專利名稱：熱管式真空集熱管的制造方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種熱管式真空集熱管的制造方法。
背景技術：
熱管式真空太陽能集熱管(簡稱熱管式真空管或熱管真空管或集熱管)，是金屬吸熱體太陽能真空集熱管的一種，熱管真空管同時具備了全玻璃真空管良好的集熱和保溫性能，以及平板式集熱器金屬的良好導熱性能和機械強度，并且它以熱管作為核心傳熱元件，具有其它類型的太陽能集熱產(chǎn)品不可替代的優(yōu)勢。熱管真空管產(chǎn)品在太陽能光熱領域的應用已經(jīng)有20多年的歷史，因其生產(chǎn)技術要求較高，生產(chǎn)工藝復雜，并且以銅和鋁為主要材料，成本高于全玻璃真空管產(chǎn)品，一直以來市場應用相對較少。目前，太陽能光熱領域應用范圍不斷擴大，市場對高品質(zhì)太陽能集熱產(chǎn)品的需求越來越大，熱管真空管太陽能產(chǎn)品已被廣大用戶認可和廣泛使用。如圖1所示，熱管式真空集熱管主要由包括熱管1、表面鍍有選擇性吸收涂層的金屬吸熱板2、玻璃管3以及消氣劑4、彈簧支架5等附件組成。所述熱管I包括冷凝段Ia和蒸發(fā)段lb。其中，熱管內(nèi)部充注有熱管工質(zhì)，經(jīng)排氣處理后封閉為真空狀態(tài)。熱管I以焊接在其上的金屬封蓋Ic為界分為冷凝段Ia和蒸發(fā)段Ib兩部分，金屬封蓋Ic和玻璃管3封接經(jīng)排氣處理后形成集熱管，熱管蒸發(fā)段Ib和焊接其上的金屬吸熱板2封裝在真空管內(nèi)。熱管蒸發(fā)段Ib用來吸收金屬吸熱板2采集到的太陽能熱量并傳遞到冷凝段la，冷凝段Ia再將太陽能熱量傳遞給被加熱的工質(zhì)。相關的真空集熱管的加工工藝包括下述步驟:A、形成熱管:形成熱管I的管殼，將金屬封蓋Ic焊接在熱管的管殼上，金屬封蓋Ic上具有集熱管排氣嘴，金屬封蓋Ic將熱管I分為冷凝段Ia和蒸發(fā)段Ib兩部分，將熱管I的管殼整體進行真空除氣，接著采用沸騰排氣法制成熱管；所述沸騰排氣法的具體步驟有，將液體工質(zhì)灌入熱管I的管殼內(nèi)，對灌入液體工質(zhì)加熱至沸騰，產(chǎn)生的蒸汽逐步驅(qū)趕并攜帶熱管內(nèi)的空氣一起排出熱管外，直至將熱管內(nèi)的空氣全部趕出，待留存熱管內(nèi)的工質(zhì)量達到所需值后，在熱狀態(tài)下迅速用冷焊方法將熱管灌液管的管口封住，然后再采用氬弧焊將管口熔封牢固，就此完成熱管的制作。B、形成吸熱板總成:采用焊接的方式將金屬吸熱板2焊接在熱管I的蒸發(fā)段Ib上，在金屬吸熱板2上分別安裝彈簧支架5和消氣劑4。C、形成玻璃管3，所述玻璃管的一端封閉，另一端開口 ；D、形成熱管式真空集熱管:將熱管I的蒸發(fā)段Ib及金屬吸熱板2裝入玻璃管3內(nèi)，并采用熱壓封接的方式將金屬封蓋Ic與玻璃管3封接在一起；接著加熱集熱管，并從金屬封蓋Ic的集熱管排氣嘴抽真空，待集熱管內(nèi)的真空度達到所需要求時，停止排氣并迅速地封堵排氣嘴；烤消氣劑4，以激活消氣劑，從而保持集熱管內(nèi)的真空度。上述加工工藝中，是先制作出完整的熱管1，再進行后續(xù)的真空集熱管的制作，即熱管的管殼真空除氣和集熱管的真空排氣分別在制作的不同階段分別單獨進行。而由于熱管I的管殼預先真空除氣，由于經(jīng)過高溫處理，會使得熱管變軟，不利于熱管與金屬吸熱板的焊接。此外，由于熱管I先制作完成，待后續(xù)制作真空集熱管時在進行集熱管排氣エ序時，熱管I再次受到加熱，熱管I的內(nèi)壓過大，容易損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種熱管式真空集熱管的制造方法，其有利于金屬吸熱板與熱管的焊接。