專利名稱：一種太陽能吸熱管的制作方法
技術領域：
本發明屬于太陽能光熱利用技術領域，特別涉及一種應用于槽式太陽能集熱系統 的太陽能吸熱管。
背景技術：
槽式太陽能熱發電系統是一種太陽能熱利用系統，其利用可跟蹤太陽的槽型拋物 面反射鏡，將入射光反射聚焦在吸熱管上，金屬內管表面涂覆的選擇性吸收膜吸收太陽光 加熱管內工質，產生高溫高壓蒸氣，推動汽輪機發電。太陽能吸熱管是槽式太陽能熱發電站 中最為核心的部件。中國專利號ZL200610112005.9中公開了一種高溫太陽能集熱管及其制造工藝， 該高溫太陽能集熱管包括具有選擇性吸收膜層的金屬內管和環繞的玻璃外管，連接件將波 紋管與金屬內管連接，波紋管與玻璃_金屬過渡件可伐環直接焊接，可伐環再與玻璃外管 封接，玻璃外管與金屬內管之間形成真空環形空間，用來降低熱損失和防止選擇性吸收膜 遇到空氣老化。這種太陽能吸熱管一般長為4060mm，工作溫度要求在300-400°C，管內工質 為高溫導熱油，集熱管的使用壽命一般要求達到20年。由于導熱油高溫老化會分解出氫 氣，該氫氣在管內聚集，氫氣在壓力差下通過金屬內管不斷滲透到玻璃外管與金屬內管之 間形成的真空環形空間中。并且隨著工作溫度的升高和導熱油不斷的分解，真空環形空間 的氫氣越來越多。目前，為了保持集熱管的真空，采取的措施一般是采用吸氣劑，中國專利 號為CN1720419A中公開一種吸氣劑支撐組件，其包括一個橋狀物，橋狀物上形成有細長的 槽，該槽具有吸氣劑支撐部分，有多個固定連接的足部用來支撐該槽，另外還有防止聚光照 射的反射表面，用來保護吸氣劑。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題集熱管中氫氣 增多會急劇增加熱損失，降低集熱管吸熱效率。另外，由于波紋管較薄，與玻璃_金屬過渡 件壁厚相差大，焊接較為困難，經常造成焊接損壞或漏氣。吸氣劑支撐組件的缺點是該吸氣 劑裝置放置在金屬內管上，金屬內管工作時溫度在400°C以上，通過傳熱會使吸氣劑溫度升 高，而同時吸氣劑不可避免的會遭受聚光照射，使吸氣劑變熱。由于吸氣劑的吸氣性能隨溫 度升高而顯著降低，造成吸熱管高溫工作時效率降低。
發明內容
本發明實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種有效利用率高，使用 壽命長，并具有吸氫能力和便于制作的太陽能吸熱管。為了實現上述目的本發明采取的技術方案是一種太陽能吸熱管，包括玻璃外管、 設置在所述玻璃外管內的金屬內管及波紋管，在所述玻璃外管和金屬內管之間形成真空的 第一環形空間，所述波紋管的一端通過端蓋與所述金屬內管連接，所述波紋管的另一端通 過連接件與封接金屬環連接，所述波紋管為預壓縮狀態，且在軸向上位于所述玻璃外管端 部的外側；所述吸氣劑裝置在環向上分布在封接金屬環與金屬內管形成的第二環形空間
3內；所述連接件上固定有遮光環，所述遮光環在軸向上至少部分延伸到第一環形空間內，用 于遮擋封接金屬環與玻璃外管的封接處。所述波紋管具有3-8個波紋，所述波紋管預先壓縮量為3_20mm。所述連接件為L型環狀；所述封接金屬環為L型環狀，所述連接件的L型橫向端部 與波紋管焊接，所述連接件的L型縱向端部與所述封接金屬環的L型縱向端部焊接。所述吸氣劑裝置具有至少一個托盤，所述托盤上設有吸氣劑，所述吸氣劑上設有 壓塊。所述托盤連接在連接件或遮光環上。
所述吸氣劑為鋯基吸氫劑。所述端蓋上設有凹槽，且所述凹槽位于端蓋的內側，所述凹槽處設有金屬排氣管。所述玻璃外管的一個端部設有遮光環，所述玻璃外管的兩個端部均設有波紋管和 吸氣劑裝置，一端的吸氣劑裝置連接在連接件上，在環向上分布在第二環形空間內 ’另一端 的吸氣劑裝置連接在連接件或遮光環上，在環向上分布在遮光環與封接金屬環形成的第三 環形空間中。所述遮光環為L型或喇叭口型，所述遮光環在軸向上超出封接金屬環與玻璃外管 的封接處5-30mm，所述的遮光環的表面涂有反射太陽輻射的涂層。所述的封接金屬環與玻璃外管封接是雙面熔封的，所述玻璃外管的端部為收縮□。本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是本發明太陽能吸熱管具有吸氫 能力和便于制作的優點，吸熱管的有效利用率高，使用壽命長。
