专利名称：一种平板太阳能集热器板芯流道结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于集热器制造领域，涉及太阳能集热器的制造和设计，具体涉及一种平板太阳能集热器板芯流道结构。更进一步地，涉及一种集热器板芯集管与排管的连接结构，以及流道与吸热板之间的连 接结构。
背景技术：
平板太阳能集热器主要是由吸热板芯，涂覆在吸热板芯上表面的太阳能选择性吸收涂层，与吸热板芯焊接的排管，透明盖板，隔热保温层和外壳构成，排管两端各焊接有一集管，热传导介质是在安装完成后再充入集管、排管中，热传导介质从排管一端的一集管进行一次分配后流入各排管内与吸热板芯进行换热后再从设置在排管另一端的另一集管流出，热传导介质在集管、排管中流动进行吸热。由于现有流道生产均采用铜质管道，焊接处年久后易产生铜绿，不仅影响水质，更重要的是影响到焊接处的寿命及密封性。而在流道与吸热层的焊接中，现有的超声波焊接及激光焊接都是直接对吸热板与排管焊接加工，易造成焊破、焊裂现象，从而使产品报废。因此，需要对现有平板太阳能集热器进行改造，进而克服现有技术缺陷。
实用新型内容本实用新型针对现有技术的平板太阳能集热器的缺陷，组织力量进行攻关，提出了一种平板太阳能集热器板芯流道结构，该技术不仅仅克服了现有技术缺陷，还具有热效率更高、使用寿命更长的效果。依据本实用新型的技术方案，提供一种平板太阳能集热器板芯流道结构，其包括吸热板804、多个排管802、集管801和多个导热板805，在吸热板804表面上涂覆有太阳能选择性吸收涂层803，排管802和集管801为设置在吸热板804下部的传热介质流道，导热板805与排管802 —一对应并且各个导热板805分别包覆每个排管802 ;吸热板804、多个排管802、集管801和多个导热板805为不锈钢材料制造。优选地，排管802与集管801之间采用不锈钢材料加工焊接，集管801的翻孔高度均为lmm-3mm，排管802与集管801之间配合间隙均不超过O. 15mm。优选地，排管802与集管801之间连接处均须镀上一层过渡性材料镍；在连接处使用铝质包覆件进行包覆。更优选地，集管801外径尺寸在Φ22—Φ 25mm之间，而排管802外径尺寸在Φ 12一 Φ 14mm之间；集管801和排管802的单壁厚度均在O. 5mm一O. 6mm之间，连接配合间隙不超过O. 15mm,集管801和排管802以垂直90度进行拼接安装。集管801翻孔尺寸在Φ 11一 Φ 13mm,翻孔高度不大于3_。本实用新型所述的平板集热器板芯及其不锈钢流道的连接结构的有益效果是通过上面所述的连接结构及焊接工艺，将集管与排管更好的连接在一起，加以实施真空钎焊工艺技术，以及流道与吸热层的连接结构和超声波焊接工艺及相关焊接工艺，使得流道的耐腐蚀性强，寿命更长，安全性、密封性更高，成本更经济。
图I是本实用新型所述的流道结构图。图2是本实用新型所述的流道第一种集管与排管连接结构图。图3是本实用新型所述的流道第二种集管与排管连接结构图。图4是本实用新型所述的流道第三种集管与排管连接结构图。图5是本实用新型所述的流道第四种集管与排管连接结构图。图6是本实用新型所述的流道第五种集管与排管连接结构图。 图7是本实用新型所述的包覆件与吸热板的焊接示意图。图8是本实用新型所述的集热器板芯结构的整体示意图。图9是本实用新型所述的集热器板芯结构的局部放大图。
具体实施方式
