DE102007003962A1

DE102007003962A1 - Flexibler Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen

Info

Publication number: DE102007003962A1
Application number: DE102007003962A
Authority: DE
Inventors: Peter Wasseroth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-07-31

Abstract

Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen, welcher den Scheibenzwischenraum im Querschnitt bogenförmig überspannt und gasdicht gegen die Außenatmosphäre abschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechbogen durch Sicken, Wellen oder Riffeln ausgesteift wird.

Description

Die Erfindung betrifft die Gestaltung und Abdichtung verschiedener Blech-Randverbunde von Vakuumisolierverglasungen.
Die bislang sicherste Methode eines gasdichten Randverbunds einer Vakuumverglasung ist die Verschmelzung der Glasränder, was aber wegen der Dehnungsprobleme zu Spannungen im Glas führt, die bei der Bemessung der Verglasungen berücksichtigt werden müssen und was auch bezüglich der realisierbaren Gesamtwärmedurchgangskoeffizienten der Verglasungen einen Mangel darstellt. Eine diesbezüglich bessere Lösung ist die Verwendung eines dünnwandigen Randverbunds aus Blech.
Ausführungen von flexiblen, dünnwandigen Randverbunden sind bekannt, u. a. aus den Patent schriften von T. Assarson, EP 0 047 725 A1 . Emil Bächli, US.-Pat. Nr. 5,009,218 , Th. P. Kerr, EP 0 421 239 B1 , Ch. J. Bennett, DE, Off. 27 55 013 , M. Paszkowski, DE 697 06 982 T2 , Tadao Yamaji, Jap. Publ. Nr. 07071691 , 06074389 A und 04266696 A und E. Nowara, DE 198 03 908 A1 . Einige bekannte Ausführungen haben bogenförmige Querschnitte. Bogenförmige verlaufende Querschnitte dünnwandiger Randverbunde eignen sich gut zur Lastabtragung des auf den Randverbund einwirkenden Atmosphärendrucks und gut zur Aufnahme eines Teils der durch Temperaturänderungen stattfindenden Bewegungen der Verglasungsränder.
Die in paralleler Richtung zum Verglasungsrand erfolgenden Scheibendehnungen induzieren Schubspannungen in der dünnen gebogenen Wandung des Randverbunds, die sich nachteilig auf die Stabilität auswirken.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, dünnwandige gasdichte Blechrandverbunde mit geringem Wärmedurchgang zu schaffen, welche gegenüber allen Scheibenrandbewegungen ausreichend flexibel und gegen Außendruck stabil sind.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Querschnitt bogenförmige Blechrandverbunde (1), wie in 1 dargestellt, durch Sicken, Wellen oder Riffeln (2) ausgesteift werden, die die Relativbewegungen in paralleler Richtung zum Rand kompensieren und auch eine Aussteifung gegen den Außendruck darstellen. Durch diese Profilierung (2) kann der Randverbund außerdem in den Eckbereichen des Verglasungselements leicht mit einem geeigneten Radius (3) um 90° ohne Unterbrechung herumgeführt werden.
Der Bogen (1) des Randverbunds eines Verglasungsrands ist ein Abschnitt einer Zylinderwandung und kann bezüglich Lage und Bogenabschnittslänge entsprechend der weiteren Verglasungselementansprüche variiert werden. Beispiele solcher Ansprüche sind Koppelbarkelt mit Nachbarelementen, oder Zusatzscheiben in Zusammenhang mit Schallschutz, Sonnenschutzeinrichtungen, zusätzlichem Luftzwischenraum zur Klimatisierung und optische Ansprüche in der äußeren und raumseitigen Elementansicht. 2 zeigt verschiedene Ausführungen. In Ausführung a und b erstrecken sich die Randverbundbogen in beide Raumbereiche ausserhalb der Elementoberflächen, a ist ein druckbelasteter Bogen, b ist ein zugbelasteter Bogen, in Ausführung c liegt ein Druckbogen einseitig am Vakuumdämmelement an und ermöglicht so bei Lage auf der Innenraumseite eine weitgehend geschlossene, plane Fassade. Zur Vergrößerung der Randverbundbogenspannweite kann die Stabilität der im Bogenbereich durchlaufenden Glasscheibe durch flächiges Verbinden dieser Glasscheibe mit einer Verstärkungsplatte (4) erhöht werden.
