600℃，保温时长15～25分钟；所述的加热温度增温以及降温时，在20分钟时间内增温至所需温度，保温加热后降温处理，在45～60分钟内降温至280℃～330℃内；然后通过快冷的方式，在25～35分钟内降温至100℃内。
④内管外壁镀膜；
⑵外管加工：
①取外管毛坯管料裁切至标准长度；
②外管清洗；
③外管外壁高温烘烤溶穿后将尾管焊接至外管上并保持尾管与外管内部贯通；焊接完毕后尾管区域退火处理，烘烤温度500℃～600℃，烘烤时间5～8分钟；
⑶套管加工：
将内管套入至外管中，并在外管和内管之间卡固卡环，所述的卡环上设置有吸气剂模块随内管一同卡固在外管上；
⑷真空管两端密封：
将套装后的外管和内管放置在驱动轮上，通过驱动轮的转动带动真空管转动，此时在真空管一端塞入定位芯轴，所述的定位芯轴的轴心线和内管轴心线以及外管轴心线同轴设置，通过定位芯轴的塞入实现内管和外管的同心约束；
分别烘烤外管和内管两端并实现端部融合；
⑸退火，在退火设备中加热500℃～800℃，持续时间6分钟；
⑹在退火后2分钟时间内，采用负压设备和尾管结合实现抽真空，抽真空同时对真空管进行加温处理以排掉玻璃内的气体同时防止内部冷凝液体的产生；
⑺将真空管上的尾管高温切除并将贯穿孔封堵。
在步骤⑴中对内管进行加工时，在内管上加工变径区时，加工过程为：先让内管匀速旋转，对真空管内管需加工部分均匀加热，加热至玻璃软化点，然后用成型模缓慢下压内管软化点部位，以此形成一个向内的凹槽。
所述的变径区深度不超过20mm，变径区的宽度不超过50mm。
在步骤⑹中，对本真空集热管进行抽真空处理时，外部设备工作压力为一个大气压,内外管腔室内的压力≦0.09Pa，加热温度≧380°。
在步骤⑴中对内管进行加工时，本生产工艺的重点在于内管成型时的变径区成型，通过目前市面上的常规装置进行加工时易产生多种不良，本申请人经过技术攻关，现公开一种专门针对内管成型而设计的专用装置：
所述的专用装置包括固定部和移动部，固定部的顶部设置有两根驱动轴，每根驱动轴上皆设置有多个驱动轮，两根驱动轴联动并通过驱动轮带动内管毛坯转动；移动部的顶部左右方向上设置有横向导向装置，所述的横向导向装置上设置有一个横移块，横移块顶部设置有纵向导向装置，纵向导向装置的顶部设置有纵移块，纵移块的前侧设置有一个燃烧装置可随纵移块前后移动；纵移块的顶部设置有竖向固定装置，所述的竖向固定装置上设置有中部转轴，所述的中部转轴上铰接有驱动杆，驱动杆上固定有整形装置并且驱动杆可以中部转轴为转点实现摆动以此实现对驱动轮上方的内管毛坯进行挤压整形动作。
所述的竖向固定装置上设置有一个导向轮，一根弹性部件底端固定在纵移块上，其绕过导向轮后固定在驱动杆上。
所述的竖向固定装置上焊接设置有一个定位装置，在中部转轴区域固定有一个延伸装置，所述的延伸装置可随驱动杆摆动并且其上方竖向固定有一个定位杆，所述的延伸装置和定位装置呈90度设置，驱动杆摆动时，以定位杆和定位装置挤压接触实现变径区成型时的定位。
本发明的有益效果：本发明通过以上结构设置，其通过采用新的生产工艺以及专用的辅助设备，将内管实现变径区的成型同时在外管上连接尾管，清洗后将内外管结合并在结合时实现抽真空以及烘干处理；结合完毕后将尾管去除并高温作用吸气剂模块，使内部空气完全被排空实现真空处理，经过本装置所示实现的贯通式真空集热管，其配合专用的变径区成型装置可有效的提升成型效率，降低破损率。通过本生产工艺和其辅助装置所成型的贯通式真空集热管，其在热量收集以及热量保持上较现有产品有了很大提升，同时其变径区内径较现有产品增大，在通风量上有了较大的提升，同时其外管外径尺寸不变，可有效提高单位面积内的密排数量，增加受热面积，提高换热率。
附图说明
本发明共有附图7幅，其中：
图1是本贯通式真空集热管产品外观结构示意图；
