CN111578529A - 玻璃金属直通管生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种玻璃金属直通管生产工艺，属于太阳能集热管技术领域，将金属密封波纹管一端焊接在端盖I通孔边缘处；将端盖I与两端开口的的玻璃外罩其中一端热压封连接；将金属内胆同轴置于玻璃外罩内，金属内胆A端穿过金属密封波纹管I后与金属密封波纹管焊接；金属密封波纹管II一端穿过同样开设有通孔的端盖II后与端盖II焊接；金属内胆B端穿过步骤IV中的金属密封波纹管II另一端；将端盖II与玻璃外罩另一端热压封连接；将步骤V中金属内胆B端与金属密封波纹管II焊接。本发明金属内管的热膨胀会通过波纹管道的弹性复位而卸掉膨胀载荷，消除了金属内管热膨胀对玻璃管外罩保的损害。

Description

玻璃金属直通管生产工艺
技术领域
本发明提供一种玻璃金属直通管生产工艺，属于太阳能集热管技术领域。
背景技术
太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，它具有资源丰富、取之不尽、用之不竭、不会污染环境和破坏生态平衡等优点。因此在石化燃料逐年减少、国际能源形势日趋严峻的今天，开发利用太阳能是实现能源供应多元化、保证能源安全的重要途径之一。聚焦器型太阳能真空集热管可以应用在工业加热以及发电领域，是未来太阳能光热产业的重要发展方向，它的性能的好坏直接关系到未来光热产业发展的快慢。
目前，在我国太阳能热水器领域有三种基本形式存在，1、全玻璃真空管太阳能热水器；2、平板式热水器；3、闷晒式热水器。随着建筑物向小高层和高层领域发展，低层建筑物多以坡顶屋面设计，从而给目前太阳能热水器和建筑物一体化设计带来普及使用的难题：现有的太阳能真空集热管，无论双玻璃管式或金属内管式均为单开口，其一般为底端封闭，上端插入能保温的水箱中。使用过程中存在如下问题：一是内外管玻璃温度差别大，在恶劣气候条件下受应力、外力等作用容易炸裂。二是不能承压，必须有很大的储水箱与其配合使用，且集热管与水箱连接不便，连接处密封材料易老化造成漏水。三是一旦一只管子炸裂漏水，会影响整个系统的使用。四是只能间歇使用，且用后忘记注凉水就影响下次使用。五是一般情况下只能置放于屋顶，不适于高层建筑使用，且与建筑设计的结合上存在致命弱点。
因此直通型的真空集热管就成了优选，而真空集热管一般由表面涂覆或溅射太阳选择性吸收涂层的金属内管及环绕金属内管的玻璃外管组成。玻璃外管与金属内管之间通过抽真空以减少热损失，但是由于集热管中玻璃与金属内胆的表面温度不同以及膨胀系数的差异，因此管件非常容易炸裂损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷的玻璃金属直通管生产工艺，其能实现生产的玻璃金属直通管不会炸裂满足集热要求的特点。
为解决上述问题，本发明提供一种玻璃金属直通管生产工艺，所述玻璃金属直通管包括端盖I、端盖II、金属密封波纹管、金属密封波纹管II、金属内胆和带法兰口的玻璃外罩，其生产工艺包括以下步骤：
I、端盖I中心设有通孔，将金属密封波纹管一端焊接在端盖I通孔边缘处；
II、将端盖I与两端开口的的玻璃外罩其中一端热压封连接；
III、将金属内胆同轴置于玻璃外罩内，金属内胆A端穿过金属密封波纹管I后与金属密封波纹管另一端焊接；
IV、金属密封波纹管II一端穿过同样开设有通孔的端盖II后与端盖II焊接；
V、金属内胆B端穿过步骤IV中的金属密封波纹管II另一端；
VI、将端盖II与玻璃外罩另一端热压封连接；
VII、将步骤V中金属内胆B端与金属密封波纹管II焊接；
VIII、在室温下，通过端盖II上焊接的排气嘴进行排气，使玻璃管与该镀膜金属内胆之间形成真空；