Ein weiterer Nachteil von Randverbunden aus Blech als Abschluss des Scheibenzwischenraums von Vakuumisolierverglasungen besteht in der schwer realisierbaren dauerhaften Gasdichtigkeit und Begrenzung der Gasabgabe durch Komponenten des Randverbunds. Übliche Verbindungen von Metallbauteilen mit Glas basieren auf einem Verschmelzen mit Hilfe eines Glaslots oder durch Verlöten auf einer aufgebrachten Kupferbeschichtung.
Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der dauerhaften Gasdichtheit solcher herkömmlicher Verbindungen und Vorschlag zur Herstellung alternativer Metall-Glas-Anschlüsse.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass, wie in 3 dargestellt, eine konventionelle Metall-Glas-Verbindung (5) eines Randverbunds nach Herstellung dieser Verbindung durch eine zusätzliche Kleberschicht (6) an der Außenseite der Fuge abgedichtet wird. Dabei ergänzen sich die Vorteile der beiden hintereinandergeschalteten Abdichtungsmethoden und die Nachteile beider Methoden werden abgeschwächt. Die konventionelle Verbindung ist grundsdtzlich sehr dicht, kann aber örtlich, beispielsweise durch Risse oder sonstige Fehlstellen einzelne größere Leckagen aufweisen, eine Abklebung kann bei geeigneter und sorgfältiger Herstellung sehr homogen und weitgehend fehlerfrei sein, weist aber generell eine gewisse Gasdurchlässigkeit und Gasabgabe auf. Wenn die Abklebung so hergestellt wird, dass sie überall direkt, ohne Zwischenräume, an die konventionelle Abdichtung anschliesst, werden kleine Leckagen der konventionellen Abdichtung nur durch die Gasdiffussion der unmittelbar benachbarten Klebevolumen belastet.
Die Leckagerate durch diese Abklebung hindurch und die Menge der Gasabgabe aus dem Kleber heraus ist relativ gut kalkulierbar, die Sicherheit gegenüber nichtkalkulierbaren Leckagen ist größer als beispielsweise bei der konventionellen Verbindung, welche durch Gaseinschlüsse, chemische Korrosion oder Brüche infolge geringerer Verformbarkeit gefährdet ist.
Eine weitere Verbesserung kann, wie in 4 dargestellt, durch Anwendung einer Abklebung mit einem Klebeband aus einer metallischen Trägerschicht (7) und sehr dünnen Klebeschicht (6) erzielt werden. Zur Erzielung dieser Verbesserung müssen dabei verschiedene Vorraussetzungen erfüllt sein.
Die Klebefläche darf nicht zu uneben sein bzw. nicht zu uneben anschließen, die Wärmeausdehnungskoeffizienten des metallischen Trägers, des Klebers, des Anschlussmetalls und des Scheibenglases müssen aufeinander abgestimmt werden. Wird das Klebeband auf eine primäre Kleberschicht auf der Fuge aufgeklebt, sollte dies blasenfrei geschehen und der primäre Kleber muss ausgehärtet sein bzw. darf nicht mehr wesentlich ausgasen.
Durch eine geeignete geringe Dicke der Kleberschicht kann die Gasabgabe aus dem Kleber heraus sehr gering gehalten werden, wenn der Kleber der Klebeschicht einen hohen Diffusionswiderstand besitzt.