本發(fā)明的上述目的可采用下列技術方案來實現(xiàn):一種熱管式真空集熱管的制造方法，所述制造方法包括步驟:A、提供熱管的管売，在熱管的管殼上焊接金屬封蓋，所述金屬封蓋將管殼分為冷凝段和蒸發(fā)段兩部分，以形成未灌液的熱管半成品，所述熱管半成品上設有熱管排氣嘴，所述熱管排氣嘴設置在所述管殼的冷凝段上、將金屬吸熱板焊接在所述管殼的蒸發(fā)段上，并在金屬吸熱板上分別安裝支架和消氣劑，以形成吸熱板組件；C、形成玻璃管，所述玻璃管的一端封閉，另一端開ロ，所述金屬封蓋或所述玻璃管上設置有集熱管排氣嘴；D、將所述吸熱板組件具有金屬吸熱板的一端裝入所述玻璃管內(nèi)，并將所述金屬封蓋與玻璃管的開ロ的一端封接在一起，形成集熱管半成品；E、加熱所述玻璃管，同時對集熱管排氣嘴和熱管排氣嘴抽真空，通過集熱管排氣嘴對所述集熱管進行真空排氣，通過熱管排氣嘴對所述熱管的管殼內(nèi)表面進行真空除氣，待集熱管內(nèi)的真空度達到規(guī)定要求時，同時停止對熱管管殼的真空除氣和對集熱管的真空排氣，并封堵集熱管排氣嘴；F、烤所述消氣劑，以激活消氣劑；G、對所述熱管的管殼內(nèi)抽真空，使管殼處于真空環(huán)境下，接著將熱管エ質(zhì)注入所述管殼內(nèi)，并將管殼的管ロ封堵，從而形成熱管式真空集熱管。如上所述的熱管式真空集熱管的制造方法，在所述步驟A中，通過所述熱管排氣嘴對所述熱管的管殼的冷凝段進行預先真空除氣。如上所述的熱管式真空集熱管的制造方法，所述步驟E中，將所述玻璃管加熱至300500 V，通過所述集熱管排氣嘴對所述集熱管進行真空排氣，并同時通過所述熱管排氣嘴對所述熱管的管殼進行真空除氣。如上所述的熱管式真空集熱管的制造方法，所述步驟E中，對所述熱管的管殼進行真空除氣的步驟為:在真空狀態(tài)下，對所述熱管的管殼抽真空，用于減少管殼表面吸附的氣體和管殼內(nèi)部吸收的氣體，抽真空的時間持續(xù)至少1-2小時。如上所述的熱管式真空集熱管的制造方法，所述步驟E中，通過所述集熱管排氣嘴對所述集熱管進行真空排氣的步驟為:在真空條件下，從所述集熱管排氣嘴抽氣，以除去所述集熱管內(nèi)部吸收的氣體和表面吸附的氣體，在300500°C溫度下，抽氣的時間至少保持I小時。如上所述的熱管式真空集熱管的制造方法，所述步驟D中，所述金屬封蓋與玻璃管的開ロ端封接是采用熱壓封接的エ藝形成。如上所述的熱管式真空集熱管的制造方法，所述步驟D中，所述金屬封蓋與玻璃管的開ロ端封接是采用火封方法。本發(fā)明的特點和優(yōu)點是:
相關技術中由于熱管的管殼整體先真空除氣，由于經(jīng)過高溫處理，使得熱管變軟，特別不利于金屬吸熱板與熱管的焊接；本發(fā)明實施例將熱管的管殼真空除氣和集熱管的真空排氣同時進行，之后再采用真空排氣灌液法制作熱管，如此有利于金屬吸熱板與熱管的焊接，并避免了集熱管真空排氣時熱管高溫內(nèi)壓過大，破壞熱管。此外，由于熱管管殼真空除氣和集熱管的真空排氣同時進行，可進行一次加熱(例如均加熱至400°C )，即可以合并高溫工序，有利于節(jié)能，且熱管的管殼的真空除氣和集熱管的真空排氣均是在加熱時進行的，從而提高了熱管和集熱管的排氣溫度，進而可提高真空性能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是熱管式真空集熱管的結(jié)構示意圖；圖2是熱管的原理示意圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。