專利名稱：一種平板太陽能集熱器板芯流道結構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于集熱器制造領域，涉及太陽能集熱器的制造和設計，具體涉及一種平板太陽能集熱器板芯流道結構。更進一步地，涉及一種集熱器板芯集管與排管的連接結構，以及流道與吸熱板之間的連 接結構。
背景技術：
平板太陽能集熱器主要是由吸熱板芯，涂覆在吸熱板芯上表面的太陽能選擇性吸收涂層，與吸熱板芯焊接的排管，透明蓋板，隔熱保溫層和外殼構成，排管兩端各焊接有一集管，熱傳導介質是在安裝完成后再充入集管、排管中，熱傳導介質從排管一端的一集管進行一次分配后流入各排管內與吸熱板芯進行換熱后再從設置在排管另一端的另一集管流出，熱傳導介質在集管、排管中流動進行吸熱。由于現(xiàn)有流道生產(chǎn)均采用銅質管道，焊接處年久后易產(chǎn)生銅綠，不僅影響水質，更重要的是影響到焊接處的壽命及密封性。而在流道與吸熱層的焊接中，現(xiàn)有的超聲波焊接及激光焊接都是直接對吸熱板與排管焊接加工，易造成焊破、焊裂現(xiàn)象，從而使產(chǎn)品報廢。因此，需要對現(xiàn)有平板太陽能集熱器進行改造，進而克服現(xiàn)有技術缺陷。

實用新型內容本實用新型針對現(xiàn)有技術的平板太陽能集熱器的缺陷，組織力量進行攻關，提出了一種平板太陽能集熱器板芯流道結構，該技術不僅僅克服了現(xiàn)有技術缺陷，還具有熱效率更高、使用壽命更長的效果。依據(jù)本實用新型的技術方案，提供一種平板太陽能集熱器板芯流道結構，其包括吸熱板804、多個排管802、集管801和多個導熱板805，在吸熱板804表面上涂覆有太陽能選擇性吸收涂層803，排管802和集管801為設置在吸熱板804下部的傳熱介質流道，導熱板805與排管802 —一對應并且各個導熱板805分別包覆每個排管802 ;吸熱板804、多個排管802、集管801和多個導熱板805為不銹鋼材料制造。優(yōu)選地，排管802與集管801之間采用不銹鋼材料加工焊接，集管801的翻孔高度均為lmm-3mm，排管802與集管801之間配合間隙均不超過O. 15mm。優(yōu)選地，排管802與集管801之間連接處均須鍍上一層過渡性材料鎳；在連接處使用鋁質包覆件進行包覆。更優(yōu)選地，集管801外徑尺寸在Φ22—Φ 25mm之間，而排管802外徑尺寸在Φ 12一 Φ 14mm之間；集管801和排管802的單壁厚度均在O. 5mm一O. 6mm之間，連接配合間隙不超過O. 15mm,集管801和排管802以垂直90度進行拼接安裝。集管801翻孔尺寸在Φ 11一 Φ 13mm,翻孔高度不大于3_。本實用新型所述的平板集熱器板芯及其不銹鋼流道的連接結構的有益效果是通過上面所述的連接結構及焊接工藝，將集管與排管更好的連接在一起，加以實施真空釬焊工藝技術，以及流道與吸熱層的連接結構和超聲波焊接工藝及相關焊接工藝，使得流道的耐腐蝕性強，壽命更長，安全性、密封性更高，成本更經(jīng)濟。

圖I是本實用新型所述的流道結構圖。圖2是本實用新型所述的流道第一種集管與排管連接結構圖。圖3是本實用新型所述的流道第二種集管與排管連接結構圖。圖4是本實用新型所述的流道第三種集管與排管連接結構圖。圖5是本實用新型所述的流道第四種集管與排管連接結構圖。圖6是本實用新型所述的流道第五種集管與排管連接結構圖。 圖7是本實用新型所述的包覆件與吸熱板的焊接示意圖。圖8是本實用新型所述的集熱器板芯結構的整體示意圖。圖9是本實用新型所述的集熱器板芯結構的局部放大圖。
具體實施方式
