一种沸腾排气工艺生产热管式全玻璃真空管的方法

摘要

本发明公开了一种沸腾排气工艺生产热管式全玻璃真空管的方法，包括以下步骤：将玻璃管切割成段，清洗干净后熔接加工成一端密封，一端设置有灌液封接口的玻璃内管；将工质灌装玻璃内管后，预热并沸腾排气将玻璃管内的空气从灌液封接管口处排出；当管内剩余的工质达到设计指标后，封接灌液封接口；经检验合格的玻璃内管与玻璃外管封装，抽真空、最后封接、烤销。本发明所提供的沸腾排气工艺生产热管式全玻璃真空管的方法所生产的全玻璃真空管的可靠性及安全性好，提高了产品质量；同时，还降低了生产成本，提高了生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能热利用技术领域，尤其是一种沸腾排气工艺制备热管式全玻璃真空管的方法。

背景技术

根据全玻璃真空管的工作原理，真空管可分为从下到上依次可分为蒸发段，冷凝段。目前，常用的热管式全玻璃真空管有两种结构：

一种是在普通的全玻璃真空管内管端口处熔接冷凝管，只需在普通全玻璃真空管上二次熔接真空管即可，加工简单。但一旦熔接不合格，将导致整根真空管的报废。并且，真空管熔接端口附近的选择性涂层容易被损伤；熔接端缝处的内壁不平整，从而影响全玻璃真空管内工质的回流。

另一种结构是冷凝段和蒸发段为一体的，如图1所示。该结构有多种加工工艺：一是将内外管已封接好的真空管的内管抽真空，当真空度达到技术要求时，再向真空管内管灌装定量的工质，最后封接。一是首先向已封接好的真空管的内管灌装定量的工质，然后再抽真空，当真空镀达到技术要求时封接。虽然，能够克服冷凝管与普通的全玻璃真空管熔接处不平整的缺陷，但是其加工工艺仍然不能实现真空管内管较高的真空度，解决玻璃管壁和工质不凝气体排放的技术问题。并且其加工工艺又引入了新的技术问题：前者需要精密的工质灌装设备，对工质的充装量阀门的密封性要求十分严格，设备投资高，产品成本较高；且生产效率较低。后者生产出的产品真空度达不到技术要求，产品热性能较低，生产效率低。同时，在抽真空时，真空泵容易进水，增加了设备的维护量。

发明内容

为了解决热管式全玻璃真空管的现有生产技术生产成本高、产品热性能较低、生产效率低，设备投资大等问题，本发明提供了一种沸腾排气工艺制备热管式全玻璃真空管的方法，以弥补上述不足之处，从而提高产品质量、降低生产成本，减少设备投入，有利于节能减排为热管式全玻璃真空管的产业化生产提出可行性实施方案。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种沸腾排气工艺生产热管式全玻璃真空管的方法，包括以下步骤：

(a)下料及清洗：将玻璃管切割成段，并清洗干净；

(b)熔接加工：将干净的玻璃管做成一端密封，一端设置有灌液封接口的玻璃内管，在蒸发段和冷凝段的交界处熔接玻璃环；

(c)灌装工质：将玻璃内管竖立排放在传送台上，位于传送台上方的工质注入器将工质通过灌液封接口分别注入到每个玻璃内管内；

(d)预热：将玻璃内管送入排气台预热；

(e)沸腾排气：将预热的玻璃内管传送到排气台下方火口处将玻璃内管内的工质加热至沸腾，工质的蒸汽将玻璃内管内的空气从灌液封接管口处排出；

(f)封口：当玻璃内管内剩余的工质的量达到生产标准后，封接灌液封接口；

(g)检验：检测玻璃内管，合格的玻璃内管进入步骤(h)继续加工；

(h)封装：清洗玻璃内管外壁，对玻璃内管的外壁通过磁控溅射选择性涂层，在真空玻璃内管上装配消气剂后装入玻璃外管，将真空玻璃内管和真空玻璃外管通过玻璃环熔接，并将玻璃内管与玻璃外管的管壁间抽真空，最后封接、烤销。