配合圖1所示，本發(fā)明提出的熱管式真空集熱管的制造方法，包括步驟:A、提供熱管I的管殼，在熱管I的管殼上焊接金屬封蓋lc，所述金屬封蓋Ic將管殼分為冷凝段Ia和蒸發(fā)段Ib兩部分，以形成未灌液的熱管半成品，所述熱管半成品上設有熱管排氣嘴1山所述熱管排氣嘴Id設置在所述管殼的冷凝段Ia上；B、將金屬吸熱板2焊接在所述管殼的蒸發(fā)段Ib上，并在金屬吸熱板2上分別安裝支架5和消氣劑4，以形成吸熱板組件；C、形成玻璃管3，所述玻璃管3的一端封閉，另一端開口，所述金屬封蓋Ic或所述玻璃管3上設置有集熱管排氣嘴Ie ；D、將所述吸熱板組件具有金屬吸熱板2的一端裝入所述玻璃管3內(nèi)，并將所述金屬封蓋Ic與玻璃管3的開口的一端封接在一起,形成集熱管半成品；E、加熱所述玻璃管3，同時對集熱管排氣嘴Ie和熱管排氣嘴Id抽真空，通過集熱管排氣嘴Ie對所述集熱管進行真空排氣，同時通過熱管排氣嘴Id對所述熱管I的管殼進行真空除氣,待集熱管內(nèi)的真空度達到規(guī)定要求時，同時停止對管殼的真空除氣和對集熱管的真空排氣，并封堵集熱管排氣嘴；F、烤所述消氣劑4，以激活消氣劑，保持集熱管內(nèi)的真空度；G、對所述熱管I的管殼內(nèi)抽真空，使管殼處于真空環(huán)境下，接著將熱管工質(zhì)注入所述管殼內(nèi)，并將管殼的管口封堵，從而形成熱管式真空集熱管。
本實施例的熱管式真空集熱管的工作原理是，太陽輻射經(jīng)過玻璃管3透射，被金屬吸熱板2接收，金屬吸熱板2將太陽輻射能轉(zhuǎn)化成熱能，再傳遞給熱管1，使熱管I的蒸發(fā)段Ib內(nèi)的エ質(zhì)迅速氣化，エ質(zhì)蒸汽上升到熱管的冷凝段la，在較冷的內(nèi)表面上凝結(jié)，釋放出蒸發(fā)潛熱，冷凝后的液態(tài)エ質(zhì)依靠自身重力回流到熱管的蒸發(fā)段lb，繼而再重復上述過程。本實施例將熱管I的管殼真空除氣和集熱管的真空排氣同時進行，之后再采用真空排氣灌液法制作熱管1，如此有利于金屬吸熱板2與熱管I的焊接，并避免了熱管I在集熱管真空排氣時高溫內(nèi)壓過大，破壞熱管I。此外，由于熱管管殼真空除氣和集熱管的真空排氣同時進行，可進行一次加熱(例如均加熱至400°C )，即可以合并高溫エ序，有利于節(jié)能，且熱管的管殼的真空除氣和集熱管的真空排氣均是在加熱時進行的，從而提高了熱管I和集熱管的排氣溫度，進而可提高集熱管真空性能。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，在所述步驟A中，通過所述熱管排氣嘴Id對所述熱管I的管殼的冷凝段Ia進行預先真空除氣。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述步驟E中，將所述玻璃管3加熱至300500°C，通過集熱管排氣嘴Ie對所述集熱管進行真空排氣，同時通過所述熱管排氣嘴Id對所述熱管I的管殼進行真空除氣。本實施例采用在真空狀態(tài)下加熱所述玻璃管3的方法來加速氣體的排放，邊烘烤邊抽真空。進ー步而言，所述步驟E中，對所述熱管I的管殼進行真空除氣的步驟為:在真空狀態(tài)下，對所述熱管I的管殼抽真空，用于減少管殼表面吸附的氣體和管殼內(nèi)部吸收的氣體，抽真空的時間持續(xù)至少1-2小時。所述步驟E中，通過集熱管排氣嘴Ie對所述集熱管進行真空排氣的步驟為:在真空條件下，從所述集熱管排氣嘴Ie抽氣，以除去所述集熱管內(nèi)部吸收的氣體和表面吸附的氣體，抽氣的時間至少保持I小時。本實施例中，對集熱管通過邊加熱邊抽真空的方式進行排氣，可除去集熱管的空間內(nèi)所有表面吸附的氣體和集熱管內(nèi)部的氣體。其中，所有表面包括有玻璃管3內(nèi)壁，金屬吸熱板2的表面,熱管的管殼的外表面,金屬封蓋Ic的內(nèi)表面和支架5。進ー步而言，通過集熱管排氣嘴對所述集熱管進行真空排氣的步驟為:在真空條件下，加熱所述集熱管至300500°C，并保持I小吋。