专利名称：透明保温管道的制作方法
领缚
本发明是一种将承受太阳光的受热管道作保温的用具，具体的说，是一种能使阳光穿过 保温管道,又能起到对受热管保温的透明保温管道。
背景技术：
目前公知的太阳能利用技术有太阳灶，太阳能真空管等。太阳灶的反光板形成的焦点是 孤立的，很难大规模系统的开发利用。太阳能真空管可以大规模组装，但真空管价格较高， 承受阳光面积小，使其大规模组装时成本较高，并且在冬季有很长时间的停用期，停用期间 保温储水罐内的水都会放掉，天长日久，真空管内的水很容易蒸发殆尽，这时在有光照的情 况下管壁很热，春夏季到来后，用户不知道真空管内已没有水，有时会发生冒然上水使真空 管管壁接触冷水骤缩后破裂的情况。
具体内容
本发明克服了以上装置的不足，提供了一种与本人设计并正在申请专利的槽形太阳能集 热器:纟申请号为200720141048. X)和透镜式太阳能聚光板(2007101654563)配套使用的透 明保温管道。使槽形太阳能集热器和透镜式聚光板的阳光利用率大幅度增加，增加了大规模 利用太阳能的新途径。
槽形太阳能集热器的原理是利用其槽形的反光板将太阳光线反射后汇聚成一条悬在反 光板上方或槽内的直线形焦点，使外在焦点位置上的受热管承受汇聚后的阳光而升温，进而 加热受热管道内的液体，依靠受热管道内被加热后的液体流动，将热能传递到需要的地方。 透镜式太阳能聚光板的原理也是如此，所不同的是穿透其上下表面的太阳光线折射后汇聚成 一条悬在聚光板下方的线形焦点，受热管因追随焦点的位置处在聚光板下方。上述两种装置 的共同特点是受热管承受汇聚后的太阳光线，使受热管上阳光的利用面积几十上百倍的增 加，并且其槽形或板状的结构，使其安装和连接更为容易，可以说有多长的受热管道就可以 安装多少槽形反光板或透镜式太阳能聚光板，有多粗的受热管就可以安装多大的槽形反光板 或透镜式太阳能聚光板。受热管可以使用市场上常见的多种规格的自来水管及其管件连接成 管道，但其金属材料组成的受热管道暴露在空气中热量容易散失。
为克服此缺陷，使受热管道在传递热能时损失最小，本发明设计了透明保温管以及起相 互连接作用的密封圈。将透明保温管套在上述两种装置的受热管道上，通过密封圈连接成透 明保温管道，则槽形太阳能反光板或透镜式太阳能聚光板所反射或折射的太阳光穿过透明保 温管道最终汇聚到受热管道上，因透明保温管阻断了受热管与空气之间的对流，使受热管道 大大减少了热能传递中的损失，大幅度提高了阳光利用率。透明保温管道由透明保温管和密 封圈连接而成。透明保温管使用玻璃或有机玻璃或树脂等透明材料制作成管状结构，分单层 壁及双层夹壁两种结构类型。双层壁结构的保温管可以将双层壁之间的空气抽出，成为真空 透明保温管。上述两种透明保温管内径比与其匹配的受热管外径大l一2cm，考虑到使用材料、 使用成本、使用年限以及具体的结构造型等多方面因素，不同规格的透明保温管壁厚最好在
3l一5mm之间作选择。透明保温管管壁过薄时，为防止插接密封圈时不小心撑破管壁，可以增 加保温管两端管口 3cm左右距离内的管壁厚度2—5mm，长度根据其使用材料的不同而不同， 用玻璃等一些易碎的材料制作时长度可短一些，用有机玻璃、树脂等一些有韧性的透明材料 制作时，长度可相对长一些。有韧性的透明材料制作的保温管还可以制作成一端有3cm左右 撑胀口的结构，使另一根保温管没有撑胀口的一端恰巧插入前一根保温管的撑胀口内，与受 热管道安装时可以将密封圈切割下不带阻隔圈的一段，支撑在撑胀管口与受热管之间。不管 何种材料制作的透明保温管，其长度应尽量考虑到安装时与受热管的长度相匹配，最好为几 根保温管相连后的总长度，接近市场上常见的6m/根的自来水管的长度。例如lmX6二1.2m X5=l. 5mX4二2mX3二3mX2二6m。考虑到透明保温管道连接时密^f圈占有的长度以及受热 管道连接时管钳等工具的工作宽度，其精确长度最好为98cm、 118cm、 148cm、 197cm、 296cm 等几种规格。有撑胀口结构的保温管应考虑到撑胀口内重合的保温管长度，其精确长度最好 比上述几种规格长l一2cm。