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的技術方案如下提供一種平板太陽能集熱器板芯流道結構，其中流道可以為不銹鋼或其他耐腐材料。該工藝能夠讓板芯集管與排管在焊接前的安裝更方便、快捷、實用，真空釬焊(或其他釬焊)工藝使焊處綜合性能更優(yōu)，避免虛焊、焊裂、焊漏現(xiàn)象，更能做到防腐抗凍；同時，能減少其他焊接工藝帶來的輔助加工工序。包覆件與吸熱板直接接觸焊接更能增加吸熱面積，確保得熱效果，避免與排管直接焊接而造成的因焊破焊裂而泄漏液體的現(xiàn)象。本實用新型的平板太陽能集熱器板芯流道結構克服了現(xiàn)有技術中的上述缺陷，具有耐高溫、低溫，抗磨、抗腐蝕，可塑性好、耐氧化等顯著優(yōu)點，雖說在以往的平板集熱器的設計中曾很多地部分考慮過平板太陽能集熱器板芯流道結構，但是現(xiàn)有技術中的平板太陽能集熱器沒有使用本實用新型的流道結構；并且現(xiàn)有技術的在太陽能集熱器之外使用的流道結構與本實用新型的平板太陽能集熱器板芯流道結構具有很大區(qū)別。此外，現(xiàn)有技術中的太陽能集熱器沒有使用本實用新型的焊接工藝確保連接處的焊接牢靠及密封質量，焊接過程也會損害到周邊材質的表面效果及特質特性,加上不銹鋼材料的導熱性相對銅質偏低，因此在該行業(yè)中目前沒有哪家能夠真正得以實施，而本實用新型中正是借鑒公司前身在不銹鋼領域強厚的技術底蘊，結合近年來對平板太陽能行業(yè)技術的認真摸索，將不銹鋼表面采用鎳基鍍膜技術，鍍上一層過渡性材料-鎳，從而使得不銹鋼集管與排管連接處安裝的真空焊料AgCu28很好的熔化在兩管的接合間隙當中，待其冷卻、凝固后，連接處的牢固性、密封性、耐腐蝕性均得到很好的保證。同時也采取增加鋁質包覆件的方法解決了不銹鋼導熱性相對差一點的問題，通過不斷的試驗與研發(fā)，終于克服了不銹鋼材料在平板太陽能集熱器芯流道不能使用不銹鋼材料，以及使用不銹鋼材料但卻不能實現(xiàn)連接處的焊接處理，尤其是無損害焊接等工藝方法，取得了意想不到的技術效果；有效避免虛焊、漏焊帶來的產(chǎn)品質量問題，安全可靠，壽命長，耐腐蝕性好，同規(guī)格情況下，不銹鋼材質流道所制作的集熱器比現(xiàn)有銅制流道的集熱器要輕1-2公斤，從兩種材料的市場行情來看，不銹鋼更趨經(jīng)濟。下面參照附圖，對本實用新型做出詳細說明。[0022]參照圖8，本實用新型的平板太陽能集熱器板芯流道結構包括表面上具有太陽能選擇性吸收涂層803的吸熱板804、設置在吸熱板804下部的傳熱介質流道即排管802與集管801，還包括將所述排管包覆的各個導熱板805 ;流道的材料為不銹鋼(或其他耐腐材料)，該流道的排管802與集管801之間采用五種新型連接結構，并在各連接處放置真空焊料，全部應用真空釬焊工藝進行焊接。其中，排管802與集管801之間，采取五種不同的連接結構參照圖2，如圖所示的排管與集管之間連接的第一種結構形狀，集管801沖孔后翻孔，翻孔后內徑與排管802外徑相同，高度為l_3mm，將排管802前端直接插入到集管801的孔中，集管內放置定位件，確保排管802插入深度不超過集管801內壁2mm ；參照圖3，如圖所示的排管與集管之間連接的第二種結構形狀，集管801沖孔后翻孔，翻孔后外徑同排管802內徑相同，翻孔高度約為lmm-2. 8mm且讓排管802前端直接將集管801翻孔后高出部分全部包住。參照圖4，如圖所示的排管與集管之間連接的第三種結構形狀，排管802前端
3-5mm處進行擴孔，擴孔后的排管802內徑與集管801翻孔后的外徑相同，翻孔高度約為l-3mm讓排管802前端直接將集管801翻孔后高出部分全部包住。參照圖5，如圖所示的排管與集管之間連接的第四種結構形狀，先將排管802前端處進行縮孔,縮孔后的排管802外徑比排管802原有外徑小O. 8mm-1. Imm ;然后將
集管801進行沖孔和翻孔，集管801翻孔后的尺寸與排管802縮孔的尺寸相同，最后就可將縮孔好的排管802直接插入到翻好孔的集管801中，連接間隙處使用焊料填充。參照圖6，如圖所示的排管與集管之間連接的第五種結構形狀，先將排管802前端
