CN108413792B - 具有开关功能的热管 - Google Patents

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Abstract

一种具有开关功能的热管，包括：管头、管身、换热介质、开关机构；管头与管身连通，管头直径大于管身，换热介质密封于热管内，在热管内有环形拦液部，拦液部与管头或管身内壁相接使沿管壁下流的液态换热介质流入拦液部；在拦液部处设有开关机构，开关机构使拦液部内蓄积的液态换热介质保持在拦液部内或流出，流出的液态换热介质会进行换热循环。本发明在热管上设置拦液部和开关机构，通过开关机构来调节拦液部蓄积的液态换热介质量，从而控制参与换热的换热介质量，实现了对热管本身的启/停及加热速率调节。

Description

具有开关功能的热管
技术领域：
本发明涉及热管技术领域，特别涉及太阳能高温储热的利用技术。
背景技术：
对太阳热能的充分利用需要解决两个关键问题：1、对太阳能的充分吸收，提高吸热效率及储热温度；2、放热可控、易控制。本文解决的是后一个问题。
传统的民用太阳能技术，多为对水直接加热，温度低，使用时直接放水，用后关闭即可。当利用高温热源时，例如高温油箱内热量，应用范围则广泛的多，可以用其加热其它物件，由于热管导热效率高，所以此时比较理想的方式是使用热管完成从高温热源到被加热物件之间的传热。当加热完毕后，如何停止继续放热成为需要解决的问题，因为热管的特殊性，其无法通过管内简单的阻断来停止；同时，用完后将热管下端从高温热源中取出也不方便，在一些应用上也不现实。
发明内容：
鉴于此，有必要设计一种具有开关功能的热管。
一种具有开关功能的热管，包括：管头、管身、换热介质、开关机构；管头与管身连通，管头直径大于管身，换热介质密封于热管内，在热管内有环形拦液部，拦液部与管头或管身内壁相接使沿管壁下流的液态换热介质流入拦液部；在拦液部处设有开关机构，开关机构使拦液部内蓄积的液态换热介质保持在拦液部内或流出，流出的液态换热介质会进行换热循环。
优选的，开关机构包括上盘、下盘、密封圈；下盘中部开有与管身匹配的下孔，管身顶部固定在该下孔内，上盘中部开有与下孔贯通的上孔，管头下端与上盘的上端面相接，上孔孔壁向上盘的上方一侧延伸形成中空的台体，所述台体外侧壁与管头内壁以及上盘上端面之间形成的空间为拦液部，拦液部下方的上盘处开有圆周分布的数个上液孔，下盘上开有与上液孔对应匹配的下液孔，下液孔另一端与管身贯通，在上液孔/下液孔***的上盘、下盘接触面上均开有圆形沟槽，沟槽内设有密封圈。当需要停止换热，转动上盘/下盘，使上液孔与下液孔错开处于非连通状态即可，并可通过控制上液孔与下液孔连通面积来调节换热速率。
优选的，上液孔数量为6个。
优选的，上盘、下盘之间采用迷宫密封结构。
优选的，开关机构包括阀门和管路；管身顶部伸入管头内，管头内的管身外壁与管头内壁以及管头底面之间形成的空间为拦液部，在管头底面上开有孔并通过阀门、管路与管头下方的管身连通。当需要停止换热，关闭阀门即可。
优选的，阀门为针型阀。
优选的，开关机构包括空心的环状导磁件和环状磁体；管身顶部伸入管头内，管头内的管身外壁与管头内壁以及管头底面之间形成的空间为拦液部，环状导磁件放置在拦液部处，在管头下方且对应环状导磁件处设有环状磁体。环状导磁件通常浮在液面上，此时为停止换热状态，当需要开始换热时，通过环状磁体调节环状导磁件吃水深度，从而将液态换热介质排出到下方管身中。
优选的，开关机构包括空心的环状导磁件和环状磁体；管身上有一段外扩部，外扩部上方管身与外扩部之间通过锥面过渡，使液体可以被锥面引流至外扩部侧壁，外扩部下方的管身伸入到外扩部内，外扩部内的管身外壁与外扩部内壁以及外扩部底面之间形成的空间为拦液部，环状导磁件放置在拦液部处，在外扩部下方且对应环状导磁件处设有环状磁体。
优选的，环状磁体为永磁体，在环状磁体与热管接触处设有隔热层。
优选的，在隔热层外的管身上设有螺纹，环状磁体螺纹连接在管身上并通过转动调节其对环状导磁件的磁力强弱。