为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下提供一种平板太阳能集热器板芯流道结构，其中流道可以为不锈钢或其他耐腐材料。该工艺能够让板芯集管与排管在焊接前的安装更方便、快捷、实用，真空钎焊(或其他钎焊)工艺使焊处综合性能更优，避免虚焊、焊裂、焊漏现象，更能做到防腐抗冻；同时，能减少其他焊接工艺带来的辅助加工工序。包覆件与吸热板直接接触焊接更能增加吸热面积，确保得热效果，避免与排管直接焊接而造成的因焊破焊裂而泄漏液体的现象。本实用新型的平板太阳能集热器板芯流道结构克服了现有技术中的上述缺陷，具有耐高温、低温，抗磨、抗腐蚀，可塑性好、耐氧化等显著优点，虽说在以往的平板集热器的设计中曾很多地部分考虑过平板太阳能集热器板芯流道结构，但是现有技术中的平板太阳能集热器没有使用本实用新型的流道结构；并且现有技术的在太阳能集热器之外使用的流道结构与本实用新型的平板太阳能集热器板芯流道结构具有很大区别。此外，现有技术中的太阳能集热器没有使用本实用新型的焊接工艺确保连接处的焊接牢靠及密封质量，焊接过程也会损害到周边材质的表面效果及特质特性,加上不锈钢材料的导热性相对铜质偏低，因此在该行业中目前没有哪家能够真正得以实施，而本实用新型中正是借鉴公司前身在不锈钢领域强厚的技术底蕴，结合近年来对平板太阳能行业技术的认真摸索，将不锈钢表面采用镍基镀膜技术，镀上一层过渡性材料-镍，从而使得不锈钢集管与排管连接处安装的真空焊料AgCu28很好的熔化在两管的接合间隙当中，待其冷却、凝固后，连接处的牢固性、密封性、耐腐蚀性均得到很好的保证。同时也采取增加铝质包覆件的方法解决了不锈钢导热性相对差一点的问题，通过不断的试验与研发，终于克服了不锈钢材料在平板太阳能集热器芯流道不能使用不锈钢材料，以及使用不锈钢材料但却不能实现连接处的焊接处理，尤其是无损害焊接等工艺方法，取得了意想不到的技术效果；有效避免虚焊、漏焊带来的产品质量问题，安全可靠，寿命长，耐腐蚀性好，同规格情况下，不锈钢材质流道所制作的集热器比现有铜制流道的集热器要轻1-2公斤，从两种材料的市场行情来看，不锈钢更趋经济。下面参照附图，对本实用新型做出详细说明。[0022]参照图8，本实用新型的平板太阳能集热器板芯流道结构包括表面上具有太阳能选择性吸收涂层803的吸热板804、设置在吸热板804下部的传热介质流道即排管802与集管801，还包括将所述排管包覆的各个导热板805 ;流道的材料为不锈钢(或其他耐腐材料)，该流道的排管802与集管801之间采用五种新型连接结构，并在各连接处放置真空焊料，全部应用真空钎焊工艺进行焊接。其中，排管802与集管801之间，采取五种不同的连接结构参照图2，如图所示的排管与集管之间连接的第一种结构形状，集管801冲孔后翻孔，翻孔后内径与排管802外径相同，高度为l_3mm，将排管802前端直接插入到集管801的孔中，集管内放置定位件，确保排管802插入深度不超过集管801内壁2mm ；参照图3，如图所示的排管与集管之间连接的第二种结构形状，集管801冲孔后翻孔，翻孔后外径同排管802内径相同，翻孔高度约为lmm-2. 8mm且让排管802前端直接将集管801翻孔后高出部分全部包住。参照图4，如图所示的排管与集管之间连接的第三种结构形状，排管802前端
3-5mm处进行扩孔，扩孔后的排管802内径与集管801翻孔后的外径相同，翻孔高度约为l-3mm让排管802前端直接将集管801翻孔后高出部分全部包住。参照图5，如图所示的排管与集管之间连接的第四种结构形状，先将排管802前端处进行缩孔,缩孔后的排管802外径比排管802原有外径小O. 8mm-1. Imm ;然后将
集管801进行冲孔和翻孔，集管801翻孔后的尺寸与排管802缩孔的尺寸相同，最后就可将缩孔好的排管802直接插入到翻好孔的集管801中，连接间隙处使用焊料填充。参照图6，如图所示的排管与集管之间连接的第五种结构形状，先将排管802前端