Feinrisse im angrenzenden Scheibenglas oder dem Material des Anschlussblechs einer konventionellen Verbindung können durch dauernde Wechselbelastung aufgrund der unterschiedlichen thermischen Dehnungen entstehen. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag ist deshalb die Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Randverbundanschlussblechs an den des Scheibenglases. Wenn das Metall des Randverbundbogens (1) durch die Kombination der Materialansprüche geringstmöglicher Wärmeleitwert und gute Dehnungsanpassung zuviel Kostenaufwand bedingt, so kann dieser Kostenaufwand durch Einfügen eines Zwischenstücks (8), das im Materal nur bezüglich der Wärmeausdehnung angepasst wird, reduziert werden. Ein erfindungsgemäßer Vorschlag besteht darin, dabei den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Zwischenstücks nicht zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Randverbundbogenblechs und der Verglasungsscheibe zu vermitteln, sondern weitgehend dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Verglasung anzugleichen, da die Verbindung Blech-Glas schwieriger ist als die Verbindung der Bleche. Die Verbindung der Bleche des Zwischenstücks und des Randverbundbogens kann durch Wellung (9, 2) der Endränder beider Bleche flexibel und spannungsverträglich bezüglich der unterschiedlichen thermischen Dehnung ausgestaltet werden, dabei bietet sich die Aufnahme der Geometrie der Blechbogenwellung (2) für die Geometrie der Zwischenstückwellung (9) an.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag ist die Anwendung einer Verklebung als alleinige Abdichtung, wie in 5 dargestellt. Es sind als hochvakuumdicht bezeichnete Kleber auf dem Markt. Es handelt sich vorwiegend um Einkomponenten-Hochtemperatur-Keramikkleber. Wegen der großen Fugenlänge der Verglasungselemente und dem geringen Scheibenzwischenraumvolumen muss mit einer relativ kurzen Lebensdauer der Elemente gerechnet werden. Unbedingt optimiert angewendet werden müssen folgende Grundparameter: Geeignete Kleberauswahl (geringe Gasabgabe, hoher Diffusionswiderstand), Anpassung der Ausdehnungskoeffizienten, möglichst dünne und breite Klebefuge. Zusätzlich kann die Klebefuge äußerlich mit einem Glascoating versehen werden. Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag besteht in der Verwendung einer Kupferdichtung in Form eines dünnen geschlossen umlaufenden feinen Kupferdrahts (10) von beispielsweise 0,2 mm Stärke. Die Abdichtstelle kann vorbereitend mit einer Kupferbeschichtung versehen werden, beispielsweise durch Plasmaflammspritzen. Der Randverbundbogen (1) ist direkt oder mit einem Zwischenstück (8), das formgleich wie der übrige Bogen ausgebildet wird, an einer dünnen Grundplatte (11) angeschweisst. Grundplatte und ggf. das Zwischenstück bestehen aus Metall mit glasgleichem Ausdehnungskoeffizient. Der Kupferdraht und eine Kleberschicht mit einer gegenüber dem Drahtdurchmesser leicht geringeren Dicke wird zwischen Grundplatte bzw. dem Randverbund und der Glasscheibe positioniert, wobei die gesamte Verglasung bereits auf die zum Vacuum Firing vorgesehene Temperatur angeheizt sein kann. Der Kupferdraht wird vorzugsweise in Wellenlinie, und zwar mit den gleichen Abmessungen wie bei den Wellen (2, 9) des Randverbundbogens, und auch an der genau gleichen (andersseitigen) Position der Grundplatte, eingebracht. An den aus dem Randverbund heraus überstehenden Teil der Grundplatte wird ein temporarer Abdichtungskranz aufgesetzt und Scheibenzwischenraum und Randverbundinnenraum wird evakuiert. Durch den äußeren Luftdruck auf den Randverbundbogen wird eine Anpressung der Grundplatte, des Kupferdrahts und des Klebers erreicht. Um eine bessere Anschmiegung des Kupferdrahts an die Verglasung und auch eine gewisse Haftung zu erreichen, kann der Kupferdraht durch kurzzeitiges Anheizen durch Stromdurchleitung weicher gemacht werden, vorzugsweise durch kurzzeitiges Anheizen auf eine zwischen Glaserweichungstemperatur und Kupferschmelztemperatur liegende Temperatur. Dabei ist darauf zu achten, dass die Temperaturverträglichkeit des Klebers im Hinblick auf zu vermeidende Blasenbildung gegeben ist. Zweck der Wellenform des Drahts ist die bessere Aufnahme von Dehnungen und lagestabilere Abfangung des Bogenandrucks, speziell bei der Verklebung. Grundsätzlich bezweckt die Einlage des Kupferdrahts eine starke Verringerung der Angrenzungsfläche der Kleberfuge an das Vakuum.
Desweiteren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein zusätzliches im Randverbund liegendes Abdichtungsblech (12), welches mit einer Seite mit der oben beschriebenen angeklebten Grundplatte oder Verglasungsanschlussplatte (11) verschweisst ist und sich mit der anderen Seite auf die Glasscheibe andrückt, nach Aushärten des Klebers (b) durch Stromdurchleitung durch seinen gut leitend ausgebildeten Rand (13) an die Verglasung anzuschmelzen. Die Ausführung ist in 6 dargestellt. Bei dieser zweiten, diesmal innenliegenden Abdichtungslinie können eindringende Gase sich im Gegensatz zur zuvorbeschriebenen direkten Nachbarschaft von Kleber und Anschmelzung in dem Zwischenraum (14) frei verteilen, so dass eine Leckage der innenliegenden Abdichtung bedeutender ist.
