一種吸熱板管及其專用製造設備的製作方法

2023-07-02 02:31:26

專利名稱：一種吸熱板管及其專用製造設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種吸熱板管，用於太陽能集熱器的板芯，屬於太陽能應用領域。 另外，本實用新型還涉及上述吸熱板管的專用製造設備。
背景技術：
由吸熱板和導熱管焊接而成的吸熱板管是太陽能集熱器中的重要部件，其中的吸熱板吸收太陽光，升溫後加熱與其連接的導熱管內的傳熱介質，通過傳熱介質的循環將熱 量傳遞到水箱，產生熱水。太陽能集熱器中吸熱板和導熱管的傳熱效果，是關係到太陽能集 熱器的集熱效率的重要環節。如


圖1所示，現有的平板型太陽能集熱器中的吸熱板管，通常是由厚度在 0. 15-0. 5毫米之間較薄的鋁質或銅質的吸熱板11的反面(帶有太陽能選擇性吸收塗鍍層 的一面為吸熱板的正面，而另一面為吸熱板的反面)上固定連接有直列的厚度在0. 5-1. 0 毫米之間、直徑為8-12毫米之間的銅質導熱管12組成，其中的導熱管12的端部還聯通聯 匯管13。隨著雷射技術的發展，雷射焊接日趨成熟。雷射焊接是利用大功率相干單色光子 流聚焦而成的雷射束為熱源進行的焊接。雷射焊接包括雷射熱導焊接和雷射深熔焊接。吸 熱板管中吸熱板和導熱管的連接加工工藝已經開始採用雷射熱導焊接。相對於雷射深熔焊 接，通常雷射熱導焊接所用雷射功率密度較低，工件吸收雷射後，僅達到表面熔化，然後依 靠熱傳導向工件內部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺，深寬比較小。由於雷射熱 導焊接中經聚焦後的雷射束光斑小(0. 1 0. 3mm)，焦斑區域內功率密度高，具有傳統焊接 方法無法比擬的顯著優點如加熱範圍小，焊縫和熱影響區窄，焊接速度快，接頭性能優良， 殘餘應力和焊接變形小，可對高熔點、高熱導率、熱敏感材料及非金屬進行焊接，可以實現 高精度的自動化焊接。但同時，雷射熱導焊接也存在著對焊接工件本身的形位公差要求很 高的缺陷，由於雷射熱導焊接的雷射束光斑小、深寬比也較小，功率密度較低，焊接工件的 形位公差稍有不慎就會產生虛焊。另外，為了減少虛焊的產生而加大雷射功率時，會對吸熱 板正面的太陽能選擇性吸收鍍層產生破壞。此外，當導熱管換用不同的材料時，所適用的激 光熱導焊接的自動化焊接工藝也需要單獨設計或在原有基礎上進行較大的改變。中國專利文獻CN101076413A公開了一種用於製造換熱器的方法以及實施該方法 的設備。採用該發明方法進行吸熱板11和導熱管12的雷射焊接中，需要通過引導件(相 當於該專利文獻中的引導輪12)對導熱管(相當於該專利文獻中的金屬管道6)同時進行 擠壓，使得導熱管和吸熱板(相當於該專利文獻中的金屬薄板2)緊密接觸；並需要通過兩 組輥子組成整形裝置的擠壓，把彎曲的導熱管矯直；一對雷射聚焦頭(相當於該專利文獻 中的雷射14)在導熱管的兩側同時設置進行點焊，形成如圖2所示的吸熱板管焊接截面示 意圖，其剖切位置在焊點上。該方法中，對雷射聚焦頭的定位精度和彎曲導熱管的矯直精度要求都很高，焊接 中光斑位置稍有偏差便會造成偏焊和漏焊。而現實加工中，由於雷射焊接臺(相當於該專利文獻中的施加單元8)的重複定位偏差、隨機振動，因導熱管的材質、形態變化產生的引 導件的定位偏差等，很難嚴格保持控制光斑的位置精度，導致製造出的吸熱板管產品具有 較高的費品率。該發明中，由於兩組輥子組成整形裝置的擠壓力度有限，導熱管必須採用較軟的 純銅管盤卷材，才能達到矯直的效果。即使採用較軟的純銅管，兩組輥子組成整形裝置的擠壓變形也不能超出一定 彈-塑性變形範圍。否則，如擠壓變形達到0. 1毫米時，雷射聚焦位置就會產生偏差超範圍， 形成偏焊和漏焊。另外，焊接後的內應力也會導致部分焊點與日後交變熱應力共同作用產 生應力扯離，致使焊點脫落。

