玻璃真空太阳能集热球热水器的制作方法

专利名称：玻璃真空太阳能集热球热水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能热利用装置，尤其是一种玻璃真空太阳能集热球热水器。
背景技术：
目前，公知太阳能真空集热管的构造是一支一端作半球形封闭的、一端向外翻边的、其外表面镀有选择性涂层的、较细的玻璃管，在其封闭端戴有金属支架，插在一支较粗的、一端作半球封缩且烧有素节的、一端向内翻边的玻璃管内。在内、外二支玻璃管的翻边端作环形封结在二管夹壁间被抽成真空后，在素节处烧封割离；即成公知的太阳能真空集热管。公知的太阳能真空集热管本身和用它装成的太阳能真空集热管热水器存在如下方面的不足一、为了简明，对太阳能真空集热管的管形结构作二维地看，用它的内管的横截内圆面积A表示它的贮水量，用它的内管的外圆半径r表示它的截光面积的1/2。于是，贮水量的增加与截光面积的增加有如下关系dA＝2πrdr。此式表明，内管半径增加，所产生内管贮水量的增加要比内管截光而积的增加大得多；在太阳辐射强度为—常数的自然实况下，太阳能真空集热管的直径只能限定在某一值的左右，但不能过多增加。不然，太阳能真空集热管就不能依靠它所得到的太阳能把它所贮存的水加热到指定的温度。目前，公知太阳能真空集热管的内管的直径有37.6mm、47mm等，长度有1200mm、1800mm等，其贮水量和截光面积都比较小。
二、在当前公知太阳能真空管热水器的设计中，为了满足一台热水器把实用所需的水能加热到实用所需的温度，都是把多支太阳能真空集热管相间等距、相互平行在一个平面上，插入一个保温贮水桶内，对于从相邻管隙间所漏过的太阳光，是采用一个反射面，把漏过之光尽可能多的反射给多支太阳能真空集热管。这是公知太阳能真空管热水器在设计中的普遍做法。问题是即使将太阳能真空管热水器上相邻管间的距离选至最佳值，最终，在太阳周日运动中，相邻管子对阳光的遮蔽和对所漏阳光的反射损失仍是不可避免。
三、正因为是多支太阳能真空集热管相间等距、相互平行在一个平面上，插入在一个保温贮水桶内，构成了一台公知的太阳能真空管热水器。所以，它的采光面，总体来说是一个长方板形。这种长方板形的采光面在运行中，其截光宽度，在一日中，仅在瞬间等于它的实有宽度。其截光长度，在一年中，约在一日间等于它的实有长度。当公知太阳能真空管热水器的倾角是38°时，自达菲、贝克曼的《太阳能供热设计》中查得月平均入射角θb，则相对法射入射的采光面折扣就是COSθb，算出各月的，就能得出全年的平均值，可知公知太阳能真空管热水器的截光面积为实有面积的77％。无疑，也就降低了23％的热效率。
四、公知的太阳能真空管热水器的热效率被降低的另一原因是它的热容项太大。公知的太阳能真空管热水器，在使用中，必须给保温贮水桶和各太阳能真空集热管内都把水充满。这所有的水，只有充在保温贮水桶中的水是可取得的生活用水。而充在太阳能真空集热管内的水，则是不可取得的对流传热工质用水。它在加热后，无法取出使用。例如太阳能真空集热管内管的内径是33.5mm，管长是1500mm，一台热水器总装管16支。这16支管内所充的21Kg水，在加热后就无法取得。但这21Kg热水在初始以冷态进入各管后，肯定就增大了系统的热容项而且，总在白天被太阳能加热，夜间为环境气温冷却，对公知的太阳能真空管热水器的热效率始终起着降低作用。用一支管的贮水量，除以一支管一日所能加热的热水量，可知内管内径为33.5mm的太阳能真空管，其热效率可降低至24％；对内管内径为43mm的太阳能真空管来说，热效率竟降低至31％。
