SK287288B6 - Spôsob spájania absorpčnej platne s rúrkovým registrom termického slnečného kolektora - Google Patents

Abstract

Pri opísanom spôsobe spájania sa do absorpčnej platne (1) predlisujú tri špeciálne tvarované žliabky (2,3,4), pričom do stredného žliabku (2) sa vloží rúrka (5), ktorá je časťou rúrkového registra absorbéra slnečného kolektora. Následne sa oba krajné symetrické žliabky (3,4) v ďalšom lise zdeformujú tak, že podstatná časť povrchu rúrky (5) sa absorpčnou platňou (1) pevne obopne a rúrka (5) sa zdeformuje. Absorpčná platňa (1) a rúrky (5) rúrkového registra môžu byť z hliníka, medi a iných kovových materiálov alebo ich kombinácií.

Description

Doterajší stav techniky

V súčasnosti sa na spájanie absorbéra s rúrkovým registrom najčastejšie používajú tieto spôsoby:

Absorbér vyrobený spájkovaním - má tú nevýhodu, že absorbér i rúrkový register musia byť z rovnakého materiálu, spoj má relatívne malú kontaktnú plochu a v dôsledku toho pomerne vysoký odpor pre prestup tepla z absorbéra do teplonosnej kvapaliny prúdiacej v rúrkovom registri. Ďalšou nevýhodou je, že pri rastúcich stagnačných teplotách moderných výkonných kolektorov sa zvyšuje nebezpečie mäknutia spájky a oddelenia absorbéra od rúrok, prípadne, že z použitých tavidiel sa môžu uvoľňovať plyny, ktoré môžu kondenzovať vo forme fľakov na vnútornej strane transparentného krytu kolektora.

Absorbér vyrobený zváraním pomocou ultrazvuku má tú nevýhodu, že podobne ako v predchádzajúcom prípade umožňuje spájanie iba rovnakých materiálov a navyše sa vyznačuje ešte väčším odporom pri prestupe tepla z absorbéra do rúrky. Ďalšou nevýhodou je, že pri zváraní dôjde k mechanickej deštrukcii selektívnej konverznej vrstvy v mieste zvaru, čím sa zhoršujú výkonové parametre i vzhľad absorbéra.

Absorbér vyrábaný zváraním pomocou lasera má tú nevýhodu, že odpor pri prestupe tepla z absorbéra do rúrkového registra vďaka malej kontaktnej ploche je zo všetkých uvedených príkladov najväčší. Ďalšou nevýhodou je, že ak absorbér a rúrkový register sú z rôznych materiálov, v dôsledku rôznych tepelných dilatácií dochádza k takým deformáciám materiálov, že sa mení vzdialenosť absorbéra od skleneného krytu kolektora, čo negatívne ovplyvňuje jeho výkon. Pri opakovaných prudkých zmenách teplôt môže dôjsť aj k narušeniam celistvosti tvaru.

Absorbér vyrobený zalisovaním alebo zavalcovaním medených rúrok do žliabkového prietlačne lisovaných hliníkových profilov (EP-0157 370) alebo medených rúrok upevnených v žliabkoch hliníkových profilov pružnými sponami, majú tú nevýhodu, že hmotnosť absorbérov i emisivita absorpčných vrstiev na povrchu prietlačne lisovaných hliníkových profilov je podstatne vyššia ako v prípade hladko valcovaných tenkostenných hliníkových plechov.

Absorbér opísaný v patente GB 1 573 294 spočíva v tom, že sa do plechu predlisuje jednoduchý kruhový žliabok, do ktorého sa vloží rúrka. Toto jednoduché vloženie rúrky do predlisovaného žliabku má tú nevýhodu, že v dôsledku tepelných dilatácií materiálov sa obopnutie rúrky žliabkom časom zoslabí, zhorší sa prestup tepla a rúrka sa uvoľní.

Absorbér vyrobený predlisovaním žliabku v plechu, do ktorého sa vloží rúrka registra a následne sa prekryje ďalším plechom (DE 200 21 415 U,) zabráni síce uvoľneniu rúrky, ale jeho nevýhodou je komplikovanejší spôsob výroby a zvýšená spotreba materiálu.

Absorbér vyrobený takým prestrihnutím a vytvarovaním plechu, že striedavo obopína rúrku registra zhora i zdola (EP 0 029 004) má tú nevýhodu, že je výrobne veľmi komplikovaný, oproti predchádzajúcemu prípadu má polovičnú kontaktnú plochu a vďaka tepelným dilatáciám materiálov sa obopnutie rúrky v plechu uvoľňuje a prestup tepla sa časom rýchlo zhoršuje.

