CN101479071B - 用于真空密封地焊接真空平板太阳能收集器的设备 - Google Patents

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Abstract

用于将透明壁(4)的周边金属涂层(5)与真空太阳能收集器(1)、尤其是平面太阳能收集器的支承结构(2)的周边金属框架(3)真空密封地焊接在一起的设备，所述收集器包括连接带(6)，优选是软金属条或带，特别地是铅和/或铜条或带，其适合于真空密封在所述透明壁(4)和所述金属框架(3)之间的间隙(7)，并适合于焊接、尤其是软焊接到所述周边金属框架(3)和所述透明壁(4)的周边金属涂层(5)上，所述连接带包括焊接合金，所述设备包括：加热装置(24)，当所述透明壁(4)放置在所述支承结构(2)上、所述连接带(6)至少部分地重叠在所述周边金属框架(3)和所述金属涂层(5)上时，该加热装置(24)用于将包括至少部分所述周边金属涂层(5)的所述透明壁(4)的第一部(5A)、包括至少部分所述周边金属框架(3)的所述支承结构(2)的第二部(3A)和所述连接带(6)加热到所述焊接合金的至少熔化温度；和按压装置(25)，该按压装置(25)用于至少在所述第一部(5A)和第二部(3A)和所述连接带(6)上施加力，以保证在所述焊接合金的整个固化过程中，熔化的焊接合金机械接触到所述金属框架(3)和所述金属涂层(5)上。

