一种密封圈、一种防护套和一种集热箱的制作方法

本申请属于太阳能热利用领域，涉及用于太阳能集热箱内胆孔和集热真空管之间的一种密封圈、一种防护套，以及使用了所述防护套的一种集热箱。

背景技术：

以水为导热介质的真空管式太阳能单机集热器或工程集热器，是以真空管敞口端穿过密封圈的真空管置入孔置于集热箱内胆内。如果真空管高温过热，一旦进入集热箱的冷水和高温过热的真空管接触，真空管管壁温度会剧烈下降，由于玻璃导热系数低，真空管管壁会出现降温不一致而产生不同的膨胀变形，导致真空管管壁应力不均炸裂损坏，尤其是厚度较大的真空管敞口端最易损坏，作为太阳能工程集热器，一只真空管的损坏会导致整个太阳能工程集热器漏水而无法运行。某些情况下，即使急用热水而太阳能集热器又没有热水，也不能立即为集热器补充冷水，以防真空管炸裂损坏，只有等到真空管的温度降低到合适温度后才能补水，大大降低了太阳能集热器的利用率。因此，现有的太阳能集热箱使用的密封圈，不能有效保护真空管。

申请号为00101465.X的专利申请还公开了一种连接套管，该申请“通过连接套管其下部内孔与全玻璃真空集热管口部密封连接,其上部内孔与金属长管下端口部密封连接,用以组合成新一代真空集热管,并通过连接套管上部外壁与太阳能水箱内胆或联集管内胆之孔密封连接, ”依据该申请制作的产品轴向尺寸较大，不便于集热箱的加工制造，产品成本高，安装不方便，实用性差；长时间使用时，连接套管的密封不可靠，容易渗水，而且不适合两侧有内胆孔的太阳能工程集热箱。

技术实现要素：

本申请的目的是克服现有技术不足，提供一种能有效保护真空管、防止真空管炸裂损坏的密封圈和防护套，以及一种能有效使集热箱内的水和真空管敞口端隔离，防止过热的真空管和集热箱内的冷水直接接触而炸裂损坏的集热箱。

一种密封圈，由耐水、耐高温、耐腐蚀的弹性材料制成，密封圈外表面和太阳能集热箱内胆孔密封连接，密封圈内表面与真空管外表面连接；真空管由吸热内管和罩玻璃管里外套叠构成，吸热内管表面有吸热涂层，两管之间有真空层，所述密封圈和套管连接，套管有上开口和下开口，上开口有能和导热体固定连接所互相适应的开口尺寸；下开口和密封圈的真空管置入孔连通，套管外径不大于相邻两内胆孔之间的中心距离，套管有能使所连接的真空管敞口端置入的保护腔。

一种使用了所述密封圈的防护套，由耐水、耐高温、耐腐蚀的弹性材料制成，密封圈外表面和太阳能集热箱内胆孔密封连接，密封圈内表面与真空管外表面连接；真空管由吸热内管和罩玻璃管里外套叠构成，吸热内管表面有吸热涂层，两管之间有真空层，所述密封圈和套管连接，套管有上开口和下开口，导热体在对应于上开口的位置和套管连接，套管的下开口和密封圈的真空管置入孔连通，套管外径不大于相邻两内胆孔之间的中心距离，套管有能使所连接的真空管敞口端置入的保护腔。

所述导热体是金属薄片状、或以金属薄片作导热体壁构成的空腔体；所述套管和导热体依靠紧固件固定连接。

所述套管或导热体有呼吸口或呼吸阀，呼吸口或呼吸阀连通内胆空腔和保护腔；导热体或套管还可以连接有防垢腔，防垢腔为多面体或旋转体状空腔体，防垢腔通过内孔或阀门和保护腔连通，防垢腔通过呼吸口或呼吸阀和内胆空腔连通。