图2是本贯通式真空集热管内部剖视结构示意图；
图3是本贯通式真空集热管内管变径区成型装置结构示意图；
图4是本贯通式真空集热管内管变径区成型装置局部放大示意图；
图5是图4中A区域放大结构示意图；
图6是本贯通式真空集热管内管和外管结合状态示意图；
图7是本贯通式真空集热管内管清洗后烘干并退火加温曲线图；
附图中：1、管体，10、外管，11、内管，12、变径区，13、卡环，14、吸气剂模块，15、尾管，16、结合驱动轮，17、定位芯轴，2、变径区成型装置，21、固定部，22、移动部，23、横向导向装置，3、驱动轴，31、驱动轮，32、驱动电机，33、驱动齿轮，4、竖向固定装置，41、横移块，42、纵向导向装置，43、纵移块，44、定位杆，45、定位装置，46、导向轮，47、驱动杆，48、连接装置，49、整形装置，50、中部转轴，51、延伸装置，52、导气管，53、拉动手柄，54、燃烧装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。
如附图所示，本发明方案所针对的贯通式真空集热管通体采用高硼硅玻璃材质的内管11和外管10在端部成型，内管11的外径上设置有多个变径区12；内管11的外径和外管10内壁之间卡固有一个卡环13，所述的卡环13固定有一个吸气剂模块14；
以上所述的贯通式真空集热管的生产步骤具体如下：
⑴内管加工：
①内管采用圆形高硼硅玻璃材质管材成型；如图3和图4以及图5所示，内管坯料在转动的同时在变径区12进行局部加热，加热温度1000℃，待内管毛坯柔软后采用整形装置49下压变径区域，通过整形装置49将内管变径区域挤压变形；对每个内管外径上的变径区皆通过高温烘烤实现成型。本发明陪配合以上工艺，特设计了一款专用装置，其具体结构如下：
变径区成型装置2包括固定部21和移动部22，固定部21的顶部设置有两根驱动轴3，每根驱动轴3上皆设置有多个驱动轮31，两根驱动轴3的端部皆设置有驱动齿轮33通过链条和驱动电机32联动，通过驱动轮31带动内管毛坯转动；如图4所示，移动部22的顶部左右方向上设置有横向导向装置23，所述的横向导向装置23上设置有一个横移块41，横移块41顶部设置有纵向导向装置42，纵向导向装置42的顶部设置有纵移块43，纵移块43的前侧螺栓固定有一个燃烧装置54可随纵移块43前后移动，所述的燃烧装置54的后端连接气管52，以上所述纵向导向装置42和横向导向装置23皆为导轨；通过以上结构设置，纵移块43的顶部设置有竖向固定装置4，所述的竖向固定装置4上设置有中部转轴50，所述的中部转轴50上铰接有驱动杆47，驱动杆47上通过连接装置48固定有整形装置49并且驱动杆47可以中部转轴50为转点实现摆动以此实现对驱动轮31上方的内管毛坯进行挤压整形动作。
以上结构设置后，使用者通过在横向导向装置23上左右推动横移块41实现不同变径区的调整，再通过在纵移块43上设置拉动手柄53，实现对纵移块43在纵向导向装置42上的驱动，其工作时，通过前后调整拉动手柄53实现燃烧装置54在内管10下方的前后移动，实现对内管的加热与否。
进一步的，所述的竖向固定装置4上设置有一个导向轮46，一根弹性部件底端固定在纵移块43上，其绕过导向轮46后固定在驱动杆47上，通过此种设置，当使用者在按压动作下实现变径区12的成型后，在弹性部件的左右下，其拉动驱动杆47恢复原位。
再进一步的，为防止人员操作时，手动操作无法实现同一内管上的多个变径区12的深度相同，特在竖向固定装置4的后侧面上焊接设置有一个定位装置45，在中部转轴50区域固定有一个延伸装置51，所述的延伸装置51可随驱动杆47摆动并且其上方竖向固定有一个定位杆44，所述的延伸装置51和定位装置皆为板状金属，通过焊接的方式固定且两者呈90度设置，驱动杆47摆动时，以定位杆44和定位装置45挤压接触实现变径区12成型时的定位。
