BRPI0621798A2 - dispositivo para soldadura mantendo o vácuo estanque de um coletor solar de painel plano evacuado - Google Patents

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Abstract

DISPOSITIVO PARA SOLDADURA MANTENDO O VáCUO ESTANQUE DE UM COLETOR SOLAR DE PAINEL PLANO EVACUADO. A presente invenção refere-se a um dispositivo para soldar mantendo o vácuo estanque, juntos, um revestimento de metal do perímetro (5) de uma parede transparente (4) com um quadro de metal do perímetro (3) de uma estrutura de contenção (2) de um coletor solar evacuado (1), em particular um coletor solar plano, o dito coletor compreendendo uma fita de junção (6), de preferência uma tira ou fita de metal macio, em particular uma tira ou fita de chumbo e 1 ou de cobre, a qual é adaptada para vedação mantendo o vácuo estanque do espaço (7) entre a dita parede transparente (4) e o dito quadro de metal (3) e que é adaptada para ser soldada, em particular soldada com solda fraca, junto ao dito quadro de metal do perímetro (3) e ao dito revestimento de metal do perímetro (5) da parede transparente (4), a dita fita de junção compreendendo uma liga de soldadura, o dito dispositivo compreendendo um dispositivo de aquecimento (24) para aquecer: uma primeira parte (5A) da dita parede transparente (4) compreendendo pelo menos uma parte do dito revestimento de metal do perímetro (5), uma segunda par- te (3A) da dita estrutura de contenção (2) compreendendo pelo menos uma parte do dito quadro de metal do perímetro (3), e a dita fita de junção (6) até pelo menos a temperatura de derretimento da dita liga de soldadura, quando a dita parede transparente (4) é posicionada na dita estrutura de contenção (2) com adita fita de junção (6) sobrepondo pelo menos parcialmente o dito quadro de metal do perímetro (3) e o dito revestimento de metal (5), e o dispositivo de pressionamento (25) para aplicar pelo menos na dita primeira (5A) e na dita segunda (3A) partes e na dita fita de junção (6) uma força que garanta um contato mecânico da liga de soldadura derretida com o dito quadro de metal (3) e com o dito revestimento de metal (5) por todo o processo de solidificação da dita liga de soldadura.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO PARA SOLDADURA MANTENDO O VÁCUO ESTANQUE DE UM COLE- TOR SOLAR DE PAINEL PLANO EVACUADO".
Descrição
A presente invenção refere-se com um dispositivo para soldadu- ra mantendo o vácuo estanque, de um revestimento de metal do perímetro de uma parede transparente junto a um quadro de metal do perímetro de uma estrutura de retenção de um coletor solar de painel plano evacuado, de acordo com a parte de pré-caracterização da reivindicação 1.
Tal coletor solar de painel plano evacuado é conhecido na técni- ca e é descrito na W02005/075900.
Um dos problemas principais na fabricação dos conhecidos cole- tores solares de painel plano evacuado é soldar juntos, de um modo a man- ter o vácuo estanque, o revestimento de metal do perímetro da parede transparente do coletor solar com o quadro de metal do perímetro corres- pondente da estrutura de contenção do dito coletor solar.
Até agora, é conhecido executar a dita soldadura somente de forma manual. Este modo de soldadura é demorado de modo que um traba- lhador experiente somente está apto a produzir até cerca de 40 metros qua- dros de coletores de painel solar com vidro duplo por dia.
Um objetivo da invenção é proporcionar um dispositivo que mi- nimize a duração da operação de soldadura e que ao mesmo tempo seja apto a executar a dita soldadura rapidamente e de um modo preciso / repro- duzível, sem a necessidade de intervenção manual, assim reduzindo o custo de fabricação destes coletores solares e sua confiabilidade com referência ao que diz respeito à estanqueidade do vácuo.
Este e outros objetivos que serão aparentes para um especialis- ta no campo são obtidos por um dispositivo de acordo com a parte de carac- terização das reivindicações acompanhantes.
