專利名稱：一種新型真空集熱管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種真空集熱管，特別是一種新型真空集熱管，適合于利用太陽能作為能源，在供應熱水和開水、空調、制冷、采暖、干燥、太陽房、抽水、發電和海水淡化等領域內，用作全天候收集太陽能的集熱元器件。
現有的全玻璃真空集熱管主要由外表面涂復光譜選擇性吸收涂層的內玻璃管與透明的外玻璃管之間燒熔封閉，并使其夾層抽真空而形成，市場上出售的全玻璃真空集熱管便是這種形式之一，在使用時，太陽能熱水器內膽或連集管內膽其孔與全玻璃真空集熱管的口部通過橡膠套密封連接，全玻璃真空集熱管內的水與水箱內或連集管內的水連通，如果全玻璃真空集熱管炸裂破損一支，則太陽能熱水器或太陽能熱水工程系統會嚴重漏水，直到水箱內或熱水工程系統內的冷熱水全部漏完才停止，嚴重影響太陽能熱水器特別是太陽能熱水工程系統運行的可靠性，又這種全玻璃真空集熱管與水箱或連集管通過橡膠套直接連接，在北方地區冬季零下18℃以下時，因水會結冰，不能使用，又太陽能熱水器或太陽能熱水工程系統空曬后用戶立即上水會炸管。
現有的熱管式真空集熱管，制造工藝較難，造價昂貴因而很難在各個領域大面積推廣應用。
本實用新型的任務是提供一種新型真空集熱管，能在北方地區冬季-50℃時使用，新型真空集熱管內的工質不會凍結，四季能用，它比熱管式真空集熱管工藝簡單，制造容易，價格大幅度降低，且新型真空集熱管如果破損一支，太陽能熱水器或熱水工程系統不會漏水，運行可靠，中午空曬后立即上水，也不會炸管，有利于太陽能熱利用的各個領域尤其是工程系統中大面積廣泛地推廣使用。
本實用新型是這樣實現的將上端帶底且底上有注液嘴的金屬管與全玻璃真空集熱管在其口部用膠粘劑密封膠接，通過注液嘴抽真空后在全玻璃真空集熱管內充滿液態工質，在金屬管內也充裝有適量的液態工質，在金屬管內工質液而的上部，留有儲存汽態工質的適當空間，最后將注液嘴夾扁燒焊封閉，從而形成新型真空集熱管。
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述
圖1是金屬管插入單口式全玻璃真空集熱管其口部內壁上密封膠接且不帶管芯的新型真空集熱管縱向剖視圖。
圖2是金屬管套在單口式全玻璃真空集熱管其口部外壁上密封膠接且在集熱管內腔固定有管芯的新型真空集熱管縱向剖視圖。
圖3是臺階式金屬管與單口式全玻璃真空集熱管在其口部密封膠接且全玻璃真空集熱管內固定有管芯的新型真空集熱管縱向剖視圖。
圖4是金屬管與直通式全玻璃真空集熱管在其兩端口部密封膠接且集熱管內固定有管芯的新型真空集熱管縱向剖視圖。
這種新型真空集熱管是由上端帶底[6]目底[6]上有注液嘴[7]的金屬管[5]與全玻璃真空集熱管[1]在其口部[10]用膠粘劑[4]密封膠接，通過注液嘴[7]抽真空后，在全玻璃真空集熱管[1]的內腔充滿液態工質[11]，在金屬管[5]的內腔[3]也充裝有液態工質[11]，金屬管[5]內充裝液態工質[9]的高度其對應的熱交換面積所傳遞的熱量應等于大于全玻璃真空集熱管[1]內玻管[2]的熱交換面積所傳遞的熱量，在金屬管[5]內工質液面的上部，留有儲存工質蒸汽的空間[8]，其容積等于大于太陽能熱水器內或連集管內夏季產熱水最高溫度時新型真空集熱管內液態工質其容積的膨脹量，最后將注液嘴[6]夾扁燒焊密封，從而制成新型真空集熱管，其傳熱原理是由于集熱管內溫度高的液態工質比重小上浮，溫度低的工質比重大下沉，對流傳熱為主，伴隨有工質相變傳熱。
這種新型真空集熱管既可以將金屬管[5]套在全玻璃真空集熱管[1]其口部[10]的外壁上密封膠接，也可以將金屬管[5]插入在全玻璃真空集熱管[1]其口部[10]的內壁上密封膠接。
