DE8913387U1 - Vacuum tube collector - Google Patents
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Description
0621/4421270621/442127
PRINZ GmbHPRINZ GmbH
6534 Stromberg/Hunsrück6534 Stromberg/Hunsrück
Die Erfindung betrifft einen Vakuum-Röhren-Kollektor mit einem Glasrohr und einer Metallkappe.The invention relates to a vacuum tube collector with a glass tube and a metal cap.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgäbe besteht darin, einen Vakuum-Röhren-Kollektor vor zuschlagen, der eine dichte Verbindung zwischen dem Glasrohr und der an einem Ende aufgebrachten Metallkappe aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Glasrohr an einem Ende mit einerThe object underlying the present invention is to propose a vacuum tube collector that has a tight connection between the glass tube and the metal cap attached to one end. This object is achieved according to the invention in that the glass tube is provided with a Sicken aufweisenden Metallkappe mittels des Thermokompressionsverfahrens vakuumdicht verschlossen ist und am anderen Ende entweder einen angeschmolzenen oder durch Thermokompression verbundenen ebenen Glasboden aufweist.The metal cap with beads is sealed vacuum-tight using the thermocompression process and at the other end has either a melted or thermocompression-bonded flat glass base.
Bei der Herstellung von Vakuum-Röhren-Kollektoren ist es notwendig, daß Glasrohre an den Enden mit Metallkappen vakuumdicht verbunden werden. Naturgemäß istWhen manufacturing vacuum tube collectors, it is necessary that glass tubes are connected at the ends with metal caps in a vacuum-tight manner.
• · t ·· t ·
die Wanddicke von Glasrohren sehr gering, so daß bei der Anwendung eines Thermokompressionsverfahrens das Problem auftritt, daß das Glasrohr durch die entstehenden Zug- und Druckspannungen springt. Durch die in die Metallkappen eingeformten Sicken ist es möglich, diese Gefahr bei der Herstellung eines derartigen Kollektors zu vermeiden.The wall thickness of glass tubes is very small, so that when a thermocompression process is used, the problem arises that the glass tube cracks due to the resulting tensile and compressive stresses. The beads formed in the metal caps make it possible to avoid this risk when producing such a collector.
Die Metallkappe kann als Membrane Zug- und Druckspannungen in der Verbindung mit dem Thermokompressions- metall-Element und dem Glas ausgleichen.The metal cap can act as a membrane to compensate for tensile and compressive stresses in the connection with the thermo-compression metal element and the glass.
Vorzugsweise hat das Glasrohr eine Wanddicke von 4 mm oder mehr. Gemäß einer weiter besonders bevorzugten AusführungsPreferably, the glass tube has a wall thickness of 4 mm or more. According to a further particularly preferred embodiment form sind die Enden von dünnwandigen, vorzugsweise 2,5 mm dicken Glas rohren auf eine Dicke von 4 mm oder mehr aufgekröpft. Gemäß dieser besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine besonders gute Verbindung zwischen dem Glasrohrende und der Metallkappe möglich, da die Flächeform, the ends of thin-walled, preferably 2.5 mm thick glass tubes are bent to a thickness of 4 mm or more. According to this particularly preferred embodiment, a particularly good connection between the glass tube end and the metal cap is possible, since the surface durch das Aufkröpfen der Glasrohrenden vergrößert wurde, die die Verbindung zwischen dem Glasrohr und der Metallkappe bildet.was enlarged by crimping the ends of the glass tube, which forms the connection between the glass tube and the metal cap.
Vorzugsweise besteht das Thermokompressionsmetall-Element aus einem Ring, der einen runden oder eckigen Querschnitt besitzt. Vorzugsweise ist die Breite dieses Ringes durch das Pressen auf das Vierfache oder mehr der Anfangsbreite erweitert. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die relative Verformungsgeschwindigkeit e =. — -&pgr;-Preferably, the thermocompression metal element consists of a ring that has a round or square cross-section. Preferably, the width of this ring is expanded by pressing to four times or more of the initial width. According to another particularly preferred embodiment, the relative deformation speed e =. -π-
größer als 1 s~ zur Vermeidung der Oxidation der Igreater than 1 s~ to avoid oxidation of the I
frisch heigestellten Metalloberflächen (wobei h0 die ffreshly heated metal surfaces (where h 0 is the f
Anfangsdicke des Thermokompressions-Metallringes, jj h die zeitlich variable Höhe und t die Zeit ist).initial thickness of the thermocompression metal ring, jj h is the time-varying height and t is the time).