A invenção é mais bem ilustrada pelos desenhos acompanhan- tes, os quais são proporcionados por meios de exemplo não Iimitativo e nos quais: A figura 1 é uma vista em perspectiva simplificada de um dispo- sitivo de acordo com a invenção,
A figura 2 é uma vista secional simplificada da figura 1 de um coletor solar soldado,
As figuras 3 e 4 são vistas secionais parciais simplificadas da figura 1 com o dispositivo de soldadura em duas posições operativas diferen- tes.
As figuras 1 e 2 apresenta um coletor solar de painel plano eva- cuado 1 compreendendo: uma estrutura de contenção 2, fabricada de metai, proporcionada com um quadro de metal superior do perímetro 3 para manter e suportar uma parede transparente superior 4, de preferência uma parede de vidro, proporcionada por todo o seu perímetro com um revestimento de metal 5, e uma fita de junção, de preferência uma tira ou fita de metal macio 6, em particular uma tira ou fita de chumbo e / ou de cobre , para vedação estanque de vácuo do espaço 7 entre a primeira parede transparente 4 e o quadro de metal 2. Esta fita de metal macio 6 é soldada, em particular sol- dada com solda fraca junto ao dito quadro de metal do perímetro 3 e junto ao dito revestimento de metal do perímetro 5 da parede transparente 4.
Como apresentado na figura 2, de preferência o quadro de metal superior compreende: uma superfície plana superior 14 e um degrau 15 sa- indo de uma borda interna da dita superfície 14. O dito degrau 15 formando um assento 16 para a borda inferior 17 da parede transparente 4, e uma bar- ra de suporte 18 conectando este degrau 15 com uma parte de baixo (não apresentada) da estrutura de contenção. O degrau 15 é dimensionado de um modo tal que o revestimento de metal do perímetro superior 5 da parede transparente permanece substancialmente coplanar com a superfície de su- perior 14 do quadro de metal 3 enquanto o espaço 7 entre a parede transpa- rente 4 e o quadro de metal 2 tem a largura de alguns milímetros.
Um coletor solar de painel plano evacuado como descrito acima é conhecido na técnica e é descrito, por exemplo, na WO 2005/075900. Por- tanto, este coletor, bem como seus outros componentes, não serão adicio- nalmente descritos em detalhes. O dispositivo de soldadura de acordo com a invenção compre- ende um quadro móvel de aquecimento e pressionamento 8 pendurado em 9 junto a uma estrutura de suporte 10, e o dispositivo 11 e 12 para automati- camente mover este quadro de aquecimento e de pressionamento 8 a partir de uma primeira posição operativa M na qual este quadro 8 não interfere com o coletor 1, de uma segunda posição operativa N (figura 3) na qual o quadro completo 3 é posicionado sobre o coletor, e de uma terceira posição operativa P (figura 4) na qual somente uma parte do quadro 3 exerce pres- são sobre o coletor.
A estrutura de suporte 10 compreende uma plataforma de supor- te 21 apresentando um assento oco 20 possuindo o mesmo formato e di- mensões que a parte inferior da estrutura de contenção 2 do coletor 1 para de forma firme manter em uma posição predeterminada o coletor durante as operações de soldadura. A plataforma de suporte 21 também compreende os dispositivos, por exemplo, os orifícios 22, para parafusos (não apresenta- dos) para conexão da mesma com uma estrutura de suporte adicional (não apresentada). A estrutura de suporte em seu lado traseiro compreende os flanges eretos 23 para articular as extremidades de dois braços 19 saindo a partir do quadro de aquecimento e de pressionamento 8. O quadro de aque- cimento e de pressionamento 8 compreende dois quadros separados e so- brepostos possuindo as mesmas dimensões laterais: um primeiro quadro superior de aquecimento 24 e um segundo quadro inferior de pressionamen- to 25. Estes dois quadros são articulados junto aos flanges 23 independen- temente de um modo tal que: o quadro de pressionamento 25 pode ser gira- do sobre o coletor 1 antes ou ao mesmo tempo que o quadro de aquecimen- to 24 e, por outro lado, o quadro de aquecimento 24 pode ser girado para longe do coletor antes do quadro de pressionamento 25 ser movido do mesmo modo ou junto com o quadro de pressionamento.