這種新型真空集熱管既可以將金屬管做成直筒式金屬管[5A]，其膠接部位的外徑等于金屬管[5A]其熱交換部位的外徑，也可以將金屬管做成臺階式金屬管[5B]，亦即金屬管[5B]膠接部位的外徑大于金屬管[5B]熱交換部位的外徑。
這種新型真空集熱管，在其內腔[3]既可以不裝管芯，保持圓筒形內腔[3A]，適用于廉價工質，也可以在新型真空集熱管內腔[3]里，通過彈性支架[14]固定一根兩端封閉的管芯[13]或芯棒[13B]，形成環形內腔[3B]，適用于價格較貴的工質，以減少工質的充裝量和提高傳熱速度。
這種新型真空集熱管既可以采用單口式全玻璃真空集熱管[1A]，在其口部[10]用膠粘劑[4]密封膠接一只上端帶底[6]且底[6]上有注嘴[7]的金屬管[5]，也可以采用直通式全玻璃真空集熱管[1B]，在其兩端口部[10]用膠粘劑[4]各密封膠接一只帶底[6]的金屬管[5]，其中有一只金屬管[5]其底[6]上帶有注液嘴[7]，適用于加熱法驅去儲汽空間[8]內的空氣。
這種新型真空集熱管其金屬管[5]的底[6]上，既可以焊接一注液嘴[7]抽真空注液后夾扁燒焊密封，它適用于選用沸點較高的液態物質作為工質，例如沸點為100℃的水或沸點為78.3℃的乙醇，其對應于太陽能熱水器或太陽能熱水工程系統夏季產熱水最高溫度70℃時，該工質的飽和蒸汽壓力仍小于全玻璃真空集熱管的耐壓強度1MPa，并在使用時從設計上使太陽能熱水器和太陽能熱水工程系統采用浮球閥自動進水，或對太陽能熱水工程系統則采用泵強制循環，以確保新型真空集熱管不空曬，當太陽能熱水器或太陽能熱水工程系統內缺水時，采用自動鳴笛報警系統和將草蓆覆蓋于新型真空集熱管陣列上，以確保新型真空集熱管不空曬，也可以在新型真空集熱管的金屬管[5]其底[6]上安裝一安全閥[7]，它適用于選用沸點較低的液態物質作為工質，例如沸點為58℃的丙酮或沸點為34.6℃的乙醚，其對應于太陽能熱水器或太陽能熱水工程系統夏季產熱水溫度70℃時，該工質的飽和蒸汽壓力仍小于或接近于全玻璃真空集熱管[1]的耐壓強度1Mpa，當萬一空曬時，則通過安全閥放氣，空曬后用注射器通過安全閥補充傳熱工質。或在新型真空集熱管的金屬管[5]其底[6]上焊接一根很長的開口金屬細管[7]，在口部不裝或裝有安全閥[7]，其長度在安裝時略低于太陽能水箱或連集管的液面，以便空曬后，向太陽能水箱或連集管上水時，能向新型真空集熱管自動補充冷水作為傳熱工質，又能保證當全玻璃真空集熱管炸裂破損一支時，不會嚴重漏水，能繼續運行。
這種新型真空集熱管的安全閥[7]既可以由在園柱面上有一小孔的注液嘴[7A]或開口金屬細管[7]與橡膠管[7B]組成，也可以由閥體[7A]、閥門[7C]、閥門座[7B]、彈簧[7E]、彈簧座[7F]、墊圈[7D]組成的單向閥作為安全閥[7]。
這種新型真空集熱管的工質[11]既可以選用單一種純液體，例如蒸餾水、甲醇、乙醇、導熱油、丙酮、乙醚等，也可以選用混合液體，例如鹽水、取水甲醇、乙醇、丙酮、乙醚其中兩種液體的溶液或混合液體，其凝固點低于-50℃或低于當地-使用地區冬季最低溫度，以保證液態工質冬季運行時不會凍結，或采用水加防凍液或對南方采用水不加防凍液。
這種新型真空集熱管的液態工質應選用對金屬管[5]的材料例紫銅或黃銅或鋁合金或不銹鋼等、或金屬管內壁經化學或電化學處理后如鍍鉻、鍍鎳或鈍化，對全玻璃真空集熱管[1]內外玻管材料，對管芯[13]及其支架[14]的材料不起化學腐蝕作用的液態物質用作工質[1]。
