专利名称：螺旋管式太阳能集热管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及太阳能热利用技术。
背景技术：
太阳能集热管是一种太阳能热利用的应用产物。现有技术构思的聚光式玻璃——金属管式太阳能集热管，其传热介质输出温度都不够理想，这是由于聚光的光斑有一定的尺寸，为了捕捉光斑，金属管的直径较大，金属管内所填充的传热介质量不可能减少，限制了输出温度的提高，其稳定的输出温度很难超过100℃，一般限于加热100℃以下的介质，极大地影响了太阳能热利用的应用范围。
实用新型内容本实用新型目的在于设计一种能较大地提高传热介质输出温度的螺旋管式太阳能集热管。
本实用新型在透明外管内布置柱状螺旋金属管，螺旋金属管的轴向与透明外管轴向平行，螺旋金属管的两根引出直管穿出透明外管并支撑在透明外管的端部，螺旋金属管外表面设置太阳能吸热膜。
本实用新型将现有技术中大直径金属管改进为选用小直径的金属管绕制成的柱状螺旋管，该螺旋的外径与现有技术中大直径金属管相近，由于螺旋是中空的，传热介质只是在形成柱状螺旋的细金属管内填充，与螺旋等径的大直径金属管充满的传热介质量较大，螺旋金属管中填充的传热介质量则可以大大减少，可以减少为现有技术填充量的十几分之一，甚至几十分之一。在介质总量小而吸热面不减的条件下，热能输出温度则会大大提高，故集热管能输出较高的温度。
本实用新型的螺旋金属管的外侧还设置翅片，翅片表面设置太阳能吸热膜。将螺距较小的螺旋金属管改为有间隙的、螺距较大的绕制方式，在沿螺旋的外周柱面方向设置翅片，这样既可保持相同的吸热面，又可使螺旋金属管展开的总长度减小，从而使管内的传热介质量得以进一步减少，输出温度进一步提高。
上述螺旋金属管可以是单根绕制，也可以是至少两根并行绕制。
本实用新型的螺旋金属管的两根引出直管可分别穿出透明外管的两端，形成两头通的集热管。透明外管与螺旋金属管两者之间由于不同的膨胀系数造成的热胀冷缩由螺旋本身具有的弹性变形吸收并抵消。
螺旋金属管的两根引出直管也可以都布置在透明外管的同一端，形成单头通的集热管。
当透明外管为玻璃外管时，为了解决不同材质的热膨胀系数不同而导致伸缩率不同的矛盾，可以有以下至少两种连接方案一、螺旋金属管的引出直管穿出并密封连接在金属端盖的通孔内，金属端盖通过膨胀合金与透明外管固定连接，透明外管与螺旋金属管之间设置真空腔。
二、螺旋金属管的引出直管穿出透明外管的端部，并通过膨胀合金与透明外管的端部连接，透明外管与螺旋金属管之间设置真空腔。
为了增加太阳能的应用领域，在透明外管和螺旋金属管之间设置横截面的上侧呈凹弧状的聚光反射件。聚光反射件扩大了采光面积，会聚后的阳光还提高了螺旋金属管外层的能流密度，使螺旋金属管热能输出端的温度得以进一步提高，为太阳能扩展了其它领域的应用空间，如高温加热、制冷、海水淡化、热发电等。
本实用新型还可设置透明内管，透明外管、透明内管均为单端盲管，它们同向相互套接，在开口端相互熔接，并在两透明管之间设置真空腔，所述金属螺旋管布置在透明内管内，金属螺旋管的引出直管通过弹性密封件与透明内、外管连接，并穿出透明内、外管。
还可在上述透明内管和透明外管之间设置横截面的上侧呈凹弧状的聚光反射件。
为提高聚光效果，聚光反射件的凹弧状为左右对称的U形或ω形或复合弧线形；U形为抛物线形或为圆弧形或为若干不同半径的圆弧段的组合；ω形由两段凹弧组成，两凹弧在相对的内端相交，所述凹弧为多段不同半径的圆弧连接形成或为一抛物线和一圆弧组成，抛物线连接在圆弧的外端；复合弧线形由三段凹弧连接组成，相邻的凹弧相互连接，两侧的凹弧分别由多段不同半径的圆弧连接形成或分别由抛物线和圆弧线组成，圆弧线连接在抛物线的内端。
本实用新型的聚光反射件可以为设置在透明外管内表面的反射膜。
本实用新型的聚光反射件也可以是包括设置在透明外管内表面的反射板和设置在反射板上表面的反射面或反射膜。
图1为本实用新型的一种结构示意图；图2为图1的A-A断面图；图3为本实用新型的第二种结构示意图；图4为本实用新型的第三种结构示意图；图5为本实用新型的第四种结构示意图；图6为图5的B-B断面图；图7为聚光反射件另一种断面图；图8为金属螺旋管的另一种结构示意图。
具体实施例如图1、2所示，两头通的金属螺旋管1同轴且偏心布置在玻璃材料制成的透明外管5内，两端续接的两根引出直管10、11穿出玻璃透明外管5的两端，并分别通过膨胀合金3与透明外管5的两个端部密封连接，在金属螺旋管1和透明外管5之间设置真空腔6。在真空腔6内的金属螺旋管1外还设置金属翅片2，分别在金属螺旋管1外表面和金属翅片2表面分别设置太阳能吸热膜。在透明外管5内，设置横截面的上侧呈凹弧状的聚光反射件4。
聚光反射件4为设置在透明外管内表面的圆弧形反射膜。
如图3所示，在玻璃材料制成的透明外管5的端部通过玻璃焊料连接一环状玻璃端盖7，金属螺旋管1的两根引出直管10、11分别穿出端盖7的通孔并通过膨胀合金3与端盖7的通孔连接，在金属螺旋管1和透明外管5之间设置真空腔6。
如图4所示，在玻璃材料制成的透明外管5的两个端部分别通过膨胀合金3连接环状金属端盖7，金属螺旋管1的两根引出直管10、11分别穿出端盖7的通孔并与端盖7的通孔连接，在金属螺旋管1和透明外管5之间设置真空腔6。
如图5、6所示，玻璃材料制成透明外管5、透明内管8都为单端盲管，同向且同心互套，并在开口端相互熔接，并在透明外管5、透明内管8之间设置真空腔6，在透明外管5、透明内管8之间设置断面呈凹弧状的瓦形聚光反射件4，在透明内管8内设置螺旋金属管1，螺旋金属管1外设置金属翅片2，螺旋金属管1外表面以及金属翅片2表面分别设置太阳能吸热膜。螺旋金属管1的两根引出直管外端分别可滑动式地间隙式配合在弹性密封端盖9的两个横向通孔内，端盖9的外周与透明内管8的开口端形成密封。