优选地，所述步骤(a)中所述的玻璃管的规格为Φ47mm×1.6～2.0mm或Φ37mm×1.6～2.0mm，切割的长度为1800mm～2000mm。

优选地，所述步骤(c)中注入玻璃内管中的工质为水、0～30％的丙二醇水溶液或0～20％的无机酸、盐水溶液，所述无机酸、盐水溶液是重铬酸钾、硫酸钾、硫酸和磷酸的水溶液或重铬酸钾、硫酸钾、硫酸铵和磷酸铵的水溶液或重铬酸钾、硫酸钾、硫酸、磷酸、硫酸铵和磷酸铵的水溶液。

优选地，所述步骤(c)中放置在传送台上的玻璃管为10×N根，每10根为一组，N为正整数。

优选地，所述步骤(c)中灌装的工质的量为玻璃内管容量的1‰～2‰。

优选地，所述步骤(c)中灌装的工质为6～12g。

优选地，所述步骤(c)中注入玻璃内管中的工质为水，所述步骤(d)预热的温度为90～105℃。

优选地，所述步骤(d)中剩余工质为3～6g时，封接灌液封接口。

优选地，所述步骤(f)中将玻璃内管的灌液封接口通过火焰封接。

本发明采用沸腾排气工艺生产热管式全玻璃真空管的生产方法与现有生产方法的不同之处主要为以下4方面：

1、本发明提供的沸腾排气工艺生产热管式全玻璃真空管的方法中，所述玻璃内管的加工是独立完成的，经过检验后，只有合格的玻璃内管才进入下一道工序。而现有技术中是将完成玻璃真空管的内外管熔接时，管端熔接冷凝管来制作热管。而衡量全玻璃真空管是否合格的主要技术指标为：玻璃内管的密封性以及内管内工质的量，故现有技术对生产设备的要求较高，生产投入大，而本发明所提供的生产方法对工质灌装设备无特别高的要求，故生产设备的投资低，间接地降低了生产成本。

2、本发明与现有上产方法区别的核心是排气过程是采用沸腾排气工艺，即将工质加热至沸腾，工质蒸发的气体能够将玻璃管内的气体和工质中蒸发的不凝气体排出。玻璃内管封接后，可凝结的工质的蒸汽又重新凝结为液态，使玻璃内管具有较高的真空度。

3、本发明采用的生产方法中，由于真空排气时温度高于玻璃热管的使用温度，在生产过程中不出问题，该产品应用时就没有玻璃管爆破问题。大大提高了产品在高温工作时的可靠性和安全性。

4、本发明的方法所生产的全玻璃真空管的内管的蒸发段、冷凝段是一体的，从而避免了两段式结构中熔接处内壁不平整而影响工质回流的问题。

另外，本发明采用的生产方法适用于流动自动化生产线，也适用于固定排气台装备。现有生产技术中每支全玻璃真空管抽真空排气大约需要10min，而本发明的生产方法中每支全玻璃真空管沸腾排气仅需要1min左右，其生产效率远远高于现有生产方法。

综上所述，本发明所提供的沸腾排气工艺生产热管式全玻璃真空管的方法所生产的全玻璃真空管的可靠性及安全性好，提高了产品质量；同时，还降低了生产成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为所述的热管式全玻璃真空管结构图。

图2为本发明所述沸腾排气工艺生产热管式全玻璃真空管的方法的工艺流程图。

图3为所述的玻璃内管灌装工质状态图。

图4为所述的玻璃内管沸腾排气状态图。

附图标记说明如下：

1-工质，2-蒸发段，3-冷凝段，4-消气剂，5-玻璃外管，6-玻璃内管，7-选择性涂层，8-真空层，9-玻璃环，11-灌液封接口，12-工质注入器，13-排气台，14-火焰。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图2所示，本发明所述的沸腾排气工艺生产热管式全玻璃真空管的方法，包括以下步骤：

