CN102859105A - 绝热的玻璃装配元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种绝热的玻璃装配元件,其包括:一个玻璃板组合,该玻璃板组合具有外部的第一玻璃板和外部的第二玻璃板,其中,外部的第一玻璃板在所有侧上以突出面突出于外部的第二玻璃板;一个具有间距保持件的间距件装置,所述间距保持件被设置用于调节这些玻璃板之间的间距;和一个边缘密封装置,该边缘密封装置被设置用于使这些玻璃板之间的中间空间相对于周围环境密封并且包括轮廓成型的框架,所述框架真空密封地固定在外部的第一玻璃板内侧的突出面上,其中,该玻璃装配元件被设置用于在所述中间空间中形成相对于外部大气压降低的压力,所述框架真空密封地固定在外部的第二玻璃板的外侧上并且在外部的第二玻璃板的侧边缘上形成与所述中间空间连接的抽真空空间;并且设置至少一个抽真空装置,所述抽真空装置被设置用于穿过所述框架对所述抽真空空间进行抽真空。本发明还涉及一种用于制造所述玻璃装配元件的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的绝热的玻璃装配元件及其制造方法。还描述了所述玻璃装配元件的应用。
背景技术
普遍公知的是,利用至少两个玻璃板制造真空隔绝玻璃,所述玻璃板围成一个抽真空的中间空间并且通过确定的间距保持件和环绕的边缘密封装置彼此连接。所述间距保持件在所述玻璃板之间分布在玻璃板的面上,例如均匀的点形光栅的形式布置,彼此间的距离为20mm至约50mm或更高。中间空间中的真空的产生可通过安置在玻璃板中和/或安置在边缘密封装置上的抽真空装置和/或在真空室中进行。例如,在WO 87/03327 A1中描述了一种具有玻璃板组合的玻璃装配元件,其边缘密封装置包括轮廓成型的框架,真空密封固定在玻璃板组合的外玻璃板的内侧上。
真空的任务是,抑制由于对流和玻璃板之间的气体的热传导引起的热损失。其是决定性的参量,从而利用真空隔绝玻璃可实现高的绝热值。因此对于真空(可实现的压力)的质量、其维持和改善(真空密封度和收气)以及对于用于提供抽真空装置和边缘密封装置的方法提出了高要求。边缘密封具有特别的意义,因为通过边缘密封不仅确保真空密封度,而且必须在不损失功能的情况下至少部分地接收或补偿在使用构件时出现的机械载荷和热机械载荷以及例如由于热膨胀导致的强制变形。在传统技术的情况下,这种在所有空间方向上起作用的扭曲迄今为止没有得到考虑或者没有以足够的程度予以考虑。
特别是通过外部的空气压力和各玻璃板彼此间的不同热膨胀而产生载荷。后者的原因是,各个玻璃板视应用目的而定具有不同的温度。例如当在建筑物中进行玻璃装配时,内部的玻璃板通常具有几乎恒定的温度,而与此相反,外部的玻璃板可具有高得多或低得多的温度。由于玻璃板的例如高达60K和更高的温度差导致不同的热膨胀并且由此导致各玻璃板彼此间的几何尺寸的不同改变,它们必须通过边缘密封装置来补偿,而不会导致真空密封度的损害。在此,在玻璃板彼此间的轻微移位的情况下就会产生高的机械应力或热机械应力,使得引起玻璃板边缘和/或边缘密封装置的损坏并且由此可导致玻璃装配元件的不可控制的和完全的破坏。在平均约1.5m的构件几何尺寸的情况下,由于温度差导致的几何尺寸改变就总是处于约1mm和更高的范围内。但是实际上还可能需要更高的构件尺寸。
真空隔绝玻璃在角部区域中具有特别高的敏感性,在角部区域中,在所有方向上出现的热膨胀现象局部地叠加并且由于与此相关的机械应力甚至可导致扭曲或类似现象。
在实际中,在传统真空玻璃装配元件上会出现裂纹形式的损坏或破坏并且在整个边缘区域中在不恰当地使用可展伸或玻璃种粘接或结合材料时可出现错位。此外,在传统真空隔绝玻璃的情况下也会沿着玻璃棱边观察到扭曲,其原因例如是局部遮暗、局部冷却或类似现象。这种局部改变或局部作用的载荷分量或力分量可通过功能性的边缘密封装置无损害地接收或补充。
在提供绝热的玻璃装配元件时对于方法技术在精度、可靠性和可再现性方面必须满足高要求。由此存在用于制造绝热的玻璃装配元件的方法的兴趣,该方法满足所提出的要求、具有最小的废品率并且同时成本低廉。这种要求通过传统的方法不能令人满意地实现。在下面详细描述传统真空隔绝玻璃的一些缺点以及方法和技术方面的问题。
公知的真空隔绝玻璃装配的第一缺点是,对于抽真空仅仅存在非常小的容积,所述容积在玻璃板之间构成。对于玻璃板之间例如约50μm至300μm的典型举例来说,对于容积仅仅得到每平方米约0.05l至0.3l值。相应地,向着被抽真空的中间空间取向的玻璃表面上的内表面非常大,因为公知的真空隔绝玻璃装配具有非常小的(小于0.5mm——典型地在约0.025mm至0.15mm之间)容积表面比。这种特别不利的条件导致在内表面上、在内表面附件的区域中或者在间距保持件中即使以非常小的浓度吸附的或结合的剩余气体分子(例如水、碳氢化合物等)或其他污物通过例如解吸过程或扩散过程或者类似过程释放并且由此导致被抽真空的中间空间中的不期望的压力升高。例如温度升高或辐射就会导致这种剩余气体分子(“可能的泄漏”),它们在通常的应用条件下对于玻璃装配元件始终存在。因为仅仅存在非常小的容积,因此即使释放极其少量的剩余气体分子也是极其不利的,因为压力升会导致真空隔绝玻璃装配装置的绝热特性显著变差,甚至构件有时在短时间之后就会完全失效。
传统真空隔绝玻璃装配装置的第二缺点在于,对于提供所需的低于10-1Pa至10-3Pa或以下的真空需要几分钟直至有时候几个小时的极其长的抽真空时间,从而使得构件的制造非常昂贵并且有时候甚至对于抽真空设备需要高的技术和经济耗费。在抽真空时,引起高压力下粘性气流向低压力下分子流的过度。当分子碰撞的平均自由路径长度大致等于玻璃板的间距时就会出现分子流。在玻璃板典型的约50μm至300μm的间距的情况下,所述状况在约几十Pa的压力下就会出现(室温下的空气),但是其长度仍不足以获得特别高的小于0.8W/(m2K)、特别是小于0.5W/(m2K)的绝热值。在分子流的范围内,抽吸能力并且从而抽真空时间以特别的程度取决于待抽真空的容腔的几何条件。例如,在该流动范围内,穿过抽真空管的抽吸能力取决于直径的四次幂,因此横截面的稍稍增大就会导致抽真空时间的显著缩短,或者反过来,太小的直径引起显著长的抽真空时间。
在传统真空隔绝玻璃装置的情况下,对于抽真空时间的降低存在特别不利的条件。一方面抽真空时间取决于玻璃板之间需抽真空的空间的横截面尺寸。由于玻璃板之间的小间距(小传导值),气体分子需要非常长的时间来很大程度上通过与玻璃表面的碰撞随机地向着并且最终穿过抽真空装置,以便借助于真空泵泵出。另外的观点在于,实际的抽真空通常局部地要么通过安置在玻璃装配单元的边缘上的抽真空管要么通过安置在玻璃板表面之一上的抽真空管进行。但是,所述抽真空管可在传统的真空隔绝玻璃装配装置的情况下出于设计原因仅仅设有典型地约1mm至约2mm的小直径。所述直径太小以至于不能快速并且从而成本低廉地进行抽真空。虽然原则上可以同时布置多个抽真空管以便由此提高有效横截面积,但是为此需要附加地设置大量技术装置,由此会产生更高的成本。此外需考虑的是,原理抽真空装置的气体分子必须运动经过玻璃板之间的非常窄开口的整个路径,以便然后通过窄的抽真空管泵出。特别是在大规格玻璃装配元件的情况下,这导致泵送时间的进一步上升。
即使通过真空隔绝玻璃装配装置在技术上耗费并且昂贵的真空设备也不能补偿所述缺点。虽然所述方法允许通过以下方式缩短抽真空时间,即,分子现在在玻璃装配元件的所有侧上运动到真空室中并且由此可被吸出。但是必须考虑的是,玻璃装配元件在抽真空之前首先必须放进真空设备中并且接着也必须将真空室本身抽真空到良好的至少10-1Pa至10-3Pa的压力,从而使得在此同样产生可比较的并且有时甚至更长的抽真空时间。此外需考虑的是,在所述方法中,玻璃装配元件的真空封闭同样在真空设备中进行。
