槽式整体背板集热器结构及制造工艺的改进和应用

唐疆　岳群

摘 要：常规的平板太阳能集热器箱体结构，多由铝合金边框、铝合金压条、背板、玻璃和橡胶密封条所组成，内装保温岩棉和流道板芯等部件。随着新技术、新材料、新工艺在平板太阳能集热器生产领域的应用，市场上相继开发了组合式边框集热器、整体边框集热器和整体背板集热器等多种结构形式，需要投入较多的模具及设备费用，使之加工成本和难度较高，市场风险很大，又使许多企业望而止步。

关键词：集热器结构 ；制造工艺；改进和应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.015

1 原整体背板集热器的结构限制和缺陷

（1）背板必须用冷冲压模具进行拉伸、切边、折边和侧冲孔加工，这种大型拉伸工件的制作，不仅需要投资昂贵的模具费用，还需要再投资大型设备，市场风险很大，使绝大多数生产太阳能集热器的企业望而却步。

（2）用传统冷冲压方式制作槽式整体背板，需要通过拉伸、切边、折边和侧冲孔等多工序完成，生产成本高。

（3）用冷冲压方式拉伸大型工件，极容易出现拉伸破裂现象，合格率相当低。

（4）用传统冷冲压方式制作槽式整体背板，一套模具只能生产一种规格，设备的利用率低下。

2 槽式整体背板新型结构的改进

为克服现有技术的不足，本实用新型发明的目的在于提供一种槽式整体背板集热器结构，通过优化产品结构，以降低生产成本，便于制造和提高产品质量。

（1）玻璃的装配采用高强度玻璃粘合剂粘接法，既在边框与玻璃的装配结合部位涂上玻璃粘合剂，把玻璃直接平贴在已装配好其他部件的边框上，再在玻璃周边打上固定胶，密封防渗漏效果将得到充分保证，玻璃周边丝印黑色装饰边，外形美观大方。

（2）把边框的下半部分设计成一个圆弧形嵌入式凹槽边，尾部边框与背板的连接设计成搭边（或咬合边）式结构，方便背板的焊接和装配。经过焊接成形的槽式整体背板，结构紧凑，强度高，密封性好，适应性强，可以根据要求组装成多种规格的嵌入式整体背板集热器，不需要投资大量的模具和设备费用。

3 槽式整体背板的加工工艺

（1）边框采用四根特制铝合金型材，边框两端切成45°斜角，拼缝处用焊接的方式拼接成四边形边框，底部再焊接一张薄铝板，形成一个完整的槽式整体背。

（2）用铝合金型材焊接拼装槽式整体背板，与保温岩棉、玻璃和吸热板芯等部件组合，制作嵌入式整体背板集热器，其功能和样式具有外形美观大方，结构紧凑合理，制造工艺简便，投资少，见效快，生产效率高，可明显降低产品的材料成本和生产成本，经济效益好的特点，具有广泛的推广价值。

4 新型槽式整体背板集热器的优点

（1）用传统冷冲压方式制作槽式整体背板，需要拉伸、切边、折边和侧冲孔等多工序生产完成，生产成本高；而本发明只需要把特制铝型材边框两端切角后，进行拼装焊接既可，工序简单，用人少，生产成本低。

（2）用冷冲压方式深拉伸大型工件，极容易出现拉伸破裂现象，一般做不到100%的合格率。用本发明制作槽式整体背板，可操作性强，质量有保障，产品合格率高。

（3）边框上框条的设计，还可以在四角安装角码，对边框四角进行定位和加固，更有利于四角的拼缝和焊接。

（4）为了保证该发明专利的顺利实施，我们设计了用于生产该类型槽式整体背板的专用焊接设备和工装。焊接设备采用交直流TIG弧焊机，配合双轴数控定位系统和定位工装，自动完成边框与背板的焊接，四角可选择手工或设备自动焊接两种方式，由于该设备及工装可以根据要求进行调节定位，故可以焊接组装多种规格的槽式整体背板，操作简便，焊缝平整光滑，质量可靠。解决了用传统冷冲压方式制作槽式整体背板，一套模具只能生产一种规格的槽式整体背板的弊端，大大地提高了设备的利用率，提高了经济效益。

（5）如果为了降低产品的材料成本，还可以选用镀锌板或铝塑板及其它材料替换边框底部的铝板，经过铆接或沾接的方式拼装成槽式整体背板，可明显提高产品的性价比。

5 新型槽式整体背板集热器的实际应用

本实用新型把边框1上框条以下部分设计成一个圆弧形嵌入式凹槽边，尾部边框与背板5的连接设计成搭边式结构，方便背板5的焊接和装配。经过焊接成形的槽式整体背板，结构紧凑，强度高，密封性好，适应性强，可以根据要求组装成多种规格的嵌入式整体背板集热器，不需要投资大量的模具和设备费用。

6 总结语

新型槽式整体背板集热器发明专利主张的用四根特制铝合金边框和一张铝板拼装焊接制作的槽式整体背板及加工工艺，具有制造工艺简便，投资少，见效快，生产效率高，可明显降低投资成本和生产成本，经济效益好的特点，与通用的保温岩棉、玻璃和吸热板芯等部件组合，可制作多种规格的嵌入式整体背板集热器，具有广阔的发展前景和推广价值。