CN107449549A - 一种检测真空玻璃真空度的石英管装置及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种检测真空玻璃真空度的石英管装置，包括一端开口的圆筒状石英管，在石英管内设有能够自由移动的金属丝，在石英管外表面高温烧结有标识真空度值的刻度线；利用该装置检测真空度时，先将石英管装置安放于两块玻璃间，封接后在高温下抽真空并进行密封，当温度降到常温时，对比金属丝所处位置是否为第二组刻度线处，以此判断真空度值是否符合所需要求；由于在真空玻璃中预先安放了本装置，所以利用抽真空时的高温即可完成真空度的检测，无需对玻璃单独加热，因而可以节省大量时间和能耗成本；另外，在使用含有本装置的真空玻璃时，可随时读取真空度值，所以无需送到专业机构进行检测，可间接节省检测、维修的费用。

Description

一种检测真空玻璃真空度的石英管装置及其检测方法
技术领域
本发明属于真空玻璃生产检测技术领域，具体涉及一种检测真空玻璃真空度的石英管装置及其检测方法。
背景技术
真空玻璃属于节能玻璃的一种，目前在被动式低能耗建筑中被大量使用，而真空度成为评价真空玻璃优劣的重要指标之一。
目前检测真空度的方法是先对上层玻璃加温，通过两个玻璃中间稀薄的空气将热量传导至下层玻璃，当两块玻璃温度相等时，记录所耗费的时间，通过该时间来估算两块玻璃间真空度数值，该方法需要约5小时，时间长，成本较高；其它检测方法还包括光弹法和动态法，但是由于对设备、人员和环境的要求较高，在实际的生产过程中操作难度较大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种检测真空玻璃真空度的石英管装置及其检测方法，可降低检测成本、缩短检测时间，并具有操作容易、结果直观的优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种检测真空玻璃真空度的石英管装置，包括一端开口的圆筒状石英管，在石英管内设有能够自由移动的金属丝，在石英管外表面高温烧结有标识真空度值的刻度线。
进一步的，所述石英管的外直径3mm，内直径1.82～1.84mm，长65～80mm。
进一步的，所述金属丝为长5mm、直径1.79～1.81mm的钢丝。
进一步的，所述刻度线分为三组：第一组刻度线为一条，设于距管底 4.4～5.4mm之间；第二组刻度线有三条，依次间隔1mm设置于距管底 26.6～32.6mm之间；第三组刻度线有四条，依次间隔1mm设置于距管底 44.5～64.5mm之间。
一种利用石英管装置检测真空玻璃真空度的方法，包括以下步骤：
步骤一：在室温常压条件下，将装有金属丝的石英管装置放入两块玻璃之间，石英管装置与玻璃边角处的抽气孔呈对角位置，再将两块玻璃边缘缝隙采用玻璃粉材料在500～600℃高温下进行封接处理；
步骤二：在300～380℃的温度下对两块玻璃进行排气抽真空，使压力降至 -0.02～-0.08MPa，在此过程中，金属丝距管底相近一端受到的压力大于另一端，在两端压差作用下，其从管底移动到第三组刻度线附近；随后将玻璃抽气孔进行融化切断，以达到完全密封；
步骤三：待温度降至室温时，金属丝从第三组刻度线附近移动到第二组刻度线处，表明该真空玻璃的真空度达到要求值；若没有到达第二组刻度线处，则需要重新调整步骤(2)的抽真空压力值，直到达到要求为止。
本发明的有益效果：
由于在生产真空玻璃时就装入了石英管装置，所以可以利用排气抽真空时的高温条件同时完成真空度的检测，而无需用传统方法对玻璃进行单独加热，因而可以节省大量时间和能耗成本；除此而外，真空玻璃常常作为某些装置的组成部分，在使用过程中，当这些装置出现故障需要检测时，由于可直接读取玻璃内石英管装置所显示的真空度值，进而判断出前述故障是否因为真空玻璃真空度所导致，而无需将真空玻璃卸下并送到专业机构进行检测，可间接节省检测、维修的费用。