传统真空隔绝玻璃装配元件的第三缺点在于,玻璃板之间的非常小的容积不能提供足够的空间来接收足够量的收气材料。最终在公知的玻璃装配元件中不能提供足够抽真空的空间,在所述抽真空空间中收气材料例如可通过热蒸发激活,而不会让使用者以受干扰的方式看到蒸发后的材料,这最终会导致玻璃装配元件质量的损害。
传统玻璃装配元件的角部区域也表现为临界区域,在所述角部区域中以不同的空间方向作用的长度或形状改变以复杂的方式叠加并且那里出现的机械应力具有特别高的值。在实际中,在传统玻璃装配元件的情况下会产生裂纹、错位、材料疲劳甚至玻璃破碎。在此需考虑的是,即使是微细孔或微裂纹的形成或角部区域中的其他可能的微观小损坏也足以使得玻璃装配元件完全不可用,因为由于在这些部位中出现的泄漏而不能维持玻璃装配元件内部的真空。特别是在对于边缘连接使用箔时已经证实,在围绕角部安设箔时会出现折叠部、折弯部和类似结构,从而不能确保完全的真空密封度。玻璃装配元件的尺寸越大,该问题也越大。公知的方法没有给出足够的教导:按照该教导对于使用者来说提供玻璃装配元件,所述玻璃装配元件克服所述缺点并且能够以大尺寸制造。
发明内容
本发明的任务在于,提供一种改善的绝热的玻璃装配元件,通过其可以克服传统真空隔绝玻璃的缺点。所述玻璃装配元件的特征特别是机械稳定性高、结构简单并且易于制造。本发明的任务特别是在于,以可自由选择的几何结构(形状、尺寸)这样地提供具有高达2500mm棱边长度或更高尺寸的玻璃装配元件,使得玻璃装配元件中的高真空可以在整个产品寿命期间得到保持。本发明的任务还在于,提供一种改进的用于制造玻璃装配元件的方法,利用该方法可克服传统的用于制造玻璃装配元件的技术的缺点。
所述任务通过具有独立权利要求特征的玻璃装配元件及其制造方法解决。由从属权利要求得出本发明的有利实施方式和应用。
通过一种具有独立权利要求特征的绝热的玻璃装配元件、构件以及方法来实现所述任务。由从属权利要求得出本发明的有利的实施方式和应用。
根据本发明的第一观点,上述任务通过一种玻璃装配元件解决,其包括具有至少两个玻璃板的玻璃板组合,其中,外部的第一玻璃板在所有侧上以突出面突出于外部的第二玻璃板。所述玻璃装配元件还包括一个具有间距保持件的间距件装置,所述间距保持件被设置用于调节这些玻璃板之间的间距。所述间距保持件在玻璃板之间形成中间空间,在中间空间中形成相对于外部大气压力降低的压力。所述玻璃装配元件还包括一个边缘密封装置,该边缘密封装置被设置用于使这些玻璃板之间的中间空间相对于周围环境密封。根据本发明,该边缘密封装置包括轮廓成型的框架,所述框架真空密封地固定在外部的第一玻璃板内侧的突出面上和外部的第二玻璃板的外侧上并且在外部的第二玻璃板的侧边缘上形成与中间空间连接的抽真空空间。
有利的是,边缘密封装置通过轮廓成型框架构成,所述框架由片形或箔形、多重弯曲、形状稳定的材料构成。
框架包括固定区域(连接区域)和轮廓面,在所述固定区域中,框架与玻璃板面状地连接,轮廓面在固定区域之间延伸。固定区域包括两个基本上平坦的并且彼此平行的区域,所述区域通过其与玻璃板的连接刚性的构成。在玻璃板变形时(例如通过热膨胀),不会出现固定区域的任何变形或仅仅出现小变形,从而不出现垂直于玻璃板表面的临界剥离力。
轮廓面构成第一玻璃板上的第一固定区域到第二固定区域的过渡部,其可机械变形。轮廓面可部分地平坦或弯曲。轮廓面的比周围环境曲率大的部分被称为弧形区域。在互相区域中,框架具有至少0.5mm、优选至少1mm的曲率半径。框架形成多重波状螺旋或拱曲的片,其沿着玻璃板的棱边延伸。框架具有手风琴的形状,其皱纹不折曲,而是弧形并且通过所述弧形区域构成。
框架的轮廓成型通过材料的选择及其厚度这样构成,使得在外部空气压力作用时轮廓面的形状以及弧形区域不会或仅仅可忽略地改变。这相对于在传统玻璃装配元件中设置的箔是显著的优点,其中,由于空气压力会出现大变形,从而材料不能承受在玻璃板变形时出现的力。
有利的是,本发明的玻璃装配元件的形状温度的框架通过与较大玻璃板的内侧和较小玻璃板的外侧连接适合于不仅将玻璃板彼此连接而且可容忍通过玻璃板的运动或尺寸改变引起的可能变形,而不破坏与玻璃板的真空密封连接。
有利的但是,通过框架与较小玻璃板外侧的连接,与中间空间连接的抽真空空间与传统玻璃装配元件(例如EP 247 098)相比增大,从而实现对于玻璃装配元件的抽真空并且对于玻璃板彼此间的热运动的吸收的优点。
抽真空空间也通过框架的轮廓中的多重弧形形状与传统玻璃装配元件相比增大,由此有利地提供附加的抽真空缓冲空间和/或功能空间。
根据本发明的第二观点,上述任务通过一种结构元件解决,其具有至少一个根据上述第一观点的玻璃装配元件。该结构元件例如是建筑物或交通工具的窗,其特征是绝热的长时间稳定性。该结构元件具有外侧和外侧,外侧设置用于在该结构元件的安装状态中向着外部的周围环境指向,内侧设置用于在该结构元件的安装状态中向着例如建筑物或交通工具的内侧指向。玻璃板组合的外部的最大玻璃板可设置在该结构元件的内侧或外侧上。
根据本发明的第三观点,上述任务通过用于制造根据上述第一观点的玻璃装配元件的方法解决。
根据本发明的一个优选实施例,玻璃装配元件的框架具有多个弧形区域,其沿着玻璃板的侧棱边(边缘)延伸。弧形区域可在平行于突出面的方向上弯曲,也就是边缘密封装置的轮廓垂直于玻璃板的伸展尺寸成波纹形。在该情况下,增大抽真空空间的优点通过突出面上方的大量弧形区域给出。替代地,弧形区域可在垂直于突出面的方向上弯曲,也就是说,边缘密封装置的轮廓平行于玻璃板的伸展尺寸成波纹形。在该情况下,增大抽真空空间的优点通过突出面上方增大的轮廓面给出。根据本发明的另外优选的实施例,框架的轮廓面几乎垂直于或几乎平行于突出面定向。
根据本发明的另一实施方式,弧形区域(如果它们平行于突出面弯曲)这样成型,使得向着外部的第一玻璃板指向的弧形区域至少部分地与其内侧机械接触。弧形区域在突出面上靠置在第一玻璃板的内侧上,由此形成有利的机械支承部位,其使得框架稳定。本发明发现,在不受所抽真空空间情况下可出人意料地满足该稳定功能。
固定区域沿着密封面与玻璃板连接,根据本发明另一优选的实施方式,第一密封面和第二密封面平坦地并且彼此平行地构成。框架的第一固定区域通过第一密封面在始终(总是)较大的玻璃板上向内的固定和框架的第二固定区域通过第二密封面在始终(总是)较小的玻璃板上向外的固定具有其优点,即,框架材料的侧(表面)不仅与外部的第一玻璃板连接而且与外部的第二玻璃板连接。所述连接在不更换表面的情况下进行,这改善了框架的稳定性。
对于框架-玻璃板连接的机械稳定性和真空密封度特别有利的是,根据本发明的另一方案第一密封面和第二密封面包括玻璃焊料或至少部分地含有该玻璃焊料,其在低于600℃、特别是低于540℃的温度下软化。特别优选的是,固定区域具有热膨胀系数,其与玻璃板和框架的热膨胀系数适配,也就是说,与它们具有最小的偏差。特别有利的是,密封面包含至少一种元素铅、锂、铋、钠、硼、磷和硅的氧化物。
优选边缘密封装置的框架这样成型并且与玻璃板连接,使得在玻璃装配元件的抽真空状态中外部的大气压力作用在框架的第一和第二固定区域上。由此将固定区域相对于密封面压紧或附加地得到稳定。
本发明的另一有利的实施方式特征是,第一密封面的向着抽真空空间指向的内边缘与下一间距保持件的垂直距离小于或等于70mm,特别是小于或等于45mm。
优选本发明的玻璃装配元件的框架配备有下述特征中的一个或多个。如果框架具有C形、U形、Z形、Ω形或S形轮廓,则可实现轮廓面以及弧形区域的特别高的形状稳定性。优选所述框架具有至少三个弧形区域。所述轮廓的多个可以彼此组合以便形成具有交替取向(曲率)的所述至少三个弧形区域。如果框架具有稳定元件例如卷边、皱纹或沟纹稳定性,则可进一步改善稳定性。厚度和/或强度(刚度)优选沿着和/或垂直于玻璃板棱边的方向的改变也得到框架的机械稳定。优选框架的材料具有小于500μm的厚度。发明人发现,在较大厚度的情况下在框架材料中(例如在弧形部上)可出现特别高的机械应力并且在玻璃板热变形的情况下会提前导致材料疲劳。此外,太厚并且从而太硬的框架材料在密封面的区域中导致非常高的力并且由此损害真空密封度。特别优选的是小于300μm的厚度。此外,框架的材料优选具有大于50μm的厚度。较小厚度已被证实对于机械载荷过度敏感。特别优选的是大于70μm的厚度。
