铜铝复合金属热管的制作方法
【专利摘要】一种铜铝复合金属热管，包括外层的铝或铝合金层(1)、内层的紫铜或无氧铜层(2)、热管工质腔(3)、吸液芯(4)、吸液沟槽(5)，其中管壳为紫铜或无氧铜外表面复合纯铝或合金铝。该铜铝复合金属热管降低了金属热管管壳的成本，同时也保证了金属热管所需要的强度和可靠性。
【专利说明】铜铝复合金属热管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种金属热管，特别是采用外铝内铜结构的铜铝复合管作为金属管壳的金属热管，属于太阳能热利用领域。
【背景技术】
[0002]太阳能热利用技术发展了 20余年，无论技术和市场都得到了快速的发展。作为太阳能热利用核心技术的集热管技术也在不断的发展之中，已经由早期的双层同轴的全玻璃真空集热管向全玻璃热管真空集热管方向发展，实现了管中有水，向管中无水相变换热方向发展。随着集热管换热技术的发展，金属热管技术也部分应用到集热管中，包括双层同轴全玻璃真空太阳集热管内插金属换热铝翅片和金属铜热管，或采用玻璃金属熔封技术，采用罩玻璃管内置吸热翅片和金属热管进行集热和换热，金属热管与罩玻璃管之间采用金属法兰压封技术，实现金属与玻璃的封接密封。该类集热管换热速度快，集热效率高，系统安全可靠性高。
[0003]但无论是哪一种技术，作为换热元件的金属热管，一般都采用紫铜或无氧铜作为管壳。其主要因素是铜的加工、焊接以及与工质的相溶性较好。但因其成本较高，目前仅在一些所谓高端的场合使用。高昂的成本严重限制了金属热管的使用，阻碍了集热管技术的发展。
[0004]由于采用紫铜或无氧铜作为热管管壳的技术已经成熟，并在太阳能集热管技术中得到应用。部分厂家为了降低成本，而将金属热管管壳厚度降低，甚至部分热管的管壳壁厚降到了 0.5mm以下，使热管的安全性、可靠性、抗冻、耐压、抗氧化等性能都大幅度下降。本实用新型仍然以紫铜或无氧铜作为金属管壳材质，以解决技术热管的焊接、工质相溶性、真空等相关问题。由于影响金属热管性能的主要因素为金属热管内壁与工质的相溶性问题，以及焊接问题。
【发明内容】
[0005]由于铜铝复合金属热管管壳外表面为纯铝或合金铝，而铝在常温下表面容易形成致密的氧化铝涂层，防止对管壳内部金属进一步氧化，尤其在高温条件下，这样就解决了高温管壳氧化、黑化的问题。而常规铜热管在高温条件下容易产生表皮氧化，逐渐向内部氧化、黑化，最后使管壳氧化穿透，丧失热管性能。而在非正常使用条件下，集热管的空晒温度可以达到300°C以上，极易造成铜金属管壳的氧化问题。而外层包覆了金属铝的铜铝复合金属管壳，因为表面致密氧化铝抗氧化涂层的存在，彻底解决了因高温空晒管壳氧化失效的问题。
[0006]本实用新型采用铜铝复合金属管作为金属热管的管壳，一般采用外铝内铜结构，即铝包铜结构。热管管壳内表面采用紫铜或无氧铜材质，壁厚为0.1?0.3mm。紫铜或无氧铜外表面复合纯铝或合金铝，厚度一般为0.2?0.8mm。管壳总厚度一般为0.5?1.0mm。管壳直径一般为4mm?20mm。热管长度一般为400mm?2500mm。具体而言,一种铜招复合金属热管，包括外层的铝或铝合金层、内层的紫铜或无氧铜层、热管工质腔、吸液芯、吸液沟槽，其中管壳为紫铜或无氧铜外表面复合纯铝或合金铝。
[0007]当金属热管管壳采用外铝内铜结构时，由于内表面仍然是紫铜或无氧铜，材质与工质的相溶性、可靠性、可焊接性等原有单独紫铜或无氧铜热管的诸多特性并没有改变。而采用外表面复合一定厚度的铝或合金铝后，不但总体降低了金属热管管壳的成本，同时也保证了金属热管所需要的强度、可靠性。综合性能与原金属热管基本相当。热管工质占热管工质腔的体积的1%?10%。