發明內容本實用新型在於提供一種吸熱板管，使得雷射焊接時對雷射聚焦頭的聚焦精度的 要求大幅降低，從而較大幅度提高產品合格率。為此，本實用新型提供了一種吸熱板管，吸熱板和導熱管經焊點形成固定連接，該 固定連接狀態下所形成的傳熱橋由焊點、輔助填料共同組成。本實用新型的吸熱板管的製造過程包括如下步驟吸熱板置於焊接工作檯的工作 平面上，導熱管安裝於吸熱板上，引導件在導熱管的外表面上移動並擠壓導熱管的同時，在 導熱管和吸熱板間進行等間距雷射點焊使得導熱管和吸熱板兩者的材料間形成熱熔固接， 其特徵還在於採用上述焊接方法進行雷射焊接時(1)在吸熱板和導熱管形成的楔形區域內置入輔助填料；(2)使得雷射光斑主要聚焦在輔助填料上；(3)經雷射焊接形成以輔助填料為導熱管和吸熱板間主要熔融固接材料的焊點。未加入輔助填料時，雷射聚焦頭聚焦的光斑必須既要把吸熱板的部分熔化，也要 把導熱管的部分熔化，才能使得兩者的熔化部分混溶在一起，形成焊點。因此，雷射聚焦頭 只能聚焦在導熱管和吸熱板間的很小區域內。在吸熱板和導熱管形成的楔形區域內加入輔助填料後，雷射聚焦頭主要聚焦在輔 助填料上，輔助填料吸收雷射後深度熔融，同時經熱傳導把熱量傳遞到和輔助填料直接接 觸的導熱管和吸收板上，也使兩者表面熔化，三者的熔化部分共同形成焊點。因此，雷射聚 焦頭聚焦在輔助填料上即可形成焊點。顯然，輔助填料作為聚焦目標是比較大的。因此，力口 入了輔助填料後，聚焦光斑的位置精度要求便可以大幅降低，從而較大幅度提高了吸熱板 管產品的合格率。另外，相對現有技術，本實用新型的吸熱板管在製造時對吸熱板的破壞較小，吸熱 板更不容易擊穿，吸熱板正面沒有損害，集熱效率不會受到影響。這樣，對吸熱板的厚度要 求可以降低。為增加吸熱板和導熱管的連接效果，一般會在導熱管的兩側都焊接。本實用新型 的吸熱板管在製造時，雷射光斑可先在導熱管一側的輔助填料上聚焦，沿著導熱管一側焊 接完成後，再進行導熱管另一側的焊接。焊接也可在導熱管兩側對稱分布同時進行，包括 一對雷射聚焦頭在導熱管兩側同時聚焦，一次點焊便會在導熱管兩側形成焊點；一對雷射 聚焦頭先後在導熱管兩側聚焦，兩次點焊在導熱管兩側形成一對焊點。[0019]由於雷射焊接設備的振動和導熱管的彎曲變形，焊接時導熱管難免發生躥動。為 保證導熱管和吸熱板相對位置不變和接觸良好，進行雷射焊接時，在雷射光斑所在的導熱 管截面的前端或後端，通過引導件對導熱管進行上下和左右兩個方向上的剛性定位，以保 證雷射光斑的位置保持在要求的偏差範圍內。另外，對導熱管進行下壓的施力中心、左右擠壓的施力中心優選地處於與導熱管 的軸心線相垂直的同一平面上，而不是分別位於導熱管截面的前端和後端。這樣，在導熱管 急速彎曲變形時，焊接光斑能夠隨上部和左右兩側的引導件跟動，始終與要求的焊點位置 保持在要求的偏差範圍內。因此，這種吸熱板管在製造時可適應不斷變化的偏差狀況，能夠 滿足導熱管是S管或曲線管的吸熱板管的製造。為進一步加快焊接效率，雷射光斑在關於 導熱管對稱聚焦的同時，還可在前述對導熱管進行下壓的施力中心、左右擠壓的施力中心 所在的平面兩側對稱同時聚焦，即雷射聚焦頭為四個，可進一步提高焊接效率，降低加工成 本。在吸熱板和導熱管形成的楔形區域內置入的輔助填料可以是進行雷射焊接前預 先設置的，如在焊接前已經把輔助填料粘結上等。另外，輔助填料也可以是在進行雷射焊接 時送入的，如壓力推入、氣力吹入、負壓吸力吸入、磁性吸力或排斥力的導入等。輔助填料可以是連續的金屬型材，緊緊塞在吸熱板和導熱管形成的楔形區域內， 分別和導熱管、吸熱板直接接觸。一方面，導熱管和吸熱板間的連接不再是僅僅局限在焊 點上，也包括了輔助填料，這樣，導熱管和吸熱板間的傳導面積明顯加大，提高了吸熱板管 的傳熱性能；另一方面，由於連續的輔助填料的存在，導熱管和吸熱板間的焊接雖然採用點 焊，但雷射光斑沿導熱管走向等距離間隔聚焦在輔助填料上，也具有連續縫焊的傳熱效果。輔助填料也可以是由小段的金屬型材呈串行排接組成的條帶，各段的金屬型材間 可採用價格便宜的非金屬線、條或帶連接。同理，輔助填料還可以是由小段的金屬型材等間 距附著在連帶上所形成的條帶，各段的金屬型材附著在非金屬薄條帶上。焊接時，雷射光斑僅聚焦在各段的金屬型材上，即焊點位置僅落在金屬型材上。