专利名称：一种两头通式太阳能玻璃真空集热管的制作方法
技术领域：
本发明涉及将太阳的光能转换为热能的真空式玻璃集热管技术。
背景技术：
太阳能真空集热管是太阳能热利用的核心元器件。现有技术构思的金属两头通式真空管，包括玻璃外管，在玻璃外管内同轴向套置两头通金属内管，两头通金属内管的两端部分别穿出玻璃外管的两端，并在玻璃外管和两头通金属内管之间形成真空腔，在两头通金属内管的外壁设有太阳能选择性吸热膜，由于受两头通金属内管本体的限制，在背光处无法接受或者较少地接受到外反射板反射的阳光，真空管中的传热介质升温速度慢。加大直径的两头通式真空管，两头通金属内管内的存水量更大，效果更差。由于集热管的存水量与整个太阳能热水系统的热水利用率成负相关关系，必然影响有效热水使用量，真空管中的传热介质也很难达到较高的输出温度。
发明内容
本发明目的在于设计一种无需增加两头通金属内管直径，而能实现更大有效采光面积的新型两头通式太阳能玻璃真空集热管。
本发明包括玻璃外管、两端部分别穿出玻璃外管两端的两头通金属内管，在玻璃外管和两头通金属内管之间形成的真空腔，所述两头通金属内管外设有太阳能选择性吸热膜，在玻璃外管与两头通金属内管之间设置凹形聚光反射体，玻璃外管通过连接件与两头通金属内管连接。
本发明通过凹形聚光反射体将进入玻璃外管内的阳光会聚反射至两头通金属内管的外壁，大大增加了有效采光面积。本发明在两头通金属内管相同直径，甚至更小直径与相同光照强度的条件下，能使两头通金属内管中的传热介质获得更高输出温度，以便进一步扩展其在太阳能热利用领域的实用范围，比如工业干燥、海水淡化、空调制冷等应用领域。
上述真空腔内的两头通金属内管可以偏心布置在玻璃外管内。通过偏心布置的两头通金属内管，可加大玻璃外管直径。
上述凹形聚光反射体可以为玻璃外管内壁部分弧段上设置的金属反射膜，也可以为断面呈凹弧的反射板，布置在玻璃外管内，反射板朝向两头通金属内管的凹弧面为聚光反射面。
本发明位于真空腔内的两头通金属内管上还连接金属翅片，该金属翅片表面设置太阳能选择性吸热膜。
本发明由翅片吸收光能转换为热能，而热能传导至两头通金属内管，由两头通金属内管内的传热介质向储热箱传递，由于翅片可增加吸热面积，便可尽量减小两头通金属内管直径，从而改变以往两头通金属内管存水量大的缺陷，不但利于提高有效热水产率，而且也使集热管中的传热介质输出温度进一步提高，从而实现提高储热箱中传热介质的温度的目的，利于扩大应用的领域。
为加大采光面积，翅片可以为圆筒形，通过其内侧的连接筋与两头通金属内管连接；也可以是平行布置在两头通金属内管的长度方向上的呈平面状的翅片；还可以是中部呈平面状，在平面的外端延续有沿玻璃外管的内周向展开的弧形段。
由于玻璃和金属膨胀系数差异较大，无法直接封接，为实现玻璃外管和金属内管之间的密封连接，本发明的连接件包括金属波纹管和可伐膨胀合金环，玻璃外管的端部连接可伐膨胀合金环，可伐膨胀合金环的内圆连接金属波纹管，金属波纹管的另一端与两头通金属内管连接，金属波纹管的伸缩方向与两头通金属内管的轴向平行，用以消除玻璃外管和两头通金属内管之间的热膨胀应力；还可以在金属波纹管和可伐膨胀合金环之间连接金属端盖。
为实现玻璃外管和金属内管之间的密封连接，本发明的连接件还可以为可伐膨胀合金环，两头通金属内管包括至少两段金属管和金属波纹管，相邻金属管之间由金属波纹管密封串通连接，金属波纹管的伸缩方向与金属管的轴向平行，以消除玻璃外管和金属内管之间的热膨胀应力。所述金属翅片连接在金属管外侧，位于真空腔端部的金属管通过可伐膨胀合金环与玻璃外管的两端分别密封连接。
为充分吸收光能，本发明金属波纹管外表面还设置了太阳能选择性吸热膜。
为防止翅片妨碍波纹管的自由伸长、收缩，当波纹管设置在两头通金属内管的中间段时，在金属波纹管所在的金属翅片段设置横向断口和缺口；当波纹管设置在两头通金属内管的端部时，在金属波纹管所在的金属翅片段设置横向缺口。
本发明的可伐膨胀合金环可外套且密封连接在金属管上，也可串接在金属管上，两头通金属内管与玻璃外管间直接通过可伐膨胀合金环实现不同材质的相互连接，这两种方案的玻璃外管有一段呈弧形的过渡段，有利于降低两端部的热损失。
