ES2360876T3 - GLASS AND METAL UNION, APPROPRIATE IN PARTICULAR FOR A SOLAR VACUUM TUBULAR COLLECTOR. - Google Patents
GLASS AND METAL UNION, APPROPRIATE IN PARTICULAR FOR A SOLAR VACUUM TUBULAR COLLECTOR. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2360876T3 ES2360876T3 ES06761821T ES06761821T ES2360876T3 ES 2360876 T3 ES2360876 T3 ES 2360876T3 ES 06761821 T ES06761821 T ES 06761821T ES 06761821 T ES06761821 T ES 06761821T ES 2360876 T3 ES2360876 T3 ES 2360876T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- glass
- metal
- vacuum
- tube
- casing tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C27/00—Joining pieces of glass to pieces of other inorganic material; Joining glass to glass other than by fusing
- C03C27/04—Joining glass to metal by means of an interlayer
- C03C27/042—Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts
- C03C27/046—Joining glass to metal by means of an interlayer consisting of a combination of materials selected from glass, glass-ceramic or ceramic material with metals, metal oxides or metal salts of metals, metal oxides or metal salts only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
- F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
Abstract
Unión de vidrio y metal, en particular para un colector solar tubular de vacío, con una pieza de unión metálica (1), que une a prueba de vacío un tubo eferente de calor (3) y un tubo envolvente (2) de vidrio, estando un extremo (5) del tubo envolvente (2) conformado hacia dentro a manera de un rebordeado, de modo que mediante fusión encierra a prueba de vacío una sección de borde (7) exterior de la pieza de unión metálica (1).Glass and metal junction, in particular for a vacuum tubular solar collector, with a metal junction piece (1), which joins a heat efferent tube (3) and a glass casing tube (2) vacuum-proof, one end (5) of the casing tube (2) being formed inwardly in the manner of a flange, so that by fusion it encloses a vacuum edge section (7) of the metal joint piece (1) by vacuum proof.
Description
La invención se refiere a una unión de vidrio y metal con un tubo envolvente de vidrio inorgánico, apropiada en particular para un colector solar tubular de vacío. The invention relates to a union of glass and metal with an inorganic glass casing tube, particularly suitable for a vacuum tubular solar collector.
En colectores solares tubulares de vacío de este tipo se encuentra dispuesta en el interior del tubo envolvente evacuado una superficie absorbente de la radiación solar que está integrada térmicamente con el tubo o bien con varios tubos mediante una técnica de unión adecuada. Dicho tubo o bien los tubos sirven para el transporte del calor solar absorbido mediante un líquido transportador que actúa como portador térmico. Ambos extremos del tubo envolvente deben estar cerrados a prueba de vacío. In tubular solar collectors of this type, an absorbing surface of the solar radiation which is thermally integrated with the tube or with several tubes by means of a suitable joining technique is arranged inside the evacuated casing tube. Said tube or the tubes serve to transport the solar heat absorbed by means of a conveying liquid that acts as a thermal carrier. Both ends of the casing must be closed against vacuum.
Por lo general, un extremo del tubo envolvente está cerrado a prueba de vacío por medio de la fusión de vidrio. Usually, one end of the casing tube is closed vacuum-proof by means of glass melting.
Es conocido cerrar a prueba de vacío el otro extremo del tubo envolvente mediante una unión de vidrio y metal, atravesando un tubo eferente de calor o varios tubos eferentes de calor una pieza de unión metálica y estando unido con esta a prueba de vacío mediante una unión por soldadura o soldeo. El borde exterior de la unión de vidrio y metal del colector solar tubular de vacío forma, por su parte, una unión a prueba de vacío con el tubo envolvente de vidrio. La pieza de unión metálica y la unión a prueba de vacío en el borde exterior de la pieza de unión forman, en conjunto, la unión de vidrio y metal. It is known to close the other end of the casing tube by means of a glass and metal joint by vacuum-proofing, a metal junction piece passing through an efferent heat pipe or several heat-effector tubes and being connected with this vacuum-proof tube by a joint by welding or welding. The outer edge of the glass and metal junction of the vacuum tubular solar collector forms, in turn, a vacuum-proof junction with the glass envelope tube. The metal joint piece and the vacuum-proof joint on the outer edge of the joint piece together form the glass and metal joint.
