CN103128518B - 板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺，包括如下步骤：a、吸热板芯的制作：采用铝合金吹胀工艺将翅片和空气流道整体成型形成吸热板芯；b、吸热板芯的镀膜：对吸热板芯表面进行真空磁控溅射镀膜；c、方集管的加工：采用铝棒加热、拉制成型形成方集管，采用冲孔工艺在方集管的窄边冲孔，冲孔的尺寸与吸热板芯空气流道的尺寸相对应；d、集热器的组装：把各个部件组装连接制备成太阳能空气平板集热器。通过上述方式，本发明的板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺提高了集热器的加工强度，利于建筑一体化，用空气作为传热介质，避免冬季冻管，采用强化传热和360°流道加热的流道设计，提高了集热效率。

Description

板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺

技术领域

本发明涉及太阳能空气集热技术领域，特别是涉及一种板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺。

背景技术

随着全社会节能环保意识的增强，太阳能作为一种清洁、低廉、可持续的能源受到了普遍的关注。太阳能集热器作为太阳能利用的一个重要领域，相对于其它太阳能利用技术而言，其不但结构简单、成本低廉、便于维护，而且使用的可靠性高，一次安装后无需消耗任何外在的动力，可以为人们的生活、生产活动提供大量热水，极大地提高了人们的生活质量。

依据工作性质的不同，太阳能集热器主要包括空气集热器和热水集热器，其中太阳能空气集热器在建筑采暖和新风、工农业干燥等领域具有广泛的应用前景。和传统的太阳能热水集热工艺相比，采用太阳能空气集热器能够提高集热效率，降低设备和初投资，缩短回收期，减少传热环节，避免二次换热，解决了冬季冻管的问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺，能够提高集热器的加工强度，提高集热效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺，包括如下步骤：

a、吸热板芯的制作：采用铝合金吹胀工艺将翅片和空气流道整体成型形成吸热板芯；

b、吸热板芯的镀膜：对吸热板芯表面进行真空磁控溅射镀膜；

c、方集管的加工：采用铝棒加热、拉制成型形成方集管，采用冲孔工艺在方集管的窄边冲孔，冲孔的尺寸与吸热板芯空气流道的尺寸相对应；

d、集热器的组装：把各个部件组装连接制备成太阳能空气平板集热器。

在本发明一个较佳实施例中，所述吹胀工艺包括如下步骤：

①、采用酸洗、碱洗和水洗对铝板进行表面化学处理；

②、在铝板的贴合面上印刷流道管路图；

③、在350℃下加热40分钟，烘干印刷图样；

④、固定两块贴合的铝板以及工装夹具来加工流体通道；

⑤、在500℃下加热40分钟进行热轧，在300℃下加热5小时进行退火；

⑥、用氮气进行吹胀，压强为0.5MP，形成空气流道；

⑦、对空气流道进行气密性检查，压强为0.15MP；

⑧、将铝板按照尺寸进行剪切，冲压成型。

在本发明一个较佳实施例中，所述镀膜工艺包括：

①、依次采用酸洗、碱洗、水洗和超声波清洗对翅片进行表面处理；

②、对翅片表面的镀膜条件进行检测和判定；

③、对翅片表面进行磁控溅射蓝钛镀膜，镀膜炉内的温度为50-80℃；

④、对镀膜的吸收率和发射率进行检测。

在本发明一个较佳实施例中，所述方集管的拉制成型和冲孔工艺包括：

①、采用铝棒加热，温度为500℃；

②、按照方集管尺寸确定模具尺寸，挤压入模；

③、对方集管采用牵引校正；

④、对方集管表面采用磁效；

⑤、在方集管表面镀黑色吸热膜；

⑥、在方集管的窄边冲孔，孔的尺寸与吸热板芯的空气流道相对应。

在本发明一个较佳实施例中，所述集热板的组装工艺包括：

①、在方集管的冲孔处填充耐高温硅胶密封圈，将吸热板芯插入密封圈，将两方集管和吸热板芯装配成组件；

②、把组件和两边框组合，另外两边框采用铆接；

③、在吸热板芯的背部安装保温层，边框涂覆密封胶，然后安装背板，采用铆接固定背板；

④、对边框进行清洁，涂覆密封胶，然后在吸热板芯的上方安装玻璃盖板，安装硅胶密封条，最后上玻璃压条；

⑤、对集热板进行校平，检测平面度和密封性。

本发明的有益效果是：本发明的板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺提高了集热器的加工强度，利于建筑一体化，采用空气作为传热介质，避免了冬季冻管，采用强化传热和360°流道加热的流道设计，提高了集热效率。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明实施例包括：