优选所述框架包含铁镍(FeNi)、铁镍铬(FeNiCr)、铁铬(FeCr)、铂、钒、钛、铬和钴、特别是镍含量为40%至约55%的铁镍合金、铁镍铬合金、铬含量为23%至30%的铁铬合金或铬含量为15%至20%的不锈钢中的至少一种。
根据本发明的另一优选实施方式,框架由棱边部分和角部连接部分组合成封闭的环绕的构件。棱边部分沿着玻璃板的棱边延伸并且在玻璃板的角部区域中分别与邻接的角部连接部分连接。角部连接部分分别由倒圆的、特别是多重弯曲的材料带构成。框架在玻璃板的角部区域中通过角部连接部分形成,所述角部连接部分与沿着纵向棱边延伸的棱边部分真空密封地连接。棱边部分和角部连接部分在其中连接的区域也被称为连接或过渡区域。优选设置跟随形状的连接。
本发明的玻璃装配元件包括至少一个抽真空装置,该抽真空装置用于将玻璃装配元件与真空装置连接、用于对抽真空空间进行抽真空并且通过其也对至少两个玻璃板之间的中间空间进行抽真空并且用于在抽真空后进行真空密封。根据本发明,抽真空装置形成抽真空管路,所述抽真空管路穿过边缘密封装置的框架。抽真空装置被设置用于穿过框架进行抽真空。有利的是,由此与传统的穿过玻璃板(例如EP 247 098)抽真空相比在制造玻璃装配元件时实现更快的抽真空并且避免玻璃板穿孔。发明人发现,抽真空装置与按照本发明轮廓成型的边缘密封装置形成足够稳定和持久真空密封连接。
优选抽真空装置包括至少一个抽真空管道和至少部分地与框架的轮廓相适配的皮碗区域,所述抽真空管道被设置用于耦合到真空装置上,所述皮碗区域与所述框架真空密封地连接。抽真空管道具有例如圆形横截面(抽真空管)或其他取决于应用情况选择的横截面形状。根据本发明,皮碗区域与至少一个棱边部分和角部连接部分真空密封地连接。
替代或附加地,抽真空装置可以是角部件,其代替框架的角部连接部分之一。角部件例如是预成形(特别是冲压、成型)的机械构件,具有用于抽真空管道的开口,抽真空管道可焊接到所述角部件中。
本发明不限于具有恰好两个玻璃板的玻璃装配元件,而是可以利用具有三个或更多玻璃板的玻璃板组合实现。在外部的第一和第二玻璃板之间可设置至少一个内部的玻璃板,其面积小于外部的第一玻璃板的面积,其中,玻璃板之间的中间空间融入到抽真空空间中。优选所述至少一个内部的玻璃板与边缘密封装置不接触。
与传统技术相比增大的具有本发明边缘密封装置的抽真空空间的实现在抽真空空间中安置辅助装置方面具有附加的优点。例如可以在抽真空空间中设置至少一个传感器装置例如用于检测剩余玻璃及其特性(例如热传导特性、绝热特性、吸收或发射特性),还可设置至少一个测量装置例如用于测量压力,还可设置至少一个收气装置。
为了制造本发明的玻璃装配元件,首先提供具有间隔保持装置的间隔保持件玻璃板作为玻璃板叠堆、具有棱边部分和角部连接部分的边缘密封装置的框架材料和至少一个抽真空装置。接着将框架材料裁切到棱边部分和角部连接部分的期望尺寸和形状。在边缘密封装置的棱边部分和/或角部连接部分中设置至少一个开口并且将所述至少一个抽真空装置放入所述开口中。接着组装玻璃板、边缘密封装置的框架部件和抽真空装置并且提供棱边部分、角部连接部分和抽真空装置的真空连接以形成环绕的框架和框架与玻璃板叠堆的外玻璃板外侧的真空密封连接。最后对玻璃装配元件抽真空,密封抽真空装置并且固定包围部,就像由传统玻璃装配元件公开的那样。
附图说明
下面借助附图描述本发明的其他特征和优点。附图中:
图1是本发明的玻璃装配元件的第一实施方式的示意性剖视图;
图2至4是根据本发明构成的框架的变型方案的示意性剖视图;
图5A至5E是根据本发明构成的框架的另外的、特别优选的变型方案的示意性剖视图;
图6A和6B是根据本发明构成的框架的示意性俯视图,用于说明角部连接区域;
图7和8是用于制造本发明的玻璃装配元件的方法的特征说明。
具体实施方式
本发明的玻璃装配元件及其制造方法的实施例特别是参照边缘密封装置和抽真空装置的特征来描述。在其他方面所述玻璃装配元件可按照DE10 2006 061 360、DE 10 2007 053 824和DE 10 2007 030 031那样构成,因此通过引用所述文献而将其关于特性特别是组成部分、结构、太阳能吸收特性、用于产生真空的装置或用于真空密封的装置间距保持件和含有所述间距保持件的玻璃装配元件的提供完全纳入到本说明书中。本发明的转换不限于这种玻璃装配元件,而是相应地可利用下述玻璃装配元件实现,所述玻璃装配元件特别是在玻璃板以及间距保持件的布置、形状、尺寸和材料方面具有另外的结构。
需强调的是,附图示出的是玻璃装配元件的局部示意图。在转换本发明思路的情况下,玻璃装配元件的几何或机械特性可根据具体的条件而与所示出的情况不同地构成。因而本发明的玻璃装配元件例如不仅允许具有可自由选择的形状和规格的平坦结构,而且特别是也可以具有弧形或弯曲的结构。本发明优选利用具有至少三个玻璃板的玻璃装配元件实现,但是也可以与下述真空隔绝玻璃一起使用,所述真空隔绝玻璃的玻璃板组合由两个玻璃板或多于三个玻璃板构成。
图1A至1C示出具有一种玻璃板组合的玻璃装配元件10的变型方案,其由两个或三个玻璃板1、2、3构成。具体来说,图1A的玻璃装配元件10包括一种玻璃板组合,其具有外部的第一玻璃板1和外部的第二玻璃板2。根据图1B和1C,设置一个内部的、布置在玻璃板1、2之间的第三玻璃板3。这些玻璃板分别具有相应地布置在内部的表面1-2、3-1、3-2和2-1以及布置在外部的表面1-1和2-2。在玻璃板1、2和3之间形成可被抽真空的中间空间4、4-1、4-2和4-3。为了避免通过热辐射导致热损失,内表面1-2、3-1、3-2和2-1中的至少一个配备有热保护涂层(例如参见DE 10 2006 061 360.0)。
外部的第一玻璃板1具有比外部的第二玻璃板2大的面并且这样布置,使得外部的第二玻璃板2沿着其棱边在外部的第一玻璃板1的所有侧上一突出面11突出。所述突出面11构成外部的第一玻璃板1的环绕的条带。此外,所述玻璃装配元件10包括间距保持件装置5,所述间距保持件装置被设置用于调节玻璃板1、2、3之间的距离a(参见图1A)并且包括间距保持件5。在附图中例如规定,布置在外部的玻璃板1、2之间的第三玻璃板3在玻璃表面3-1和3-2上通过第一接触面5-2在两侧设有固定的间距保持件,而相邻的玻璃板1和2在间距保持件5的第二接触面5-1的区域中几乎可自由运动。在图1A至1C中示例性示出间距保持件5,在所述间距保持件的情况下,通过整平球区段几何结构而存在球面状或类型成型的接触面5-1。
此外,玻璃装配元件10包括真空密封度、布置在玻璃板1、2、3的边缘上的完全环绕的边缘密封装置601-604,所述边缘密封装置用于密封玻璃板之间的中间空间4、4-1和4-2以及相对于玻璃装配元件的周围环境密封抽真空空间4-3并且利用包围装置9、9-1、9-2、9-3、9-4(图1C)包围起来。边缘密封装置601-604形成轮廓成型的框架6并且在图6中也利用附图标记600表示。框架6包括固定区域601、602,在所述固定区域上,框架6通过密封面6-1、6-2与这些玻璃板连接,并且在这些固定区域601、602(621、622和631、632)之间具有轮廓面603,所述轮廓面具有多个弧形区域604。所述弧形区域604沿着这些玻璃板的侧边缘(在图1中垂直于图纸平面)延伸并且在平行于突出面11的方向上弧形弯曲。在弧形区域604之间,框架6的轮廓面603几乎垂直于突出面11定向。替代地,弧形区域604也可恶意在垂直于突出面11的方向上弧形弯曲(例如参见图5)。在这种情况下,弧形区域604之间的轮廓面603几乎平行于突出面11定向。