[0008]由于采用铜铝复合结构，在保证同等利润的条件下，金属热管的成本和市场价可以下降30%以上，市场推广前景和可接受度大幅度增加，可以更加普及应用到太阳能热水系统中，因此可极大促进太阳能集热管的产业化和规模化。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的热管管壳结构剖面图；
[0010]图2为本实用新型的热管结构纵剖面图；
[0011]图3为本实用新型的又一热管结构纵剖面图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本实用新型做进一步地详细说明。
[0013]实施例1
[0014]如图1所示，为三种不同结构的铜铝复合金属热管管壳结构，其中包括铝或铝合金层1、紫铜或无氧铜层2、热管工质腔3、吸液芯4、吸液沟槽5，管壳为紫铜或无氧铜外表面复合纯招或合金招。
[0015]A结构为外铝内铜，一般可用于重力热管或沸腾热管。该类热管一般使用温度为30?150°C。热管管壳内表面采用紫铜或无氧铜材质，壁厚为0.1?0.3mm。紫铜或无氧铜层外表面复合纯招或合金招，厚度一般为0.2?0.8mm。管壳总厚度一般为0.5?1.0mm。管壳直径一般为4mm?20mm。热管长度一般为400mm?2500mm。
[0016]B结构铜铝复合金属热管管壳铜层内表面采用了一层吸液芯4，该吸液芯4 一般采用金属粉烧结到铜材表面，可以采用铜粉、铜合金粉等，也可以采用目数为20?2000目之间的铜网作为吸液芯4。该种热管可以实现热管小角度或水平传热。吸液芯的厚度一般为
0.05mm ?1.0mm0
[0017]C结构为铜内表面拉制沟槽，该沟槽形状可以是圆形、弧形、方形、T型，或异形结构，单个沟槽的截面厚度一般为0.0lmm?1.0_，沟槽数量一般为I?60个之间。当金属热管直径为8?25mm之间时，沟槽数量以6?20个为宜。
[0018]铜铝复合金属热管管壳的加工方法可以采用直管穿入法、加热法、滚压法、拉制法或其他方法，以保证外层铝管和内层铝管复合良好。
[0019]铜铝复合热管中外层铝管以6系列铝管为宜，内层铜管以无氧铜或紫铜为宜。
[0020]实施例2
[0021]如图2所示，为铜铝复合金属热管结构。该热管主要由铝或铝合金层1、紫铜或无氧铜层2、热管工质腔3、封口焊点6、冷焊封口段7、注液口段8、工质9、内防漏钎焊点10、夕卜防漏钎焊点11等部分组成。该热管的结构特点在于，热管内层金属为紫铜或无氧铜层2，外部包裹一定厚度的纯铝或铝合金层I。铜管覆盖整个热管工质腔3内表面，确保工质与外部环境和外层复合铝层无任何接触。热管的注液口直径小于主体直径，以便于注液完成后，压扁冷焊密封。冷焊密封后在端口采用氩弧焊，将冷焊口密封上，确保注液口与大气彻底隔绝，保证可靠性和密封性。
[0022]铜铝复合热管的尾部内表面有内防漏钎焊点10，外表面有外防漏钎焊点11，防止在端面成型过程中密封不好，出现热管漏气问题，实现多重保护。
[0023]热管管壳内表面采用紫铜或无氧铜材质，壁厚为0.1?0.3mm。紫铜或无氧铜外表面复合纯铝或合金铝，厚度一般为0.2?0.8mm。管壳总厚度一般为0.5?1.0mm。管壳直径一般为4mm?20mm。热管长度一般为400mm?2500mm。注液口段8长度一般为2?15mm,冷焊封口段一般为2?IOmm长。
[0024]热管工质9占工质腔3体积的1%?10%。
[0025]该热管的内表面可以增加吸液芯4或吸液沟槽5，实现横置和小角度使用。吸液芯4和吸液沟槽5要求参见实施例1。
[0026]实施例3
[0027]如图3所示，为带有大直径冷凝端12的铜铝复合热管。该热管的特点在于大直径冷凝端12采用的管壳材料与蒸发段部分管壳材料和结构相同，同样是采用外铝内铜结构。其他技术参数与具体实施例2相同。大直径冷凝端12直径一般为10?50mm，长度为20?200mmo
