本實用新型涉及一種太陽能集熱管，具體涉及一種應(yīng)用于太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域的中高溫集熱管，屬于太陽能熱利用裝備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

太陽能集熱管，是太陽能熱開發(fā)利用的重要裝備。在太陽能熱發(fā)電裝備工程中，數(shù)以萬計的太陽能集熱管，扮演著將光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿闹匾巧?/p>

而太陽能集熱管的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，要求將用來輸送聚熱介質(zhì)的鋼質(zhì)內(nèi)管與具有極好透光效果的玻璃管外管組裝起來，且在兩者之間構(gòu)成真空區(qū)層，以謀求理想的最大化集熱效率。

而合金管狀封接件，就是鋼質(zhì)內(nèi)管與玻璃外管組裝成集熱管的中間連接件。

所述合金管狀封接件與不銹鋼內(nèi)管的連接的結(jié)構(gòu)方式較為簡便，然而要與玻璃管封接，其工藝策略就顯然煩難復(fù)雜得很。

當(dāng)下，玻璃與金屬（合金）封接的已有技術(shù)有兩種類型。其中的一種是匹配封接，它是采用可伐合金（4J29鐵鎳鈷合金）作為封接件，將玻璃與金屬封接起來。由于可伐合金的膨脹系數(shù)較接近于硅硼玻璃，因而其封接性能和工作狀態(tài)下的，塑變性能都很好。而另一種是非匹配性封接，如無線電發(fā)射管的銅絲與硬質(zhì)玻璃直接封接，又如高壓泵燈的內(nèi)管石英玻璃與鉑箔的封接，都屬于非匹配封接。

為了充分發(fā)揮太陽能集熱管的工作效能及延長其實用工作年限，目前業(yè)內(nèi)大多采用匹配封接，即膨脹系數(shù)接近的合金玻璃封接。

然而，已有技術(shù)的太陽能集熱管合金玻璃封接，目前有兩種類型。其中一種是由本申請人在前申請的中國專利201110116926.3，該項實用新型專利采用316L不銹鋼制件作為封接連接中間件，采用專用工具將旋轉(zhuǎn)著的玻璃管封接端的熱融玻璃，包覆在封接連接中間件的自由端的結(jié)構(gòu)策略，而令兩者封接連結(jié)起來。本實用新型對此結(jié)構(gòu)策略，稱之為包容式金屬玻璃封接結(jié)構(gòu)。

而中國專利201120148937.3以及美國專利US7562655B2兩項已有技術(shù)，公開了同一類型的金屬玻璃封接結(jié)構(gòu)，它們均采用管狀（非錐臺體）合金（例如可伐合金）封接連接中間件，在玻璃管封接端熱融狀態(tài)的條件下，插入玻璃管封接端的玻璃內(nèi)，而令兩者封接連結(jié)起來。本實用新型對此結(jié)構(gòu)策略，稱之為嵌入式金屬玻璃封接結(jié)構(gòu)。

有鑒于所述包容式金屬玻璃封接結(jié)構(gòu)，在其生產(chǎn)過程中人為因素和經(jīng)驗成分多，而難以有效控制封接所產(chǎn)生的應(yīng)力，以致玻璃開裂的問題較多發(fā)生，降低了制品的成品率，而且在其實用時期內(nèi)，不可避免地會產(chǎn)生封接松脫的現(xiàn)象。

而所述的嵌入式金屬玻璃封接結(jié)構(gòu)，有鑒于其合金封接連接中間件，是等徑管狀制件，也就是說這種管狀制件的壁厚是相等的，而在其被插入玻璃管封接端后，就會產(chǎn)生諸多負(fù)面影響，其中主要的有：一是增大了玻璃對合金封接中間件的包容量；二是由于合金封接中間件壁厚由內(nèi)至外是相等的，而直接降低了熱融玻璃冷凝對合金封接中間件所產(chǎn)生收縮應(yīng)力的消化轉(zhuǎn)移能力；三是在處于玻璃管之外部的合金封接中間件，是壁厚較厚的管狀結(jié)構(gòu)件，它所具備的塑性和彈性都比較低下，以致其吸收和消化應(yīng)力的能力也比較低。

由于上述已有技術(shù)的嵌入式金屬玻璃封接結(jié)構(gòu)，存在理性認(rèn)識上的所述諸多不足，因此可以感知其金屬與玻璃封接的機(jī)械物理性能是不理想的。本實用新型曾經(jīng)對已有技術(shù)嵌入式封接結(jié)構(gòu)進(jìn)行多次試驗，結(jié)果是其玻璃開裂問題時有發(fā)生，制品的成品率在75％以下。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在提供一種結(jié)構(gòu)合理，制成品物理性能符合實用技術(shù)要求的金屬玻璃封接結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用至太陽能集熱管上，而提供一種太陽能集熱管。

