CN113310221A - 一种具有真空管防爆功能的管式太阳能 - Google Patents

Abstract

一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，涉及太阳能热水器技术领域，包括真空管，所述真空管的内腔安装有防爆金属管，所述防爆金属管连接有密封环，所述密封环与真空管相配合，在所述防爆金属管与真空管之间设有3‑5mm的间隔距离，且所述防爆金属管与真空管之间连接有柔性支承件和减震弹簧。本发明规避了真空管与水流直接接触导致的真空管破裂和磨损，采用可抽出式防爆金属管，进一步避免了水垢问题造成的炸管，提高了真空管的使用寿命，适用于多种环境，使用价值高。

Description

一种具有真空管防爆功能的管式太阳能

技术领域

本发明涉及太阳能热水器技术领域，具体而言，涉及一种具有真空管防爆功能的管式太阳能。

背景技术

真空管是太阳能热水器的核心，他的结构如同一个拉长的暖瓶胆，内外层之间为真空，真空管采用玻璃材质，由于玻璃是热的不良导体，可以减少因传导而造成的热量损失。

根据中国专利在申请号为202011375654.4提出的一种防爆型太阳能热水器，该发明仅仅是实现了对太阳能热水器真空管的除尘，规避了水垢造成炸管。但是，真空管因吸热而带来的内外管之间存在着较大的温度差，根据热胀冷缩的原理，内管胀，外管缩，内外管之间存在着相当大的压力，当压力达到一定程度，真空管就因为承受不了而破裂，此种情况仍旧未能解决。

根据中国专利在申请号2020108840提出的一种太阳能集热器真空管结构，该发明虽然可以有效缓冲金属内管热胀冷缩引起的应力变化，但并不能解决由水垢问题引起的炸管问题，而且制作工艺复杂，不易实现。因此，本领域技术人员提供了一种具有真空管防爆功能的管式太阳能。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术中提出问题，继而提出了一种具有真空管防爆功能的管式太阳能。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，包括真空管，所述真空管的内腔安装有防爆金属管，所述防爆金属管连接有密封环，所述密封环密封套真空管上。

进一步地，所述防爆金属管包括喇叭形管口，所述喇叭形管口呈凹体状，所述喇叭形管口伸出真空管的管口与真空管的外壁形成一间隔腔。

进一步地，所述密封环设有一密封槽，所述密封槽与喇叭形管口相连接，所述密封环上设有间隔管，所述间隔管插接在间隔腔内部，所述间隔管中间开设有与真空管孔径大小相同的安装孔，与之配合的是，所述安装孔套在真空管上。

进一步地，所述密封环与真空管、防爆金属管配合后形成一个密封的腔体，减少了热量传递过程中产生热量损失，并且在喇叭形管口和真空管之间采用柔性连接，规避了冷热效应导致的真空管破裂。

优选地，所述真空管的内壁涂覆光谱性选择吸收涂层。

优选地，所述防爆金属管的管口呈凹形结构。

进一步地，所述真空管与防爆金属管采用内接，所述防爆金属管的管口部分与所述真空管的管口部分平齐，且所述防爆金属管与真空管之间设有一密封圈，所述密封圈处于防爆金属管的管口，此种连接方式使得真空管的结构更为紧凑。

进一步地，所述防爆金属管的内部形成有水流腔，且所述防爆金属管与真空管之间设有3-5mm的间距，设有的间距形成一减压腔，所述减压腔为防爆金属管和真空管之间提供了一定膨胀距离，避免了温度变化后导致真空管破裂。

进一步地，所述防爆金属管的外壁上熔接有柔性支承件，所述柔性支承件处于防爆金属管与真空管之间。

进一步地，所述真空管的内壁底面与防爆金属管之间设有减震弹簧，所述减震弹簧连接在防爆金属管的底端。

进一步地，所述防爆金属管与真空管之间无固定连接，可将防爆金属管取出，所述柔性支承件对防爆金属管起到固定作用，所述减震弹簧减缓了水流对于防爆金属管的冲击，有助于提高使用寿命。

优选地，所述防爆金属管的管身与真空管的内腔形状相同，呈具有弧度的U形，具有弧度的U形管无棱角，减少了使用过程中对于材料的磨损。

优选地，所述柔性支承件采用耐高温的丙烯酸酯橡胶。

进一步地，所述真空管外接有一安装外壳，所述安装外壳包括密封壳，所述密封壳罩住密封环，所述密封壳的内部设有一注水腔，所述密封壳上连通有连管，采用外接的方式，提高了密封效果，减少了热量的损失。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在真空管内部增加了防爆金属管，避免了真空管因吸热导致内外管之间存在着较大的温度差造成的真空管破裂，在真空管与防爆金属管之间设有减压腔，为防爆金属管和真空管之间提供了一定膨胀距离，进一步避免了温度变化后两者间相互碰撞导致真空管破裂。