(a)下料及清洗：将玻璃管切割成段，并清洗干净。

(b)熔接加工：将干净的玻璃管做成一端密封，一端设置有灌液封接口11的玻璃内管6，在蒸发段2和冷凝段3的交界处熔接玻璃环9。

(c)灌装工质1：将玻璃内管6竖立排放在传送台上，位于传送台上方的工质注入器12将工质1通过灌液封接口11分别注入到每个玻璃内管6内。

进一步地，本步骤中向玻璃内管6内所灌装的工质1可以为水、质量浓度小于30％的丙二醇水溶液或质量浓度小于20％的无机酸、盐水溶液，所述无机酸、盐水溶液是重铬酸钾、硫酸钾、硫酸和磷酸的水溶液或重铬酸钾、硫酸钾、硫酸铵和磷酸铵的水溶液或重铬酸钾、硫酸钾、硫酸、磷酸、硫酸铵和磷酸铵的水溶液。所灌装的工质1的量为玻璃内管6容量的1‰～2‰，为生产标准的工质1的量的2～3倍。

(d)预热：将玻璃内管6送入排气台13预热，如图4所示。

(e)沸腾排气：将预热的玻璃内管6传送到排气台13下方火口处将玻璃内管6内的工质1加热至沸腾，工质1的蒸汽将玻璃管内的空气从灌液封接管口处排出；

(f)封口：当玻璃内管6内剩余的工质1的量达到生产标准后，封接灌液封接口11；

(g)检验：检测玻璃内管6，合格的玻璃内管6进入步骤(h)继续加工；

(h)封装：清洗玻璃内管6的外壁，对玻璃内管6的外壁通过磁控溅射喷镀选择性涂层7，在真空玻璃内管6上装配消气剂4后装入玻璃外管5，将真空玻璃内管6和真空玻璃外管通过玻璃环9熔接，并将玻璃内管6与玻璃外管5管壁间抽真空，最后封接、烤销。

本发明的排气工艺是在加热状态进行的，玻璃内管6真空度容易保证，玻璃内管6中的不凝气体容易排出。制作的玻璃热管的热性能较好，使用寿命较长。并且，本发明采用的生产方法适用于流动自动化生产线，也适用于固定排气台13装备。现有生产技术中每支全玻璃真空管抽真空排气大约需要10min，而本发明的生产方法中每支全玻璃真空管沸腾排气仅需要1min左右，其生产效率远远高于现有生产方法。

在具体的操作过程中，考虑到现有太阳能热水器的规格，将规格为Φ47mm×1.6～2.0mm或Φ37mm×1.6～2.0mm的玻璃管，经过清洗后，切割成的长度为1800mm～2000mm的玻璃管。然后将已切割好的干净的玻璃管进行熔接加工，做成一端密封，一端设置有灌液封接口11的玻璃内管6，在蒸发段2和冷凝段3的交界处熔接玻璃环9。为了提高生产效率、便于管理，将10×N根玻璃内管6竖立放置在传送台上，每10根为一组，如图3所示。位于传送台上方的工质1注入器将6～12克工质1从灌液封接口11处分别注入到每个玻璃内管6内。

然后，对灌有工质1的玻璃内管6进行预热及沸腾排气处理。首先将玻璃内管6送上排气台13，进行预热，预热的温度应在所灌装的工质1的沸点附近，当所灌装的工质1为水时，此时预热的温度不应超过105℃。预热后将玻璃内管6传送到排气台13下方火口处将玻璃内管6内的工质1加热至沸腾，工质1的蒸汽将玻璃管内的空气从灌液封接管口处排出；当玻璃内管6内所剩余的工质1达到设计指标，即为3～6g时，火焰封接灌液封接口11。

检测玻璃内管6内的工质1的量以及玻璃内管6的热性能，将符合生产标准的合格的产品流入下一道工序，将玻璃内管6与玻璃外管5进行封装。在封装前首先清洗玻璃内管6外壁，对玻璃内管6的外壁通过磁控溅射选择性涂层7。然后，在真空玻璃内管6上装配消气剂4后装入玻璃外管。最后，将玻璃内管6和玻璃外管5通过玻璃环9熔接，并将玻璃内管6与玻璃外管5管壁间抽真空，最后封接、烤销。

以上具体实施方式仅为本发明的个别实施例，本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。