CN200968725Y - 外膨胀槽式太阳能真空集热管 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种外膨胀槽式太阳能真空集热管，属于太阳能集热设施技术领域。该真空集热管包括外层玻璃管，玻璃管套装在中部的金属管上，金属管外涂覆吸热涂层，金属管的两端附近分别套装波形膨胀节，波形膨胀节的一端与金属管焊接，另一端与可伐合金过渡件焊接，再通过可伐合金与玻璃管端头熔封，金属管与波形膨胀节以及玻璃管之间抽真空形成真空层，金属管的中部与玻璃管之间装有自定心支撑。本实用新型很好的解决了金属管大于玻璃管的膨胀量；同时具有足够的强度和刚性，便于系统安装集成，特别适合于高温大功率的太阳能热发电等场合。

Description

外膨胀槽式太阳能真空集热管
技术领域
本实用新型涉及一种真空集热管，尤其是一种应用在太阳能热利用系统中的真空集热管的结构改进，属于太阳能集热设施技术领域。
背景技术
真空集热管是太阳能热利用系统中的核心器件。现有真空集热管的典型结构如申请号95117947的中国专利所述，外层玻璃管套装在中部的金属管上，两端密封连接，玻璃管与金属管之间抽真空，形成真空层，以防止热损，金属管外涂覆吸热涂层，以吸收太阳光的热量。此类集热管在使用中存在的难题是：由于金属管的膨胀系数远大于玻璃管，因此当温度较高时，金属管的膨胀量不能在集热管单元内消化，往往需要采取外加膨胀节等措施，导致安装结构复杂化。
进一步检索发现，申请号为03218208、申请日为2003年6月12日的中国专利公开了一种内置金属流道太阳能真空集热管，该真空集热管由金属内管和玻璃外管组成，其实质性的结构特点是内管为波纹管，因此可以解决玻璃管与金属管的热膨胀系数差异问题。然而，实践证明，这种以波纹管作为内管的真空集热管受力集中在玻璃管上，明显强度和刚性不足，长度受限，并且流阻大，不能满足大功率集热的需要。此外，其依靠金属碗作为过渡连接件的结构不仅工艺复杂，而且与玻璃管的连接不可靠，难以耐受高温，容易泄漏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种不仅妥善解决玻璃与金属热膨胀系数差异问题，并且具有足够强度和刚性，连接可靠，可以保持长期密封的外膨胀槽式太阳能真空集热管，从而满足大功率应用场合的需要。
为了达到以上目的，本实用新型的外膨胀槽式太阳能真空集热管包括外层玻璃管，所述玻璃管套装在中部的金属管上，所述金属管外涂覆吸热涂层，其特征在于：所述金属管的两端附近分别套装波形膨胀节，所述波形膨胀节的一端与金属管焊接，另一端与可伐合金过渡件焊接，再通过可伐合金与玻璃管端头熔封，所述金属管与波形膨胀节以及玻璃管之间抽真空形成真空层，所述金属管的中部与玻璃管之间装有自定心支撑。
本实用新型进一步的完善是，为了进一步提高可伐合金与玻璃管间熔封接口的安全性，使其可以应用于太阳能热发电等高温场合，以上真空集热管的金属管外伸段分别固定有遮住玻璃管熔封部位的防护罩。
本实用新型妥善解决了玻璃与金属热膨胀系数差异问题，并且强度高、刚性好、连接可靠，可以保持长期密封，从而满足大功率应用场合的需要。
工作时，太阳光透过玻璃管并穿过真空层，照射到涂覆有吸热涂层的金属管上，从而加热金属管内的工质后输出。由于金属管上装有外置膨胀节，因此可以消化金属管大于玻璃管的膨胀量；同时由于内管以金属管为主体，在自定心支撑的配合下，即使长度再长，也可以具有足够的强度和刚性，便于系统安装集成，从而能够满足大功率集热的需要。而外加防护罩后，可以防止聚焦光线直接照射在熔封接口，确保其耐温达到400℃以上，特别适合于高温大功率的太阳能热发电等场合。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型实施例一的结构示意图。
图2是图1实施例熔封处A的局部放大图。
图3是图1实施例的B向局部视图。
图4是图1实施例的C-C剖面图。
图5是本实用新型实施例二的结构示意图。
图6是图5实施例D处的局部放大图。
图中的1是膨胀节、2是可伐合金、3是玻璃管、4是真空层、5是金属管、6是吸收太阳光涂层、7是固定支座、8是防护罩、9是法兰。
具体实施方式
实施例一
本实施例的外膨胀槽式太阳能真空集热管如图1所示，其结构为玻璃管3套在中心的金属管5上，管内放置吸气剂，以达到并保持管内10-2Pa真空度，形成真空层4。金属管5表面涂有吸收太阳光涂层6。金属管5两端附近分别外套一个波形膨胀节1。该波形膨胀节1的一端与金属管5焊接，另一端直接与可伐合金2焊接，该可伐合金与玻璃管5的端头密封熔接，从而实现补偿升温后玻璃管与金属管之间的膨胀差异。金属管5的中间加装两自定心支撑7，其具体结构如图3和图4所示，该自定心支撑由圆弧支撑座7-3、弹性撑片7-2、抵触头7-1构成，圆弧支撑座7-3的圆弧半径与金属管外径相配，固定在金属管5外，弹性撑片7-2由圆弧支撑座7-3上向两侧伸展，通过端部的抵触头7-1抵靠在玻璃管内定位。组装时，自定心支撑两件一组，分别固定在金属管两侧对称处，在膨胀节两边的金属管5和玻璃管3之间起定心支撑作用，该结构可以消除热变形差异产生的应力，十分合理。
玻璃管3与可伐合金2的熔封结构如图2所示，可伐合金2呈筒状，一端的圆环口与玻璃管3的端口之间采用熔封连接，构成图2所示插入玻璃管端口壁厚中的熔封结构，这种可伐合金过渡件的圆环口三面与玻璃管熔封连接的独特熔封结构密封十分牢靠。
防护罩8呈圆柱状，一端开孔穿插金属管外伸端后与之焊接，另一端开有大孔，套罩在玻璃管外，遮住玻璃管熔封部位。
实施二
本实施例的外膨胀槽式太阳能真空集热管如图5所示，其基本结构与实施例一相同。不同之处在于，波形膨胀节1的另一端通过法兰9(参见图6)与可伐合金2焊接，该可伐合金再与玻璃管5的端头密封熔接。法兰9的中心穿孔中插装金属管5，形成移动副。这样即节省可伐合金，又便于安装。可伐合金2与玻璃管3之间的熔封以及其它结构与以上实施例相同，不另重复。
实践证明，以上实施例的太阳能真空集热管从各个方面妥善解决里玻璃管与金属管的热变形差异问题，安装使用方便，具有足够的强度、刚性以及耐热性能，且工艺简单，成本经济，尤为适合于高温大功率的太阳能热发电等场合，与现有技术相比，具有显著的实质性特点和突出的进步。