圖1是本發明實施例中提供的一種太陽能吸熱管的剖面圖；圖2是圖1中吸氣劑裝置剖面圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是圖1中帶金屬排氣管的端蓋剖面圖；圖5是本發明實施例中提供的另一種太陽能吸熱管的剖面圖；圖6為圖5中帶有吸氣劑裝置的遮光環結構示意圖。圖中1金屬內管，2玻璃外管，3端蓋，4波紋管，5連接件，6封接金屬環，7吸氣劑 裝置，8吸氣劑，9遮光環，10凹槽，11金屬排氣管，12排氣尾管，13第一環形空間，14第二環 形空間，15第三環形空間，16托盤，17壓塊，18軸向延長部分。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方 式作進一步地詳細描述。參見圖1，一種太陽能吸熱管，包括玻璃外管2、設置在玻璃外管2內的金屬內管1 及波紋管4，在玻璃外管2和金屬內管1之間形成真空的第一環形空間13，波紋管4的一端 通過端蓋3與金屬內管1連接，波紋管4的另一端通過連接件5與封接金屬環6連接，波紋 管4為預壓縮狀態，在玻璃外管2軸向上，波紋管4位于玻璃外管2端部的外側；吸氣劑裝置7在環向上分布在封接金屬環6與金屬內管2形成的第二環形空間14內；連接件5上固 定有遮光環9，遮光環9在軸向上至少部分延伸到第一環形空間13內，遮光環9用于遮擋封 接金屬環6與玻璃外管2的封接處。本發明的波紋管采用耐高溫的金屬，太陽能吸熱管由于在實際運行時，金屬內管 中工質的溫度在400°C左右，而玻璃外管溫度在100°C左右，金屬內管的膨脹系數要遠大于 玻璃外管的膨脹系數，金屬內管比玻璃外管多伸長20多毫米。為了緩解內外管之間的膨脹 差，在玻璃外管端部放置波紋管。波紋管在軸向上完全位于玻璃外管端部的外側，為了保證 其伸縮量，每個波紋管至少具有3個波紋。同時，為了提高吸熱管的有效利用率，減少波紋 管的長度，增加玻璃外管的長度，吸熱管在裝配時波紋管始終處于預先壓縮狀態，提高了波 紋管的緩解膨脹的能力，波紋管預壓縮量至少3mm，一般可以在IOmm左右，這樣當吸熱管高 溫工作時，波紋管能夠恢復到既無壓縮又無拉伸的初始狀態，使玻璃外管與封接金屬環封 接處在高溫時也不會受到較大的拉力，延長吸熱管的使用壽命長。本發明的太陽能吸熱管 具有吸氫能力和便于制作的優點，吸熱管的有效利用率高。參見圖1，為了方便連接件5與波紋管4和封接金屬環6焊接，連接件5為L型環 狀；連接件5具有軸向延伸部分18，即連接件5的L型橫向邊，連接件5的L型橫向端部焊 接到波紋管4上，遮光環6焊接在連接件5的表面上，封接金屬環6為L型環狀，連接件5 的L型縱向端部與封接金屬環6的L型縱向端部焊接，可以方便的進行焊接，從而解決了波 紋管直接與封接金屬環焊接由于壁厚相差過大而焊接較為困難的問題。連接件5的L型環 狀結構另一個作用是用于吸氣劑裝置和遮光環的固定，避免在吸熱管的真空空間布置過多 的金屬件，從而降低成本和減少放氣源。參見圖2和圖3，吸氣劑裝置7具有多個連接到連接件的托盤16，吸氣劑8承載于 這些托盤16中，吸氣劑8可以為餅狀或環狀，為了保持和固定吸氣劑8在托盤16中，吸氣劑 裝置7還具有壓塊17，壓塊17將吸氣劑8壓緊在托盤16中。吸氣劑裝置7通過大量的托 盤16在環向上分布在封接金屬環與金屬內管形成的第一環形空間內，并固定在連接件上， 從而避免了聚光直接照射，并使吸氣劑的工作溫度始終低于200°C，大大提高了吸氣劑的吸 氣能力，延長吸熱管的使用壽命。由于導熱油分解的氫氣能夠通過鋼管滲透到真空中，吸氣 劑8優選為鋯基吸氫劑，該種吸氣劑能夠吸收小分子氣體，特別是氫氣。參見圖5，也可以采用將吸氣劑裝置7在環向上分布在遮光環9與封接金屬環6形 成的第三環形空間15中，吸氣劑裝置7直接固定在遮光環9的外壁或連接件5上，這樣由 于遮光環9阻止了傾斜反射聚焦的光線照射到吸氣劑上，降低吸氣劑工作溫度。