附图说明
图1为石英管装置结构示意图；
图2为石英管装置在真空玻璃内的安放透视图；
图中，1、石英管，2、第三组刻度线，3、第二组刻度线，4、钢丝，5、第一组刻度线，6、抽气孔，7、玻璃。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1：
如图1所示，一种检测真空玻璃真空度的石英管装置，包括一端开口的圆筒状石英管1，所述石英管1的外直径3mm，内直径1.82mm，长70mm，在石英管1内设有能够自由移动的钢丝4，该钢丝4长5mm，直径1.80mm，在石英管 1外表面高温烧结有标识真空度值的刻度线，所述刻度线分为三组，第一组刻度线5为一条，设于距管底5.4mm处；第二组刻度线3有三条，依次间隔1mm设置于距管底28.6～31.6mm之间，第三组刻度线2有四条，依次间隔1mm设置于距管底56.0～60.0mm之间。
一种利用石英管装置检测真空玻璃真空度的方法，包括以下步骤：
(1)如图2所示，在室温常压条件下，将装有钢丝4的石英管装置放入两块玻璃7之间，石英管装置与玻璃7边角处的抽气孔6呈对角位置，再将两块玻璃7边缘缝隙采用玻璃粉材料在500℃高温下进行封接处理；
(2)在320℃的温度下对两块玻璃7进行排气抽真空，使压力降至-0.02MPa，在此过程中，钢丝4距管底相近一端受到的压力大于另一端，在两端压差作用下，其从管底移动到56.5mm处，即第三组刻度线2附近；随后将玻璃抽气孔6进行融化切断，以达到完全密封；
(3)待温度降至室温时，钢丝4从第三组刻度线2附移动到29.6mm处，即第二组刻度线3处，表明该真空玻璃的真空度达到要求值，检测作业完成。
实施例2：
如图1所示，一种检测真空玻璃真空度的石英管装置，包括一端开口的圆筒状石英管1，所述石英管1的外直径3mm，内直径1.83mm，长75mm，在石英管1内设有能够自由移动的钢丝4，该钢丝4长5mm，直径1.81mm，在石英管 1外表面高温烧结有标识真空度值的刻度线，所述刻度线分为三组，第一组刻度线5为一条，设于距管底5.4mm处；第二组刻度线3有三条，依次间隔1mm设置于距管底29.5～32.5mm之间，第三组刻度线2有四条，依次间隔1mm设置于距管底59.5～63.5mm之间。
一种利用石英管装置检测真空玻璃真空度的方法，包括以下步骤：
(1)如图2所示，在室温常压条件下，将装有钢丝4的石英管装置放入两块玻璃7之间，石英管装置与玻璃7边角处的抽气孔6呈对角位置，再将两块玻璃7边缘缝隙采用玻璃粉材料在550℃高温下进行封接处理；
(2)在350℃的温度下对两块玻璃7进行排气抽真空，使压力降至-0.08MPa，在此过程中，钢丝4距管底相近一端受到的压力大于另一端，在两端压差作用下，其从管底移动到60.5mm处，即第三组刻度线2附近；随后将玻璃抽气孔6进行融化切断，以达到完全密封；
(3)待温度降至室温时，钢丝4从第三组刻度线2附移动到31.5mm处，即第二组刻度线3处，表明该真空玻璃的真空度达到要求值，检测作业完成。
通过以上两个实施例可知，在常用真空玻璃真空度(-0.02～-0.08MPa)范围内，本装置检测结果均满足要求。
石英管装置的刻度及检测原理：
本发明主要采用气体的热胀冷缩原理以及气体动态方程实现对真空度的检测。
(1)在室温下将5mm长的金属丝装入石英管中的第一组刻度线处，则第一组刻度线距管底区域内的空气质量为：m＝ρ*V＝1.293*h*πr2