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述步驟D中，所述金屬封蓋Ic與玻璃管3的開ロ端封接是可采用熱壓封接的エ藝形成。將膨脹系數(shù)差別很大的金屬封蓋Ic和玻璃管3封接在一起是熱管式真空集熱管的ー個關鍵技術。本實施例的熱壓封接，也稱為固態(tài)封接，它是利用一種塑性較好的金屬作為焊料，在加熱加壓的條件下將金屬封蓋Ic和玻璃管3封接在一起。熱壓封接技術具有封接溫度低、封接速度快、封接材料匹配要求低等優(yōu)點，熱壓封接使用的焊料可有鉛、鋁等。此外，所述金屬封蓋Ic與玻璃管3的開ロ端封接亦可采用火封方法。火封，也稱為熔封，它是將一種熱膨脹系數(shù)與金屬相近的玻璃，利用火焰將玻璃熔化后封接在一起。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述熱管I是ー種利用氣化潛熱高效傳遞熱能的強化傳熱原件。由于它具有超強的熱傳導能力，其導熱系數(shù)為銅的數(shù)千倍，而且?guī)子跊]有熱損耗，因此它被稱作為傳熱超導體。熱管I構造簡單，無運動部件，十分經(jīng)濟可靠。所述熱管I可為重力熱管，也稱為熱虹吸管，例如為紫銅重力熱管。重力熱管的蒸發(fā)段Ib在熱管的下部，冷凝段Ia在上部，內(nèi)部沒有吸液芯，工作液依靠凝結(jié)液的自身重力從冷凝段Ia回流到蒸發(fā)段lb。它通過工作液的不斷蒸發(fā)、凝結(jié)，把熱管下半部熱源的能量傳遞到熱管上半部的冷源中去。重力熱管的工作原理是，配合圖2所示，在密閉的熱管內(nèi)先抽成真空，在此狀態(tài)下充入適量的工質(zhì)液體，在熱管I的下端加熱，工質(zhì)液體吸收熱量(如箭頭A所示)汽化為蒸汽Z，在微小的壓差下上升到熱管I的上端，并向外界放出熱量(如箭頭B所示)凝結(jié)成液體Y，冷凝液在重力的作用下沿熱管內(nèi)壁返回到受熱段并再次受熱汽化，如此循環(huán)往復連續(xù)不斷地將熱量由一端傳向另一端。進一步而言，所述熱管I可為銅-水熱管，水與銅管殼有很好的相容性、飽和蒸汽壓低、提純?nèi)菀撞⑶宜臍饣瘽摕嶂递^大。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述金屬吸熱板2可為平面翼片吸熱板，所述金屬吸熱板2與熱管I的蒸發(fā)段Ia緊密相連，金屬吸熱板2的表面鍍有選擇性吸收涂層，可充分吸收太陽輻射轉(zhuǎn)化成熱能。進一步而言,所述金屬吸熱板2可為無氧銅吸熱板或純鋁吸熱板,金屬吸熱板2表面采用磁控濺射工藝形成高吸收率、低發(fā)射率的選擇性吸收涂層。金屬吸熱板2與熱管I通過超聲焊接或激光焊接結(jié)合在一起，或通過壓合嵌套在一起，確保熱量快速傳導。有工質(zhì)的熱管式真空集熱管的集熱過程為，太陽光線透過真空管外層玻璃，進入真空層，照射到內(nèi)玻璃管表面的涂層上，然后光線再通過工質(zhì)將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給熱管的蒸發(fā)段。以上所述僅為本發(fā)明的幾個實施例，本領域的技術人員依據(jù)申請文件公開的可以對本發(fā)明實施例進行各種改動，變型或組合而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權利要求