這 樣，焊接時，聚焦精度的要求還是大幅降低，從而有效提高產品合格率。另外，因為金屬型材是非連續的，節省了金屬型材材料，降低了焊接成本。同時，輔 助填料中因具有非金屬部分，重量減輕了，更方便焊接時採用氣力吹入、負壓吸力吸入、磁 性吸力或排斥力的導入等非接觸方法的置入。顯然，輔助填料採用非連續的金屬型材時，吸熱板和導熱管間只能在焊點處傳熱， 傳熱區域減小了，和輔助填料採用連續的金屬型材相比，傳熱效果降低了。本實用新型中的輔助填料，除了具有焊接填料的性質外，還具有較強傳導熱量的功能，把雷射光斑的熱量迅速傳導給吸熱板和導熱管，以便輔助填料熔化的同時，和輔助填 料相接觸的吸熱板和導熱管也能進行熔融。因此，不同於現有的焊接填料，輔助填料是和與 吸熱板熔點相同或稍低熔點的上述的金屬型材。當吸熱板採用鋁板、鋁鎂板、銅板、表面鍍 有銅或鋁的鋼板中的一種，導熱管採用銅材管、表面鍍有銅或鋁的鋼材管中的一種時，金屬 型材優先採用鋁材或鋁基合金。上述鋁基合金，是指鋁(Al)和鉛(Pb)、錫(Sn)、鎘(Cd)、 鋅(Zn)、銅(Cu)中至少一種的合金。另外，金屬型材也可以採用Zn-Al合金、Cd-Zn合金、 Pb-Ag合金、Sn-Zn合金、Sn-Ag合金、Sn-Pb合金。在吸熱板和導熱管形成楔形區域的表面 上和/或金屬型材的表面上還可塗鍍有鋁的焊接助劑，或塗鍍有鋁基與銅基母材間的焊接熔合性焊料層。為配合上述吸熱板管的製造，本實用新型還提供了一種焊接專用設備。該專用設 備包括經軟光纖和雷射器連接的雷射聚焦頭、具有放置並固定吸熱板和導熱管的焊接工作 臺、帶有雷射聚焦頭的懸浮臺架、在導熱管的外表面上移動並擠壓導熱管的引導件；其特徵 在於還包括在焊接時把輔助填料置入吸熱板和導熱管形成的楔形區域內的壓力推入 執行件、氣力吹入執行件、負壓吸力吸入執行件、或磁性吸力或排斥力的導入執行件中的一 種；引導件包括滾輪，具有和導熱管外輪廓相吻合的圓弧面的滑塊，具有和導熱管的 外輪廓進行兩線性接觸的V型槽或燕尾型槽內表面的滑塊；雷射聚焦頭為一對，在導熱管兩側關於導熱管對稱布置；或雷射聚焦頭為兩對，分 別關於導熱管、執行件對稱布置；上述引導件、雷射聚焦頭均處於懸浮臺架上；執行件處於懸浮臺架上或獨立設置。該壓力推入執行件包括滾輪、帶有圓弧頭的頂針，壓力推入執行件與輔助填料的 接觸點為剛性接觸點或柔性接觸點。採用本實用新型的專用設備，把吸熱板與導熱管焊接在一起，不僅具有可靠的連 接強度，還具有較快的生產節拍、方便的操作性能與低廉的人工成本等，而且焊接的吸熱板 和導熱管工件具有良好的外觀、傳熱效果。本實用新型中，引導件具有限位作用，固定導熱管，防止其上下與左右方向上的躥 動。另外，引導件還具有導向、糾偏作用，隨滾動機構一邊前行一邊糾正銅管的位置偏差，以 保證焊點的正確位置。引導件還要能沿導熱管徑向後退，當一個導熱管焊完切換到另一個 導熱管過程中需要把弓I導件鬆開和後退。引導件可以是一個或是三個。一個時位於導熱管的正上方。三個時一個位於導熱 管的正上方，另兩個位於導熱管的左右，三個引導件均可以沿導熱管徑向作調整，以便加緊 和鬆開對導熱管的限位、導向功能。隨著懸浮臺架的移動，引導件沿著導熱管的外表面，壓力推入執行件沿著輔助填 料的表面在導熱管的表面上滑動。懸浮臺架和引導件、壓力推入執行件間，或懸浮臺架和滑軌間優先選用彈性連接， 以便引導件、壓力推入執行件在彎曲的導熱管上滑動時，相對導熱管的位置變化能被上述 彈性連接所吸收，從而避免懸浮臺架在滑軌上滑動時卡死，或者引導件把導熱管、壓力推入 執行件把輔助填料劃傷。顯然，本實用新型的吸熱板管既可以是平板型集熱器的板芯，也可以是真空集熱 管的板芯，還可以是光伏板、管的板芯。
以下結合附圖和具體實施方式
來進一步說明本實用新型。
