專(zhuān)利名稱(chēng)：直通式玻璃真空管及空氣集熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能中溫?zé)崂眉夹g(shù)領(lǐng)域，尤其是直通式玻璃真空管及由該直通式玻璃真空管制備的空氣集熱器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有全玻璃真空管是一種類(lèi)似于拉長(zhǎng)的暖水瓶膽的結(jié)構(gòu)，一端有出口，主要用于太陽(yáng)能熱水器(40 80°C )低溫領(lǐng)域，用來(lái)制造太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品。已有20 30年發(fā)展史，在我國(guó)的產(chǎn)量占世界的70%。但是，真空管中的水不容易取出，造成20%熱效率的損失；另外，一端出口的結(jié)構(gòu)，會(huì)產(chǎn)生氣堵現(xiàn)象，不適用于太陽(yáng)能空氣集熱器。為了解決一端有出口而產(chǎn)生氣堵現(xiàn)象的問(wèn)題，研發(fā)人員研發(fā)了一種兩端均具有出 口的螺旋真空管，由于工作時(shí)玻璃內(nèi)管與玻璃外管的溫度不同，其膨脹系數(shù)也不同，故采用Φ IOmm的玻璃管做成玻璃彈簧消除因膨脹而產(chǎn)生的應(yīng)力。螺旋真空管雖然解決了出口氣堵的問(wèn)題，但是，玻璃內(nèi)管的管徑為Φ8_，其流道窄小，氣流、水流的阻力大，玻璃彈簧的應(yīng)力較大容易破損，故應(yīng)用較少。另外一種兩端具有出口的真空管的結(jié)構(gòu)是內(nèi)管與外管為透明管，內(nèi)管中內(nèi)設(shè)有吸熱工質(zhì)、外設(shè)有選擇性涂層的導(dǎo)熱管，該結(jié)構(gòu)的真空管減少了內(nèi)外管的溫差，膨脹量變化不大，安全性較好，但導(dǎo)熱管的吸收熱效率低、選擇性涂層易脫落、壽命低，且導(dǎo)熱管溫度較高時(shí)，也會(huì)使內(nèi)管與外管膨脹量不同，故應(yīng)用較少。用于中高溫(300 400°C)槽式太陽(yáng)能系統(tǒng)的直通式真空管也是一種兩端具有出口的真空管，內(nèi)管采用Φ70Χ3Χ4000πιπι不銹鋼管，外管采用Φ 120X3X4000mm硼硅玻璃管。為了消除膨脹應(yīng)力，采用金屬波紋管熔封技術(shù)或熱壓封技術(shù)。但是，其金屬波紋管與玻璃外管的熔接口位于真空管外部，在使用過(guò)程中易氧化、損壞。其主要技術(shù)是在不銹鋼管的外壁上鍍耐高溫膜層和金屬與玻璃之間的熔封，成本較高(上千元/支)，適用于聚光集熱器中高溫?zé)崂孟到y(tǒng)?，F(xiàn)有的玻璃真空管設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)都是以水、油為工質(zhì)的集熱元件，流道小不適用于以空氣為工質(zhì)的集熱器太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)。所以研制一種適用于的太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)的真空管空氣集熱器應(yīng)用與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是十分必要的。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種適用于中溫(80 200°C )太陽(yáng)能熱利用，用于太陽(yáng)能干燥、飲用水、印染、采暖、海水淡化等系統(tǒng)，解決金屬和玻璃的熔接的工藝難題，本實(shí)用新型提出了采用過(guò)渡玻璃熔接金屬波紋管和玻璃外管、且成本較低的直通式玻璃真空管，及由該直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器。本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。