其中：ρ空气密度，V为该区体积，h为该区长度，r为石英管横截面半径；
理想气体状态方程为：P*V＝n*R*T
其中：P是理想气体压强、V是理想气体体积、n是理想气体物质的量、R 是理想气体常数8.31441、T是理想气体热力学温度(273.15+t)；
(2)当温度在300～380℃下对装有石英管的玻璃排气抽真空时，由如下关系：
当排气抽真空到P0(例如P0＝-0.02MPa)时，由于玻璃内以及石英管开口一段处于真空状态，而同时第一组刻度线距管底区域内受到高温作用，该区内的空气膨胀，两者共同作用下，金属丝会向石英管开口一端移动，不过由于该区空间有限，空气量较少，当膨胀到一定体积后，作用力便会大幅减弱，进而使金属丝两端受力相等，到达平衡位置，此时，
P0＝-0.02MPa＝n*R*T/V，n＝m/M，V＝πr2*h’
m为气体质量、M为空气摩尔质量M＝28.959，h’为平衡位置距管底的距离。
根据以上各式可得：
h'＝[m*R*(273.15+t)]/[M*πr2*P0]
＝[8.31441*(273.15+t)*m]/[28.959*3.14*r2*P0]
(3)随着温度降到室温(24℃)，由于第一组刻度线距管底区域空气收缩，金属丝从原来的平衡位置h’处向管底方向移动，直到新的平衡位置h”为止。
通过h’和h”分别与各自对应温度下的真空度值，在石英管上刻度出第三组刻度线和第二组刻度线。
通过上述三步的计算和刻度，得到了一定温度、一定真空度值下金属丝所在位置(h’和h”)与真空度的关系，最终按照此刻度关系对其它真空玻璃的真空度进行检测，并判断是否达到所需的真空要求。

Claims (5)

1.一种检测真空玻璃真空度的石英管装置，其特征在于：包括一端开口的圆筒状石英管(1)，在石英管(1)内设有能够自由移动的金属丝，在石英管(1)外表面高温烧结有标识真空度值的刻度线。
2.如权利要求1所述的一种检测真空玻璃真空度的石英管装置，其特征在于：所述石英管(1)的外直径3mm，内直径1.82～1.84mm，长65～80mm。
3.如权利要求1所述的一种检测真空玻璃真空度的石英管装置，其特征在于：所述金属丝为长5mm、直径1.79～1.81mm的钢丝(4)。
4.如权利要求1所述的一种检测真空玻璃真空度的石英管装置，其特征在于：所述刻度线分为三组，第一组刻度线(5)为一条，设于距管底4.4～5.4mm之间；第二组刻度线(3)有三条，依次间隔1mm设置于距管底26.6～32.6mm之间，第三组刻度线(2)有四条，依次间隔1mm设置于距管底44.5～64.5mm之间。
5.利用权利要求1～5任一所述的石英管装置检测真空玻璃真空度的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在室温常压条件下，将装有金属丝的石英管装置放入两块玻璃(7)之间，石英管装置与玻璃边角处的抽气孔(6)呈对角位置，再将两块玻璃边缘缝隙采用玻璃粉材料在500～600℃高温下进行封接处理；
步骤二：在300～380℃的温度下对两块玻璃(7)进行排气抽真空，使压力降至-0.02～-0.08MPa，在此过程中，金属丝距管底相近一端受到的压力大于另一端，在两端压差作用下，其从管底移动到第三组刻度线(2)附近；随后将玻璃抽气孔(6)进行融化切断，以达到完全密封；
步骤三：待温度降至室温时，金属丝从第三组刻度线(2)附近移动到第二组刻度线(3)处，表明该真空玻璃的真空度达到要求值；若没有到达第二组刻度线(3)处，则需要重新调整步骤二的抽真空压力值，直到达到要求为止。
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