IX、通过阶梯式降温完成工艺。
玻璃罩内设置金属内胆，当玻璃罩破损时候系统仍然能正常运行，并且容易对破损的玻璃罩进行维修或者更换，同时金属内胆可提高热效率，同时防止炸裂，直通式设计可在使用时串联，冷水进水与热水出水端分开，冷水与热水的接触界面很小，使得冷热水混合损失大幅降低，减少辅助加热器的用电量，也防止冷热水过度混合，从而实现冷水推动热水至出水管。法兰与玻璃外罩一体式设计，一体式法兰口避免了内部介质对焊缝处的晶间腐蚀，提高了集热管的寿命及安全性。解决了因现有的封接方式造成的集热管爆裂，及难以密封，易漏水的问题。
优选的，步骤II与步骤VI工艺相同，具体的包括以下步骤：
IIa、在500-800℃的恒温箱中，通过定位卡盘将端盖I与玻璃外罩上的法兰口固定在一起，所述端盖I与玻璃外罩上的法兰口之间设有合金焊料；
IIb、通过模具给予端盖I1.5t-7t的压力3-10min，将端盖I与玻璃外罩热压封在一起；
IIc、起模去掉压力，恒温箱停止保温，打开恒温箱二分之一后静置2-4分钟时间后将恒温箱全部打开。
优选的，金属内胆A端与金属密封波纹管焊接后，金属内胆B端受到牵引力，使金属密封波纹管压缩后，金属内胆B端与金属密封波纹管II焊接。
优选的，金属内胆与玻璃外罩同中心放置后将金属内胆向端盖I移动1.5-3mm，然后将金属内胆A端与金属密封波纹管的顶端焊接，金属内胆B端受到牵引力，使金属密封波纹管压缩3-6mm，金属内胆B端与金属密封波纹管II顶端焊接。
以光照800w/m2的功率计算，真空管最高空晒温度在260℃，不锈钢金属内胆膨胀系数在11*10-6，膨胀量为11*10-6*30％(保险系数)＝1.8mm，即在最大空晒温度情况下金属内胆每米约2mm膨胀量，因此通过两端的金属密封波纹管提前给金属内胆两端各1.5-3mm的预膨胀量，使其在膨胀时，与金属密封波纹管弹力互相消除，使金属密封波纹管形变趋近于0，保证了设备的安全性。
优选的，步骤IX具体的包括：
IXa、在450—520℃恒温箱环境中，保温70-120min；
IXb、停止加热后，将烤箱提起1/3，静置10-20min；
IXc、再将恒温箱提起1/3，静置5-10min；
IXd、将所述排气嘴密封；
IXe、再将恒温箱提起1/3，完成工艺。
优选的，所述恒温箱采用电热管加热，同时恒温箱内还设有温度传感器。
5、优选的，步骤VIII所述排气方式采用立式排气或卧式排气。所述排气嘴通过三通阀门分别与真空机组和惰性气源连接。气嘴在抽真空或充满惰性气体后进行密封处理，三通阀控制真空机组与惰性气源和排气嘴之间的气路通断，避免惰性气体充入真空机组。热水直接蓄存金属内胆内腔中，直接利用真空的良好保温性能，热损失小，而且省去了外置保温材料的费用。
优选的，步骤还包括将金属内胆安装支撑弹簧卡，支撑弹簧卡或金属内胆外壁放置吸气剂。用支撑弹簧卡将金属内胆支撑在玻璃外罩内壁上，吸气剂为钡-铝吸气剂。钡-铝吸气剂能够保证全玻璃真空太阳集热管的加热和保温功能。本发明使用支撑弹簧卡支撑玻璃外罩与金属内胆，在仓储和运输流转过程中端部封接处受到外力冲击，支撑弹簧卡也可以有效减少外力对封接处的影响，同时及时也可以避免热胀冷缩带来的问题。
优选的，所述金属内胆外壁复合有选择性吸热涂层。
优选的，所述金属内胆内壁设有金属层或非金属防腐材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明不用储水箱，既是集热器也是储水器，不再需要采用水箱，实现了太阳能热水器承压无水箱设计，采用直通式结构，可方便的进行串联连接，满足多样化的用水需求，当该组合直通式太阳集热管正常横置使用时，当金属内管表面涂覆的太阳选择性吸收涂层吸收太阳能而升高温度时，金属内管的热膨胀会通过波纹管道的弹性复位而卸掉膨胀载荷，消除了金属内管热膨胀对玻璃管外罩保的损害。