圖1是現有的平板型太陽能集熱器的結構示意圖，為清楚起見，省略了部分零部 件；圖2是按照中國專利文獻CN101076413A中發明方法焊接的吸熱板和導熱管的截面示意圖，剖切位置為焊點中心處；圖3是本實用新型的吸熱板管的結構示意圖，為清楚起見，省略了部分零部件；圖4是按照本發的吸熱板管的截面示意圖，剖切位置為任一位置； 圖5是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材實施例一的截面示意圖；圖6是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；圖7是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；圖8是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；圖9是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；
圖10是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；
圖11是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；
圖12是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；
圖13是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；
圖14是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；
圖15是本實用新型吸熱板管中輔助填料採用的金屬型材另一實施例的截面示意 圖；
圖16是按照中國專利文獻CN101076413A中焊接方法操作時雷射聚焦頭的聚焦精 度示意圖；
圖17是本實用新型吸熱板管制造時雷射聚焦頭的聚焦精度示意圖；
圖18是本實用新型焊接專用設備的結構示意圖；
圖19是本實用新型焊接專用設備中懸浮臺架的結構示意圖；圖20是本實用新型焊接專用設備的另一實施例的結構示意圖；圖21是本實用新型焊接專用設備中懸浮臺架在操作中的示意圖，視圖方向為導 熱管的截面方向；圖22是本實用新型焊接專用設備中懸浮臺架在操作中的另一示意圖，視圖方向 為導熱管的長度方向；圖23是本實用新型焊接專用設備中引導件為滾輪的結構示意圖；圖24是本實用新型焊接專用設備中引導件為滑塊一實施例的結構示意圖；圖25是本實用新型焊接專用設備中引導件為滑塊另一實施例的結構示意圖；圖26是本實用新型焊接專用設備中引導件為滑塊另一實施例的結構示意圖；圖27是本實用新型吸熱板管中輔助填料是連續的金屬型材的示意圖；[0068]圖28是本實用新型吸熱板管中輔助填料是由小段的金屬型材呈串行排接組成的 條帶的示意圖；圖29是本實用新型吸熱板管中輔助填料是由小段的金屬型材等間距附著在連帶 上所形成的條帶的示意圖；圖30是本實用新型焊接專用設備中壓力推入執行件為滾輪一實施例的結構示意 圖；圖31是本實用新型焊接專用設備中壓力推入執行件為滾輪另一實施例的結構示 意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下 面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。如
圖16所示，按照中國專利文獻CN101076413A中焊接方法操作時未加入輔助填 料，雷射聚焦頭聚焦的光斑221既要把導熱管的部分121熔化，也要把吸熱板的部分111熔 化，從而使得兩者的熔化部分混溶在一起，形成焊點14，把吸熱板11和導熱管12焊接在一 起。此時，最低位置上光斑211、標準位置上光斑221、最高位置上光斑231所處中心在水平 面上的投影依次為點212、點222、點232，形成了光斑位置負偏差帶_b (點212、點222間)、 正偏差帶+a(點222、點232間)。另外，如圖所示，此時的吸熱板的熔融深度為H。如