五、公知的太阳能真空管热水器，在应用中，主要安装在楼顶，安装地点局限而且，连接用户的上下水管必有部分露置户外，在冬令寒冷地区，常致冻结，影响使用。

发明内容
本发明旨在提供一种玻璃真空太阳能集热球热水器，以克服公知的太阳能真空管热水器的不足。
本发明的技术方案是这样实现的；一种玻璃真空太阳能集热球热水器，其结构是集热球由内外两个玻壳组成，两个内外玻壳是各由两个半球玻壳焊接构成，夹壁间抽成真空，外玻壳的内表面镀有减反射涂层氟化镁、氧化锆，内玻壳的外表面镀有选择性涂层氮化铝；内外玻壳的顶端有封闭的内外锥管，内锥管戴有支架，并插入外锥管内底端有颈口，在与其它构件装配成太阳能热水器时，颈口向下，颈口内壁为直管形，外壁为锥管形，且颈口向内向上弯曲，与内颈口环形焊封，颈口用软塞塞闭；球内装有排量器，排量器也是由两个半球壳焊接而成排量器上有柄，柄上有孔，通过孔系有连接索，连杆端部的U形接头与连接索连接；其下端穿过软塞、上定位板，戴上平垫、旋六方螺帽于上定位板下方；给、出水管穿过软塞、上定位板，插于两个联封座内的O型密封圈内，在球内给水管管口与软塞齐平，出水管为弧形，其端部插入内玻壳的锥管内。下定位板铆固于托盘中心，左右两个联封座的上螺纹端自下向上插穿于下定位板的两个定位通孔中，且用六方螺帽紧固，在上下定位板之间垫有软发泡聚氨酯，两个联封座的下端各有管锥头及法兰盘，经管锥头、法兰盘及法兰压盖将给、出水管连接；托盘的周边插有3-6个支撑杆，支撑杆上端穿有上、下两个支承环夹，支承环夹内置嵌有铅环垫的支承环，套上平垫，旋上六方螺帽将嵌有铅环垫的支承环夹固支撑杆下端套上方斜垫圈，以六方螺帽紧固。玻璃真空太阳能集热球置于铅环垫上，其包有软塞周边的锥颈插于托盘的上锥套中。
内外玻壳也可为椭球壳、罐壳、锥罐壳，其内壳的外表面也可以是多面体的外表面。
给、出水管全部包封在立柱或固壁支座内，且以聚氨酯保温。
玻璃真空太阳能集热球热水器的应用装配有两种形式一、立柱支撑。安装在楼顶或地面上的立柱式玻璃真空太阳能集热球热水器。用六方头螺栓、外舌止动垫圈、六方螺帽将排量器上的连接索连接到一个U型接头上。将接头上的连杆从软塞、上定位板的中心孔中穿过；并用平垫、六方螺帽将连杆穿过端紧固。过软塞和上定位板还穿有一支给水管和一支出水管。邻排量器的一方，给水管插穿即可。出水管则是弧形，其端部是短直段，短直段的轴线与过软塞给水管段的轴线相平行，弧形段绕过排量器，短直段插入内玻壳顶端的锥管中。给、出水管的另一端，备插入左右两个联封座。软塞上的配件装竣后，将软塞塞入玻璃真空太阳能集热球的颈口中；并翻软塞上的周边包于其颈部的锥表面。至此，将上述装竣部分定名为部件一。给一个托盘中心铆有一张具二个定位通孔的下定位板，托盘上、下两面各具一个小、大锥套，在具小锥套一面的周边上有内浅外深的斜切槽、垂直槽底面有三∽六个均布通孔，在通孔中，各插穿一个两端有螺纹、中部光杆直径大于螺纹外径的支撑杆，插穿端各用方斜垫圈和六方螺帽紧固。给支撑杆上端各穿半个夹孔轴线与通孔轴线相垂直、半圆夹口向上的支承环夹，置嵌有铅环垫的支承环于支承环夹的半圆夹口中，置入时铅环垫向上，给支撑杆上端各穿另半个支承环夹，半圆口向下，夹住支承环；并各套一个平垫、旋一个六方螺帽，使支承环夹将支承环夹固。自下向上，给下定位板的左右二个定位通孔中各插穿一个中心为通管、管内有O型密封圈、上端有螺纹、螺纹下有光管、光管下有限位盘、下端有管锥头及法兰、管锥头上有带型密封圈的联封座的上端；并用六方螺帽将联封座紧固在下定位板上。