4-7mm處由內向外進行滾筋,滾筋尺寸比排管802原有外徑大2mm即可,筋的寬度在2_5mm,后將集管801進行沖孔、翻孔，翻孔后內徑尺寸與排管802外徑尺寸相同，翻孔高度約為l-3mm，最后就可將排管802直接插入到翻好孔的集管801中。上述五種結構的共性特點是在集管與排管均采用不銹鋼材料加工，集管翻孔高度均為3mm左右，配合間隙均不超過O. 15mm，兩管連接處均須鍍上一層鎳，以利于真空焊料AgCu28的熔合吸附，焊接均采用真空釬焊工藝。優(yōu)選地，集管801外徑尺寸一般在Φ22 — Φ25πιπι，而排管802外徑尺寸則是Φ 12一 Φ 14mm ;集管801和排管802的單壁厚度均在O. 5mm一O. 6mm之間,連接配合間隙不超過O. 15mm，集管801和排管802以垂直90度進行拼接安裝。集管801翻孔尺寸在Φ11—Φ 13mm,翻孔高度不大于3mm,否則容易造成材料破裂。在本實用新型中，可以采用壓緊式、卡壓式集管與排管結構。壓緊式利用金屬排管與集管內的O型圈壓緊密封，該結構壽命短，連接不牢固，強度不夠?？▔菏揭詭в刑胤N密封圈的承口管件連接管道，用專用工具壓緊管口而起到密封和緊固的作用。同樣該結構壽命短，連接不牢固，強度不夠。進一步地，本實用新型的連接結構很好的為真空釬焊工藝的高合格率提供了保障，同時連接處過渡自然，無明顯凸出部位，保證了介質的最佳流動效果，焊接后的流道連接牢固、密封性強、壽命長、抗溫耐磨。如圖7所示，平板太陽能集熱器板芯流道結構中的集管801與排管802與吸熱板804之間的連接通過Ω形狀鋁質導熱板805與鍍有吸熱涂層的鋁質吸熱板804貼合，貼合后在導熱板805兩側采用超聲波焊接工藝或滾焊工藝，實現(xiàn)與吸熱板804牢固結合。在排管外表采用Ω形狀鋁質包覆件，在與排管緊密貼合的情況下中間加一過渡傳熱物質，在兩側采用超聲波焊接工藝或滾焊與鋁質的吸熱板焊接，很好的解決了現(xiàn)有吸熱板與排管直接焊接造成的流道焊破焊裂而漏液體現(xiàn)象，同時也增加導熱面積，進一步提高熱傳導效率。使用本實用新型的平板集熱器板芯及其不銹鋼或其他耐腐材料流道的連接結構與焊接工藝，讓板芯集管與排管在焊接前的安裝更方便、快捷、實用，真空釬焊工藝使焊處綜合性能更優(yōu)，避免虛焊、焊裂、焊漏現(xiàn)象，更能做到防腐抗凍；同時，能減少其他焊接工藝帶來的輔助加工工序。包覆件與吸熱板直接接觸焊接更能增加吸熱面積，確保得熱效果，避免與排管直接焊接而造成的因焊破焊裂而泄漏液體的現(xiàn)象。此外，通過上面所述的連接結構及焊接工藝，將集管與排管更好的連接在一起，加以實施真空釬焊工藝技術，以及流道與吸熱層的連接結構和超聲波焊接工藝及相關焊接工藝，使得流道的耐腐蝕性強，壽命更長，安全性、密封性更高,成本更經(jīng)濟。工業(yè)實用性·采用如圖2-9所示的平板太陽能集熱器板芯流道結構及其加工方法，該集熱器板芯的流道全部采用優(yōu)質不銹鋼材料，集管與排管采用了五種不同的連接結構，并在各連接處放置真空焊料，采取真空釬焊的工藝方法將其連接處進行焊接處理，集管與排管組裝方便，焊接處固定好高溫焊料，利用真空釬焊自然吸附熔焊的特性，在真空狀態(tài)下高溫加熱，真空焊料即可完成自熔并密封住連接處的間隙，這一焊接工藝使得焊接件質量的安全可靠性優(yōu)良，后期密封效果好，不易出現(xiàn)虛焊，漏焊現(xiàn)象，安全牢靠，防銹，耐腐蝕，壽命長。另外，在排管外表采用Ω形狀鋁質包覆件，在與排管緊密貼合的情況下，在兩側采用超聲波焊接工藝與鋁質的吸熱板焊接，很好解決了現(xiàn)有焊接中與排管直接焊接造成的流道因焊破焊裂而漏液體現(xiàn)象，同時也增加導熱面積，進一步提高熱傳導效率，因流道采用全優(yōu)質不銹鋼材料，相對傳統(tǒng)銅制流道來說，其經(jīng)濟成本更是明顯降低。