4-7mm处由内向外进行滚筋,滚筋尺寸比排管802原有外径大2mm即可,筋的宽度在2_5mm,后将集管801进行冲孔、翻孔，翻孔后内径尺寸与排管802外径尺寸相同，翻孔高度约为l-3mm，最后就可将排管802直接插入到翻好孔的集管801中。上述五种结构的共性特点是在集管与排管均采用不锈钢材料加工，集管翻孔高度均为3mm左右，配合间隙均不超过O. 15mm，两管连接处均须镀上一层镍，以利于真空焊料AgCu28的熔合吸附，焊接均采用真空钎焊工艺。优选地，集管801外径尺寸一般在Φ22 — Φ25πιπι，而排管802外径尺寸则是Φ 12一 Φ 14mm ;集管801和排管802的单壁厚度均在O. 5mm一O. 6mm之间,连接配合间隙不超过O. 15mm，集管801和排管802以垂直90度进行拼接安装。集管801翻孔尺寸在Φ11—Φ 13mm,翻孔高度不大于3mm,否则容易造成材料破裂。在本实用新型中，可以采用压紧式、卡压式集管与排管结构。压紧式利用金属排管与集管内的O型圈压紧密封，该结构寿命短，连接不牢固，强度不够。卡压式以带有特种密封圈的承口管件连接管道，用专用工具压紧管口而起到密封和紧固的作用。同样该结构寿命短，连接不牢固，强度不够。进一步地，本实用新型的连接结构很好的为真空钎焊工艺的高合格率提供了保障，同时连接处过渡自然，无明显凸出部位，保证了介质的最佳流动效果，焊接后的流道连接牢固、密封性强、寿命长、抗温耐磨。如图7所示，平板太阳能集热器板芯流道结构中的集管801与排管802与吸热板804之间的连接通过Ω形状铝质导热板805与镀有吸热涂层的铝质吸热板804贴合，贴合后在导热板805两侧采用超声波焊接工艺或滚焊工艺，实现与吸热板804牢固结合。在排管外表采用Ω形状铝质包覆件，在与排管紧密贴合的情况下中间加一过渡传热物质，在两侧采用超声波焊接工艺或滚焊与铝质的吸热板焊接，很好的解决了现有吸热板与排管直接焊接造成的流道焊破焊裂而漏液体现象，同时也增加导热面积，进一步提高热传导效率。使用本实用新型的平板集热器板芯及其不锈钢或其他耐腐材料流道的连接结构与焊接工艺，让板芯集管与排管在焊接前的安装更方便、快捷、实用，真空钎焊工艺使焊处综合性能更优，避免虚焊、焊裂、焊漏现象，更能做到防腐抗冻；同时，能减少其他焊接工艺带来的辅助加工工序。包覆件与吸热板直接接触焊接更能增加吸热面积，确保得热效果，避免与排管直接焊接而造成的因焊破焊裂而泄漏液体的现象。此外，通过上面所述的连接结构及焊接工艺，将集管与排管更好的连接在一起，加以实施真空钎焊工艺技术，以及流道与吸热层的连接结构和超声波焊接工艺及相关焊接工艺，使得流道的耐腐蚀性强，寿命更长，安全性、密封性更高,成本更经济。工业实用性·采用如图2-9所示的平板太阳能集热器板芯流道结构及其加工方法，该集热器板芯的流道全部采用优质不锈钢材料，集管与排管采用了五种不同的连接结构，并在各连接处放置真空焊料，采取真空钎焊的工艺方法将其连接处进行焊接处理，集管与排管组装方便，焊接处固定好高温焊料，利用真空钎焊自然吸附熔焊的特性，在真空状态下高温加热，真空焊料即可完成自熔并密封住连接处的间隙，这一焊接工艺使得焊接件质量的安全可靠性优良，后期密封效果好，不易出现虚焊，漏焊现象，安全牢靠，防锈，耐腐蚀，寿命长。另外，在排管外表采用Ω形状铝质包覆件，在与排管紧密贴合的情况下，在两侧采用超声波焊接工艺与铝质的吸热板焊接，很好解决了现有焊接中与排管直接焊接造成的流道因焊破焊裂而漏液体现象，同时也增加导热面积，进一步提高热传导效率，因流道采用全优质不锈钢材料，相对传统铜制流道来说，其经济成本更是明显降低。