SK500012024U1 - Spôsob spojenia výmenníkových rúrok teplonosného média s tabuľou absorpčného plechu slnečného kolektora - Google Patents

Abstract

Spôsob spojenia výmenníkových rúrok teplonosného média s tabuľou absorpčného plechu slnečného kolektora sa uskutočňuje najprv vytvorením pozdĺžnej objímky (4) so žliabkom (5) na tesné obopnutie výmenníkovej rúrky (1), a to pre každú výmenníkovú rúrku (1) osobitne. Ďalej sa na styčné plochy (7) objímok (4) uloží absorpčná tabuľa (9). Vzájomné spojenie absorpčnej tabule (9) s výmenníkovými rúrkami (1) sa dosiahne vpichmi (6) nástrojom z osvetľovanej strany absorpčnej tabule (9) cez objímky (4). Pevné spojenie je dosiahnuté z materiálu z absorpčnej tabule (9) a objímky (4) vyčnievajúceho na opačnej strane otvoru vpichu (6) z objímky (4) jeho vyhnutím smerom od otvoru vpichu (6) a pritlačením k objímke (4).

Description

Oblasťtechniky

Technické riešenie patrí do oblasti spájania plechov prepichnutím, vyhnutím výstupkov na opačnej strane vpichu smerom od otvoru vpichu a ich a zalisovaním k prepichnutým plechom.

Doterajší stav techniky

Slnečné kolektory sú vytvorené z rúrkového registra, teplo absorbujúceho plechu, tepelnej izolácie, zadnej steny, predného skla a obvodovej obruče. Register je sústava rovnobežne usporiadaných výmenníkových rúrok rovnakej dĺžky, ktoré sú na jednom konci zaústené do spoločnej prívodnej rúrky a na opačnom konci sú zaústené do spoločnej výstupnej rúrky. Spojenie výmenníkových rúrok s prívodnou aj s výstupnou rúrkou je vodotesné, dosiahnuté spravidla zvarom. Prívodná a výstupná rúrka majú väčší vnútorný priemer, výmenníkové rúrky bývajú tenšie. Register je v prevádzke naplnený teplonosnou kvapalinou. Aspoň výmenníkové rúrky sú vyrobené z medi, ktorá je dobrým vodičom tepla. Tabuľa absorbujúca teplo je hliníková platňa z osvetľovanej strany vybavená vysokoabsorpčnou vrstvou pohlcujúcou slnečné žiarenie, napr. z oxidu titánu. Neosvetľovanou stranou, ktorá nenesie absorpčnú vrstvu, je uložená na sústave výmenníkových rúrok medzi prívodnú rúrku a výstupnú zbernicu. Za účelom dobrej účinnosti kolektora je absorpčný plech kontaktne spojený s výmenníkovými rúrkami. Dosiaľ známe slnečné kolektory využívajú na kontaktné spojenie len čiarový styk privarenie výmenníkovej rúrky k hliníkovému plechu laserovou technológiou, prípadne iným spôsobom zvaru. Nevýhodou takého spojenia je malá styková plocha, čo znamená výrazné straty pri odovzdávaní tepla. V miestach zvaru je zvýšená lokálna teplota. Pri rôznej tepelnej rozťažnosti medených rúrok a hliníkového plechu vzniká vo zvare pnutie, čo postupne spôsobuje odtŕhanie výmenníkových rúrok od absorpčnej platne. Dôsledkom je zníženie účinnosti slnečného kolektora.

Podstata technického riešenia

Uvedený nedostatok odstraňuje predložené technické riešenie, ktorého podstata spočíva v tom, že pre každú výmenníkovú rúrku registra sa pripraví objímka z pásu tenkostenného plechu, v ktorej sa približne uprostred po celej dĺžke vytvorí valcovitý žliabok na tesné uloženie výmenníkovej rúrky. Výmenníková rúrka sa následne do žliabku vtlačí a súčasne zaistí, Tým objímka tesne obopína výmenníkovú rúrku na jej vonkajšom obvode. Vonkajší priemer výmenníkovej rúrky umožňuje mierny presah styčnej plochy objímky. Na styčnú plochu objímky je v ďalšom kroku uložená plechová absorpčná tabuľa neosvetľovanou stranou. Po tomto kroku sa oba plechy spolu prepichnú v blízkosti výmenníkovej rúrky nástrojom pôsobiacim z osvetľovanej strany absorpčnej tabule opatrenou absorpčnou vrstvou. Výstupky z pretrhnutého materiálu sa na opačnej strane vpichu, teda na vonkajšej strane objímky vyhnú smerom od otvoru vytvoreného vpichom nástroja, čím sa dosiahne pevný spoj dvoch plechov. Rovnaký spoj vpichom sa vykoná podľa možnosti súmerne podľa osi výmenníkovej rúrky. Nasledovné dvojice identických spojov sa vykonajú analogicky v účelne pravidelných) rozstupoch pozdĺž každej výmenníkovej rúrky.