密封圈使用橡胶、乳胶等有弹性的耐热的材料制作成长4一8cm 的较短管状结构，将其套在受热管道上，起到连接、支撑并密封透明保温管的作用，其内径 分别与不同规格的受热管外径相同，外径与透明保温管内径相同，用以套在受热管上并分别 插入左右两根透明保温管的管口内，为阻隔两根透明保温管接触，不同规格的密封圈腰部中 心位置可设计有0. 5 — lcm宽、0. 5—2cra高的环状凸起的阻隔圈。为使与保温管的连接操作 更简便，密封圈可以由相同结构的两片环抱组成，为使插入保温管口时较为省力而又没有间 隙，可采取下面的结构造型，l.密封圈插入透明保温管管口的左右两部分可以制作成有微小 斜面的楔形结构。2.在阻隔圈与保温管口的接触面轴向上开有浅槽，槽深2mm左右，槽宽与 不同规格的保温管的壁厚相同，使透明保温管的管口一直插到浅槽底部。3.将密封圈插入保 温管内的部分制作成波浪形的结构，其最大外径略大于保温管内径0.5mm左右，最小内径略 小于受热管外径O. 5mrn左右。因保温管道终端的管口使用的密封圈只插入一根保温管内没有 连接另一根保温管的作用，所以一个密封圈可以从中间断开分为两部分使用，为此密封圈可 以制作成腰部阻隔圈中心径向开有环状深槽的结构，以方便将其径向断为两部分使用，既节 约了密封圈又不影响使用效果。为使两片密封圈扣在一起后不易分开，两片密封圈的接触面 可以制成凸起和凹陷的不同形式的琐状结构。
综上所述，使用透明保温管道有如下有益效果。l.槽形太阳能集热器以及透镜式太阳能 聚光板的受热管如果使用本发明的透明保温管，既可以使汇聚的太阳光线照常汇聚在受热管 道上，又阻断了空气对流对受热管道的热能吸收，较大程度的提高了阳光的利用率。通过实 验，装有透明保温管的受热管比裸露在空气中的受热管其光能利用率能提高50% — 100%。 2.当槽形反光板的采光面积足够大或聚光度足够高时，其焦点处会产生很高的温度，容易使 被风刮到受热管道上的易燃物燃烧，有引起火灾的危险。当采取在受热管上套上透明保温管 的措施后，阻断了易燃物与受热管的接触，避免了火灾发生的危险。3.双层夹壁的真空透明 保温管还可以直接与普通自来水管道作套接，因为其真空的夹层结构可以阻断受热管道的热 辐射而大大延长保温时间，所以可以将自来水管连接成或横或纵或横纵相连的框架结构，在
4自来水管道上套上真空夹壁的透明保温管，构成一个由受热管道和透明保温管道相互连接而 成的采暖系统。将受热管道终端置于保温储水罐内，则采暖系统内因吸收太阳光能而升温的 液体因变轻逐渐上升，沿受热管道循环至保温储水罐内，其热能通过管壁被保温储水罐内冷 水吸收，冷却后的液体密度加大而下沉，通过管道回流到采暖系统中，这样反复循环而使保 温储水罐内的水温逐渐升高，可以用于家庭淋浴。不同于普通的太阳能真空管，管道内的液 体与保温储水罐只有能量交换而没有物质交换，所以我们可以将冬季不凝固的低熔点的液体 (例如酒精、植物油、矿物油、防冻液等)代替水注入到受热管道中作为永久的热传递媒介 物质，就可以解决现有的太阳能真空管因太阳照射后管壁升温遇冷水骤縮发生的管壁破裂现 象。双层夹壁真空的透明保温管管壁内没有水，只要保温储水罐的保温效果好，用这种方式 组合的太阳能利用系统就可以在冬季放心使用，虽然其光热转换率略低于普通太阳能真空 管，但延长了使用期，也相当于提高了阳光利用率。
图l为常规的透明保温管；图2为图1侧视图 图3为两端管口壁厚增加的透明保温管；图4为图3的侧视图
图5为双层夹壁结构透明保温管；图6为图5的侧视图 图7为一端带有撑胀口的透明保温管；图8为图7的侧视图
图9为带有U形榫的单片密封圈立体示意图；图10为图9的俯视图；图11为图9的
侧视图
图12为带有Q形榫的单片密封圈立体示意图；图13为图12的俯视图；图14为图12
的侧视图
图15为带有Z形榫的单片密封圈立体示意图；图16为图15的俯视图；图17为图15
的侧视图
图18为阻隔圈轴向开槽的单片密封圈立体示意图；图19为图18的侧视图；图20为图 18的俯视图
图21为插接部分为波浪形的单片密封圈立体示意图；图22为图21的侧视图；图23为 图21的俯视图
