專利名稱：橢圓型太陽能集熱管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光熱利用領(lǐng)域，尤其涉及一種橢圓型太陽能集熱管及其制造方法。
背景技術(shù)：
真空管太陽集熱器的核心元件是玻璃真空太陽集熱管，它采用了真空夾層，消除了氣體的對(duì)流與傳導(dǎo)熱損?，F(xiàn)有玻璃真空太陽集熱管分為“全玻璃”與“玻璃和金屬封接結(jié)構(gòu)”兩大類，其玻璃外管均為圓形，不但占用很大空間，増加散熱面積，而且降低材料的利用效率。全玻璃真空太陽集熱管采用內(nèi)外玻璃套管結(jié)構(gòu)，內(nèi)管全圓鍍膜，散熱面積大，且不能承壓使用，應(yīng)用范圍很窄。玻璃和金屬封接型真空太陽集熱管在圓形玻璃外管內(nèi)是金屬吸熱端，放熱端在玻璃管外，圓形玻璃管占用空間大，并且在相同吸熱面積的條件下，橢圓管比圓形玻璃管少用50%的材料。橢圓玻璃管在現(xiàn)有主軸旋轉(zhuǎn)地玻璃車床上只能加工出橢圓形的法蘭平面，要求金屬端蓋也要加工成橢圓形，封接ロ形狀為橢圓形封接材料也要制作成橢圓形，與封接口吻合，這樣才能達(dá)到封接要求。這種制作過程的封接零件加工成型難度大，并且封接過程中實(shí)現(xiàn)三個(gè)封接零件的精確配位的操作難度大，這種橢圓管加工成橢圓形封接面結(jié)構(gòu)的封接方式很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)橢圓型玻璃管作為太陽能集熱管時(shí)使用。( ニ )技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種橢圓型太陽能集熱管，包括橢圓型玻璃外管、設(shè)置于所述橢圓型玻璃外管一端的過渡端頭、與所述過渡端頭連接的圓形端蓋以及包括前部分和與其連接的后部分的吸熱和換熱件，所述吸熱和換熱件的前部分設(shè)置于所述橢圓型玻璃外管內(nèi)，所述吸熱和換熱件的后部分從所述橢圓型玻璃外管的一端伸出。其中，所述圓形端蓋由鐵鎳合金制成。其中，所述橢圓型玻璃外管的另一端設(shè)置有氣嘴。其中，所述過渡端頭上設(shè)置有孔，所述吸熱和換熱件的后部分穿過所述孔。其中，所述吸熱和換熱件的前部分上設(shè)置有選擇性吸收涂層。本發(fā)明還提出了一種制造上述橢圓型太陽能集熱管的方法，包括步驟SI、將所述橢圓管過渡端頭加工成平底，使用鉆孔設(shè)備在已經(jīng)加工成平底的過渡端頭打孔，把打孔后的過渡端頭整體退火；S2、使用玻璃清洗劑清洗所述過渡端頭和橢圓玻璃外管內(nèi)表面，再用去離子水清洗干凈，然后烘干；S3、使用金屬清洗劑清洗所述端蓋與吸熱和換熱件的金屬表面，再用去離子水清洗干凈，然后烘干；
S4、在真空條件將所述過渡端頭以及吸熱和換熱件加熱到一定溫度，保溫一定時(shí)間，后降溫；S5、將所述圓形端蓋與過渡端頭熱壓封接；S6、在玻璃車床上將所述過渡端頭與橢圓型玻璃外管的一端熱熔封接；S7、在所述吸熱和換熱件的前部鍍選擇性吸收涂層；S8、將所述吸熱和換熱件從橢圓型玻璃外管的另一端裝入，使得其前部分設(shè)置于橢圓型玻璃外管內(nèi)，其后部分從端頭的孔中伸出并與鐵鎳合金端蓋焊接；S9、將橢圓型玻璃外管的另一端的開ロ端收碗接排氣嘴；S10、將橢圓型玻璃外管內(nèi)排氣,排氣溫度保持在一定范圍內(nèi)，保溫一定時(shí)間，當(dāng)壓カ達(dá)到10_3Pa時(shí)封離降溫。 其中，步驟SI具體包括利用立式玻璃封ロ機(jī)和根據(jù)所述橢圓型玻璃外管的斷面形狀制作的凸、凹石墨模具，采用壓鑄的加工方法，將所述過渡端頭加工成平底。其中，在步驟S4中，所述加熱溫度范圍是400°C 500°C。其中，在步驟S4中，所述保溫時(shí)間為30 40分鐘。其終，在步驟S10，所述排氣溫度范圍是350°C 400°C。(三)有益效果本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的太陽能集熱管不但省去了玻璃和金屬封接型真空太陽集熱管制作玻璃法蘭的繁瑣エ藝，也解決了全玻璃真空太陽集熱管不能承壓使用的問題，并且對(duì)玻璃管的形狀也有了多種選擇，簡(jiǎn)化金屬端蓋的結(jié)構(gòu)要求。其整體效率在現(xiàn)有同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上提高5 10%。


