专利名称：具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管及其制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能利用装置领域，涉及具有IH棱柱型内管的全玻璃真空集热管及其 制作方法。
背景技术：
目前，太阳能热水器中使用的全玻璃真空太阳能集热管主要由外管和内管组成，而 内管大都为光滑的圆柱管，即内管的径向截面呈圆形，在一定外管尺寸下，鉴于内管的 表面积及容水量大小，以及受光面积和垂直受光面积影响，其集热效果不尽人意，不是
很好；为进一步提高内管的集热效果，在一定外管尺寸下，使其吸热体表面积最大化， 传热介质热交换面积最大化，内管容积最小化，曾出现如CN2781287Y、 CN2442189Y 及ZL200720103294 *6提供的异型内管全玻璃真空太阳能集热管，即内管的径向截面呈 非圆形，具有圆柱管不可比的优点，其不足之处在于，内管延轴向呈通体异形，即其径 向非圆形截面延轴向呈通体式，因此产生了如下的问题，在加工制作中，异型内管的炸 管下料难以完成，而其一端烧圆封闭更加困难，既便完成封圆，半圆形球面的壁厚不均， 极易破损，而异型内管的另一端同样是难以与外管的一端熔接拼装实现环状封口，既便 完成环状封口，封口线部位的壁厚不均，极易破损，因此一直设有有效的制作方法，至 今也无产品面市。
发明内容
解决的技术问题
提供具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管及其制作方法，能克服现有技术中存在 的不足，真空集热管既具有径向非圆形截面延轴向呈通体式内管的优点，又适宜大批量 有效制作，其制作方法中基于常规设备，并有配套的工序和工艺条件，成品率高，生产 效率高。
采用的技术方案
具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管，具有常规的全玻璃真空集热管的基本结构 组成，包括内管、外管、内外管组成的真空腔、内管外壁上涂敷的选择性吸收镀膜、真
空腔内装的钢卡及吸气剂镜面，其特征在于所述内管由相互同轴连续为一体的左、中、
右三段组成，中段为正棱柱型结构，其径向截面为正多边形截面；与中段向右同轴过渡连 续为一体的右段为圆管型结构，其径向截面为圆形截面，该段的右端口内收渐变封圆，即
烧圆封闭为半圆形球面；与中段向左同轴过渡连续为一体的左段为圆管型结构，其径向截 面为圆形截面，该段的左端口外翻式与外管的左端口内翻式相互熔接拼装为环状封口。 具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管的制作方法，包括，先制作内管、外管，内
4管的一端烧圆封闭为半圆形球面后，对内管外壁经磁控溅射涂敷A1-N/A1镀膜，之后内 管、外管拼装组合，放入钢卡及吸气剂、环状封口、排气及成品退火，最后，进行吸气 剂镜面化，其特征在于所涉内管制作加工依序如下，首先制备与正棱柱型内管的结构 规格匹配的拉制毛坯内管用的出料模具，以常规设备及所述出料模具拉制轴向通体式正 棱柱型毛坯内管，其长度应与预设定的内管的总长度相匹配，之后，对毛坯内管在退火 炉内400 500'C温度下退火处理，消除应力，并以检测设备对其进行质检，接着以玻璃 车床对毛坯内管的两端分别进行扩孔扩圆，孔深3040mm，形成左段、右段，扩孔扩 圆后的左段、右段的圆形径向截面的外径等于位于左段与右段之间的正棱柱型的中段的 正多边形径向截面上具有的最大几何外径，之后以炸管机、齐管机，对扩孔扩圆后的内 管进行定尺下料、齐边、燎口，然后将右段的右端口烧圆封闭为半圆形球面，再后，将 内管在退火炉内550 58(TC温度下进行第二次退火处理，消除应力，最后对内管外壁镀 膜；内管镀膜后，内、外管拼装组合、排气及成品退火，以及最后，进行吸气剂镜面化 均按常规方法进行。
有益效果
由于内管具有正棱柱型结构的中段，并且相对于其相互同轴连续为一体的左、右段 来说很长，因此"在一定外管尺寸下，.内管外壁表面受光面积和垂直受光面积大，吸热 体表面积能最大化，内管内壁表面积增大，提高了内管与传热介质的热交换能力，传热 介质热交换面积能最大化；减少了内管容水量从而减少了无用功，所述真空集热管热能 利用率提高，增大了外供热量，内管容积能最小化，合理的流道设计，能减小真空集热 管内冷热水的混流，热水升流速率提高，输运顺畅；棱的存在，如同内管轴向有了加强 筋，能提高真空集热管的准直度，增加抗弯曲、抗折和耐压能力，能使太阳能热水器得 热量、平均日效率、热损耗系数等技术性能指标全面提高；所述具有正棱柱型内管的全 玻璃真空集热管适宜大批量有效制作，其制作方法基于常规设备，投资少、成本低，易 操作，成品率高，生产效率高，产品质量好，完全适宜大批量工业化生产，并能有力推 动本行业的发展。
