PL216172B1 - Sposób wytwarzania płyty absorbera płaskiego kolektora słonecznego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania płyty absorbera płaskiego kolektora słonecznego, służącego do wykorzystywania energii promieniowania słonecznego dla celów grzewczych.

Znane płaskie kolektory słoneczne mają postać płytkiego, prostokątnego pojemnika, w którym na dnie znajduje się warstwa izolacyjna, a na niej położona jest płyta absorbera promieniowania słonecznego, osłonięta od strony czołowej pojemnika szybą solarną, oprawioną w ramę. Płyta absorbera złożona jest z kratownicy lub wężownicy rurkowej, połączonej z blachą absorbera kształtowo lub za pomocą lutowania miękkiego. Ze względu na to, że blacha absorbera ma postać arkusza blachy miedzianej o grubości około 0,2 mm, pokrytego jednostronnie naniesioną galwanicznie warstwą tlenku tytanu, jest ona elementem bardzo delikatnym, narażonym na uszkodzenia mechaniczne. Jednocześnie, dla uzyskania dobrego przenoszenia ciepła z blachy absorbera do cieczy odbierającej to ciepło, przepływającej przez kratownicę rurkową, wymagane jest bardzo dokładne przyleganie elementów kratownicy rurkowej do blachy absorbera na całej ich długości, przy możliwie dużej powierzchni obwodowej tego przylegania. To zaś jest mało możliwe do osiągnięcia przy stosowaniu tradycyjnej metody lutowania miękkiego, wykorzystującego płyty grzewcze podgrzewające od zewnątrz rowki z lutowiem wykonane w blasze absorbera, w które wchodzą rurki kratownicy. Stąd też wytworzone tym sposobem płyty absorbera posiadają miejsca niedokładnego przylegania kratownicy z rurek do blachy absorbera, co niekorzystnie wpływa na sprawność kolektora słonecznego.

Znany jest również, na przykład z polskiego opisu zgłoszenia patentowego P-338153 sposób wytwarzania kolektora słonecznego, zgodnie z którym na powierzchni jednolitej blachy absorbera wykonuje się w jednakowych odstępach, równolegle do jej krawędzi i na całej jej długości rynienki o przekroju półkolistym, przy czym głębokość rynienki jest większa od połowy średnicy zewnętrznej rurki odpowiadającej tej rynience. Obwody rurek kratownicy zaciska się w rynienkach blachy absorbera przez zawalcowanie na całej długości rurek kratownicy. Dla zastosowania tego sposobu blacha absorbera musi posiadać odpowiednie parametry wytrzymałościowe, jakie ma taka blacha wytwarzana z aluminium. Przy wykorzystaniu blachy miedzianej pokrytej tlenkiem tytanu, a więc bardzo cienkiej i wiotkiej, taki sposób wytwarzania płyty absorbera nie daje pozytywnego rezultatu.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu wytwarzania płyty absorbera płaskiego kolektora słonecznego, który zapewni ciągły kontakt blachy absorbera wykonanej z miedzi i pokrytej tlenkiem tytanu z rurkami kratownicy, służącej prowadzeniu medium odbierającego ciepło, a więc da w rezultacie wysoką sprawność cieplną kolektora słonecznego.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że do rowków w blasze absorbera, stanowiących odwzorowanie kratownicy z rurek i posiadających wprowadzone lutowie, dociska się kratownicę z rurek i w stanie dociśnięcia przez tą kratownicę z rurek przepuszcza się pod ciśnieniem medium olejowe o temperaturze wyższej od temperatury topnienia lutowia w dobranym do temperatury medium olejowego czasie, po czym, utrzymując docisk, z kratownicy z rurek usuwa się medium olejowe i tak uzyskaną płytę absorbera schładza się do temperatury otoczenia.

W praktyce, przy stosowanych kratownicach miedzianych i lutowiach cynowo-miedziowych, korzystnym jest, gdy przez kratownicę rurkową przepuszcza się pod ciśnieniem olej mineralny o temperaturze nie niższej, niż 290°C i niższej od temperatury wrzenia tego oleju, przez czas zbliżony do 10 sek., najlepiej 8 sek.

Celowym jest ponadto, gdy jako medium olejowe wykorzystuje się oleje do chłodzenia niskotemperaturowego, nie wchodzące w reakcje z alkoholami, jak dla przykładu z glikolem, stanowiącym korzystnie płyn odbierający ciepło i mające temperaturę wrzenia nie mniejszą, niż 350°C.

Najlepiej jest, gdy przed procesem lutowania do rowków w blasze absorbera wprowadza się cienką warstwę pasty lutowniczej cynowo-miedziowej, na której umieszcza się spłaszczoną, cienką warstwę lutowia cynowo-miedziowego.

Pożądanym jest dla skrócenia czasu wytwarzania płyty absorbera, gdy po zakończeniu przepuszczania przez kratownicę rurkową gorącego medium olejowego, przez tą kratownicę przepuszcza się sprężone powietrze o temperaturze otoczenia.

Najbardziej korzystnym jest, gdy przepuszczanie przez kratownicę sprężonego powietrza trwa przy utrzymaniu docisku do momentu osiągnięcia przez płytę absorbera temperatury zbliżonej do temperatury otoczenia.