框架6由棱边部件和角部连接部件组成,所述棱边部件例如在图1至5中以剖视图示出,所述角部连接部件在后面参照图6进行描述。
为了改善或维持真空,设置收气材料和/或配有收气作用的装置400。一个侧向的抽真空装置710、711穿过轮廓成型的框架6或其零部件,在所述抽真空装置中例如设有密封元件8(图1C)。替代地,抽真空可通过至少一个开口进行,所述开口布置在这些玻璃板的朝外布置的板表面的至少一个上。
发明人通过实验发现,传统玻璃装配元件的缺点能够以令人意想不到的方式通过提供附加的、在玻璃板上完全环绕的、被抽真空的抽真空空间4-3克服,所述抽真空空间通过轮廓成型的框架6和抽真空装置71的安置方式和几何结构来确定。
通过本发明可以的是,在玻璃装配元件10的抽真空的内部区域中决定性地改善重要的体积表面比。视实施方式而定(玻璃板尺寸和数量、轮廓成型的框架的安置和几何结构等),体积表面比可提高约100%甚至更高。该提高的意义主要在于,本发明的玻璃装配元件10的产品寿命与传统真空玻璃装配装置(参见在其他方面相同的条件例如泄漏率等)相比在提高100%的情况下可翻倍,因此本发明的玻璃装配元件现在可甚至使用40年而不是迄今为止的20年。此外,在通过例如缩短泵送时间来生产时得到显著的优点。
已被证实特别有利的是,在玻璃板1、2、3膨胀/变形时产生的可能很高的剪切力和扭力通过本发明的边缘密封装置和抽真空装置6、600、71可特别良好地补偿并且由此不引起损害,从而使得玻璃装配元件10能够以可自由选择的尺寸和形状提供。这些相对于现有技术提供的优点优选归因于本发明特别之处的复杂组合,所述特别之处包括布置不同尺寸的玻璃板1、2和仅仅在玻璃板表面1-2、2-2上专门安置框架6以及沿着玻璃板1、2的棱边布置所述轮廓成型框架6的至少一个区域。
通过所述附加的抽真空空间4-3的按照本发明的设置,可能的是,集成一些用于表征或检查真空并且从而间接地也用于测量真空密封地封闭的构件的绝热特性的传感器、探测器或类似器具。它们例如可以是以电、光学、振动激励方式起作用的压力测量装置或其组合和/或包含下述材料的装置,所述材料的物理特性根据压力改变(例如通过例如吸附物、化学反应或类似效应引起的反射、吸收、颜色特性以及与压力有关的蒸发和/或生化特性以及它们的组合)。为了对于压力读出直接或间接的测量参量或测量信息,可以在轮廓成型的框架6中设置电导通装置和/或穿过玻璃板1无接触地视觉观察和/或电磁作用的装置。
图2A和2B示出轮廓成型的框架6,其至少部分地由金属或金属合金制成。有利的是,轮廓成型的框架6包括至少两个几乎平坦地并且彼此近似平行地布置的固定区域601、602,在这些固定区域之间设置由一个或多个螺旋部、弧形部、倒圆部、整平部或类似部分构成并且可机械变形的轮廓面603(在此示例性地作为S形几何结构示出)。
玻璃装配元件10的真空密封度的提供或所述轮廓成型的框架6在玻璃装配元件10上的非对称安置通过密封面6-1、6-2进行,所述密封面按照本发明至少部分地布置在所述轮廓成型的框架6的固定区域601、602与分别向着共同的外侧指向的玻璃板1、2(参见图1和2B)之间。优选玻璃板1、2在此大小不同并且根据图1、2彼此错位地布置。玻璃板1在此始终大于另外的玻璃板2、3。
根据本发明,所述轮廓成型的框架6的安置以如下方式进行,即,首先在两个玻璃板1、2的相应较大的那个玻璃板上在玻璃板1的向内朝着中间空间4、4-1指向的表面1-2的边缘区域中准备密封面6-1,并且然后在相对于玻璃板1较小的玻璃板2上在向外指向的表面2-2的边缘上准备密封面6-2,并且再然后设立附加的具有平均横截面积Av的抽真空空间4-3。彼此至少近似平行地定向的固定区域601、602的伸展尺寸x1、x2被调节到约3mm至约15mm的值上。
特别有利的是,按照本发明将边缘密封装置601-604非对称地安置在始终向着相同的外侧取向的玻璃板1和2上的做法在此不仅仅局限于由仅仅两个或三个玻璃板构成的玻璃板组合上,而是也可以在任意数量的具有任意厚度的玻璃板上应用。布置在内部的玻璃板3与边缘密封装置601-604不接触,因此该玻璃板在玻璃装配元件10完整装配后也可以在玻璃板1、2之间自由运动,也就是说可以滑移。玻璃板3的棱边300(参见图2C)相对于玻璃板2的棱边200的布置优选稍稍向内朝着构件中部错位或者大致齐平,由此在装配或使用玻璃装配元件10时可避免损坏。对于所述轮廓成型的框架6与处于内部的玻璃板3的棱边300之间的间距x5来说有利的是,该间距至少为约1mm,由此可降低抽真空时间。所述轮廓成型的框架6与玻璃板2的棱边200之间的间距x6(参见图2c)设置为至少约1mm或更高。平均的横截面积Av相应于通过朝着玻璃装配元件的内部指向的框架几何结构、玻璃棱边200和300以及玻璃板表面1-2的区域120撑开的面积。
为了在安装到建筑业、技术装置等中时尽可能有效地利用玻璃板,玻璃板叠堆的相应最大的玻璃板1的棱边100(参见图2C)与固定区域601之间的间距x8应选择得尽可能小(典型地约1mm至3mm)。在其他安装情况下甚至可以有利地稍稍增大所述间距x8(例如增大到约5mm至10mm),从而使得玻璃板1显著地突出于所述轮廓成型的框架6,因为由此可进一步提高玻璃装配元件10的机械稳定性。
最靠近边缘密封装置601-604布置的间距保持件500与密封面6-1的最靠近间距保持件的内部区域之间的间距x7优选这样选择,使得一方面在玻璃板1的边缘区域中避免或降低由于作用的空气压力而导致的临界弯曲-拉应力并且另一方面还能够提供足够大的可抽真空的容腔4-3或足够大的横截面积Av。在对于玻璃板1使用厚度为例如3mm至6mm的未预加载或未硬化的玻璃时,应将所述间距x7调节到小于或等于约45mm的值上。对于硬化的和/或较厚的玻璃板1来说,也可以使用较大的间距(例如在玻璃厚度为10mm的情况下高达约70mm)。
在附图1、3、4、5、8中以侧向剖视图示出玻璃装配元件或其部件,其中,轮廓成型的框架布置在下部。本发明也将具有从上部安置的轮廓成型框架等的径向对称的组合以及结构包含在内,因为对于玻璃装配元件10来说这样不会改变本发明的优点。
对于具有轮廓成型框架6的弧形区域604的轮廓面603的构型来说,按照本发明可使用不同的几何结构或不同几何结构的组合。在图3中示出一些优选的实施例,其中,环绕的框架6在玻璃板表面1-2和2-2的边缘区域中与玻璃板1和2真空密封地连接。如图2、3A至3G所示,框架6的轮廓面603例如具有C形、U形、Z形、S形或Ω形、由不同的几何形状多件式组成的、分级的、弧形/或弧状和/或几何结构类似的形状或其组合。还可能的变型方案是,边缘密封装置601-604的部件例如超过玻璃板1的棱边平面100延伸(参见图3D、3E)和/或超过玻璃板2的表面2-2和/或超过玻璃板1的表面1-2(在此未示出)突出。在使用这种实施方式时需注意的是,框架6在简单的机械载荷的情况下(例如在包装、运输、安装玻璃装配元件10等类似情况时)就会受损并且从而会破碎并且因此优选通过附加的外部保护装置(包围部9)来保护。
轮廓成型的框架6可在固定区域601、602上例如为了附加地密封和/或为了耦合多个玻璃装配元件10或其他构件和/或为了产生通往框架装置、保持装置或操作装置等的连接而利用其他部件扩展或进行组合。
除了图3中的不同几何结构之外,所述轮廓成型的框架也可以在轮廓面603中设有另外的影响所述轮廓的强度的结构元件,例如卷边部、皱纹部、沟纹部或类似结构。也可以通过提供框架6在一定的界限内影响机械特性,所述框架由具有改变的厚度和/或具有改变的强度(例如借助于局部热处理)的金属材料构成。
图4示例性示出一些优选的实施例,其具有交变的弯曲半径,其中,框架6的轮廓面603具有C形的基本几何结构(大弯曲半径)并且区域609设有减小的弯曲半径,从而在所述区域中可有针对性地局部加强所述轮廓成型的框架。
