CN201293469Y - 具有双自补偿结构的太阳能集热管 - Google Patents

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Abstract

一种具有双自补偿结构的太阳能集热管，它包括吸热板、支架以及同轴安装的金属工质加热管和玻璃套管，所述玻璃套管位于金属工质加热管的外侧，所述金属工质加热管的两端固定于支架上，吸热板固定于金属工质加热管的侧面上，所述金属工质加热管上设置有一段以上的金属膨胀节，所述玻璃套管的两端通过金属连接件固定于金属工质加热管上，所述玻璃套管与金属连接件之间采用波纹形金属膨胀封接头。本实用新型是一种结构简单紧凑、成本低廉、使用寿命长、有效降低热膨胀影响的具有双自补偿结构的高温太阳能集热管。

Description

具有双自补偿结构的太阳能集热管
技术领域
本实用新型主要涉及到太阳能集热管领域，特指一种具有双自补偿结构的太阳能集热管。
背景技术
抛物面槽聚热式太阳能热发电，是目前世界上太阳能转换率最高的太阳能发电方式，其热效率可达28％甚至35％，而在现有技术条件下，是单位投资成本较低的太阳能发电方式，并可实行大规模地发电。降低抛物面集热式太阳能发电的主要建造成本，关键是降低集面装置的成本。集热装置的设计主要由反射太阳光的抛物面槽式聚光镜和集热管组成。反光镜的作用是将太阳光反射并集中到集热管上，将管内的工质加热到很高的温度(一般要求达500℃以上)。抛物面槽聚热式太阳能热发电其中一个关建部件是太阳能集热管，当成串的太阳能集热管串接在一起，逐级加热，当从最后一根管中出来的工质将达到500℃或更高。在冬天系统停止运行后，管子内外密封玻璃管表面的温度将达到环境温度，可能达零下二三十度。因此，金属工质(工质通常可采用高温抗燃油)集热管和外面的玻璃管之间的温差达到550℃或更高。
为了有效地利用太阳能，防止工质管中的高温流体中的温度失散，需要将玻璃管内抽成真空。为防止工质的热量，能过传导，失散到周围的环境空气中，由于太阳能集热管的工质管外，套有一层玻璃管，并将玻璃管内的空气抽成真空。金属工质加热管与玻璃管为同心安装。由于玻璃和金属的热膨胀系数相差很大，因此克服膨胀之差，消除玻璃管上的应力变很十分重要。另外，现在市场上广泛采用的集热管外的玻璃管之间的真空，是通过在玻璃管上增加一个奶嘴，在管道两端封连接好后，再将奶嘴加热软化，并抽取玻璃管夹层中的空气，使之成为真空，然后将奶嘴掐断封闭，所以会在玻璃管上留下一个小小的玻璃嘴凸。现在市场上广泛采用的集热管外的玻璃管之间的真空，是通过在玻璃管上增加一个奶嘴，在管道两端封连接好后，再将奶嘴加热软化，并抽取玻璃管夹层中的空气，使之成为真空，然后将奶嘴掐断封闭。所以会在玻璃管上留下一个小小的玻璃嘴凸。
此外，在工业领域中很多场合需要使用超过100℃的高温水或其他流体，而目前一般的太阳能集热管，不能在这样高温下可靠、长期地工作。本实用专利，也可以应用到需要高温的蒸汽、水或其它液体工质的场合。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、成本低廉、使用寿命长、有效降低热膨胀影响的具有双自补偿结构的太阳能集热管。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的解决方案为：一种具有双自补偿结构的太阳能集热管，它包括吸热板、支架以及同轴安装的金属工质加热管和玻璃套管，所述玻璃套管位于金属工质加热管的外侧，所述金属工质加热管的两端固定于支架上，吸热板固定于金属工质加热管的侧面上，其特征在于：所述金属工质加热管上设置有一段以上的金属膨胀节，所述玻璃套管的两端通过金属连接件固定于金属工质加热管上，所述玻璃套管与金属连接件之间金属膨胀封接头。
所述位于玻璃套管端部的金属连接件上开设有用来对玻璃套管抽真空的抽气口。
所述玻璃套管与金属连接件的连接端呈波纹状。
与现有技术相比，本实用新型的优点就在于：
1、本实用新型具有双自补偿结构的太阳能集热管，金属工质加热管和玻璃套管均采用双自补偿膨胀结构，能够消除玻璃管内的金属管由于热膨胀，在玻璃套管与金属密封膨胀节上的轴向产生过大的拉伸应力，破坏玻璃管与金属密封膨胀节之间的密封，而在加热停止后，工质管冷却收缩，而在玻璃管两端产生过大的挤压，损坏玻璃管两端的密封及玻璃管，延长玻璃管与金属膨胀节之间的密封使用寿命；
2、本实用新型具有双自补偿结构的太阳能集热管，采用在玻璃管两端的密封金属膨胀节的端部开孔抽取管管内空气使玻璃管内形成真空的方式，改变集热管抽真空的工艺，并且可在玻璃管未破裂，玻璃管内真空下降时，在消除空气泄漏原因后，可以重新建立真空，恢复集热管的防止热传导损失热量的功能。
3、本实用新型具有双自身膨胀补偿结构的太阳能集热管，在金属工质加热管与玻璃套管的膨胀节头之间，增加隔热密封垫和隔热圈防止工质管上的高温传递到玻璃管上和玻璃管与金属膨胀节之间的密封材料上，降低了密封处的温度，可降低玻璃与金属膨胀节之间的密封材料的要求，甚至可以采用常规的密封材料。
附图说明
图1是本实用新型的主视结构示意图；
图2是本实用新型的侧视结构示意图；