圖17所示，本實用新型吸熱板管制造時，在吸熱板11和導熱管12形成的楔形 區域內加入輔助填料41後，雷射聚焦頭聚焦在輔助填料41上，輔助填料41吸收光斑321熱 量後深度熔融，同時經熱傳導把熱量傳遞到和輔助填料41直接接觸的導熱管12和吸收板 11上，也使吸熱板的部分111、導熱管的部分121熔化，三者的熔化部分共同形成焊點15，把 吸熱板11和導熱管12焊接在一起。此時，最低位置上光斑311、標準位置上光斑321、最高 位置上光斑331所處中心在水平面上的投影依次為點312、點322、點332，形成了光斑位置 負偏差帶-B(點312、點322間)，正偏差帶+A(點322、點332間)。另外，如圖所示，此時 的吸熱板的熔融深度為h。由
圖16、
圖17比較可知，本實用新型吸熱板管制造時形成的光斑位置偏差帶為 [-B，+A]，按照按照中國專利文獻CN101076413A中焊接方法操作時形成的光斑位置偏差帶 為[_b，+a]，顯然，[_B，+A]遠遠大於[_b，+a]。因此，相對現有技術，本實用新型吸熱板管 製造時雷射聚焦頭的聚焦位置具有很大的範圍，對聚焦精度的要求可以大幅降低，從而有 利於產品合格率的大幅提高。由
圖16、
圖17比較還可知，按照中國專利文獻CN101076413A中焊接方法操作時形 成的吸熱板的熔融深度H也明顯大於本實用新型吸熱板管制造時形成的熔融深度h。因此， 相對現有技術，本實用新型吸熱板管制造時對吸熱板的破壞較小，吸熱板更不容易擊穿，吸 熱板正面沒有損害，集熱效率不會受到影響。由
圖16、
圖17比較還可知，按照中國專利文獻CN101076413A中焊接方法操作時形 成的焊點14也明顯小於本實用新型吸熱板管制造時形成的焊點15。因此，相對現有技術， 本實用新型吸熱板管的連接更加牢固、導熱面積更大。如圖21所示，對本實用新型吸熱板管焊接時，一對雷射聚焦頭33在導熱管12兩側關於導熱管對稱同時聚焦，一次點焊便會在導熱管兩側形成焊點，可明顯提高焊接效率， 降低加工成本。由於雷射焊接設備的振動和導熱管的彎曲，焊接時導熱管難免發生躥動，為 保證導熱管和吸熱板相對位置不變和接觸良好，進行雷射焊接時，須在雷射光斑所在的導 熱管截面的前和/或後，引導件31對導熱管進行下壓和左右擠壓。由圖可知，上引導件31 對導熱管12進行下壓的施力中心、左右引導件31擠壓的施力中心處於導熱管12的同一截 面所處的平面上。這樣，可保證導熱管的彎曲走勢變化時，及時調整焊接光斑的軌跡，以靈 活適應新的聚焦精度要求，從而滿足如圖3所示的導熱管12是S管或曲線管的場合。為進 一步加快焊接效率，雷射光斑可在前述平面兩側關於該平面對稱同時聚焦，即雷射聚焦頭 33為四個，如圖22所示。本實用新型中的輔助填料可以是如圖27所示的連續的金屬型材41，製成的吸熱 板管在任一剖切位置的截面示意圖，均如圖4所示。輔助填料緊緊塞在吸熱板11和導熱管 12形成的楔形區域內，分別和導熱管、吸熱板接觸。因此，導熱管和吸熱板間的連接如圖22 所示，不再是僅僅局限在焊點15上，而是包括了輔助填料41，導熱管12和吸熱板11間的 傳導面積明顯加大了，從而提高了太陽能熱水系統中集熱效率。由於輔助填料的存在，導熱 管和吸熱板間的焊接雖然採用點焊，但也具有連續縫焊的傳熱效果。如圖22所示，雷射焊 接為點焊，雷射聚焦頭33的聚焦光斑321沿導熱管12走向等距離間隔聚焦在輔助填料41 上。這樣，焊接出來的焊點15排布均勻、美觀。如圖28所示，本實用新型中的輔助填料可以是由小段的金屬型材41呈串行排接 組成的條帶，各段的金屬型材間可採用價格便宜的非金屬線或帶42連接。同理，如圖29所 示，輔助填料還可以是由小段的金屬型材41等間距附著在連帶上所形成的條帶，各段的金 屬型材41附著在非金屬薄帶43上。焊接時，雷射光斑僅聚焦在各段的金屬型材41上，即焊點位置僅落在金屬型材 上。這樣，焊接時，聚焦精度的要求還是大幅降低，從而有效提高產品合格率。另外，因為 金屬型材是非連續的，更節省了金屬型材材料，降低了焊接成本。同時，輔助填料中因具有 非金屬部分，重量減輕了，更方便焊接時採用氣力吹入、負壓吸力吸入、磁性吸力或排斥力 的導入等非接觸方法的置入。