CN202742747U - 一种压力自平衡真空玻璃无变形复合结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压力自平衡无变形真空玻璃复合结构，包括三层玻璃结构，其中真空玻璃结构置于上、下两片玻璃结构之间，真空玻璃结构与另两片玻璃结构的每一对应平面之间有空腔，两个空腔之间设有一压力平衡自动调节装置连通两个空腔，所述压力平衡自动调节装置可为直通U型管或一端连接有气囊的U型管。本实用新型提供的真空玻璃复合结构，当其受到外力或风载荷作用时，玻璃变形导致空腔压力变化可通过压力自动平衡装置使两个空腔压力始终平衡，这样的话夹在中间的真空玻璃两面压力始终相等，真空玻璃不会产生应力和变形，从而提高了真空玻璃的承载性能及安全可靠性应用，具有较好的实用价值。
Description
技术领域
本实用新型属于玻璃深加工技术领域，涉及一种复合玻璃结构，特别是指高隔热、高隔音、高安全性复合真空玻璃结构。
背景技术
真空玻璃是一种具有优良隔热保温的玻璃制品，目前已在建筑门窗、幕墙及家电等领域得到应用。
真空玻璃的制作是采用两块平板玻璃周边用低熔点玻璃封接，两片玻璃之间内设多个支撑物，并将间隙抽成真空，其真空度要求达到10-2Pa以上。对于这种结构，由于大气压差的存在，会在真空玻璃内部产生明显的持久应力。典型的真空玻璃结构如图1A所示，其中数字101表示两片平板玻璃，102表示支撑物，103表示低熔点玻璃封接层，104表示抽气孔；该真空玻璃的应力分布状态显示于图1B中，其中数字105表示真空玻璃边部应力，106表示支撑点处玻璃外表面弯曲拉应力，107表示支撑物对玻璃的接触应力。
由于真空玻璃内部持久应力的存在，极大地降低了真空玻璃的强度及其可靠性应用，相对其他建筑玻璃品种，真空玻璃是一种最“脆弱”的玻璃，无法抵抗较大的外力及弯曲变形，在服役过程中受外力作用很容易破碎。因此，真空玻璃作为一种非安全玻璃而不能用于玻璃幕墙上，真空玻璃的产业化应用受到了一定的限制。解决真空玻璃应用的瓶颈问题的途径是：要么提高真空玻璃的强度，要么设计出一种结构单元，使得真空玻璃在服役中不受力或少受力。前一种途径可采用钢化玻璃和低熔点熔封技术来实现，目前还有较大难度。本实用新型属于后一种途径。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种在服役中不受力或少受力的复合真空玻璃结构，即一种压力自平衡真空玻璃无变形复合结构，使其即使受外载作用时，仍能保证真空玻璃无应力和变形，从而大大降低真空玻璃破碎概率，提高真空玻璃的安全可靠性应用及拓宽应用范围。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种压力自平衡真空玻璃无变形复合结构，包括三层玻璃结构，其中真空玻璃结构置于上、下两片玻璃结构之间，真空玻璃结构与另两片玻璃结构的每一对应平面之间有空腔，两个空腔之间设有一压力平衡自动调节装置连通两个空腔。
其中：上、下两片玻璃结构为单片普通平板玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃或其他复合玻璃结构。
真空玻璃结构与上片玻璃结构或下片玻璃结构之间的间距中，围绕玻璃周围外围设置有密封胶和中空玻璃分子筛构件，所述两个空腔各自密封。
所述压力平衡自动调节装置为直通U型管。所述U型管两端分别与两个空腔相连通，且U型管的两端在复合结构的一侧边穿过分子筛构件和密封胶，U型管的底部埋置于密封胶中。
或者，所述压力平衡自动调节装置为一端连接有气囊的U型管。所述符合结构设置两个对装的压力平衡自动调节装置，所述U型管带气囊一端置于一空腔内，U型管不带气囊一端与另一空腔相连通，且连接有气囊的U型管的两端在复合结构的一侧边穿过分子筛构件和密封胶，U型管的底部埋置于密封胶中。