El problema técnico de una unión a prueba de vacío entre un vidrio y un metal consiste en que los coeficientes de dilatación de vidrios y de metales son, normalmente, muy diferentes y, consecuentemente, los cambios de temperatura producen fisuras por tensión y, por lo tanto, pérdida de vacío. The technical problem of a vacuum-proof joint between a glass and a metal is that the expansion coefficients of glass and metals are normally very different and, consequently, temperature changes produce stress cracks and, therefore, Therefore, loss of vacuum.
Para solucionar el problema existen una serie de realizaciones técnicas. To solve the problem there are a number of technical achievements.
De acuerdo con "Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik", Berlin, Verlag Julius Springer, 1936, se conocen soluciones en las que se producen uniones de vidrio y metal para vidrios con un coeficiente de dilatación muy bajo, como vidrios de cuarzo o vidrios al borosilicato, fusionando uno con el otro una serie de vidrios intermedios con coeficientes de dilatación crecientes, de modo que la diferencia entre los coeficientes de dilatación de los vidrios fusionados en cada caso es tal que no supera una magnitud determinada. Si la diferencia de dilatación respecto del metal es lo suficientemente pequeña, se une por fusión el metal a la última pieza de vidrio. According to "Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik", Berlin, Verlag Julius Springer, 1936, solutions are known in which glass and metal joints are produced for glass with a very low coefficient of expansion, such as quartz glass or borosilicate glass, fusing with each other a series of intermediate glasses with increasing expansion coefficients, so that the difference between the expansion coefficients of the fused glass in each case is such that it does not exceed a certain magnitude. If the difference in expansion from the metal is small enough, the metal is fused to the last piece of glass.
Un inconveniente en esta solución es su complicación y los gastos muy elevados necesarios para la unión por fusión del vidrio intermedio o vidrios intermedios (cola de caballo). La automatización de un procedimiento de este tipo es virtualmente imposible. A disadvantage in this solution is its complication and the very high costs necessary for the fusion fusion of the intermediate glass or intermediate glasses (horsetail). The automation of such a procedure is virtually impossible.
El documento US 2005/0181925A1 describe una solución técnica en la que el objetivo consiste en posibilitar una tecnología de producción automática. En esta solución se indica para dos diferentes vidrios al borosilicato una aleación metálica adecuado en el coeficiente de dilatación, que presenta un coeficiente de dilatación de 5 E-6 / K y con el cual es posible una unión por fusión de un tubo, en la cual el tubo de vidrio es fundido a prueba de vacío con un tubo metálico, penetrando el tubo metálico de pared delgada axialmente en el borde del tubo de vidrio de pared gruesa. Document US 2005 / 0181925A1 describes a technical solution in which the objective is to enable an automatic production technology. In this solution, a suitable metal alloy in the expansion coefficient is indicated for two different borosilicate glasses, which has an expansion coefficient of 5 E-6 / K and with which a fusion joint of a tube is possible in the which glass tube is vacuum-fused with a metal tube, the thin-walled metal tube penetrating axially at the edge of the thick-walled glass tube.
Una desventaja es que la solución propuesta es apropiada solamente para vidrios al borosilicato a fabricar a partir de materias primas caras y energéticamente costosas y que la fabricación de uniones de vidrio y metal es un proceso de múltiples etapas, porque el tubo metálico, por su parte, debe ser conectado a prueba de vacío con el tubo eferente de calor mediante una pieza de unión. A disadvantage is that the proposed solution is suitable only for borosilicate glasses to be manufactured from expensive and energy-efficient raw materials and that the manufacture of glass and metal joints is a multi-stage process, because the metal tube, on the other hand , it must be connected to the heat effector vacuum tube by means of a connecting piece.
De acuerdo con "Technologie der Glasverschmelzungen" Leipzig 1961, Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig KG se conocen las así llamadas uniones por fusión de tubos metálicos a tubos de vidrio. Dichas uniones por fusión de tubos tienen en común que el tubo metálico penetra axialmente en el borde de vidrio calentado o se une por fusión en forma unilateral. Si existe una diferencia mayor en los coeficientes de dilatación entre el metal y el vidrio, el metal debe conformarse en forma de cuchilla. El espesor de la cuchilla de metal, el gradiente de la cuchilla y la anchura de las uniones por fusión dependen del diámetro del tubo metálico a unir por fusión y a prueba de vacío y no se dan a conocer en el escrito mencionado anteriormente para tubos de cobre. According to "Technologie der Glasverschmelzungen" Leipzig 1961, Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig KG, the so-called fusion joints of metal tubes to glass tubes are known. Such pipe fusion joints have in common that the metal tube axially penetrates the edge of heated glass or is joined by fusion unilaterally. If there is a greater difference in the coefficients of expansion between the metal and the glass, the metal must be shaped like a knife. The thickness of the metal blade, the gradient of the blade and the width of the fusion joints depend on the diameter of the metal tube to be joined by fusion and vacuum-proof and are not disclosed in the above-mentioned letter for copper tubes .