Das gleichzeitige Einschmelzen des gesamten Randverbundrands mittels Stromdurchführung durch den in die Glasscheibe einrückenden Querschnitt (13), im folgenden Einschmelzquerschnitt genannt, hat den Vorteil, dass der Einschmelzprozess damit schnell durchführbar ist und dass eine gleichmäßige Einrücktiefe in die Glasscheibe erleichtert wird. Ausführungen mit gleichzeitigem Einschmelzen des gesamten Randverbundrands sind in den 6, 7, 8, 9, 13 und 14 dargestellt. Der Einrückvorgang kann durch Stoppen der Stromdurchleitung, durch Kühlung des Randverbundrands, oder durch einen mit der Verglasung direkt verbundenen oder ein Werkzeug bewirkten Anschlag gestoppt werden. Die Ausdehnung des Verbundrands in Längsrichtung durch die Erhitzung beim Einschmelzen führt zu einer Verschiebung des Einschmelzquerschnitts, nach Abkühlung ergeben sich daraus zusätzliche Spannungen im Glas des Einschmelzbereichs. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Randverbund in geeigneten Abständen direkt oder indirekt an der Verglasung oder durch ein Werkzeug zu fixieren und den Einschmelzquerschnitt nicht geradlinig auszubilden, sondern in Scheibenebene wellenförmig verlaufend auszubilden, vorzugsweise durch Fortführung der Wellung im übrigen Randverbund bis zum Einschmelzrand oder als wellenförmig verlaufender Einschmelzquerschnitt unter einer Bogenanschlussplatte (11).
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag ist, den Einschmelzquerschnitt (13) als gesondertes Bestandteil des Randverbunds aus einem dafür optimalem Metall herzustellen, dessen elektrische Leitfähigkeit hoch und dessen Wärmeausdehnungskoeffizient gleich oder wenig abweichend vom Wärmeausdehnungskoeffizienten des Scheibenglases ist. Die an den Einschmelzquerschnitt und das Glas angrenzende Zone des Randverbunds (11, 8) soll ebenfalls als gesondertes Randverbundbestandteil bezüglich des Materials so ausgewählt werden, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient möglichst gleich dem des Glases ist und die elektrische Leitfähigkeit möglichst gering ist.
Eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Variante, bei der die Einschmelzung des Randverbundrands in die Verglasung mittels Stromdurchführung als die Hauptabdichtung anzusehen ist und die wie Anfangs beschriebene Abklebung in direktem Anschluss an die primäre Abdichtung als zusätzliche Sicherheit dient, ist in 7 dargestellt. Den Vorteilen der gleichmäßigen Einbindetiefe beim gleichzeitigen Einschmelzens des gesamten Randverbunds und der hohen Ablaufgeschwindigkeit steht der Nachteil gegenüber, dass die Dehnungen sich über große Bereiche addieren. Um Rissbildung im Nachbarbereich der Einschmelzung und der Einschmelznaht selber zu vermeiden, ist es daher besser, wenn während der Schmelznahterstarrung kein zu großes Temperaturgefälle zu den benachbarten Glasbereichen vorliegt. Dadurch würden bis zum fertigen Zustand hohe Zugspannungen im Einschmelzbereich induziert. Durch Aufheizen einer breiteren Glaszone um den Nachbarbereich der Einschmelzung und leichter zusätzlicher Auskühlung von der Blechrandseite her kommt es zu einem kleineren Temperaturgefälle und zu geringeren Zugspannungen im Bereich der Einschmelzung im fertigen Zustand. Die Aufheizung einer breiteren Glaszone im Nachbarbereich der Einschmelzung bedingt während des Einschmelzprozesses eine Induktion von Zugspannungen im angrenzend zur Scheibenmitte hin liegenden Scheibenbereich. Die heissere Glaszone um den Einschmelzbereich des Randverbundrands liegt wie dieser rahmenförmig um die gesamte Scheibe herum, so dass nach Scheibenmitte hin angrenzend eine umlaufende Zone rissgefährdet ist. Dagegenwirkend werden erfindungsgemäß folgende Maßnahmen vorgeschlagen: Das Temperaturgefälle zwischen heisserem Randbereich und Scheibenmitte kann, durch vorangehendes Aufheizen der gesamten Verglasung, vorzugsweise in Verbindung mit der Desorption von vakuumschädlichen Teilchen von den Scheibeninnenoberflächen, stark verkleinert werden. Durch Aufkleben eines Metallbands (15) auf der Scheibenaußenseite im Bereich der o. g. rahmenartig umlaufenden Glaszone kann der Ort des grössten Temperaturgefälles bestimmt werden, das Band kann auf verschiedenste Weise und genau dosiert gekühlt werden und bringt die Kühlung durch den Klebekontakt an genaubestimmter Stelle in die Scheibe ein. Die durch das dort eingebrachte Temperaturgefälle induzierten Spannungen können vom Metallband (15) größtenteils aufgenommen werden. Die rahmenartige heissere Glaszone zwischen Metallbandrand und Scheibenaußenkante wird so von der Breite her eingegrenzt, so dass die von dieser rahmenartig umlaufenden Zone während des Einschmelzprozesses aufgebaute Druckspannung, welche weiterinnenliegend schädliche Zugspannungen induziert, reduziert werden kann. Das Metallband (15) und der Kleber sind an die Materialkennwerte des Scheibenglases anzupassen. Das Metallband kann als Befestigungsbasis für die Schutzhülle um den Randverbund und die äußere Zusatzdämmung verwendet werden.
