[发明专利]线聚焦太阳能强化集热管及其制作方法

权利要求书

1.一种线聚焦太阳能强化集热管由金属内管、玻璃外管、玻璃截管、铁镍可伐环、消气环、耐高温热吸收涂层、排气管、玻璃封接料以及由金属端盖、卸载波纹管、管接件经氩弧焊接组合的卸载组件组成，其特征在于：

1)所述金属内管为金属环形波节管、或金属螺旋管、或金属苞体波节管的强化换热管，或带有2-20波的波纹管与波节管一体的自卸载波节管；壁厚在0.3-13mm；选用耐受450℃高温的不锈钢无缝钢管，或耐受450℃以上高温的锅炉用合金无缝钢管，或不锈钢焊接管；承压在2-30兆帕；

2)所述玻璃外管为线膨胀系数在(40～65)×10^-7k^-1(20℃～500℃)之间的中性5.0硼硅玻璃，优选线膨胀系数为(40～50)×10^-7k^-1(20℃～300℃)，其中三氧化二硼(B₂O₃)的摩尔含量在8-12％之间；玻璃外管壁厚在1.8-5mm，优选2.2-3mm；透光率大于90％，涂覆并烧结硅凝胶后大于95％；或线膨胀系数为33×10^-7/℃的高硼硅玻璃；

3)所述玻璃截管为封接卸载组件和玻璃外管的工艺过渡管，是根据所需长度对玻璃外管进行切割，长度为30-60mm；其中一端制作玻璃法兰，或外法兰，或内法兰，与铁镍可伐环熔封接或热压封接；另一端与玻璃外管熔封接；

5)所述铁镍可伐环的线膨胀系数在(40-65)×10^-7/℃之间，优选4J29或4J44可伐合金，经冲压拉伸成凸型外环或凸型内环，壁厚0.3-2mm，优选0.7mm；其中一端焊接金属端盖，另一端与玻璃截管直接熔封接；或通过低熔玻璃粉与玻璃截管间接熔封接；或通过金属铅，或金属铝在临界熔融态瞬间热压至玻璃截管法兰平面封接处；

6)所述卸载组件由金属端盖、卸载波纹管、管接件经氩弧依次焊接组成，并设置在线聚焦太阳能强化集热管两端；

7)所述金属端盖为不锈钢板材冲压而成的中心开孔的凹形圆盖，壁厚0.3-2mm，优选0.7mm；内圆焊接卸载波纹管，外圆焊接铁镍可伐合金环；

8)所述卸载波纹管为不锈钢薄壁焊接管经塑性涨波成型或打波挤塑成型，成形波纹数至少在2-20波，两端留有焊接直边端，其中一端焊接金属端盖，另一端焊接管接件；

9)所述管接件为不锈钢薄壁焊接管制作，一端缩口另一端扩口，扩口端与卸载波纹管焊接，缩口端与金属内管焊接；

10)所述消气环是蒸散型钡铝镍合金材料和不锈钢支架一体的合金环，焊接在金属内管上；

11)所述耐高温热吸收涂层为陶瓷耐高温选择性热吸收涂层，采用真空溅射或磁控溅射方法在金属内管表面制取；

12)所述排气管为中性5.0硼硅玻璃管，材质和线膨胀系数与玻璃外管一致，熔接在玻璃截管上；排气管连接真空排气机，真空度达(3-5)×10^-3帕后熔封排气管口；

13)所述玻璃封接料为有铅或无铅低熔玻璃粉，封接温度在300-800℃，线膨胀系数在(40-65)×10^-7/℃，将玻璃封接料均匀涂覆在玻璃截管和铁镍可伐环之间，在设定的封接气氛环境中熔封接玻璃截管和铁镍可伐环。

2.根据权利要求1所述的线聚焦太阳能强化集热管，其环形波节或螺旋波节金属内管的制作步骤是：

1)按塑形变量长度和集热管所需长度截取无缝钢管，金属内管内径在25-80mm；壁厚在0.3-3mm；

2)在膜腔内采用油压胀型法、或聚胺脂胀块制取法、或高温气压胀型法制作环形波节或螺旋波节，波节高度根据工质特性和流速确定，优选1-3mm；

3)波节长度以集热管内径为标准分为短距波节，即波节长度小于集热管内径，等距波节即波节长度等于集热管内径，或长距波节即波节长度大于集热管内径，其中优选等距波节结构，经矫直后保证轴向弯曲度小于3％；

4)通过氦质谱检漏，确保无缝钢管的气密性；

5)把金属内管放置在500℃真空环境中进行高温除气，不锈钢管可设定在400℃；除气室内可加氮气或其他气体保护，防止金属内管表面过渡氧化；

6)对成型的波节管进行表面抛光，如采用的是高亮度不锈钢无缝管则可以减除该步骤；

7)真空溅射耐高温选择性热吸收涂层。