^^ Gemäß diesen besonders bevorzugten Ausführungsformen wird durch die gewählte Form des Thermokompressionsmetall-Elementes bewirkt, daß sich dieses Element |According to these particularly preferred embodiments, the selected shape of the thermocompression metal element causes this element |
schnell und erheblich plastisch verformen kann und |can quickly and significantly deform plastically and |
somit die Verbindung zwischen dem Glasrohr und derthus the connection between the glass tube and the
besteht dieses Thermokompressionsmetall-Element aus Blei oder einer Bleilegierung bzw. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.This thermocompression metal element consists of lead or a lead alloy or of aluminum or an aluminum alloy.
Die Metallkappen, die zur Herstellung der Vakuum-Sonnenkollektoren verwendet werden, bestehen vorzugsweise aus Nickel-Eisen-Legierungen oder Nickel-Kobalt-Eisen-Legierungen bzw. aus Kupfer oder Kupferlegierungen bzw. aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen bzw. aus Edelstahl oder aus normalem Stahl. =The metal caps used to manufacture the vacuum solar collectors are preferably made of nickel-iron alloys or nickel-cobalt-iron alloys or of copper or copper alloys or of aluminum or aluminum alloys or of stainless steel or of normal steel. =
aus Borosilicatglas ("Hartglas") oder aus Weichglas oder aus Bleiglas.made of borosilicate glass ("hard glass") or of soft glass or of lead glass.
sind die Enden der Glasrohre feuerpoliert oder ge- |the ends of the glass tubes are fire polished or |
schliffen und poliert. Diese beiden Ausführungsformen '■-, ground and polished. These two versions '■-,
bewirken, daß die Verbindung der Glasrohrenden mit der Metallkappe über das Thermokompressionsmetall-Element besonders gut vakuumdicht möglich sind.ensure that the connection of the glass tube ends with the metal cap via the thermo-compression metal element is particularly vacuum-tight.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 zeigt die perspektivische Ansicht eines Vakuum-Röhren-Kollektors,Figure 1 shows the perspective view of a vacuum tube collector,
Figur 2 den Endbereich eines Glasrohres 1, wobei im oberen Bereich das Glasrohr 1 vor der Kompression, im unteren Bereich das Glasrohr 1 nach der Kompression dargestellt ist undFigure 2 shows the end region of a glass tube 1, with the upper region showing the glass tube 1 before compression and the lower region showing the glass tube 1 after compression and
Figur 3 den Endbereich eines Glasrohres 1, wobei eine andere Metallkappe aufgebracht ist.Figure 3 shows the end region of a glass tube 1, with another metal cap applied.
Der in Figur 1 dargestellte Vakuum-Röhren-Kollektor weist das Glasrohr 1 und die Metallkappe 5 auf. Am anderen Ende ist das Glasrohr mit dem ebenen Glasboden 17 verschlossen. Mittig führt durch die Metallkappe 5 das Rohr 4, mit dem der im Inneren des Glasrohres 1 angeordnete Absorber 18 beispielsweise mit Wasser versorgt werden kann.The vacuum tube collector shown in Figure 1 has the glass tube 1 and the metal cap 5. At the other end, the glass tube is closed with the flat glass base 17. The tube 4 runs through the middle of the metal cap 5, with which the absorber 18 arranged inside the glass tube 1 can be supplied with water, for example.
In den folgenden Figuren 2 und 3 wird der Endbereich eines Glasrohres 1 vergrößert dargestellt, wobei im oberen Bereich das Glasrohr 1 vor der Kompression und im unteren Bereich das Glasrohr 1 nach der Kompression dargestellt ist.In the following figures 2 and 3, the end region of a glass tube 1 is shown enlarged, with the upper region showing the glass tube 1 before compression and the lower region showing the glass tube 1 after compression.