Eine weitere Möglichkeit, die umlaufenden Druckspannungen der heisseren Scheiben-Randzone während des Einschmelzprozesses abzufangen, besteht darin, einen zusätzlichen Metallrahmen (16) aus sich thermisch wenig ausdehnendem Metall, beispielsweise Invar, um die Scheibenkanten herum anzubringen, der bei Erreichen der zum Vacuum Firing angewendeten Temperatur aufgrund der Scheibendehnung bündig anliegt.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag besteht darin, den Einschmelzquerschnitt (13) nach weitgehendem oder vollständigen Erstarren der Schmelze nach dem Einschmelzvorgang nochmals kurz aufzuheizen, so dass ein dünner direkt am Metall angrenzender Glasbereich nochmals aufgeschmolzen wird und durch das Temperaturgefälle zwischen Einschmelzquerschnitt und umliegendem Bereich in der Abkühlphase die Zugspannungen im Einschmelzbereich (28) verringert werden.
Ein weiterer erfindungsgemäßer Vorschlag besteht darin, den Einschmelzquerschnitt (13) aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten herzustellen, der etwas über dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Scheibenglases liegt, so dass beim Abkühlen eine leichte Druckspannung im Glas der Einschmelzzone aufgebaut wird.
In 8 ist ein erfindungsgemäßer Vorschlag für einen Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen dargestellt, bei dem ein bogenförmiger Randverbund (17) ein Vorvakuum umschließt, in dem sich der eigentliche Hochvakuum-Randverbund (18) befindet. Deswegen kann die Blechstärke des Hüllbogens reduziert und mit einer Kunststoffverstärkung versehen werden, und die Abdichtung zu den Scheiben kann durch Verklebung (19) leicht realisiert werden. Der eigentliche Randverbund (18) braucht im Endzustand keine atmosphärische Belastung abzutragen und wird vorzugsweise aus zu kleinen Volumen zusammengefalteten Blechstreifen hergestellt und mit den o. g. Verfahren gleichzeitig per Stromdurchleitung durch den an einer Grundplatte (11) angesetzten Einschmelzquerschnitt (13) vor Anbringen des äußeren Hüllbogens (17) in die Scheibenglaser eingeschmolzen. Während des Anschlusses des Hochvakuum-Randverbunds (18) wird die Verglasung im Randbereich durch breite rahmenartig umlaufende Metallplatten (20) gegen Atmosphärenbelastung unterstützt. Die Metallplatten (20) können angeklebt werden, die Klebefuge liegt nicht im Hochvakuumbereich. Die Metallplatten dienen auch zur Abstützung der später darauf aufgeklebten äußeren Holle (nicht dargestellt). Sie dienen auch zur Begrenzung der beim Einschmelzvorgang heißen Zone der Scheibenränder. Zwischen der Grundplatte (11) und dieser Verstärkungsplatte (20) wird eine von Blechstreifen (21) eingeschlossene dünne Klebefuge bzw. Klebespalte (22) gebildet, welche in den Vakuum-Firing-Prozess mit einbezogen wird. Nach Einschmelzen der Grundplatte (11) des eigentlichen Randverbunds (18) wird über den Evakuierungsstutzen (23) oder eine gesonderte Befüllöffnung der Spalt (22) bis zur Einschmelzverbindung vollständig mit Kleber befüllt. Es wird vorgeschlagen, vor Verklebung des äußeren Hüllbogens (17) in den Zwischenraum (24) des Vorvakuums eine zusätliche Dämmung aus einem für evakuierte Bereiche üblichen Dämmmaterial einzubringen.