本實用新型實現(xiàn)其目的的技術(shù)構(gòu)想是，改進(jìn)金屬玻璃封接中間件的結(jié)構(gòu)，使之適合玻璃機(jī)體的包容度；提高其消化吸收玻璃熱脹冷縮應(yīng)力的性能；通過對金屬玻璃封接中間件表面重構(gòu)，提高其與玻璃的接觸面積和粘著牢度，從而實現(xiàn)本實用新型的目的。

基于上述技術(shù)構(gòu)想，本實用新型實現(xiàn)其目的的技術(shù)方案是：

一種太陽能集熱管，包括玻璃管制件，設(shè)在玻璃管制件內(nèi)且與玻璃管制件有間距同軸分開布置的鋼管制件，和2個分別布置在玻璃管制件兩端的合金管狀封接件；所述合金管狀封接件一端與玻璃管制件封接，而另一端與鋼管制件外圓相套裝且按照已有技術(shù)的方式，通過波紋伸縮管與鋼管制件連接，在玻璃管制件與鋼管制件有間距同軸分開布置之間有真空區(qū)層；且所述玻璃管制件與所述合金管狀封接件，兩者是通過所述管狀合金封接件封接段插入熱融狀態(tài)玻璃管制件封接端且經(jīng)玻璃凝固而封接連結(jié)的，而其：

a，所述合金管狀封接件的封接端外圓呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)；且所述呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段自由端的厚度在0.03~0.08mm范圍內(nèi)，而呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段的軸向長度在10~20mm范圍內(nèi)，而所述合金管狀封接件的外圓為非圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段部分的厚度在0.5~1.0mm范圍內(nèi)；

b，在所述合金管狀封接件的表面有厚度在5~15um范圍內(nèi)的氧化膜層；

c，所述合金管狀封接件呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段部分，插入熱融狀態(tài)玻璃管制件封接端內(nèi)的軸向長度在5~8mm范圍內(nèi)。

在以上所給出的技術(shù)方案中，所主張的內(nèi)容盡管較多的是尺寸大小，但是，其實質(zhì)上所給出的是形狀結(jié)構(gòu)。

以上所給出的主旨技術(shù)方案，是本實用新型通過反復(fù)科技實驗和分析對比，所優(yōu)選的。

由以上所給出的主旨技術(shù)方案可以明了，本實用新型有效解決了上述背景技術(shù)部分所述嵌入式金屬玻璃封接結(jié)構(gòu)的諸多不足，并結(jié)合本實用新型的技術(shù)構(gòu)想，可以清楚地知曉，本實用新型由于合金管狀封接件嵌入端的壁厚很薄，而提升了玻璃管機(jī)體對其的包容性，由于合金管狀封接件嵌入玻璃內(nèi)部分的壁厚很薄，且由內(nèi)至外逐漸增厚，而提升了合金管狀封接件吸收消化應(yīng)力的能力；由于合金管狀封接件的氧化膜層的存在，而提升了合金玻璃的粘著強(qiáng)度；由于位于玻璃管制件外部的合金管狀封接件，仍有一段呈圓錐體狀，且其壁厚逐漸增大，而提升了它的塑變性能，有利于降低其對玻璃管制件熱脹冷縮的干擾，從而實現(xiàn)了其所要實現(xiàn)的目的。

為了更進(jìn)一步地提高本實用新型的物理性能和使用價值，本實用新型提出如下幾個方面的進(jìn)一步主張，即是：

更進(jìn)一步優(yōu)選的，所述合金管狀封接件呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)自由端的厚度為0.05mm，其軸向長度為15mm，其外圓為非圓錐體管狀結(jié)構(gòu)部分的厚度為0.5mm，其圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段插入玻璃管制件的軸向長度為5mm。

而所述的玻璃管制件是膨脹系數(shù)為3.1~3.5×10^-6/℃高硼硅玻璃的玻璃管制件。

而所述的鋼管制件，是不銹鋼管制件，或者是碳素鋼管制件。

而所述合金管狀封接件，是可伐合金管狀封接件，或者是不銹鋼管狀封接件。

上述技術(shù)方案得以全面實施之后，本實用新型所具有的結(jié)構(gòu)合理，金屬玻璃封接性能優(yōu)良，受熱效率高，和實用期限長等特點，是顯而易見的。