Wie aus Figur 2 ersichtlich, sind das Ende 2 und das Ende 3 des Glasrohres 1 dicker als der sonstige Glas-As can be seen from Figure 2, the end 2 and the end 3 of the glass tube 1 are thicker than the rest of the glass
rohrbereich. Dies wurde durch das Aufkröpfen der Enden 2 bzw. 3 des dünnwandigen Glasrohres 1 bewirkt. Vorzugsweise werden diese Enden auf eine Dicke von 4 mm oder mehr aufgekröpft. Zwischen den Enden 2 bzw. 3 befindet sich das Thermokompressionsmetall-Element 6 bzw. 7. Vor der Kompression hatte das Thermokompressionsmetall-Element 6 einen runden Querschnitt, wohingegen nach der Kompression (siehe unterer Teil der Figur 2) das Thermokompressionsmetall-Element flach zwischen dem Glasrohrende 3 und der Metallkappe 5 gepreßt wurde. Die Metallkappe 5 wurde auf die Glasrohrenden 2 bzw. 3 vor der Thermokompression aufgelegt, wobei die Sicken 8 bzw. 9 ringförmig im äußeren Bereich der Metallkappen eingearbeitet wurden. Mittig führt durch die Metallkappe 5 das Rohr 4, mit dem der im Inneren des Glasrohres 1 angeordnete Absorber bei dem hergestellten Vakuum-Röhren-Kollektor beispielsweise mit Wasser versorgt werden kann.tube area. This was achieved by crimping the ends 2 and 3 of the thin-walled glass tube 1. Preferably, these ends are crimped to a thickness of 4 mm or more. The thermocompression metal element 6 and 7 is located between the ends 2 and 3. Before compression, the thermocompression metal element 6 had a round cross-section, whereas after compression (see lower part of Figure 2) the thermocompression metal element was pressed flat between the glass tube end 3 and the metal cap 5. The metal cap 5 was placed on the glass tube ends 2 and 3 before thermocompression, with the beads 8 and 9 being worked into the outer area of the metal caps in a ring shape. The tube 4 runs through the middle of the metal cap 5, with which the absorber arranged inside the glass tube 1 in the vacuum tube collector produced can be supplied with water, for example.
Die Metallkappe 5 ist gewölbt ausgestaltet, wobei sich die äußeren Enden 13 und 14 ringförmig über die Glasrohrenden 2 bzw. 3 anlegen. Zwischen den Endbereichen 13 und 14 der Metallkappe 5 befindet sich das Thermokompressionsmetall-Element 6 bzw. 7, das die Verbindung mit den Glasrohrenden 2 bzw. 3 herstellen soll.The metal cap 5 is curved, with the outer ends 13 and 14 being arranged in a ring shape over the glass tube ends 2 and 3. Between the end regions 13 and 14 of the metal cap 5 is the thermocompression metal element 6 and 7, which is intended to establish the connection with the glass tube ends 2 and 3.
Anhand von Figur 2 wird nunmehr im folgenden das Verfahren zur vakuumdichten Verbindung des Glasrohres 1 mit der Metallkappe 5 beschrieben. Das Glasrohr 1 wurde an seinen Enden auf an sich bekannte Weise aufgekröpft, so daß die Endbereiche 2 bzw. 3 dicker sindThe method for vacuum-tight connection of the glass tube 1 to the metal cap 5 is now described below with reference to Figure 2. The glass tube 1 was bent at its ends in a manner known per se, so that the end regions 2 and 3 are thicker.
■ t · t■ t · t
als die Wanddicke des sonstigen Glasrohrbereiches.than the wall thickness of the rest of the glass tube area.
Anschließend wird auf die Glasrohrenden 2 bzw. 3 (es handelt sich hierbei selbstverständlich um einen verbreiterten ringförmigen Bereich des Endes des Glasrohres 1) das Thermokompressionsmetall-Element 6 ringförmig aufgebracht, das einen runden Querschnitt besitzt. Anschließend wird die Metallkappe 5 aufgebracht, die in ihrem Endbereich 13 die Sicke 8 aufweist. Diese Sicke 8 ist ringförmig im Endbereich 13 der Metallkappe eingearbeitet. Dieser Teil wird nun-F mehr gemäß dem bekannten ThermokompressionsverfahrenThe thermocompression metal element 6, which has a round cross-section, is then applied in a ring shape to the glass tube ends 2 and 3 (this is of course a widened ring-shaped area of the end of the glass tube 1). The metal cap 5 is then applied, which has the bead 8 in its end area 13. This bead 8 is incorporated in a ring shape in the end area 13 of the metal cap. This part is now produced according to the known thermocompression process.
,?; erhitzt und dann mit hohem Druck das Thermokompres-,?; heated and then at high pressure the thermocompressor
sionsmetall-Element gequetscht, so daß die gewünschte 15 vakuumdichte Verbindung zwischen der Metallkappe 5sion metal element so that the desired 15 vacuum-tight connection between the metal cap 5
a und dem Glasrohrende 2 entsteht.a and the glass tube end 2.