Eine weitere erfindungsgemäß vorgeschlagene Variante für einen Blech-Randverbund einer Vakuumisolierverglasungen wird in 9 dargestellt. Hierbei wird kein wellenförmiger Verlauf des Einschmelzquerschnitts (13), sondern ein geradliniger Verauf angewendet. Der Randverbundrand wird in regelmäßigen kurzen Abständen mit Ansätzen (25) versehen, welche in Nuten einer direkt angrenzenden starken umlaufenden aufgeklebten Metallplatte (20) eingreifen. Die thermische Dehnung des Verbundrands wird dadurch verhindert, die Zwangskräfte über die Nutung auf die Metallplatte (20) übertragen.
Alternativ zur gleichzeitigen Einschmelzung des gesamten Randverbundrands wird erfindung gemäß vorgeschlagen, die Einschmelzung örtlich und zeitlich fortschreitend vorzunehmen, wobei der Randverbund (1) über ein gewelltes Zwischenstück (8) zum Ausgleich der unterschiedlichen Wärmedehnungen von Glasscheibe und Randverbundbogen mit einer dünnen Grundplatte (11) verschweisst ist, welche aus einem Metall mit einem annähernd dem Glas entsprechenden Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt ist. An der dem Glas zugewandten Unterseite der dünnen ausreichend biegsamen Grundplatte (11) befinden sich Erhebungen aus elektrisch gut leitfähigem Metall als Einschmelzquerschnitt (13) (10). Die Verbindung des Randverbunds mit der Glasscheibe erfolgt, wie in 11 dargestellt, indem durch an der Randverbundgrundplatte (11) entlanggeführte Elektroden eine kurze Strecke der Erhebungen (13) erhitzt wird und der Verbundrand mit Hilfe einer zwischen den Elektroden liegenden Andruckrolle (26) oder sonstigen Andrückmechanik in die Glasoberfläche eingeschmolzen wird. Der Kontakt kann mit gleitenden oder rollenden Elektroden hergestellt werden. Vorteill der sukzessiven Einschmelzung ist die örtlich begrenzte Erhitzung der Glasscheibe; durch die örtlich begrenzte Dehnung besteht weniger Gefahr der Rissbildung während des Einschmelzprozesses. Der Abstand der Elektroden muss mit der anliegenden Spannung und Stromstärke, mit dem Einschmelzquerschnitt, und mit der Biegsamkeit der Grundplatte bzw. des gesamten Verbundrands abgestimmt werden. Weitere Hilfsmittel sind vorausgeführte Elektroden zur Vorheizung der Einschmelzumgebung und nachgeführte Kühleinrichtungen (27).
Alternativ zur beschriebenen elektrischen Heizung kann die Energie über Elektronenstrahl oder Laser zugeführt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Auftreffoberfläche durch die Oberfläche des Einschmelzquerschnitts gebildet wird. Das ist bei Randverbundausführungen, bei denen der Randverbundbogen nur auf einer Seite des Verglasungselements gebildet wird, möglich. Der Laserstrahl durchläuft dabei beide Glasscheiben.