图3是本实用新型的工作原理示意图；
图4是图1中I处的放大结构示意图。
图5是图1中II处的放大结构示意图。
图例说明
1、金属工质加热管            2、玻璃套管
3、支架                      4、吸热板
5、金属膨胀节                6、抽气孔
7、金属波纹连接件            8、玻璃与金属连接密封圈
9、聚热反光板                10、工质流向
101、金属定位圈              102、密封隔热内密封垫圈
103、密封隔垫外密封垫圈      104、金属垫圈
105、压紧弹簧                106、隔热套
107、固定螺母
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图1、图2和图4所示，本实用新型具有双自补偿结构的太阳能集热管，它包括吸热板4、支架3以及同轴安装的金属工质加热管1和玻璃套管2，玻璃套管2位于金属工质加热管1的外侧，所述金属工质加热管1的两端固定于支架3上，吸热板4固定于金属工质加热管1的侧面上，吸热板4用来吸收聚光板反射过来的太阳光热能，将热量传递给金属工质加热管1，加热管内的工质流体10将热量传递出去。在本实用新型中，金属工质加热管1上设置有一段以上的金属膨胀节5，玻璃套管2的两端通过金属连接件7固定于金属工质加热管1上，玻璃套管2与金属连接件7之间金属膨胀封接头8。玻璃套管2与金属连接件7的连接端呈波纹状。金属工质加热管1的两端固定在抛物槽面的支架3上，作为膨胀的死点，由金属工质加热管1上的金属膨胀节5吸收大部分自身的膨胀量，金属膨胀节5可以设计成波纹状，这样传递到玻璃套管2的膨胀差将变得十分小。这部分相对较小的膨胀差，再继续由玻璃套管2两端的金属膨胀封接头7的波纹状段吸收，因此传递到玻璃套管2上的膨胀差而引起的应力十分地小，从而可延长密封件和玻璃套管2的使用寿命，增加可靠性。参见图5，金属膨胀节头7是通过金属定位圈101及固定螺母107与金属工质加热管11固定。金属定位圈101是焊接在金属工质加热管1上的，在金属工质加热管1的两端外圈，各加工一段螺纹，固定螺母107是通过螺纹与金属工质加热管1连接，固定金属膨胀节头7。为防止金属工质加热管1上的高温，通过金属膨胀节头7传递到与玻璃管2之间的密封材料8处，在金属膨胀节头7和工质管之间采用了隔热圈106隔开金属工质加热管11与金属膨胀节头7之间的直接接触，并在金属膨胀接头7两侧，采用了隔热密封垫圈102和103。为保持金属膨胀接头7和隔热密封垫圈102和103有适当的密封压紧的力量，保持良好的密封，在固定螺母107和垫圈104之间，还设计了压紧弹簧105，以保证密封面严密，不受温度变化的影响。另外玻璃管端的金属波纹膨胀节7可采用高弹性金属材料制成，呈波纹状，保持适当的作用力压迫在与玻璃密封的面上，保证玻璃管两端密封面的严密性，又不致使玻璃因压力过大而碎裂。本实用新型在位于玻璃套管2端部的金属连接件7上开设有用来对玻璃套管2抽真空的抽气口6，在全部装配好集热管的玻璃套管2和金属工质加热管1后，再通过抽气口6抽真空；抽好后，关闭阀门，加上堵丝，即可封闭。如果在实际运行中，由于某种原因导致真空下降，在消除空气泄漏的原因后，即可以开启阀门再抽真空，重新使整根集热管恢复功能。在较佳实施例中，在金属工质加热管1与玻璃套管2膨胀节头之间，增设有隔热密封垫和隔热圈，防止金属工质加热管1上的高温传递到玻璃管与金属膨胀节之间的密封材料上和玻璃管上，降低了密封处的温度，可降低玻璃与金属膨胀节之间的密封材料的要求，甚至可以采用常规的密封材料。安装好本实用新型的集热管后，在太阳的照射下，阳光通过反光板9汇聚到吸热板4上，吸热板4将热量通过金属工质加热管1传递给金属工质加热管1中的工质流体10。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1、一种具有双自补偿结构的太阳能集热管，它包括吸热板(4)、支架(3)以及同轴安装的金属工质加热管(1)和玻璃套管(2)，所述玻璃套管(2)位于金属工质加热管(1)的外侧，所述金属工质加热管(1)的两端固定于支架(3)上，吸热板(4)固定于金属工质加热管(1)的侧面上，其特征在于：所述金属工质加热管(1)上设置有一段以上的金属膨胀节(5)，所述玻璃套管(2)的两端通过金属连接件(7)固定于金属工质加热管(1)上，所述玻璃套管(2)与金属连接件(7)之间金属膨胀封接头(8)。
2、根据权利要求1所述的具有双自补偿结构的太阳能集热管，其特征在于：所述位于玻璃套管(2)端部的金属连接件(7)上开设有用来对玻璃套管(2)抽真空的抽气口(6)。
3、根据权利要求1或2所述的具有双自补偿结构的太阳能集热管，其特征在于：所述玻璃套管(2)与金属连接件(7)的连接端呈波纹状。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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