给二个联封座下端的二个管锥头上各套上一段长出水管和一段短给水管；并用二个法兰压盖将二水管压紧，用平垫、螺栓、螺帽紧固。一个两端有管锥头及法兰的排污三通，其流水直管与堵塞管呈锐角连接，将锐角向上，插上管锥头于短给水管中，插下管锥头于另一给水管中，两端均用法兰压盖将给水管压紧，用平垫、螺栓、螺帽紧固。插接排污三通时，其堵塞管的轴线与二联封座的轴线要在同一平面上。至此，将上述装竣部分定名为部件二。一个作为立柱使用的锥桶，在小端附近有一椭圆孔，孔周有螺孔，在大端内孔中压入一个支承桶，自小端至大端套上一个下有支台、台上有颈、颈内呈锥孔、台周有底脚螺孔的基座。在立柱与基座压固后，于颈周上沿均布打、绞销孔；并以开尾圆柱销销固。至此，将上述装竣部分定名为部件三。竖立部件三，举起部件二，装全部给、出水管、排污三通于立柱中，缓慢降落部件二，套托盘下面的锥套于立柱顶端。同时，给排污三通的堵塞管套上内衬套，自立柱的椭圆孔中穿出，给穿出部分再套上外衬套；并用六方螺帽将堵塞管紧固在立柱壁上。塞一枚直径与堵塞管内径呈滑配的、侧壁沟槽中有O型密封圈的、端面有堵塞柄的堵塞于堵塞管中。用一个周沿上有通孔的保护盖，将堵塞柄与穿出立柱的堵塞管盖住；并用螺钉将保护盖紧固在立柱壁上。倒置部件二、三套竣物，拉直给、出水管，给立柱中注满聚氨酯，待聚氨酯固化后，将部件二、三套竣物又颠倒过来。给托盘的上锥套中垫入软发泡聚氨酯，举起部件一，将上定位板上的给、出水管与二联封座上所接的给、出水管给与给、出与出相对，缓慢降落部件一，插上定位板上的给、出水管于二联封座内，插包有软塞周边的锥颈于托盘的上锥套中，置玻璃真空太阳能集热球于铅环垫上。至此，立柱式玻璃真空太阳能集热球热水器的装配告成。
二、悬臂支撑。安装在墙壁上的固壁式玻璃真空太阳能集热球热水器这种热水器的部件一与立柱式玻璃真空太阳能集热球热水器的部件一完全相同。在部件二上，除排污三通的流水管是弧形的、堵塞与堵塞柄是全部纳入堵塞管的、堵塞管口是从固壁支座双曲面上的椭圆通孔中穿出后，用螺塞封闭外，其余亦均与立柱式玻璃真空太阳能集热球热水器的部件二相同。固壁式玻璃真空太阳能集热球热水器，有固壁支座，固壁支座是一根锥管的小直径端向上弯曲90°，大直径端与一个长方形平面连为一体，平面竖立与小直径端上弯段的轴线相平行，平面四角有四个通孔，备固壁螺栓穿过。在装配时，亦是举起部件二，自固壁支座的小端全部装入给、出水管，与弧管排污三通，套托盘下面的锥套于固壁支座的小端，穿弧管排污三通的堵塞管头于如前已述的椭圆孔外，给堵塞管口旋上螺塞，拉正固壁支座内的给、出水管，给其中注满聚氨酯。在聚氨酯固化后，装配部件一于部件二上时，其方法完全与立柱式玻璃真空太阳能集热球热水器装配部件一于部件二时相同。至此，固壁式玻璃真空太阳能集热球热水器的装配告成。
应用玻璃真空太阳能集热球，无论是装成立柱式玻璃真空太阳能集热球热水器还是固壁式玻璃真空太阳能集热球热水器，玻璃真空太阳能集热球半径的大小，确定了它们的截光面积都能满足一台太阳能真空管热水器所需截光面积的大小；排量器体积的大小，确定了玻璃真空太阳能集热球内所贮的水量既能与其截光面积恰相匹配，又能满足一台太阳能真空管热水器之所需。因而，它们都能将多支太阳能真空集热管与一个保温贮水桶合为一体，化简公知太阳能真空管热水器的结构。鉴于玻璃真空太阳能集热球本体和应用它所装成的立柱式或固壁式玻璃真空太阳能集热球热水器有如上所述的形状、方向、结构，故能达到本发明所提出的目的。