In 12–15 sind Ausführungsvarianten für einseitig angebrachte Randverbundbögen dargestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0047725 A1 [0003]
- US 5009218 [0003]
- EP 0421239 B1 [0003]
- DE 2755013 A [0003]
- DE 69706982 T2 [0003]
- JP 07071691 [0003]
- JP 06074389 A [0003]
- JP 04266696 A [0003]
- DE 19803908 A1 [0003]

Claims

Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen, welcher den Scheibenzwischenraum im Querschnitt bogenförmig überspannt und gasdicht gegen die Außenatmosphäre abschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Blechbogen durch Sicken, Wellen oder Riffeln ausgesteift wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Randverbund in den Eckbereichen der Vakuumisolierverglasung unter Ausnutzung der durch die Weisung gegebenen Flexibilität in einem Stück in einem geeigneten Radius um 90° herumgeführt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogen nur auf einer Raumseite der Vakuumisolierverglasung anliegend ausgeführt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich des einseitig ausgebildeten Randverbundbogens liegende Glasscheibe durch eine zusätzliche Platte verstärkt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung der Fuge des Randverbunds mit der Verglasung durch eine zusätzliche Kleberschicht direkt auf der Außenseite der Fuge verbessert wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abklebung mit einem Klebeband aus einem metallischen Träger und einer dünnen Klebeschicht hergestellt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der an die Verglasung anbindende Randverbundbogenteil durch ein gesondertes Zwischenstück gebildet wird, weiches aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt wird, der dem Wärmeausdehnungskoeffizienten der Verglasung naheliegt, und welches an den Randverbundbogen mit einem gewellten, zum Ausgleich der unterschiedlichen Dehnung geeigneten Rand anschließt.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das gesonderte Zwischenstück nicht direkt, sondern über eine plane Grundplatte oberflächenparallel an die Verglasung anbindet.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung allein durch Abklebung, insbesondere durch eine dünne Klebeschicht zwischen einer planen Grundplatte nach Anspruch 8 und der Verglasungsoberfläche hergestellt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen mit einer Abklebung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kleber durch einen vorzugsweise wellenförmig auf der Unterseite der Grundplatte angebrachten dünnen, weichen Draht, vorzugsweise Kupferdraht, begrenzt wird, so dass der Draht im angepressten bzw. fertigen Zustand des Verglasungselements die Fuge des Klebers gegen den Vakuumbereich, unmittelbar an den Kleber grenzend, weitgehend abdeckt.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht zur Abplattung und besseren Anschmiegung an die Oberflächen mittels Stromdurchführung elektrisch beheizt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht soweit aufgeheizt wird, dass eine gewisse Haftung mit der Glasoberfläche erreicht wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtanpressung hauptsächlich durch die Evakuierung der Verglasung und dem damit einhergehenden Bogendruck auf die Grundplatte bewirkt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach den Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein im Randverbund liegendes zusätzliches Abdichtungsblech rundum an die Grundplatte angeschweißt ist, dessen zweiter Rand durch Materialspannung an die Glasscheibe andrückt und durch Stromdurchleitung durch diesen, elektrisch gut leitend ausgebildeten Rand, an die Glasfläche angeschmolzen wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der einschmelzende Querschnitt des Randverbunds und vorzugsweise auch der daran angrenzende Querschnitt des Randverbunds, bei Verbindungen des Randverbunds mit dem Scheibenglas durch Anschmelzen oder Einschmelzen, in Projektion auf die Scheibenebene wellenförmig verlaufend ausgebildet wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Randverbundrand oder eine große Strecke des Randver bundrands gleichzeitig in das Scheibenglas der Vakuumisolierverglasung eingeschmolzen wird, vorzugsweise mittels Stromdurchführung durch den in die Glasscheibe einrückenden Einschmelzquerschnitt.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschmelzquerschnitt als gesondertes Randverbundbestandteil aus einem Metall mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten wenig verschieden vom Wärmeausdehnungskoeffizienten des Glases und einer guten elektrischen Leitfähigkeit hergestellt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschmelzquerschnitt mit einem Metall mit guter elektrischer Leitfähigkeit beschichtet ist, oder aus mehreren Metallschichten besteht, mit jeweils für die Verbindung zum Glas vorteilhaften Materialeigenschaften.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Einschmelzquerschnitt und an das Glas angrenzende Zone des Randverbunds, als Zwischenstück nach Anspruch 7 und 8, durch entsprechende Materialauswahl elektrisch schlecht leitend hergestellt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach den Ansprüchen 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Zugspannungen in der Verglasung während des Einschmelzprozesses durch zeitlichen Anschluss an den Scheibenaufheizprozess im Rahmen der Ausgasung und Evakuierung der Restgase im Verglasungselement vermindert werden.