根据图5,所述轮廓成型的框架6的特别优选的方案包括轮廓面603,所述轮廓面包含至少一个第一弧形区域604和至少一个第二弧形区域605(参见图5A至5E)。其中,所述弧形区域中的至少一个(605)靠近玻璃板表面1-2布置并且这些弧形区域604、605之间的接片区域606相对于棱边平面100、200至少部分地几乎平行或稍稍倾斜地延伸。弧形部中的弯曲部的直径优选调节到至少约1.0mm或更高的值上。弧形区域之间的区域606被这样确定尺寸,使得所述轮廓成型的框架良好地填充由玻璃板表面1-2和由棱边平面200构成的空间并且还能够提供尽可能大的抽真空空间4-3。轮廓面603与固定区域604、602之间的过渡区域607的弯曲半径优选这样适配,使得在这些部位上不会出现较大的变形。
图5A、5B示出一些实施例,其中,轮廓面603分别包括恰好一个第一弧形区域604和一个第二弧形区域605。特别优选的是下述构型方案,在所述构型方案中,根据图5C分别设置恰好两个或根据图5D分别设置恰好三个弧形区域604和605。通过使用四个或更多弧形区域虽然可进一步增大抽真空空间4-3中的容积,但是会由于需要更费事地制造轮廓部而提高成本。
出人意料地发现,通过框架部件的特殊布置甚至可进一步提高大规格玻璃装配元件的应用能力。做法在于,按照本发明这样地布置至少一个弧形区域605,使得该弧形区域在区域608中至少部分地直接接触玻璃板表面1-2(参见图5C,5D)。为了降低在此出现的摩擦力以及弧形区域605与玻璃板表面1-2之间的接触部位上的损坏,毗邻的材料的表面可设有降低摩擦的涂层或类似结构。
弧形区域609相对于主弧形部可设有另外的弯曲半径,通过提供弧形区域609(参见图5E)能够以有利的方式一方面进一步增大中间空间4-3的容积并且另一方面在一定界限内进一步提高框架的总强度,从而可特别是在密封面6-1、6-2上进一步降低机械应力。
图5中示出的实施例仅仅应被理解为示例性的。根据本发明,弧形区域604、605、607、609可设有可自由选择和/或彼此不同的弯曲半径,和/或,形成不同长度和/或设有不同倾角的区域606,和/或,使用其他几何结构的组合,以便得到稳定的和具有应用能力的玻璃装配元件10。
为了提供轮廓成型的框架6,可使用公知的弯曲成型方法例如冲压。但是这些方法对于约1500mm和更高的轮廓程度非常费事并且昂贵。轮廓成型的框架6以优选的方式通过滚子或滚轧成型方法、滑动牵引弯曲方法或这些方法的组合提供。已经证实,利用所述优选的方法能够以非常良好的精度和几乎任意的轮廓形状成本低廉地制造所述轮廓成型的框架6。在对于所述轮廓成型的框架6使用金属或金属合金时,所述轮廓成型的框架6的厚度优选设置为约50μm至约300μm。具体的材料厚度由使用人员根据所使用的轮廓结构以及所采用的材料来选择。优选在所述优选的厚度范围内选择所有材料的厚度。
所述轮廓成型的框架6与玻璃板1、2之间的密封面6-1、6-2优选包括玻璃焊剂、玻璃料、玻璃状材料或包含该材料的物质、金属或金属合金、无机复合材料、有机复合材料、溶胶-凝胶-连接、粘接剂和/或渗透固定的聚合物或者上述材料的组合。决定性的是,对于密封面6-1、6-2使用的材料应这样提供,使得确保在玻璃板1、2和所述轮廓成型的框架6上的良好附着以及玻璃装配元件10的足够的热机械强度。在特别优选的方案中,至少部分地使用在低温(<540℃)时软化的玻璃焊剂或包含所述玻璃焊剂的材料,所述材料具有与玻璃板1、2和所述轮廓成型的框架6相同的或者至少近似的热膨胀系数,并且优选在小于或等于约540℃的温度时熔融,并且包含元素铅、锂、铋、钠、硼、磷和/或硅的氧化物的至少一种。根据本发明的一个优选方案,如果分别直接彼此毗邻的材料组合框架-密封面与密封面-玻璃板之间的热膨胀系数差小于或等于约±1·10-6K-1,则对于所述连接得到应力特别少的优点。
为了在优选使用含玻璃焊剂的材料的情况下确保足够的机械强度和真空密封度,对于密封面6-1、6-2设置优选约20μm至约800μm范围内、优选约20μm至约600μm之间的厚度,而将密封面6-1、6-2的厚度设置到约1mm至约15mm范围内、优选约1mm至约10mm之间的值上。
通过使用金属框架6,对于密封面6-1、6-2的局部加热至少部分地利用所述金属框架的良好的电传导能力。在此,类似于电阻加热器地在框架上安置电极并且通过这种方式产生至少流经框架的部分的电流。
本发明的优选方案还包括用于在接触部位玻璃板-密封面-框架上改善附着并且从而特别是相对于剪切力改善可承载性的措施,所述措施例如通过施加附加的附着或润湿层和/或通过表面激活和/或通过表面氧化来设置。一个特别优选的实施例在于,给所述轮廓成型的框架6至少在固定区域601、602的向着密封面6-1、6-2取向的侧上至少部分地设置确定的表面粗糙度。由此可提供含玻璃焊剂材料在金属表面上的更好附着。
在固定区域601、602中可设置附加的结构元件,例如开口、卷边部、皱纹部、沟纹部、升高部、其他表面改变部或类似部,用于改善接触部位密封面-框架上的附着和可承载性和/或用于以确定的方式调节密封面的厚度。
在玻璃焊剂或含有类似物质的密封面6-1、6-2的情况下,所述轮廓成型的框架6特别优选包括至少一个组成部分,其至少部分地由至少一种金属合金、金属化合物或金属成分例如铁镍(FeNi)、铁镍铬(FeNiCr)、铁铬(FeCr)构成,和/或至少部分地由至少一种金属例如铂、钒、钛(不仅作为基础成分而且作为合金成分)、铬(作为合金成分)、铝(作为合金成分)、钴(作为合金成分)构成。已被证实特别合适的是例如下述可得到的合金:镍含量为约40%至约55%的铁镍合金(例如FeNi48或FeNi52)、铁镍铬合金(例如FeNi42Cr6、FeNi47Cr5-6、FeNi48Cr6等)、铬含量为约23%至约30%的铁铬合金(例如FeCr28)、铬含量为约15%至20%的特种不锈钢(例如X6Cr17)。也可采用其他合金成分。
为了提供密封面6-1、6-2,在另外的构型方案中可使用在低温下(低于约300℃)熔融的金属焊剂,其至少部分地包括下述物质锌、铟和/或锌铟合金中的至少一种和/或包含至少一种合金成分,所述合金成分包括元素Ag、Sb、Al、Bi、Cu、Au和Ni中的至少一种。因为在此连接物配对的热膨胀系数差稍大于含玻璃焊剂的密封面的情况,因此也可以使用这种金属或金属合金例如铝、另外的Fe-Ni钢等。
为了一方面完全得到金属焊料在玻璃表面1-2、2-2上的附着并且另一方面得到良好真空密封和长时间稳定的密封装置,需要在固定区域601、602的玻璃表面1-2、2-2或其至少部分上施加可焊接的和/或改善润湿的和/或反应作用和/或合金作用和/或点解激活的连接层和/或设有所述功能并且由多个涂层构成的层单元。但是这种涂层也可以施加在金属框架6的相应表面上。
有利的是,可以将DE 10 2007 030 031 B3中对于反应性连接层描述的材料以及其制造方法应用在由金属焊剂构成的密封面6-1、6-2上。
用于提供密封面6-1、6-2的至少一部分的另一方案提出,将例如由金属(例如铝)构成的箔或至少部分地在表面上设有这种材料的框架6与玻璃表面1-2、2-2连接,而不安置附加的密封材料。金属箔与框架之间的增附优选例如通过超声焊接或类似方法提供。
真空的产生以及玻璃装配元件10的真空密封的封闭通过至少一个安置在侧面的抽真空装置71进行。提出,在金属框架6的轮廓面603中设置例如钻孔或类似结构形式的小开口并且在该部位上借助于例如激光焊接安置圆形的抽真空管710。但是该方案已被证实不太适用,因为装配复杂、对于干扰敏感并且废品率高。取而代之的是,本发明可通过以下方式克服所述缺点,即,抽真空装置71在接触面抽真空装置-框架上包括至少一个皮碗区域,所述皮碗区域具有至少近似在形状方面跟随框架6的几何结构(参见图1C中的711),在其上至少部分地提供真空密封连接。由此得到至少部分地可良好变形并且从而不易受干扰的结构,从而可节省生产成本。替代地,所述皮碗区域也能够以不同于框架6轮廓的形状构成,但是其可以在皮碗区域的边缘上与框架6真空密封地连接。密封装置8被设置用于在抽真空并且达到优选至少小于或等于约1·10-1Pa的真空压力之后真空密封地封闭所述抽真空管或耦合元件710。