由于采取上述方案，利用玻璃真空太阳能集热球制造出立柱、固壁式太阳能集热球热水器，结构简单、热效率高、无工质用水取不出的问题、安装地点宽松、防冻能力高、外观典雅。
本发明的优点和产生的有益效果一、一个玻璃真空太阳能集热球热水器可以代替一台公知太阳能真空管热水器上面所需的多支太阳能真空集热管及一个保温贮水桶，能化简公知太阳能真空管热水器的结构；二、应用玻璃真空太阳能集热球装成的玻璃真空太阳能集热球热水器，无论太阳在周日或周年运动中，其采光面上没有太阳光被遮蔽和漏光需反射问题的存在；又能对太阳双向跟踪，其截光面积恒等于一个定值。与公知的太阳能真空管热水器相比，能提高23％的热效率；
三、应用玻璃真空太阳能集热球装成的玻璃真空太阳能集热球热水器，其中所充的水在加热后，可以全部放出使用，无工质用水无法放出问题的存在。对内径分别为33.5mm、43mm的太阳能真空集热管来说，能又一次提高其热效率为24％、31％；四、应用玻璃真空太阳能集热球，既能装成立柱式玻璃真空太阳能集热球热水器，安装于楼顶、地面；又可装成固壁式玻璃真空太阳能集热球热水器，安装于墙壁。能放宽安装地点；五、应用玻璃真空太阳能集热球，装成的固壁式玻璃真空太阳能集热球热水器，其给、出水管无露置户外问题的存在，提高了防冻能力。


图1是本发明玻璃真空太阳能集热球的纵剖面构造2是立柱式玻璃真空太阳能集热球热水器的纵剖面构造3是固壁式玻璃真空太阳能集热球热水器的纵剖面构造4是图2的局部放大5是图2、图3的局部放大中1-外玻壳 2-内玻壳 3-支架 4-排量器 5-连接索 6-出水管7-六方头螺栓 8-外舌止动垫片 9-六方螺帽 10-接头 11-连杆12-平垫 13-六方螺帽 14-软塞 15-上定位板 16-软发泡聚氨酯17-铆钉 18-下定位板 19-托盘 20-六方螺帽 21-联封座22-O型密封圈 23-六方螺帽 24-平垫 25-六方头螺栓26-带型密封圈 27-法兰压盖 28-给水管 29-铅环垫 30-支承环31-六方螺帽 32-平垫 33-支承环夹 34-支撑杆 35-方斜垫圈36-弧管排污三通 37-堵塞 38-O型密封圈 39-堵塞柄 40-螺塞41-固壁支座 42-聚氨酯 43-水 44-保护盖 45-中柱头螺钉46-立柱 47-基座 48-支承桶 49-开尾圆柱销 50-排污三通51-内衬套 52-外衬套 53-六方螺帽具体实施方式
一种玻璃真空太阳能集热球热水器，排量器4是由上、下二个半球形玻壳焊接构成，环形焊接面在x轴的横截面上。球壳有柄，柄上有孔，孔内绕有连接索5。内玻壳2、外玻壳1，它们是由上、下四个半球玻壳焊接构成，四个环形焊接面也在X轴的横截面上，内玻壳2与排量器4之间充满水43。内玻壳2的外表面上镀有氮化铝，上端的封闭锥管，锥管上戴有支架3，插在外玻壳1的上半球壳上端的锥管内。锥管上端原有排气管，在排气后被烧封割离。外玻壳的内表面镀有氟化镁、氧化锆减反射涂层。内玻壳2的下半球壳的底端有开口直颈。外玻壳1的下半球壳的底端有开口锥颈；且颈口向内、向上弯曲在ab线处。内玻壳2和外玻壳1的连接，就环形焊接在ab线上(见图1)。