Podstata absorbéra vyrobeného podľa JP 590 27154 spočíva v tom, že sa rúrka obopne do žliabku vstrekovaním expandujúceho izolačného materiálu do skrine kolektora. Nevýhodou tohto spôsobu je potreba použitia vysokého tlaku, čo kladie vysoké nároky na pevnosť a tesnosť skrine kolektora. Ďalšou nevýhodou je tepelný most medzi skriňou kolektora a absorbérom, ako aj nízka tepelná stabilita dostupných expandujúcich izolačných materiálov.

Riešenie opísané v JP 590 89951 opisuje vloženie rúrky nekruhového prierezu do predlisovaného žliabku, následne sa rúrka natlakuje vodou tak, že dôjde k zdeformovaniu rúrky. Nevýhoda tohto spôsobu spočíva v tom, že v dôsledku tepelných dilatácií sa rúrka z absorbéra uvoľní.

Podľa patentu JP 56137036 sa do žliabku nekruhového tvaru zatlačí rúrka rovnakého nekruhového tvaru. Nevýhodou tohto spôsobuje nutnosť použitia absorpčnej platne s väčšou hrúbkou, aby sa dosiahol efekt trvalého obopnutia rúrky, čo má za následok zhoršenie prestupu tepla. Navyše výroba je pri tomto spôsobe komplikovaná z dôvodu dodržania presnosti vsadenia rúrky rovnakého tvaru, ako je tvar žliabku.

Podstata riešenia opísaného v patente JP 58-108360 spočíva v tom, že sa do hliníkového predlisovaného žliabku zatlačí oceľová vložka. Nevýhodou tohto riešenia je, že sa oceľová vložka veľmi ľahko uvoľňuje z hliníkového predlisovaného žliabku kvôli väčšej tepelnej rozťažnosti hliníka.

Cieľom predmetného vynálezu je spôsob spájania absorpčnej platne s rúrkovým registrom termického slnečného kolektora, ktorý:

- bude mať dobrý a časom málo sa meniaci prestup tepla,

- bude tvarovo stály, a to aj pri použití rozličných konštrukčných materiálov s rôznymi tepelnými rozťažnosťami,

- nebude vyžadovať veľkú spotrebu materiálu a nebude výrobne komplikovaný.

Podstata vynálezu

Uvedené požiadavky spĺňa spôsob spájania absorpčnej platne s rúrkovým registrom termického slnečného kolektora, ktorého podstata spočíva v tom, že do kovovej absorpčnej platne s hrúbkou 0,1 až 1,0 mm sa predlisujú tri špeciálne tvarované žliabky. Do stredného oválneho žliabku sa vloží rúrka, ktorá tvorí časť rúrkového registra absorbéra termického slnečného kolektora. Krajné, navzájom symetrické a úzke žliabky -

- prelisy sa v špeciálnom lisovacom nástroji zdeformujú zalisovaním do absorpčnej platne tak, aby po zdeformovaní bola celá alebo podstatná časť povrchu rúrky pevne obopnutá absorpčnou platňou.

Zistilo sa, že je výhodné, ak kovová absorpčná platňa sa pred predlisovanim tvarovaných žliabkov vybaví absorpčnou vrstvou.

Zistilo sa, že je výhodné, ak sa rúrka registra pri zalisovaní do absorpčnej platne zdeformuje, čím sa zlepší jej kontakt s absorpčnou platňou a navyše sa zlepší prestup tepla z povrchu rúrky do teplonosnej kvapaliny v dôsledku turbulentnejšieho charakteru jej prúdenia.

Taktiež je výhodné, ak absorpčná platňa a rúrkový register sú z hliníka, medi, nehrdzavejúcej ocele, ocele alebo iných kovových materiálov, prípadne ich kombinácií.

Výhodou daného postupu je jeho flexibilita, a to pri použití vstupných plechov bez absorpčnej vrstvy alebo vopred ovrstvených. Do plechu bez absorpčnej vrstvy sa najprv vylisujú tri špeciálne tvarované žliabky a až následne sa vybaví absorpčnou vrstvou a zlisuje spolu s rúrkovým registrom. Pri vstupných plechoch vybavených absorpčnou vrstvou je vhodné túto chrániť pred poškodením počas lisovania špeciálne tvarovaných žliabkov, plastovou fóliou.