對本實用新型的平板太陽能集熱器板芯流道結構進行相關測試及與現(xiàn)有技術和國家標準進行對比，數(shù)據(jù)如下得熱效率、密封性及壽命測試使用本實用新型的平板太陽能集熱器板芯流道結構的太陽能集熱器的得熱效率測試記錄測試時間=2012-5-30上午9 30到下午14 30測試地點露天測試場測試環(huán)境27°C測試類型實驗測試測試設備溫度計、多功能溫度巡檢儀測試數(shù)據(jù)平板型太陽能集熱器的瞬時效率Jlaa為O. 76 ;總熱損系數(shù)U 為 2. 5—3. 5ff/ (m2_ V )n 0. a :集熱器瞬時效率截距；U :集熱器總熱損系數(shù)對比情況分析性能高于國家標準O. 72[0051]使用本實用新型的平板太陽能集熱器板芯流道結構密封性的測試記錄測試時間2012-5-31下午 14 :00測試地點產(chǎn)品檢測車間測試環(huán)境24°C測試類型實驗測試測試設備氣密檢漏儀測試數(shù)據(jù)將流道中注入常溫水，排盡空氣，將管道內水壓升至IMpa，持續(xù)10分鐘；樣品無變形、無破裂、傳熱工質無泄漏。對比情況分析性能高于國家標準O. 6Mpa使用本實用新型的平板太陽能集熱器板芯流道結構的壽命測試記錄測試時間=2012-6-1上午 10 00 至 6-4 上午 10 00測試地點測試室測試環(huán)境27°C測試類型實驗測試測試設備鹽霧測試箱測試產(chǎn)品外圍尺寸長200mmX寬IOOmm的不銹鋼材料與銅質材料各一件柵欄型的流道。測試數(shù)據(jù)在35° +/-2°密閉環(huán)境中，濕度大于85%，PH值在6. 5-7. 2，用5%+/-I %氯化鈉溶液連續(xù)72小時鹽水噴霧測試，不銹鋼表面無生銹，氣泡，裂痕及變色等不良現(xiàn)象.而銅質流道出現(xiàn)外表顏色發(fā)黑現(xiàn)象。對比情況分析不銹鋼流道在防腐性能上面優(yōu)于銅質流道如上述，已經(jīng)清楚詳細地描述了本實用新型提出的方法，及應用本實用新型的技術方案的技術效果。但是本領域普通的技術人員可以理解，在不背離所附權利要求定義的本實用新型的精神和范圍的情況下，可以在形式和細節(jié)中做出多種修改。
權利要求1.一種平板太陽能集熱器板芯流道結構，其包括吸熱板(804)、多個排管(802)、集管(801)和多個導熱板(805)，在吸熱板(804)表面上涂覆有太陽能選擇性吸收涂層(803)，排管(802)和集管(801)為設置在吸熱板(804)下部的傳熱介質流道，導熱板(805)與排管(802)—一對應并且各個導熱板(805)分別包覆每個排管(802);吸熱板(804)、多個排管(802)、集管(801)和多個導熱板(805)為不銹鋼材料制造。
2.根據(jù)權利要求I所述的平板太陽能集熱器板芯流道結構，其特征在于，排管(802)與集管(801)之間采用不銹鋼材料加工焊接，集管(801)的翻孔高度為lmm-3mm，排管(802)與集管(801)之間配合間隙不超過O. 15mm。
3.根據(jù)權利要求2所述的平板太陽能集熱器板芯流道結構，其特征在于，排管(802)與集管(801)之間連接處均須鍍上一層過渡性材料鎳；在連接處使用鋁質包覆件進行包覆。
專利摘要本實用新型公開了一種平板太陽能集熱器板芯流道結構，該流道結構包括表面上具有太陽能選擇性吸收涂層的吸熱板、設置在吸熱板下部的傳熱介質流道即排管與集管，還包括將所述排管包覆的各個導熱板；該集熱器板芯的流道全部采用優(yōu)質不銹鋼材料(或其他耐腐材料)，集管與排管采用了五種不同的連接結構，并采取真空釬焊(或其他釬焊)的工藝方法將其連接處進行焊接，該焊件密封效果好，安全牢靠，防銹，耐腐蝕，壽命長。
文檔編號F24J2/46GK202734318SQ201220316300
公開日2013年2月13日 申請日期2012年7月3日 優(yōu)先權日2012年7月3日
發(fā)明者白明軍, 張琰 申請人:湖北長耀明太陽能股份有限公司