1.一種熱管式真空集熱管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括步驟: A、提供熱管的管殼，在熱管的管殼上焊接金屬封蓋，所述金屬封蓋將管殼分為冷凝段和蒸發(fā)段兩部分，以形成未灌液的熱管半成品，所述熱管半成品上設有熱管排氣嘴，所述熱管排氣嘴設置在所述管殼的冷凝段上； B、將金屬吸熱板焊接在所述管殼的蒸發(fā)段上，并在金屬吸熱板上分別安裝支架和消氣齊U，以形成吸熱板組件； C、形成玻璃管，所述玻璃管的一端封閉，另一端開ロ，所述金屬封蓋或所述玻璃管上設置有集熱管排氣嘴； D、將所述吸熱板組件具有金屬吸熱板的一端裝入所述玻璃管內(nèi)，并將所述金屬封蓋與玻璃管的開ロ的一端封接在一起，形成集熱管半成品； E、加熱所述玻璃管，同時對集熱管排氣嘴和熱管排氣嘴抽真空，通過集熱管排氣嘴對所述集熱管進行真空排氣，通過熱管排氣嘴對所述熱管的管殼內(nèi)表面進行真空除氣，待集熱管內(nèi)的真空度達到規(guī)定要求時，同時停止對熱管管殼的真空除氣和對集熱管的真空排氣，并封堵集熱管排氣嘴； F、烤所述消氣劑，以激活消氣劑； G、對所述熱管的管殼內(nèi)抽真空，使管殼處于真空環(huán)境下，接著將熱管エ質(zhì)注入所述管殼內(nèi)，并將管殼的管ロ封堵，從而形成熱管式真空集熱管。
2.根據(jù)權利要求1所述的熱管式真空集熱管的制造方法，其特征在于，在所述步驟A中，通過所述熱管排氣嘴對所述熱管的管殼的冷凝段進行預先真空除氣。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的熱管式真空集熱管的制造方法，其特征在于，所述步驟E中，將所述玻璃管加熱至300500°C，通過所述集熱管排氣嘴對所述集熱管進行真空排氣，并同時通過所述熱管排氣嘴對所述熱管的管殼進行真空除氣。
4.根據(jù)權利要求3所述的熱管式真空集熱管的制造方法，其特征在于，所述步驟E中，對所述熱管的管殼進行真空除氣的步驟為:在真空狀態(tài)下，對所述熱管的管殼抽真空，用于減少管殼表面吸附的氣體和管殼內(nèi)部吸收的氣體,抽真空的時間持續(xù)至少1-2小時。
5.根據(jù)權利要求3所述的熱管式真空集熱管的制造方法，其特征在于，所述步驟E中，通過所述集熱管排氣嘴對所述集熱管進行真空排氣的步驟為:在真空條件下，從所述集熱管排氣嘴抽氣，以除去所述集熱管內(nèi)部吸收的氣體和表面吸附的氣體，在300500°C溫度下，抽氣的時間至少保持I小吋。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的熱管式真空集熱管的制造方法，其特征在于，所述步驟D中，所述金屬封蓋與玻璃管的開ロ端封接是采用熱壓封接的エ藝形成。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的熱管式真空集熱管的制造方法，其特征在于，所述步驟D中，所述金屬封蓋與玻璃管的開ロ端封接是采用火封方法。
全文摘要
一種熱管式真空集熱管的制造方法，其步驟A、提供熱管的管殼，在管殼上焊接金屬封蓋；B、將吸熱板焊接在熱管蒸發(fā)段上，并在吸熱板上分別安裝支架和消氣劑，形成吸熱板組件；C、形成玻璃管；D、將吸熱板組件裝入玻璃管內(nèi)，并將金屬封蓋與玻璃管的開口一端封接，形成集熱管；E、加熱玻璃管，同時對集熱管排氣嘴和熱管排氣嘴抽真空，對集熱管進行真空排氣，對管殼進行真空除氣，待集熱管內(nèi)的真空度達到規(guī)定要求時，同時停止對管殼的真空除氣和對集熱管的真空排氣，并封堵集熱管排氣嘴；F、烤消氣劑；G、對熱管的管殼內(nèi)抽真空，使管殼處于真空環(huán)境下，接著將熱管工質(zhì)注入管殼內(nèi)，并將管殼的管口封堵，從而形成熱管式真空集熱管。
文檔編號F24J2/46GK103090570SQ20131006320
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權日2013年2月28日
發(fā)明者葛洪川, 蔣富林, 孫偉, 高漢三 申請人:北京金陽科創(chuàng)太陽能技術有限公司