专利名称：真空集热管的玻璃金属封接工艺的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种玻璃金属封接技术，具体地讲是一种针对太阳能真空集热管的玻璃金属封接工艺。
背景技术：
太阳能是一种取之不尽的绿色能源。在太阳能的利用中，通常采用一种太阳能真空集热管，将太阳能的热量有效地收集起来。这种太阳能真空集热管包括有玻璃管，该玻璃管内设有金属吸热体，采用真空技术将玻璃管内呈真空状态，以最大限度地减少热能的损失。金属吸热体至少有一端伸出于玻璃管的外端，并连接于热能所需的装置，如水箱、联集管等。为保持玻璃管内的真空状态，必须解决玻璃管与金属吸热体的伸出端的密封连接问题。
传统的真空集热管的玻璃金属封接一般采用火焰封接的方法，将被封接的玻璃和金属熔接在一起。该方法要求被封接的玻璃和金属之间的膨胀系数非常匹配，相互间的差值小于6％。同时在封接时需对玻璃进行高温加热至1000摄氏度以上，然后再对玻璃进行仔细的退火，以消除熔接时造成的热应力；另外该种封接方式由于需要进行封接温度较高，熔接温度很难调节，能耗大，工艺重复性差，且金属件易于高温氧化。
为此，北京市太阳能研究所提出一种热压封技术，即中国发明专利93101627.4。该专利公开了一种热压封技术，利用该技术，可以在较低的温度下，对集热管的玻璃法兰端面与金属端盖间通过一种铅基材料进行固态的封接，即在焊接材料保持固态的状态下通过适当的加压，使其封接在一起。这样，不仅使工艺大大简化，同时也解决了玻璃管材料和与之封接的金属材料之间膨胀系数不匹配所造成的困难。
热压封技术是属于材料固态焊接技术中的一种特殊的焊接方法，解决问题的关键是对封接件进行加热和加压，使其在连接处产生微量的塑性变形，进而发生原子间的相互扩散来实现封接的。缘此，热压封技术要解决的一个关键性的问题，是在对封接部位进行加热之后，向玻璃管封接的端面施加一40-150kg/cm2的冲击压力，一般情况下冲击时间为0.5s。由于玻璃管的长、径比较大，要使细长状玻璃管不被压碎，必须对该冲击压力进行精确控制，另外，对玻璃管的形状也有极其严格要求。该专利所采用的解决方法是，将玻璃管的端面制成法兰形式，在该法兰的下端面设定支撑，使得该冲击压力完全由法兰承接，从而减少了对玻璃管本身的形状要求。但这样就对法兰下面的支撑要求非常高，从而增加了设备的工艺复杂性。并且，由于需要在玻璃管封接的端面施加一40-150kg/cm2的冲击压力，从而使得封接的成品率较低。并且由于在采用热压封技术时，必须垂直于玻璃管端面的对玻璃管的施压，目前所采用的方法是在生产线的施压工位是向地下延伸，因此，必须在该工位处具有一个向地下延伸的至少与玻璃管等长的深度。这样，不仅增加了生产线的复杂性，而最重要的是因此限制了真空集热管的长度，目前采用热压封技术生产太阳能集管的最大长度为2米。随着太阳能的大规模利用，这种长度的集热管是远远不能满足使用需求的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种真空集热管的玻璃金属封接工艺，其能够在较低的温度下对金属与玻璃的进行封接且不需施加压力，从而简化其生产设备，并因此降低真空集热管制造成本。
本发明的目的是这样实现的，一种真空集热管的玻璃金属封接工艺，其是在真空集热管的玻璃封接件和金属封接件之间涂低熔焊料玻璃粉浆，然后加热使之固化，将玻璃封接件和金属封接件密封封接在一起。
本发明的上述封接工艺具体可包括如下步骤
1)将配制好的低熔焊料玻璃粉浆涂于玻璃封接件和金属封接件之间；2)在300℃-600℃的温度下加热保温5-60分钟，使低熔焊料玻璃粉浆固化；3)退火冷却，去应力。
在本发明中，于上述步骤1)之前，可首先对玻璃封接件和金属封接件的封接处进行表面清洗预处理。
在本发明中，于上述步骤1)之前，还可对金属封接件进行表面电镀防氧化处理。
在本发明中，于上述步骤2)中的加热温度可进一步为430℃-530℃。优选地，该加热温度为450℃-500℃。
在本发明中，于上述步骤2)中的加热保温时间可优选为10-20分钟。
在本发明中，所述的金属封接件的材料为可伐合金，且且金属封接件、玻璃封接件以及低熔焊料玻璃粉浆三者的膨胀系数相匹配，以确保该三者的封接效果。该金属封接件可具体由铁镍合金制成。
在本发明中，所述的金属封接件可直接为真空集热管的金属端盖，或者为一金属过渡连接件，在封接于玻璃封接件后，再与金属端盖焊接在一起。
在本发明中，所述的玻璃封接件的封接部为管状，金属封接件封接于该管状玻璃封接件的管口外周缘或者管口内周缘或者管口端面。
在本发明中，于玻璃封接件的管口端面进行封接的玻璃封接件的管口端可进一步形成有向内侧或外侧或者两侧延伸的法兰端面，以增加封接面积。
所述的金属过渡连接件可为环状，所述的金属端盖直接焊接于该环状金属过渡连接件的外周缘。
于所述的环状金属过渡连接件上向上延设有管状凸缘，所述的金属端盖焊接于该凸缘的边缘。
所述的金属过渡连接件可为直接封接于管状玻璃封接件管口内缘或者管口外缘的管状金属过渡连接件，所述的金属端盖焊接于管状金属过渡连接件另一端管口内缘或者管口外缘。