圖I是本發(fā)明橢圓型太陽能集熱管實(shí)施例的示意圖；圖2是本發(fā)明橢圓型太陽能集熱管的過渡端頭的ー個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖3是本發(fā)明橢圓型太陽能集熱管的過渡端頭的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。其中，I :吸熱和換熱件；2 :端蓋；3 :過渡端頭；4 :橢圓型玻璃外管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖I所示為本發(fā)明橢圓型太陽能集熱管實(shí)施例的示意圖，包括吸熱和換熱件
I、圓形端蓋2、過渡端頭3和橢圓型玻璃外管4。過渡端頭3設(shè)置于橢圓型玻璃外管4 一端，橢圓型玻璃外管4的另一端設(shè)置有氣嘴。過渡端頭3根據(jù)橢圓型玻璃外管4的橫截面可以是各種形狀，如圖2和圖3所示，并且過渡端頭3上設(shè)置有孔。保證封接ロ的氣密性，選用膨脹系數(shù)與硼硅玻璃3. 3相近的鐵鎳合金制成端蓋2與過渡端頭3熱壓封接。吸熱和換熱件I包括前部分和與其連接的后部分，前部分設(shè)置于橢圓型玻璃外管4內(nèi)，吸熱和換熱件I的后部分從橢圓型玻璃外管(4)的一端以及過渡端頭3的孔中伸出，前部分上的吸熱部分還鍍又有選擇性吸收涂層。制造上述橢圓型太陽能集熱管的方法包括步驟
SI、利用立式玻璃封ロ機(jī)和根據(jù)所述橢圓型玻璃外管4的斷面形狀制作的凸、凹石墨模具，采用壓鑄的加工方法，將橢圓玻璃管過渡端頭3加工成平底，底面的平整度達(dá)到玻璃板的平面水平，使用鉆孔設(shè)備在加工好平底的橢圓玻璃管過渡端頭3的底面打孔，將打孔后的橢圓玻璃管過渡端頭3整體退火；S2、使用玻璃清洗劑清洗橢圓玻璃管過渡端頭3和橢圓玻璃外管4內(nèi)表面，再用去離子水清洗干凈，然后烘干；S3、使用金屬清洗劑清洗鐵鎳合金端蓋2與吸熱和換熱件I的金屬表面，再用去離子水清洗干凈，然后烘干；S4、在真空條件將過渡端頭3以及吸熱和換熱件I加熱到500°C，保溫40分鐘，后降溫；S5、將鐵鎳合金端蓋2與橢圓玻璃管過渡端頭3熱壓封接；·S6、在玻璃車床上將橢圓玻璃管過渡端頭3與橢圓型玻璃外管4的一端熱熔封接；S7、在吸熱和換熱件I的吸熱段鍍選擇性吸收涂層；S8、將吸熱和換熱件I從橢圓型玻璃外管4的另一端裝入，使得其前部分設(shè)置于橢圓型玻璃外管4內(nèi)，其后部分從端頭3的孔中伸出并與鐵鎳合金端蓋2焊接；S9、將橢圓型玻璃外管4的另一端的開ロ端收碗接排氣嘴；S10、將橢圓型玻璃外管4內(nèi)排氣，排氣溫度保證在400°C之間，保溫70 80分鐘，當(dāng)壓カ達(dá)到10_3Pa時(shí)封離降溫。上述實(shí)施例步驟S4中對(duì)過渡端頭3以及吸熱和換熱件I加熱時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況選擇加熱溫度和保溫時(shí)間，加熱溫度在400°C 500°C之間，保溫時(shí)間為30 40分鐘之間。步驟SlO中在高溫下進(jìn)行玻璃外管的排氣，是為了使玻璃外管具有良好的真空度，排氣時(shí)的溫度可在350°C 400°C之間。在現(xiàn)有技術(shù)中，玻璃外管一端在玻璃車床上向內(nèi)加工出玻璃封接端，在玻璃車床上加工方法只限于連續(xù)回轉(zhuǎn)曲面的玻璃材料，材料的加工中心與玻璃車床的主軸中心重合才能加工，所以圓形玻璃管材的端ロ加工能夠?qū)崿F(xiàn)，對(duì)于橢圓玻璃管的加工中心無法實(shí)現(xiàn)與玻璃車床的主軸中心重合，橢圓玻璃管端ロ的加工在玻璃車床上是無法實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明通過橢圓玻璃管過渡端頭在立式玻璃車床上利用火頭使玻璃料熔化、封底，同時(shí)上凸模下凹模閉合加壓，使橢圓玻璃管過渡端頭在熔融狀態(tài)下通過石墨模具固定形成平底，利用平板玻璃鉆孔設(shè)備在玻璃管過渡端頭的底部中心位置加工孔，實(shí)現(xiàn)了橢圓玻璃管的端ロ做出封接面。