一種直通式玻璃真空管，包括玻璃外管、內(nèi)管組件、不銹鋼支撐卡、消氣劑，所述內(nèi)管組件外壁上鍍有選擇性涂層，所述內(nèi)管組件設(shè)置在玻璃外管內(nèi)部，并且內(nèi)管組件與玻璃外管之間真空密封，其抽真空的排氣管設(shè)在端部，所述不銹鋼支撐卡及消氣劑裝配在內(nèi)管組件與玻璃外管之間，所述內(nèi)管組件由兩段玻璃內(nèi)管分別與金屬波紋管的兩端熔接而成。優(yōu)選地，所述金屬波紋管為4J29合金波紋管，所述玻璃內(nèi)管的材質(zhì)為DM-305，所述玻璃外管的材質(zhì)為硼娃玻璃。優(yōu)選地，所述玻璃內(nèi)管為Φ47 58X1.8mm的玻璃管，所述玻璃外管為Φ70Χ1. 8mm的玻璃管。由所述直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器，至少包括一組由玻璃真空管組成的集熱器單元體，所述單元體包括15 20根直通式玻璃真空管、上聯(lián)箱、下聯(lián)箱，所述直通式玻璃真空管的一端插入上聯(lián)箱開(kāi)口的娃膠圈內(nèi)，另一端插入下聯(lián)箱開(kāi)口的娃膠圈內(nèi)，組成集熱器單元體，將N組集熱器單元體通過(guò)管道連通組成空氣集熱器，N為正整數(shù)。優(yōu)選地，所述單元體，還包括硅膠保溫套，所述上聯(lián)箱與下聯(lián)箱之間設(shè)有縱向排列的數(shù)排直通式玻璃真空管，最上排的直通式玻璃真空管的一端插入上聯(lián)箱開(kāi)口的硅膠圈 內(nèi)，另一端通過(guò)硅膠保溫套和與其相鄰的一排直通式玻璃真空管相連通，最下排的直通式玻璃真空管的一端插入下聯(lián)箱開(kāi)口的硅膠圈內(nèi)，另一端通過(guò)硅膠保溫套和與其相鄰的一排的直通式玻璃真空管相連，排列在最上排與最下排之間的直通式玻璃真空管上下排直通式玻璃真空管之間通過(guò)所述硅膠保溫套相連通。優(yōu)選地，所述上聯(lián)箱內(nèi)設(shè)有保溫材料。優(yōu)選地，所述上聯(lián)箱出口和所述下聯(lián)箱進(jìn)口的管徑均為ΦΙΟΟπιπι。本實(shí)用新型提供的直通式玻璃真空管、空氣集熱器于現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于I、本實(shí)用新型中，玻璃內(nèi)管組合體為玻璃內(nèi)管和金屬波紋管熔接而成，金屬波紋管采用4J29合金(可伐合金)，玻璃內(nèi)管的材質(zhì)為DM-305玻璃，由于4J29合金和DM-305玻璃兩種材質(zhì)在20 300°C時(shí)的線脹系數(shù)相同，均為4. 6 5. I X 10_6/K，并且將金屬波紋管表面進(jìn)行預(yù)氧化潤(rùn)濕處理，能夠使金屬波紋管和玻璃內(nèi)管之間有效的熔接。2、本發(fā)明玻璃內(nèi)管組合體為兩段玻璃內(nèi)管和金屬波紋管熔接而成的組合體，現(xiàn)有技術(shù)中金屬波紋管的熔接口在真空管外部，而本發(fā)明中金屬波紋管的熔接口在真空管內(nèi)部，而所述真空管的端部是玻璃內(nèi)管和玻璃外管兩種玻璃部件之間熔接，大大降低了技術(shù)難度，且避免了金屬波紋管的氧化和熔接口的損傷，從而提高了使用壽命。3、本實(shí)用新型排氣管設(shè)在所述真空管的端部，而不是外管側(cè)壁上，有利于包裝運(yùn)輸，安全性好。4、本實(shí)用新型所述空氣集熱器由所述直通式玻璃真空管組成，該產(chǎn)品為適用于中溫(80 200°C )太陽(yáng)能熱利用，主要適用于太陽(yáng)能干燥、飲用水、印染、采暖、海水淡化等系統(tǒng)工程。直通式玻璃真空管的管徑大，流道暢通，不存在氣堵現(xiàn)象，且具有自清潔排污的功能，所述上聯(lián)箱出口和所述下聯(lián)箱進(jìn)口的管徑均為Φ 100mm，適用于空氣流通；是現(xiàn)有集熱器工質(zhì)通道截面積的16倍。在空氣集熱器系統(tǒng)中上下進(jìn)出口可構(gòu)成氣體循環(huán)通道。