Der nunmehr entstandene Zustand ist im unteren Bereich von Figur 2 nach der Kompression dargestellt. Der Endbereich 14 der Metallkappe 5 wurde auf das Glasrohrende 3 aufgedrückt, wobei das Thermokompressionsmetall-Element 7 die gewünschte vakuumdichte Verbindung zwischen dem Glasrohr 1 und der Metallkappe 5 an dieser Stelle bildet.The resulting state is shown in the lower part of Figure 2 after compression. The end region 14 of the metal cap 5 was pressed onto the glass tube end 3, with the thermocompression metal element 7 forming the desired vacuum-tight connection between the glass tube 1 and the metal cap 5 at this point.
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In den Ansprüchen und der Beschreibung wurden die verschiedenen Materialmöglichkeiten für die Metallkappe, für das Thermokompressionsmetall-Element und für das Glasrohr beschrieben.The claims and the description describe the various material options for the metal cap, for the thermocompression metal element and for the glass tube.
In Figur 3 ist eine weitere Möglichkeit der vakuumdichten Verbindung zwischen einer Metallkappe und demFigure 3 shows another possibility of a vacuum-tight connection between a metal cap and the
Glasrohr 1 dargestellt. Gemäß Figur 3 ist die dort dargestellte Metallkappe 10 in ihrem &egr;ndbe&Ggr;eich 15 bzw. 16 nochmals abgebogen ausgestaltet, so daß der Endbereich 15 bzw. 16 die Enden 2 bzw. 3 des Glasrohres 1 haubenförmig umgibt. Analog zu Figur 2 ist im oberen Bereich der Zustand des Sonnenkollektors vor der Kompression und im unteren Bereich nach der Kompression dargestellt. Die Metallkappe 10 wird auf das Ende 2 des Glasrohres 1 aufgebracht, wobei das Thermokompressionsmetall-Element 6 ringförmig aufgebracht ist. Anschließend wird die Metallkappe 10 aufgebracht, wobei der Endbereich 15 das Glasrohrende 2 zumindest teilweise umschließt und die Sicke 11, die ringförmig im Endbereich 15 der Metallkappe 10 eingearbeitet ist, die anschließend entstehenden Zug- und Druckspannungen auffängt.Glass tube 1 is shown. According to Figure 3, the metal cap 10 shown there is bent again in its end region 15 or 16, so that the end region 15 or 16 surrounds the ends 2 or 3 of the glass tube 1 in the shape of a hood. Analogous to Figure 2, the state of the solar collector is shown in the upper region before compression and in the lower region after compression. The metal cap 10 is applied to the end 2 of the glass tube 1, with the thermocompression metal element 6 being applied in a ring shape. The metal cap 10 is then applied, with the end region 15 at least partially enclosing the glass tube end 2 and the bead 11, which is incorporated in a ring shape in the end region 15 of the metal cap 10, absorbing the tensile and compressive stresses that subsequently arise.
Nach durchgeführter Thermokompression, die oben anhand
Figur 2 beschrieben wurde, ist das Thermokompressionsmetall-Element
7 zwischen der Metallkappe 10 und dem Glasrohrende 3 gequetscht und bildet die vakuumdichte
Verbindung zwischen dem Glasrohrende 3 und der Metsllkappe 10. Die Sicke 12 entspricht der Sicke 11 im
oberen Bereich von Figur >. Der Endbereich 16 umgibt das Glasrohrende 3, das ebenfalls verdickt ist, im
äußeren Bereich zumindest teilweise.After the thermocompression described above with reference to Figure 2, the thermocompression metal element 7 is squeezed between the metal cap 10 and the glass tube end 3 and forms the vacuum-tight connection between the glass tube end 3 and the metal cap 10. The bead 12 corresponds to the bead 11 in the
upper area of Figure >. The end area 16 surrounds the glass tube end 3, which is also thickened, at least partially in the outer area.
Claims (12)
j
• &igr; ■
j
•&igr;
t = Zeit ist.greater than 1 s to avoid oxidation of the freshly produced metal surfaces, where h 0 = initial thickness of the thermocompression metal ring, h = time-variable height,
t = time.
dadurch gekennzeichnet,7. Vacuum tube collector according to one of the preceding claims,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material des Thermokompressionsmetall-Elementes Aluminium oder eine Aluminiumlegierung ist.8. Vacuum tube collector according to one of the preceding claims,
characterized,
that the material of the thermocompression metal element is aluminum or an aluminum alloy.
dadurch gekennzeichnet,9. Vacuum tube collector according to one of the preceding claims,
characterized,
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