具有反射體的管式集熱器及其製造方法
2023-05-19 10:21:36 1
專利名稱：具有反射體的管式集熱器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種管式集熱器，它具有一些連接到集熱箱中的載有導熱流體的集熱管和一個配備給所述集熱管的反射體，其反射表面將入射的太陽光線反射到所述的集熱管上。
根據本發明，為解決上述問題，由一片箔片構成開篇所述的管式集熱器的反射表面，該箔片被一個設有反射體既定輪廓的基底結構以形狀穩定的方式支承著。
在本發明的管式集熱器中，基底結構只須滿足形狀要求，即設計成保證太陽光被聚焦到集熱管上。生產基底結構的過程中不必講究基底結構的光學質量。由箔片構成的反射表面可以將射到其表面的太陽光線反射到集熱管上。在本發明的管式集熱器中，通過不同的結構件來滿足有關形狀和表面特性方面的要求，由此簡化了管式集熱器的製造。
本發明的管式集熱器的箔片最好由一種箔片複合體構成，該箔片複合體在構成反射體表面的上層上至少具有一層透光的、耐受不同天氣變化的箔片材料，例如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylenterephthalat)、聚碳酸酯、聚乙烯或者聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)。在這種透光耐受天氣情況的箔片層上，即在其背向接受太陽照射的表面的背面上，最好通過濺射或氣相沉積塗布一層反射層。反射層例如由鋁或銀構成。該反射層還可以藉助所謂的電暈放電法(Corona-Verfahren)進行塗布，在這種情況下，可以在正常的大氣壓下將一個表面塗層塗布到透光的耐受天氣情況的箔片上。
考慮到形狀穩定的基底結構的簡便化生產，有利的方式是，該基底結構最好由一種延時硬化的塑料泡沫構成。這種塑料泡沫可以塗布到一個預先給出反射體既定輪廓的模具表面上。塑料泡沫脫模之後，複雜的反射體既定輪廓就成型了。反射體既定輪廓的這種成型最好在將反射箔片放到模具上以後進行。在這種方法中，可以省去一個分離裝置。分離功能由置入的箔片實現。此外，反射表面，也就是箔片在形成形狀穩定的基底結構時與其連接在一起。在本發明的這種優選的進一步發展中，還可以省去一個將箔片粘貼到基底結構上的單獨的步驟。
適當的泡沫可以由聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)或者聚苯乙烯(PS)構成。出於對保護環境的考慮，也可以採用以橡膠為基本構成物質的泡沫，例如EPDM。為了提高箔片的粘附性能，可以對背離其反射表面的背面進行電暈放電法(Corona-Verfahren)處理，以提高其表面的粗糙度。
在本發明管式集熱器的另一種優選結構中，基底結構由一種纖維加強(特別是大麻纖維)的塑料板構成。這種纖維加強的塑料板在反射箔片已鋪設到既定輪廓的模具上之後進行成型。纖維粘合片還可以由一種預浸膠體構成，該預浸膠體例如在一個封閉的模具中在凸模與凹模之間被成型成一個具有反射表面的既定輪廓的構件或部件。或者，這種纖維粘合片還可以通過將纖維噴塗到背離箔片反射面的背面上面形成。這些纖維可以在浸透狀態下被噴塗到箔片上。還可以在噴塗纖維過程中或在噴塗纖維之後將塑料材料或一種延時硬化的塑料組分塗敷到箔片的背面上。還可以在構成反射面的箔片成型以後，將纖維噴塗到所述背面上。在這種情況下，最好以負壓將箔片壓靠在一個有既定輪廓的模具表面上。
在另一種結構形式中，所述形狀穩定的基底結構由一種拉伸的塑料件構成，同樣在這種結構形式中，所述塑料件最好在成型之前首先被覆蓋上所述反射箔片。適應於這種由拉伸塑料件構成的基底結構的材料例如可以是聚苯乙烯或者ABS-聚合物。