有利于在太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)工程和大面積太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程的應(yīng)用。此外，所述集熱器的上聯(lián)箱內(nèi)設(shè)有保溫材料，保溫性能良好，保證所述集熱器系統(tǒng)在180°C左右運(yùn)行效果良好。并且，當(dāng)玻璃真空管縱向排列時(shí)，上排與下排的直通式玻璃真空管之間由硅膠保溫套連接，而不是采用傳統(tǒng)的聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，既節(jié)約材料、減少了熱損耗，可提高集熱系統(tǒng)熱效率20%，又提高了所述集熱器系統(tǒng)的采光面積；結(jié)構(gòu)合理，安裝方便。[0021]綜上所述，本實(shí)用新型提供的直通式玻璃真空管及其制備方法，不僅解決了單出口真空管氣堵的問(wèn)題，而且解決了現(xiàn)有兩端具有出口的直通式玻璃真空管金屬波紋管熔接口易氧化、損壞的問(wèn)題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，由于兩端是玻璃內(nèi)管與玻璃外管熔接，大大減低了熔接的的難度，降低了生產(chǎn)成本，有利于產(chǎn)業(yè)化大批量生產(chǎn)，為雙端出口直通式玻璃真空管的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提出可行性實(shí)施方案。本實(shí)用新型中使用直通式玻璃真空管組成的集熱器，結(jié)構(gòu)合理，流道較大，流道暢通，具有自清潔排污功能，且安裝方便。適用于大面積太陽(yáng)能熱水、開(kāi)水工程和太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)工程。可以將系統(tǒng)中的熱能全部利用，可提高熱利用效率20%。

圖I為本實(shí)用新型所述直通式玻璃真空管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為由所述直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為由所述直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器的一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明如下I-玻璃外管，2-玻璃內(nèi)管，3-選擇性涂層，4-不銹鋼支撐卡，5-金屬波紋管，6_排氣管，7-消氣劑，8-直通式玻璃真空管，9-上聯(lián)箱，10-硅膠保溫套，11-下聯(lián)箱，12-保溫材料，13-下聯(lián)箱進(jìn)口，14-上聯(lián)箱出口。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。如圖I所示，本實(shí)用新型所提供的直通式玻璃真空管8，包括玻璃外管I、內(nèi)管組件、不銹鋼支撐卡4、消氣劑7，所述內(nèi)管組件外壁上鍍有提高吸熱效率的選擇性涂層3，所述內(nèi)管組件設(shè)置在玻璃外管I內(nèi)部，并且內(nèi)管組件與玻璃外管I之間真空密封，其抽真空的排氣管6設(shè)在端部，所述不銹鋼支撐卡4及消氣劑7裝配在內(nèi)管組件與玻璃外管I之間，所述內(nèi)管組件包括兩段玻璃內(nèi)管2和金屬波紋管5，由兩段玻璃內(nèi)管2分別與金屬波紋管5的兩端熔接而成。本實(shí)用新型所述的直通式玻璃真空管8中，所述金屬波紋管5為4J29合金波紋管，所述玻璃內(nèi)管2的材質(zhì)為DM-305，所述玻璃外管I的材質(zhì)為硼硅玻璃。將材質(zhì)為4J29合金的金屬波紋管5表面進(jìn)行預(yù)氧化潤(rùn)濕處理，能夠使金屬波紋管5和玻璃內(nèi)管2之間有效的熔接。同時(shí)，由于在20 300°C時(shí)，4J29合金和DM-305玻璃兩種材質(zhì)的線脹系數(shù)相同，均為4. 6 5. IX 10_6/K，安全性好。高硼硅玻璃的線脹系數(shù)3. 