Estes dois quadros são formatados e dimensionados de um mo- do tal a completamente cobrir pelo menos a fita de metal macio 6 proporcio- nada na parte de perímetro revestida com metal 5 da parede transparente 4 e na parte de quadro de metal do perímetro 3 da estrutura de contenção 1, e de preferência, também uma primeira parte 5A (figura 2) da parede transpa- rente 4 compreendendo pelo menos o revestimento de metal do perímetro 5, e uma segunda parte 3A da estrutura de contenção 2 compreendendo pelo menos parte do quadro de metal 3, e a fita de metal macio 6.
De forma vantajosa, o quadro de aquecimento 24 é separado em dois elementos: um elemento externo do quadro de aquecimento 26 para aquecer somente a parte do quadro de metal 3 da estrutura de contenção 1 e a parte correspondente da fita de junção proporcionada nesta parte do quadro de metai, e um elemento interno do quadro de aquecimento 27 para aquecer somente a parte revestida com metal 5 da parede transparente 4 e aa parte de fita de junção correspondente proporcionada no dito revestimen- to de metal. De foram vantajosa, estes dois elementos 26, 27 são separados por um elemento de isolamento térmico 28 tal como, por exemplo, um ele- mento de cerâmica, de fibra de vidro ou de polímero orgânico, e são conec- tadas com diferentes dispositivos de aquecimento bem conhecidos 29, 30, por exemplo, dispositivos elétricos de aquecimento. Estes diferentes disposi- tivos de aquecimento 29, 30 permitem que duas diferentes temperaturas se- jam escolhidas para soldadura da fita de metal macio 6 junto ao revestimen- to de metal 5 da parede de vidro 4 e junto ao quadro de metal 3, em vista das diferentes propriedades térmicas destes materiais. Este isolamento tér- mico no quadro de aquecimento 24 garante um processo de soldadura rápi- do e eficiente enquanto economizando energia à medida que o revestimento de metal da parede de vidro precisa ser aquecido menos do que o quadro de metal da estrutura de contenção.
O quadro de pressionamento 25 também é dividido em duas par- tes pelo elemento de isolamento térmico 28, devido a tal quadro ser realiza- do em um material termicamente condutivo, de preferência um material me- tálico, o qual está apto a transferir a energia térmica a partir do quadro de aquecimento 24 para as partes do coletor 14, 6, 5, 4 da superfície inferior 25A com as quais o quadro de pressionamento 25 está em contato. O qua- dro de pressionamento 25 pode compreender os dispositivos internos de resfriamento 31, por exemplo, os canais para o fluxo de um fluido de resfri- amento, alimentado para o dispositivo através de um tubo de resfriamento 32 e do dispositivo de resfriamento 33.
Os dispositivos 11, 12 para automaticamente mover entre suas posições de operação Μ, Ν, P os quadros de aquecimento e de pressiona- mento 24, 25 são, por exemplo, um macaco hidráulico ou mecânico, mas qualquer dispositivo de movimentação adequado conhecido pode ser utiliza- do. Estes dispositivos de movimento 11, 12 permitem o movimento rápido e eficiente dos quadros em suas posições de operação e garantem que quan- do somente o quadro de pressionamento 25 está em sua posição inferior P (figura 4), uma pressão suficiente seja exercida sobre a camada de liga de soldadura já derretida de modo que uma soldadura confiável possa aconte- cer.