Del documento GB 222 510 surge una unión de vidrio y metal cuya sección de borde exterior presenta una cuchilla en la que axialmente se encuentra unida por fusión una pieza de vidrio separada. Se trata de una típica soldadura de cuchilla de vidrio con metal de materiales. From GB 222 510 a glass and metal joint arises whose outer edge section has a blade in which a separate piece of glass is axially joined by fusion. It is a typical glass knife welding with metal materials.
El documento GB 452 558 da a conocer una tecnología para una soldadura de vidrio con metal mecanizada. A través de la sección de borde de un tubo metálico realizada como cuchilla se forma desde dentro hacia fuera una pieza de vidrio y se fusiona con la sección de borde. GB 452 558 discloses a technology for glass welding with machined metal. Through the edge section of a metal tube made as a blade a piece of glass is formed from the inside out and fuses with the edge section.
Mediante otro paso tecnológico, tanto en la solución técnica de acuerdo con el documento GB 222 510 como también con el documento GB 452 558 se une por fusión, axialmente, a la pieza conformada de vidrio un tubo de vidrio mediante una llamada unión "end to end". By another technological step, both in the technical solution according to GB 222 510 and also GB 452 558, a glass tube is joined by fusion, axially, to a glass part by means of a so-called "end to" joint. end ".
La patente US 4 231 353 da a conocer una solución en la que una o dos tapas metálicas, que envuelven el tubo envolvente en forma simétrica por rotación, están moldeadas de modo que el tubo envolvente vítreo de vidrio al bicarbonato de calcio-sodio de un colector solar tubular de vacío engrana en ranuras anulares en el borde exterior de las tapas. En ello, el tubo envolvente penetra en un material líquido inicialmente, por lo general polvo de vidrio al plomo, que se fusiona en la ranura y solidifica allí. Se produce, de este modo, una unión a prueba de vacío entre la tapa metálica y el tubo envolvente. Las tapas se componen de una aleación de Ni-Cr-Fe. A través del centro de las tapas pasa(n) el o los tubo(s) eferente(s) de calor para transferir el calor. Los tubos eferentes de calor están unidos a prueba de vacío con las tapas por medio de soldaduras o soldeos. US 4 231 353 discloses a solution in which one or two metal lids, which wrap the casing tube symmetrically by rotation, are molded so that the vitreous glass casing tube to the sodium-sodium bicarbonate of a Tubular solar collector vacuum gears in annular grooves on the outer edge of the caps. In this, the casing tube penetrates a liquid material initially, usually lead glass dust, which merges into the groove and solidifies there. This results in a vacuum-proof connection between the metal cover and the casing. The caps are made of a Ni-Cr-Fe alloy. The efferent heat pipe (s) to transfer the heat pass through the center of the covers. The heat efferent tubes are vacuum-bound with the covers by means of welding or welding.
La desventaja de este proceso son los tiempos de proceso significativos debidos a la aplicación y unión por fusión del polvo de vidrio al plomo y el manejo complicado de tapas y tubo envolvente, de modo que el procedimiento propuesto sólo es automatizable con los mayores esfuerzos técnicos. The disadvantage of this process is the significant process times due to the application and fusion fusion of the lead glass dust and the complicated handling of caps and casing, so that the proposed procedure is only automatable with the greatest technical efforts.
Además, también se conocen uniones de vidrio y metal según "Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik", Berlin, Verlag Julius Springer, 1936. También en este caso, los tubos a unir por fusión y a prueba de vacío están equipados de cuchillas correspondientes, para compensar las diferentes dilataciones de vidrio y metal producidas con los cambios de temperatura. Las desventajas son las descritas anteriormente. In addition, glass and metal joints are also known according to "Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik", Berlin, Verlag Julius Springer, 1936. Also in this case, the tubes to be joined by fusion and vacuum-proof are equipped with corresponding blades, to compensate for the different glass and metal dilations produced with temperature changes. The disadvantages are those described above.