3Χ 10_6/Κ，軟化點(diǎn)為820°C，DM-305玻璃的線脹系數(shù)為4. 9X10_6/K，軟化點(diǎn)為720°C，這兩種玻璃之間的線膨脹系數(shù)相差較大，采用過(guò)渡玻璃技術(shù)將材質(zhì)為DM-305玻璃的玻璃內(nèi)管2與材質(zhì)為硅硼玻璃的玻璃外管I熔接。優(yōu)選地，采用三級(jí)過(guò)渡，每一級(jí)過(guò)渡的線膨脹系數(shù)差別不大于0.5X10_6/K。即所述真空管8的端部是玻璃內(nèi)管2和玻璃外管I兩種玻璃部件之間熔接，大大降低了技術(shù)難度，且避免了金屬波紋管5的氧化和熔接口的損傷，從而提高了使用壽命。如圖2所示，由所述直通式玻璃真空管8組成的空氣集熱器至少包括一組由直通式玻璃真空管8構(gòu)成的集熱器單元體，所述單元體包括15 20根直通式玻璃真空管8、上聯(lián)箱9、下聯(lián)箱11，所述直通式玻璃真空管8的一端插入上聯(lián)箱9開(kāi)口的硅膠圈內(nèi)，另一端插入下聯(lián)箱11開(kāi)口的硅膠圈內(nèi)，組成集熱器單元體，將N組(N為正整數(shù))集熱器單元體通過(guò)管道連通相鄰單元體之間的上聯(lián)箱出口 14和所述下聯(lián)箱進(jìn)口 13組成空氣集熱器。所述上聯(lián)箱出口 14和所述下聯(lián)箱進(jìn)口 13的管徑均為ΦΙΟΟπιπι。直通式玻璃真空管8的管徑大，流道暢通，不存在氣堵現(xiàn)象，且具有自清潔排污的功能，所述上聯(lián)箱出口 14和所述下聯(lián)箱進(jìn)口 13的管徑均為Φ 100mm，適用于空氣流通；是通常集熱器工質(zhì)通道截面積的16倍。在空氣集熱器系統(tǒng)中上下進(jìn)出口可構(gòu)成氣體循環(huán)通道。有利于在太陽(yáng)能干燥系統(tǒng)工程和大面積太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程的應(yīng)用。為了減少熱擴(kuò)散，提高所述集熱器的熱利用率，在所述上聯(lián)箱9內(nèi)設(shè)有保溫材料12，保溫性能良好，可保證所述集熱器系統(tǒng)在180°C左右運(yùn)行效果良好。適用于中溫(80 2000C )太陽(yáng)能熱利用，主要適用于太陽(yáng)能干燥、飲用水、印染、采暖、海水淡化等系統(tǒng)工程。如圖3所示，當(dāng)由直通式玻璃真空管8縱向排列組成單元體時(shí)，上下排之間的直通式玻璃真空管8之間通過(guò)硅膠保溫套10連接，如圖4所示。具體的，所述上聯(lián)箱9與下聯(lián)箱11之間設(shè)有縱向排列的數(shù)排直通式玻璃真空管8，最上排的直通式玻璃真空管8的一端插入上聯(lián)箱9開(kāi)口的娃膠圈內(nèi)，另一端通過(guò)娃膠保溫套10和與其相鄰的一排直通式玻璃真空管8相連通，最下排的直通式玻璃真空管8的一端插入下聯(lián)箱11開(kāi)口的硅膠圈內(nèi)，另一端通過(guò)硅膠保溫套10和與其相鄰的一排直通式玻璃真空管8相連，排列在最上排與最下排之間的直通式玻璃真空管8的上排、下排之間的直通式玻璃真空管8通過(guò)所述硅膠保溫套10相連通。當(dāng)玻璃真空管8縱向排列時(shí)，上排與下排的直通式玻璃真空管8之間由硅膠保溫套10連接，而不是采用傳統(tǒng)的聯(lián)箱結(jié)構(gòu)，既節(jié)約材料、減少了熱損耗，又提高了所述集熱器系統(tǒng)的采光面積，可提高集熱系統(tǒng)熱效率20%。本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何變型、改進(jìn)、替換均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.ー種直通式玻璃真空管，包括玻璃外管(I)、內(nèi)管組件、不銹鋼支撐卡(4)、消氣劑(7)，所述內(nèi)管組件外壁上鍍有選擇性涂層(3)，所述內(nèi)管組件設(shè)置在玻璃外管(I)內(nèi)部，并且內(nèi)管組件與玻璃外管⑴之間真空密封，其抽真空的排氣管(6)設(shè)在端部，所述不銹鋼支撐卡(4)及消氣劑(7)裝配在內(nèi)管組件與玻璃外管(I)之間，其特征在于，所述內(nèi)管組件由兩段玻璃內(nèi)管(2)分別與金屬波紋管(5)的兩端熔接而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直通式玻璃真空管，其特征在于，所述金屬波紋管(5)為4J29合金波紋管，所述玻璃內(nèi)管(2)的材質(zhì)為DM-305，所述玻璃外管(I)的材質(zhì)為硼硅玻璃O