[0028]热管大直径冷凝端12内表面不设置吸液芯4或吸液沟槽5。
[0029]该热管不但具有上述铜铝复合金属热管的低成本、高可靠性等诸多优点，而且采用大直径冷凝端后，可以很好的提高冷凝段换热效率。
[0030]铝铜复合金属热管管壳加工方法包括:
[0031](I)直管穿入法。直管穿入法既可以加工铜包铝型铜铝复合管，又可以加工铝包铜型铜铝复合管，为便于使内管能穿入外管之中，内管和外管之间要有一定的间隙。采用直管穿人法加工工艺时，还需要采用胀管法、加热法、滚压法等工艺才能达到预期效果。
[0032](2)加热法。通过高频加热线圈快速对外管迅速加热，当温度达到材料熔点以下50°C?100°C时，迅速套入内管，待外管冷却收缩后从而达到消除内管和外管之间的间隙，使内管和外管能紧密结合。
[0033](3)滚压法。通过对外管进行滚压使外管变形，消除内管和外管之间的间隙，达到使内管和外管之间能紧密结合的目的。
[0034](4)拉制法。一方面通过外力拉动内外管一起前进，另一方面通过模具作用达到消除内管和外管之间的间隙，使内管和外管之间能紧密结合。
[0035]以上结合附图和实施例对本实用新型进行了示意性描述，该描述没有限制性，附图所示的也只是一种实施例而已。本领域的技术人员应该理解，在本实用新型方案的技术启示下，他人也可能作出与本实用新型相似的或等效的设计。需要指出的是，只要不脱离本实用新型的设计宗旨，所有显而易见的改变和相似或等效设计，均包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种铜铝复合金属热管，包括外层的铝或铝合金层(I)、内层的紫铜或无氧铜层(2)、热管工质腔(3)、吸液芯(4)、吸液沟槽(5)，其中管壳为紫铜或无氧铜外表面复合纯铝或合金招。
2.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的紫铜或无氧铜层(2)壁厚为0.1?0.3mmο
3.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的铝或铝合金层(I)厚度为0.2?0.8mmο
4.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的管壳总厚度为0.5?1.0mm，管壳直径为4mm?20mm。
5.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的热管长度为400mm?2500mm。
6.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，还包括注液口段(8)和冷焊封口段(7)，注液口段⑶长度为2?15mm，冷焊封口段(7)长度为2?10mm。
7.根据权利要求6所述的热管，其特征在于，还包括大直径冷凝端(12)，大直径冷凝端(12)直径为10?50mm，长度为20?200mm。
8.根据权利要求6所述的热管，其特征在于，尾部内表面有内防漏钎焊点(10)，外表面有外防漏钎焊点(11)。
9.根据权利要求6所述的热管，其特征在于，内表面拉制沟槽，沟槽形状为圆形、弧形、方形、T型，单个沟槽的截面厚度为0.0lmm?1.0mm,沟槽数量为I?60个。
10.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，热管工质(9)占热管工质腔(3)的体积的1%?10%。
【文档编号】F28D15/04GK203837548SQ201420047368
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】张波 申请人:海康创业(北京)科技有限公司