Zasadniczą zaletą sposobu według wynalazku jest bardzo wysoka dokładność dopasowania położenia kratownicy rurkowej do rowków w blasze absorbera, jako że konkretna kratownica stanowi

PL 216 172 B1 tłocznik do ostatecznego ukształtowania tych rowków. Jednocześnie, dzięki dociskowi kratownicy rurkowej do blachy absorbera w trakcie procesu lutowania zapewnia się ciągłość otrzymanego lutu i jego taki sam rozkład wzdłuż rurek kratownicy, co ujednolica przepływ ciepła z płyty absorbera do medium odbierającego ciepło, płynącego przez kratownicę rurkową. Lutowanie z dociskiem jest tym bardziej istotne, że zapobiega przerywaniu ciągłości lutu, mogącej powstawać jako skutek znacznej rozszerzalności liniowej elementów łączonych i wyboczeń, jakie byłyby jej wynikiem. Dodatkową korzyścią z lutowania za pomocą medium olejowego jest równoczesne wykazywanie ewentualnych nieszczelności kratownicy rurkowej, przejawiających się wypływaniem par oleju przez nieszczelne połączenia rurek, co zapewnia eliminacje z dalszej produkcji elementów uszkodzonych.

Wynalazek został bliżej objaśniony w przedstawionym poniżej przykładzie wykonania.

W pierwszej czynności sposobu wytwarzania płyty absorbera dokonuje się ustawiania rurek miedzianych, tworząc z nich kratownicę, składającą się z szeregu równoległych do siebie rurek wzdłużnych, połączonych na końcach dwoma rurkami poprzecznymi. Kratownica z rurek służyć będzie do prowadzenia płynu odbierającego ciepło z płyty absorbera, przykładowo glikolu. Łączenie rurek w kratownicę realizowane jest na drodze lutowania twardego z zastosowaniem lutu miedziowego i topnika lotnego. Wytworzoną kratownicę z rurek przed zakończeniem procesu jej schładzania wkłada się do odpowiedniej matrycy i ostatecznie formuje pod naciskiem w prasie. Równocześnie przygotowuje się drugi składnik absorbera, jakim jest arkusz blachy miedzianej o grubości 0,2 mm, z naniesioną na jednej stronie powierzchni warstwą tlenku tytanu. Kładąc arkusz blachy absorbera warstwą tlenku tytanu w dół, za pomocą matrycy wytłacza się w górnej powierzchni rowki, mające odpowiadać rurkom kratownicy z rurek miedzianych. Po wstępnym wytłoczeniu rowków na arkusz blachy absorbera nakłada się przygotowaną kratownicę rurkową i pod naciskiem formuje się ostateczne ukształtowanie rowków, odpowiadających konkretnie przypisanej kratownicy z rurek. Po zdjęciu kratownicy do wytłoczonych rowków wprowadza się pastę lutowniczą cynowo-miedziową, na którą nakłada się płaskie wstęgi lutowia cynowo-miedziowego. Następnie na blachę absorbera nakłada się kratownicę z rurek, dociska się ją do blachy absorbera i przez tą kratownicę z rurek przepuszcza się pod ciśnieniem olej mineralny, podgrzany do temperatury 290°C przez okres 8 sek. Po upływie tego czasu, ciągle utrzymując docisk, przez kratownicę z rurek przepuszcza się sprężone powietrze o temperaturze otoczenia, które w pierwszej kolejności usuwa z kratownicy rurkowej olej, a następnie chłodzi zlutowaną z elementów płytę absorbera. Przepuszczanie sprężonego powietrza przy aktywnym docisku kończy się w chwili osiągnięcia przez elementy płyty absorbera temperatury zbliżonej do temperatury otoczenia. W końcowej fazie wyjmuje się płytę absorbera z prasy, dokonuje sprawdzenia, czy są ślady ewentualnych nieszczelności kratownicy rurkowej i przystępuje się do wykonania następnej płyty absorbera.

Claims (6)

1. Sposób wytwarzania płyty absorbera płaskiego kolektora słonecznego, w którym kratownicę z rurek odwzorowuje się na powierzchni blachy absorbera, po czym kratownicę tą łączy się z blachą absorbera za pomocą lutu miękkiego i całość schładza się do temperatury otoczenia, znamienny tym, że do rowków w blasze absorbera, stanowiących odwzorowanie kratownicy z rurek i z wprowadzonym lutowiem, dociska się kratownicę z rurek i w stanie dociśnięcia przez kratownicę z rurek przepuszcza się pod ciśnieniem medium olejowe o temperaturze wyższej od temperatury topnienia lutowia w dobranym do temperatury medium olejowego czasie, po czym, utrzymując docisk, z kratownicy z rurek usuwa się medium olejowe i tak uzyskaną płytę absorbera schładza się do temperatury otoczenia.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przez kratownicę z rurek przepuszcza się pod ciśnieniem olej mineralny o temperaturze nie niższej, niż 290°C i niższej od temperatury wrzenia tego oleju, przez czas zbliżony do 10 sek.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że jako medium olejowe wykorzystuje się oleje do chłodzenia niskotemperaturowego, nie wchodzące w reakcję z alkoholami i mające temperaturę wrzenia nie niższą od 350°C.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do rowków w blasze absorbera wprowadza się pastę lutowniczą cynowo-miedziową, a na niej umieszcza się spłaszczoną warstwę lutowia cynowomiedziowego.

PL 216 172 B1

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienny tym, że po zakończeniu przepuszczania przez kratownicę z rurek gorącego medium olejowego, przez tą kratownicę z rurek przepuszcza się sprężone powietrze o temperaturze otoczenia.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że chłodzenie sprężonym powietrzem przy aktywnym docisku kończy się z chwilą osiągnięcia przez płytę absorbera temperatury zbliżonej do temperatury otoczenia.