2、当真空管内部注入水的时候，水流会与真空管碰撞，照成一定的变形，本发明在防爆金属管的底端与内玻璃管之间连接有减震弹簧，起到减震效果，提高了真空管的使用寿命。

3、使用一定时间后，真空管内会产生水垢，易造成炸管，本发明采用可抽出式防爆金属管，当使用一段时间后可将其取出进行清理，避免了此类情况的发生。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的整体剖视；

图2为密封圈结构示意图；

图3为图1中A的局部放大图；

图4为防爆金属管与真空管内接图；

图5为图1中B的局部放大图；

图6为图1中C的局部放大图；

图7为安装外壳连接示意图；

图8实施例7连管安装示意图；

图9为安装外壳和太阳能安装示意图；

其中：1真空管，11间隔腔，2防爆金属管，21减压腔，22水流腔，23柔性支承件，24减震弹簧，25喇叭形管口，3密封环，31密封槽，32间隔管，33安装孔，4安装外壳，41密封壳，42连管，51太阳能储水箱，52太阳能尾托架。

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。结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

如图1、图7及图9所示，一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，包括真空管1，所述真空管的内腔安装有防爆金属管2，所述防爆金属管连接有密封环3，所述密封环密封套在真空管上，所述真空管上设有一安装外壳4，所述安装外壳与太阳能储水箱51连接，所述真空管的底端与太阳能尾托架52连接，所述真空管的内壁涂覆光谱性选择吸收涂层。

所述防爆金属管与水直接接触，避免了真空管因吸热导致内外管之间存在着较大的温度差，造成的真空管破裂，本申请中，虽然可以解决真空管的炸管问题，但是还不能保证水流交替过程中热量的损失。

实施例2：

其他同实施例1的区别在于，如图1至图3所示，所述防爆金属管包括喇叭形管口25，所述喇叭形管口呈凹体状，所述喇叭形管口伸出真空管的管口与真空管的外壁形成一间隔腔11，所述密封环设有一密封槽31，所述密封槽与喇叭形管口相连接，所述密封环上设有间隔管32，所述间隔管插接在间隔腔内部，所述间隔管中间开设有与真空管孔径大小相同的安装孔33，与之配合的是，所述安装孔与真空管相配合。

本发明将所述密封环与真空管、防爆金属管配合后形成一个密封腔体，减少了热量传递过程中产生热量损失，并且在喇叭形管口和真空管之间采用柔性连接，进一步规避了冷热效应导致的真空管破裂。

实施例3：

如图4所示，所述真空管与防爆金属管采用内接，所述防爆金属管的管口部分与所述真空管的管口部分平齐，且所述防爆金属管与真空管之间设有一密封圈，所述密封圈处于防爆金属管的管口。

本发明在实施例1中真空管与防爆金属管采用外接的方式，密封效果好，但安装相对于内接来说更为复杂，本实施例中采用的内接方式使得真空管的结构更为紧凑。

实施例4：

其他同实施例1的区别在于，如图1所示，所述防爆金属管的内部形成有水流腔22，所述水流腔与太阳能连通，且所述防爆金属管与真空管之间设有3-5mm的间距，设有的间距形成一减压腔21。

本申请中，太阳能工作时，所述防爆金属管与水直接接触，避免了真空管因吸热导致内外管之间存在着较大的温度差，造成的真空管破裂，且真空管与防爆金属管的膨胀系数不一，所述减压腔为防爆金属管和真空管之间提供了一定膨胀距离，进一步避免了温度变化后两者间相互碰撞导致真空管破裂，本实施例虽然能够解决由于温度差造成的真空管破裂问题，但还不能解决水流引起的冲击。

实施例5：

其他同实施例4的区别在于，如图5和图6所示，所述防爆金属管的外壁上熔接有柔性支承件23，所述柔性支承件处于防爆金属管与真空管之间，且所述真空管的内壁底面与防爆金属管之间设有减震弹簧24，所述减震弹簧连接在防爆金属管的底端，所述柔性支承件对防爆金属管起到固定作用，所述防爆金属管与真空管之间无固定连接，可将防爆金属管取出，当真空管内部注入水的时候，由于真空管一时过重，造成一定的变形，热冷水交替会给防爆金属管的底端造成朝向真空管的冲击力，长此以往，水流的冲击会导致防爆金属管磨损，所述减震弹簧减缓了水流对于防爆金属管的冲击，有助于提高使用寿命。

