專利名稱：非金屬熱管—真空管太陽能集熱器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱管——真空管太陽能集熱器件，特別是一種非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件，它適合于利用太陽能來作為能源，在提供熱水、開水、空調(diào)、制冷、制冰、采暖、于燥、太陽房、抽水、發(fā)電和海水淡化等領(lǐng)域內(nèi)，用作全天候收集太陽能的集熱元器件。
現(xiàn)有的熱管式真空集熱管是由玻璃明管與外表面涂復(fù)光譜光選擇性吸收涂層的金屬熱管之間加熱封接并抽真空而構(gòu)成，由于玻璃明管和制作熱管用的金屬管殼其膨脹系數(shù)不同，因而兩者之間加熱封接，其加工難度大、容易炸裂、合格率低、造價(jià)高，從而使該項(xiàng)技術(shù)及其產(chǎn)品在太陽能利用的各個(gè)領(lǐng)域中還不能廣泛推廣使用。
本發(fā)明經(jīng)檢索和市場調(diào)查，至今未發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外有同樣技術(shù)特征的非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件的技術(shù)及其產(chǎn)品，而可供參考的資料有(1)桑普牌熱管式真空集熱管產(chǎn)品說明書，它是由聯(lián)合國開發(fā)署和德國科技部資助，由北京太陽能研究所與德國合作研制成功的一種金屬熱管式真空集熱管，每支售價(jià)230元。
(2)太陽能熱利用——全玻璃真空管熱水器講義，第四章第4-3項(xiàng)，介紹了日本、英國、荷蘭等國的金屬熱管式真空集熱管。
本發(fā)明的任務(wù)是要提供一種廉價(jià)的非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件，其目的在于先分別加工非金屬熱管和全玻璃真空管，再將它們組裝成為非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件，使之加工容易、合格率高、造價(jià)低、傳熱快、熱效率高，從而有利于在太陽能利用的各個(gè)領(lǐng)域中大面積廣泛地推廣利用。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的將外表面涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層的非金屬熱管插入全玻璃真空管內(nèi)而組合成非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件，或者是將外表不涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層的非金屬熱管插入全玻璃真空集熱管內(nèi)而組合成非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述

圖1是外表面涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層的非金屬熱管與單口式全玻璃真空管組合成的非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件縱向剖視圖。
圖2是外表面不涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層的非金屬熱管與單口式全玻璃真空集熱管組合成的非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件縱向剖視圖。
圖3是外表面涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層的非金屬熱管與直通式全玻璃真空管組合成的非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件縱向剖視圖。
圖4是外表面不涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層的非金屬熱管與直通式金玻璃真空集熱管組合成的非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件縱向剖視圖。
圖5是沿圖4中NN線橫向剖視圖。
圖6是單口式全玻璃真空集熱管縱向剖視圖。
圖7是直通式全玻璃真空集熱管縱向剖視圖。
這種非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件是由外表面涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層[4]的非金屬熱管[16]通過上支承[5]和下支承[1]安裝于內(nèi)、外玻璃明管之間抽真空的全玻璃真空管[3]內(nèi)，用可拆裝的連接組件[11]密封隔熱在并連接成一完整的器件而構(gòu)成，或者是它由外表面不涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層的非金屬熱管[16]通過上支承[5]和下支承[1]安裝于全玻璃真空集熱管[3′]內(nèi)，在非金屬熱管[16]與真空集熱管[3′]之間裝有導(dǎo)熱介質(zhì)[2]，再用可拆裝的連接組件[11]密封隔熱并連接成一完整的器件而構(gòu)成。