Es el objetivo de la invención poner a disposición una unión de vidrio y metal, en particular para un colector solar tubular de vacío que permanece a prueba de vacío por muy largo tiempo, que resiste los esfuerzos mecánicos por dilataciones, impactos de vapor y presiones del viento, tecnológicamente sencilla, en particular automático de fabricar y que requiere reducidos gastos de material. It is the object of the invention to provide a glass and metal joint, in particular for a vacuum tubular solar collector that remains vacuum-proof for a very long time, that resists mechanical stresses due to expansion, steam impacts and pressure of the wind, technologically simple, in particular automatic to manufacture and that requires reduced material costs.
El objetivo se consigue de conformidad con la invención mediante una unión de vidrio y metal con las características de la reivindicación 1. The objective is achieved in accordance with the invention by means of a union of glass and metal with the characteristics of claim 1.
Con la invención se relaciona la preferencia de que la unión de vidrio y metal puede fabricarse mecánicamente de manera sencilla y, por lo tanto, fácilmente automatizable y, debido a ello, también económica en costes. La forma especial del rebordeado del vidrio y la configuración de la pieza de unión tienen la ventaja particular de que tanto las tensiones inherentes como las tensiones bajo carga pueden ser absorbidas por el vidrio, cosa que garantiza la hermeticidad al vacío de la unión por un largo periodo, aún con una significativa acción de fuerzas, por ejemplo, fuerzas de dilatación, del viento y de cavitación. The invention relates to the preference that the glass and metal junction can be manufactured mechanically in a simple way and, therefore, easily automatable and, therefore, also cost-effective. The special shape of the glass beading and the configuration of the connecting piece have the particular advantage that both inherent stresses and stresses under load can be absorbed by the glass, which guarantees the vacuum tightness of the joint for a long time. period, even with a significant action of forces, for example, expansion, wind and cavitation forces.
Una forma de realización especial de la invención dispone que la pieza de unión metálica esté conectada a prueba de vacío con un tubo eferente de calor o varios tubos eferentes de calor. A special embodiment of the invention provides that the metal junction piece is vacuum connected to an efferent heat tube or several heat efferent tubes.
Según otra forma de realización de la invención, la pieza de unión metálica y el vidrio del tubo envolvente tienen, aproximadamente, un coeficiente de dilatación lineal de igual magnitud. According to another embodiment of the invention, the metal joint piece and the glass of the casing have approximately a linear expansion coefficient of equal magnitude.
Según una forma de realización preferente del objeto según la invención, el coeficiente de dilatación lineal α del vidrio del tubo envolvente es de 9,5 x E -6 / K a 10,1 x E -6 / K. According to a preferred embodiment of the object according to the invention, the linear expansion coefficient α of the glass of the casing tube is 9.5 x E -6 / K to 10.1 x E -6 / K.
Otra forma de realización de la invención dispone que la pieza de unión metálica se compone de una aleación metálica que contiene un componente de níquel de ≥ 50%, un componente de manganeso de ≤ 0,6 %, un componente de aluminio de ≤ 0,1 %, un componente de cromo de ≤ 0,25% y un componente de silicio de ≤ 0,3 %, en cada caso complementado con un componente de hierro. Another embodiment of the invention provides that the metal joint part is composed of a metal alloy containing a nickel component of ≥ 50%, a manganese component of ≤ 0.6%, an aluminum component of ≤ 0, 1%, a chromium component of ≤ 0.25% and a silicon component of ≤ 0.3%, in each case supplemented with an iron component.
Según una configuración ventajosa de la unión de vidrio y metal, la sección de borde externa de la pieza de unión metálica presenta un espesor de 0,1 mm a 0,5 mm, preferentemente de 0,2 mm y, sobre una longitud de 2 mm a 8 mm, preferentemente 4,2 mm, está envuelta a prueba de vacío por el extremo del tubo envolvente. According to an advantageous configuration of the glass and metal joint, the outer edge section of the metal joint piece has a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm, preferably 0.2 mm and, over a length of 2 mm to 8 mm, preferably 4.2 mm, is vacuum-wrapped around the end of the casing tube.
Según una forma de realización particularmente preferente de la invención, sobre la sección de borde circundante de la pieza de unión metálica ha sido aplicada, antes de la unión por fusión, una capa de óxido obtenida mediante un tratamiento térmico o varios tratamientos térmicos a, preferentemente, 800 ºC ± 100 ºC, particularmente preferente a 800 ºC ±20 ºC. According to a particularly preferred embodiment of the invention, an oxide layer obtained by means of a heat treatment or several heat treatments has been applied to the surrounding edge section of the metal joint piece, preferably , 800 ° C ± 100 ° C, particularly preferably at 800 ° C ± 20 ° C.