所述阀门或呼吸阀呈缝隙或针孔状，所述缝隙或针孔内有弹性软质断面，该断面能彼此连接而封闭或彼此分离而打开；

所述呼吸阀或阀门有通孔，通孔处有阀芯或膜片，阀芯或膜片和双金属片的活动部分连接，双金属片的固定部分和套管或导热体连接。

所述防护套设置有除垢片，除垢片有固定部分和活动部分，固定部分和套管或导热体壁固定连接， 活动部分设置在导热体表面、或者置于内孔或呼吸口处。

所述套管管壁为波纹状或锯齿状。

所述真空管内设置有曲面体或平面体状容积管芯或占空管芯，容积管芯或占空管芯和真空管内壁之间有储水腔。

一种使用了所述防护套的太阳能集热箱，集热箱有内胆、保温层、外壳从里至外套叠构成，集热箱一侧或两侧有内胆孔，内胆孔有密封圈，密封圈内表面能与所连接的真空管外表面密封，所述密封圈和套管连接，套管是有上开口和下开口，导热体对应于上开口和套管连接，套管的下开口和密封圈的真空管置入孔连通，套管外径不大于相邻两内胆孔之间的中心距离，套管置于内胆空腔内，套管有能使所连接的真空管敞口端置入的保护腔。

所述集热箱内胆两侧的内胆孔分别置有套管，套管的上开口分别和同一个有预设长度的筒状导热体的两端连接构成防护套。

本申请有益效果是：所述密封圈和防护套即有密封功能，还能使真空管敞口端和集热箱的水有效隔离，避免集热箱的水和真空管敞口端直接接触，限制集热箱的水流入真空管的速度和流量，防止大量冷水在短时间内进入真空管，因此，即使真空管无水空嗮过热，仍可“随时”为太阳能集热器供水而不会引起真空管损坏；若真空管因其他原因损坏，防护套能阻挡集热箱的水通过内胆孔大量流失；所述防护套能防止集热箱和真空管之间的水直接对流循环而在真空管内积存水垢，使真空管始终保持良好的吸热效能。另外，在集热箱制造过程中，加工保温层过程中会产生少量废渣，这些废渣通过内胆孔落入集热箱内胆后有可能堵塞排气孔，防护套可阻挡废渣通过内胆孔掉进集热箱内胆内，省掉清理废渣的工序或减少清渣时长，提高生产效率。此外，当真空管无水空晒时，真空管内温度会高于300℃而“过热”，导致太阳能集热器性能下降，需要为真空管补水以限制其温度不超过100℃，防护套可使真空管内的水蒸发、冷凝过程只能在真空管内部循环，使真空管内水的损耗速度降低，降低补水频率和补水量。本申请仍旧保留以水为导热介质所具有的优点，而且结构简单，成本低，可在不改变现有太阳能集热器构造的情况下使用。

附图说明 图1中导热体、套管、密封圈从上到下依序连接能构成所述的防护套。

图2是双斜坡屋顶状导热体和有呼吸阀的套管连接示意图，图3是图2所示导热体放大图，图4和图5分别是图2中Ⅱ所示呼吸阀的关闭和打开的示意图，图6是图2中Ⅰ所示无铆钉状紧固件的放大图。