在本发明中，所述的玻璃封接件可直接为真空集热管的玻璃管，或者为一玻璃连接件，其在封接于金属封接件后，再与真空集热管的玻璃管熔接在一起。
本发明的效果是显著的，由于本发明采用低熔焊料玻璃粉浆低温加热固化后，将真空集热管的玻璃封接件和金属封接件封接在一起；其进行封接的温度远远低于现有的火焰封接的温度，并且也不需要像现有的热压封接那样需要一定的冲击力，从而不但降低了能耗，成本低，工艺重复性好，而且操作方便、工艺简便、设备简单，易于进行大批量规模生产。并且，由于本发明中不需要对真空集热管施加垂直的冲击力，在进行封接操作时，真空集热管的放置方式不受限制，如可以轴向平放，这样，真空集热管的长度将不会受到限制。
图1本发明的将金属端盖直接封接于真空集热管的玻璃管的一种封接结构示意图；图2本发明的金属过渡连接件为环状的封接结构示意图；图3本发明的设有凸缘的环状金属过渡连接件的一种封接结构示意图；图4本发明的设有凸缘的环状金属过渡连接件的另一种封接结构示意图；图5本发明的管状金属过渡连接件的一种封接结构示意图；图6本发明的管状金属过渡连接件的另一种封接结构示意图；图7本发明的封接结构用于闷晒式玻璃-金属真空集热管的一种结构示意图；图8本发明的封接工艺用于闷晒式玻璃-金属真空集热管的另一种结构示意图；图9本发明的封接工艺用于U形管式玻璃-金属真空集热管的一种结构示意图；
图10本发明的封接工艺用于直流式玻璃-金属真空集热管的一种结构示意图。
具体实施例方式
如图所示，本发明的真空集热管的玻璃金属封接工艺是在真空集热管的玻璃封接件1和金属封接件2之间涂低熔焊料玻璃粉浆3，然后加热使之固化，将玻璃封接件1和金属封接件2密封封接在一起。这样，由于低熔焊料玻璃粉浆在较低温度下加热即可固化，从而将真空集热管的玻璃封接件1和金属封接件封接2在一起；其进行封接的温度远远低于现有的直接进行火焰封接的温度(＞1000摄氏度)，并且也不需要像现有的热压封接那样需要一定的冲击力，从而不但降低了能耗，成本低，工艺重复性好，而且操作方便、工艺简便、设备简单，易于进行大批量规模生产。
本发明的上述封接工艺具体可包括如下步骤1)将配制好的低熔焊料玻璃粉浆3涂于玻璃封接件1和金属封接件2之间；2)在300℃-600℃的温度下加热保温5-60分钟，使低熔焊料玻璃粉浆3固化；3)退火冷却，去应力。
在本发明中，为增强低熔焊料玻璃粉浆3的封接效果，于上述步骤1)之前，可首先对玻璃封接件1和金属封接件2的封接处进行表面清洗预处理。
在本发明中，于上述步骤1)之前，还可对金属封接件2进行表面电镀防氧化处理，以防止该金属封接件2在加热过程中氧化。
在本发明中，于上述步骤2)中的加热温度可进一步为430℃-530℃中的任一温度值。优选地，该加热温度较佳为450℃-530℃。
在本发明中，于上述步骤2)中的加热时间可优选为10-20分钟。
在本发明中，所述的金属封接件2的材料为可伐合金，且金属封接件2、玻璃封接件1以及低熔焊料玻璃粉浆3三者的膨胀系数相匹配，以确保封接效果。在封接工艺中，该金属封接件2、玻璃封接件1以及低熔焊料玻璃粉浆3的膨胀系数越接近，三者的封接效果越好。在实际使用过程中，可根据情况来选择该三者的任何一组相匹配膨胀系数，在本发明中不作限制。
作为一种具体实施方式
，该金属封接件2可具体由铁镍合金制成。
在本发明中，如图1所示，所述的金属封接件2可直接为真空集热管的金属端盖21。
如图2-7所示，该金属封接件也可为一金属过渡连接件22，在封接于玻璃封接件1后，再与真空集热管的金属端盖21焊接在一起。
在本发明中，如图1-7所示，所述的玻璃封接件1的封接部可为管状，金属封接件2封接于该管状玻璃封接件1的管口外周缘11或者管口内周缘12或者管口端面13处。
在本发明中，于玻璃封接件1的管口端面13进行封接的玻璃封接件1的管口端可进一步形成有如图4所示的向内侧延伸的法兰端面，或着如图2、图3所示的向外侧延伸的法兰端面，或者如图1所示向两侧延伸的法兰端面，以增加封接面积。
如图2-4所示，所述的金属过渡连接件22可为环状，所述的金属端盖21直接焊接于该环状金属过渡连接件22的外周缘(如图2所示)或者内周缘。
如图3、图4所示，于所述的环状金属过渡连接件22上向上延设有管状凸缘221，所述的金属端盖焊21接于该凸缘221的边缘。
如图5-图7所示，作为另外的一种可实施方式，所述的金属过渡连接件22可为直接封接于管状玻璃封接件1管口内缘12或者管口外缘11的管状金属过渡连接件，所述的金属端盖21焊接于管状金属过渡连接件22另一端管口内缘222。
在本发明中，所述的玻璃封接件1可如图1-7所示，直接为真空集热管的玻璃管，或者如图8-11所示为一玻璃连接件，其在封接于金属封接件2后，再与真空集热管的玻璃管熔接在一起。
本发明的真空集热管的玻璃金属封接工艺可以适用任何一种玻璃-金属真空集热管。例如，如图1-6所示的热管式玻璃-金属真空集热管；如图7、图8所示的闷晒式玻璃-金属真空集热管，如图9所示的U形管式玻璃-金属真空集热管，如图10所示的直流式玻璃-金属真空集热管等，在此不一一详述。