通过本步骤的成型后，所述的变径区12的深度不超过20mm，变径区的宽度不超过50mm；
②以上步骤完成后，将内管的两端裁切，得到标准长度，同时两端退火，加热温度700℃，加热时间30秒；
③内管清洗，采用纯净水进行浸泡清洗20分钟，内管清洗后烘干并退火，加热温度570度，保温时长20分钟；具体步骤如图7所示，所述的加热温度增温以及降温时，在20分钟时间内增温至所需温度，温度570度，保温时长20分钟，此步骤的目的是彻底的实现残余应力的消除，彻底消除产品安全隐患；保温加热后降温处理，在50分钟内降温至320℃内，目的是防止温度降低过快而导致局部应力的产生；然后通过快冷的方式，在25分钟内降温至100℃内，通过此步骤实现玻璃材质的硬度提升。
④内管外壁镀膜，此步骤在太阳能加热管行业通用，在此不作为重点赘述；
⑵外管10的加工：
①取外管10毛坯管料裁切至标准长度；
②外管清洗，采用纯净水进行浸泡清洗10分钟；
③外管10外壁高温烘烤溶穿后将尾管焊接至外管上并保持尾管与外管内部贯通；焊接完毕后尾管区域退火处理，烘烤温度700度，烘烤时间6分钟；
⑶套管加工：
此步骤目的是将内管11套入至外管10中，并在外管10和内管11之间卡固金属卡环13，所述的卡环13上设置有吸气剂模块14随内管11一同卡固在外管10上，此步骤操作时，先将内管插入至外管中，在外管端部距离边缘10-20厘米范围内将卡环13塞入后将内管11推入至外管中；
⑷真空管两端密封：
如图6所示，本步骤是将套装后的外管10和内管11放置在结合驱动轮16上，通过结合驱动轮16的转动带动外管10和内管11同时转动，此时在管体1的一端塞入定位芯轴17，所述的定位芯轴17的轴心线和内管11的轴心线以及外管10的轴心线同轴设置，通过定位芯轴17的塞入实现内管11和外管10的同心约束，分别烘烤外管10和内管11两端并实现端部融合；
⑸退火，烘烤温度500-800度，烘烤时间6分钟;
⑹在退火后2分钟时间内，采用负压设备和尾管结合实现抽真空，将内部冷凝液体的抽出，抽掉内外管之间的空气，抽真空同时对真空管进行加温处理以排掉玻璃内的气体；本发明在实际作业时，抽真空同时对真空管进行加温处理以排掉玻璃内的气体同时防止内部冷凝液体的产生，对本真空集热管进行抽真空处理时，外部设备工作压力为一个大气压,内外管腔室内的压力≦0.09Pa，加热温度≧380°
⑺将真空管上的尾管高温切除并将贯穿孔封堵。
⑻烤消内外管之间的吸气剂；
综上，本发明通过以上结构设置，其通过采用新的生产工艺以及专用的辅助设备，将内管实现变径区的成型同时在外管上连接尾管，清洗后将内外管结合并在结合时实现抽真空以及烘干处理；结合完毕后将尾管去除并高温作用吸气剂模块，使内部空气完全被排空实现真空处理，经过本装置所示实现的贯通式真空集热管，其配合专用的变径区成型装置可有效的提升成型效率，降低破损率。通过本生产工艺和其辅助装置所成型的贯通式真空集热管，其在热量收集以及热量保持上较现有产品有了很大提升，同时其变径区内径较现有产品增大，在通风量上有了较大的提升，同时其外管外径尺寸不变，可有效提高单位面积内的密排数量，增加受热面积，提高换热率。

Claims (7)

1.一种贯通式真空集热管加工工艺，其采用玻璃材质的内管和外管端部成型，内管的外径上设置有多个变径区；内管的外径和外管内壁之间卡固有一个卡环，所述的卡环固定有一个吸气剂模块；以上所述的贯通式真空集热管的生产步骤如下：其特征在于：
⑴内管加工：
①内管采用玻璃材质管材成型；内管坯料在转动的同时在变径区域进行局部加热，加热温度800℃～1200℃，待内管毛坯柔软后采用整形装置下压变径区域，通过整形装置将内管变径区域挤压变形；对每个内管外径上的变径区皆通过高温烘烤实现成型；
