專利名稱：具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能利用裝置領(lǐng)域，涉及具有IH棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管及其 制作方法。
背景技術(shù)：
目前，太陽能熱水器中使用的全玻璃真空太陽能集熱管主要由外管和內(nèi)管組成，而 內(nèi)管大都為光滑的圓柱管，即內(nèi)管的徑向截面呈圓形，在一定外管尺寸下，鑒于內(nèi)管的 表面積及容水量大小，以及受光面積和垂直受光面積影響，其集熱效果不盡人意，不是
很好；為進(jìn)一步提高內(nèi)管的集熱效果，在一定外管尺寸下，使其吸熱體表面積最大化， 傳熱介質(zhì)熱交換面積最大化，內(nèi)管容積最小化，曾出現(xiàn)如CN2781287Y、 CN2442189Y 及ZL200720103294 *6提供的異型內(nèi)管全玻璃真空太陽能集熱管，即內(nèi)管的徑向截面呈 非圓形，具有圓柱管不可比的優(yōu)點(diǎn)，其不足之處在于，內(nèi)管延軸向呈通體異形，即其徑 向非圓形截面延軸向呈通體式，因此產(chǎn)生了如下的問題，在加工制作中，異型內(nèi)管的炸 管下料難以完成，而其一端燒圓封閉更加困難，既便完成封圓，半圓形球面的壁厚不均， 極易破損，而異型內(nèi)管的另一端同樣是難以與外管的一端熔接拼裝實(shí)現(xiàn)環(huán)狀封口，既便 完成環(huán)狀封口，封口線部位的壁厚不均，極易破損，因此一直設(shè)有有效的制作方法，至 今也無產(chǎn)品面市。

發(fā)明內(nèi)容
解決的技術(shù)問題
提供具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管及其制作方法，能克服現(xiàn)有技術(shù)中存在 的不足，真空集熱管既具有徑向非圓形截面延軸向呈通體式內(nèi)管的優(yōu)點(diǎn)，又適宜大批量 有效制作，其制作方法中基于常規(guī)設(shè)備，并有配套的工序和工藝條件，成品率高，生產(chǎn) 效率高。
采用的技術(shù)方案
具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管，具有常規(guī)的全玻璃真空集熱管的基本結(jié)構(gòu) 組成，包括內(nèi)管、外管、內(nèi)外管組成的真空腔、內(nèi)管外壁上涂敷的選擇性吸收鍍膜、真
空腔內(nèi)裝的鋼卡及吸氣劑鏡面，其特征在于所述內(nèi)管由相互同軸連續(xù)為一體的左、中、
右三段組成，中段為正棱柱型結(jié)構(gòu)，其徑向截面為正多邊形截面；與中段向右同軸過渡連 續(xù)為一體的右段為圓管型結(jié)構(gòu)，其徑向截面為圓形截面，該段的右端口內(nèi)收漸變封圓，即
燒圓封閉為半圓形球面；與中段向左同軸過渡連續(xù)為一體的左段為圓管型結(jié)構(gòu)，其徑向截 面為圓形截面，該段的左端口外翻式與外管的左端口內(nèi)翻式相互熔接拼裝為環(huán)狀封口。 具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管的制作方法，包括，先制作內(nèi)管、外管，內(nèi)
4管的一端燒圓封閉為半圓形球面后，對(duì)內(nèi)管外壁經(jīng)磁控濺射涂敷A1-N/A1鍍膜，之后內(nèi) 管、外管拼裝組合，放入鋼卡及吸氣劑、環(huán)狀封口、排氣及成品退火，最后，進(jìn)行吸氣 劑鏡面化，其特征在于所涉內(nèi)管制作加工依序如下，首先制備與正棱柱型內(nèi)管的結(jié)構(gòu) 規(guī)格匹配的拉制毛坯內(nèi)管用的出料模具，以常規(guī)設(shè)備及所述出料模具拉制軸向通體式正 棱柱型毛坯內(nèi)管，其長度應(yīng)與預(yù)設(shè)定的內(nèi)管的總長度相匹配，之后，對(duì)毛坯內(nèi)管在退火 爐內(nèi)400 500'C溫度下退火處理，消除應(yīng)力，并以檢測(cè)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行質(zhì)檢，接著以玻璃 車床對(duì)毛坯內(nèi)管的兩端分別進(jìn)行擴(kuò)孔擴(kuò)圓，孔深3040mm，形成左段、右段，擴(kuò)孔擴(kuò) 圓后的左段、右段的圓形徑向截面的外徑等于位于左段與右段之間的正棱柱型的中段的 正多邊形徑向截面上具有的最大幾何外徑，之后以炸管機(jī)、齊管機(jī)，對(duì)擴(kuò)孔擴(kuò)圓后的內(nèi) 管進(jìn)行定尺下料、齊邊、燎口，然后將右段的右端口燒圓封閉為半圓形球面，再后，將 內(nèi)管在退火爐內(nèi)550 58(TC溫度下進(jìn)行第二次退火處理，消除應(yīng)力，最后對(duì)內(nèi)管外壁鍍 膜；內(nèi)管鍍膜后，內(nèi)、外管拼裝組合、排氣及成品退火，以及最后，進(jìn)行吸氣劑鏡面化 均按常規(guī)方法進(jìn)行。