A continuación, la invención se explica en detalle mediante un dibujo. Muestra Next, the invention is explained in detail by drawing. Sample
la figura 1, el colector solar tubular de vacío con la unión de vidrio y metal, parcialmente en sección. Figure 1, the tubular solar collector of vacuum with the union of glass and metal, partially in section.
Como puede verse en la figura 1, el colector presenta el tubo envolvente 2 y el tubo eferente de calor 3 que soporta también la chapa de absorción 4. As can be seen in figure 1, the collector presents the casing tube 2 and the efferent heat tube 3 which also supports the absorption plate 4.
La pieza de unión metálica 1 está conectada a prueba de vacío con el tubo eferente de calor 3 mediante soldadura o soldeo. Su sección de borde exterior 7 está unida mediante la técnica del rebordeado al extremo 5 del tubo envolvente 2, de tal modo que el extremo 5 del tubo envolvente 2 está formado de fuera hacia dentro por encima de la sección de borde exterior 7 de la pieza de unión metálica 1 y, en estado fusionado, directamente envuelve al mismo por ambos lados a prueba de vacío. The metal junction piece 1 is vacuum connected to the heat effector tube 3 by welding or welding. Its outer edge section 7 is joined by the beading technique to the end 5 of the wrapping tube 2, such that the end 5 of the wrapping tube 2 is formed from the outside inwards above the outer edge section 7 of the piece of metallic union 1 and, in a fused state, it directly wraps it on both sides in a vacuum-proof manner.
5 5
10 10
15 fifteen
20 twenty
25 25
30 30
35 35
Una acanaladura anular 6 que se extiende alrededor del tubo eferente de calor 3 sirve para el refuerzo de la pieza de unión metálica 1. La acanaladura 6 refuerza el elemento de unión 1 en forma axial y sirve, al mismo tiempo, para la absorción de fuerzas ortogonales al eje de tubo y actuantes sobre el tubo eferente de calor 3. Una configuración de este tipo coloca la pieza de unión 1 en posición de resistir la presión del aire sin deformaciones importantes. Al mismo tiempo, la acanaladura 6 contribuye a que la transición de vidrio a metal sea muy poco solicitada mecánicamente. An annular groove 6 that extends around the efferent heat pipe 3 serves to reinforce the metal connecting piece 1. The groove 6 reinforces the connecting element 1 axially and serves, at the same time, to absorb forces orthogonal to the tube axis and acting on the heat efferent tube 3. Such a configuration places the connecting piece 1 in position to resist the air pressure without major deformations. At the same time, the groove 6 contributes to the transition from glass to metal being very little requested mechanically.
La pieza de unión metálica 1 tiene el coeficiente de dilatación igual o casi igual que el vidrio del tubo envolvente 2 del colector solar tubular de vacío. The metal joint 1 has the expansion coefficient equal to or almost equal to the glass of the casing tube 2 of the vacuum tubular solar collector.
Para producir la unión de vidrio y metal según la invención, el tubo eferente de calor 3, que sostiene la chapa de absorción 4 y a cuyo extremo está unida a prueba de vacío la pieza de unión 1 con el tubo eferente de calor 3, es insertado en el tubo envolvente 2 de tal forma, que el vidrio del tubo envolvente 2 se proyecta algunos milímetros por encima del borde de la pieza de unión metálica 1. Ahora, el vidrio del tubo envolvente 2 es calentado hasta el punto de deformación, de modo que el vidrio pueda ser presionado mediante útiles de moldeo interiores y exteriores de forma tal contra la superficie exterior e interior de la sección de borde 7 de la pieza de unión 1, que se produce a la manera de un rebordeado una unión a prueba de vacío y estable mecánicamente. In order to produce the union of glass and metal according to the invention, the heat efferent tube 3, which holds the absorption plate 4 and at which end the connection piece 1 is connected to the heat effector tube 3, is vacuum-proof, is inserted in the wrapping tube 2 in such a way that the glass of the wrapping tube 2 is projected a few millimeters above the edge of the metal joining piece 1. Now, the glass of the wrapping tube 2 is heated to the point of deformation, so that the glass can be pressed by internal and external molding tools in such a way against the outer and inner surface of the edge section 7 of the connecting piece 1, that a vacuum-proof joint is produced in the manner of a beading and mechanically stable.