附图说明
图1是本发明的压模示意图；
图2是本发明的立式排气示意图；
图3是本发明的卧式排气示意图；
图中：1、金属内胆；2、玻璃外罩；3、金属密封波纹管；4、端盖I；5、排气嘴；6、恒温箱；7、模具；8、端盖II；9、金属密封波纹管II；10、电热管；11、温度传感器；12、金属内胆A端；13、金属内胆B端；14、三通阀门；15、真空机组；16、惰性气源。
具体实施方式
实施例1
如图1-2所示，下面结合附图对本发明作进一步说明：所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，所述玻璃金属直通管包括端盖I4、端盖II8、金属密封波纹管3、金属密封波纹管II9、金属内胆1和带法兰口的玻璃外罩2，所述金属内胆1外壁复合有选择性吸热涂层。
所述金属内胆1内壁设金属层。其生产工艺包括以下步骤:
I、端盖I4中心设有通孔，将金属密封波纹管3一端焊接在端盖I4通孔边缘处；
II、将端盖I4与两端开口的的玻璃外罩2其中一端热压封连接；具体的，IIa、在室温下，将端盖I4与玻璃外罩2放入600℃的恒温箱6中，所述恒温箱6采用电热管10加热，同时恒温箱6内还设有温度传感器11。通过定位卡盘将端盖4与玻璃外罩2上的法兰口固定在一起，所述端盖4与玻璃外罩2上的法兰口之间设有合金焊料；
IIb、通过模具7给予端盖4 4.5t的压力7min，将端盖4与玻璃外罩2热压封在一起；
IIc、起模去掉压力，恒温箱6停止保温，打开恒温箱6二分之一静置2-4分钟时间后将恒温箱6全部打开。
III、将金属内胆1同轴置于玻璃外罩2内，金属内胆1安装支撑弹簧卡，支撑弹簧卡上放置吸气剂。金属内胆1与玻璃外罩2同中心放置后将金属内胆1向端盖I4移动2mm，然后将金属内胆A端12与金属密封波纹管3的顶端环形焊接，给予金属内胆B端13牵引力，使金属密封波纹管3压缩4mm，金属内胆B端13与金属密封波纹管II9顶端环形焊接，焊接后固定后撤掉牵引力，金属密封波纹管3、金属密封波纹管9在自身弹力作用下分别压缩2mm。
IV、金属密封波纹管II9一端穿过同样开设有通孔的端盖II8后与端盖II8焊接；
V、金属内胆B端13穿过步骤IV中的金属密封波纹管II9另一端；
VI、将端盖II8与玻璃外罩2另一端热压封连接；
VII、将步骤V中金属内胆B端13与金属密封波纹管II9焊接；
VIII、通过端盖II8上焊接的排气嘴5进行排气，使玻璃管与该镀膜金属内胆之间形成真空区域；采用卧式排气，所述排气嘴5通过三通阀门14分别与真空机组15和惰性气源16连接，在真空机组15抽完真空后通过三通阀门14关闭真空机组15，通入惰性气源16，惰性气源压力为1个大气压。
IX、通过阶梯式降温完成工艺，步骤IX具体的包括：
IXa、在450—520℃恒温箱环境中，保温70-120min；
IXb、停止加热后，将烤箱提起1/3，静置10-20min；
IXc、再将恒温箱6提起1/3，静置5-10min；
IXd、将所述排气嘴5密封；
IXe、再将恒温箱6提起1/3，完成工艺。

Claims (10)

1.一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，所述玻璃金属直通管包括端盖I(4)、端盖II(8)、金属密封波纹管(3)、金属密封波纹管II(9)、金属内胆(1)和带法兰口的玻璃外罩(2)，其生产工艺包括以下步骤：
I、端盖I(4)中心设有通孔，将金属密封波纹管(3)一端焊接在端盖I(4)通孔边缘处；
II、将端盖I(4)与两端开口的的玻璃外罩(2)其中一端热压封连接；
III、将金属内胆(1)同轴置于玻璃外罩(2)内，金属内胆A端(12)穿过金属密封波纹管I(3)后与金属密封波纹管(3)另一端焊接；
