本發(fā)明屬于太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種金屬直通真空集熱管的端部密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

太陽能集熱管是通過將太陽光經(jīng)槽型拋物面反射形成線性光斑帶，集熱管放置于光斑帶上，吸收熱量并加金屬內(nèi)管中的物質(zhì)，為減少集熱管的熱損失，必須將金屬內(nèi)管和玻璃外管之間抽成真空，目前一般生產(chǎn)中將真空度控制在0.013pa，因此，金屬內(nèi)管和玻璃的封接處要保證緊密連接，使漏氣率盡量降低。

但前常用的可伐合金與太陽能高硼玻璃熱膨脹系數(shù)存在較大差值，二者很難直接進(jìn)行封接，生產(chǎn)中通常是添加一段過渡玻璃來解決封接的問題，過渡玻璃的膨脹系數(shù)介于玻璃與金屬之間，其兩端分別與金屬和玻璃外管封接，以達(dá)到減小應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)密封的技術(shù)效果，如專利號(hào)為“201010116612.9”的中國專利，即公開了一種太陽能集熱管金屬與玻璃的封接方法，但該專利過渡玻璃與玻璃外管是采用刀口切入玻璃的方式進(jìn)行熔封，這種刀口封接方式機(jī)械強(qiáng)度較小，過渡玻璃與玻璃外管在高溫、高壓力、熱應(yīng)力或外力磕碰的作用下易脫離，刀口封接方式不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化量產(chǎn)。增加漏氣的可能性，最終降低整個(gè)裝置的氣密性，因此，研制一種過渡玻璃與玻璃外管間的連接方式，增加真空集熱管的氣密性，一直是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足一種金屬直通真空集熱管的端部密封結(jié)構(gòu)，本金屬直通真空集熱管的端部密封結(jié)構(gòu)在高溫高壓下可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定密封，增加裝置的氣密性。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種金屬直通真空集熱管的端部密封結(jié)構(gòu)，包括金屬內(nèi)管和罩玻璃管，所述金屬內(nèi)管穿插在所述罩玻璃管的內(nèi)部且金屬內(nèi)管的兩端伸出所述罩玻璃管的外部，所述罩玻璃管的兩端與金屬內(nèi)管之間均設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)包括聯(lián)接套、波紋管、端蓋、端蓋過渡套和異形法蘭，所述聯(lián)接套的中部設(shè)有內(nèi)孔，所述金屬內(nèi)管穿插在聯(lián)接套的內(nèi)孔內(nèi)且所述金屬內(nèi)管與聯(lián)接套密封連接，所述聯(lián)接套的下端與所述波紋管的下端密封連接，所述波紋管的上端與異形法蘭的下端密封連接，所述異形法蘭的外表面與端蓋的內(nèi)表面密封連接，所述端蓋與端蓋過渡套固定連接從而構(gòu)成端蓋組焊件，所述端蓋組焊件與罩玻璃管熔封連接。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述端蓋采用u型彈性波節(jié)結(jié)構(gòu)，所述端蓋由內(nèi)孔翻直邊段、底部波節(jié)段和第一外圓翻邊段從內(nèi)向外依次連接組成。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述端蓋過渡套采用u型彈性波節(jié)結(jié)構(gòu)，所述端蓋過渡套由第二外圓翻邊段、外圓翻直邊段及內(nèi)孔翻邊段從外向內(nèi)依次連接組成。