本发明在热管上设置拦液部和开关机构，通过开关机构来调节拦液部蓄积的液态换热介质量，从而控制参与换热的换热介质量，实现了对热管本身的启/停及加热速率调节。
附图说明：
附图1是实施例1的具有开关功能的热管的剖视结构示意图。
附图2是附图1省略部分管身后的剖视结构示意图。
附图3是附图1上盘的俯视结构示意图。
附图4是附图1上盘的剖视结构示意图。
附图5是实施例2的具有开关功能的热管的剖视结构示意图。
附图6是实施例3的具有开关功能的热管的剖视结构示意图。
附图7是实施例4的具有开关功能的热管的剖视结构示意图。
附图8是附图6的A部局部放大示意图。
附图9是附图7的B部局部放大示意图。
图中：上盘41、下盘42、密封圈43、管身2a、下孔421、上孔411、管头1a、台体412、拦液部3a、上液孔413、下液孔422、阀门51、管路52、管身2b、管头1b、拦液部3b、环状导磁件61、环状磁体62、管身2c、管头1c、拦液部3c、隔热层63、螺纹64、管身2d、外扩部21d、锥面211d、拦液部3d。
具体实施方式：
一种具有开关功能的热管，包括：管头、管身、换热介质、开关机构；管头与管身连通，管头直径大于管身，换热介质密封于热管内，在热管内有环形拦液部，拦液部与管头或管身内壁相接使沿管壁下流的液态换热介质流入拦液部；在拦液部处设有开关机构，开关机构使拦液部内蓄积的液态换热介质保持在拦液部内或流出，流出的液态换热介质会进行换热循环。
如图1～4所示，在实施例1中，开关机构包括上盘41、下盘42、密封圈43；下盘42中部开有与管身2a匹配的下孔421，管身2a顶部固定在该下孔内，上盘41中部开有与下孔421贯通的上孔411，管头1a下端与上盘41的上端面相接，上孔411孔壁向上盘的上方一侧延伸形成中空的台体412，所述台体412外侧壁与管头1a内壁以及上盘41上端面之间形成的空间为拦液部3a，拦液部3a下方的上盘41处开有圆周分布的数个上液孔413，下盘42上开有与上液孔413对应匹配的下液孔422，下液孔422另一端与管身2a贯通，在上液孔413/下液孔422***的上盘41、下盘42接触面上均开有圆形沟槽，沟槽内设有密封圈43。
进一步的，上液孔413数量为6个。
更进一步的，上盘41、下盘42之间采用迷宫密封结构。
如图5所示，在实施例2中，开关机构包括阀门51和管路52；管身2b顶部伸入管头1b内，管头1b内的管身2b外壁与管头1b内壁以及管头1b底面之间形成的空间为拦液部3b，在管头1b底面上开有孔并通过阀门51、管路52与管头1b下方的管身2b连通。
进一步的，阀门51为针型阀。
如图6、8所示，在实施例3中，开关机构包括空心的环状导磁件61和环状磁体62；管身2c顶部伸入管头1c内，管头1c内的管身2c外壁与管头1c内壁以及管头1c底面之间形成的空间为拦液部3c，环状导磁件61放置在拦液部3c处，在管头1c下方且对应环状导磁件61处设有环状磁体62。
进一步的，环状磁体62为永磁体，在环状磁体62与热管接触处设有隔热层63。
更进一步的，在隔热层63外的管身2c上设有螺纹64，环状磁体62螺纹连接在管身2c上并通过转动调节其对环状导磁件61的磁力强弱。
如图7、9所示，在实施例4中，开关机构包括空心的环状导磁件61和环状磁体62；管身2d上有一段外扩部21d，外扩部21d上方管身2d与外扩部21d之间通过锥面211d过渡，使液体可以被锥面211d引流至外扩部21d侧壁，外扩部21d下方的管身2d伸入到外扩部21d内，外扩部21d内的管身2d外壁与外扩部21d内壁以及外扩部21d底面之间形成的空间为拦液部3d，环状导磁件61放置在拦液部3d处，在外扩部21d下方且对应环状导磁件处61设有环状磁体62。
进一步的，环状磁体62为永磁体，在环状磁体62与热管接触处设有隔热层63。
更进一步的，在隔热层63外的管身2d上设有螺纹64，环状磁体62螺纹连接在管身2d上并通过转动调节其对环状导磁件61的磁力强弱。