參見圖1和圖4，端蓋3上設有凹槽10，且凹槽10位于端蓋3的內側，凹槽10處 還可以設有金屬排氣管11。當端蓋與金屬內管進行焊接時，端蓋的凹槽設計不僅方便焊接，焊縫隱藏在凹槽 內更美觀，而且可以減少端蓋在吸熱管軸向長度，增加玻璃外管的長度，進一步提高了吸熱 管的聚光有效利用率。端蓋的凹槽處有一個金屬排氣管，優點在于不僅可以通過該金屬排 氣管進行吸熱管高溫真空排氣，而且可以在吸熱管真空失效或吸氣劑吸氣能力降低后，可 以再次抽真空，延長吸熱管使用壽命。為了防止槽式反光鏡將光線反射聚焦到玻璃外管與封接金屬環封接處造成玻璃 外管炸裂，連接件上固定遮光環，遮光環采用鏡面材料，也可以在表面涂有反射太陽輻射的涂層，制成喇叭口型或L型，在軸向上至少部分延伸到玻璃外管與金屬內管形成的環形空 間內，遮光環在在軸向上超出封接金屬環與玻璃外管的封接處5-30mm，這樣不僅可以遮擋 光線照射到封接處，同時可以將光線反射聚焦到吸熱管的金屬內管上，增加吸熱管的效率。封接金屬環與玻璃外管通過火焰或其他加熱方式直接進行熔封，封接處兩面均包 有玻璃，形成雙面封接，這樣可以提高玻璃與金屬的封接強度和真空氣密性。參加圖5，為了降低吸熱管的成本，將玻璃外管兩端都加工出縮口，這樣可以減少 波紋管和封接金屬環的直徑，從而節約成本。本發明吸氣劑裝置上吸氣劑的數量根據需求放置，可以在吸熱管的一端布置，也 可以在兩端都布置，且每端都可以布置至少一圈吸氣劑，下面通過一個具體的實施例來說 明本發明的結構。參見圖1，太陽能吸熱管的結構包括玻璃外管2、同軸的帶有太陽能選擇性吸收涂 層的金屬內管1及具有膨脹補償作用的波紋管4，在玻璃外管2和金屬內管1之間形成真空 的第一環形空間13 ；玻璃外管2上設有排氣尾管12 ；波紋管4在軸向上位于玻璃外管2端 部的外側，波紋管4采用3個波紋，在吸熱管裝配時波紋管預先壓縮量為10mm，大大減小了 波紋管的長度；波紋管4的一端通過端蓋3與金屬內管1連接，端蓋3具有深度為5mm的凹 槽10。如圖3所示，凹槽10位于端蓋3內側，以便于端蓋3與金屬內管1進行焊接，焊縫剛 好位于凹槽10內，吸熱管的一端的端蓋3在凹槽10內還設計有一個金屬排氣管11，用于吸 熱管真空失效或氫氣過多時再次進行真空排氣；波紋管4的另一端通過連接件5與封接金 屬環6連接，連接件5為L型環狀，連接件5具有軸向延伸部分18，連接件5通過軸向延伸 部分18焊接到波紋管4上，連接件5的縱向部分與封接金屬環6進行焊接，這樣方便的進 行焊接；封接金屬環6與玻璃外管2封接是雙面直接高溫熔封的。兩套吸氣劑裝置7分別 位于吸熱管兩端，其中一端在環向上分布在封接金屬環6與金屬內管1形成的第二環形空 間14內，另一端在環向上分布在遮光環9與封接金屬環6形成的第三環形空間15中，兩端 的吸氣劑裝置7都固定在連接件5上。吸氣劑裝置7具有一圈30個連接到連接件5的托 盤16，如圖2和圖3所示，吸氣劑8便承載于這些托盤中，并通過壓塊17將其壓緊在托盤 中，這些吸氣劑采用餅狀的鋯基吸氫劑。在吸熱管的一端裝有遮光環9，該遮光環表面涂有 反射太陽輻射的涂層，為喇叭口型，遮光環在軸向上超出玻璃與金屬封接處15mm，延伸到玻 璃外管與金屬內管形成的第一環形空間13內。參見圖5，本實施例的結構與圖1的結構基本相同，所不同的是，在吸熱管裝配時 波紋管預先壓縮量為3mm ；端蓋3具有深度為2mm的凹槽10，為了降低吸熱管的成本，將玻 璃外管2每端都加工出縮口，這樣可以減少波紋管4和封接金屬環6的直徑，從而節約成 本；兩套吸氣劑裝置7分別位于吸熱管兩端，一端的吸氣劑裝置7固定在連接件5上，另一 端的吸氣劑裝置7在環向上直接固定在遮光環9上，如圖6所示，吸氣劑裝置7具有一圈40 個連接到連接件5的托盤16，吸氣劑8便承載于這些托盤中，并通過壓塊17將其壓緊在托 盤中，這些吸氣劑采用環狀的鋯基吸氫劑。在吸熱管的一端裝有遮光環9，遮光環9表面涂 有反射太陽輻射的涂層，遮光環9為L型，遮光環9在軸向上超出玻璃與金屬封接處20mm， 延伸到玻璃外管與金屬內管形成的第一環形空間13內。