还可在金属管外密封连接金属端盖，金属端盖的外圆周密封连接可伐膨胀合金环的内圆周，可伐膨胀合金环的外圆周与玻璃外管的端部密封连接。本方案，只需将玻璃外管制成直筒形，无须在两端部加工出向内的弧形段或连接一段弧形段，便于工业生产。
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为图1的一种断面图；图3为图1的第二种断面图；图4为图1的第三种断面图；图5为图1的第四种断面图；图6为图1的第五种断面图；图7为本发明的第二种结构示意图；图8为本发明的第三种结构示意图；图9为本发明的第四种结构示意图；图10为本发明的第五种结构示意图。
图中，1玻璃外管、2金属管、3真空腔、4波纹管、5翅片、6缺口、7断口、8可伐膨胀合金环、9金属端盖、10凹形聚光反射体、11连接筋。
图1中，两头通金属内管由两段金属管2和一段金属波纹管4构成，波纹管4布置在真空腔3内的一端，其两端密封串通在两个金属管2之间，在真空腔3内的金属管2外连接平面状翅片5，翅片5朝向波纹管4的内侧开设缺口6。位于端部的金属管各串接一段可伐膨胀合金环8，两端呈圆弧状的玻璃外管1与可伐膨胀合金环8焊接，抽真空形成真空腔3，使在真空腔3内的两头通金属内管偏心与玻璃外管1布置，通过弯曲的弧段过渡，其两端分别自玻璃外管1的两端穿出。
在玻璃外管1的局部弧段上设有凹形聚光反射体10，该凹形聚光反射体10通过直接在玻璃外管1的内表面镀金属反射膜形成，金属管2的外表面、波纹管4的外表面和翅片5的表面分别设置太阳选择性吸热膜。
图2中，相对凹形聚光反射体10的金属管2的一个径向布置翅片5。翅片5呈平面状，平行布置在两头通金属内管的长度方向上。
图3中，在金属管2的两个径向分别布置翅片5。
图4中，两个翅片5对称连接在金属管2外，每个翅片5的内端呈平面状，外端连续有沿玻璃外管1的内周向展开的弧形段。
图5中，翅片5为断面呈圆形的圆筒状，内侧通过导热材料制成的连接筋11与金属管2连接。本例中，金属管2的外表面和波纹管4的外表面无需设置太阳选择性吸热膜。
图6中，凹形聚光反射体10为断面呈凹弧的反射板，布置在玻璃外管1内，反射板朝向金属管2的凹弧面为聚光反射面，可通过抛光处理，也可通过镀金属反射膜的形式实现。
图7中，在真空腔3内设两段金属管2，在两段金属管2之间以波纹管4密封串通连接，在每段金属管2外径向分别连接两组翅片5，两段翅片5朝向波纹管4的内侧设缺口6，相对的两翅片5形成的断口7可相互搭接。
本例中，可伐膨胀合金环8外套在两头通金属内管的金属管2外，并与金属管2以焊接密封，玻璃外管1通过焊料与可伐膨胀合金环8的外圆密封焊接。
图8中，在两头通金属内管两个外端的金属管2上各焊接一个圆弧形金属端盖9，在每个金属端盖9的另一端通过可伐膨胀合金环8与玻璃外管1密封焊接。
图9中，玻璃外管1与两头通金属内管之间通过连接件连接，连接件由可伐膨胀合金环8和金属波纹管4组成。在玻璃外管1的端部连接可伐膨胀合金环8，可伐膨胀合金环8的内端连接金属波纹管4，金属波纹管4的另一端与金属管2连接，金属波纹管4的伸缩方向与两头通金属内管的轴向平行。
图10中，在金属波纹管4和可伐膨胀合金环8之间通过金属端盖9连接。
权利要求
1.一种两头通式太阳能玻璃真空集热管，包括玻璃外管、两端部分别穿出玻璃外管两端的两头通金属内管，在玻璃外管和两头通金属内管之间形成的真空腔，其特征在于所述两头通金属内管外设有太阳能选择性吸热膜，在玻璃外管与两头通金属内管之间设置凹形聚光反射体，玻璃外管通过连接件与两头通金属内管连接。
2.根据权利要求1所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于在真空腔内的两头通金属内管偏心布置在玻璃外管内。
3.根据权利要求1所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于凹形聚光反射体为断面呈凹弧的反射板，布置在玻璃外管内，反射板朝向两头通金属内管的凹弧面为聚光反射面。
4.根据权利要求1所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于凹形聚光反射体为玻璃外管内壁部分弧段上设置的金属反射膜。