Para la pieza de unión 1 debe escogerse, preferentemente, un metal de baja conductividad térmica para, térmicamente, estresar lo menos posible la unión de la pieza de unión 1 con el tubo envolvente 2 y, a ser posible, causar bajas pérdidas de calor. For the connection piece 1, preferably a metal with low thermal conductivity should be chosen so as to thermally stress as little as possible the connection of the connection piece 1 with the casing tube 2 and, if possible, cause low heat losses.
Al usar un material para la pieza de unión 1, que con su coeficiente de dilatación iguala ampliamente el del vidrio del tubo envolvente 2, la sección de borde 7, envuelta por el vidrio, de la pieza de unión 1 ha de presentar un radio de 0,1 mm. When using a material for the connecting piece 1, which with its expansion coefficient broadly matches that of the glass of the wrapping tube 2, the edge section 7, wrapped by the glass, of the connecting piece 1 must present a radius of 0.1 mm
Si como pieza de unión 1 se escoge un material dúctil, por ejemplo, cobre, deben observarse, respecto de su espesor, longitud y ángulo de cuchilla, las indicaciones de cuchillas de la literatura mencionada. If a ductile material, for example, copper, is chosen as connection piece 1, the blade indications of the aforementioned literature must be observed with respect to its thickness, length and blade angle.
Para un colector solar tubular de vacío puede usarse un tubo envolvente 2 de vidrio al bicarbonato de calcio-sodio de la composición química siguiente (en % de masa): For a vacuum tubular solar collector, a glass tube 2 of calcium-sodium bicarbonate glass of the following chemical composition (in mass%) can be used:
- SiO2 SiO2
- 71,41 % 71.41%
- Al2O3 Al2O3
- 2,20 % 2.20%
- Fe2O3 Fe2O3
- 0,03 % 0.03%
- TiO2 TiO2
- 0,05 % 0.05%
- CaO CaO
- 4,90 % 4.90%
- Mg0 Mg0
- 3,40 % 3.40%
- BaO Beam
- 0.03 % 0.03%
- Na2O Na2O
- 16,10 % 16.10%
- K2O K2O
- 1,50 % 1.50%
- SO3 SO3
- 0,30 % 0.30%
En esta composición tiene un coeficiente de dilatación de (9.8 ± 0,2) E-6 /K). Como material inicial para la pieza de unión 1 se escoge la aleación siguiente: In this composition it has a coefficient of expansion of (9.8 ± 0.2) E-6 / K). The following alloy is chosen as the starting material for connection piece 1:
- Ni = 50 % Ni = 50%
- Cr ≤ 25% Cr ≤ 25%
- Si ≤ 0,3% Yes ≤ 0.3%
- Al ≤ 0,1% At ≤ 0.1%
- Mn ≤ 0,6 % Mn ≤ 0.6%
- Fe = diferencia con el 100 % Fe = 100% difference
En esta composición de aleación de la pieza de unión 1, el coeficiente de dilatación está en el margen del coeficiente de dilatación del vidrio del tubo envolvente 2. Además, el material de la pieza de unión 1 tiene una conductividad térmica muy baja, de modo que son relativamente reducidos los esfuerzos térmicos del punto de fusión de la unión de vidrio y metal según la invención, aún cuando se ha llegado a la temperatura de estagnación. In this alloy composition of the connection piece 1, the expansion coefficient is in the range of the expansion coefficient of the glass of the casing tube 2. In addition, the material of the connection piece 1 has a very low thermal conductivity, so that the thermal stresses of the melting point of the glass and metal junction according to the invention are relatively reduced, even when the stagnation temperature has been reached.
La pieza de unión 1 se embute a profundidad en una chapa de un espesor de 0,2 mm, aproximadamente. La sección de borde 7 de la pieza de unión 1, encerrada más tarde por el extremo 5 del tubo envolvente 2, se redondea para evitar las tensiones en el vidrio. El radio de dicho redondeado es próximo a 0,1 mm. En función del tipo de proceso de fusión posterior con el vidrio del tubo envolvente 2 puede preoxidarse la pieza de unión 1. Después de dichos tratamientos previos, la pieza de unión 1 es unida a prueba de vacío con el tubo eferente de calor 3 que soporta la chapa de absorción 4, preferentemente por medio de soldeo. The connecting piece 1 is deeply embedded in a sheet of approximately 0.2 mm thick. The edge section 7 of the connecting piece 1, enclosed later by the end 5 of the casing 2, is rounded to avoid tensions in the glass. The radius of said rounded is close to 0.1 mm. Depending on the type of subsequent melting process with the glass of the casing tube 2, the connecting piece 1 can be pre-oxidized. After said previous treatments, the connecting piece 1 is vacuum-proof connected with the heat efferent tube 3 which supports the absorption plate 4, preferably by welding.