②将毛管料两端裁切，得到标准长度，同时两端退火，加热温度500℃～800℃度，加热时间20～40秒；
③内管清洗，采用纯净水浸泡清洗15～25分钟，内管清洗后烘干并退火，加热温度500℃～600℃，保温时长15～25分钟；所述的加热温度增温以及降温时，在20分钟时间内增温至所需温度，保温加热后降温处理，在45～60分钟内降温至280℃～330℃内；然后通过快冷的方式，在25～35分钟内降温至100℃内。
④内管外壁镀膜；
⑵外管加工：
①取外管毛坯管料裁切至标准长度；
②外管清洗；
③外管外壁高温烘烤溶穿后将尾管焊接至外管上并保持尾管与外管内部贯通；焊接完毕后尾管区域退火处理，烘烤温度500℃～600℃，烘烤时间5～8分钟；
⑶套管加工：
将内管套入至外管中，并在外管和内管之间卡固卡环，所述的卡环上设置有吸气剂模块随内管一同卡固在外管上；
⑷真空管两端密封：
将套装后的外管和内管放置在驱动轮上，通过驱动轮的转动带动真空管转动，此时在真空管一端塞入定位芯轴，所述的定位芯轴的轴心线和内管轴心线以及外管轴心线同轴设置，通过定位芯轴的塞入实现内管和外管的同心约束；
分别烘烤外管和内管两端并实现端部融合；
⑸退火，在退火设备中加热500℃～800℃，持续时间6分钟；
⑹在退火后2分钟时间内，采用负压设备和尾管结合实现抽真空，抽真空同时对真空管进行加温处理以排掉玻璃内的气体同时防止内部冷凝液体的产生；
⑺将真空管上的尾管高温切除并将贯穿孔封堵。
2.根据权利要求1所述的一种贯通式真空集热管加工工艺，其特征在于：在步骤⑴中对内管进行加工时，在内管上加工变径区时，加工过程为：先让内管匀速旋转，对真空管内管需加工部分均匀加热，加热至玻璃软化点，然后用成型模缓慢下压内管软化点部位，以此形成一个向内的凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种贯通式真空集热管加工工艺，其特征在于：所述的变径区深度不超过20mm，变径区的宽度不超过50mm。
4.根据权利要求1所述的一种贯通式真空集热管加工工艺，其特征在于：在步骤⑹中，对本真空集热管进行抽真空处理时，外部设备工作压力为一个大气压,内外管腔室内的压力≦0.09Pa，加热温度≧380°。
5.一种内管成型装置，用于如权利要求5所述的贯通式真空集热管加工工艺，其特征在于：本内管成型装置包括固定部和移动部，固定部的顶部设置有两根驱动轴，每根驱动轴上皆设置有多个驱动轮，两根驱动轴联动并通过驱动轮带动内管毛坯转动；移动部的顶部左右方向上设置有横向导向装置，所述的横向导向装置上设置有一个横移块，横移块顶部设置有纵向导向装置，纵向导向装置的顶部设置有纵移块，纵移块的前侧设置有一个燃烧装置可随纵移块前后移动；纵移块的顶部设置有竖向固定装置，所述的竖向固定装置上设置有中部转轴，所述的中部转轴上铰接有驱动杆，驱动杆上固定有整形装置并且驱动杆可以中部转轴为转点实现摆动以此实现对驱动轮上方的内管毛坯进行挤压整形动作。
6.根据权利要求5所述的用于贯通式真空集热管加工工艺的内管成型装置，其特征在于：所述的竖向固定装置上设置有一个导向轮，一根弹性部件底端固定在纵移块上，其绕过导向轮后固定在驱动杆上。
7.根据权利要求5所述的用于贯通式真空集热管加工工艺的内管成型装置，所述的竖向固定装置上焊接设置有一个定位装置，在中部转轴区域固定有一个延伸装置，所述的延伸装置可随驱动杆摆动并且其上方竖向固定有一个定位杆，所述的延伸装置和定位装置呈90度设置，驱动杆摆动时，以定位杆和定位装置挤压接触实现变径区成型时的定位。
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