其非金屬熱管[16]是由外表面不涂復(fù)或涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層[4]的非金屬管殼[17]兩端封閉，封閉前在非金屬管殼[17]的內(nèi)腔不裝或裝有管芯[18]，并在抽真空后充裝適量的工質(zhì)[19]或用煮沸法充裝適量的工質(zhì)[19]。
所謂充裝適量的工質(zhì)[19]，是指它與工質(zhì)[19]的材料成分及其物理化學(xué)性能有關(guān)，與非金屬熱管[16]的內(nèi)腔直徑、長度和管壁厚有關(guān)，可以通過實(shí)驗(yàn)及優(yōu)選法分別確定各種條件下工質(zhì)[19]的最佳用量。
其工質(zhì)[19]既可以是液體、(例如蒸餾水、甲醇、乙醇)或溶液、(例如鹽水)或混合液體、(例如酒精加蒸餾水)。
其非金屬熱管[16]的管殼[17]是用非金屬材料〔例如北京特硬(BJ-JY)玻璃、派力克司(Pyrex)玻璃、硼硅玻璃、石灰玻璃、石英玻璃、有機(jī)玻璃、塑料、尼龍、玻璃鋼、橡膠、或硅橡膠等〕制成。
其非金屬熱管[16]既可以不帶翼片，也可以帶有金屬或非金屬翼片[21]。
對于不帶翼片的非金屬熱管[16A]其上支承[5]采用橡膠支承圈[5A]，下支承[1]采用橡膠支承套[1A]，而對帶翼片[21]的非金屬熱管[16B]其上支承[5]采用園片支架[5B]，下支承[1]也采用園片支架[5B]。
其非金屬熱管[16]的冷凝段可以不帶或帶有金屬或非金屬翅片[20]。
其導(dǎo)熱介質(zhì)[2]可以是液態(tài)、膏狀、油脂狀或粉末狀的導(dǎo)熱物質(zhì)，例如導(dǎo)熱油等。
其管芯[18]可以是由金屬絲網(wǎng)制成的吸液管芯或是由海棉狀多孔非金屬材料制成的吸液芯，也可以是由耐腐蝕材料制成的芯柱或兩端封閉的空心管。
這種可拆裝的連接組件[11]是由連接套[14]，卡箍[6]、卡箍[13]、墊圈[7]、螺釘[8]，螺母[9]和石棉襯[12]組成，通過連接套/[14]，其一端與全玻璃真空管[3]或全玻璃真空集熱管[3′]的口部連接，用卡箍[6]適當(dāng)卡緊，并用螺釘[8]與螺母[9]緊固，另一端套在非金屬熱管[16]上，也用卡箍[13]適當(dāng)卡緊，在連接套[14]內(nèi)腔并裝有密封保溫塞子[15]。
其連接套[14]是由耐老化、耐高溫、富有彈性的橡膠或硅橡膠制成，在兩端連接部位帶有錐度，并且在凸緣上開有園槽[10]，用以與太陽能熱水器水箱上的孔、太陽能集連管上的孔或非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件支座上的孔密封連接。
其真空管[3]或[3′]既可以采用單口式全玻璃真空管[3A]或單口式全玻璃真空集熱管[3′A]，亦可采用直通式全玻璃真空管[3B]或直通式全玻璃真空集熱管[3′B]。
而全玻璃真空集熱管[3′]是由外表面涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層[4]的內(nèi)玻璃管[23]通過帶消氣劑[29]的彈性支架[28]及簧片[26]支承在外玻璃明管[24]內(nèi)，且內(nèi)、外玻璃管[23]與[24]燒熔封接，使其夾層[25]封閉，并通過排氣咀[22]將夾層[25]抽真空，使其真空度≤5×10-3pa，然后將排氣咀[22]燒熔封閉，從而先加工成全玻璃真空集熱管[3′]。
而全玻璃真空集熱管[3′]又可分為單口式全玻璃真空集熱管[3′A]和直通式全玻璃真空集熱管[3′B]，單口式全玻璃真空集熱管[3′A]其特征是內(nèi)、外玻璃管[23A]與[24A]兩者的下端各個(gè)燒熔封底，并吹成剖面為半園形球底，而兩者的上端口部之間燒熔封接，使其夾層[25A]封閉；而直通式全玻璃真空集熱管[3′B]其特征是將內(nèi)、外玻璃管[23B]與[24B]兩者的上、下端口部各個(gè)對應(yīng)燒熔封接，使其夾層[25B]封閉。
而單口式全玻璃真空管[3A]與單口式全玻璃真空集熱管[3′A]的結(jié)構(gòu)基本相同，不同點(diǎn)僅是內(nèi)玻璃管[23A]不涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層。
而直通式全玻璃真空管[3B]與直通式全玻璃真空集熱管[3′B]的結(jié)構(gòu)基本相同，不同點(diǎn)僅是內(nèi)玻璃管[23B]不涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層。
這種全玻璃真空集熱管[3′]其內(nèi)玻璃管[23]或非金屬熱管[16]及翼片[21]三者的外表面所涂復(fù)的光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層[4]可以是真空蒸發(fā)沉積型、磁控濺射型、化學(xué)轉(zhuǎn)換與電化學(xué)沉積型、化學(xué)蒸發(fā)沉積型、涂刷型或熔燒型的光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層。
本發(fā)明與國內(nèi)外現(xiàn)有真空集熱管技術(shù)比較1.在制造、安裝和使用過程中若僅真空管有損壞，則非金屬熱管與全玻璃真空管組合的非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件比非金屬熱管與全玻璃真空集熱管組合的非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件的損失小，因光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層涂復(fù)在非金屬熱管的外表面上。
2.非金屬熱管——真空管太日能集熱器件比全玻璃真空集熱管傳熱快、并具有單向性傳熱、熱效率高、它所加熱的水全部能用上，即使在零下50℃下集熱管也不會凍裂，因非金屬熱管選用的工質(zhì)其冷凝溫度可低于-50℃。