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述端蓋和端蓋過渡套采用層疊式焊接方式，所述端蓋的第一外圓翻邊段采用騎縫金屬焊接方式與所述端蓋過渡套的第二外圓翻邊段密封連接從而構(gòu)成端蓋組焊件，所述端蓋組焊件為雙u型波節(jié)結(jié)構(gòu)，所述端蓋組焊件中的端蓋過渡套的外圓翻直邊段與罩玻璃管的端部熔封連接，所述端蓋的內(nèi)孔翻直邊段與端蓋過渡套的第二外圓翻邊段的距離是1～40mm。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述波紋管由上水平端面、中部波紋段和下水平端面依次連接組成。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述異形法蘭采用沖壓件形式，所述異形法蘭由外圓面段、弧形波節(jié)段、底部翻邊段從上向下依次連接組成。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述異形法蘭的底部翻邊段通過騎縫金屬焊接方式與所述波紋管的上水平端面密封連接，所述異形法蘭的外圓面段通過騎縫金屬焊接方式與所述端蓋的內(nèi)孔的側(cè)壁密封連接。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述波紋管的內(nèi)徑小于異形法蘭上端的水平端面的直徑，所述異形法蘭采用硬態(tài)材料，所述波紋管內(nèi)徑大于金屬內(nèi)管外徑，所述異形法蘭與波紋管環(huán)形焊接方式，所述異形法蘭上端的水平端面與聯(lián)接套上端的水平端面的距離是1～40mm，所述異形法蘭的厚度為0.3mm～1mm，所述端蓋的厚度為0.3mm～1mm，所述端蓋過渡套的厚度為0.3mm～1mm，所述端蓋和端蓋過渡套為彈性金屬材質(zhì)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述聯(lián)接套的上端設(shè)有端部縮口部分，所述聯(lián)接套的端部縮口部分采用金屬焊接方式與金屬內(nèi)管的外表面密封連接，所述聯(lián)接套的下端設(shè)有底部水平翻邊段，所述聯(lián)接套下端的底部水平翻邊段通過騎縫金屬焊接方式與波紋管的下水平端面密封連接。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述金屬內(nèi)管和罩玻璃管之間為真空夾層，所述金屬內(nèi)管上帶有選擇性吸收涂層，所述金屬內(nèi)管為等徑直通管，所述金屬內(nèi)管是不銹鋼管、銅管或內(nèi)銅外鋼結(jié)構(gòu)的金屬復(fù)合管，所述的罩玻璃管為中硼硅玻璃或高硼硅玻璃，所述罩玻璃管的膨脹系數(shù)為(3.0x10^-6)m/k～(8.0x10^-6)m/k，所述端蓋和端蓋過渡套的膨脹系數(shù)為(4.0x10^-6)m/k～(6.0x10^-6)m/k。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明中的端蓋和端蓋過渡套采用層疊式樣彈性雙u型設(shè)計(jì)，確保罩玻璃管受到外力時(shí)候，抵消端蓋組焊件與罩玻璃管膨脹時(shí)的膨脹差，從而確保端蓋組焊件與罩玻璃管熔封性能安全可靠；玻璃金屬熔封面為端蓋過渡套的外圓翻直邊段，相比傳統(tǒng)的刀口封性能更可靠，更適應(yīng)自動(dòng)化量產(chǎn)，熔封的封接強(qiáng)度大幅增加，在高溫、高壓力作用下不易脫落，密封性能更好。由于金屬內(nèi)管和罩玻璃管之間為真空夾層，在防腐處理方面，只需要對(duì)端蓋進(jìn)行防腐處理，端蓋過渡套由于處于真空環(huán)境，無需對(duì)其防腐處理。