六方头螺栓7穿过接头10、连接索5、外舌止动垫片8，用六方螺帽9紧固，且将舌片扣于接头10的侧面上。穿出水管6的下短直段过软塞14为胶塞的左孔，连杆11过胶塞的中孔，穿给水管28过胶塞的右孔，塞胶塞入玻璃真空太阳能集热球的颈口中，同时将出水管的上短直段插入内玻壳2的锥管中，翻胶塞的周边包在玻璃真空太阳能集热球的锥颈上，把留在胶塞外面的出水管6、连杆11、给水管28全部穿过上定位板15上的三个通孔；且将上定位板15与胶塞靠实，给连杆11穿过上定位板15的螺纹端戴上平垫12，旋固六方螺帽13。至此，将上述装竣部分定名为部件一。用铆钉17铆下定位板18于托盘19的中心，插支撑杆34于托盘19沿边的斜通孔中，在插穿端穿上方斜垫圈35，并以六方螺帽31紧固。将支承环夹33的半圆夹口向上，穿在支撑杆34的上端，置支承环30在支承环夹33的半圆夹口中，铅环垫29向上。再将支承环夹33的半圆夹口向下，穿在支撑杆34上端夹住支承环30，用平垫32、六方螺帽31紧固。给左右二个联封座21各装一个O型密封圈22，给它们下端的管锥头上各戴一个带型密封圈26后，又各套一段长出水管6于左管锥头、短给水管28于右管锥头，用二个法兰压盖27分别压紧、以平垫24、六方头螺栓25、六方螺帽23紧固。给排污三通50上、下二个管锥头上各戴上一个带型密封圈26，上端套入短给水管28中，下端套入长给水管28中，亦以二个法兰压盖27分别压紧，以平垫24、六方头螺栓25、六方螺帽23紧固。插与出水管6连接的联封座21的螺纹端于下定位板18的左通孔中，插与排污三通50连接的联封座21的螺纹端于下定位板18的右通孔中，均以六方螺帽20紧固联封座21于下定位板18上。至此，将上述装竣部分定名为部件二。在立柱46的大直径端压入支承桶48，基座47经立柱46的小直径端套固于立柱46的大直径端上，以开尾圆柱销49销固。至此，将上述装竣部分定名为部件三。竖立部件三，举起部件二，置给、出水管28、6及排污三通50于立柱46中。缓降部件二，套托盘19的下锥套于立柱46的顶端。同时，给排污三通50的堵塞管套上内衬套51，自立柱46的椭圆孔中穿出，给排污三通50的穿出段再套上外衬套52，以六方螺帽53紧固。给堵塞37戴上O型密封圈38、旋上堵塞柄39，将堵塞37、堵塞柄39一起推入堵塞管。用保护盖44将堵塞管端覆盖，以中柱头螺钉45将其紧固于立柱壁上。倒置部件二、三装竣物，拉直给、出水管28、6，给立柱46注满聚氨酯42，在聚氨酯42固化后又将其颠倒过来。给托盘19的上锥套中垫入软发泡聚氨酯16，举起部件一，将上定位板15上的给、出水管28、6与联封座21上所接给、出水管28、6同号相对，缓降部件一，插上定位板15上的给、出水管28、6于二个联封座21内，插包有胶塞周边的锥颈于托盘19的上锥套中，置玻璃真空太阳能集热球于铅环垫29上，至此，立柱式玻璃真空太阳能集热球热水器的装配告成。
在图3中，部件一与图2中的部件一完全相同。图3中，除部件二中弧管排污三通36与图2中部件二的排污三通50不同外，其余亦完全相同。它们的不同之处是弧管排污三通36的流水管是弧形，堵塞37与堵塞柄39是全部纳入堵塞管中的，管口以螺塞40旋闭。固壁支座41与部件二的装配是举起部件二，自固壁支座41的小直径口置入给、出水管28、6、弧管排污三通36，缓降部件二，套托盘19的下锥套于固壁支座41的小端，穿弧管排污三通36的堵塞管于固壁支座41的双曲面处的椭圆孔外，插装竣O型密封圈38、堵塞柄39的堵塞37于堵塞管内，给堵塞管口旋上螺塞40。拉正给、出水管28、6，给固壁支座41内将聚氨酯42注、固后，装部件一于部件二上的过程和方法，完全与图2中相同。
权利要求