Description

用于真空密封地焊接真空平板太阳能收集器的设备
技术领域
本发明涉及用于将透明壁的周边金属涂层真空密封地焊接到真空平板太阳能收集器的支承结构的周边金属框架上的设备。
背景技术
这样的真空平板太阳能收集器在现有技术中已知，并描述在WO2005/075900中。
在制造已知的真空平板太阳能收集器中的一个主要问题是：以真空密封的形式将太阳能收集器的透明壁的周边金属涂层焊接到所述太阳能收集器支承结构相应的周边金属框架上。
迄今为止所知的是只能通过手工的方式来进行所述焊接。这种焊接方法太费时间，因为一个熟练工人每天只能生产最多等于约40平方米的双层上釉太阳能面板收集器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设备，其能够使焊接操作的持续时间最短化，同时能够快速地进行所述焊接，并且是以精确/可再生的方式进行，而无需手工干预，从而减少这些太阳能收集器的制造成本，同时还关注到它们直至真空密封的可靠性。
通过根据本发明下述技术方案所述的设备，这个和其他目的的实现对于本领域技术人员来说将变得显而易见。一种用于将透明壁的周边金属涂层与真空太阳能收集器的支承结构的周边金属框架真空密封地焊接在一起的设备，所述收集器包括连接带，该连接带适合于真空密封在所述透明壁和所述金属框架之间的间隙，并适合于焊接到所述周边金属框架和所述透明壁的周边金属涂层上，所述连接带包括焊接合金，其中，该设备包括：加热装置，当所述透明壁放置在所述支承结构上、所述连接带至少部分地重叠在所述周边金属框架和所述金属涂层上时，该加热装置用于将包括至少部分所述周边金属涂层的所述透明壁的第一部、包括至少部分所述周边金属框架的所述支承结构的第二部、和所述连接带加热到所述焊接合金的至少熔化温度；和按压装置，该按压装置用于至少在所述第一部和第二部以及所述连接带上施加力，以保证在所述焊接合金的整个固化过程中，熔化的焊接合金机械接触到所述金属框架和所述金属涂层上；所述按压装置还包括用于将由加热装置产生的热能传送到所述透明壁的第一部、所述支承结构的第二部和所述连接带的装置。
附图说明
本发明通过附图更好地得以说明，这些附图以非限制性例子的方式提供，其中：
图1是根据本发明的设备的简化立体图，
图2是图1的焊接太阳能收集器的简化局部剖面图，
图3和4是图1的简化局部剖面图，其中，焊接设备在两个不同的操作位置。
具体实施方式
图1和2表示真空平板太阳能收集器1，其包括：支承结构2，其由金属制成，并提供有周边上金属框架3，该框架用于保持和支撑透明的上透明壁4，该上透明壁优选是玻璃壁，并沿其周边都提供有金属涂层5；和连接带，优选是软金属条或带6，特别地是铅和/或铜条或带，用于真空密封第一透明壁4和金属框架2之间的间隙7。该软金属带6是焊接、尤其是软焊接到所述周边金属框架3和透明壁4的所述周边金属涂层5上。
如图2所示，上金属框架3优选包括：上平表面14和从所述表面14内部边界分开的台阶15。所述台阶15形成透明壁4的下边界17的座16；和支撑条18，该支撑条18将该台阶15连接到支承结构的底部(未示出)。台阶15的大小这样确定，使得透明壁的上周边金属涂层5与金属框架3的上表面14基本保持共面，而透明壁4和金属框架2之间的间隙7为几个毫米宽。
如上所述的真空平板太阳能收集器在现有技术中已知，并描述在例如WO2005/075900中。因此，该收集器及其其他组件将不作进一步详细地描述。
根据本发明的焊接设备包括在附图标记9处铰接到支撑结构10上的可运动加热和按压框架8，和用于自动地将该加热和按压框架8从第一操作位置M运动到第二操作位置N(图3)和第三操作位置P(图4)的装置11和12，在第一操作位置，框架8不与收集器1抵触，在第二操作位置，整个框架3置于收集器之上，在第三操作位置，只有部分框架3施加压力于收集器上。
支撑结构10包括支撑平台21，该支撑平台的特征在于：其具有与收集器1的支承结构2的下部相同形状和大小的座20，用于在焊接操作过程中将收集器稳固地支承在预定位置。该支撑平台21还包括装置，例如用于螺钉(未示出)的孔22，用于将其连接到另外的支撑结构(未示出)上。该支撑结构在其后侧包括有直立的法兰23，用于铰接从加热和按压框架8上分开的两个臂19的端部。该加热和按压框架8包括两个具有相同的侧面尺寸的分离和重叠的框架：第一上加热框架24和第二下按压框架25。这两个框架以这样的方式独立地铰接到法兰23上：按压框架25可以在加热框架24之前或与加热框架24同时在收集器1上旋转，另一方面，加热框架24可以在按压框架25之前以与按压框架25相同方式运动或者与按压框架一起从收集器旋转开。
这两个框架以这样的方式确定形状和尺寸，使得它们完全覆盖至少提供在透明壁4周边金属涂层部5和支承结构2周边金属框架部3上的软金属带6，并且优选还覆盖包括至少周边金属涂层5的透明壁4的第一部5A(图2)和包括至少部分金属框架3的支承结构2的第二部3A以及软金属带6。
有利地，加热框架24分为两个元件：只用于加热支承结构2的金属框架部3和提供在该金属框架部上的相应的连接带部的外加热框架元件26，和只用于加热透明壁4的金属涂层部5和提供在所述金属涂层上的相应的连接带部的内加热框架元件27。有利地，这两个元件26、27通过诸如陶瓷、玻璃纤维或有机聚合物元件的绝热元件28分开，并连接到不同的熟知的加热装置29、30，例如电加热装置上。由于这些材料不同的热属性，这些不同的加热装置29、30允许选择两个不同的温度以将软金属带6焊接到玻璃壁4的金属涂层5和金属框架3上。加热框架24上的热绝缘保证了快速和有效的焊接操作而节约了能量，因为玻璃壁的金属涂层所需的加热比支承结构的金属框架的少。
按压框架25也通过绝热元件28分为两个部分，由于这样的框架是以导热材料、优选是金属材料制成的，其能够将热能从加热框架24传送到与按压框架25的下表面25A接触的收集器部14、6、5、4。该按压框架25可以包括内部冷却装置31，例如用于冷却流体流动的通道，该冷却流体通过冷却管32和冷却装置33供给到该设备。
用于在它们的操作位置M、N、P之间自动地运动加热和按压框架24、25的装置11、12例如是液压或机械顶杆，但是也可以使用任何已知的合适的运动装置。这些运动装置11、12使得框架能够在它们的操作位置快速和有效地运动，并保证当只有按压框架25在其低位P(图4)时，有足够的压力施加到已经熔化的焊接合金层上，从而能够发生可靠的焊接。
根据本发明的设备的使用如下。玻璃壁4放置在收集器支承结构座16上，从而使其金属涂层周边5与支承结构金属框架3的平端14共面，有利地是该平端14事先涂敷锡或铅-锡合金。然后，透明壁4和金属框架2之间产生的间隙7被连接带例如软金属条或带6覆盖，该软金属条或带6也优选涂敷有锡，最后放入薄层焊接合金。然后，通过将加热和按压框架8下降到所述软金属条或带6上并激活保持在要求温度下的加热框架24的加热装置29、30，该连接带被加热，直至覆盖在软金属条或带6和支承结构金属框架3的平端14上的锡和或铅-锡熔化并最终与放入的焊接合金层混合。焊接操作典型的持续时间将是30秒的数量级，加热框架24的温度在200℃到300℃之间的范围，这依赖于玻璃壁4和金属框架2实际的几何形状和热容量。然后，加热框架被提到其位置M(图1)而不再与收集器抵触，而只有按压框架25保持在收集器之上。同时，该按压框架通过激活提供在按压框架25上的冷却装置31而被冷却到稍微低于焊接合金的熔点。为了保证真空密封地焊接，在焊接合金的整个固化过程中，所述按压框架25需要对连接带施加足以保证软金属条或带6、玻璃壁4的金属涂层周边5和支承结构金属框架3的平端14的表面处于良好机械接触的压力。固化过程典型的持续时间将是30秒的数量级，由下按压框架25提供的力在连接带上为每线性米在10Kg至20Kg之间的范围。
最后，当整个焊接操作完成时，按压框架25也被提起，以允许焊接了的收集器1移出并替换以下一个收集器。
根据本发明的设备允许焊接操作非常快速地进行而无需熟练工人，允许用单一的自动装配线实现每天几百平方米的真空面板的焊接。
尽管本发明已经在附图和上述说明中示例出，同样的也认为是示例而不是对特征作出的限制，需要理解，只是优选的实施例被示出和描述，在本发明范围内的所有改变和变形都意欲受到保护。例如，太阳能收集器可以包括平行于上述壁4的第二透明壁并形成收集器支承结构的底壁，该支承结构根据本发明的该实施例具有框架的形状。连接带的位置和/或形状及玻璃壁的金属涂层的形状和/或位置、及需要焊接的金属框架的形状和/或位置都可以不同于上面所述的，而可以是任何已知的变形，例如在WO2005/075900中所述的，在该例中，加热和按压框架的形状将以对本领域技术人员来说显而易见的方式相应地改变。