(2)本發(fā)明相比國內(nèi)外常用的車削加工的臺(tái)階式法蘭,臺(tái)階式法蘭的成品與波紋管材料壁厚差異性大，焊接效果不好，本發(fā)明的異形法蘭采用沖壓件形式，采用薄板沖壓形式，材料壁厚與波紋管壁厚相近，容易焊接，焊接效果好；適合大批量生產(chǎn)，還節(jié)約用料；異形法蘭的材料為硬態(tài)，更好的承受金屬內(nèi)管高溫變形所帶來的線性膨脹。

(3)本發(fā)明的波紋管的內(nèi)徑小于異形法蘭上端的水平端面的直徑，且異形法蘭所選材料為硬態(tài)，可以有效的防止波紋管滑動(dòng)過程中的徑向跳動(dòng)，波紋管在異形法蘭軸向擠壓，波紋管內(nèi)徑大于金屬內(nèi)管外徑，可以防止波紋管與金屬內(nèi)管受熱后的滑動(dòng)摩擦，更好的提高波紋管使用壽命，波紋管處于罩玻璃管內(nèi)部的較好的環(huán)境狀態(tài)下，相比同類產(chǎn)品的外置波紋管，對(duì)波紋管防腐起到很好的保護(hù)。相比外置波紋管，本發(fā)明采用的內(nèi)置波紋管更好的降低自身的熱損。異形法蘭與波紋管采用的環(huán)形焊接方式更易焊接，能大幅度提高焊接效率和焊接質(zhì)量。

(4)本發(fā)明的聯(lián)接套采用端部縮口方式，減少了金屬內(nèi)管與聯(lián)接套的焊接面，降低了工作狀態(tài)下的金屬內(nèi)管的熱量損失。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體外形圖。

圖2為本發(fā)明的整體剖視圖。

圖3為本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)的放大剖視圖。

圖4為本發(fā)明的端蓋的剖視圖。

圖5為本發(fā)明的端蓋過渡套的剖視圖。

圖6為本發(fā)明的端蓋組焊件的剖視圖。

圖7為本發(fā)明的端蓋組焊件與罩玻璃管熔封連接的剖視圖。

圖8為本發(fā)明的波紋管的剖視圖。

圖9為本發(fā)明的異形法蘭的剖視圖。

圖10為現(xiàn)有技術(shù)的臺(tái)階式法蘭和本發(fā)明的異形法蘭的剖視對(duì)比圖。

圖11為本發(fā)明的波紋管、異形法蘭和端蓋依次連接的剖視圖。

圖12為本發(fā)明的聯(lián)接套的剖視圖。

圖13為本發(fā)明的聯(lián)接套和波紋管的剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)圖1和圖13對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作出進(jìn)一步說明：

圖1為一種金屬直通真空集熱管的端部密封結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為一種金屬直通真空集熱管的端部密封結(jié)構(gòu)的整體剖視圖，具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括金屬內(nèi)管1和罩玻璃管7，金屬內(nèi)管1穿插在罩玻璃管7的內(nèi)部且金屬內(nèi)管1的兩端伸出罩玻璃管7的外部，罩玻璃管7的兩端與金屬內(nèi)管1之間均設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，密封結(jié)構(gòu)包括聯(lián)接套2、波紋管3、端蓋5、端蓋過渡套4和異形法蘭6，聯(lián)接套2的中部設(shè)有內(nèi)孔，金屬內(nèi)管1穿插在聯(lián)接套2的內(nèi)孔內(nèi)且金屬內(nèi)管1與聯(lián)接套2密封連接，聯(lián)接套2的下端與波紋管3的下端密封連接，波紋管3的上端與異形法蘭6的下端密封連接，異形法蘭6的外表面與端蓋5的內(nèi)表面密封連接，端蓋5與端蓋過渡套4固定連接從而構(gòu)成端蓋組焊件，端蓋組焊件與罩玻璃管7熔封連接。其中密封結(jié)構(gòu)保證了金屬內(nèi)管1和罩玻璃管7的同心。金屬內(nèi)管1的兩端和中部均為等徑，金屬內(nèi)管1的左右兩端均采用聯(lián)接套2、波紋管3、異形法蘭6和端蓋組焊件依次由內(nèi)到外依次構(gòu)成。金屬內(nèi)管1為直通金屬內(nèi)管。

本實(shí)施例中，參見圖4，端蓋5采用u型彈性波節(jié)結(jié)構(gòu)，端蓋5由內(nèi)孔翻直邊段5-1、底部波節(jié)段5-3和第一外圓翻邊段5-2從內(nèi)向外依次連接組成。

本實(shí)施例中，參見圖5，端蓋過渡套4采用u型彈性波節(jié)結(jié)構(gòu)，端蓋過渡套4由第二外圓翻邊段4-1、外圓翻直邊段4-2及內(nèi)孔翻邊段4-3從外向內(nèi)依次連接組成。