Hlavnou výhodou spôsobu podľa predmetného vynálezu je dlhodobo malý odpor proti prestupu tepla z absorpčnej platne do teplonosnej kvapaliny, bezproblémové spájanie materiálov s rozdielnymi tepelnými rozťažnosťami, dlhá životnosť, dobrý vzhľad absorbéra bez poškodenia absorpčnej vrstvy, ľahká stabilizácia polohy absorbéra proti transparentnému krytu kolektora, bezproblémová recyklácia pri separácii absorbéra od rúrkového registra aj v prípade, že sú zhotovené z rozličných materiálov.

Prehľad obrázkov a výkresov

Na priloženom obrázku je znázornený absorbér vyrobený spôsobom podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Hliníkový plech s hrúbkou 0,4 mm, slúžiaci na výrobu absorpčnej platne 1 sa odvíja zo zvitku a krokovacím zariadením podáva do lisu, kde sa lisujú špeciálne tvarované žliabky 2, 3, 4. Vytvarovaný pás plechu absorpčnej hliníkovej platne 1 sa po vopred stanovenom počte krokov prestrihne v mieste vrcholu žliabku 2 a nanesie sa naň absorpčná vrstva. Následne sa do žliabkov 2 vložia medené rúrky 5, tvoriace rúrkový register 6 absorbéra. V ďalšom lise sa nástrojmi rozmiestnenými nad rúrkami 5 , oba krajné žliabky - prelisy 3, 4 zdeformujú tak, že celá alebo podstatná časť povrchu rúrky 5 sa absorpčnou platňou 1 pevne a pružne obopne.

Príklad 2

Do absorpčnej medenej platne 1 s hrúbkou 0,2 mm sa predlisuje špeciálne tvarovaný žliabok 2, do ktorého sa vloží medená rúrka 5, tvoriaca časť rúrkového registra 6. Medená rúrka 5 svojím priemerom zapadá do vytvarovaného žliabku 2. Následne sa v špeciálnom lise zalisuje medená rúrka 5 do absorpčnej medenej platne 1 tak, že väčšia časť povrchu medenej rúrky 5 sa absorpčnou platňou 1 v rúrkovom registri pevne uzamkne.

Príklad 3

Medený plech s hrúbkou 0,15 mm pokrytý absorpčnou vrstvou a chránený plastovou fóliou pred poškodením, sa odvíja zo zvitku. Krokovacím zariadením sa podáva do lisu, kde sa lisujú špeciálne tvarované žliabky 2, 3, 4. Do stredného žliabku 2 sa vkladajú medené rúrky 5 a v rovnakom kroku sa v ďalšom lise oba krajné žliabky - prelisy 3, 4, zdeformujú tak, že celá alebo podstatná časť rúrky 5 sa absorpčnou platňou 1 pružne a pevne obopne. Po vopred stanovenom počte krokov sa absorpčná platňa 1 v mieste vrcholu žliabku 2 prestrihne, pričom na toto miesto sa predtým nevložila a nezalisovala rúrka 5.

Priemyselná využiteľnosť

Spôsob podľa vynálezu možno využívať pri výrobe termických slnečných kolektorov.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (4)

1. Spôsob spájania absorpčnej platne s rúrkovým registrom termického slnečného kolektora, pri ktorom sa do kovovej absorpčnej platne predlisuje najmenej jeden tvarovaný žliabok na vloženie rúrky, vyznačujúci sa tým, že do kovovej absorpčnej platne (1) s hrúbkou 0,1 až 1,0 mm sa predlisujú tvarované žliabky (2, 3, 4), kde žliabky (3, 4) sú symetricky vytvorené po stranách žliabku (2), pričom do stredného žliabku (2) sa vloží rúrka (5), ktorá je časťou rúrkového registra (6) absorbéra termického slnečného kolektora a následne sa žliabky (3, 4) zdeformujú zalisovaním do absorpčnej platne (1) tak, aby po zdeformovaní bola celá alebo podstatná časť povrchu rúrky (5) pevne obopnutá (6) absorpčnou platňou (1).

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že kovová absorpčná platňa (1) je pred predlisovanim tvarovaných žliabkov (2,3,4) vybavená absorpčnou vrstvou.

3. Spôsob podľa nárokov la 2, vyznačujúci sa tým, že kovová absorpčná platňa (1) je z hliníka, medi, ocele alebo iných kovových materiálov.

4. Spôsob podľa nárokov 1 až 3, vyznačujúci sa tým, že rúrky (5) sú z hliníka, medi, ocele alebo iných kovových materiálov.

1 výkres