图24为透明保温管道在槽形太阳能集热器受热管道上的安装示意图，其中l为透明保 温管，2为密封圈，3为受热管，4为槽形反光板，5为反光板固定杆，6为受热管支架
图25为双层夹壁结构透明保温管道单独与受热管的连接方法示意图，图中1为透明保温 管，2为密封圈，3为受热管，6为受热管支架，7为受热管填与主管道连接甩的活接头，8 为主管道，9为液体注入口， IO为保温储水罐，11为保温储水罐进水口， 12为保温储水罐 出水口
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步说明。
图l、图3、图5、图7分别为四种样式的透明保温管道，因其结构简单，在不影响视图表意的前提下，省略了中间的一段，其中图l为常规的单层壁透明保温管示意图，考虑其使 用年限，其壁厚可以为3mm左右，其长度为98cm、 118cm、 148cm三种规格，其内径比与其 相匹配的受热管道连接用的管箍最大外径大2 — 3mm，适合用玻璃等价格便宜的透明材料制 作。
图3为两端管口壁厚增加的单层壁透明保温管。因为保温管不承受任何重量，考虑到制 作成本，可以制作得薄一些，但考虑在安装时防止密封圈撑破管口，所以图3中的保温管设 计成管口两端管壁加厚的形状，其管壁厚度为l一2mm，管口壁厚为2—4ram，长度为98cm、 118cm、 148cm三种规格，其内径比与其相匹配的受热管道连接用的管箍最大外径大2—3ram。 适合用价格便宜的玻璃等透明材料制作，如果用树脂等有韧性的材料制作，其长度规格有 148cm、 197cm、 296cm三种。
图5为双层夹壁结构透明保温管。其壁厚为lmm左右，内外壁之间有3mm左右间隙，其 长度为98cm和118cm两种规格，其内径比与其相匹配的受热管道连接用的管箍最大外径大 3mm左右。因其内外壁承受大气压，适合用玻璃等硬度高的材料制作。
图7为一端带有撑胀口的单层壁透明保温管，使用时可以将其两两相扣，套接在受热管 上，比较适合使用有机玻璃或树脂等有韧性的材料制作，长度规格可适当长些，例如148cm、 197cm、 296cm。
图9、图12、图15分别为两片接触面带有不同形状榫状的单片密封圈立体示意图。其榫 状结构主要为了两片相扣后不易分开，可以为其它形状的榫状结构，也可以不用任何榫状结 构。
图18为阻隔圈轴向及径向分别开有环形槽的单片密封圈立体示意图。因透明保温管的管 口与阻隔圈轴向槽的底部接触，使密封性更好。
图21为插接部分为波浪形的单片密封圈立体示意图，其内径大于与其相匹配的受热管外 径0.5mm，外径大于与其相匹配的透明保温管内径0.5mm，所以插接时更严密和省力。
图24为透明保温管道在槽形太阳能集热器受热管道上的安装示意图。安装时先将每根受 热管3上套上几根与受热管长度相匹配的透明保温管1，再将套上透明保温管1的所有受热 管3，用管箍、三通、活接头等自来水管件依据用户的需要以及地形的限制连接成横纵相连 的框架结构，在适当位置用支架6支撑受热管道连接而成的整体结构脱离地面，将反光板4 通过固定杆5连接到受热管3上，最后调整好保温管l之间的距离，分别用两片环抱在一起 的密封圈2插入所有透明保温管的管口内，使透明保温管1通过密辨圈2连接成管道。有时 遇到固定杆5、支架6或自来水管件时，透明保温管不能两两相连，那么密封圈2只要密封 保温管道终端的管口就行了，这时可以将密封圈从其腰部的阻隔圈径向深槽处切割成两部分 使用，不影响使用效果。受纸张限制，图24中只绘制了整体框架中的一个单元，但我们可 以此单元为基础组装成任何结构类型的由受热管道、透明保温管道、众多的槽形反光板组成 的太阳光采暖系统，通过受热管道内被加热液体的流动将热能传递到需要的地方，小规模组 装后可以与家庭的淋浴系统相连接，大规模组装后可以与供暖或汽轮发电机相连接。