有益效果
由于內(nèi)管具有正棱柱型結(jié)構(gòu)的中段，并且相對(duì)于其相互同軸連續(xù)為一體的左、右段 來說很長，因此"在一定外管尺寸下，.內(nèi)管外壁表面受光面積和垂直受光面積大，吸熱 體表面積能最大化，內(nèi)管內(nèi)壁表面積增大，提高了內(nèi)管與傳熱介質(zhì)的熱交換能力，傳熱 介質(zhì)熱交換面積能最大化；減少了內(nèi)管容水量從而減少了無用功，所述真空集熱管熱能 利用率提高，增大了外供熱量，內(nèi)管容積能最小化，合理的流道設(shè)計(jì)，能減小真空集熱 管內(nèi)冷熱水的混流，熱水升流速率提高，輸運(yùn)順暢；棱的存在，如同內(nèi)管軸向有了加強(qiáng) 筋，能提高真空集熱管的準(zhǔn)直度，增加抗彎曲、抗折和耐壓能力，能使太陽能熱水器得 熱量、平均日效率、熱損耗系數(shù)等技術(shù)性能指標(biāo)全面提高；所述具有正棱柱型內(nèi)管的全 玻璃真空集熱管適宜大批量有效制作，其制作方法基于常規(guī)設(shè)備，投資少、成本低，易 操作，成品率高，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，完全適宜大批量工業(yè)化生產(chǎn)，并能有力推 動(dòng)本行業(yè)的發(fā)展。


圖1、總體結(jié)構(gòu)示意圖2、按圖1中所示的A-A剖視放大圖3、按圖1中所示的B-B剖視放大圖4、按圖1中所示的C-C剖視放大圖5、毛坯內(nèi)管12的出料模具10的立體結(jié)構(gòu)示意圖6、毛坯內(nèi)管12的立體結(jié)構(gòu)示意圖7、毛坯內(nèi)管12擴(kuò)孔擴(kuò)圓定尺下料后的內(nèi)管立體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8、內(nèi)管一端燒圓封閉為半圓形球面后的立體結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施方式
如圖1~4所示，具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管具有常規(guī)的全玻璃真空集熱 管的基本結(jié)構(gòu)組成，包括外管l、內(nèi)管2，內(nèi)外管組成的真空腔3、內(nèi)管外壁上涂敷的選 擇性吸收鍍膜4、真空腔內(nèi)裝的鋼卡5及吸氣劑鏡面6;內(nèi)管2由相互同軸連續(xù)為一體 的左段7、中段8、右段9組成，中段8為[E棱柱型結(jié)構(gòu)，其徑向截面為正多邊形截面， 所述正多邊形截面上具有最大幾何外徑D;與中段8向右同軸過渡連續(xù)為一體的右段9 為圓管型結(jié)構(gòu)，其徑向截面為圓形截面，該段的右端口內(nèi)收漸變封圓，即燒圓封閉為半 圓形球面；與中段8向左同軸過渡連續(xù)為一體的左段7為圓管型結(jié)構(gòu)，其徑向截面為圓 形截面，該段的左端口外翻式與外管1的左端口內(nèi)翻式相互熔接拼裝為環(huán)狀封口；所述 右段9、左段7的圓形徑向截面的外徑等于所述中段8的正多邊形徑向截面上具有的最 大幾何外徑D;所述正棱柱型內(nèi)管，其中段8的正多邊形徑向截面為具有凸凹弧線的正 六 正十六片花瓣形截面，或?yàn)閮?nèi)外鋸齒形截面，以利中段8向左、向右同軸過渡連續(xù) 為一體的左段7、右段9，并有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。
所述中段8的正多邊形徑向截面上具有的最大幾何外徑D，是指以所述正多邊形徑 向截面的重心為圓心，過正多邊形徑向截面最外點(diǎn)的圓的直徑。
內(nèi)管2上中段8的正多邊形徑向截面的邊為直線和/或弧線;.圖中所示，內(nèi)管.2上中 段8的正多邊形徑向截面為具有凸凹弧線形的正八片花瓣形截面。'
如圖5~8所示，