3.非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件比國內(nèi)外現(xiàn)有熱管式真空集熱管造價(jià)大幅度降低。
權(quán)利要求
1.一種非金屬熱管——真空管太陽能集熱器件，其特征是它由外表面涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層[4]的非金屬熱管[16]通過上支承[5]和下支承[1]安裝于內(nèi)、外玻璃明管之間抽真空的全玻璃真空管[3]內(nèi)，用可拆裝的連接組件[11]密封隔熱并連接成一完整的器件而構(gòu)成，或者是它由外表面不涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層的非金屬熱管[16]通過上支承[5]和下支承[1]安裝于全玻璃真空集熱管[3′]內(nèi)，在非金屬熱管[16]與真空集熱管[3′]之間裝有導(dǎo)熱介質(zhì)[2]，再用可拆裝的連接組件[11]密封隔熱并連接成一完整的器件而構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的太陽能集熱器件，其特征是非金屬熱管[16]是由外表面不涂復(fù)或涂復(fù)光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層[4]的非金屬管殼[17]兩端封閉，封閉前在非金屬管殼[17]的內(nèi)腔不裝或裝有管芯[18]，并在抽真空后充裝適量的工質(zhì)[19]或用煮沸法充裝適量的工質(zhì)[19]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所規(guī)定的太陽能集熱器件，其特征是非金屬熱管[16]的管殼[17]是用非金屬材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所規(guī)定的太陽能集熱器件，其特征是管芯[18]，可以是由金屬絲網(wǎng)制成的吸液管芯，或是由海棉狀多孔非金屬材料制成的吸液管芯，也可以是由耐腐蝕材料制成的芯柱或兩端封閉的空心管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的太陽能集熱器件，其特征是非金屬熱管[16]既可以不帶翼片，也可以帶有金屬或非金屬翼片[21]。
6.根據(jù)權(quán)利要求1和5所規(guī)定的太陽能集熱器件，其特征是對不帶翼片的非金屬熱管[16A]其上支承[5]采用橡膠支承圈[5A]，下支承[1]采用橡膠支承套[1A]，對帶翼片[21]的非金屬熱管[16B]其上支承[5]采用園片支架[5B]，下支承[1]也采用園片支架[5B]。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的太陽能集熱器件，其特征是真空管[3]或[3′]，既可以采用單口式全玻璃真空管[3A]或單口式全玻璃真空集熱管[3′A]，亦可采用直通式全玻璃真空管[3B]或直通式全玻璃真空集熱管[3′B]。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和7所規(guī)定的太陽能集熱器件，其特征是全玻璃真空集熱管[3′]的內(nèi)玻璃管[23]或與全玻璃真空管[3]組裝的非金屬熱管[16]及翼片[21]三者的外表面所涂復(fù)的光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層[4]可以是真空蒸發(fā)沉積型、磁控濺射型、化學(xué)轉(zhuǎn)換與電化學(xué)沉積型、化學(xué)蒸發(fā)沉積型、涂刷型或熔燒型的光譜選擇性吸收涂層及高反射性底層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所規(guī)定的太陽能集熱器件，其特征是可拆裝的連接組件[11]是由連接套[14]、卡箍[6]、卡箍[13]、墊圈[7]，螺釘[8]，螺母[9]和石棉襯[12]組成，通過連接套[14]，其一端與全玻璃真空管[3]或全玻璃真空集熱管[3′]的口部連接，用卡箍[6]適當(dāng)卡緊，另一端套在非金屬熱管[16]上，也用卡箍[13]適當(dāng)卡緊，在連接套[14]內(nèi)腔并裝有密封保溫塞子[15]。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所規(guī)定的太陽能集熱器件，其特征是連接套[14]是由耐老化、耐高溫、富有彈性的橡膠或硅橡膠制成，在兩端連接部位帶有錐度，并且在凸緣上開有園糟[10]。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非金屬熱管—真空管太陽能集熱器件，適合于利用太陽能作為能源，對提供熱水、開水、采暖、干燥、太陽房、空調(diào)、制冰、抽水、發(fā)電和海水淡化等領(lǐng)域，可用作全天候收集太陽能的集熱元器件。它由外表面不涂覆或涂覆光譜選擇性吸收涂層的非金屬熱管分別與全玻璃真空集熱管或全玻璃真空明管組合成非金屬熱管—真空管太陽能集熱器件。其優(yōu)點(diǎn)不僅真空絕熱保溫，而且傳熱快具有單向性傳熱，熱效率高，造價(jià)大幅度降低。
文檔編號F24J2/32GK1130748SQ95102510
公開日1996年9月11日 申請日期1995年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月9日
發(fā)明者羅鳴 申請人:羅鳴