对本实用新型的平板太阳能集热器板芯流道结构进行相关测试及与现有技术和国家标准进行对比，数据如下得热效率、密封性及寿命测试使用本实用新型的平板太阳能集热器板芯流道结构的太阳能集热器的得热效率测试记录测试时间=2012-5-30上午9 30到下午14 30测试地点露天测试场测试环境27°C测试类型实验测试测试设备温度计、多功能温度巡检仪测试数据平板型太阳能集热器的瞬时效率Jlaa为O. 76 ;总热损系数U 为 2. 5—3. 5ff/ (m2_ V )n 0. a :集热器瞬时效率截距；U :集热器总热损系数对比情况分析性能高于国家标准O. 72[0051]使用本实用新型的平板太阳能集热器板芯流道结构密封性的测试记录测试时间2012-5-31下午 14 :00测试地点产品检测车间测试环境24°C测试类型实验测试测试设备气密检漏仪测试数据将流道中注入常温水，排尽空气，将管道内水压升至IMpa，持续10分钟；样品无变形、无破裂、传热工质无泄漏。对比情况分析性能高于国家标准O. 6Mpa使用本实用新型的平板太阳能集热器板芯流道结构的寿命测试记录测试时间=2012-6-1上午 10 00 至 6-4 上午 10 00测试地点测试室测试环境27°C测试类型实验测试测试设备盐雾测试箱测试产品外围尺寸长200mmX宽IOOmm的不锈钢材料与铜质材料各一件栅栏型的流道。测试数据在35° +/-2°密闭环境中，湿度大于85%，PH值在6. 5-7. 2，用5%+/-I %氯化钠溶液连续72小时盐水喷雾测试，不锈钢表面无生锈，气泡，裂痕及变色等不良现象.而铜质流道出现外表颜色发黑现象。对比情况分析不锈钢流道在防腐性能上面优于铜质流道如上述，已经清楚详细地描述了本实用新型提出的方法，及应用本实用新型的技术方案的技术效果。但是本领域普通的技术人员可以理解，在不背离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围的情况下，可以在形式和细节中做出多种修改。
权利要求1.一种平板太阳能集热器板芯流道结构，其包括吸热板(804)、多个排管(802)、集管(801)和多个导热板(805)，在吸热板(804)表面上涂覆有太阳能选择性吸收涂层(803)，排管(802)和集管(801)为设置在吸热板(804)下部的传热介质流道，导热板(805)与排管(802)—一对应并且各个导热板(805)分别包覆每个排管(802);吸热板(804)、多个排管(802)、集管(801)和多个导热板(805)为不锈钢材料制造。
2.根据权利要求I所述的平板太阳能集热器板芯流道结构，其特征在于，排管(802)与集管(801)之间采用不锈钢材料加工焊接，集管(801)的翻孔高度为lmm-3mm，排管(802)与集管(801)之间配合间隙不超过O. 15mm。
3.根据权利要求2所述的平板太阳能集热器板芯流道结构，其特征在于，排管(802)与集管(801)之间连接处均须镀上一层过渡性材料镍；在连接处使用铝质包覆件进行包覆。
专利摘要本实用新型公开了一种平板太阳能集热器板芯流道结构，该流道结构包括表面上具有太阳能选择性吸收涂层的吸热板、设置在吸热板下部的传热介质流道即排管与集管，还包括将所述排管包覆的各个导热板；该集热器板芯的流道全部采用优质不锈钢材料(或其他耐腐材料)，集管与排管采用了五种不同的连接结构，并采取真空钎焊(或其他钎焊)的工艺方法将其连接处进行焊接，该焊件密封效果好，安全牢靠，防锈，耐腐蚀，寿命长。
文档编号F24J2/46GK202734318SQ201220316300
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月3日 优先权日2012年7月3日
发明者白明军, 张琰 申请人:湖北长耀明太阳能股份有限公司