太阳能集热管玻璃金属熔封接头及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明设计一种太阳能热利用领域的太阳能集热管玻璃金属熔封结构及加工工艺，尤其涉及一种太阳能集热管玻璃金属熔封接头及其制作方法。
【背景技术】
[0002]目前，太阳能热利用市场中，太阳能真空集热管产品占近90%的市场份额，其绝大部分产品为全玻璃真空太阳集热管。该产品因其结构简单，成本低廉，生产工艺和装备成熟度高而被广泛利用。全玻璃真空太阳集热管因其结构限制，存在着换热效率低，容易结垢、冻坏，破损，使用温度低等诸多问题，且其技术水平和性能的提高也已经达到极限。
[0003]为了解决全玻璃真空太阳集热管存在的诸多问题，提升太阳能真空集热管产品质量、可靠性和使用问题，使其向中温太阳能技术方向发展，提出了玻璃-金属封接结构的太阳能集热管。
[0004]玻璃-金属封接结构集热管主要分为两种结构:玻璃-金属压封结构和玻璃金属熔封结构。如专利200420047974.7所述玻璃金属封接结构，则是采用在玻璃管凸缘和金属端盖之间设置低熔点金属，在近低熔点金属熔点温度时，依靠高温高压将金属端盖和玻璃凸缘粘接在一起，实现了金属和玻璃的非匹配封接。一般金属端盖采用不锈钢或镍合金材质，集热管罩玻璃管可以采用硼硅玻璃3.3等。该种集热管的封接结构技术比较成熟，现有成熟化产品采用的金属端盖外径和集热管罩玻璃管外径相近或相同。该结构封接强度较低，耐高温性能较差，成本较高，在长期使用和高温条件下，容易出现漏气问题，因此未能实现规模化产业推广。
[0005]如专利200610112005.9和专利200910243911.6所述集热管玻璃金属封接结构，则是采用环形可伐合金环和玻璃管依靠端面熔封封接实现，并通过数次玻璃过渡，实现可伐合金环和集热管罩玻璃管的封接。所采用的可伐合金环和罩玻璃管的外径相近或相同。由于采用依靠端面熔封模式，封接强度差，成品率低，故障率高，技术水平要求较高，适合用于高端的高温发电太阳能集热管。而对于用于中低温的太阳能集热管，因其成本问题而无法产业化推广。专利00103482.0提出了小直径可伐合金环和大直径罩玻璃封接技术和结构。其采用的封接方式与专利200610112005.9和专利200910243911.6基本相同，因此，同样存在依靠端面熔封模式，封接强度差，成品率低，故障率高，技术水平要求较高的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种太阳能集热管玻璃金属熔封接头及其制作方法，本太阳能集热管玻璃金属熔封接头及其制作方法解决了现有玻璃金属压封或熔封结构及其集热管存在的诸多问题，使玻璃金属熔封接头的结构简单、性能可靠、容易生产、成本低廉，有利于实现玻璃金属熔封结构集热管的低成本、高可靠、批量化生产。
[0007]为实现上述技术目的本发明采取的技术方案是:太阳能集热管玻璃金属熔封接头，包括可伐合金法兰、过渡玻璃管、熔封玻璃管和罩玻璃管；其特征在于:所述可伐合金法兰位于熔封玻璃管内并且可伐合金法兰的外周面与熔封玻璃管的内周面通过熔封融合在一起，形成熔封面；
[0008]所述过渡玻璃管一端与罩玻璃管通过熔封对接融合在一起，过渡玻璃管另一端与熔封玻璃管通过熔封对接融合在一起。
[0009]作为本发明进一步改进的技术方案，所述过渡玻璃管右端面与罩玻璃管的左端面采用端面熔封对接的方式融合在一起；所述过渡玻璃管左端与熔封玻璃管通过端面熔封对接或者周面熔封对接的方式融合在一起。
[0010]作为本发明进一步改进的技术方案，所述过渡玻璃管由内管、外管以及连接在内管和外管之间的圆弧段组成；过渡玻璃管的内管与熔封玻璃管通过端面熔封对接或者周面熔封对接的方式融合在一起；过渡玻璃管的外管与罩玻璃管的左端面采用端面熔封对接的方式融合在一起。
[0011]作为本发明进一步改进的技术方案，所述可伐合金法兰包括外圆、内孔和端面；所述端面自然弯曲形成波浪式端面；外圆和内孔开口方向相同。
[0012]作为本发明进一步改进的技术方案，所述可伐合金法兰的外圆沿可伐合金法兰的轴向长度为I?30mm，可伐合金法兰I的内孔沿可伐合金法兰的轴向长度为I?30mm，外圆和内孔之间的锥度为-10°?10° ;可伐合金法兰的厚度为0.1?2.0mm.