本實(shí)施例中，參見圖6，端蓋5和端蓋過渡套4采用層疊式焊接方式，端蓋5的第一外圓翻邊段5-2采用騎縫金屬焊接方式與端蓋過渡套4的第二外圓翻邊段4-1密封連接從而構(gòu)成端蓋組焊件，端蓋組焊件為雙u型波節(jié)結(jié)構(gòu)，端蓋組焊件中的端蓋過渡套4的外圓翻直邊段4-2與罩玻璃管7熔封連接(熔封位置為圖6中標(biāo)有實(shí)心剖面線的區(qū)域，具體熔封后的結(jié)構(gòu)如圖7所示)，端蓋5的內(nèi)孔翻直邊段5-1與端蓋過渡套4的第二外圓翻邊段4-1的距離l是1～40mm。本實(shí)施例中的端蓋5和端蓋過渡套4采用層疊式樣彈性雙u型設(shè)計(jì)，確保端蓋組焊件與罩玻璃管7熔封性能安全可靠；本實(shí)施例中的玻璃金屬熔封面為端蓋過渡套4的外圓翻直邊段4-2，相比傳統(tǒng)的刀口封性能更可靠，更適應(yīng)自動(dòng)化量產(chǎn)，熔封的封接強(qiáng)度大幅增加，在高溫、高壓力作用下不易脫落，密封性能更好。金屬內(nèi)管1和罩玻璃管7之間為真空夾層，在防腐處理方面，只需要對(duì)端蓋5進(jìn)行防腐處理，端蓋過渡套4由于處于真空環(huán)境，無需對(duì)其防腐處理。

本實(shí)施例中，參加圖8，波紋管3由上水平端面3-1、中部波紋段3-2和下水平端面3-3依次連接組成。

本實(shí)施例中，參見圖9，異形法蘭6采用沖壓件形式，異形法蘭6由外圓面段6-1、弧形波節(jié)段6-2、底部翻邊段6-3從上向下依次連接組成。參見圖10，相比國內(nèi)外常用的車削加工的臺(tái)階式法蘭，如圖10中的(a),臺(tái)階式法蘭的成品與波紋管3材料壁厚差異性大，焊接效果不好。本發(fā)明使用的異形法蘭6采用沖壓件形式，如圖10中的(b)，采用薄板沖壓形式，材料壁厚與波紋管3壁厚相近，容易焊接，焊接效果好。適合大批量生產(chǎn)，還節(jié)約用料。異形法蘭6的材料為硬態(tài)，更好的承受金屬內(nèi)管1高溫變形所帶來的線性膨脹。

本實(shí)施例中，參見圖10中的(b)，異形法蘭6的底部翻邊段6-3通過騎縫金屬焊接方式與波紋管3的上水平端面3-1密封連接，異形法蘭6的外圓面段6-1的外表面通過騎縫金屬焊接方式與端蓋5的內(nèi)孔的側(cè)壁密封連接(如圖11中焊接位置8)。

本實(shí)施例中，當(dāng)金屬內(nèi)管1受熱線性膨脹后，帶動(dòng)與之焊接的聯(lián)接套2擠壓波紋管3沿金屬內(nèi)管1軸線方向滑動(dòng)，由于波紋管3的內(nèi)徑小于異形法蘭6上端的水平端面的直徑，且異形法蘭6所選材料為硬態(tài)，可以有效的防止波紋管3滑動(dòng)過程中的徑向跳動(dòng)，波紋管3在異形法蘭6軸向擠壓，波紋管3內(nèi)徑大于金屬內(nèi)管1外徑，可以防止波紋管3與金屬內(nèi)管1受熱后的滑動(dòng)摩擦，更好的提高波紋管3使用壽命，波紋管3處于罩玻璃管7內(nèi)部的較好的環(huán)境狀態(tài)下，相比同類產(chǎn)品的外置波紋管3，對(duì)波紋管3防腐起到很好的保護(hù),相比外置波紋管3，本發(fā)明采用的內(nèi)置波紋管3能更好的降低自身的熱損。異形法蘭6與波紋管3采用環(huán)形焊接方式，該焊接方式更易焊接，能大幅度提高焊接效率和焊接質(zhì)量，異形法蘭6上端的水平端面與聯(lián)接套2上端的水平端面的距離是1～40mm，所述異形法蘭6的厚度為0.3mm～1mm，所述端蓋5的壁厚為0.3mm～1mm，處于軟態(tài)，所述端蓋過渡套4的壁厚為0.3mm～1mm，處于軟態(tài)，端蓋5和端蓋過渡套4為彈性金屬材質(zhì)，采用的薄壁彈性更有利于卸載罩玻璃管7外力。本實(shí)施例中端蓋5和端蓋過渡套4組合成的端蓋組焊件為外過渡雙u型彈性結(jié)構(gòu)，確保罩玻璃管7受到外力時(shí)候，抵消端蓋組焊件與罩玻璃管7膨脹時(shí)的膨脹差。