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的直通式玻璃真空管，其特征在于，所述玻璃內(nèi)管(2)為Φ47 58X1. 8mm的玻璃管，所述玻璃外管(I)為Φ70Χ1. 8mm的玻璃管。
4.由權(quán)利要求I所述直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器，其特征在于，至少包括一組由所述直通式玻璃真空管(8)構(gòu)成的集熱器單元體，所述單元體包括15 20根直通式玻璃真空管(8)、上聯(lián)箱(9)、下聯(lián)箱(11)，所述直通式玻璃真空管(8)的一端插入上聯(lián)箱(9)開(kāi)ロ的硅膠圈內(nèi)，另一端插入下聯(lián)箱(11)開(kāi)ロ的硅膠圈內(nèi)，組成玻璃真空管集熱器單元體，將N組集熱器単元體通過(guò)管道連通組成空氣集熱器，N為正整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的空氣集熱器，其特征在于，所述單元體還包括硅膠保溫套(10)，所述上聯(lián)箱(9)與下聯(lián)箱(11)之間設(shè)有縱向排列的數(shù)排直通式玻璃真空管⑶，最上排的直通式玻璃真空管(8)的一端插入上聯(lián)箱(9)開(kāi)ロ的硅膠圈內(nèi)，另一端通過(guò)硅膠保溫套(10)和與其相鄰的ー排的直通式玻璃真空管(8)相連通，最下排的直通式玻璃真空管(8)的一端插入下聯(lián)箱(11)開(kāi)ロ的娃膠圈內(nèi)，另一端通過(guò)娃膠保溫套(10)和與其相鄰的ー排的直通式玻璃真空管(8)相連，排列在最上排與最下排之間的直通式玻璃真空管(8)上下排之間通過(guò)所述硅膠保溫套(10)相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的集熱器，其特征在于，所述上聯(lián)箱(9)內(nèi)設(shè)有保溫材料(12)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的集熱器，其特征在于，所述上聯(lián)箱出口(14)和所述下聯(lián)箱進(jìn)ロ(13)的管徑均為Φ 100mm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種直通式玻璃真空管，包括玻璃外管、金屬波紋管兩端分別與兩段玻璃內(nèi)管熔接而成的內(nèi)管組件、不銹鋼支撐卡、消氣劑，內(nèi)管組件的外壁上鍍有選擇性涂層，且設(shè)置在玻璃外管內(nèi)部，內(nèi)管組件與玻璃外管之間真空密封，所述不銹鋼支撐卡及消氣劑裝配在內(nèi)管組件與玻璃外管之間。由直通式玻璃真空管組成的空氣集熱器，至少由一組集熱器單元體組成，所述單元體之間橫向或縱向排列并連通而成。本實(shí)用新型解決了真空管空氣集熱器氣堵、金屬波紋管熔接口易氧化的問(wèn)題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，提高熱利用效率，且減低了加工難度及成本，有利于產(chǎn)業(yè)化大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)F24J2/48GK202613815SQ201220186519
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
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