图1、总体结构示意图2、按图1中所示的A-A剖视放大图3、按图1中所示的B-B剖视放大图4、按图1中所示的C-C剖视放大图5、毛坯内管12的出料模具10的立体结构示意图6、毛坯内管12的立体结构示意图7、毛坯内管12扩孔扩圆定尺下料后的内管立体结构示意图； 图8、内管一端烧圆封闭为半圆形球面后的立体结构示意具体实施方式
如图1~4所示，具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管具有常规的全玻璃真空集热 管的基本结构组成，包括外管l、内管2，内外管组成的真空腔3、内管外壁上涂敷的选 择性吸收镀膜4、真空腔内装的钢卡5及吸气剂镜面6;内管2由相互同轴连续为一体 的左段7、中段8、右段9组成，中段8为[E棱柱型结构，其径向截面为正多边形截面， 所述正多边形截面上具有最大几何外径D;与中段8向右同轴过渡连续为一体的右段9 为圆管型结构，其径向截面为圆形截面，该段的右端口内收渐变封圆，即烧圆封闭为半 圆形球面；与中段8向左同轴过渡连续为一体的左段7为圆管型结构，其径向截面为圆 形截面，该段的左端口外翻式与外管1的左端口内翻式相互熔接拼装为环状封口；所述 右段9、左段7的圆形径向截面的外径等于所述中段8的正多边形径向截面上具有的最 大几何外径D;所述正棱柱型内管，其中段8的正多边形径向截面为具有凸凹弧线的正 六 正十六片花瓣形截面，或为内外锯齿形截面，以利中段8向左、向右同轴过渡连续 为一体的左段7、右段9，并有利于提高产品质量。
所述中段8的正多边形径向截面上具有的最大几何外径D，是指以所述正多边形径 向截面的重心为圆心，过正多边形径向截面最外点的圆的直径。
内管2上中段8的正多边形径向截面的边为直线和/或弧线;.图中所示，内管.2上中 段8的正多边形径向截面为具有凸凹弧线形的正八片花瓣形截面。'
如图5~8所示，
具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管的制作方法，包括常规制作方法中的基本内 容，先制作内管、外管，内管一端烧圆封闭为半圆形球面后，对内管外壁经磁控溅射涂 敷A1-N/A1镀膜，之后内管、外管拼装组合，放入钢卡、吸气剂、环状封口、排气及成 品退火，最后，吸气剂镜面化，其特征在于所涉内管制作加工依序如下，
(1) 首先制备与正棱柱型内管的结构规格匹配的拉制毛坯内管用的出料模具10， 其由内层和外层组成，内层与外层之间的夹层U的径向截面的形状尺寸与所述正棱柱 型内管的具有正棱柱型结构的中段8的径向截面的形状尺寸相同；
(2) 以硼硅玻璃3.3为熔料，用全电熔窑炉、拉管机及所述出料模具IO拉制轴向 通体式正棱柱型毛坯内管12，其长度L应与预设定的内管2的左段7、中段8、右段9 相互同轴连续为一体的总长度相匹配，至少比预设定的具有正棱柱型内管的全玻璃真空 集热管的长度S大40mm;
(3) 对毛坯内管12在退火炉内400 500"C温度下退火处理，不少于40分钟，以消 除应力为准，之后进行质量检测，按国家标准进行，包括以应力仪检测应力情况，以及 检测圆度、准直度、偏口、结瘤等；
(4) 以玻璃车床对毛坯内管12的两端分别进行扩孔扩圆，孔深30 60mm，形成 左段7、右段9，扩孔扩圆后的左段7、右段9的圆形径向截面的外径等于位于左段7、 右段9之间的正棱柱型的中段8的正多边形径向截面上具有的最大几何外径D;(5) 以炸管机、齐管机对扩孔扩圆后的内管进行定尺下料，齐边、燎口，以正八 片花瓣型内管为例，炸管下料的良品率可达100%，比不进行扩孔扩圆时的通体式正八 片花瓣型内管提高80%以上；
(6) 齐边、燎口后，以封圆机将右段9的右端口内收渐变封圆，即烧圆封闭为半 圆形球面，封口应光滑，幅度均匀，无堆料，不偏口；
(7) 对右段9封圆后的内管在退火炉内550 58(TC温度下进行第二次退火处理，不 少于30分钟，在应力仪下检査，以消除应力为准；
(8) 对内管2的外壁经磁控溅射涂敷A1-N/A1镀膜——即涂敷选择性吸收镀膜；
(9) 对内管2镀膜后，内、外管拼装组合、排气及成品退火，以及最后，进行吸 气剂镜面化均按常规方法进行，成品退火在退火炉内5(X) 58(TC温度下，退火40 60分 钟。
权利要求