從而實(shí)現(xiàn)橢圓玻璃管以及其他各種斷面形狀玻璃管在太陽能集熱管上應(yīng)用。以上僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種橢圓型太陽能集熱管，其特征在于，包括橢圓型玻璃外管(4)、設(shè)置于所述橢圓型玻璃外管(4) 一端的過渡端頭(3)、與所述過渡端頭(3)連接的端蓋(2)以及包括前部分和與其連接的后部分的吸熱和換熱件(I)，所述吸熱和換熱件(I)的前部分設(shè)置于所述橢圓型玻璃外管(4)內(nèi)，所述吸熱和換熱件(I)的后部分從所述橢圓型玻璃外管(4)的一端伸出。
2.如權(quán)利要求I所述的橢圓型太陽能集熱管，其特征在于，所述端蓋(2)由鐵鎳合金制成。
3.如權(quán)利要求2所述的橢圓型太陽能集熱管，其特征在于，所述橢圓型玻璃外管(4)的另一端設(shè)置有氣嘴。
4.如權(quán)利要求3所述的橢圓型太陽能集熱管，其特征在于，所述過渡端頭(3)上設(shè)置有 孔，所述吸熱和換熱件(I)的后部分穿過所述孔。
5.如權(quán)利要求4所述的橢圓型太陽能集熱管，其特征在于，所述吸熱和換熱件(I)的前部分上設(shè)置有選擇性吸收涂層。
6.ー種制造權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的橢圓型太陽能集熱管的方法，其特征在干，包括步驟 51、將所述過渡端頭(3)加工成平底，使用鉆孔設(shè)備在已經(jīng)加工成平底的過渡端頭(3)打孔，把打孔后的過渡端頭(3)整體退火； 52、使用玻璃清洗劑清洗所述過渡端頭(3)和橢圓玻璃外管(4)內(nèi)表面，再用去離子水清洗干凈，然后烘干； 53、使用金屬清洗劑清洗所述端蓋(2)與吸熱和換熱件(I)的金屬表面，再用去離子水清洗干凈，然后烘干； 54、在真空條件將所述過渡端頭(3)以及吸熱和換熱件(I)進(jìn)行加熱到、保溫和降溫； 55、將所述端蓋(2)與過渡端頭(3)熱壓封接； 56、在玻璃車床上將所述過渡端頭(3)與橢圓型玻璃外管(4)的一端熱熔封接； 57、在所述吸熱和換熱件(I)的前部鍍選擇性吸收涂層； 58、將所述吸熱和換熱件(I)從橢圓型玻璃外管(4)的另一端裝入，使得其前部分設(shè)置于橢圓型玻璃外管(4)內(nèi)，其后部分從端頭(3)的孔中伸出并與鐵鎳合金端蓋(2)焊接； 59、將橢圓型玻璃外管(4)的另一端的開ロ端收碗接排氣嘴； S10、將橢圓型玻璃外管(4)內(nèi)排氣,排氣溫度保持在一定范圍內(nèi)，保溫一定時(shí)間，當(dāng)壓カ達(dá)到10-3Pa時(shí)封離降溫。
7.如權(quán)利要求6所述的制造橢圓型太陽能集熱管的方法，其特征在于，步驟SI具體包括利用立式玻璃封ロ機(jī)和根據(jù)所述橢圓型玻璃外管(4)的斷面形狀制作的凸、凹石墨模具，采用壓鑄的加工方法，將所述過渡端頭(3)加工成平底。
8.如權(quán)利要求7所述的制造橢圓型太陽能集熱管的方法，其特征在于，在步驟S4中，所述加熱溫度范圍是400°C 500°C。
9.如權(quán)利要求8所述的制造橢圓型太陽能集熱管的方法，其特征在于，在步驟S4中，所述保溫時(shí)間為30 40分鐘。
10.如權(quán)利要求9所述的制造橢圓型太陽能集熱管的方法，其特征在于，在步驟S10，所述排氣溫度范圍是350°C 400°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橢圓型太陽能集熱管，包括橢圓型玻璃外管、設(shè)置于橢圓型玻璃外管一端的過渡端頭、與過渡端頭連接的端蓋以及包括前部分和與其連接的后部分的吸熱和換熱件，吸熱和換熱件的前部分設(shè)置于橢圓型玻璃外管內(nèi)，吸熱和換熱件的后部分從橢圓型玻璃外管的一端伸出。本發(fā)明的太陽能集熱管不但省去了玻璃和金屬封接型真空太陽集熱管制作玻璃法蘭的繁瑣工藝，也解決了全玻璃真空太陽集熱管不能承壓使用的問題。
文檔編號(hào)F24J2/46GK102853569SQ201110175100
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者孫守健, 雷柏松, 胡金良, 尹萬里 申請(qǐng)人:北京市太陽能研究所有限公司