6图25为双层夹壁结构透明保温管道单独与受热管的连接方法示意图，图26为图25的任 意单根放大示意图。因为双层夹壁透明保温管双壁之间是真空的，其阻断受热管热辐射的效 果更好，受热管道可以不借助反光板或聚光板汇聚后的太阳光线(有反光板或聚光板更好) 而是由受热管道承受常规太阳光线，依靠双层夹壁真空透明保温管作保温也可以达到用于淋 浴的目的。图25屮将所有的支管道3套上真空透明保温管1作为受热管3，将切割成两部分 的密封圈2分别插入透明保温管上下两端管口，用活接头7等自来水管件将所有受热管3连 接到主管道8上形成框架结构，用支架6在适当位置支撑起框架一端的主管道8，使其成为 倾斜的框架结构，再将主管道8的终端与储水罐内的散热管道连接在一起，图中所示自来水 管道8进入保温储水罐内的虚线部分即为散热管道，安装时要掌握好主管道8的坡度，如图 所示，A、 B两点之间最低，C、 D两点高于A、 B两点，E点高于D点，F点低于E点，坡度 安排得好可减少受热管道内液体流动时的阻力，加快循环。这样就形成了一个由自来水管道 8、保温管道2、受热管道3、散热管道、保温储水罐10组成的完整的吸热散热系统。太阳 光线透过真空保温管2照射在受热管3上，使受热管3内的液体逐渐升温依靠压力差向上流 动到主管道8，沿主管道8流进保温储水罐10内的散热管部位，将热能通过散热管传递给保 温储水罐内的冷水，散热管道3内的液体散热后温度下降密度增加而回流到下面的主管道8， 由此不断的往复循环，受热管道将热能不断传递给保温储水罐10内的冷水，使储水罐10内 的冷水的温度逐渐升高，加热后的水可用于家庭淋浴等。因为这个系统中受热管道内的液体 与储水罐内的水没有直接的交换，也就是没有物质上的交换只有能量上的传递，所以可以从 注水口9注入到受热管道中低熔点的液体(例如酒精)代替水作为热传递媒介物质，那么受 热管道即使在冬季使用也不会被胀破，透明保温管1因为不与冷水接触，无论冬季使用还是 夏季使用都没问题，只要保温储水罐的保温效果好，采用这种连接方式用于冬季淋浴是没有 问题的。
权利要求
1.一种透明保温管道，包括透明保温管及连接用的密封圈，其特征是透明保温管使用透明材料制作成管状结构，由使用耐热有弹性的材料制成的密封圈密封、支撑并连接成管道。
2. 根据权利要求1所述的透明保温管道，其特征是所述透明保温管为单 层壁管状结构。
3. 根据权利要求1所述的透明保温管道，其特征是所述透明保温管为双 层夹壁管状结构，并且其双层夹壁之间为真空状态。
4. 根据权利要求2所述透明保温管，其特征是不同规格的透明保温管两 端距管口 3—5cm距离内的管壁厚度增加2—5mm。
5. 根据权利要求1所述的透明保温管道，其特征是所述的透明保温管一 端距管口 3—5cm距离内的管道内径略大于等于另一端管口的外径。
6. 根据权利要求1所述的透明保温管道，其特征是所述的密封圏为短管 状并且其腰部有环状突起阻隔圈。
7. 根据权利要求5所述密封圈，其特征是所述密封圈可由相同的两片环 抱组成。
8. 根据权利要求或5或6所述的密封圈，其特征是所述密封圈腰部阻隔 .圈中心轴向及根部径向分别开有环状深槽和浅槽。
9. 根据权利要求6或10，其特征是所述密封圈两片相抱的接触面有不同 形状的榫状结构。
10. 根据权利要求9或10所述密封圈，其特征是所述密封圈插入透明保温 管管口部分任意纵剖面为波浪形。
全文摘要
本发明公开了一种透明保温管道，由透明保温管及密封圈组成。旨在提供一种与利用太阳光能集热的受热管配套使用的用具。透明保温管使用玻璃、树脂等透明材料制作成管状，分单层壁和双层夹壁式，后一种双层壁之间抽成真空。密封圈由耐热有弹性的橡胶、乳胶等材料制作成短管状，起到密封、支撑并连接保温管的作用。将透明保温管套在承受太阳光的金属管道上成为受热管道，用抱在受热管道上的密封圈插入透明保温管的管口将其连接成管道，使太阳光线既能穿过透明保温管投射在受热管道上，又起到对受热管道的保温作用。透明保温管主要使用在承受太阳聚焦光线的受热管道上，夹壁真空结构的透明保温管还可使用在承受常规太阳光线的受热管道上。
文档编号F16L59/00GK101493176SQ20081008516
公开日2009年7月29日 申请日期2008年3月24日 优先权日2008年1月22日
发明者董文书 申请人:董文书