CN201892341U - 一种太阳能集热管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能集热管，包括一位于中央的金属管和环绕金属管的玻璃管，在集热管的两端各含有一套膨胀补偿装置，金属管、玻璃管和膨胀补偿装置之间抽真空形成真空层，所述膨胀补偿装置包括一波纹管，波纹管的内端通过法兰环与金属管焊接，而其外端通过金属过渡件与玻璃金属封接件焊接，从而连接玻璃管。在所述金属过渡件上还可进一步安装吸气剂和抽真空金属尾管。该集热管的膨胀补偿装置更小，弹性更好，价格更低，并可在对接时压短两端的膨胀补偿装置，增加焊接时可用的空间，使得集热管的净可用长度增加，吸收更多的太阳辐射。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种真空集热管，尤其涉及一种用于太阳能热利用系统中的真空集热管，属于太阳能集热设备技术领域。
背景技术
真空集热管是太阳能利用系统中的核心器件，现有真空集热管的经典结构如中国发明专利申请公开说明书CN1495394A中所述，在一金属管上涂覆太阳能吸收涂层，金属管外套玻璃管，玻璃管和金属管之间抽真空，而金属管和玻璃管之间借助膨胀补偿装置相互连接，所述膨胀补偿装置具有波纹管，如图1所示，波纹管的内端通过一个内圈15连接金属管。内圈的存在使得膨胀补偿装置的内径比实际需要的更大，进而导致膨胀补偿装置的弹性更小，价格更高。另外，这个多余的内圈还需要至少一次焊接，造成金属管与内圈之间留出一个小的空间，加大了抽真空的难度。
另外，目前的集热管中吸气剂放置在一个连接金属管的容器中，金属管吸热后将导致吸气剂温度上升，影响其吸气效果。而且，现有集热管的抽真空尾管与玻璃管连接，抽真空后尾管马上封闭，不可以再次使用，一旦金属管和玻璃管之间的真空度下降，不合要求后整个集热管就报废了。可见，现有真空集热管还存在诸多缺陷，需要一一加以改进。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种膨胀补偿装置更小，弹性更好，价格更低的太阳能集热管，其技术方案如下：
一种太阳能集热管，包括位于中央的金属管和环绕金属管的玻璃管，在集热管的两端各设有一套膨胀补偿装置，金属管、玻璃管和膨胀补偿装置之间为真空层，其特征在于，所述膨胀补偿装置包括一波纹管，波纹管的内端通过法兰环与金属管焊接，而外端通过金属过渡件连接玻璃金属封接件或陶瓷金属封接件，玻璃金属封接件或陶瓷金属封接件再连接玻璃管。
上述太阳能集热管中，连接波纹管和金属管的法兰环直接与金属管和波纹管焊接，而不向膨胀补偿装置下方延伸。
进一步的，上述金属过渡件与玻璃金属封接件或陶瓷金属封接件焊接在一起，其中金属过渡件包括一个金属过渡环和一个与之焊接在一起的法兰。
上述玻璃金属封接件包括可伐合金环和与之连接的高硼玻璃管，高硼玻璃的膨胀系数与可伐合金一致(5×10-6m/m/℃)。所述高硼玻璃是高硼的硼硅玻璃，在化学性质上不耐水，所以高硼玻璃可以连接到膨胀系数为4.9×10-6m/m/℃的含碱土硼硅玻璃的玻璃管上，也可以将高硼玻璃连接到递级封接玻璃管上，由递级封接再连接到膨胀系数为3.3×10-6m/m/℃的不含碱土的硼硅玻璃(即中性玻璃)的玻璃管上。所述递级封接是一系列可选择的过渡玻璃，相邻玻璃的膨胀系数以不超过10％的比例为宜。与可伐合金连接的高硼玻璃经过持续清洁后透光率会变差，所以这种玻璃的长度只有几厘米，而环绕金属管的玻璃管为高透明度硼硅玻璃管。
可选择的，上述玻璃金属封接件可以用陶瓷金属封接件代替，陶瓷金属封接件是由金属环与陶瓷套管连接构成的部件，陶瓷套管与高透明度硼硅玻璃管连接。
为了更有效地吸收太阳光中的能量，所述集热管的金属管上涂覆有选择性吸收涂层，由内向外依次为Fe2O3/CrO/NiO层、Al2O3/Al层、SiO2层、Ag层、Al2O3/Ni Cr层和SiO2层。
本实用新型的集热管由于省略了内套，两端更具有灵活性，在对两只集热管进行焊接对接时，可以把靠近焊接区的两端膨胀补偿装置压短，增加焊接时可用的空间。这样的结果是金属管焊接处的长度可缩短，而集热管的净可用长度增加，可吸收更多的太阳辐射。
进一步的，本实用新型的太阳能集热管还包括用于装放吸气剂的网罩，该网罩安装在膨胀补偿装置与玻璃金属封接件或陶瓷金属封接件的连接处。
在集热管的金属管和玻璃封罩(即环绕金属管的玻璃管)之间要保持高真空，然而导热油产生的氢气会渗透金属管壁而进入真空空间里，所以需要在真空空间内放置吸气剂。吸气剂能捕捉到的氢气量取决于吸气剂的温度，吸气剂温度越低越好。现有技术中吸气剂都装放在直接连接金属管的容器中，导致随着金属管温度升高吸气剂的温度也升高，不利于吸气剂发挥作用，而本实用新型改变了吸气剂的安装位置，降低了它的温度。