Výhodou technického riešenia je tesný a trvalý styk teplonosných výmenníkových rúrok s absorpčnou tabuľou na celej dĺžke objímky. Malým presahom výmenníkovej rúrky voči styčnej ploche objímky sa po spojení objímky s absorpčnou tabuľou vytvorí mierny prítlak výmenníkovej rúrky k absorpčnej tabuli. Svojím klzným uložením môže výmenníková rúrka voči absorpčnej tabuli nezávisle a bez poškodenia zariadenia dilatovať. Tesné plechové objímky pozitívne prispievajú k prenosu tepla do teplonosného média s minimálnymi stratami pri odovzdávaní tepla, a tým sa podieľajú na zvýšení účinnosti slnečného kolektora.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Technické riešenie je vysvetlené na príklade uskutočnenia, ktorý je sprevádzaný obrázkami pre názornosť, a tým pre ľahšie porozumenie opisu.

Obr. 1 znázorňuje register rúrok slnečného kolektora, obr. 2 predstavuje objímku výmenníkovej rúrky v perspektívnom pohľade, obr. 3 predstavuje upevnenie výmenníkovej rúrky k plechovej absorpčnej tabuli v pohľade zhora z neosvetľovanej strany, na obr. 4 je znázornené spojenie objímky s absorpčnou tabuľou v reze a

SK 50001-2024 U1 na obr. 5 je vyobrazená časť absorbéra pri pohľade z osvetľovanej strany.

Príklady uskutočnenia

Na teleso registra, vytvorené zo sústavy rovnobežných medených tenkostenných výmenníkových rúrok 1 s vonkajším priemerom 6 mm a dĺžkou 1870 mm v počte 11 kusov, sú svojimi koncami na jednej strane zaústené do priečnej medenej prívodnej rúrky 2 a na druhom konci do priečnej výstupnej zbernice 3. Všetky zaústenia sú utesnené zvarmi. Je tak vytvorené teleso, v ktorom sú prívodná rúrka 2 a výstupná zbernica 3 kolmé na výmenníkové rúrky 1. Prívodná rúrka 2 a výstupná zbernica 3 majú priemer 18 mm. Na spojenie výmenníkových rúrok 1 s hliníkovým plechom absorpčnej tabule 9 hrúbky 0,5 mm je vytvorená pozdĺžna objímka 4 z pásky tenkého hliníkového plechu rovnakej hrúbky 0,4 mm. Hrúbka plechu objímky 4 bola zvolená ako vyhovujúca. Uprostred styčnej plochy 7 objímky 4 je v celej dĺžke objímky 4 vytvorený žliabok 5, valcového tvaru, určený na tesné vloženie výmenníkovej rúrky 1. Dĺžka objímky 4 dosahuje celkom alebo takmer dĺžku absorpčnej tabule 9, pričom šírka objímky 4 je po vylisovaní žliabku 5 asi 35 mm. Každá výmenníková rúrka 1 je vtlačená do osobitnej objímky 4, pričom neobopnutá časť výmenníkovej rúrky 1 dosahuje úroveň roviny styčnej plochy 7 alebo ju nepatrne presahuje. V ďalšom kroku je na objímky 4 s vtlačenými rúrkami 1 uložená absorpčná tabuľa 9 jej neosvetľovanou (neabsorpčnou) stranou. Absorpčná tabuľa 9 vypĺňa takmer celú plochu medzi prívodnou rúrkou 2 a výstupnou zbernicou 3. Po tomto kroku dôjde k vpichu 6, ktorým sú spoločne prepichnuté absorpčná tabuľa 9 a objímka 4 nástrojom o priemere 4 mm z osvetľovanej strany absorpčnej tabule 9, vybavenej absorpčnou vysokoselektívnou vrstvou z oxidu titánu. Zároveň sa vykoná aj vpich 6, súmerne voči výmenníkovej rúrke 1. Dvojice takých vpichov 6 sa zopakujú v rozstupe po celej dĺžke objímky 4. Rovnakým spôsobom sa vytvoria vpichy 6 pri všetkých výmenníkových rúrkach 1. Výstupky 8 materiálu z vpichu 6 sú na opačnej strane objímky 4 ako je styčná plocha 7 vyhnuté do priestoru smerom od otvoru vpichu 6 a pritlačené k objímke 4 lisom.