图7是圆锥台形导热体和波纹状套管构成的防护套纵剖面图，图8是图7所示防垢腔和导热体的放大示意图，图9是图8所示防垢腔和导热体的俯视图。

图10是真空管和套管以工作角度倾斜的示意图，图11是图10所示防垢腔和导热体的放大图。

图12是薄片型导热体和套管侧壁连接示意图，图13是图12所示套管的A-A横截面图，图14是图13中Ⅵ所示的尖爪状紧固件和套管壁连接的放大图。

图15是内有容积管芯的真空管和防护套连接的纵剖面图，图16是图15所示Ⅷ的放大图，图17是图15中Ⅲ所示导热体和套管依靠销钉状紧固件连接的放大图。

图18是内有容积管芯和占空管芯的真空管和防护套连接的又一个实施例示意图。

图19是两侧有内胆孔的集热箱和防护套连接的纵剖面图。

图20是依靠锁紧套使导热体和套管紧固连接的示意图，图21是图20中Ⅴ的放大图。

图22是图20所示导热体的B-B截面图。

图23是两个套管和同一个导热体共同连接构成的防护套示意图，图24是图23所示导热体的N-N的截面图，图25是图24所示Ⅳ的放大图。

图26是又一个防护套的纵剖面图，图27是图26所示防护套的立体示意图，图28是图26所示防垢腔的放大图。

图29是又一个两侧有内胆孔的集热箱纵剖面示意图。

具体实施方式 图1中，套管1是有上开口7和下开口71的贯通硅橡胶圆管，导热体2是以不锈钢薄片构成的开口为圆形的倒置的茶杯状空腔体，上开口7和导热体2在相互连接处还有彼此对应的尺寸，导热体2表面的环形凸起和套管1的环形沟槽啮合连接作为紧固件8，下开口71和密封圈4的真空管置入孔5连通，密封圈4轴向伸出的短管40通过铆钉80和套管1铆接，套管1的外径不大于相邻两内胆孔之间的中心距离，套管1有能使所连接的真空管的敞口端置入的保护腔3，密封圈、套管、导热体依序连接构成防护套29。

图2中，导热体2为不锈钢材质的双斜坡屋顶状多面体，铜质细长圆柱状防垢片9的两端和导热体2的两个斜坡内表面焊接，在温度不同时，防垢片9因和导热体2膨胀系数不同而驱使两个斜坡面变形，由于水垢附着性差、性脆易碎，即使导热体2产生微小变形，水垢也会轻易从导热体外表面脱落。由于套管1和导热体2只是普通机械连接不作密封处理，不可避免地存在能让空气或水流过的缝隙，该缝隙的呼吸功能可保证防护套内压强恒定，导热体和套管壁的接触面还设置沟槽状呼吸口12（B），以增加流体流动的畅通性，如图6所示Ⅰ的放大图；为防止缝隙和沟槽状呼吸口被水垢封堵，导热体上还有呼吸口12。导热体2和内导热体66之间的空腔可作为防垢腔6，防垢腔6和保护腔相邻设置，内导热体66上有两个内孔11，每个内孔11分别覆盖软质膜片，膜片和弹性金属控制杆连接，控制杆的另一端固定在内导热体66上，在套管内压强高于或低于预设的压强值时，排气阀门16(A)、进气阀门16(B)关闭或打开，排气阀门16(A)、进气阀门16(B)可看作套管保护腔的呼吸阀，防垢腔6再通过呼吸口12和集热箱内胆空腔连通，以保证套管内的压强恒定。

套管1和密封圈4可以是图1所示分体连接，也可以如图2所示一体连接；套管和密封圈的邵氏硬度可以相同，也可不同。

图2中的硅橡胶套管壁还设置了自闭式呼吸阀22，呼吸阀22是用较薄的刀片在套管壁上切割的一道缝隙，呼吸阀22位于纵横交错的凸肋21之间，凸肋21可防止呼吸阀22开口过大而撕裂套管壁，图4是呼吸阀22关闭时的放大图，呼吸阀22依靠套管壁的自身弹性，缝隙处的断面能彼此连接闭合密封；当套管内外压强不等时，如图5所示，呼吸阀22打开，防止真空管因压强过高或过低损坏，所以呼吸阀22既是呼吸阀，也是安全阀或泄压阀。此外，也可以用尖锐的针尖刺穿硅橡胶套管壁形成的针孔作呼吸阀。

图6是图2中Ⅰ所示无铆钉状紧固件的放大图，图中导热体2的边缘和内导热体经过无铆钉加工工艺实现无铆钉连接，呼吸口12（B）为沟槽状。

图7所示防护套的套管1是波纹状管壁，套管也可采用锯齿状管壁，锥台状的导热体2和扁盒状的防垢腔6连接，如图8所示图7中的防垢腔放大图，热双金属片状的防垢片9(A)的一端和控制内孔11导通和关闭的阀芯膜片连接，作为常闭单向阀门16，防垢片9(A)的固定端91与导热体2连接，如图9是图8的俯视图，呈“日”字形的防垢片9(B)置于防垢腔6的腔体外表面，防垢片9(B)的另一端向下弯曲和防垢片9(A)连接，防垢片9(A)的固定端与导热体2连接，在不同温度时，当防垢片9(A)向上或向下弯曲时，既控制阀门16关闭或导通，又防止水垢在防垢腔内积聚成硬块，并能带动防垢片9(B)清除防垢腔6外表面的水垢。