O uso de um dispositivo de acordo com a invenção é como dito a seguir. Uma parede de vidro 4 é posicionada no assento da estrutura de contenção do coletor 16 de modo a apresentar seu perímetro revestido com metal 5 coplanar com a borda plana 14 do quadro de metal da estrutura de contenção 3, o qual de forma vantajosa foi anteriormente revestido com es- tanho ou com liga de chumbo - estanho. O espaço resultante 7 entre a pa- rede transparente 4 e o quadro de metal 2 é então coberto por uma fita de junção, tal como uma tira ou fita de metal macio 6, também, de preferência, revestida com estanho, eventualmente interpondo uma camada fina de liga de soldadura. A fita de junção é então aquecida pelo abaixamento sobre a dita tira ou fita de metal macio 6 do quadro de aquecimento e de pressiona- mento 8 e pela ativação do dispositivo de aquecimento 29, 30 do quadro de aquecimento 24 que são mantidos na temperatura requerida até que o esta- nho e / ou a cobertura de chumbo estanho da tira ou fita de metal macio 6 e a borda plana 14 do quadro de metal da estrutura de contenção 3 sejam der- retidos eventualmente misturando com a camada de liga de soldadura inter- posta. A duração típica do processo de derretimento será na ordem de 30 segundo, com a temperatura do quadro de aquecimento 24 na faixa de entre 200° C e 300° C, dependendo da geometria real e da capacidade de aque- cimento da parede de vidro 4 e do quadro de metal 2. Então, o quadro de aquecimento 24 é levantado para sua posição M (figura 1) não mais interfe- rindo com o coletor e somente o quadro de pressionamento 25 é mantido sobre o coletor. Ao mesmo tempo, este quadro de pressionamento é ligeira- mente resfriado abaixo do ponto de derretimento da liga de soldadura pela ativação do dispositivo de resfriamento 31 proporcionado no quadro de pres- sionamento 25. De modo a garantir uma soldadura com vácuo estanque, o dito quadro de pressionamento 25 deve exercer sobre a fita de junção uma pressão suficiente para manter as superfícies da tira ou fita de metal macio 6, o perímetro revestido com metal 5 da parede de vidro 4 e a borda plana 14 do quadro de metal da estrutura de contenção 3 e bom contato mecânico por todo oi processo de solidificação da liga de soldadura. A duração típica do processo de solidificação será na ordem de 30 segundo, com a força a- plicada pelo quadro de pressionamento inferior 25 na faixa de 10 kg e 20 kg por metro linear da fita de junção.
Finalmente, quando todo o processo de soldadura está comple- to, também o quadro de pressionamento 25 é levantado de modo a permitir ao coletor soldado 1 ser removido e substituído pelo próximo coletor.
O dispositivo de acordo com a invenção permite que a operação de soldadura seja realizada muito rapidamente sem a necessidade de traba- Ihadores experientes, permitindo a soldadura de algumas centenas de me- tros quadrados de painéis evacuados por dia com uma única linha de mon- tagem automática.
Enquanto a invenção foi ilustrada e descrita nos desenhos e na descrição acima, a mesma é para ser considerada como ilustrativa e não restritiva por natureza, sendo entendido que somente uma concretização preferida foi apresentada e descrita e é desejado que todas as alterações e modificações que surjam dentro do escopo da invenção sejam protegidas. Por exemplo, o coletor solar poderia compreende uma segunda parede transparente paralela à parede 4 anteriormente descrita e formando a pare- de de base da estrutura de contenção do coletor que de acordo com esta modalidade da invenção possui um formato de quadro. O posicionamento e / ou o formato da fita de junção, bem como o formato e / ou o posicionamento da camada revestida com metal da parede de vidro, bem como este da parte do quadro de metal a ser soldado, podem ser diferentes deste descrito aci- ma e pode ser qualquer uma de variantes conhecidas, por exemplo, descri- tas na WO 2005/075900, e neste caso o quadro de aquecimento e de pres- sionamento seria modificado conseqüentemente em seu formato de um mo- do óbvio para uma pessoa experiente no campo possuindo o conhecimento da invenção anteriormente descrita.

