铜铝复合金属热管的制作方法
【专利摘要】一种铜铝复合金属热管，由封口焊点(1)、注液管冷焊段(2)、注液管(3)、外层铝管(4)、内层铜管(5)、工质腔体(6)、工质(7)、堵头(9)、焊点(10)组成，其中管壳为内层铜管(5)复合外层铝管(4)，内层铜管(5)为紫铜或无氧铜，外层铝管(4)为铝或铝合金。该铜铝复合金属热管降低了金属热管管壳的成本，同时也保证了金属热管所需要的强度和可靠性。
【专利说明】铜铝复合金属热管
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种金属热管及其加工方法，特别是采用外铝内铜结构的铜铝复合管作为金属管壳的金属热管及其加工方法，属于太阳能热利用领域以及散热器领域。
【背景技术】
[0002]太阳能热利用技术发展了 20余年，无论技术和市场都得到了快速的发展。作为太阳能热利用核心技术的集热管技术也在不断的发展之中，已经由早期的双层同轴的全玻璃真空集热管向全玻璃热管真空集热管方向发展，实现了管中有水，向管中无水相变换热方向发展。随着集热管换热技术的发展，金属热管技术也部分应用到集热管中，包括双层同轴全玻璃真空太阳集热管内插金属换热铝翅片和金属铜热管，或采用玻璃金属熔封技术，采用罩玻璃管内置吸热翅片和金属热管进行集热和换热，金属热管与罩玻璃管之间采用金属法兰压封技术，实现金属与玻璃的封接密封。该类集热管换热速度快，集热效率高，系统安全可靠性高。
[0003]但无论是哪一种技术，作为换热元件的金属热管，一般都采用紫铜或无氧铜作为管壳。其主要因素是铜的加工、焊接以及与工质的相溶性较好。但因其成本较高，目前仅在一些所谓高端的场合使用。高昂的成本严重限制了金属热管的使用，阻碍了集热管技术的发展。
[0004]由于采用紫铜或无氧铜作为热管管壳的技术已经成熟，并在太阳能集热管技术中得到应用。部分厂家为了降低成本，而将金属热管管壳厚度降低，甚至部分热管的管壳壁厚降到了 0.5mm以下，使热管的安全性、可靠性、抗冻、耐压、抗氧化等性能都大幅度下降。本实用新型仍然以紫铜或无氧铜作为金属管壳材质，以解决技术热管的焊接、工质相溶性、真空等相关问题。由于影响金属热管性能的主要因素为金属热管内壁与工质的相溶性问题，以及焊接问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型采用铜铝复合金属管作为金属热管的管壳，一般采用外铝内铜结构，即铝包铜结构。热管管壳内表面采用紫铜或无氧铜材质，壁厚为0.1?0.3mm。紫铜或无氧铜外表面复合纯铝或合金铝，厚度一般为0.2?0.8mm。管壳总厚度一般为0.5?1.0mm。管壳直径一般为4mm?20mm。热管长度一般为400mm?2500mm。
[0006]热管结构由注液管、铜铝复合管及腔体组成的主体、尾端等部分组成。其中注液管、尾端的堵头与热管内层金属铜的材质相同，以便于保证工质与外部铝管或环境的隔绝。
[0007]由于采用铜铝复合金属作为管壳，因此，常规铜热管的加工方法无法完全适合铜铝复合热管的加工，其主要原因包括两个方面:
[0008]I)由于材质较硬，且为复合金属材质，因此采用缩口或管端成型技术实现热管两端的成型；
[0009]2)材质过硬无法依靠冷作变形实现注液口段的冷焊封口，焊接质量稳定性不好。
[0010]管端焊接采用堵头插入到铜铝复合热管底部，所采用堵头为紫铜或无氧铜。采用氩弧焊或钎焊工艺，实现堵头和管壳内部金属铜的焊接融合。
[0011]注液口采用软态紫铜。注液管外径与管壳内径相同。将注液管插入到管壳内10?20mm，然后采用氩弧焊或钎焊，实现注液管的焊接。由于注液管采用软态紫铜管，便于热管完成注液后的冷焊分离，从而有效的解决了铜铝复合管壳无法加工成热管的问题。
[0012]当金属热管管壳采用外铝内铜结构时，由于内表面仍然是紫铜或无氧铜，材质与工质的相溶性、可靠性、可焊接性等原有单独紫铜或无氧铜热管的诸多特性并没有改变。而采用外表面复合一定厚度的铝或合金铝后，不但总体降低了金属热管管壳的成本，同时也保证了金属热管所需要的强度、可靠性。综合性能与原金属热管基本相当。