[0013]作为本发明进一步改进的技术方案，熔封玻璃管3的厚度为0.0lmm?3.0mm,熔封玻璃管与可伐合金法兰之间的膨胀系数差为5%?16% ;所述熔封面沿可伐合金法兰I的轴向长度为0.5mm?10.0mm.
[0014]作为本发明进一步改进的技术方案，过渡玻璃管的壁厚为1.0?3.0mm ;过渡玻璃管与熔封玻璃管之间的膨胀系数差为5%?16%。
[0015]作为本发明进一步改进的技术方案，罩玻璃管的壁厚为1.0?3.0mm,罩玻璃管沿可伐合金法兰的轴向长度为5?200_ ;罩玻璃管与过渡玻璃管2之间的膨胀系数差为0% ?16%。
[0016]为实现上述技术目的，本发明采取的另一种技术方案为:太阳能集热管玻璃金属熔封接头的制作方法，其特征在于包括以下步骤:
[0017]可伐合金法兰加工:采用可伐合金板加工成可伐合金法兰；所述可伐合金法兰包括外圆、内孔和端面；所述端面自然弯曲形成至少一个波峰或者波谷；然后进行表面清洗；
[0018]玻璃管加工:制作熔封玻璃管、过渡玻璃管、罩玻璃管；
[0019]玻璃金属熔封:将可伐合金法兰套在熔封玻璃管内，两者之间轴向小间隙配合或过渡配合，通过外部加热将熔封玻璃管内表面和可伐合金法兰外圆外表面融合在一起，实现熔封玻璃管和可伐合金法兰外圆的圆周表面的大面积融合，使熔封玻璃管位于可伐合金法兰外缘并且熔封玻璃管内表面和可伐合金外圆外表面通过熔封而融合在一起，形成熔封面；然后对加工好的部件进行去应力处理；
[0020]过渡玻璃熔封:将熔封玻璃管套在过渡玻璃管内，两者之间小间隙配合，通过外部加热将熔封玻璃管外表面和过渡玻璃管内表面融合在一起，使过渡玻璃管和过渡玻璃管熔封对接；或者熔封玻璃管和过渡玻璃管之间采用端面熔封方式对接，使熔封玻璃管和过渡玻璃管熔封对接在一起；最后，对加工好的部件进行去应力处理；
[0021]罩玻璃管对接:采用与过渡玻璃管外管直径相同或相近的罩玻璃管，采用端面熔封对接的方式实现过渡玻璃管和玻璃管之间的熔封对接，然后对加工好的部件进行去应力处理。
[0022]作为本发明进一步改进的技术方案，还包括过渡玻璃管圆弧和内管以及外管加工的步骤:对过渡玻璃管的中部和外部进行加热，再通过手工加工或模具加工的方式使过渡玻璃管外翻成型，形成内管、外管以及连接在内管和外管之间的圆弧段。
[0023]本发明太阳能集热管玻璃金属熔封接头包括可伐合金法兰、熔封玻璃管、过渡玻璃管和罩玻璃管四部分；所采用的可伐合金法兰外圆长度为I?30_，内孔长度为为I?30mm ;外圆和内孔锥度为-10°?10° ;保持可伐合金外圆和内孔合理的长度和锥度，可以实现可伐合金法兰与封接玻璃、可伐合金法兰与集热管内管封接时获得良好的封接强度、可靠性、抗变形能力，具有较高的成品率。可伐合金法兰端面采用不少于一次的弧形结构，可以解决可伐合金法兰径向变形时产生的应力。可伐合金法兰板厚度为0.1?2.0mm,以确保可伐合金法兰具有良好的强度和弹性，也便于批量化生产和前处理。可伐合金法兰外圆外表面为熔封玻璃管，熔封玻璃管厚度为0.0lmm?3.0_，与可伐合金的膨胀系数差为5%?16%。恪封玻璃管内表面和可伐合金外圆外表面融合到一起，形成良好的恪封面。可伐合金法兰外圆和恪封玻璃管的恪封面宽