图10所示真空管13敞口端置于防护套29的保护腔3内并以工作角度倾斜，防垢腔6和呼吸口12置于斜向下状态，防垢片9的固定端焊接在内导热体66上，防垢片的另一端置于呼吸口12处，如图11是图10所示的防垢腔6放大图，导热体2和内导热体66连接构成防垢腔6，内导热体66的边缘有咬口状紧固件8和套管壁紧固连接，防垢片9向上的拱起和防垢腔6的壳体抵触，防垢片9受热向上弯曲推动防垢腔6壳体变形，使防垢腔外表面的水垢脱落，柱塞式阀芯在弹簧的作用下和内孔11构成单向阀门16。

图12中的导热体2是呈弧形弯曲的长方形薄片，凸肋21能保证导热体2保持弧形弯曲，套管2的侧壁有上开口7，上开口7的形状和导热体2的形状相似，而长宽尺寸略小于导热体2，导热体2的边缘有若干个尖爪形紧固件8，紧固件8穿过套管1的侧壁后，弯曲卡紧在套管1的侧壁上，套管的内表面有若干个凸起15，凸起15能使套管的内表面和真空管外壁保持一定距离，防垢片9固定端和套管1连接，活动部分覆盖通孔构成呼吸阀22。图13是图12的A-A的横截面图，图中导热体2依靠尖爪形紧固件8在上开口处和套管1连接，呼吸阀22置于套管1的对面，图14是图13部位Ⅵ的放大图，图中弧形导热体2的尖爪形紧固件8穿过套管壁后弯曲和套管壁固定连接。

图15中，导热体2是由两个开口向下的杯状导热体上、下套叠构成，两杯底之间的空间作防垢腔6，导热体和套管以销钉状紧固件8固定连接，防止真空管敞口端装入保护腔3时，真空管顶推导热体脱离套管；容积管芯19有能容纳水的空腔和较大的厚壁，容积管芯19由泡沫硅橡胶或泡沫玻璃制成，容积管芯19表面纵向设置有若干条槽沟，这些槽沟和真空管内壁之间构成储水腔60，图16是图15中Ⅷ的放大图，排气阀门16(A)和进气阀门16(B)均以硅橡胶材料制造，排气阀门和进气阀门各自以能够合并或分离的两个唇片16(D)关闭或导通，排气阀门16(A)和进气阀门16(B)的作用相当于保护腔3的呼吸阀，图17是图15中Ⅲ所示的放大图，销钉状紧固件8使导热体2和套管1连接。

图18中导热体2的边缘和内导热体66的边缘点焊连接作为紧固件8，套管壁被夹持在两导热体的薄片边缘之间，内导热体66还有倒置的圆锥台状内孔11，内孔11和球形阀芯构成单向阀门16，呼吸口12低于真空管敞口端设置，能防止集热箱的水在重力作用下通过呼吸口12流入真空管，防垢片9一端固定在套管上，另一端弯曲后插入呼吸口12内。容积管芯19和占空管芯20在真空管13内上下设置，容积管芯19以水蛭石或珍珠岩为主料做成有一定容积的六棱体，占空管芯20是两端封闭、内腔为真空的玻璃管，两管芯和真空管内壁间的空隙作为储水腔60，占空管芯20依靠上下两端的卡子17定位在真空管13内，容积管芯和占空管芯能减少真空管有效容积，降低真空管实际储水量，使真空管热启动快。

图19所示的集热箱两侧各有若干个内胆孔14，防护套29置于集热箱的内胆空腔10内，相对的两防护套29的导热体2之间有能使水流过的空隙，防垢腔6置于防护套的保护腔3内，圆片状导热体2的边缘有翻边状紧固件8和套管的上开口处的边缘咬口连接，密封圈4的凹槽卡在内胆孔14的边缘上，真空管13的敞口端置于防护套的保护腔3内。

图20和图22所示的图20的B-B横截面图中，导热体2是“凸”字形空腔体，其下方和薄片状内导热体66连接构成防垢腔，导热体2上部有通孔，防垢片9的一端和导热体2连接，另一端覆盖在通孔处构成呼吸阀22，导热体2和锁紧套均有螺纹，锁紧套作为紧固件能依靠螺纹的旋进轴向移动，如图21所示放大图，锁紧套作为紧固件8依靠螺纹沿导热体2表面轴向向下移位，使套管1壁被夹持在内导热体66的边缘和锁紧套的边缘之间。