[0013]由于铜铝复合金属热管管壳外表面为纯铝或合金铝，而铝在常温下表面容易形成致密的氧化铝涂层，防止对管壳内部金属进一步氧化，尤其在高温条件下，这样就解决了高温管壳氧化、黑化的问题。而常规铜热管在高温条件下容易产生表皮氧化，逐渐向内部氧化、黑化，最后使管壳氧化穿透，丧失热管性能。而在非正常使用条件下，集热管的空晒温度可以达到300°C以上，极易造成铜金属管壳的氧化问题。而外层包覆了金属铝的铜铝复合金属管壳，因为表面致密氧化铝抗氧化涂层的存在，彻底解决了因高温空晒管壳氧化失效的问题。
[0014]由于采用铜铝复合结构，在保证同等利润的条件下，金属热管的成本和市场价可以下降30%以上，市场推广前景和可接受度大幅度增加，可以更加普及应用到太阳能热水系统中，因此可极大促进太阳能集热管的产业化和规模化。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的热管结构纵剖面图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型做进一步地详细说明。
[0017]如图1所示，铜铝复合热管主要由封口焊点1、注液管冷焊段2、注液管3、外层铝管
4、内层铜管5、工质腔体6、工质7、堵头9、焊点10等部分组成。
[0018]采用铜铝复合金属管作为金属热管的管壳，一般采用外铝内铜结构，即铝包铜结构。热管管壳内表面采用紫铜或无氧铜材质，壁厚为0.1?0.3mm。紫铜或无氧铜外表面复合纯铝或合金铝，厚度一般为0.2?0.8mm。管壳总厚度一般为0.5?1.0mm。管壳直径一般为4mm?20mm。热管长度一般为400mm?2500mm。
[0019]热管管壳一端为注液口，注液口采用与管壳内径相同的软态紫铜，注液管3插入到管壳内10?20mm，以便于冷焊分离。另一端堵头9则采用紫铜堵头实现管端的封闭。这样解决了铜铝复合管难于成型和冷焊的问题。工质7为蒸馏水或为一种或多种无机盐溶液。工质7占工质腔体6的体积的1%?20%。
[0020]以上结合附图和实施例对本实用新型进行了示意性描述，该描述没有限制性，附图所示的也只是一种实施例而已。本领域的技术人员应该理解，在本实用新型方案的技术启示下，他人也可能作出与本实用新型相似的或等效的设计。需要指出的是，只要不脱离本实用新型的设计宗旨，所有显而易见的改变和相似或等效设计，均包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种铜铝复合金属热管，由封口焊点(I)、注液管冷焊段(2)、注液管(3)、外层铝管(4)、内层铜管(5)、工质腔体(6)、工质(7)、堵头(8)、焊点(9)组成，其中管壳为内层铜管(5)复合外层铝管(4)，内层铜管(5)为紫铜或无氧铜，外层铝管(4)为铝或铝合金。
2.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的内层铜管(5)壁厚为0.1?0.3mm。
3.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的外层铝管(4)厚度为0.2?0.8mm。
4.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的管壳总厚度为0.5?1.0mm，管壳直径为4mm?20mm。
5.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的热管长度为400mm?2500mm。
6.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的堵头(8)为紫铜。
7.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的注液管(3)为软态紫铜。
8.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的注液管(3)插入到管壳内10?20mmo
9.根据权利要求1所述的热管，其特征在于，所述的工质(J)占工质腔体(6)的体积的1%?20%。
【文档编号】F28D15/02GK203980973SQ201420047383
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】张波 申请人:海康创业(北京)科技有限公司