[发明专利]一种太阳能集热管玻璃金属自动封接设备及方法

说明书

一种太阳能集热管玻璃金属自动封接设备及方法。设备包括底座、左基座、安装在左基座上的玻璃管卡具、右基座、安装在右基座上的金属环卡具、排火系统、整形装置及控制系统；左基座固定在底座上，右基座安装在底座滑轨上并可沿底座滑轨平移；底座内部固定有驱动玻璃管卡具及金属环卡具同步同心转动的传动电机；排火系统安装在排火基座上，排火头在排火气缸推动下可在排火滑轨上实现两点摆动和定位；整形装置安装于右基座，其中的气缸通过传动杆连接弹簧片，弹簧片与石墨板连接；弹簧片上通过螺杆连接有支撑杆，该支撑杆的端部设有滚轮，支撑杆通过滚轮作用于金属环表面，其支撑高度可调。本发明可实现封接工艺的精准控制，提高玻璃金属封接效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热管玻璃金属自动封接设备及方法，可应用于太阳能中高温光热利用领域。

背景技术

太阳能集热管由带有选择性吸收涂层的不锈钢中央管和外层玻璃套管组成，是太阳能中高温集热系统的核心组件。为了保护选择性吸收涂层和降低集热管热损，需要将中央管和玻璃套管之间抽至真空，并且要求真空保持长达20年之久，这就为玻璃金属封接质量提出了严苛的要求。

专利文献CN1262248A提出了一种玻璃金属热压封接工艺，即利用固态焊接的热压封方法将玻璃和金属封接在一起，达到真空气密的要求。该方法使用的焊料主要是铅，最高使用温度低于200℃，所以铅热压封接的真空集热管只能应用于低温光热利用领域。火焰封接仍然是最适用中高温集热管的封接方法，该方法分为匹配封接和非匹配封接两条路线，匹配封接一般要求金属与玻璃膨胀系数非常匹配(误差小于6％)，对材料的选择要求较高；非匹配封接采用膨胀系数非匹配的玻璃和金属，但金属需减薄至0.1mm以下才能释放封接应力，这种封接方法由于金属厚度太薄，封接工艺难度更大。

火焰封接目前主要由玻璃工人手工实现，培养一名手艺熟练的封接工人至少需要一年时间，并且由于人为因素的存在导致封接合格率较低，封接产品一致性较差，封接产能也受到限制。专利文献CN103145350A提出一种玻璃金属封接装置及其封接方法，利用玻璃软化后的重力作用使软化的玻璃在金属壁面上形成双面封接。该装置在实际封接过程中主要存在如下不足：首先，玻璃管为拉制成型，玻璃管直径及壁厚有较大误差，圆度无法保证，当金属环插入软化的玻璃时，金属壁内外侧均会出现分料不均现象，造成封接失败或产品外观不合格；其次，金属环氧化程度决定着玻璃金属封接质量，该装置无法实现对金属环氧化的精准控制；最后，装置无非实现自动封接，封接效率低，产品一致性难以保证。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明的目的在于提供一种精度更高、封接效率高效的太阳能集热管玻璃金属自动封接设备。

本发明的另一目的在于提供一种使用上述设备对太阳能集热管玻璃金属进行封接的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能集热管玻璃金属自动封接设备，包括底座、左基座、安装在左基座上的玻璃管卡具、右基座、安装在右基座上的金属环卡具、排火系统、整形装置及控制系统；

底座上设有底座滑轨，左基座固定在底座上，右基座安装在底座滑轨上并可沿底座滑轨平移；左基座旁设有平移电机，该平移电机通过丝杠实现对右基座的平移及坐标定位；底座内部固定有传动电机，该传动电机通过传动轴驱动玻璃管卡具及金属环卡具同步同心转动；

排火系统包括排火基座、排火头、排火气缸和排火滑轨，排火基座设置在底座上，排火滑轨安装在排火基座上，排火头在排火气缸推动下可在排火滑轨上实现两点摆动和定位，分别进行金属环氧化和玻璃管软化；

整形装置固定在右基座一侧，包括石墨板、弹簧片、传动杆和气缸，气缸通过传动杆连接弹簧片，弹簧片与石墨板连接；弹簧片通过螺杆连接有支撑杆，该支撑杆的端部设有滚轮，支撑杆通过滚轮作用于金属环表面，并且支撑高度可调；