U型管的内径为2～5mm。
U型管的跨度大于真空玻璃结构的厚度。
本实用新型为压力平衡自动调节真空玻璃复合结构，整个厚度层结构为真空加两个中空的绝热单元。两个密封的空腔结构之间通过一与两个空腔相通的压力平衡自动调节装置调节压力，当一面受到外力作用时，玻璃变形导致该面空腔压力变化可通过压力自动平衡装置使两个空腔压力相互平衡，这样夹在中间的真空玻璃两面压力始终相等，真空玻璃不会产生应力和变形。本实用新型通过压力平衡自动调节装置，使真空玻璃的两面始终保持压力平衡，这种复合真空结构即使受外载作用时，仍能保证真空玻璃无应力和变形，这样就大大降低了真空玻璃破碎概率，从而提高真空玻璃的安全可靠性应用及拓宽应用范围。
附图说明
图1A为现有真空玻璃结构示意图
图1B为现有真空玻璃应力分布状态示意图
图2为压力自平衡真空玻璃无变形复合结构剖面图
图3A为U型内通管压力平衡自动调节装置结构示意图
图3B为带气囊的U型内通管压力平衡自动调节装置结构示意图
图4A为U型内通管压力平衡自动调节装置安装方式示意图
图4B为带气囊的U型内通管压力平衡自动调节装置安装方式示意图
图5压力自平衡真空玻璃无变形复合结构受力后应力分配曲线图
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。
图2是本实用新型压力自平衡真空玻璃无变形复合结构的剖面图。如图2所示，包括上、下两片玻璃结构201，上、下两片玻璃结构201可以为单片平板玻璃、钢化玻璃或夹层玻璃及其他复合玻璃结构；两片玻璃结构之间至少放置一片真空玻璃202，真空玻璃202可以为现有结构（如图1A所示）的真空玻璃，真空玻璃202与上、下两片玻璃结构201的每一对应平面之间设置有一定的间距，使各对应平面之间形成一空腔，空腔间距视玻璃面积大小而定，一般为5～12mm；在真空玻璃202与上、下两片玻璃结构201的空腔周围设置有中空玻璃分子筛构件203（条状，其中装有分子筛材料用于吸附空腔中的水分和残留有机物）和密封胶204，从而在真空玻璃两面形成上、下两个密封的空腔结构205，密封胶204包裹在中空玻璃分子筛构件203之外以与真空玻璃202和上、下两片玻璃结构201固定，同时密封复合真空玻璃结构的四周边沿；为了保证上述结构形成的上、下两个空腔结构始终压力平衡，本实用新型设置有一个压力平衡自动调节装置206，压力平衡自动调节装置206的两端分别与上、下两个空腔205相连通。
压力平衡自动调节装置206结构可以为U型内通管301（如图3A所示），U型管301的尺寸要与复合真空玻璃结构装配相符，U型管的两个端口分别与复合真空玻璃结构的两个空腔205相通，参见图4A，U型管可埋置于复合真空玻璃结构的密封周边，穿过分子筛203和密封胶204并完全被密封胶204包裹起来，这样埋设的话就要求夹在中间的真空玻璃202厚度小于U型管301的跨度，长、宽尺寸需略小于另两片玻璃结构201；U型管301的管内径尽可能小，但不能过小，否则会影响压力平衡调节速度，可以视空腔体积而定，一般为2～5mm；U型管301需具有足够强度和刚度，可首选金属管材。采用U型管相当于是将两个空腔空气相通，从而保证两个空腔结构205内气体压力平衡。
虽然U型管301直径小，但上、下空腔内气体仍会有一定的对流，从而影响复合真空玻璃的节能功效。为进一步提升产品品质，本实用新型还设计了另一种压力平衡自动调节装置206，其结构见图3B，即在U型管301的一端与一气囊302连接，气囊302的作用一是调节压力平衡，二是阻止气体对流，气囊302所需体积大小可根据空腔气体状态平衡方程计算出来；采用该形式，需设有两个反向安装的带气囊302的U型管301，不带气囊的端口与气囊302分置在两个空腔中，图4B显示了其安装方式，图4B中所示件401和402为图3B所示结构的压力平衡自动调节装置，其中，件401不带气囊的端口与下空腔205相通，带气囊端置于上空腔205中，402则相反，不带气囊的端口与上空腔205相通，带气囊端置于下空腔205中。这样布置的压力平衡装置，当下空腔压力大于上空腔压力时，下空腔部分气体会通过401的U型管导入气囊内，从而使上、下空腔压力平衡；反之，当上空腔压力大于下空腔压力时，上空腔部分气体会通过402的U型管导入气囊内，从而使上、下空腔压力平衡。上述装置避免了上、下空腔气体交换及对流，从而有效阻止了上、下空腔气体温度传导。