具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管的制作方法，包括常規(guī)制作方法中的基本內(nèi) 容，先制作內(nèi)管、外管，內(nèi)管一端燒圓封閉為半圓形球面后，對(duì)內(nèi)管外壁經(jīng)磁控濺射涂 敷A1-N/A1鍍膜，之后內(nèi)管、外管拼裝組合，放入鋼卡、吸氣劑、環(huán)狀封口、排氣及成 品退火，最后，吸氣劑鏡面化，其特征在于所涉內(nèi)管制作加工依序如下，
(1) 首先制備與正棱柱型內(nèi)管的結(jié)構(gòu)規(guī)格匹配的拉制毛坯內(nèi)管用的出料模具10， 其由內(nèi)層和外層組成，內(nèi)層與外層之間的夾層U的徑向截面的形狀尺寸與所述正棱柱 型內(nèi)管的具有正棱柱型結(jié)構(gòu)的中段8的徑向截面的形狀尺寸相同；
(2) 以硼硅玻璃3.3為熔料，用全電熔窯爐、拉管機(jī)及所述出料模具IO拉制軸向 通體式正棱柱型毛坯內(nèi)管12，其長度L應(yīng)與預(yù)設(shè)定的內(nèi)管2的左段7、中段8、右段9 相互同軸連續(xù)為一體的總長度相匹配，至少比預(yù)設(shè)定的具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空 集熱管的長度S大40mm;
(3) 對(duì)毛坯內(nèi)管12在退火爐內(nèi)400 500"C溫度下退火處理，不少于40分鐘，以消 除應(yīng)力為準(zhǔn)，之后進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，包括以應(yīng)力儀檢測(cè)應(yīng)力情況，以及 檢測(cè)圓度、準(zhǔn)直度、偏口、結(jié)瘤等；
(4) 以玻璃車床對(duì)毛坯內(nèi)管12的兩端分別進(jìn)行擴(kuò)孔擴(kuò)圓，孔深30 60mm，形成 左段7、右段9，擴(kuò)孔擴(kuò)圓后的左段7、右段9的圓形徑向截面的外徑等于位于左段7、 右段9之間的正棱柱型的中段8的正多邊形徑向截面上具有的最大幾何外徑D;(5) 以炸管機(jī)、齊管機(jī)對(duì)擴(kuò)孔擴(kuò)圓后的內(nèi)管進(jìn)行定尺下料，齊邊、燎口，以正八 片花瓣型內(nèi)管為例，炸管下料的良品率可達(dá)100%，比不進(jìn)行擴(kuò)孔擴(kuò)圓時(shí)的通體式正八 片花瓣型內(nèi)管提高80%以上；
(6) 齊邊、燎口后，以封圓機(jī)將右段9的右端口內(nèi)收漸變封圓，即燒圓封閉為半 圓形球面，封口應(yīng)光滑，幅度均勻，無堆料，不偏口；
(7) 對(duì)右段9封圓后的內(nèi)管在退火爐內(nèi)550 58(TC溫度下進(jìn)行第二次退火處理，不 少于30分鐘，在應(yīng)力儀下檢査，以消除應(yīng)力為準(zhǔn)；
(8) 對(duì)內(nèi)管2的外壁經(jīng)磁控濺射涂敷A1-N/A1鍍膜——即涂敷選擇性吸收鍍膜；
(9) 對(duì)內(nèi)管2鍍膜后，內(nèi)、外管拼裝組合、排氣及成品退火，以及最后，進(jìn)行吸 氣劑鏡面化均按常規(guī)方法進(jìn)行，成品退火在退火爐內(nèi)5(X) 58(TC溫度下，退火40 60分 鐘。
權(quán)利要求
1、具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管，具有常規(guī)的全玻璃真空集熱管的基本結(jié)構(gòu)組成，包括內(nèi)管、外管、內(nèi)外管組成的真空腔、內(nèi)管外壁上涂敷的選擇性吸收鍍膜、真空腔內(nèi)裝的鋼卡及吸氣劑鏡面，其特征在于所述內(nèi)管由相互同軸連續(xù)為一體的左、中、右三段組成，中段為正棱柱型結(jié)構(gòu)，其徑向截面為正多邊形截面；與中段向右同軸過渡連續(xù)為一體的右段為圓管型結(jié)構(gòu)，其徑向截面為圓形截面，該段的右端口內(nèi)收漸變封圓，即燒圓封閉為半圓形球面；與中段向左同軸過渡連續(xù)為一體的左段為圓管型結(jié)構(gòu)，其徑向截面為圓形截面，該段的左端口外翻式與外管的左端口內(nèi)翻式相互熔接拼裝為環(huán)狀封口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管，其特征在于內(nèi)管(2)上中段(8)的正多邊形徑向截面的邊為直線和/或弧線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的具有iH棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管，其特征在于內(nèi)管(2)上中段(8)的正多邊形徑向截面為具有凸凹弧線的正六 正十六片花瓣形截面，或?yàn)閮?nèi)外鋸齒形截面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管，其特征在于內(nèi)管(2)上中段(8)的正多邊形徑向截面上具有最大幾何外徑D，右段(9)、左段(7)的圓形徑向截面的外徑等于所述正多邊形徑向截面上具有的最大幾何外徑D。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管，其特征在于內(nèi)管(2)上中段(8)的正多邊形徑向截面上具有最大幾何外徑D，右段(9)、左段(7)的圓形徑向截面的外徑等于所述正多邊形徑向截面上具有的最大幾何外徑D。