所述防爆金属管的管身与真空管的内腔形状相同，呈具有弧度的U形，具有弧度的U形管无棱角，减少了使用过程中对于材料的磨损，所述柔性支承件采用耐高温的丙烯酸酯橡胶。

现有技术中，管内温度过高，容易产生水垢，附着在连箱和真空管的表面，水垢的导热系数较小，所在水垢层的加厚，使真空管吸热体和管内的导热流体热交换受阻，在水垢的内外表现形成一定的温度差，当太阳辐射较好时，水垢的外层温度较高，与内层形成较大的温差，造成水垢裂纹，管内的冷液沿裂纹进入到玻璃的内壁上，易造成炸管，本发明采用可抽出式防爆金属管，当使用一段时间后可将其取出进行清理，避免了此类情况的发生。

实施例6：

其他同实施例1区别在于，如图7所示，所述安装外壳包括密封壳41，所述密封壳罩住密封环，且所述密封壳的内部设有注水腔，所述注水腔与水流腔的管口面积相等，所述密封壳上连通有连管42，所述连管与真空管的管口面积相等，采用外接的方式，进一步提高了密封效果，减少了热量的损失。

实施例7：

其他同实施例6区别在于，如图8所示，所述真空管与连管采用内接，所述连管与防爆金属管相连通，利用内接的方式实现真空管与太阳能之间的连接，减少了材料的损耗，同时，真空管更加精致。

对比例：

直接将市面上同等尺寸的真空管在控制变量(环境、温度、时间)的基础上本发明中各实施例作对比，在同环境下，将真空管的外管温度控制在0℃，真空管内管温度控制在90℃，反复给予真空管同条件温度差，观察不同类别真空管受到冷热水的冲击后的炸管极限忍耐次数，经测试后得出以下试验数据：

表1：真空管炸管数据统计表

通过以上对比的试验数据，可以看出，在同等条件下：

实施例1中，防爆金属管与水直接接触，避免了真空管因吸热导致内外管之间存在着较大的温度差，造成的真空管破裂，采用间接连接方式，可以有效提高真空管的使用寿命；在实施例1的基础上，实施例2中，密封环与真空管、防爆金属管配合后形成一个密封的腔体，减少了实施例1中热量传递过程中产生热量损失，可看出热量差过大会降低真空管使用寿命；在实施例2的基础上，实施例4中，真空管与防爆金属管的膨胀系数不一，在防爆金属管与真空管之间设有一定距离，进一步避免了温度变化后两者间相互碰撞导致真空管破裂，有利于真空管的使用；在实施例4的基础上，实施例5中，真空管的内壁底面与防爆金属管之间设有减震弹簧，减缓了水流对于防爆金属管的冲击，进一步提高了真空管使用寿命。可得出，同等条件下，实施例5中的真空管的使用寿命最长，本发明有效的规避了真空管炸管的问题。

本发明的工作原理是：将真空管连接在太阳能上，真空管起到热量输送作用，将热量传递给防爆金属管2，冷热交替时是以防爆金属管2作为承载主体，水流腔22作为水的流通管道与水直接接触，将真空管受到的温度影响降到最低，同时将冲击造成的危害降低；注入水的时候，减震弹簧24降低了水流与防爆真空管2碰撞产生的冲力，提高了真空管1的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，其特征在于，包括真空管，所述真空管的内腔安装有防爆金属管，所述防爆金属管连接有密封环，所述密封环与真空管相配合。

2.根据权利要求1所述的一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，其特征在于，所述防爆金属管包括喇叭形管口，所述喇叭形管口伸出真空管的管口与真空管的外壁形成一间隔腔。

3.根据权利要求2所述的一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，其特征在于，所述密封环设有一密封槽，所述密封槽与喇叭形管口相连接，所述密封环上设有间隔管，所述间隔管插接在间隔腔内部，所述间隔管中间开设有与真空管孔径大小相同的安装孔，所述安装孔与真空管相配合。

4.根据权利要求1所述的一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，其特征在于，所述真空管与防爆金属管采用内接，所述防爆金属管的管口部分与所述真空管的管口部分平齐，且所述防爆金属管与真空管之间设有一密封圈，所述密封圈处于防爆金属管的管口。

5.根据权利要求1所述的一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，其特征在于，所述防爆金属管的内部形成有水流腔,且所述防爆金属管与真空管之间设有3-5mm的间隔距离。

6.根据权利要求5所述的一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，其特征在于，所述防爆金属管与真空管之间设有柔性支承件和减震弹簧。

7.根据权利要求1所述的一种具有真空管防爆功能的管式太阳能，其特征在于，所述真空管外接有一安装外壳，所述安装外壳包括密封壳，所述密封壳罩住密封环，所述密封壳的内部设有一注水腔，所述密封壳上连通有连管。

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