IV、金属密封波纹管II(9)一端穿过同样开设有通孔的端盖II(8)后与端盖II(8)焊接；
V、金属内胆B端(13)穿过步骤IV中的金属密封波纹管II(9)另一端；
VI、将端盖II(8)与玻璃外罩(2)另一端热压封连接；
VII、将步骤V中金属内胆B端(13)与金属密封波纹管II(9)焊接；
VIII、在室温下，通过端盖II(8)上焊接的排气嘴(5)进行排气，使玻璃管与该镀膜金属内胆之间形成真空；
IX、通过阶梯式降温完成工艺。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，步骤II与步骤VI工艺相同，具体的包括以下步骤：
IIa、在500-800℃的恒温箱(6)中，通过定位卡盘将端盖I(4)与玻璃外罩(2)上的法兰口固定在一起，所述端盖I(4)与玻璃外罩(2)上的法兰口之间设有合金焊料；
IIb、通过模具(7)给予端盖I(4)1.5t-7t的压力3-10min，将端盖I(4)与玻璃外罩(2)热压封在一起；
IIc、起模去掉压力，恒温箱(6)停止保温，打开恒温箱(6)二分之一后静置2-4分钟时间后将恒温箱(6)全部打开。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，金属内胆A端(12)与金属密封波纹管(3)焊接后，金属内胆B端(13)受到牵引力，使金属密封波纹管(3)压缩后，金属内胆B端(13)与金属密封波纹管II(9)焊接。
4.根据权利要求3所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，金属内胆(1)与玻璃外罩(2)同中心放置后将金属内胆(1)向端盖I(4)移动1.5-3mm，然后将金属内胆A端(12)与金属密封波纹管(3)的顶端焊接，金属内胆B端(13)受到牵引力，使金属密封波纹管(3)压缩3-6mm，金属内胆B端(13)与金属密封波纹管II(9)顶端焊接。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，步骤IX具体的包括：
IXa、在450—520℃恒温箱(6)环境中，保温70-120min；
IXb、停止加热后，将恒温箱(6)提起1/3，静置10-20min；
IXc、再将恒温箱(6)提起1/3，静置5-10min；
IXd、将所述排气嘴(5)密封；
IXe、再将恒温箱(6)提起1/3，完成工艺。
6.根据权利要求3所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，所述恒温箱(6)采用电热管(10)加热，同时恒温箱(6)内还设有温度传感器(11)。
7.根据权利要求1所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，步骤VIII所述排气方式采用立式排气或卧式排气，所述排气嘴(5)通过三通阀门(14)分别与真空机组(15)和惰性气源(16)连接。
8.根据权利要求1所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，步骤还包括将金属内胆(1)安装支撑弹簧卡，支撑弹簧卡或金属内胆(1)外壁放置吸气剂。
9.根据权利要求1所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，所述金属内胆(1)外壁复合有选择性吸热涂层。
10.根据权利要求1所述的一种玻璃金属直通管生产工艺，其特征在于，所述金属内胆(1)内壁设有金属层或非金属防腐材料。
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