6、 具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管的制作方法，包括，先制作內(nèi)管、外管，內(nèi)管的一端燒圓封閉為半圓形球面后，對(duì)內(nèi)管外壁經(jīng)磁控濺射涂敷A1-N/A1鍍膜，之后內(nèi)管、外管拼裝組合，放入鋼卡及吸氣劑、環(huán)狀封口、排氣及成品退火，最后，進(jìn)行吸氣劑鏡面化，其特征在于所涉內(nèi)管制作加工依序如下，首先制備與正棱柱型內(nèi)管的結(jié)構(gòu)規(guī)格匹配的拉制毛坯內(nèi)管用的出料模具，以常規(guī)設(shè)備及所述出料模具拉制軸向通體式正棱柱型毛坯內(nèi)管，其長度應(yīng)與預(yù)設(shè)定的內(nèi)管的總長度相匹配，之后，對(duì)毛坯內(nèi)管在退火爐內(nèi)400 50(TC溫度下退火處理，消除應(yīng)力，并以檢測(cè)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行質(zhì)檢，接著以玻璃車床對(duì)毛坯內(nèi)管的兩端分別進(jìn)行擴(kuò)孔擴(kuò)圓，孔深30 60rnm，形成左段、右段，擴(kuò)孔擴(kuò)圓后的左段、右段的圓形徑向截面的外徑等于位于左段與右段之間的正棱柱型的中段的正多邊形徑向截面上具有的最大幾何外徑，之后以炸管機(jī)、齊管機(jī)，對(duì)擴(kuò)孔擴(kuò)圓后的內(nèi)管進(jìn)行定尺下料、齊邊、燎口，然后將右段的右端口燒圓封閉為半圓形球面，再后，將內(nèi)管在退火爐內(nèi)550 58(TC溫度下進(jìn)行第二次退火處理，消除應(yīng)力，最后對(duì)內(nèi)管外壁鍍膜；內(nèi)管鍍膜后，內(nèi)、外管拼裝組合、排氣及成品退火，以及最后，進(jìn)行吸氣劑鏡面化均按常規(guī)方法進(jìn)行。
7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管的制作方法，其特征在于軸向通體式正棱柱型毛坯內(nèi)管(12)的長度L應(yīng)與預(yù)設(shè)定的內(nèi)管(2)的左段(7)、中段(8)、右段(9)相互同軸連續(xù)為一體的總長度相匹配，至少比預(yù)設(shè)定的具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管的長度S大40mm。
全文摘要
具有正棱柱型內(nèi)管的全玻璃真空集熱管及其制作方法屬于太陽能利用裝置領(lǐng)域，解決通體式異型內(nèi)管難以加工制作的問題；具有常規(guī)的全玻璃真空集熱管的基本結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)管(2)由相互同軸連續(xù)為一體的左段(7)、中段(8)右段(9)組成，中段(8)具有正棱柱型結(jié)構(gòu)，左段(7)和右段(9)為圓管型；先以專用出料模具拉制軸向通體式正棱柱型毛坯內(nèi)管，再對(duì)其兩端擴(kuò)孔擴(kuò)圓形成左段(7)、右段(9)，之后定尺下料，齊邊、燎口，并對(duì)右段(9)燒圓封閉，之后鍍膜，此后按常規(guī)法與外管組拼等，制作中還必須適時(shí)退火處理；有益之處，在一定外管尺寸下，吸熱體表面積及傳熱介質(zhì)熱交換面積能最大化，內(nèi)管容積能最小化，強(qiáng)度高；基于常規(guī)設(shè)備、工藝，投資少，成本低，成品率高，產(chǎn)品質(zhì)量好；適宜大批量制作。
文檔編號(hào)F24J2/48GK101639295SQ20091009101
公開日2010年2月3日 申請(qǐng)日期2009年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月18日
發(fā)明者程翠英, 羅贊繼 申請(qǐng)人:北京天普太陽能工業(yè)有限公司