本发明中所述的金属封接件2和玻璃封接件1的形状还可采用图8-10所示的形状，或者图中未示出的其他形状，只要能够实现真空集热管的密封封接即可，在此不作限制。如采用公开号为WO02/39005，国际申请号为PCT/CN00/00340的公开文件中所述的各种形状的金属过渡连接件和玻璃连接件等。
上述实施例为本发明的几种具体实施方式
，仅用于说明本发明，而非用于限制本发明。
权利要求
1.一种真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，其是在真空集热管的玻璃封接件和金属封接件之间涂低熔焊料玻璃粉浆，然后加热使之固化，将玻璃封接件和金属封接件密封封接在一起。
2.如权利要求1所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，其包括如下步骤1)将配制好的低熔焊料玻璃粉浆涂于玻璃封接件和金属封接件之间；2)在300℃-600℃的温度下加热保温5-60分钟，使低熔焊料玻璃粉浆固化；3)退火冷却，去应力。
3.如权利要求2所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，于上述步骤1)之前，可首先对玻璃封接件和金属封接件的封接处进行表面清洗预处理。
4.如权利要求2所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，于上述步骤1)之前，可先对金属封接件进行表面电镀防氧化处理。
5.如权利要求2所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，于上述步骤2)中的加热温度为430℃-530℃。
6.如权利要求5所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，该加热温度为450℃-500℃。
7.如权利要求2所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，于上述步骤2)中的加热保温时间为10-20分钟。
8.如权利要求1所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，所述的金属封接件的材料为可伐合金，且金属封接件、玻璃封接件以及低熔焊料玻璃粉浆三者的膨胀系数相匹配。
9.如权利要求8所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，该金属封接件由铁镍合金制成。
10.如权利要求1所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，所述的金属封接件直接为真空集热管的金属端盖，或者为一金属过渡连接件，在封接于玻璃封接件后，再与金属端盖焊接在一起。
11.如权利要求1或10所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，所述的玻璃封接件的封接部为管状，金属封接件封接于该管状玻璃封接件的管口外周缘或者管口内周缘或者管口端面。
12.如权利要求11所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，于玻璃封接件的管口端面进行封接的玻璃封接件的管口端可进一步形成有向内侧或外侧或者两侧延伸的法兰端面，以增加封接面积。
13.如权利要求10所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，所述的金属过渡连接件为环状，所述的金属端盖直接焊接于该环状金属过渡连接件的外周缘。
14.如权利要求13所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，于所述的环状金属过渡连接件上向上延设有管状凸缘，所述的金属端盖焊接于该凸缘的边缘。
15.如权利要求10所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，所述的金属过渡连接件为直接封接于管状玻璃封接件管口内缘或者管口外缘的管状金属过渡连接件，所述的金属端盖焊接于管状金属过渡连接件另一端管口内缘或者管口外缘。
16.如权利要求1所述的真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，所述的玻璃封接件直接为真空集热管的玻璃管，或者为一玻璃连接件，其在封接于金属封接件后，再与真空集热管的玻璃管熔接在一起。
全文摘要
本发明涉及一种真空集热管的玻璃金属封接工艺，其是在真空集热管的玻璃封接件和金属封接件之间涂低熔焊料玻璃粉浆，然后加热使之固化，将玻璃封接件和金属封接件密封封接在一起。采用本发明的封接工艺可以在较低的温度下对金属与玻璃的进行封接且不需施加压力，从而简化其生产设备，并因此降低真空集热管制造成本。
文档编号C03C29/00GK1680208SQ20041002999
公开日2005年10月12日 申请日期2004年4月8日 优先权日2004年4月8日
发明者江希年, 高汉三, 葛洪川 申请人:江希年, 高汉三, 葛洪川