顯然，輔助填料採用非連續的金屬型材時，吸熱板和導熱管間 只能在焊點處傳熱，傳熱區域減小了，和輔助填料採用連續的金屬型材相比，傳熱效果降低 了。本實用新型中的輔助填料，是和與吸熱板熔點相同或稍低熔點的上述的金屬型 材。當吸熱板採用鋁板、鋁鎂板、銅板、表面鍍有銅或鋁的鋼板中的一種，導熱管採用銅材 管、表面鍍有銅或鋁的鋼材管中的一種時，金屬型材優先採用鋁材或鋁基合金。上述鋁基合 金，是指鋁(A1)和鉛(Pb)、錫(Sn)、鎘(Cd)、鋅(Zn)、銅(Cu)中至少一種的合金。另外，金 屬型材也可以採用Zn-Al合金、Cd-Zn合金、Pb_Ag合金、Sn_Zn合金、Sn_Ag合金、Sn_Pb合 金。在吸熱板和導熱管形成楔形區域的表面上和/或金屬型材的表面上還可塗鍍有鋁的焊 接助劑，或塗鍍有鋁基與銅基母材間的焊接熔合性焊料層。如圖5所示，金屬型材可以採用具有直角三角形截面的實心型材。如圖6所示，金屬型材也可以採用接觸為內凹曲邊的類直三角截面的實心型材， 其中的圓弧面和導熱管的外圓柱面相接觸、吻合。如圖7所示，金屬型材也可以採用圓形截面的實心型材。
9[0086]如圖8所示，金屬型材也可以採用梯形截面的實心型材。如圖9所示，金屬型材也可以採用具有直角三角環形截面的空心型材，大三角形 中含有空心的小三角形，空心的小三角形內還可方便填充焊接助燃劑。如
圖10所示，金屬型材也可以採用接觸為內凹曲邊的類直三角的環形截面的空 心型材，其中的圓弧面和導熱管的外圓柱面相接觸、吻合，空心內還可方便填充焊接助燃 劑。如
圖11所示，金屬型材也可以採用圓環形截面的空心型材，空心內還可方便填充 焊接助燃劑。如
圖12所示，金屬型材也可以採用具有梯形環形截面的空心型材，大梯形中含有 空心的小梯形，空心的小梯形內還可方便填充焊接助燃劑。如
圖13所示，金屬型材也可以採用具有兩直邊的楔形截面的型材，外形類似開口 的三角形，開口內可填充焊接助燃劑。如
圖14所示，金屬型材也可以採用具有具有兩條邊的接觸為內凹曲邊的楔形截 面的型材，其中的圓弧面和導熱管的外圓柱面相接觸、吻合，開口內可填充焊接助燃劑。如
圖15所示，金屬型材也可以採用具有具有兩條邊的接觸為外凸曲邊的楔形截 面的型材，其中的圓弧面和導熱管的外圓柱面相切，開口內可填充焊接助劑。如
圖18所示，本實用新型的一種焊接專用設備，包括經軟光纖和雷射器連接的激 光聚焦頭(
圖19中33)、具有放置並固定吸熱板11和導熱管12的焊接工作檯27、帶有雷射 聚焦頭的懸浮臺架30、在導熱管12的外表面上移動並擠壓導熱管的引導件(圖21中31)， 其中雷射聚焦頭置於懸浮臺架30上。焊接工作檯27上還具有Y向平臺23、X向平臺22、 控制器21、伺服電機25、同步輪連接的同步帶26和27。其中，伺服電機25驅動同步帶26， 同步帶26帶動Y向平臺23在兩平行的X向平臺22上移動；懸浮臺架30置於Y向平臺23 上，經同步帶27帶動在Y向平臺23的滑軌上移動。雷射器產生的雷射，通過軟光纖傳輸到 雷射聚焦頭上，懸浮臺架30帶動雷射聚焦頭按照指定的軌跡運動，把吸熱板11和導熱管12 牢固焊接在一起。如圖20，是本實用新型焊接專用設備的另一實施例，和
圖18所示實施例不同在 於工作平面24是由X向平臺22提供，且X向平臺22是能在焊接工作檯27的臺面29上 沿箭頭方向來回移動的；而Y向平臺23成跨橋狀，橫跨X向平臺22運動的區域之上後固 定在焊接工作檯27上。懸浮臺架30置於Y向平臺23上，在Y向平臺23的滑軌上能移動。 通過X向平臺22在焊接工作檯27的臺面29上的移動，以及懸浮臺架30在Y向平臺23的 滑軌上的移動，來實現懸浮臺架30對焊接工作檯27的工作平面24上二維坐標的精確移動 定位。本實用新型的焊接專用設備還應包括在焊接時把輔助填料置入吸熱板和導熱管 形成的楔形區域內的壓力推入執行件、氣力吹入壓力推入執行件、負壓吸力吸入壓力推入 執行件、或磁性吸力或排斥力的導入壓力推入執行件中的一種。如圖21所示，在焊接時把輔助填料壓力推入吸熱板和導熱管形成的楔形區域內 的壓力推入執行件32帶有圓弧頭的頂針；如圖30所示，該壓力推入執行件32也可以是滾 輪；如圖31所示，該壓力推入執行件32是滾輪，且滾輪外徑還可以附著柔性材料層321，即 壓力推入執行件32與輔助填料41的接觸點為柔性接觸點。