Claims (10)

1. Dispositivo para soldar mantendo o vácuo estanque, juntos, um revestimento de metal do perímetro (5) de uma parede transparente (4) com um quadro de metal do perímetro (3) de uma estrutura de contenção (2) de um coletor solar evacuado (1), em particular um coletor solar plano, o dito coletor compreendendo uma fita de junção (6), de preferência uma tira ou fita de metal macio, em particular uma tira ou fita de chumbo e / ou de cobre, a qual é adaptada para vedação mantendo o vácuo estanque do espaço (7) entre a dita parede transparente (4) e o dito quadro de metal (3) e que é a - daptada para ser soldada, em particular soldada com solda fraca, junto ao dito quadro de metal do perímetro (3) e ao dito revestimento de metal do pe- rímetro (5) da parede transparente (4), a dita fita de junção compreendendo uma liga de soldadura, caracterizado por compreender: dispositivo de aque- cimento (24) pára aquecer: uma primeira parte (5A) da dita parede transpa- rente (4) compreendendo pelo menos uma parte do dito revestimento de me- tal do perímetro (5), uma segunda parte (3A) da dita estrutura de contenção (2)compreendendo pelo menos uma parte do dito quadro de metal do perí- metro (3), e a dita fita de junção (6) até pelo menos a temperatura de derre- timento da dita liga de soldadura, quando a dita parede transparente (4) é posicionada na dita estrutura de contenção (2) com adita fita de junção (6) sobrepondo pelo menos parcialmente o dito quadro de metal do perímetro (3)e o dito revestimento de metal (5), e o dispositivo de pressionamento (25) para aplicar pelo menos na dita primeira (5A) e na dita segunda (3A) parte e na dita fita de junção (6) uma força que garanta um contato mecânico da liga de soldadura derretida com o dito quadro de metal (3) e com o dito revesti- mento de metal (5) por todo o processo de solidificação da dita liga de sol- dadura.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito dispositivo de aquecimento (24) e o dito dispositivo de pressionamento (25) são separados um do outro e que o dispositivo com- preende os dispositivos (11, 12) para automaticamente mover os ditos dis- positivos de aquecimento e de pressionamento (24, 25) a partir de uma pri- meira posição operativa (M) na qual o dito dispositivo não interfere com o coletor (1), até uma segunda posição operativa (N) na qual os ditos dispositi- vos de aquecimento e de pressionamento (24, 25) são posicionados sobre a primeira parte (5A) da parede transparente (4), sobre a segunda parte (3A) da estrutura de contenção (2) e sobre a fita de junção (6), e até uma terceira posição operativa (P) na qual somente o dispositivo de pressionamento (25) é posicionado sobre as ditas primeira e segunda partes (3A, 5A) e sobre a fita de junção (6).
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de aquecimento (24) compreende pelo menos dois membros de aquecimento termicamente distintos (26, 27): um primeiro membro (27) para aquecer a primeira parte (5A) da parede transparente (4), e um segundo membro (26) para aquecer a segunda parte (3A) da estrutura de contenção (2).
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo membros de aquecimento (26, 27) são incorporados em um único corpo e são termicamente separados um do outro por um elemento termicamente isolante (28).
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dispositivos de aquecimento e de pressionamento com- preendem membros em formato de quadro (24, 25).
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os membros de aquecimento e de pressionamento em for- mato de quadro (24, 25) possuem substancialmente as mesmas dimensões laterais e são separadamente articulados com uma estrutura de suporte (10) de um modo tal que em pelo menos uma condição operativa (N) o membro de aquecimento em formato de quadro (24) sobrepõem o membro de pres- sionamento em formato de quadro (25).
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de pressionamento (25) também compreende o dispositivo para transferir a energia térmica gerada pelo dispositivo de a- quecimento (24), para a primeira parte (5A) da dita parede transparente (4), para a segunda parte (3A) da dita estrutura de contenção (2) e para a fita de junção (6).
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a transferência de calor e o dispositivo de pressionamento (25) são termicamente separados em pelo menos dois membros de transfe- rência de calor termicamente distintos: um primeiro membro para transferir calor para a primeira parte (5A) da parede transparente (4) e um segundo membro de transferência de calor transferindo calor para a segunda parte (3A) da estrutura de contenção (2).
9. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro e o segundo membros de transferência de calor são incorporados em um único corpo e são termicamente separados um do outro por um elemento termicamente isolante (28).
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de pressionamento (25) compreende os dispo- sitivos (31, 32, 33) para resfriar a primeira parte (5A) da dita parede transpa- rente (4), a segunda parte (3A) da dita estrutura de contenção (2) e a fita de junção (6), uma vez que os dispositivos de aquecimento (29, 30) tenham aquecido as ditas partes pelo menos na temperatura de derretimento da liga de soldadura interposta.
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