1、具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管，具有常规的全玻璃真空集热管的基本结构组成，包括内管、外管、内外管组成的真空腔、内管外壁上涂敷的选择性吸收镀膜、真空腔内装的钢卡及吸气剂镜面，其特征在于所述内管由相互同轴连续为一体的左、中、右三段组成，中段为正棱柱型结构，其径向截面为正多边形截面；与中段向右同轴过渡连续为一体的右段为圆管型结构，其径向截面为圆形截面，该段的右端口内收渐变封圆，即烧圆封闭为半圆形球面；与中段向左同轴过渡连续为一体的左段为圆管型结构，其径向截面为圆形截面，该段的左端口外翻式与外管的左端口内翻式相互熔接拼装为环状封口。
2、 根据权利要求1所述的具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管，其特征在于内管(2)上中段(8)的正多边形径向截面的边为直线和/或弧线。
3、 根据权利要求I或2所述的具有iH棱柱型内管的全玻璃真空集热管，其特征在于内管(2)上中段(8)的正多边形径向截面为具有凸凹弧线的正六 正十六片花瓣形截面，或为内外锯齿形截面。
4、 根据权利要求1或2所述的具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管，其特征在于内管(2)上中段(8)的正多边形径向截面上具有最大几何外径D，右段(9)、左段(7)的圆形径向截面的外径等于所述正多边形径向截面上具有的最大几何外径D。
5、 根据权利要求3所述的具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管，其特征在于内管(2)上中段(8)的正多边形径向截面上具有最大几何外径D，右段(9)、左段(7)的圆形径向截面的外径等于所述正多边形径向截面上具有的最大几何外径D。
6、 具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管的制作方法，包括，先制作内管、外管，内管的一端烧圆封闭为半圆形球面后，对内管外壁经磁控溅射涂敷A1-N/A1镀膜，之后内管、外管拼装组合，放入钢卡及吸气剂、环状封口、排气及成品退火，最后，进行吸气剂镜面化，其特征在于所涉内管制作加工依序如下，首先制备与正棱柱型内管的结构规格匹配的拉制毛坯内管用的出料模具，以常规设备及所述出料模具拉制轴向通体式正棱柱型毛坯内管，其长度应与预设定的内管的总长度相匹配，之后，对毛坯内管在退火炉内400 50(TC温度下退火处理，消除应力，并以检测设备对其进行质检，接着以玻璃车床对毛坯内管的两端分别进行扩孔扩圆，孔深30 60rnm，形成左段、右段，扩孔扩圆后的左段、右段的圆形径向截面的外径等于位于左段与右段之间的正棱柱型的中段的正多边形径向截面上具有的最大几何外径，之后以炸管机、齐管机，对扩孔扩圆后的内管进行定尺下料、齐边、燎口，然后将右段的右端口烧圆封闭为半圆形球面，再后，将内管在退火炉内550 58(TC温度下进行第二次退火处理，消除应力，最后对内管外壁镀膜；内管镀膜后，内、外管拼装组合、排气及成品退火，以及最后，进行吸气剂镜面化均按常规方法进行。
7、根据权利要求6所述的具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管的制作方法，其特征在于轴向通体式正棱柱型毛坯内管(12)的长度L应与预设定的内管(2)的左段(7)、中段(8)、右段(9)相互同轴连续为一体的总长度相匹配，至少比预设定的具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管的长度S大40mm。
全文摘要
具有正棱柱型内管的全玻璃真空集热管及其制作方法属于太阳能利用装置领域，解决通体式异型内管难以加工制作的问题；具有常规的全玻璃真空集热管的基本结构组成，内管(2)由相互同轴连续为一体的左段(7)、中段(8)右段(9)组成，中段(8)具有正棱柱型结构，左段(7)和右段(9)为圆管型；先以专用出料模具拉制轴向通体式正棱柱型毛坯内管，再对其两端扩孔扩圆形成左段(7)、右段(9)，之后定尺下料，齐边、燎口，并对右段(9)烧圆封闭，之后镀膜，此后按常规法与外管组拼等，制作中还必须适时退火处理；有益之处，在一定外管尺寸下，吸热体表面积及传热介质热交换面积能最大化，内管容积能最小化，强度高；基于常规设备、工艺，投资少，成本低，成品率高，产品质量好；适宜大批量制作。
文档编号F24J2/48GK101639295SQ20091009101
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月18日 优先权日2009年8月18日
发明者程翠英, 罗赞继 申请人:北京天普太阳能工业有限公司