10[0098]該專用設備還具有對導熱管12進行下壓和左右擠壓的引導件。如圖21、22所示， 該引導件31是具有和導熱管外輪廓相吻合的圓弧面的滑塊；如圖23所示，該引導件31也 可以是滾輪；如圖24所示，該引導件31還可以是具有和導熱管的外輪廓進行兩線性接觸的 燕尾型槽內表面的滑塊，其中的燕尾型槽內表面為平面；如圖25所示，該引導件31還可以 是具有和導熱管的外輪廓進行兩線性接觸的V型槽內表面的滑塊；如圖26所示，該引導件 31還可以是具有和導熱管的外輪廓進行兩線性接觸的燕尾型槽內表面的滑塊，其中的燕尾 型槽內表面為外凸的圓弧面曲面。如圖21、圖22所示，該專用設備中的雷射聚焦頭33為兩對，成矩形排列，其中每對 雷射聚焦頭在導熱管12兩側關於導熱管對稱布置，且兩對雷射聚焦頭還關於壓力推入執 行件31對稱布置。上述的壓力推入執行件32、引導件31、雷射聚焦頭33均處於懸浮臺架30上。使用該焊接專用設備進行焊接操作前，放置吸熱板11於工作檯27的工作平面24 上；按照預定走向和密度分布安裝導熱管12於吸熱板11上，導熱管12兩端插入並固定連 接在聯匯管13上；壓力板28壓緊並固定各導熱管12端部，或直接壓緊聯匯管13，使得導 熱管12在吸熱板11上表面緊密接觸並固定；在吸熱板11和導熱管12形成的楔形區域內 加入輔助填料41。雷射光斑聚焦在輔助填料上，熔化的輔助填料把導熱管和吸熱板固定連 接。
圖19為懸浮臺架30的立體圖，其中主體件34由
圖18中的同步帶27帶動，並經 背後的滑軌在Y向平臺23上移動，其運行原理類似於噴墨印表機中的相關部件。主體件34 下安裝有可圍繞自身中心旋轉90度的轉臺35，轉臺35上連接有四個雷射聚焦頭33、引導 件31及圖21中的壓力推入執行件32。更換導熱管的產品類型後，轉臺35可旋轉90，進行 雷射聚焦頭、引導件、壓力推入執行件的更換和調整。為了保證雷射聚焦光斑準確落在所需 位置，懸浮臺架上還設有對雷射聚焦頭的調焦裝置，可以對雷射聚焦頭進行橫向調整和豎 向調整。按下控制器21的操作面板上的啟動按鈕，設備開始工作。在設定的原點位置引導 件31壓緊導熱管11、壓力推入執行件32頂緊輔助填料41，開始點焊，Y向平臺等距移動到 另一端，引導件31、壓力推入執行件32鬆開，X向平臺移到一個間距，開始點輝，同時Y向平 臺再等距移回到起始端。採用本實用新型的專用設備，把吸熱板與導熱管焊接在一起，不僅具有可靠的連 接強度，還具有較快的生產節拍、方便的操作性能與低廉的人工成本等，而且焊接的吸熱板 管工件具有良好的外觀、傳熱效果。引導件具有限位作用，固定導熱管，防止其上下、左右躥動。另外，引導件還具有導 向、糾偏作用，隨轉動機構一邊前進一邊糾正銅管的偏差，以保證焊點的正確位置。引導件還要如圖21所示，能沿導熱管12徑向進行伸縮，當一個導熱管焊完切換到 另一個導熱管過程中需要把引導件鬆開，即引導件31沿導熱管12徑向沿箭頭所示方向移 動。如圖24、圖25、圖26所示，引導件31可以為為一個，焊接時位於導熱管12的正上 方，在焊接時壓緊導熱管和吸熱板緊密接觸，同時並通過內表面的兩個側面限制導熱管的 左右躥動。此時，引導件需要能上下運動，當一個導熱管焊完切換到另一個導熱管過程中需
11要把引導件抬起來。當然，引導件也可以分解為三個，如圖21、圖21、圖23所示，焊接時一個引導件31 位於導熱管的正上方，另兩個引導件31位於導熱管的的左、右，從而起到和上述相同的功 效，此時，引導件31優選具有和導熱管12外輪廓相吻合的圓弧面的滑塊(圖21)，或者是和 導熱管12外輪廓線性接觸的滾輪(圖23)。如圖21、21所示，焊接時，隨著懸浮臺架30的移動，引導件31沿著導熱管12的外 表面，壓力推入執行件32沿著輔助填料41的表面在導熱管12的走向上滑動。