為了延長管式集熱器的使用壽命，優選的方式是，使用UV-穩定的箔片，考慮到光學特性，有利的方式是，可以通過對箔片進行氣相沉積或濺射處理而形成反射表面。考慮到儘可能延長管式集熱器的壽命，有利的是，箔片由一種部分結晶的塑料，特別是聚乙烯(PE)構成。另外所述箔片還可以由聚對苯二甲酸乙二酯(PET)構成。
反射體和形狀穩定的基底結構最好被圈設在一個框架裡。特別是在由發泡塑料延時硬化構成基底結構的情況下，通過該框架，可以確保基底結構具有足夠的剛度。此外，在框架型材的外側還成型有一些切口，這些切口可以容納用於將集熱器組件連接到屋頂表面上的密封片。外圈的框架最好由塑料或者鋁材構成，可以對管式集熱器的重要的結構件起到固定作用。這樣，可以將所述集熱器固定在框架的一個側面上，而在與該第一側面相對置的第二側面上，則可以設置一些支架，用於支承集熱管的自由端。框架在其內側最好具有一個凹槽，用來嵌裝一個密封件或箔片的端部。
框架最好在發泡過程中與由發泡的延時硬化塑料構成的基底結構連成一體，在此就可以省去一個將基底結構與框架連接起來的單獨的步驟。
根據本發明，為了實現上述過程，提出一種生產管式集熱器的反射裝置的方法首先將構成管式集熱器反射面的箔片覆蓋到一個波形既定輪廓的模具表面上。所述模具與反射體表面的既定輪廓一致。然後，在背離反射面的箔片的背面上塗布延時硬化的可流動物質。這種物質在自身重力的作用下即可將模具的波形自動填平。物質硬化後即形成一個與箔片背面粘合在一起的形狀穩定的基底結構。在本發明的方法中，最好使用一個型箱，該型箱將模具表面沿四周包圍起來，並且延時硬化物質被注入其中。型箱的高度取決於形狀穩定的基底結構的所需剛度，即延時硬化的可流動物質填充高度。
在本發明方法的一種優選進展中，使用了一種膨脹物質，該物質被注入到一個包圍了所述模具表面的模具中。模具在注入膨脹物質後被封閉。物質膨脹時首先將模具填滿，然後繼續膨脹形成內部壓力。通過增加內壓，可以將箔片緊密地壓靠在模具的表面的輪廓上。箔片因此將具有與模具完全相同的表面輪廓。在既定輪廓的模具表面的適當位置上最好設一些通氣孔，以防止有氣體被封閉在模具表面和箔片之間。
同樣，為了儘可能精確地塑造模具表面的輪廓，根據本發明的一種優選進展，對已被壓嵌在模具表面上的箔片的邊緣區域進行加熱，並將其壓靠到模具表面上。箔片被加熱到一個可以使箱中產生塑料變形的溫度。塑性變形之後箔片可進行強制冷卻或自然冷卻，此後才注入成型物質。箔片在注入成型物質之前至少在邊緣區域平靠在具有既定輪廓的模具表面上。
箔片的塑性變形最好至少在兩個邊緣上進行，其兩邊緣與集熱管基本呈直角延伸。具有既定輪廓的模具表面的波形與集熱管的縱伸方向平行並且彼此間平行地延伸。如果箔片在縱向發生塑性變形並貼靠在模具表面上，即可形成一個在模具表面上具有模具表面的所有波谷的箔片結構。以此為在注入成型物質以後使箔片輪廓一致地平靠在模具表面上創造了良好的先決條件。考慮到這種情況，優選的方式是，至少在局部通過抽吸的方式使箔片貼靠在具有既定輪廓的模具表面上。
還要指出的是，還有可能在成品上看到抽吸孔，根據本發明的一種優選的進展，建議在相鄰的、設計成凸出來的波形輪廓的交點處抽吸所述箔片。在這些以平行於反射表面上的集熱管的直線形式顯示的交點上，入射光線的散射在集熱器的效率方面並沒有導致重大的損失。
箔片發生塑性變形並且壓靠在模具表面上的邊緣區域有時會有起皺，因此，根據本發明方法的一種優選的進展，為了形成儘可能無缺陷的反射表面，優選的方式是，在反射體脫模以後，將加熱過的邊緣區域的至少一部分分離下來。