以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和 原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種太陽能吸熱管，包括玻璃外管、設置在所述玻璃外管內的金屬內管及波紋管，在所述玻璃外管和金屬內管之間形成真空的第一環形空間，其特征在于，所述波紋管的一端通過端蓋與所述金屬內管連接，所述波紋管的另一端通過連接件與封接金屬環連接，所述波紋管為預壓縮狀態，且在軸向上位于所述玻璃外管端部的外側；所述吸氣劑裝置在環向上分布在封接金屬環與金屬內管形成的第二環形空間內；所述連接件上固定有遮光環，所述遮光環在軸向上至少部分延伸到第一環形空間內，用于遮擋封接金屬環與玻璃外管的封接處。
2.根據權利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述波紋管具有3-8個波紋，所 述波紋管預先壓縮量為3-20mm。
3.根據權利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述連接件為L型環狀；所述封 接金屬環為L型環狀，所述連接件的L型橫向端部與波紋管焊接，所述連接件的L型縱向端 部與所述封接金屬環的L型縱向端部焊接。
4.根據權利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述吸氣劑裝置具有至少一個 托盤，所述托盤上設有吸氣劑，所述吸氣劑上設有壓塊。
5.根據權利要求4所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述托盤連接在連接件或遮光 環上。
6.根據權利要求4或5所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述吸氣劑為鋯基吸氫劑。
7.根據權利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述端蓋上設有凹槽，且所述凹 槽位于端蓋的內側，所述凹槽處設有金屬排氣管。
8.根據權利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述玻璃外管的一個端部設有 遮光環，所述玻璃外管的兩個端部均設有波紋管和吸氣劑裝置，一端的吸氣劑裝置連接在 連接件上，在環向上分布在第二環形空間內；另一端的吸氣劑裝置連接在連接件或遮光環 上，在環向上分布在遮光環與封接金屬環形成的第三環形空間中。
9.根據權利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述遮光環為L型或喇叭口型， 所述遮光環在軸向上超出封接金屬環與玻璃外管的封接處5-30mm，所述的遮光環的表面涂 有反射太陽輻射的涂層。
10.根據權利要求1所述的太陽能吸熱管，其特征在于，所述的封接金屬環與玻璃外管 封接是雙面熔封的，所述玻璃外管的端部為收縮口。
全文摘要
本發明公開了一種太陽能吸熱管，包括玻璃外管、設置在所述玻璃外管內的金屬內管及波紋管，在所述玻璃外管和金屬內管之間形成真空的第一環形空間，所述波紋管的一端通過端蓋與所述金屬內管連接，所述波紋管的另一端通過連接件與封接金屬環連接，所述波紋管為預壓縮狀態，且在軸向上位于所述玻璃外管端部的外側；所述吸氣劑裝置在環向上分布在封接金屬環與金屬內管形成的第二環形空間內；所述連接件上固定有遮光環，所述遮光環在軸向上至少部分延伸到第一環形空間內，用于遮擋封接金屬環與玻璃外管的封接處。本發明太陽能吸熱管具有吸氫能力和便于制作的優點，吸熱管的有效利用率高，使用壽命長。
文檔編號F24J2/48GK101975480SQ20101052862
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月1日 優先權日2010年11月1日
發明者徐志斌, 李健, 李建斌, 王志峰, 王智建, 雷東強 申請人:皇明太陽能股份有限公司