5.根据权利要求1所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于位于真空腔内的两头通金属内管上连接金属翅片，该金属翅片表面设置太阳能选择性吸热膜。
6.根据权利要求5所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于所述金属翅片呈平面状，平行布置在两头通金属内管的长度方向上。
7.根据权利要求5所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于所述金属翅片的中部呈平面状，在平面的外端延续有沿玻璃外管的内周向展开的弧形段。
8.根据权利要求5所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于所述金属翅片呈圆筒形，通过其内侧的连接筋与两头通金属内管连接。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于所述连接件包括金属波纹管和可伐膨胀合金环，玻璃外管的端部连接可伐膨胀合金环的外圆，可伐膨胀合金环的内圆连接金属波纹管，金属波纹管的另一端与两头通金属内管连接，金属波纹管的伸缩方向与两头通金属内管的轴向平行。
10.根据权利要求9所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于在金属波纹管和可伐膨胀合金环之间连接金属端盖。
11.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于所述连接件为可伐膨胀合金环，两头通金属内管包括至少两段金属管和金属波纹管，相邻金属管之间由金属波纹管密封串通连接，金属波纹管的伸缩方向与金属管的轴向平行，所述金属翅片连接在金属管外侧，位于真空腔端部的金属管通过可伐膨胀合金环与玻璃外管的两端分别密封连接。
12.根据权利要求11所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于金属波纹管外表面设置太阳能选择性吸热膜。
13.根据权利要求11所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于在金属波纹管所在的金属翅片段设置横向断口。
14.根据权利要求11所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于在金属波纹管所在的金属翅片段设置缺口。
15.根据权利要求11所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于可伐膨胀合金环外套且密封连接在金属管上。
16.根据权利要求11所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于可伐膨胀合金环串接在金属管上。
17.根据权利要求11所述的两头通式太阳能玻璃真空集热管，其特征在于位于真空腔端部的金属管密封连接金属端盖，金属端盖的外圆周通过可伐膨胀合金环与玻璃外管的端部密封连接。
全文摘要
本发明涉及真空式玻璃集热管技术。两头通式太阳能玻璃真空集热管，玻璃外管、两端部分别穿出玻璃外管两端的两头通金属内管，在玻璃外管和两头通金属内管之间形成的真空腔，两头通金属内管外设有太阳能选择性吸热膜，在玻璃外管与两头通金属内管之间设置凹形聚光反射体，玻璃外管通过连接件与两头通金属内管连接。本发明不但增加了有效采光面积，而且在相同直径，甚至更小直径与相同光照强度的条件下，能使两头通金属内管中的传热介质获得更高输出温度，以便进一步扩展其在太阳能热利用领域的实用范围，比如工业干燥、海水淡化、空调制冷等应用领域。
文档编号F24J2/10GK1563846SQ200410014579
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月7日 优先权日2004年4月7日
发明者黄永年, 赵夔, 张阿玲, 陆真冀 申请人:黄永年, 赵夔, 张阿玲, 陆真冀