在参照本发明的玻璃装配元件及其制造方法的实施方式的情况下,特别是在参照抽真空装置、密封装置和真空产生装置的情况下,对于抽真空装置71可使用特别是所使用的材料、组成部分、结构、安装、提供方法、真空产生的实施等,就像在专利文献DE 10 2007 030 031 B3中描述的那样。
抽真空装置71(参见图1C,6A)包括至少一个抽真空管或耦合元件710,其被设置用于耦合到真空产生设备上和/或用于与至少一个另外的已被抽真空或待被抽真空的装置(例如另外的玻璃装配元件、已被抽真空的框架或保持结构、真空板或真空房屋立面元件或其他隔绝元件等)真空密封地连接,所述抽真空装置还包括至少部分地跟随其形状的皮碗区域711,在所述皮碗区域上至少部分地提供通往框架6的真空密封连接。与玻璃板1、2的真空密封连接通过区域631、632中的密封面6-1、6-2提供。
通过抽真空装置71,与传统方法不同地可以对于抽真空所需的开口设置较大的横截面积(与公知方法的1mm2至约3mm2相比至少约6mm2至20mm2甚至更高),从而可将抽真空时间特别是在分子流的压力范围内大大缩短到几十秒或更少。由此不仅缩短生产时间,而且也可以节省真空技术方面的投资成本。
抽真空管或耦合元件710优选具有圆形、椭圆形或卵形的横截面,但是也可以具有与此不同的几乎任意的几何结构,例如具有正方形、矩形、扇段形、可弯折或可变形或者波纹状或多元件式成形的横截面或类似物。在图2C中以侧面剖视图示出的抽真空管或耦合元件710在最简单的情况下具有圆柱形的形状,其中,两个侧面完全敞开。在管几何结构和安装方面可考虑另外的方案。抽真空管或耦合元件710可平行于玻璃板棱边(参见图2C)安装,但是也能够以任意的倾斜位置或向下安装。另外的实施例提出,抽真空管或耦合元件710或其部件进一步伸入到中间空间4-3中,但是在抽真空管710的向内指向的开口与所述棱边200、300之间设置优选至少1mm或更高的间距,由此不会不必要地延长抽真空时间。
抽真空管或耦合元件710以有利的方式设置在朝向指向的具有几何变形的部件、适配器、连接件、耦合件或类似物的外侧上,由此能够以非常简单的方式实现与真空器具的连接。
对于抽真空管或耦合元件710来说,材料和材料厚度这样设置,使得其可抵抗至少1bar的压力并且不出现细孔、裂纹或其他负面地影响玻璃透视性的微观损伤。在使用优选的金属材料的情况下,取决于相应具体的几何结构,约50μm至400μm的厚度已被证实是良好的。
优选的是,对于抽真空管或耦合元件710使用这种金属或者金属合金或者含有所述金属或金属合金的材料,对于跟随其形状的皮碗区域711也使用所述物质。有利的是,抽真空装置71通过例如多级的机械弯曲成型或者通过多级的深拉伸或类似方法由扁平的滚轧原料同时在一个件中提供。
特别优选的是,对于抽真空管或耦合元件710和跟随形状的皮碗区域711和轮廓成型框架6使用相同的或者在机械特性方面类似的材料。需要明确指出的是,对于抽真空管或耦合元件710、跟随形状的皮碗区域711和轮廓成型框架6也可使用不同的金属或金属合金。例如可以将由铁-镍(FeNi)、铁-镍-铬(FeNiCr)、铁-铬(FeCr)等构成的合金与含NiCr的化合物组合,而不会在玻璃装配元件10中给出限制或损害。在此决定性的仅仅在于,所采用的材料一方面可真空密封地彼此连接并且另一方面在使用玻璃装配元件10时没有材料疲劳。
有利的是设置这种材料,所述材料的热膨胀系数彼此之间差别不太大,从而降低连接部位上的热机械应力。在使用不同材料的情况下热膨胀系数的一定程度上的适配可在一定的界限内通过中间层、多层金属带或类似物的使用实现。
密封装置8在引用专利文献DE 10 2007 030 031 B3的情况下优选至少部分地包含金属的、在低温(小于约300℃)时熔融的密封材料,所述密封材料优选包括元素锌和/或铟、其合金以及包含所述材料作为主要成分的化合物,其中,可加入另外的合金物质,所述另外的合金物质包含元素Ag、Sb、Al、Bi、Cu、Au、Ni等中的至少一种。真空密封度的提供在抽真空过程结束之后借助于事先放入抽真空管或耦合元件710中的原料的公知的熔融方法(例如通过加热螺线、激光器或类似物引入热)实现。
由于本发明的框架和抽真空装置由金属和金属合金构成,因此对于密封装置8得到另外的有利方案。其在于,由于所设置的材料的非常高的热传导能力(与例如由玻璃状材料构成的边缘密封装置相比),优选即使在较高的温度下(高于约540℃的玻璃变形温度)也可以进行真空密封。对于密封装置8优选至少部分地使用在高于约600℃的温度范围内熔融的金属密封材料(硬焊料),其优选包括元素银、铜和/或镍作为主要组成部分。所述密封能够以下述方式进行,即,在玻璃装配元件10中达到期望的真空压力之后,抽真空管或耦合元件710通过机械地压紧或挤压和/或通过硬焊料借助于热引入(例如通过辐射、感应加热或类似方法)引起的局部熔融而被真空密封地封闭。由于所述优选的密封材料的较高的熔融温度,现在甚至可以对于密封装置8所需的原料并且必要时对于持久密封所需的连接层事先至少部分地作为抽真空装置71的组成部分(例如以涂层或涂覆物、扇段或类似物的形式)在密封装置8与抽真空管或耦合元件710之间提供(参见专利文献DE 10 2007 030 031 B3)。
为了持久地得到真空,有利的是,在玻璃板组合的至少一个抽真空空间4-1、4-2、4-3中布置至少一种收气材料或含收气材料的装置400(收气装置)。根据一个优选的实施方式,收气材料或收气装置优选至少绝大部分安置在抽真空区域4-3中,因为在该区域中存在特别大的容腔并且由此可毫无问题地放入并且能够以适当的方式激活足够量的收气材料。为了收气,优选使用至少一种元素钡、镁,特别优选使用包含熔点高的元素例如钍、锆、铝、钛等的物质或它们的组合。所述激活优选通过局部的热蒸发进行,所需的能量例如通过电子装置、激光器装置、微波装置、等离子体装置或感应装置提供。由于本发明的边缘密封装置601-604和抽真空装置71由金属材料构成,因此收气装置优选直接与它们连接或接触,从而使得激活所需的热能通过边缘密封装置或抽真空装置的相应部分的局部变热进行。在通过例如激光辐射或类似物经由玻璃板1、2耦合输入热能时可将形成边缘密封装置或抽真空装置的金属的良好热传导性有针对性地用于局部冷却,由此不损害玻璃装配元件10的其他组件和部件。
已被证实有利的方案是,边缘密封装置601-604并且必要时抽真空装置71的几何结构和布置这样选择,使得它们在使用期间也至少不突出于玻璃板1的平面100(参见图2C)。由此,玻璃装配元件10例如至少部分地以垂直的或倾斜的位置竖立地装配在玻璃棱边100上,而不会在边缘密封装置或抽真空装置上产生损伤。
根据图1C,玻璃装配元件10可以在边缘上至少部分地设置包围部9或类似物。所述包围部9例如可如图所示具有C形横截面形状或L形横截面形状。由此可避免运输、安装等时玻璃棱边以及边缘装置和抽真空装置的机械损伤以及不期望的腐蚀性环境影响。对于包围部9可使用不同的结构,所述结构例如包含金属、塑料和聚合物、纤维复合材料、木材等以及上述材料的组合。包围部9在区域9-1、9-2和/或9-3中的一个中至少部分地借助于粘接以夹紧装置或压紧装置或夹紧与压紧装置的组合或者类似物的形式与至少一个玻璃板1、2耦合。所述区域9-1、9-2、9-3在此可以视玻璃装配元件10的具体使用目的而定不仅可在所使用的材料方面而且可在几何结构方面不同地设计。包围部9可至少部分地设为玻璃装配元件10的固定或装配装置的一部分和/或设有附加的绝热、防扩散和/或真空密封功能。