附圖說明

圖1是本實用新型玻璃管制件1與合金管狀封接件3封接狀態(tài)的軸向剖視示意圖；

圖2是圖1所示合金管狀封接件3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型整體組裝示意圖。

具體實施方式

以下對照附圖，通過具體實施方式的描述，對本實用新型作進(jìn)一步說明。

具體實施方式之一，請參見附圖1~3。

一種太陽能集熱管，包括玻璃管制件1，設(shè)在玻璃管制件1內(nèi)且與玻璃管制件1有間距同軸分開布置的鋼管制件2，和2個分別布置在玻璃管制件1兩端的合金管狀封接件3；所述合金管狀封接件3一端與玻璃管制件1封接，而另一端與鋼管制件2外圓相套裝且按照已有技術(shù)的方式，通過波紋伸縮管5與鋼管制件2連接，即合金管狀封接件3通過第一圓環(huán)5-1與波紋伸縮管5焊接連接，而波紋伸縮管5的另一端與第二圓環(huán)5-2焊接連接，而第二圓環(huán)5-2與鋼管制件2焊接連接（如附圖3）；在玻璃管制件1與鋼管制件2有間距同軸分開布置之間有真空區(qū)層4；且所述玻璃管制件1與所述合金管狀封接件3，兩者是通過所述合金管狀封接件3封接端插入熱融狀態(tài)玻璃管制件1封接端且經(jīng)玻璃凝固而封接連結(jié)的，而其：

a，所述合金管狀封接件3的封接端外圓呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)；且所述呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段3-2自由端Z的厚度δ1在0.03~0.08mm范圍內(nèi)，而呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段3-2的軸向長度在10~20mm范圍，而所述合金管狀封接件3的外圓為非圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段3-3部分的厚度δ2在0.5~1.0mm范圍內(nèi)；

b，在所述合金管狀封接件3的外表面有厚度在5~15um范圍內(nèi)的氧化膜層3-4；

c，所述合金管狀封接件3呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段3-2部分，插入熱融狀態(tài)玻璃管制件1封接端內(nèi)的軸向長度在5~8mm范圍內(nèi)。

所述的玻璃管制件1是膨脹系數(shù)為3.1~3.5×10^-6/℃高硼硅玻璃的玻璃管制件。

所述的鋼管制件2，是不銹鋼管制件。

所述合金管狀封接件3，是可伐合金管狀封接件。

具體實施方式之二，請參讀附圖1~3。

一種太陽能集熱管，其所述合金管狀封接件3呈圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段3-2自由端Z的厚度δ1為0.05mm，其軸向長度為15mm，其外圓為非圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段3-3部分的厚度δ2為0.5mm，其圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段3-2插入玻璃管制件1的軸向長度為5mm，其圓錐體管狀結(jié)構(gòu)段3-2插入玻璃管制件1的軸向長度為5mm，而所述鋼管制件2是碳素鋼管制件，合金管狀封接件3是316L不銹鋼管狀封接件。除此之外，其它均如同具體實施方式之一。

在上述具體實施方式中，所述合金管狀封接件3的表面氧化膜層3-4的生成，是在氧化爐內(nèi)氮基氣氛中加入一定重量百分含量的H₂O和H₂的氣氛中進(jìn)行的。通過所述氧化處理形成的氧化膜層3-4的厚度在5~15um范圍內(nèi)。

本實用新型由于氧化膜層3-4的生成，對合金管狀封接件3表面實施了重構(gòu)。具體表現(xiàn)在其表面形成眾多高低不一的凸起和凹陷，及其良好的滑潤性，這就增大了合金管狀封接件3與玻璃管制件1機(jī)體玻璃的接觸面積，有效提升了兩者良好的相嵌運動方式，從而提高了相互的粘著力和封接質(zhì)量。

本實用新型所述合金管狀封接件3插入玻璃管制件1的封接端熱融玻璃內(nèi)的溫度時機(jī)控制，是在玻璃被加熱至呈赤紅色時實施的。當(dāng)然，也可以采用光電比色儀，通過電腦實施實時聲光提示，甚至實施實時自動插入。這對提升所述金屬玻璃封接質(zhì)量是十分有利的。

而其玻璃管制件1的外徑在Φ60~150mm范圍內(nèi)，且其壁厚在2~4mm范圍內(nèi)。

而本實用新型應(yīng)用于太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域中的中高溫真空集熱管，如以上所述具體實施方式所提供的初樣，取得了明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)了本實用新型的初衷。