一种板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺，包括如下步骤：

a、吸热板芯的制作：采用铝合金吹胀工艺将翅片和空气流道整体成型形成吸热板芯；

b、吸热板芯的镀膜：对吸热板芯表面进行真空磁控溅射镀膜；

c、方集管的加工：采用铝棒加热、拉制成型形成方集管，采用冲孔工艺在方集管的窄边冲孔，冲孔的尺寸与吸热板芯空气流道的尺寸相对应；

d、集热器的组装：把各个部件组装连接制备成太阳能空气平板集热器。具体地，吸热板芯由空气流道和翅片组成，采用铝合金吹胀工艺，空气流道和翅片整体成型，空气流道为椭圆形，翅片和空气流道中的空气之间采用360°传热。所述吹胀工艺包括如下步骤：

①、采用酸洗、碱洗和水洗对一定规格的铝板进行表面化学处理，去除杂质、油和氧化膜；

首先，选定铝材，对铝材进行定尺寸，然后按照尺寸下料，吸热板芯材料选用铝合金，热传导效率高，抗氧化，满足强度要求；

其次，采用酸性溶液去除表面的杂质和氧化层，清洗去除酸性溶液，碱溶液去除油和残留的酸性溶液，酸溶液去除残留的碱，热水密封加强材料的抗氧化性。

具体过程为：a、采用Na₃PO₄、Na₂CO₃和水的酸性溶液，在75℃下加热8分钟，然后用清水清洗；b、采用NaOH和水的碱性溶液在80℃下加热15秒，然后用清水清洗；c、在HCl、H₂SO₄和水的溶液中浸泡10秒，然后用清水清洗；d、在100℃的沸水中浸泡5分钟。

②、在铝板的贴合面上印刷流道管路图。其中，选用石墨作为流道管路的印刷材料。

③、在350℃下加热40分钟，烘干印刷图样。

④、固定两块贴合的铝板以及工装夹具来加工流体通道。其中，流体通道的截面可以为椭圆形、圆形、方形、三角形或其它形状。具体地，采用双面异型管吹胀工艺，铝板采用高频点焊固定，工装夹具的选择根据流体通道的截面形状来确定，工装夹具的尺寸按照流体通道尺寸确定。

⑤、在500℃下加热40分钟进行热轧，在300℃下加热5小时进行退火。热轧和退火使材料消除应力，恢复力学性能。

⑥、用氮气进行吹胀，压强为0.5MP，形成空气流道。

⑦、对空气流道进行气密性检查，压强为0.15MP。

⑧、将铝板按照尺寸进行剪切，冲压成型。

所述镀膜工艺包括：

①、依次采用酸洗、碱洗、水洗和超声波清洗对翅片进行表面处理。

②、对翅片表面的镀膜条件进行检测和判定。

③、对翅片表面进行磁控溅射蓝钛镀膜，此方式镀膜炉内的温度不得低于80℃，适合的温度范围为50-80℃。

④、对镀膜的吸收率和发射率进行检测。通过检测翅片表面镀膜的吸收率(95％±2％)和发射率(≤4％)来判别镀膜是否合格。

所述方集管的拉制成型和冲孔工艺包括：

①、采用铝棒加热，温度为500℃；

②、按照方集管尺寸确定模具尺寸，挤压入模；

③、对方集管采用牵引校正；

④、对方集管表面采用磁效；

⑤、在方集管表面镀黑色吸热膜；

⑥、在方集管的窄边冲孔，孔的尺寸与吸热板芯的空气流道相对应。

所述集热板的组装工艺包括：

①、在方集管的冲孔处填充耐高温硅胶密封圈，将吸热板芯插入密封圈，将两方集管和吸热板芯装配成组件；

②、把组件和两边框组合，另外两边框采用铆接；

③、在吸热板芯的背部安装保温层，边框涂覆密封胶，然后安装背板，采用铆接固定背板；

④、对边框进行清洁，涂覆密封胶，然后在吸热板芯的上方安装玻璃盖板，安装硅胶密封条，最后上玻璃压条；

⑤、对集热板进行校平，检测平面度和密封性。

具体的组装工作过程为：

①吸热板芯的制作和镀膜：采用铝合金吹胀工艺将翅片和空气流道整体成型，对吸热板芯表面进行真空磁控溅射镀膜。

②、方集管和吸热板芯的连接：在方集管的冲孔处填充耐高温硅胶密封圈，将吸热板芯插入密封圈，将两方集管和吸热板芯装配成组件。

③、试压：对方集管和吸热板芯装配成的组件进行试压，压强为0.15MP，检测各部件的密封性能。

④、边框的固定：对集热板的边框定尺寸下料，其次进行拼装，将方集管及吸热板芯装配成的组件和两开口边框组合，然后将四个边框铆接，安装背板，最后采用铆接固定背板。

具体地，该边框及背板与吸热板芯之间设置有保温隔热层，所述隔热层采用整体聚酯氨发泡保温，发泡密度为35-40kg/m³，厚度为25-30mm，增强了集热板的整体强度，杜绝了一切热桥，大大降低了热损。