Después de introducir el tubo eferente de calor 3, con chapa de absorción 4 y pieza de unión 1, de un modo que el tubo envolvente 2 sobresalga 4 mm, aproximadamente, se realiza un calentamiento paulatino o continuo del vidrio del tubo envolvente 2, hasta alcanzar su plasticidad. Ahora, en múltiples etapas de tratamiento el vidrio del tubo envolvente 2 se deforma hacia dentro por medio de útiles, de modo que se produce una unión íntima, tanto internamente como externamente a la manera de un rebordeado con la sección de borde 7 circundante de la pieza de unión 1. Finalmente, para garantizar la eliminación de tensiones en el vidrio del tubo envolvente 2 se produce un enfriamiento lento del elemento de unión 1. After introducing the heat efferent tube 3, with absorption plate 4 and connecting piece 1, so that the surrounding tube 2 protrudes approximately 4 mm, a gradual or continuous heating of the glass of the surrounding tube 2 is carried out, until Reach your plasticity. Now, in multiple stages of treatment the glass of the casing tube 2 is deformed inwardly by means of tools, so that an intimate union is produced, both internally and externally in the manner of a flange with the surrounding edge section 7 of the connection piece 1. Finally, to ensure the elimination of stresses in the glass of the casing tube 2, slow cooling of the connection element 1 occurs.
Para mejorar su eficiencia antirrefleja y sus propiedades de corrosión y resistencia al impacto, el tubo envolvente 2 tiene dispuesta en su superficie límite interna y/o externa una capa o múltiples capas de nanopartículas, preferentemente de dióxido de silicio. en un espesor de 40 nm a 330 nm, preferentemente de 150 nm. Dichas nanopartículas tienen un tamaño de grano de 5 nm a 50 nm, preferentemente de 12 nm. To improve its anti-reflective efficiency and its corrosion and impact resistance properties, the wrapping tube 2 has a layer or multiple layers of nanoparticles, preferably silicon dioxide, arranged on its inner and / or outer boundary surface. in a thickness of 40 nm to 330 nm, preferably 150 nm. Said nanoparticles have a grain size of 5 nm to 50 nm, preferably 12 nm.
El revestimiento del tubo envolvente puede realizarse mediante una inmersión única o reiterada y una extracción lenta del tubo en una suspensión que contiene SiO2, un aglutinante, un humectante y un dispersante, como agua desionizada. Después de la extracción, sobre la superficie interior y exterior se secan al aire las capas resultantes de este modo y, a continuación, son temperadas a una temperatura de 450 ºC, aproximadamente. The coating of the wrapping tube can be carried out by a single or repeated immersion and a slow extraction of the tube into a suspension containing SiO2, a binder, a humectant and a dispersant, such as deionized water. After extraction, the resulting layers are air dried on the inner and outer surface and then tempered to a temperature of approximately 450 ° C.
Si bien para la explicación se ha mostrado y descrito un ejemplo de realización específico de la invención, la invención no se circunscribe al ejemplo de realización ilustrado. La invención también abarca todas las realizaciones y modificaciones de la aplicación de uniones de vidrio y metal, en particular para recipientes a prueba de vacío que se encuentran dentro del margen de protección de las reivindicaciones. Although a specific embodiment of the invention has been shown and described for the explanation, the invention is not limited to the illustrated embodiment. The invention also encompasses all embodiments and modifications of the application of glass and metal joints, in particular for vacuum-proof containers that are within the range of protection of the claims.
Listado de referencias List of references
- 1 one
- pieza de unión Union piece
- 2 2
- tubo envolvente wrap tube
- 3 3
- tubo eferente de calor heat efferent tube
- 4 4
- chapa de absorción absorption plate
- 5 5
- extremo conformado a modo de rebordeado beaded end shaped
- 6 6
- acanaladura groove
- 7 7
- sección de borde edge section
Claims (5)
- 2. 2.