所述区域9-1、9-2、9-3优选包含至少一种粘接-、附着-、密封-、截止物质和/或填充部分,所述填充部分优选选自下述材料组:丙烯酸酯、腈基丙烯酸酯、树脂、环氧体系、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯、醋酸酯、聚硫化物、硅树脂体系、共聚物、橡胶弹性物质和类似物。也可以使用防扩散的复合物体系或材料组合,它们部分地包含薄的金属箔、设有金属和/或氧化物层的的箔或类似物。
为了改善地保护边缘密封装置601-604免受腐蚀性影响,包围部9与边缘密封装置6或抽真空装置71之间的空间9-4可设有阻止水蒸汽和/或吸收水蒸汽的组分例如干燥剂或类似物。通过将绝热材料例如矿物棉、聚苯乙烯或类似物放入到空间9-4中可在边缘区域中进一步降低玻璃装配元件10的热损失。在一定的前提条件下在空间9-4中还可以提供相对于外部的空气压力降低的压力,从而可进一步改善边缘区域中的绝热。
利用本发明的玻璃装配元件10及其制造方法可在角部区域的敏感性方面克服传统玻璃装配元件的上述缺点。一个优选的实施例包括完全闭合的细丝细工或微型化的边缘密封装置600(参见图6A),其包含至少一个具有区域621、622、623的角部连接部分62,这些区域在区域624中与固定区域601、602和框架6的棱边部分的轮廓面603真空密封地接合。优选在每个角部中均设置角部连接部分62。玻璃板1或2通过密封面6-1或6-2与这些区域601、621或602、622连接,以便通过这种方式对于玻璃装配元件10提供真空密封的包围部。
出人意料的是,这种细工细丝的边缘密封装置600甚至可用来提供2000mm×2500mm或更高的大尺寸玻璃装配元件。该优点可归因于:在本发明的边缘密封装置600的情况下,玻璃板1、2、3被这样布置,使得由玻璃板构成的叠堆和边缘密封装置在提供密封面6-1、6-2(参见特别是高达约500℃的高过程温度)时自身调整并且稳定化。由此在制造玻璃装配元件时可最大程度上放弃费事复杂并且从而成本高的保持和压紧装置。
角部连接部分62的角部不尖锐地构成,而是优选设有一定的倒圆部。该倒圆部或曲率部的尺寸可根据例如玻璃装配元件的形状和尺寸、具体装配和应用条件等而变化。通过这个圆形的构型可以的是,机械力到玻璃表面1-2、2-2上的耦合输入不是恰好在所述角部上进行,而是可远离玻璃板1、2的角部进行,由此可最大程度上避免在所述角部处或其紧邻区域的微观损伤处出现,所述微观损伤例如在裁切玻璃板时出现。
角部连接部分62的区域623不必在接触区域624之间的整个区域中具有与区域603相同或类似的侧向轮廓几何结构(参见图2、3、4)。但是决定性的是,框架6和角部连接部分62的侧向轮廓几何结构至少在接触部位框架-角部连接部分624处几乎相同,至少非常类似。通过这种方式可将各部件在制造玻璃装配元件时精确地并且无应力地彼此接合。持久的真空密封连接可在所述连接配对件彼此竖直或倾斜布置的情况下进行并且可通过公知的方法例如保护气体焊接等制造。一个优选的方案在于,通过激光焊接提供所述连接。在此,所述连接配对件角部连接部分62和框架6在接触部位624处要么被置于对接位置中要么被置于稍稍重叠的位置中并且接着被真空密封地焊接。
另一特别优选的实施例提出,通过特殊的钎焊方法在使用硬焊料的情况下在典型的约600℃至约1000℃之间、优选约650℃至约900℃之间范围内的工作温度的情况下进行连接。所述特殊的钎焊方法例如这样设置,使得角部连接部分62首先被精确地放入到特殊的工具中。框架6的分别与角部连接部分毗邻的棱边部分被侧向地这样插入到所述工具中,使得产生接触区域624,在所述接触区域中,连接配对件彼此重叠,其中,重叠区域624的宽度优选在至少约1mm至约10mm的范围内选择。钎焊材料优选包括一种物质,所述物质至少部分地包含元素银、铜和/或镍作为组成部分。在将例如呈膏体、丝线、箔或类似物(必要时呈熔剂)形式的钎焊材料安置在接触区域624或至少其紧附近之后,区域624通过例如感应加热变热,从而导致钎焊材料的熔融。所述特殊工具用于局部地进行所需的适配和间隔保持,从而在冷却之后存在真空密封的和可良好地承受机械载荷的连接。钎焊料的厚度优选调节到约10μm至约250μm之间的值上。
需指出的是,对于提供接触区域624优选的材料、装置和方法也可以用于提供例如所述至少一个抽真空装置71与框架6之间的接触区域625并且是本发明的组成部分。
如果对于轮廓成型框架的棱边部分和角部连接部分这样地设置跟随形状的几何结构,使得沿着密封面6-1、6-2之间的整个接触区域624不进行从外向内或反过来的轮廓侧的转换(参见例如图1A至1C、3F、3F、4B、4B、5B至5E),则得到特别稳定的连接。所述优点的原因是,通过所述特别优选的构型方案可进一步降低密封面6-1、6-2处的机械应力。在所述连接624沿着玻璃板棱边重叠的情况下在密封面6-1、6-2中出现的台阶和高度差(参见轮廓厚度加上钎焊层的厚度)可通过密封面的适配厚度来补偿。
轮廓成型框架6的棱边部分、抽真空装置71和轮廓成型框架6的角部连接部分62的另外的方案至少部分地包括给表面设置渗透固定的涂层和/或表面改性(例如通过氧化),由此可进一步防止玻璃分子扩散到玻璃装配元件10的内部并且由此可实现构件的较大寿命。
图6以俯视图示例性示出边缘密封装置600,其中,区域621、622、623彼此间的间距在倒圆部、弯曲部或曲率部(参见图2A中的间距x1至x4)中也保持恒定。在那里所示的对称实施方式中,倒圆部或曲率部构造为具有共同圆心点的圆段。但是对于区域601至603和621至623等也可以使用不同于圆形的几何结构、不同的参考点、不同的延伸尺寸x1、x2。也可以设想下述角部连接部分62,其中,区域621、622具有不同程度地压印的弯曲部、曲率部或类似物。
此外需明确指出的是,角部连接部分62可以配备有与在文字部分和附图中对于棱边部分、抽真空管或耦合元件710和跟随形状的组成部分711描述的那样相同或至少类似的材料和组成部分、相同或至少类似的结构和方法技术措施(参见例如卷边、沟纹、涂层等)。
已被证实特别有利的是,通过边缘密封装置、角部连接部分和围框装置的布置可在玻璃棱边200、300与框架之间设置完全环绕的开口。环绕的开口与公知的真空隔绝玻璃相比设有大得多的横截面积(至少约6mm2至20mm2或更高),从而使得远离抽真空装置的气体分子不再必须运动经过玻璃板之间的非常窄的开口的整个路径以被泵出。利用本发明可以在环绕的开口4-3与中间空间4-1、4-2之间提供适当的压力降,从而使得分子现在在玻璃装配元件的所有侧上同时运动到最近的开口部分中并且可经由所述开口供应给抽真空装置。
为了制造本发明的边缘密封装置600得到下述简化的方法流程:
提供具有棱边部分和角部连接部分62的框架原料;
提供抽真空装置71;
将框架原料裁切到相应玻璃装配元件的期望尺寸上;
在至少一个框架6中提供至少一个缺口或开口以接收抽真空装置71;
组装各个部件6、71、62并且提供真空密封的连接624、625。
在图6B中示意性示出对于提供边缘密封装置600所需的结构组成部分。在该示例性示出的实施例中,抽真空装置71单独地布置在框架6的棱边部分之一上并且由此与角部区域稍稍间隔开,由此可进一步降低机械应力。为此,将轮廓成型框架6分为部件6a和6b并且接着将抽真空装置71通过接触部位625与这些部件6a和6b连接(参见图6a)。为了实现与真空设备的简单耦合,抽真空管或皮碗区域711优选稍稍突出于框架6的边缘。在抽真空和真空密封地封闭之后,可将抽真空管或皮碗区域缩短到期望长度上。
边缘密封装置600也包括下述方案,其中,抽真空装置71直接是角部连接部分62的组成部分和/或直接在接触部位624处与角部连接部分62连接。相应零件6、71、62的数量和形状以及边缘密封装置600的几何结构可不同于图6B并且由使用者根据相应的具体情况确定。
下面描述的用于制造玻璃装配元件10的方法在引用本发明的用于边缘密封(6,6-1,6-2)、抽真空(72)和角部连接(62)的装置的情况下是本发明的特别优选的实施例。还存在与其他方法进行另外组合和改进的可能性。
