[发明专利]一种直通式太阳能真空集热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种集热器，具体说是一种直通式太阳能真空集热器。

背景技术

直通式太阳能真空集热器是一种太阳能热利用产品，其基本结构是内部为直通式的金属管，外部采用玻璃管，金属内管和玻璃外管之间进行密封连接，两者之间抽真空。使用时，阳光照射金属内管，加热其中的流体介质，如水、水蒸汽、导热油、熔融盐等。目前该类产品已广泛应用于太阳能热水器等中低温环境中，最高使用温度一般小于200℃，而在太阳能空调制冷、太阳能海水淡化、槽式太阳能热发电等太阳能中高温应用中，其最高使用温度一般大于200℃，最高可超过500℃，则存在较多的问题。

该产品在中高温应用中，主要存在的技术难题是现有金属内管和玻璃外管的封接部位难以承受较高的温度。由于玻璃和金属的膨胀系数存在差异，两者直接封接后，在使用过程中温度发生变化时会在玻璃中产生较大的应力，可导致产品真空破坏，严重时会使玻璃破裂。目前在直通式太阳能真空集热器产品中，其封接工艺主要有匹配封接、钎封和过渡封接等形式，这些封接工艺在实际应用中均存在一些不足。

匹配封接需要选择一种与玻璃膨胀系数相近的金属与玻璃外管进行封接，然后该金属再与金属内管焊接。由于难以找到在较广温度范围内与玻璃外管材料膨胀系数相同或相近的金属，所以该方法受到了很大的限制。

过渡封接一般采用多种膨胀系数相近的玻璃进行分段连接，直至最后一段玻璃的膨胀系数与所要封接的金属接近，然后该段玻璃再与金属熔接，该封接方法工艺复杂，只能手工完成，对操作人员依赖程度高，生产效率低，成品率低，强度不高。

钎封一般采用较软的金属填充在玻璃和金属之间进行封接，例如铅，但由于铅金属熔点(327.5℃)较低，产品所能达到的使用温度较低(不高于铅金属的熔点)。

此外还有采用铝或铜等金属作为中间材料的压封工艺等，也存在工艺复杂，可靠性低，强度不足等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种直通式太阳能真空集热器，解决现有应用于中高温环境的集热器产品所存在的成品率低、生产效率低、寿命短、质量不稳定问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种直通式太阳能真空集热器，它包括金属内管和玻璃外管，在金属内管与玻璃外管之间设有连接结构；所述的连接结构包括波纹管、支撑环和连接装置；波纹管的一端与金属内管外壁固定连接，波纹管的另一端与支撑环固定连接；支撑环通过连接装置与玻璃外管固定连接；金属内管另外一端与玻璃外管的连接处设有相同的连接结构；金属内管和玻璃外管之间通过连接结构形成真空夹层。

本发明中，所述的支撑环的下端外径略大于玻璃外管的内径，支撑环的下端向内折弯成下折弯端；支撑环的上端外径小于玻璃外管的内径，且在支撑环的上边沿向外延伸成上折弯端，所述的上折弯端包括横向折边和竖向折边。当连接装置为连接管时，波纹管、支撑环有如下两种连接方式：波纹管的下端管壁与所述的支撑环的下折弯端固定，上折弯端的竖向折边与连接装置固定；波纹管上端与金属内管的外壁固定连接；波纹管的下端管壁与金属内管的外壁固定连接；波纹管上端与所述的支撑环的下折弯端固定，上折弯端的竖向折边与连接装置固定。

本发明中，支撑环还有另一种结构：即支撑环的下端外径略大于玻璃外管的内径，支撑环的下端向内折弯成下折弯端；支撑环的上端外径小于玻璃外管的内径，且在支撑环的上边沿向外延伸成上折弯端，所述的上折弯端包括横向折边；与之适配的连接装置为连接环，此时波纹管与支撑环、连接装置有如下两种连接方式：所述的波纹管的下端固定在金属内管上，波纹管的上端与支撑环的下折弯端固定连接；所述的玻璃外管的端部设有向内折弯的弯头，所述的连接装置为与弯头宽度适配的连接环，连接环固定在弯头上，支撑环的上折弯端的横向折边固定在连接环上；所述的波纹管的上端固定在金属内管上，波纹管的下端与支撑环的下折弯端固定连接；所述的玻璃外管的端部设有向内折弯的弯头，所述的连接装置为与弯头宽度适配的连接环，连接环固定在弯头上，支撑环的上折弯端的横向折边固定在连接环上。

本发明中，为防止使用过程中意外损坏连接装置，在玻璃外管与金属内管两端的连接结构外设有与之适配的保护罩。

本发明中，所述的支撑环的下折弯端的边沿间隔设有凹槽，使得支撑环的下折弯端具备一定的形变能力，避免支撑环的下折弯端受热膨胀或收缩而损坏玻璃外管。