- Unión de vidrio y metal según la reivindicación 1, caracterizada porque la pieza de unión (1) está conectada a prueba de vacío con un tubo eferente de calor (3) o varios tubos eferentes de calor (3). Glass and metal junction according to claim 1, characterized in that the connecting piece (1) is vacuum-connected with a heat efferent tube (3) or several heat efferent tubes (3).
- 3. 3.
- Unión de vidrio y metal según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque la pieza de unión (1) y el vidrio del tubo envolvente (2) tienen, aproximadamente, un coeficiente de dilatación lineal de igual magnitud. Glass and metal joint according to one of claims 1 to 2, characterized in that the joint piece (1) and the glass of the casing tube (2) have approximately a linear expansion coefficient of equal magnitude.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE202005014828~U | 2005-09-20 | ||
DE202005014826~U | 2005-09-20 | ||
DE202005014831~U | 2005-09-20 | ||
DE202005014828U DE202005014828U1 (en) | 2005-09-20 | 2005-09-20 | Glass-metal connection for a vacuum solar collector tube comprises a metal connecting part which is connected vacuum-tight to a heat removal tube supporting an absorber plate by welding, soldering or other method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2360876T3 true ES2360876T3 (en) | 2011-06-09 |
Family
ID=35483704
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES06761821T Active ES2360876T3 (en) | 2005-09-20 | 2006-07-13 | GLASS AND METAL UNION, APPROPRIATE IN PARTICULAR FOR A SOLAR VACUUM TUBULAR COLLECTOR. |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE202005014828U1 (en) |
ES (1) | ES2360876T3 (en) |
ZA (1) | ZA200802476B (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1399625B1 (en) * | 2010-04-19 | 2013-04-26 | Archimede Solar Energy Srl | IMPROVEMENT IN TUBULAR SOLAR COLLECTORS. |
-
2005
- 2005-09-20 DE DE202005014828U patent/DE202005014828U1/en not_active Expired - Lifetime
-
2006
- 2006-07-13 ES ES06761821T patent/ES2360876T3/en active Active
-
2008
- 2008-03-18 ZA ZA200802476A patent/ZA200802476B/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE202005014828U1 (en) | 2005-12-01 |
ZA200802476B (en) | 2009-01-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2377604T3 (en) | Vacuum solar thermal panel with a vacuum-sealed glass-metal seal | |
US4183351A (en) | Solar heat collecting apparatus | |
US8097318B2 (en) | Glass-metal connection, in particular for a vacuum-tube solar collector | |
US4997124A (en) | Vacuum-insulated, double-walled metal structure and method for its production | |
ES2361103B1 (en) | MANUFACTURING METHOD OF A SOLAR ENERGY RECEIVER TUBE AND MANUFACTURED TUBE. | |
US20100126499A1 (en) | Solar Thermal Energy Absorber Tube | |
EP3128255B1 (en) | Method of manufacturing a solar heat collecting device | |
ES2264630A1 (en) | Method of making a glass-metal joint, glass-metal joint made thereby and method of making a solar energy tube collector with said joint | |
CA1066974A (en) | Solar collector comprising an evacuated absorber cover tube | |
IL179478A (en) | Tubular radiation absorbing device for a solar power plant with improved efficiency | |
ES2360876T3 (en) | GLASS AND METAL UNION, APPROPRIATE IN PARTICULAR FOR A SOLAR VACUUM TUBULAR COLLECTOR. | |
CN102393094A (en) | Line focus solar energy enhanced collector tube provided with composite getter device | |
JPS5846365Y2 (en) | solar collector | |
CN102840702B (en) | External expansion joint type glass-metal sealing-in end socket structure with internal shielding cover | |
ES2909665T3 (en) | Procedure for making a solar radiation absorbing element for a concentrating solar power plant, solar radiation absorbing element | |
CN102906512B (en) | Improvements in tubular solar collectors | |
CN102838292A (en) | Glass-metal sealing structure of high-temperature collector tube | |
ES2689993T3 (en) | Union between glass and metal for a solar receiver | |
CN105890203A (en) | Unloading structure and compound gettering device of line focusing solar reinforced heat collecting tube | |
CN102109235B (en) | Line focusing solar energy intensified heat collecting tube and manufacturing method thereof | |
MX2008003742A (en) | Glass-metal connection, in particular for a vacuum-tube solar collector | |
US11060342B2 (en) | Vacuum insulated glazing unit | |
JPS596215Y2 (en) | solar collector | |
CN104165472A (en) | End sealing structures of vacuum heat collection tube | |
JP2010222048A (en) | Vacuum heat insulation container |