⑤、吸热板芯的安装：把集管从边框开口处引出，然后采用硅胶密封圈固定，孔隙采用发泡料填充，这样可以减少集管引出集热板部分的热量损失。

⑥、盖板玻璃的安装：在吸热板芯上表面安装盖板玻璃，盖板玻璃采用低铁、布纹、钢化玻璃。

采用低铁玻璃，增加了盖板玻璃的透光率；盖板背部的布纹布置，使得吸热板芯部分反射太阳光产生漫反射，大部分反射回集热板芯，增强太阳光的吸收率；采用钢化玻璃，增大强度、安全可靠。

⑦、密封：在边框四周装设硅胶密封条和压条，保证整板的密封性能。

⑧、检测：对整块集热板进行渗漏水检测。

⑨、判定：对整板的参数和性能进行检测，判定是否合格。

本发明的有益效果为：

翅片与流道整体成型，采用强化传热结构和360°传热设计，热传导性能更高；采用多流道设计，使得翅片吸收热量到流道的热传导距离更短；边框和底板采用整体聚酯氨发泡，保证热量损失更少；吸热翅片表面采用磁控溅射蓝钛镀膜技术，吸热率达到95％±2％，发射率低于4％，性能稳定，使用寿命长；玻璃盖板采用低铁、布纹、钢化玻璃，高透光率和布纹漫反射使得板芯与玻璃内腔之间形成温室效应，温度更高；钢化使得强度更高，不易损伤。

本发明的板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺提高了集热器的加工强度，利于建筑一体化，采用空气作为传热介质，避免了冬季冻管，采用强化传热和360°流道加热的流道设计，提高了集热效率。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

a、吸热板芯的制作：采用铝合金吹胀工艺将翅片和空气流道整体成型形成吸热板芯；

b、吸热板芯的镀膜：对吸热板芯表面进行真空磁控溅射镀膜；

c、方集管的加工：采用铝棒加热、拉制成型形成方集管，采用冲孔工艺在方集管的窄边冲孔，冲孔的尺寸与吸热板芯空气流道的尺寸相对应；

d、集热器的组装：把各个部件组装连接制备成太阳能空气平板集热器，

其中，所述吹胀工艺包括如下步骤：

①、采用酸洗、碱洗和水洗对铝板进行表面化学处理；

②、在铝板的贴合面上印刷流道管路图；

③、在350℃下加热40分钟，烘干印刷图样；

④、固定两块贴合的铝板以及工装夹具来加工流体通道；

⑤、在500℃下加热40分钟进行热轧，在300℃下加热5小时进行退火；

⑥、用氮气进行吹胀，压强为0.5MP，形成空气流道；

⑦、对空气流道进行气密性检查，压强为0.15MP；

⑧、将铝板按照尺寸进行剪切，冲压成型。

2.根据权利要求1所述的板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺，其特征在于，

所述镀膜工艺包括：

①、依次采用酸洗、碱洗、水洗和超声波清洗对翅片进行表面处理；

②、对翅片表面的镀膜条件进行检测和判定；

③、对翅片表面进行磁控溅射蓝钛镀膜，镀膜炉内的温度为50-80℃；

④、对镀膜的吸收率和发射率进行检测。

3.根据权利要求1所述的板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺，其特征在于，所述方集管的拉制成型和冲孔工艺包括：

①、采用铝棒加热，温度为500℃；

②、按照方集管尺寸确定模具尺寸，挤压入模；

③、对方集管采用牵引校正；

④、对方集管表面采用磁效；

⑤、在方集管表面镀黑色吸热膜；

⑥、在方集管的窄边冲孔，孔的尺寸与吸热板芯的空气流道相对应。

4.根据权利要求1所述的板芯吹胀成型的太阳能空气平板集热器的加工工艺，其特征在于，

所述集热板的组装工艺包括：

①、在方集管的冲孔处填充耐高温硅胶密封圈，将吸热板芯插入密封圈，将两方集管和吸热板芯装配成组件；

②、把组件和两边框组合，另外两边框采用铆接；

③、在吸热板芯的背部安装保温层，边框涂覆密封胶，然后安装背板，采用铆接固定背板；

④、对边框进行清洁，涂覆密封胶，然后在吸热板芯的上方安装玻璃盖板，安装硅胶密封条，最后上玻璃压条；

⑤、对集热板进行校平，检测平面度和密封性。