本實(shí)施例中，參見圖12,聯(lián)接套2的上端設(shè)有端部縮口部分2-1，聯(lián)接套2的端部縮口部分2-1采用金屬焊接方式與金屬內(nèi)管1的外表面密封連接(具體焊接位置為10)，聯(lián)接套2的下端設(shè)有底部水平翻邊段2-2，聯(lián)接套2下端的底部水平翻邊段2-2通過騎縫金屬焊接方式與波紋管3的下水平端面3-3密封連接(如圖13所示)。聯(lián)接套2采用端部縮口方式，減少了金屬內(nèi)管1與聯(lián)接套2的焊接面，降低了工作狀態(tài)下的金屬內(nèi)管1的熱量損失。

本實(shí)施例中，金屬內(nèi)管1上帶有選擇性吸收涂層，金屬內(nèi)管1為等徑直通管，金屬內(nèi)管1是不銹鋼管、銅管或內(nèi)銅外鋼結(jié)構(gòu)的金屬復(fù)合管，罩玻璃管7為中硼硅玻璃或高硼硅玻璃，罩玻璃管7的膨脹系數(shù)為(3.0x10^-6)m/k～(8.0x10^-6)m/k，端蓋5和端蓋過渡套4的膨脹系數(shù)為(4.0x10^-6)m/k～(6.0x10^-6)m/k。

首先，在金屬內(nèi)管1與罩玻璃管7的一端之間安裝密封結(jié)構(gòu)，再在金屬內(nèi)管1與罩玻璃管7的另一端之間安裝密封結(jié)構(gòu)，罩玻璃管7的兩端與金屬內(nèi)管1之間均安裝密封結(jié)構(gòu)，使所述金屬內(nèi)管1和罩玻璃管7之間保持穩(wěn)定的真空夾層，現(xiàn)在具體闡述一下密封結(jié)構(gòu)的安裝過程：先將端蓋5與端蓋過渡套4金屬焊接成一個(gè)端蓋組焊件，然后端蓋組焊件與罩玻璃管7熔封焊接，再將異形法蘭6的外圓邊與端蓋5的內(nèi)圓邊騎縫金屬焊接密封，焊接過程中產(chǎn)生釋放大量熱量被澆灌在端蓋5中的底部波節(jié)段5-3中的冷凝水9蒸發(fā)帶走，避免由于端蓋5過熱而導(dǎo)致罩玻璃管7破裂問題，其次將聯(lián)接套2的上端的端部縮口部分2-1與金屬內(nèi)管1的外表面焊接固定，聯(lián)接套2下端的底部水平翻邊段2-2通過騎縫金屬焊接方式與波紋管3的下水平端面3-3密封連接，最后將異形法蘭6的底部翻邊段6-3通過騎縫金屬焊接方式與波紋管3的上水平端面3-1密封連接同時(shí)保證金屬內(nèi)管1和罩玻璃管7之間為真空夾層；同理，金屬內(nèi)管1與罩玻璃管7的另一端之間安裝密封結(jié)構(gòu)的具體步驟如上所述。

本發(fā)明的保護(hù)范圍包括但不限于以上實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)，任何對(duì)本技術(shù)做出的本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到的替換、變形、改進(jìn)均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。