在最後一種優選的實施形式中，在模具中使用了一種或多種型材，這些型材構成了包圍反射體的一個框架。此後，將所述箔片放置到模具中，確切地說是將箔片的邊緣區域至少局部地放置到設置在型材上的凹槽中。隨後將延時硬化物質塗布到所述箔片上。包括在型材凹槽內的延時硬化物質硬化。由硬化物質所構成的反射體的基底結構相應向外延伸直到型材的凹槽中，並且至少以形鎖合、必要時力鎖合的形式將所述基底結構和反射箔片一起與框架型材連接起來。該框架可以作為本身封閉的框架用於模具中。也可以例如僅將相應的框架部分用於模具中，隨後與箔片和硬化物質連接，此後才與其他的框架型材連接以將框架配齊成一個本身封閉的框架。
在
圖1b所示的步驟中，在模具表面2上鋪上一層反射箔片6。箔片6的反射表面靠在模具表面2上。通過接通抽吸通道4，箔片6被吸入到在各波形3之間的或各半波形3a和3b之間的每一個波谷中。在該方法步驟結束時，所述的箔片6將貼合地靠在模具表面2的整個輪廓上。
此後將一種由聚氨酯構成的發泡物質7注入到模具1中。這種物質將模具表面的輪廓填滿(參見圖1c)。
然後在模具1上放置一個如圖1d所示的蓋板8。該蓋板8將模具型腔密封。聚氨酯物質7發泡並且首先將整個模具型腔填滿。在聚氨酯物質7的不斷發泡過程中，模具型腔中的壓力升高。所述箔片6由此被壓靠到模具表面2上。在聚氨酯泡沫硬化以後，去掉由框架構成的結構件，也就是脫模。此後，對側面的邊緣區域進行分離，該邊緣區域對一個完整的、各包圍著一個集熱管的反射體來說是不需要的。
由此得到一種反射體，其支承基底結構由硬化的聚氨酯物質構成。反射表面由箔片6構成。在管式集熱器的裝配過程中，在相鄰的波形3的交點之間分別布置一個集熱管。集熱管在寬度方向上精確地位於半波形3a、3b的交點上。在裝配集熱器以前，可以對設計用於與框架5的側壁相鄰的結構件的側面邊緣進行分離。這樣的邊緣區域或是由於其幾何形狀而無益於將入射的太陽光線反射到集熱管上或是由於製造誤差而沒有箔片6(參見圖1c、1d)。
圖2顯示的是另一實施例，其中，在模具1的毗連邊緣上，模具表面2有一個用於集熱器框架型材P。該集熱器框架型材P在其內側具有一個凹槽9。該凹槽9的輪廓與模具表面2的走向是這樣的，即，模具表面可以在沒有凸起的情況下過渡到凹槽9的側壁中。在製造反射體的過程中，箔片6的寬度是這樣確定的，以致它可以延伸到凹槽9中。在隨後用發泡塑料充填模具內腔時，泡沫也將凹槽9填滿。反射體和集熱器框架型材P將通過這種方式以形鎖合和力鎖合形式相互連接起來。通過在聚氨酯物質發泡過程中產生的壓力，箔片6密封地靠在凹槽9的內表面上。這就避免了發泡物質直接與模具表面2進行接觸。另一方面，在脫模之後，凹槽9也通過箔片6而被密封，這樣可以使流到集熱器表面的雨水不會到達集熱器框架型材P與反射體之間。
在圖2所示的實施例中，集熱器框架型材P在其外側具有一些向外敞開的固定切口10，在這些切口中可以嵌入一些用於在側面或底面連接到相鄰集熱器的框架型材上可連接到屋頂表面上的金屬板。在集熱器框架型材P的底面上設置有一個固定槽11，通過該固定槽，隨後可以將管式集熱器固定到一個屋頂結構或類似結構上。
以這種方式製造的反射體，隨後與管式集熱器的其餘部件相連接。在一個端面上連接一個集熱箱，所述集熱管以通常的方式通入到該集熱箱中，並且通過太陽光線獲得的能量在那裡經熱交換器排送給一種循環介質。在與該集熱箱相對置的反射體端面上以通常的方式設置一些支架，這些支架分別夾持和支持著一個集熱管的自由端區。如在通常管式集熱器中那樣，集熱管具有一個吸收表面並且包括一些管路，這些管路載有一種導熱流體。所述流體接收輻射熱並且在集熱箱區域內將熱量排放給所述循環介質。
數字標記一覽表1 模具2 模具表面3 波形4 抽吸通道5 框架6 箔片7 發泡物質8 蓋板9 凹槽10 固定切口11 固定槽P 集熱器框架型材