Takto pripravené teleso - absorbér je neosvetľovanou stranou uložené na (nezakreslenú) tepelnú izoláciu, upevnenú na (nezakreslenej) pevnej stene. Z osvetľovanej strany je prikryté (nezakresleným) ochranným sklom. Všetko je stiahnuté (nezakreslenou) spevňovacou obručou. Tým je vytvorený slnečný kolektor, do ktorého po montáži prúdi prívodnou rúrkou 2 teplonosné médium. Absorpčná tabuľa 9, osvetľovaná slnečnými lúčmi, odovzdáva absorbované teplo výmenníkovým rúrkam 1, od ktorých sa zohrieva teplonosné médium, ktoré zohriate opúšťa slnečný kolektor cez výstupnú zbernicu 3. Rozmery, uvedené v príklade uskutočnenia, môžu byť aj iné. To sa vzťahuje aj na počet výmenníkových rúrok 1.

SK 50001-2024 U1

Zoznam vzťahových značiek

- výmenníková rúrka

- prívodná rúrka

- výstupná zbernica

- objímka

- žliabok

- otvor vpichu

- styčná plocha

- výstupky

- absorpčná tabuľa

Claims (3)

1. Spôsob spojenia výmenníkových rúrok teplonosného média s tabuľou absorpčného plechu slnečného kolektora pozostávajúceho z rúrkového registra, tvoreného sústavou rovnobežných výmenníkových rúrok spojených na jednom konci so spoločnou priečnou prívodnou rúrkou a na opačnom konci s priečnou výstupnou zbernicou, ďalej pozostávajúceho z tabule teplo absorbujúceho plechu vybaveného na osvetľovanej strane vrstvou spravidla oxidu titánu, tepelnej izolácie, zadnej steny, predného skla a obvodovej obruče, vyznačujúci sa tým, že pre každú výmenníkovú rúrku (1) registra sa pripraví objímka (4) z pásu tenkostenného plechu, v ktorej sa, približne uprostred, po celej dĺžke vytvorí valcovitý žliabok (5) na tesné obopnutie výmenníkovej rúrky (1), ktorá sa následne do žliabku (5) vtlačí, pričom výmenníková rúrka (1) presahuje alebo je v rovine so styčnou plochou (7) objímky (4), na ktorú je v ďalšom kroku uložená plechová absorpčná tabuľa (9) neosvetľovanou stranou, po čom sa oba plechy spolu prepichnú v blízkosti výmenníkovej rúrky (1) nástrojom pôsobiacim z osvetľovanej strany absorpčnej tabule (9) a výstupky (8) z prepichnutého materiálu sa na opačnej strane vpichu (6), teda na vonkajšej strane objímky (4) než je jej styčná plocha (7), vyhnú smerom od otvoru vpichu (6) nástrojom, a pritlačia sa k objímke (4), pričom rovnaký spoj vpichom (6) sa vykoná podľa možnosti súmerne podľa osi výmenníkovej rúrky (1) a nasledovné dvojice identických spojov sa vykonajú analogicky v rozstupoch pozdĺž každej výmenníkovej rúrky (1).

2. Spôsob podľa nároku 1, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , ž e východiskovým tvarom plechu objímky (4) je pás s dĺžkou mnohonásobne väčšou než jeho šírka.

3. Spôsob podľa nárokov 1 a 2, vyznačujúci sa tým, že plech objímky (4) je z rovnakého materiálu ako plech absorpčnej tabule (9).