在本实用新型中吸气剂装在一个网罩中，而该网罩优选固定在连接膨胀补偿装置与玻璃金属封接件或陶瓷金属封接件的金属过渡件的侧壁上。所述网罩优选为金属网罩，例如钢丝网，其形状优选为“Ω”形，这种形状能避免吸气剂与金属侧壁和膨胀补偿装置相接触，大幅降低吸气剂温度，而网罩能避免吸气剂的粉尘沉积到膨胀补偿装置上。如果粉尘沉积到膨胀补偿装置上会严重降低它的弹性。此外，如果吸气剂的粉尘落到玻璃封罩上，还会因吸收集中辐射而使该处玻璃封罩表面温度升高，从而增加玻璃内的应力。
进一步的，膨胀补偿装置和金属过渡件上都镀上低发射率或高太阳光反射率的金属涂层，例如银涂层。这样可以降低膨胀补偿装置和金属过渡件的温度，从而降低吸气剂的温度和集热管的热损。
进一步的，本实用新型的太阳能集热管在连接膨胀补偿装置和玻璃金属封接件或陶瓷金属封接件的金属过渡件上装有一个抽真空金属尾管，该抽真空金属尾管由软金属制成，如紫铜，通过银焊料钎焊连接到金属过渡件上，从而可以重复对集热管抽真空。
附图说明
图1是现有集热管膨胀补偿装置的结构示意图。
图2是本实用新型实施例所述集热管的结构示意图。
图3是图2中A部分的局部放大图。
图4是图2中B部分的局部放大图。
图5是本实用新型实施例所述集热管的纵剖面视图。
图6是本实用新型的两个集热管对接焊接的示意图。
图7是本实用新型集热管的金属管表面选择性吸收涂层的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图2、3和4所示，集热管的中央为钢管1、钢管1外套玻璃管，集热管的两端设置膨胀补偿装置。从图3可以看出，集热管左端的膨胀补偿装置(波纹管)3的内端通过法兰环2与钢管1焊接在一起，而其外端通过一短的金属过渡环5和左法兰8与玻璃金属封接件焊接在一起，而玻璃金属封接件使用可伐合金10和与可伐合金膨胀系数(5×10-6m/m/℃)一致的高硼的硼硅玻璃14熔封在一起。高硼的硼硅玻璃14再通过可选择的过渡玻璃15连接玻璃管中部的中性玻璃(即含碱土硼硅玻璃)16。
如图4所示，集热管右端的膨胀补偿装置4的内端通过法兰环2与钢管1焊接在一起，而其外端通过一长的金属过渡环6和碟孔法兰7与玻璃金属封接件焊接在一起。在碟孔法兰7的侧壁上安装有“Ω”形的钢丝网罩，吸气剂13就放置在该网罩中。在碟孔法兰7的下部连接有一钢尾管11，钢尾管11再通过银焊料钎焊连接一软金属材料(如紫铜)制成的抽真空尾管12。抽真空完成后抽真空尾管12的末端封闭，需要再次抽真空时，切开封闭的末端就可以重复抽真空了。
钢管1的表面涂覆有选择性吸收涂层(如图5所示)，涂层的结构由钢管向外依次是Fe2O3/CrO/NiO层、Al2O3/Al层、SiO2层、Ag层、Al2O3/Ni Cr层和SiO2层，见图7。
对两只集热管进行焊接对接时，如图6所示，先将靠近焊接区的两端膨胀补偿装置压短，增加焊接时可用的空间，这样可缩短对接处钢管的长度，从而增加了集热管的净可用长度，可吸收更多的太阳辐射。
Claims (10)
1.一种太阳能集热管，包括一位于中央的金属管和环绕金属管的玻璃管，在集热管的两端各设有一套膨胀补偿装置，金属管、玻璃管和膨胀补偿装置之间为真空层，其特征在于，所述膨胀补偿装置包括一波纹管，波纹管的内端通过法兰环与金属管焊接，外端通过金属过渡件连接玻璃金属封接件或陶瓷金属封接件，玻璃金属封接件或陶瓷金属封接件再连接玻璃管。
2.如权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于，所述金属过渡件包括一个金属过渡环和与之焊接在一起的法兰。
3.如权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于，所述玻璃金属封接件包括可伐合金环和与之连接的高硼玻璃管。
4.如权利要求3所述的太阳能集热管，其特征在于，所述高硼玻璃管由递级封接玻璃管连接所述坏绕金属管的玻璃管。
5.如权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于，所述陶瓷金属封接件是由金属环与陶瓷套管连接构成。
6.如权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于，所述集热管的金属管上涂覆有选择性吸收涂层，该涂层由内向外依次为Fe2O3/CrO/NiO层、Al2O3/Al层、SiO2层、Ag层、Al2O3/Ni Cr层和SiO2层。
7.如权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于，在膨胀补偿装置与玻璃金属封接件或陶瓷金属封接件的连接处设有用于装放吸气剂的网罩。
8.如权利要求7所述的太阳能集热管，其特征在于，所述网罩是形状为“Ω”形的金属网罩，设于所述金属过渡件的侧壁上。
9.如权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于，所述膨胀补偿装置和金属过渡件上镀有银涂层。
10.如权利要求1所述的太阳能集热管，其特征在于，在所述金属过渡件上装有一个抽真空金属尾管。
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