图23所示的导热体2是不锈钢贯通管，导热体2的两端分别和套管1和套管1(E)连接，两套管上开口之间相隔一定距离，导热体的中间部分裸露用于传递热量，导热体2表面的环形凹沟和套管内壁的环形凸肋咬合紧固连接，在套管外表面与两者咬合的对应位置有环形卡箍状紧固件8，防垢腔6呼吸口向下，防垢片9置于防垢腔6内，如图24是导热体2的N-N横断面图，热双金属材质的防垢片9的固定部分91点焊在导热体2下面，防垢片9的活动部分92呈弧形沿着导热体2的表面，伸入到防垢腔6内，图25是图24所示防垢腔6的部位Ⅳ的放大图，内孔11水平方向设置，呼吸口12向下设置，内孔11和呼吸口12相距一定距离，防垢片9的末端覆盖内孔11构成单向阀门，防垢片9为双金属片，被动层位于外侧，主动层处于里侧，防垢片9受热弯曲和内孔11分离，阀门打开；防垢片9和冷水接触，则向内孔11弯曲，使内孔11关闭，以防止冷水进入过热的真空管。

呼吸口12或呼吸阀22向下设置，能防止水垢自上而下沉降时落入呼吸口12、呼吸阀22或防垢腔内，以防止内孔11或阀门16积存水垢。当防护套内的压强不小于内胆空腔压强时，内胆空腔的水不会经由呼吸口12从低到高流向内孔11，只有防护套和真空管内温度降低导致压强减小时，内胆空腔10的水才能通过呼吸口12、内孔11进入防护套和真空管，而且呼吸口12和内孔11的孔径尺寸较小，致使冷水进入防护套和真空管的时机、速度、流量受到限制，以防止过热的真空管和冷水接触引起的损坏。

图26所示防护套的套管和防垢腔6以硅橡胶制成并一体连接，导热体2有隆起的球冠形，紧固件8是弯曲的爪片，导热体2外表面有“十”字形防垢片9(B)，图27是图26的立体示意图，“十”字形防垢片9(B)以与球冠形导热体2相同的弧度贴合在其表面，导热体2的数个爪片状紧固件8能刺穿套管1上开口处的薄壁弯曲扣紧和套管1连接；防垢腔6和套管1的壳体连接，图28是图26所示防垢腔6的放大图，防垢片9(A)置于防垢腔6内，防垢腔的呼吸口12朝下，热双金属片制作的防垢片9(A)的活动部分92穿过呼吸口12置于防垢腔6内，固定部分91和套管1的侧壁以铆钉或螺钉连接，防垢片9(A)末端连接的软质膜片覆盖内孔11构成阀门16。

图29是用于太阳能集热工程的又一个集热箱实施例，在两侧均有内胆孔的集热箱中，圆筒状导热体2的两端分别和两个套管连接构成一个防护套，导热体的中间露出一定长度用于导热，这种集热箱的防护套在装入内胆空腔10之前，先把准备装入集热箱右侧的套管1和导热体2组装成防护套，然后把套管1和导热体2从集热箱右侧26的内胆孔14装入至内胆空腔10，并把密封圈4的凹槽卡在内胆孔14的边缘上；当右侧防护套在集热箱右侧26的内胆孔定位后，如图29先把左侧密封圈和套管1(A)从集热箱左侧28的内胆孔装入；接着把密封圈的局部凹槽30卡在内胆孔边缘，使套管的上开口7套在导热体的左侧，如图29中套管1(B)；最后把密封圈的凹槽全部卡在内胆孔边缘上，并用手或圆管状工具23把套管的上开口7推到预设位置与导热体2连接，如图29所示套管1(C)，这样，即可实现两个套管与同一个导热体在集热箱内固定连接。集热箱两侧的内胆孔中安装防护套，还能防止在真空管装入内胆的过程中，两侧真空管的敞口端相互“顶撞”引起的真空管损坏。

上述实施方式为本申请较佳的实施方式，但本申请的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本申请的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本申请的保护范围之内。