太陽能集熱管玻璃金屬熔封接頭及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明設(shè)計一種太陽能熱利用領(lǐng)域的太陽能集熱管玻璃金屬熔封結(jié)構(gòu)及加工工藝，尤其涉及一種太陽能集熱管玻璃金屬熔封接頭及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，太陽能熱利用市場中，太陽能真空集熱管產(chǎn)品占近90%的市場份額，其絕大部分產(chǎn)品為全玻璃真空太陽集熱管。該產(chǎn)品因其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，生產(chǎn)工藝和裝備成熟度高而被廣泛利用。全玻璃真空太陽集熱管因其結(jié)構(gòu)限制，存在著換熱效率低，容易結(jié)垢、凍壞，破損，使用溫度低等諸多問題，且其技術(shù)水平和性能的提高也已經(jīng)達到極限。
[0003]為了解決全玻璃真空太陽集熱管存在的諸多問題，提升太陽能真空集熱管產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性和使用問題，使其向中溫太陽能技術(shù)方向發(fā)展，提出了玻璃-金屬封接結(jié)構(gòu)的太陽能集熱管。
[0004]玻璃-金屬封接結(jié)構(gòu)集熱管主要分為兩種結(jié)構(gòu):玻璃-金屬壓封結(jié)構(gòu)和玻璃金屬熔封結(jié)構(gòu)。如專利200420047974.7所述玻璃金屬封接結(jié)構(gòu)，則是采用在玻璃管凸緣和金屬端蓋之間設(shè)置低熔點金屬，在近低熔點金屬熔點溫度時，依靠高溫高壓將金屬端蓋和玻璃凸緣粘接在一起，實現(xiàn)了金屬和玻璃的非匹配封接。一般金屬端蓋采用不銹鋼或鎳合金材質(zhì)，集熱管罩玻璃管可以采用硼硅玻璃3.3等。該種集熱管的封接結(jié)構(gòu)技術(shù)比較成熟，現(xiàn)有成熟化產(chǎn)品采用的金屬端蓋外徑和集熱管罩玻璃管外徑相近或相同。該結(jié)構(gòu)封接強度較低，耐高溫性能較差，成本較高，在長期使用和高溫條件下，容易出現(xiàn)漏氣問題，因此未能實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)業(yè)推廣。
[0005]如專利200610112005.9和專利200910243911.6所述集熱管玻璃金屬封接結(jié)構(gòu)，則是采用環(huán)形可伐合金環(huán)和玻璃管依靠端面熔封封接實現(xiàn)，并通過數(shù)次玻璃過渡，實現(xiàn)可伐合金環(huán)和集熱管罩玻璃管的封接。所采用的可伐合金環(huán)和罩玻璃管的外徑相近或相同。由于采用依靠端面熔封模式，封接強度差，成品率低，故障率高，技術(shù)水平要求較高，適合用于高端的高溫發(fā)電太陽能集熱管。而對于用于中低溫的太陽能集熱管，因其成本問題而無法產(chǎn)業(yè)化推廣。專利00103482.0提出了小直徑可伐合金環(huán)和大直徑罩玻璃封接技術(shù)和結(jié)構(gòu)。其采用的封接方式與專利200610112005.9和專利200910243911.6基本相同，因此，同樣存在依靠端面熔封模式，封接強度差，成品率低，故障率高，技術(shù)水平要求較高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種太陽能集熱管玻璃金屬熔封接頭及其制作方法，本太陽能集熱管玻璃金屬熔封接頭及其制作方法解決了現(xiàn)有玻璃金屬壓封或熔封結(jié)構(gòu)及其集熱管存在的諸多問題，使玻璃金屬熔封接頭的結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、容易生產(chǎn)、成本低廉，有利于實現(xiàn)玻璃金屬熔封結(jié)構(gòu)集熱管的低成本、高可靠、批量化生產(chǎn)。
[0007]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:太陽能集熱管玻璃金屬熔封接頭，包括可伐合金法蘭、過渡玻璃管、熔封玻璃管和罩玻璃管；其特征在于:所述可伐合金法蘭位于熔封玻璃管內(nèi)并且可伐合金法蘭的外周面與熔封玻璃管的內(nèi)周面通過熔封融合在一起，形成熔封面；
[0008]所述過渡玻璃管一端與罩玻璃管通過熔封對接融合在一起，過渡玻璃管另一端與熔封玻璃管通過熔封對接融合在一起。
[0009]作為本發(fā)明進一步改進的技術(shù)方案，所述過渡玻璃管右端面與罩玻璃管的左端面采用端面熔封對接的方式融合在一起；所述過渡玻璃管左端與熔封玻璃管通過端面熔封對接或者周面熔封對接的方式融合在一起。
[0010]作為本發(fā)明進一步改進的技術(shù)方案，所述過渡玻璃管由內(nèi)管、外管以及連接在內(nèi)管和外管之間的圓弧段組成；過渡玻璃管的內(nèi)管與熔封玻璃管通過端面熔封對接或者周面熔封對接的方式融合在一起；過渡玻璃管的外管與罩玻璃管的左端面采用端面熔封對接的方式融合在一起。
[0011]作為本發(fā)明進一步改進的技術(shù)方案，所述可伐合金法蘭包括外圓、內(nèi)孔和端面；所述端面自然彎曲形成波浪式端面；外圓和內(nèi)孔開口方向相同。
[0012]作為本發(fā)明進一步改進的技術(shù)方案，所述可伐合金法蘭的外圓沿可伐合金法蘭的軸向長度為I?30mm，可伐合金法蘭I的內(nèi)孔沿可伐合金法蘭的軸向長度為I?30mm，外圓和內(nèi)孔之間的錐度為-10°?10° ;可伐合金法蘭的厚度為0.1?2.0mm.