聚光反射件4横截面的上侧为对称的ω形，该ω形由两段凹弧组成，两凹弧在相对的内端相交，所述凹弧为多段不同半径的圆弧连接形成或为一抛物线和一圆弧组成，抛物线连接在圆弧的外端。
聚光反射件4包括设置在透明外管5内表面的反射板4-1和设置在反射板上表面的反射面或反射膜4-2，反射板4-1横截面的上侧为对称的ω形。
聚光反射件4也可以是包括设置在透明外管5内表面的反射板4-1和设置在反射板上表面的反射面或反射膜4-2，如图7所示，反射板4-1横截面的上侧呈对称的复合弧线形，复合弧线形由三段凹弧连接组成，相邻的凹弧相互连接，两侧的凹弧分别由多段不同半径的圆弧连接形成或分别由抛物线和圆弧线组成，圆弧线连接在抛物线的内端。
如图8所示，由两根金属管并列形成双螺旋金属管。可不必在其外设置金属翅片，也能最大面积地吸热。
权利要求1.螺旋管式太阳能集热管，包括透明外管，其特征在于在透明外管内布置柱状螺旋金属管，螺旋金属管的轴向与透明外管轴向平行，螺旋金属管的两根引出直管穿出透明外管并支撑在透明外管的端部，螺旋金属管外表面设置太阳能吸热膜。
2.根据权利要求1所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于螺旋金属管的外侧设置翅片，翅片表面设置太阳能吸热膜。
3.根据权利要求1所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于所述螺旋金属管至少两根并行绕制。
4.根据权利要求1所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于所述螺旋金属管的两根引出直管分别布置在透明外管的两端。
5.根据权利要求1所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于螺旋金属管的两根引出直管布置在透明外管的同一端。
6.根据权利要求1所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于透明外管为透明玻璃管，螺旋金属管的引出直管穿出并密封连接在金属端盖的通孔内，金属端盖通过膨胀合金与透明外管固定连接，透明外管与螺旋金属管之间设置真空腔。
7.根据权利要求1所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于透明外管为透明玻璃管，螺旋金属管的引出直管穿出透明外管的端部，并通过膨胀合金与透明外管的端部连接，透明外管与螺旋金属管之间设置真空腔。
8.根据权利要求1所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于在透明外管和螺旋金属管之间设置横截面的上侧呈凹弧状的聚光反射件。
9.根据权利要求1所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于集热管还包括透明内管，透明外管、透明内管均为单端盲管，它们同向相互套接，在开口端相互熔接，并在两管之间设置真空腔，所述金属螺旋管布置在透明内管内，金属螺旋管的引出直管通过弹性密封件与透明内、外管连接，并穿出透明内、外管。
10.根据权利要求9所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于在透明内管和透明外管之间设置横截面的上侧呈凹弧状的聚光反射件。
11.根据权利要求8或10所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于聚光反射件的凹弧状为左右对称的U形或ω形或复合弧线形；U形为抛物线形或为圆弧形或为若干不同半径的圆弧段的组合；ω形由两段凹弧组成，两凹弧在相对的内端相交，所述凹弧为多段不同半径的圆弧连接形成或为一抛物线和一圆弧组成，抛物线连接在圆弧的外端；复合弧线形由三段凹弧连接组成，相邻的凹弧相互连接，两侧的凹弧分别由多段不同半径的圆弧连接形成或分别由抛物线和圆弧线组成，圆弧线连接在抛物线的内端。
12.根据权利要求8或10所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于聚光反射件为设置在透明外管内表面的反射膜。
13.根据权利要求8或10所述螺旋管式太阳能集热管，其特征在于聚光反射件包括设置在透明外管内表面的反射板和设置在反射板上表面的反射面或反射膜。
专利摘要螺旋管式太阳能集热管，本实用新型涉及太阳能热利用技术。在透明外管内布置柱状螺旋金属管，螺旋金属管的轴向与透明外管轴向平行，螺旋金属管的两根引出直管穿出透明外管并支撑在透明外管的端部，螺旋金属管外表面设置太阳能吸热膜。本实用新型螺旋的外径与现有技术中大直径金属管相近，由于螺旋是中空的，传热介质只是在形成柱状螺旋的细金属管内填充，与螺旋等径的大直径金属管充满的传热介质量较大，螺旋金属管中填充的传热介质量则可以大大减少，可以减少为现有技术填充量的十几分之一，甚至几十分之一。在介质总量小而吸热面不减的条件下，热能输出温度则会大大提高，故集热管能输出较高的温度。
文档编号F24J2/10GK2760461SQ200420080308
公开日2006年2月22日 申请日期2004年10月13日 优先权日2004年10月13日
发明者黄永年 申请人:黄永年