Blechrandverbund nach den Ansprüchen 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass Zugspannungen im direkten Glasschmelzbereich nach Erstarren der Glasschmelze, durch Aufheizen einer breiteren Glaszone um die Einschmelzzone herum während des Einschmelzens und damit verbunden geringerem Temperaturgefälle zwischen Einschmelzzone und Umgebung, vermindert werden.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach den Ansprüchen 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Zugspannungen in der Verglasung während des Einschmelzprozesses, durch eine Breitenbegrenzung der heißen Scheibenzone um die Einschmelzzone herum durch ein parallel zu dieser auf der Seite zur Scheibenmitte hin streifenförmig umlaufende aufgeklebte Metallplatte mit kühlender Wirkung, und durch direkte Aufnahme eines Teils der Zugspannungen durch diese aufgeklebte Metallplatte vermindert werden.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach den Ansprüchen 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Zugspannungen in der Verglasung während des Einschmelzpro zesses, durch eine Abfangung der von der rahmenartig umlaufenden heissen Umgebung der Einschmelzzone aufgebauten Druckspannungen mittels eines an den Scheibenkanten umlaufenden Rahmens aus sich thermisch gering dehnendem Material, vorzugsweise Metall, vermindert werden.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach den Ansprüchen 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass Zugspannungen im fertigen Zustand im direkten Glasschmelzbereich dadurch vermindert werden, dass der Einschmelzquerschnitt nach weitgehendem oder vollständigen Erstarren der Schmelze nach dem Einschmelzvorgang nochmals kurz aufgeheizt wird, so dass ein dünner direkt am Metall angrenzender Glasbereich nochmals kurz aufgeschmolzen wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisoliervergasungen nach den Ansprüchen 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass im fertigen Zustand im direkten Glasschmelzbereich Zugspannungen vermindert oder Druckspannungen aufgebaut werden, dadurch, dass der Einschmelzquerschnitt aus einem Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt wird, der etwas über dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des Glases liegt, und somit beim Abkühlen Druckspannungen in der erstarrten Schmelznaht induziert.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 1–3, 15–18, 20–22, 24 und 25, dadurch gekennzeichnet, dass der bogenförmige Randverbund ein Vorvakuum umschließt, in dem sich der eigentliche Hochvakuum-Randverbund befindet, welcher nicht durch die Außenatmosphäre druckbelastet ist und so bezüglich der Länge des ausgebildeten Wärmeleitpfades optimiert gestaltet werden kann.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass in dem vom bogenförmigen äußeren Randverbund eingeschlossenen Vorvakuumbereich eine Zusatzdämmung eingebracht wird, vorzugsweise mit einem für Vakuumbereiche üblichen Dämmmaterial.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochvakuumrandverbund an einer Grundplatte angeschweisst ist, an welcher eine Fuge zur zusätzlichen Verklebung ausgebildet ist, und dass die die Fuge umschließenden Bauteile vor der Verklebung evakuiert und durch Ausheizen von Restgasen befreit werden.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 1–6 und 16–25, dadurch gekennzeichnet, dass der Randverbundrand und der Einschmelzquerschnitt nicht wellenförmig, sondern geradlinig verläuft und die gegenüber dem Scheibenglas unterschiedli che thermische Dehnung des Randverbundrands während des Einschmelzvorgangs und während der Nutzungsdauer der Vakuumisolierverglasung dadurch weitgehend eingeschränkt wird, dass am Randverbundrand in vorzugsweise regelmäßigen Abständen befestigte Ansätze in Nuten einer starken angrenzenden, an die Glasoberfläche aufgeklebten Platte eingreifen, oder durch nachträgliches Verschweissen des Randverbundrands mit einer solchen Platte.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 1–8, 15, 17–19 und 25–28, dadurch gekennzeichnet, dass der Randverbundrand und der Einschmelzquerschnitt nicht gleichzeitig, sondern örtlich und zeitlich fortschreitend vorgenommen wird, wobei ein Einschmelzquerschnitt oder mehrere Einschmelzquerschnitte an der dem Glas zugewandten Seite einer dünnen, zum Einrücken in die Glasoberfläche ausreichend biegsamen Grundplatte befestigt sind.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beheizung des Einschmelzquerschnitts Elektroden auf der Grundplatte entlanggeführt werden.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beheizung des Einschmelzquerschnitts ein auf den Einschmelzquerschnitt selbst oder die Metalloberfläche der Grundplatte unmittelbar an dem Einschmelzquerschnitt auftreffender Elektronenstrahl oder Laserstrahl verwendet wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erhitzung durch Stromdurchleitung durch eine oder mehrere Elektroden des nachgeführten Pols oder durch eine zwischen den Elektroden liegende in der selben Geschwindigkeit mitgeführte Andruckmechanik, oder bei der Erhitzung durch Laser- oder Elektronenstrahl durch in der selben Geschwindigkeit mitgeführte Andruckmechanik die dünne Grundplatte und daran befindliche Einschmelzquerschnitte in die Glasoberfläche eingerückt werden.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 30–33, dadurch gekennzeichnet, dass durch zusätzliche vorausgeführte Elektroden eine Vorheizung des Einschmelzbereichs herbeigeführt wird.
Blech-Randverbund für Vakuumisolierverglasungen nach den Ansprüchen 30–34, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine nachgeführte Kühleinrichtung die heiße Glaszone örtlich eingeschränkt wird.