在根据图7的第一方法步骤中,该方法包括提供玻璃板1、2、3(例如裁切、清洁、边缘脱层、必要时至少在密封面6-1、6-2中激活玻璃表面)和提供边缘密封装置600(例如清洁、激活玻璃板表面)。在优选的方案中,间距保持件5与玻璃表面1-2、3-1、3-2和/或2-1固定连接,和/或可在组装或安装玻璃板时安放到玻璃表面上。
在第二步骤中(参见图8A),将密封材料610、620施加在边缘密封装置600的平行于玻璃板1、2、3的表面延伸的外区域601、602、621、622、631、632上和/或玻璃表面1-2、2-2的相关部分上。决定性的是,密封材料的位置精确和准确的施加在使用例如计量系统的情况下环绕地并且无任何中断、开口或类似物地进行。优选的密封材料610、620优选包括玻璃状材料和/或包含在低温时软化的玻璃(例如玻璃焊料、玻璃料或类似物)的物质,其优选以含结合剂和/或溶剂的膏体、悬浮体、箔、带或类似形式出现。
接着将玻璃板相继安放在密封材料610、620上,从而得到在图8C中示出的叠堆。该叠堆的提供原则上也能够以颠倒的顺序实现,其方式是,首选将玻璃板叠放在一起并且接着再施加围框装置。
第四步骤包括在抽真空管/耦合元件710与真空设备之间提供机械连接以及组装所述叠堆并且由此在密封面6-1、6-2中提供真空密封度。
所述组装优选通过密封材料借助于热处理的熔融进行。有利的是,对于可靠的密封面6-1、6-2所需的特别均匀的压紧在整个构件尺寸上至少绝大部分通过玻璃板1、2、3的自重提供。接着存在一种玻璃装配元件(参见图8D),其由于尚缺失的真空而不具有绝热特性。
根据第五方法步骤,在玻璃装配元件10内部优选通过在外部空气压力条件下借助于真空设备抽真空来提供所需的真空条件。所述抽真空优选也可以在组装期间开始,确切地说恰好在熔融的密封材料尚未完全固化或硬化并且可通过力变形的时刻开始。通过负压提供的附加压紧是特别有利的,因为通过从外部作用的空气压力可提供特别均匀的压力并且由此熔融的密封材料可更好地补偿制造引起的公差、尺寸误差等。
在达到至少10-1至10-3Pa及以下的真空压力之后,利用所述方法真空密封地封闭所述抽真空管710。通过激活收气装置400可进一步改善真空条件。
所述组装、抽真空和真空密封的封闭也可以在真空条件下进行。
随着持久真空的提供结束绝热的玻璃装配元件10的制造,利用该玻璃装配元件可实现特别好的约0.5至约0.3W/(m2K)甚至更低的绝热值(U值)。
所示的实施例不仅能够以所示的形式使用,而且也能够进行这些实施例的组合。
所述结构元件不仅包含玻璃或类似板材料的使用,这对于透明或半透明结构元件是特殊情况。原则上可采用所有的材料,其能够以大型板状或弧形或弯曲的几何结构制造、满足足够的机械强度并且适合于真空。
在上述说明书、附图和权利要求书中公开的本发明特征单个地或组合地对于实现本发明的各种构型具有重要意义。
Claims (16)
1.一种绝热的玻璃装配元件,其包括:
一个玻璃板组合,该玻璃板组合具有外部的第一玻璃板和外部的第二玻璃板,其中,外部的第一玻璃板在所有侧上以突出面突出于外部的第二玻璃板;
一个具有间距保持件的间距件装置,所述间距保持件被设置用于调节这些玻璃板之间的间距;和
一个边缘密封装置,该边缘密封装置被设置用于使这些玻璃板之间的中间空间相对于周围环境密封并且包括轮廓成型的框架,所述框架真空密封地固定在外部的第一玻璃板内侧的突出面上,其中,
该玻璃装配元件被设置用于在所述中间空间中形成相对于外部大气压降低的压力,
其特征在于:
所述框架真空密封地固定在外部的第二玻璃板的外侧上并且在外部的第二玻璃板的侧边缘上形成与所述中间空间连接的抽真空空间;并且
设置至少一个抽真空装置,所述抽真空装置被设置用于穿过所述框架对所述抽真空空间进行抽真空。
2.根据权利要求1所述的玻璃装配元件,其中,
所述框架具有固定区域和轮廓面,在所述固定区域上,所述框架与所述玻璃板连接,所述轮廓面具有多个弧形区域,所述弧形区域沿着这些玻璃板的侧边缘延伸并且在平行于或垂直于所述突出面的方向上弧形弯曲。
3.根据权利要求2所述的玻璃装配元件,其中,
所述框架的轮廓面在所述弧形区域之间几乎垂直于或几乎平行于所述突出面定向。
4.根据权利要求2或3所述的玻璃装配元件,其中,
向着外部的第一玻璃板指向的弧形区域的内侧至少部分地接触。
5.根据上述权利要求中至少任一项所述的玻璃装配元件,其中,在这些玻璃板上设置第一密封面和第二密封面,这些密封面平坦地并且彼此平行地构成并且在这些密封面上所述框架的固定区域分别相应地与外部的第一和第二玻璃板连接。
6.根据权利要求中5所述的玻璃装配元件,其中,第一密封面和第二密封面包含玻璃焊剂;
在小于600℃、特别是小于540℃的情况下变软;
具有热膨胀系数,所述热膨胀系数与玻璃板和框架的热膨胀系数相匹配;并且
包含元素铅、锂、铋、钠、硼、磷和硅的氧化物的至少一种。
7.根据权利要求5或6所述的玻璃装配元件,其中,
外部的大气压力作用在第一和第二固定区域上。
8.根据权利要求5至7中至少任一项所述的玻璃装配元件,其中,
第一密封面的向着抽真空空间指向的内边缘与下一间距保持件的垂直距离小于或等于50mm。
9.根据上述权利要求中至少任一项所述的玻璃装配元件,其中,所述框架具有下述特征中的至少一个:
所述框架具有至少一个C形、U形、Z形、Ω形或S形轮廓;
所述框架具有稳定元件例如卷边、皱纹或沟纹;
所述框架具有厚度变化;
所述框架具有强度变化;
所述框架具有小于500μm、特别是小于300μm并且大于50μm、特别是大于70μm的厚度;
所述框架包含铁镍(FeNi)、铁镍铬(FeNiCr)、铁铬(FeCr)、铂、钒、钛、铬和钴、特别是镍含量为40%至约55%的铁镍合金、铁镍铬合金、铬含量为23%至30%的铁铬合金或铬含量为15%至20%的不锈钢中的至少一种;和
所述框架具有至少三个弧形区域。
10.根据上述权利要求中至少任一项所述的玻璃装配元件,其中,框架包括棱边部件和角部连接部件,所述棱边部件沿着玻璃板的棱边延伸,通过所述角部连接部件在玻璃板的角部区域中将每两个相邻的棱边部件相连接,其中,角部连接部件分别包括倒圆的、特别是多重弧形的材料带。
11.根据上述权利要求中至少任一项所述的玻璃装配元件,其中,
抽真空装置包括至少一个抽真空管道和至少部分地与框架的轮廓相适配的皮碗区域,所述抽真空管道被设置用于耦合到真空装置上,所述皮碗区域与所述框架真空密封地连接。
12.根据上述权利要求中至少任一项所述的玻璃装配元件,其中,
在外部的第一与第二玻璃板之间设置至少一个内部的玻璃板,该内部的玻璃板的面积小于外部的第一玻璃板的面积,其中,这些玻璃板之间的中间空间通入到所述抽真空区域中。
13.根据权利要求12所述的玻璃装配元件,其中,所述至少一个内部的玻璃板与边缘密封装置不直接相邻。
14.根据上述权利要求中至少任一项所述的玻璃装配元件,其中,
抽真空空间包含至少一个传感器装置、测量装置和收气装置。
15.一种结构元件,其具有根据上述权利要求中至少任一项所述的玻璃装配元件。
16.一种用于制造根据权利要求1至14中至少任一项所述的玻璃装配元件(10)的方法,具有下述步骤:
提供玻璃板作为具有间距保持装置的间距保持件的玻璃板叠堆、边缘密封装置的框架材料和抽真空装置;
将边缘密封装置框架的材料裁切到期望的尺寸并且由此提供棱边部件和角部连接部件;
在边缘密封装置的框架材料中提供至少一个开口并且将所述抽真空装置接纳到所述开口中;
组装所述玻璃板叠堆、边缘密封装置的框架和抽真空装置并且提供所述棱边部件、角部连接部件和抽真空装置的真空密封的连接以形成环绕的框架并且形成所述框架与所述玻璃板叠堆的外部的玻璃板的外侧的真空密封的连接。
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