1.一种玻璃真空太阳能集热球热水器，其特征是集热球由内外两个玻壳(2、1)组成，两个内外玻壳(2、1)是各由两个半球玻壳焊接构成，夹壁间抽成真空，外玻壳(1)的内表面镀有减反射涂层，内玻壳(2)的外表面镀有选择性涂层；内外玻壳(2、1)的顶端有封闭的内外锥管，内锥管戴有支架(3)，并插入外锥管内；底端有颈口，在与其它构件装配成太阳能热水器时，颈口向下，颈口内壁为直管形，外壁为锥管形，且颈口向内向上弯曲，与内颈口环形焊封，颈口用软塞(14)塞闭；球内装有排量器(4)，排量器(4)也是由两个半球壳焊接而成；排量器上有柄，柄上有孔，通过孔系有连接索(5)，连杆(11)端部的U形接头与连接索(5)连接；其下端穿过软塞(14)、上定位板(15)，戴上平垫(12)、旋六方螺帽(13)于上定位板(15)下方；给、出水管(28、6)穿过软塞(14)、上定位板(15)，插于两个联封座(21)内的0型密封圈(22)内，下定位板(18)铆固于托盘(19)中心，两个联封座(21)的上螺纹端自下向上插穿于下定位板(18)的两个定位通孔中，且与六方螺帽(20)紧固，在上下定位板(15、18)之间垫有软发泡聚氨酯(16)，两个联封座(21)的下端各有管锥头及法兰盘，经管锥头、法兰盘及法兰压盖(27)将给、出水管(28、6)连接；托盘(19)的周边插有3-6个支撑杆(34)，支撑杆(34)上端穿有上、下支承环夹(33)，支承环夹(33)内置嵌有铅环垫(29)的支承环(30)，套上平垫(32)，旋上六方螺帽(31)将嵌有铅环垫(29)的支承环(30)夹固；支撑杆(34)下端套上方斜垫圈(35)，以六方螺帽(31)紧固，集热球置于铅环垫(29)上，其包有软塞(14)周边的锥颈插于托盘(19)的上锥套中。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃真空太阳能集热球热水器，其特征是内外玻壳(2、1)也可为椭球壳、罐壳、锥罐壳，其内壳的外表面也可以是多面体的外表面。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃真空太阳能集热球热水器，其特征是外玻壳(1)的内表面镀有减反射涂层为氟化镁、氧化锆；内玻壳(2)的外表面镀有选择性涂层为氮化铝。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃真空太阳能集热球热水器，其特征是给水管(28)管口与软塞(14)齐平，出水管(6)在球内为弧形，其端部插入内玻壳(2)的锥管内。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃真空太阳能集热球热水器，其特征是给、出水管(28、6)全部包封在立柱(46)或固壁支座(41)内，且以聚氨酯保温。
全文摘要
一种玻璃真空太阳能集热球热水器，是由两个球形内外玻壳构成，夹壁间抽成真空，上有封闭锥管，内有排量器，下有锥颈口，软塞塞闭颈口，给、出水管及与排量器相接的连杆过软塞，给、出水管下插左右联封座，锥颈插于托盘的上锥套中，球壳表面置于托盘周沿支撑杆上端连接支承环所嵌的铅环垫中。本发明能化简公知太阳能真空管热水器的结构，能双向跟踪太阳周日、周年运动，能将一日所获得热水全部放出使用。可安装楼顶、地面或墙壁，给、出水管迳达用户，方便用户的使用，提高了防冻能力。
文档编号F24J2/05GK1690588SQ200410026080
公开日2005年11月2日 申请日期2004年4月19日 优先权日2004年4月19日
发明者钱熙, 郭金芳 申请人:钱熙, 郭金芳