[0013]作為本發(fā)明進一步改進的技術(shù)方案，熔封玻璃管3的厚度為0.0lmm?3.0mm,熔封玻璃管與可伐合金法蘭之間的膨脹系數(shù)差為5%?16% ;所述熔封面沿可伐合金法蘭I的軸向長度為0.5mm?10.0mm.
[0014]作為本發(fā)明進一步改進的技術(shù)方案，過渡玻璃管的壁厚為1.0?3.0mm ;過渡玻璃管與熔封玻璃管之間的膨脹系數(shù)差為5%?16%。
[0015]作為本發(fā)明進一步改進的技術(shù)方案，罩玻璃管的壁厚為1.0?3.0mm,罩玻璃管沿可伐合金法蘭的軸向長度為5?200_ ;罩玻璃管與過渡玻璃管2之間的膨脹系數(shù)差為0% ?16%。
[0016]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的另一種技術(shù)方案為:太陽能集熱管玻璃金屬熔封接頭的制作方法，其特征在于包括以下步驟:
[0017]可伐合金法蘭加工:采用可伐合金板加工成可伐合金法蘭；所述可伐合金法蘭包括外圓、內(nèi)孔和端面；所述端面自然彎曲形成至少一個波峰或者波谷；然后進行表面清洗；
[0018]玻璃管加工:制作熔封玻璃管、過渡玻璃管、罩玻璃管；
[0019]玻璃金屬熔封:將可伐合金法蘭套在熔封玻璃管內(nèi)，兩者之間軸向小間隙配合或過渡配合，通過外部加熱將熔封玻璃管內(nèi)表面和可伐合金法蘭外圓外表面融合在一起，實現(xiàn)熔封玻璃管和可伐合金法蘭外圓的圓周表面的大面積融合，使熔封玻璃管位于可伐合金法蘭外緣并且熔封玻璃管內(nèi)表面和可伐合金外圓外表面通過熔封而融合在一起，形成熔封面；然后對加工好的部件進行去應(yīng)力處理；
[0020]過渡玻璃熔封:將熔封玻璃管套在過渡玻璃管內(nèi)，兩者之間小間隙配合，通過外部加熱將熔封玻璃管外表面和過渡玻璃管內(nèi)表面融合在一起，使過渡玻璃管和過渡玻璃管熔封對接；或者熔封玻璃管和過渡玻璃管之間采用端面熔封方式對接，使熔封玻璃管和過渡玻璃管熔封對接在一起；最后，對加工好的部件進行去應(yīng)力處理；
[0021]罩玻璃管對接:采用與過渡玻璃管外管直徑相同或相近的罩玻璃管，采用端面熔封對接的方式實現(xiàn)過渡玻璃管和玻璃管之間的熔封對接，然后對加工好的部件進行去應(yīng)力處理。
[0022]作為本發(fā)明進一步改進的技術(shù)方案，還包括過渡玻璃管圓弧和內(nèi)管以及外管加工的步驟:對過渡玻璃管的中部和外部進行加熱，再通過手工加工或模具加工的方式使過渡玻璃管外翻成型，形成內(nèi)管、外管以及連接在內(nèi)管和外管之間的圓弧段。
[0023]本發(fā)明太陽能集熱管玻璃金屬熔封接頭包括可伐合金法蘭、熔封玻璃管、過渡玻璃管和罩玻璃管四部分；所采用的可伐合金法蘭外圓長度為I?30_，內(nèi)孔長度為為I?30mm ;外圓和內(nèi)孔錐度為-10°?10° ;保持可伐合金外圓和內(nèi)孔合理的長度和錐度，可以實現(xiàn)可伐合金法蘭與封接玻璃、可伐合金法蘭與集熱管內(nèi)管封接時獲得良好的封接強度、可靠性、抗變形能力，具有較高的成品率?？煞ズ辖鸱ㄌm端面采用不少于一次的弧形結(jié)構(gòu)，可以解決可伐合金法蘭徑向變形時產(chǎn)生的應(yīng)力。可伐合金法蘭板厚度為0.1?2.0mm,以確?？煞ズ辖鸱ㄌm具有良好的強度和彈性，也便于批量化生產(chǎn)和前處理?？煞ズ辖鸱ㄌm外圓外表面為熔封玻璃管，熔封玻璃管厚度為0.0lmm?3.0_，與可伐合金的膨脹系數(shù)差為5%?16%。恪封玻璃管內(nèi)表面和可伐合金外圓外表面融合到一起，形成良好的恪封面?？煞ズ辖鸱ㄌm外圓和恪封玻璃管的恪封面寬