Claims (13)

1.用于将透明壁(4)的周边金属涂层(5)与真空太阳能收集器(1)的支承结构(2)的周边金属框架(3)真空密封地焊接在一起的设备，所述收集器包括连接带(6)，该连接带适合于真空密封在所述透明壁(4)和所述金属框架(3)之间的间隙(7)，并适合于焊接到所述周边金属框架(3)和所述透明壁(4)的周边金属涂层(5)上，所述连接带包括焊接合金，其特征在于，该设备包括：加热装置(24)，当所述透明壁(4)放置在所述支承结构(2)上、所述连接带(6)至少部分地重叠在所述周边金属框架(3)和所述金属涂层(5)上时，该加热装置(24)用于将包括至少部分所述周边金属涂层(5)的所述透明壁(4)的第一部(5A)、包括至少部分所述周边金属框架(3)的所述支承结构(2)的第二部(3A)、和所述连接带(6)加热到所述焊接合金的至少熔化温度；和按压装置(25)，该按压装置(25)用于至少在所述第一部(5A)和第二部(3A)以及所述连接带(6)上施加力，以保证在所述焊接合金的整个固化过程中，熔化的焊接合金机械接触到所述金属框架(3)和所述金属涂层(5)上；
所述按压装置(25)还包括用于将由加热装置(24)产生的热能传送到所述透明壁(4)的第一部(5A)、所述支承结构(2)的第二部(3A)和所述连接带(6)的装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述加热装置(24)和按压装置(25)互相分开，并且该设备包括用于自动地将所述加热装置(24)和按压装置(25)从第一操作位置(M)运动到第二操作位置(N)和第三操作位置(P)的装置(11、12)，在第一操作位置，所述加热装置和按压装置不与收集器(1)抵触，在第二操作位置，所述加热装置(24)和按压装置(25)置于透明壁(4)的第一部(5A)、支承结构(2)的第二部(3A)和连接带(6)上，在第三操作位置，只有按压装置(25)放置于所述第一部(3A)和第二部(5A)和连接带(6)上。 
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述加热装置(24)包括至少两个热区分的加热元件(26、27)：用于加热透明壁(4)的第一部(5A)的第一元件(27)，和用于加热支承结构(2)的第二部(3A)的第二元件(26)。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：用于加热的所述第一元件(26)和第二元件(27)结合在单一本体中，并通过绝热元件(28)互相热分隔。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述加热装置和按压装置包括框架形状的元件(24、25)。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：框架形状的加热元件（24）和按压元件(25)具有基本相同的侧边尺寸，并以这样的方式独立地铰接到支撑结构(10)上，使得在至少一个操作条件(N)下，所述框架形状的加热元件(24)与所述框架形状的按压元件(25)重叠。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述按压装置(25)热分隔为至少两个热区分的传热元件：即，用于将热传送到透明壁(4)的第一部(5A)的第一传热元件，和用于将热传送到支承结构(2)的第二部(3A)的第二传热元件。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述第一传热元件和第二传热元件结合在单一的本体中，并通过绝热元件(28)互相热分隔。
9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述按压装置(25)包括组件(31、32、33)，一旦加热装置已经将所述第一部和第二部加热到放入的焊接合金的至少熔化温度，该组件(31、32、33)用于冷却所述透明壁(4)的第一部(5A)、所述支承结构(2)的第二部(3A)以及所述连接带(6)。
10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述真空太阳能收集器(1)为平面太阳能收集器。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述连接带(6) 是软金属条或软金属带。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述连接带(6)是铅带或铜带。
13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述连接带适合于软焊接到所述周边金属框架(3)和所述透明壁(4)的周边金属涂层(5)上。 
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