懸浮臺架30和引導件31、壓力推入執行件32間，或懸浮臺架30和Y向平臺23 間優先選用柔性連接，如加裝彈簧等，以便引導件、壓力推入執行件在彎曲的導熱管上滑動 時，相對導熱管的位置變化能被上述柔性連接所吸收，避免引導件直接將導熱管表面拉傷、 或懸浮臺架30在Y向平臺23上卡死。以上是本實用新型的實施方式之一，對於本領域內的一般技術人員，不花費創造 性的勞動，在上述實施例的基礎上可以做多種變化，同樣能夠實現本實用新型的目的。這種 變化顯然應該在本實用新型的權利要求書的保護範圍內。另外，本行業的技術人員，也可以把本實用新型的吸熱板管用於真空管型集熱器 的板芯、光熱-光伏複合集能器的板芯、真空集熱管的板芯等相關領域中，解決相同的技術 問題。
1權利要求一種吸熱板管，其特徵在於該吸熱板管中的吸熱板和導熱管經雷射焊點形成固定連接；該固定連接狀態下所形成的傳熱橋由焊點、輔助填料共同組成；輔助填料是在吸熱板管進行雷射焊接時置入吸熱板和導熱管形成的楔形區域內。
2.根據權利要求1所述的吸熱板管，其特徵在於所述的輔助填料是連續的金屬型材， 或是由小段的金屬型材呈串行排接組成的條帶，或是由小段的金屬型材等間距附著在連帶 上所形成的條帶。
3.根據權利要求2所述的吸熱板管，其特徵在於所述的金屬型材是具有直角三角形 截面、接觸為內凹曲邊的類直三角截面、圓形截面或梯形截面的實心型材，或者是具有直角 三角環形截面、接觸為內凹曲邊的類直三角環形截面、圓環形截面或梯形環形截面的的空 心型材，或者是具有兩直邊的楔形截面、具有兩條邊的接觸為內凹曲邊的楔形截面或具有 兩條邊的接觸為外凸曲邊的楔形截面的型材。
4.根據權利要求3所述的吸熱板管，其特徵在於吸熱板採用鋁板、鋁鎂板、銅板、表 面鍍有銅或鋁的鋼板中的一種，導熱管採用銅材管、表面鍍有銅或鋁的鋼材管中的一種，金 屬型材採用鋁材、鋁基合金、Zn-Al合金、Cd-Zn合金、Pb-Ag合金、Sn-Zn合金、Sn-Ag合金、 Sn-Pb合金中的一種。
5.一種實施如權利要求1所述的吸熱板管的專門製造設備，包括經軟光纖和雷射器連 接的雷射聚焦頭、具有放置並固定吸熱板和導熱管的焊接工作檯、帶有雷射聚焦頭的懸浮 臺架、在導熱管的外表面上移動並擠壓導熱管的引導件；其特徵在於還包括在焊接時把輔助填料置入吸熱板和導熱管形成的楔形區域內的壓力推入執行 件、氣力吹入執行件、負壓吸力吸入執行件、磁性吸力或排斥力的導入執行件中的一種；引導件包括滾輪，具有和導熱管外輪廓相吻合的圓弧面的滑塊，具有和導熱管的外輪 廓進行兩線性接觸的V型槽或燕尾型槽內表面的滑塊；雷射聚焦頭為一對，在導熱管兩側關於導熱管對稱布置；或雷射聚焦頭為兩對，分別關 於導熱管、執行件對稱布置；上述引導件、雷射聚焦頭均處於懸浮臺架上；執行件處於懸浮臺架上或獨立設置。
6.根據權利要求5所述的專用設備，其特徵在於所述的引導件為一個，焊接時位於導 熱管的正上方。
7.根據權利要求5所述的專用設備，其特徵在於所述的引導件為三個，焊接時其中一 個位於導熱管的正上方，另兩個分別位於導熱管的的左右，三個引導件的中心線處於與導 熱管的軸心線相垂直的同一平面上。
8.根據權利要求5所述的專用設備，其特徵在於所述的壓力推入執行件包括滾輪、帶 有圓弧頭的頂針，壓力推入執行件與焊接填料的接觸點為剛性接觸點或柔性接觸點。
專利摘要本實用新型涉一種吸熱板管，該吸熱板管中的吸熱板和導熱管經雷射焊點形成固定連接；該固定連接狀態下所形成的傳熱橋由焊點、輔助填料共同組成；輔助填料是在吸熱板管進行雷射焊接時置入吸熱板和導熱管形成的楔形區域內。該發明的吸熱板管在製造時，對雷射聚焦頭的聚焦精度的要求大幅降低，從而較大幅度提高產品合格率。另外，本實用新型還涉及實施上述吸熱板管的專用製造設備，包括經軟光纖和雷射器連接的雷射聚焦頭、具有放置並固定吸熱板和導熱管的焊接工作檯、帶有雷射聚焦頭的懸浮臺架、在導熱管的外表面上移動並擠壓導熱管的引導件。
文檔編號F24J2/48GK201599974SQ20092006799
公開日2010年10月6日 申請日期2009年2月24日 優先權日2009年2月24日
發明者潘戈 申請人:潘戈