通过以上组件装配形成本实用新型压力自平衡真空玻璃无变形复合结构。当上述复合真空玻璃结构受到外力作用而导致某一个空腔压力变化时，可通过压力自动调节装置206使该空腔压力迅速与另一个空腔压力相等，从而使夹在中间的真空玻璃两面压力始终相等，真空玻璃不承受载荷，也不会发生变形。这种结构采用“牺牲”内、外两片玻璃结构的方法来保护真空玻璃不受损伤，即当该复合真空玻璃结构受到外载作用时，首先破坏的是内、外两片玻璃结构，而不是真空玻璃，这样就大大提高了真空玻璃的承载性能及可靠性与耐久性应用。当内、外两片玻璃结构采用安全玻璃时，该复合真空玻璃结构可当成安全玻璃应用于建筑幕墙上。另外，上面所述的复合真空玻璃结构由于具有两个中空层加一个真空层隔热单元，因此具有非常良好的隔热隔音功能。
性能检测：
按前述介绍制作复合真空玻璃结构作为试件，其中上、下两片玻璃结构均为5mm的钢化玻璃，长宽尺寸均为1m，中间为4mm+4mm真空玻璃，长宽尺寸均为0.99m，采用塑料材质的U型内通管作为调压装置，跨度为1cm,管径为0.2mm。
采用均布负压方法测试该复合真空玻璃结构的抗风压性能。将应变片分别贴于上片玻璃及真空玻璃受拉应力一面，下片玻璃的受压应力一面，测量应变，均布负压方式加载，压力0～2000Pa。
应变片记录的各块玻璃中心最大应力见图5，由图5可以看出，随压力加大，上、下片玻璃中心最大应力不断增大，而真空玻璃板中心最大应力几乎为零，表明夹在中间的真空玻璃两面压力始终相等，真空玻璃不承受载荷。试验结果验证了本实用新型所提供结构的合理性及实用性。
Claims (9)
1.一种压力自平衡真空玻璃无变形复合结构，包括三层玻璃结构，其中真空玻璃结构置于上、下两片玻璃结构之间，真空玻璃结构与另两片玻璃结构的每一对应平面之间有空腔，其特征在于：两个空腔之间设有一压力平衡自动调节装置连通两个空腔。
2.如权利要求1所述的复合结构，其特征在于：上、下两片玻璃结构为单片普通平板玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃或其他复合玻璃结构。
3.如权利要求1所述的复合结构，其特征在于：真空玻璃结构与上片玻璃结构或下片玻璃结构之间的间距中，围绕玻璃周围外围设置有密封胶和中空玻璃分子筛构件，所述两个空腔各自密封。
4.如权利要求3所述的复合结构，其特征在于：所述压力平衡自动调节装置为直通U型管。
5.如权利要求4所述的复合结构，其特征在于：所述U型管两端分别与两个空腔相连通，且U型管的两端在复合结构的一侧边穿过分子筛构件和密封胶，U型管的底部埋置于密封胶中。
6.如权利要求3所述的复合结构，其特征在于：所述压力平衡自动调节装置为一端连接有气囊的U型管。
7.如权利要求6所述的复合结构，其特征在于：设置两个对装的压力平衡自动调节装置，所述U型管带气囊一端置于一空腔内，U型管不带气囊一端与另一空腔相连通，且连接有气囊的U型管的两端在复合结构的一侧边穿过分子筛构件和密封胶，U型管的底部埋置于密封胶中。
8.如权利要求4至7任一所述的复合结构，其特征在于：U型管的内径为2～5mm。
9.如权利要求4至7任一所述的复合结构，其特征在于：U型管的跨度大于真空玻璃结构的厚度。
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