Claims (8)

1、一种外膨胀槽式太阳能真空集热管，包括外层玻璃管，所述玻璃管套装在中部的金属管上，所述金属管外涂覆吸热涂层，其特征在于：所述金属管的两端附近分别套装波形膨胀节，所述波形膨胀节的一端与金属管焊接，另一端与可伐合金过渡件焊接，再通过可伐合金与玻璃管端头熔封，所述金属管与波形膨胀节以及玻璃管之间抽真空形成真空层，所述金属管的中部与玻璃管之间装有自定心支撑。
2、根据权利要求1所述外膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述金属管外伸段分别固定有遮住玻璃管熔封部位的防护罩。
3、根据权利要求2所述外膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述自定心支撑两件一组，分别固定在金属管两侧对称处。
4、根据权利要求3所述外膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述自定心支撑由圆弧支撑座、弹性撑片、抵触头构成，所述圆弧支撑座的圆弧半径与金属管外径相配，固定在金属管外，所述弹性撑片由圆弧支撑座上向两侧伸展，通过端部的抵触头抵靠在玻璃管内定位。
5、根据权利要求4所述外膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述波形膨胀节的另一端直接与可伐合金焊接。
6、根据权利要求4所述外膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述波形膨胀节的另一端通过法兰与可伐合金焊接，所述法兰的中心穿孔中插装金属管，形成移动副。
7、根据权利要求5或6所述外膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述可伐合金另一端的圆环口插入所述玻璃管对应端口壁厚中熔封，形成三面熔封连接结构。
8、根据权利要求7所述外膨胀槽式太阳能真空集热管，其特征在于：所述防护罩呈圆柱状，一端开孔穿插金属管外伸端后与之焊接，另一端开有大孔，套罩在玻璃管外。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102410651A (zh) * 2011-11-01 2012-04-11 河海大学 一种金属泡沫强化传热的槽式太阳能集热管
CN102878709A (zh) * 2012-09-06 2013-01-16 北京工业大学 一种内外管结构的直通式中高温集热管用支撑物
CN108168110A (zh) * 2017-12-26 2018-06-15 河南百年融熥实业有限公司 一种螺旋热管增效式太阳能集热管

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