權利要求
1.一種管式集熱器，它具有一些連接到集熱箱中的載有導熱流體的集熱管和一個配備給所述集熱管的反射體，其反射表面將入射的太陽光線反射到所述的集熱管上，其特徵在於，反射表面由一層箔片(6)構成，箔片由一個設有反射體既定輪廓的基底結構(7)以形狀穩定的方式支承著。
2.根據權利要求1的管式集熱器，其特徵在於，所述基底結構由一種延時硬化的塑料(7)構成。
3.根據權利要求1或2的管式集熱器，其特徵在於，所述基底結構由一種纖維加強的塑料板構成。
4.根據權利要求3的管式集熱器，其特徵在於，所述纖維加強的塑料板由噴塗到箔片(6)上的浸透的纖維構成。
5.根據權利要求3或4的管式集熱器，其特徵在於，所述纖維是大麻纖維。
6.根據權利要求1的管式集熱器，其特徵在於，所述基底結構由一種拉伸的塑料件構成。
7.根據前述權利要求之一的管式集熱器，其特徵在於，所述箔片(6)由一種可結晶塑料構成，特別是由聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者聚對苯二甲酸乙二酯(PET)構成。
8.根據前述權利要求之一的管式集熱器，其特徵在於，所述箔片是UV-穩定的。
9.根據前述權利要求之一的管式集熱器，其特徵在於，有一個包圍了所述反射體(6)和所述基底結構(7)的框架(8)。
10.根據前述權利要求之一的管式集熱器，其特徵在於，所述框架(8)通過發泡與所述反射體(6)連接在一起。
11.一種用於製造管式集熱器的反射體的方法，其特徵在於，將一層構成反射體的反射面的箔片(6)放置到一個具有波形即定輪廓的模具表面(2)上；將一種延時硬化的可流動物質塗布到箔片(6)背離反射面的背面上；並且在物質硬化後進行脫模。
12.根據權利要求11的方法，其特徵在於，使用一種可膨脹物質(7)並且在注入所述物質(7)以後將包圍模具表面(2)的模具封閉。
13.根據權利要求11或12的方法，其特徵在於，對放置在模具表面(2)上的箔片(6)的邊緣區域進行加熱，以使其產生塑性變形並且將其壓靠到具有即定輪廓的模具表面(2)上。
14.根據權利要求13的方法，其特徵在於，在壓緊箔片(6)時，邊緣區域發生塑性變形。
15.根據權利要求13或14的方法，其特徵在於，在脫模之後，將加熱過的邊緣區域的至少一部分分離下來。
16.根據權利要求11或15的方法，其特徵在於，所述的箔片(6)通過抽吸至少部分地貼靠在具有既定輪廓的模具表面(2)上。
17.根據權利要求16的方法，其特徵在於，在相鄰的、設計成凸出來的波形輪廓(3a、3b)的交點處抽吸所述箔片。
18.根據權利要求11至17的方法，其特徵在於，在模具中使用了一種或多種型材(P)，這些型材構成了包圍反射體的一個框架，將所述箔片(6)置入到模具中並將其邊緣的至少一部分嵌入到一個設置在型材(P)上的凹槽中，並且將所述延時硬化物質(7)塗布到箔片(6)上，並且所述延時硬化物質(7)包括在型材凹槽內的延時硬化物質都發生硬化。
全文摘要
本發明涉及一種具有反射體的管式集熱器以及其製造方法。為了簡化製造方法，本發明提出，反射器的反射表面由一層箔片構成，所述箔片由一個具有反射體既定輪廓的基底結構以形狀穩定的方式支承著。在本發明的製造管式集熱器的反射體的方法中，構成反射面的箔片被放置在一個具有既定波形輪廓的模具上。此後將一種延時硬化物質塗布到箔片背離反射面的背面上。該物質硬化並以這種方式形成了反射體的形狀穩定的基底結構。
文檔編號F24J2/10GK1401953SQ02142998
公開日2003年3月12日 申請日期2002年8月14日 優先權日2001年8月14日
發明者克里斯多福·蓋伊 申請人:蓋索爾股份公司