權利要求1.一種由外表面涂復光譜選擇性吸收涂層的內玻璃管〔2〕，與透明的外玻璃管〔12〕其上端口部之間燒熔封接，下端各帶有半圓球底，內玻璃管〔2〕與外玻璃管〔12〕之間為真空區，真空區內有一帶消氣劑的彈性支架所組成的單口式全玻璃真空集熱管，其特征是在單口式全玻璃真空集熱管〔1〕其口部〔10〕的外壁上，用膠粘劑〔4〕密封膠接有一帶底〔6〕而且其膠接部外徑等于其熱交換部位外徑的直筒式金屬管〔5A〕，在金屬管〔5〕其底〔6〕上焊接有一注液咀〔7〕，全玻璃真空集熱管〔1〕和金屬管〔5〕其內腔〔3〕抽真空后注有液態工質〔11〕，在金屬管〔5〕內腔其工質液面的上部，留有儲存工質蒸汽的空間〔8〕。
2.根據權利要求1所規定的真空集熱管，其特征是除在玻璃真空集熱管〔1〕其口部〔10〕的外壁上密封膠接有一金屬管〔5〕外，或在全玻璃真空集熱管〔1〕其口部〔10〕的內壁上密封膠接有一金屬管〔5〕。
3.根據權利要求1或2所規定的真空集熱管，其特征是除在全玻璃真空集熱管〔1〕其口部〔10〕密封膠接有一直筒式帶底的金屬管〔5〕外，或在全玻璃真空集熱管〔1〕的口部〔10〕密封膠接有一其膠接部位外徑大于其熱交換部位外徑的臺階式金屬管〔5B〕
4.根據權利要求1、2或3所規定的真空集熱管。其特征在于新型真空集熱管內腔〔3〕除不裝管心，保持園筒形內腔〔3A〕外，或在新型真空集熱管內腔〔3〕內，用彈性支架〔4〕固定有一根兩端封閉的管芯〔13〕，形成環形內腔〔3B〕。
5.根據權利要求1、2、3或4所規定的真空集熱管，其特征是除采用單口式全玻璃真空集熱管〔1A〕，在其口部〔10〕用膠粘劑〔4〕密封膠接一只上端帶底〔6〕且底〔6〕上焊有注液咀〔7〕的金屬管〔5〕外，或采用直通式全玻璃真空集熱管〔1B〕，在其兩部口部〔10〕用膠接劑〔4〕各密封膠接一只帶底〔6〕的金屬管〔5〕，其中有一只金屬管〔5〕其底〔6〕上焊有注液咀〔7〕。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所規定的真空集熱管，其特征是除在金屬管〔5〕的底〔6〕上焊有注液咀〔7〕外，或在底〔6〕上焊接有一根開口細長金屬管〔7″〕，并在其口部不裝或裝有一安全閥〔7′〕，或在金屬管〔5〕的底〔6〕上安裝一安全閥〔7′〕。
7.根據權利要求6所規定的真空集熱管，其特征是安全閥〔7′〕，是由園柱面上有一小孔的注液咀〔7A〕裝有一橡皮管〔7′B〕，或在細長金屬管〔7″〕的口部裝有一帶底的橡皮管〔7′〕，或由閥體〔7′A〕、閥門座〔7B′〕、閥門〔7C〕、彈簧〔7E〕、彈簧座〔7F〕、墊圈〔7D〕組成的安全門〔7′〕。
8.根據權利要求1所規定的真空集熱管，其特征是液態工質〔11〕采用單一種液體，或采用混合液體，或采用溶液。
9.根據權利要求1所規定的真空集熱管，其特征是金屬管〔5〕內腔〔9〕充裝液態工質的高度其對應的熱交換面積所傳遞的熱量應大于全玻璃真空集熱管內玻璃管〔2〕的熱交換面積所傳遞的熱量。
10.根據權利要求1所規定的真空集熱管，其特征是在金屬管〔5〕內腔其工質液面的上部所留儲存工質蒸汽的空間〔8〕，其容積應大于夏季太陽能水箱或連集管產熱水最高溫度時，新型真空集熱管內液態工質〔11〕其體積的膨脹量。
專利摘要本實用新型公開了一種新型真空集熱管,適合于供應熱水和開水、空調、制冷、采暖、干燥、抽水、發電和海水淡化等領域,用作收集太陽能的集熱元器件。它由帶注液嘴的金屬管與全玻璃真空集熱管在其口部用膠粘劑密封膠接,在全玻璃真空集熱管內充滿液態工質,在金屬管內也充裝有液態工質,金屬管內工質液面的上部留有儲汽空間而構成。它能在－50℃下運行,工質不會凍結,若全玻璃真空集熱管破損一支,不會漏水,運行可靠,制造較容易,造價比熱管式真空集熱管低廉。
文檔編號F24J2/05GK2358405SQ98206638
公開日2000年1月12日 申請日期1998年7月3日 優先權日1998年7月3日
發明者羅桂榮 申請人:羅桂榮