Claims (10)

1.一种具有开关功能的热管，其特征在于，包括：管头、管身、换热介质、开关机构；管头与管身连通，管头直径大于管身，换热介质密封于热管内，在热管内有环形拦液部，拦液部与管头或管身内壁相接使沿管壁下流的液态换热介质流入拦液部；在拦液部处设有开关机构，开关机构使拦液部内蓄积的液态换热介质保持在拦液部内或流出。
2.如权利要求1所述的具有开关功能的热管，其特征在于，开关机构包括上盘、下盘、密封圈；下盘中部开有与管身匹配的下孔，管身顶部固定在该下孔内，上盘中部开有与下孔贯通的上孔，管头下端与上盘的上端面相接，上孔孔壁向上盘的上方一侧延伸形成中空的台体，所述台体外侧壁与管头内壁以及上盘上端面之间形成的空间为拦液部，拦液部下方的上盘处开有圆周分布的数个上液孔，下盘上开有与上液孔对应匹配的下液孔，下液孔另一端与管身贯通，在上液孔/下液孔***的上盘、下盘接触面上均开有圆形沟槽，沟槽内设有密封圈。
3.如权利要求2所述的具有开关功能的热管，其特征在于，上液孔数量为6个。
4.如权利要求2或3所述的具有开关功能的热管，其特征在于，上盘、下盘之间采用迷宫密封结构。
5.如权利要求1所述的具有开关功能的热管，其特征在于，开关机构包括阀门和管路；管身顶部伸入管头内，管头内的管身外壁与管头内壁以及管头底面之间形成的空间为拦液部，在管头底面上开有孔并通过阀门、管路与管头下方的管身连通。
6.如权利要求5所述的具有开关功能的热管，其特征在于，阀门为针型阀。
7.如权利要求1所述的具有开关功能的热管，其特征在于，开关机构包括空心的环状导磁件和环状磁体；管身顶部伸入管头内，管头内的管身外壁与管头内壁以及管头底面之间形成的空间为拦液部，环状导磁件放置在拦液部处，在管头下方且对应环状导磁件处设有环状磁体。
8.如权利要求1所述的具有开关功能的热管，其特征在于，开关机构包括空心的环状导磁件和环状磁体；管身上有一段外扩部，外扩部上方管身与外扩部之间通过锥面过渡，外扩部下方的管身伸入到外扩部内，外扩部内的管身外壁与外扩部内壁以及外扩部底面之间形成的空间为拦液部，环状导磁件放置在拦液部处，在外扩部下方且对应环状导磁件处设有环状磁体。
9.如权利要求7或8所述的具有开关功能的热管，其特征在于，环状磁体为永磁体，在环状磁体与热管接触处设有隔热层。
10.如权利要求9所述的具有开关功能的热管，其特征在于，在隔热层外的管身上设有螺纹，环状磁体螺纹连接在管身上并通过转动调节其对环状导磁件的磁力强弱。
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