一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構的製作方法

2023-06-11 19:22:06

專利名稱：一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的一種玻璃與金屬封接結構，具體說是一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，可應用於需要金屬和玻璃進行封接並在高溫下使用的產品中，例如電子管、照明燈具、太陽能真空集熱器等。
背景技術：
玻璃與金屬的封接方式有多種，但可應用於高溫環境的封接方式不多，其中薄膜封接方式耐高溫性能較優，但是存在薄膜在高溫下易被氧化和強度低的問題。例如專利號為201010528354.5的「一種直通式太陽能真空集熱器」中所述產品採用了薄膜封接方式，但是其加固結構複雜，高溫下玻璃管易被撐裂，且加工困難，尺寸不夠緊湊，同時未解決薄膜在高溫下易被氧化的問題。因此在應用上存在一定局限性。
發明內容發明目的:本實用新型的目的是提供一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，以解決其它封接方案結構複雜、加工困難、尺寸不夠緊湊、金屬薄膜易損壞等問題。為了解決上述技術問題，本實用新型採用了如下的技術方案:一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，它包括玻璃管和金屬薄膜環，所述的金屬薄膜環的環形面熔接固定於玻璃管的管壁中；所述的金屬薄膜環的內徑小於玻璃管的內徑，金屬薄膜環環形面的外徑小於玻璃管的外徑，金屬件的外表面與金屬薄膜環的內側固定；玻璃管在與金屬薄膜環熔接處的管壁上設有上下兩個帶有斜坡面的突起；在突起處分別設有一個支撐環，所述的支撐環包括內徑與金屬件外徑適配的環形面，支撐環的環形面的內側面與金屬件的外側面固定；支撐環的環形面還連接有向外延伸折彎形成的坡面，坡面與玻璃管上的突起的斜坡面適配；其中，兩個突起的斜坡面的方向相反設置，兩個支撐環的坡面分別與兩個突起的斜坡面配合。其中，所述的金屬薄膜環的環形面向內延伸折彎形成折彎面，折彎面的內側面與金屬件的外側面固定。其中，所述的金屬薄膜環朝向空氣的一側環形面上鍍有抗氧化膜；所述的金屬薄膜環上的抗氧化膜的厚度沿徑向由內向外逐漸變薄為O。其中，玻璃管、金屬件、金屬薄膜環、支撐環四者圍成的空腔，其中朝向空氣一側的一空間中填充有耐高溫材料。其中，所述的金屬薄膜環環形面的厚度沿徑向從內向外，厚度逐漸變薄為O。其中，所述的玻璃管帶有與其他管狀玻璃部件相連的管狀玻璃，管狀玻璃的厚度從與玻璃管連接處向外逐漸變薄。有益效果:本實用新型解決了現有的玻璃和金屬薄膜的封接結構在高溫下易被氧化和強度低的問題，以及現有各種不同的封接結構所存在結構複雜、成本高、應用範圍窄的問題；具有耐高溫性能優異、強度高、尺寸緊湊、加工方便、成本低、通用性強的特點。具體如下:(I)由於採用支撐環在玻璃和金屬薄膜封接部位呈一定角度支撐玻璃管，即支撐環坡面與玻璃管突起斜坡面的接觸，在高溫下不會導致支撐環撐裂玻璃管，加固封接部位的同時，可以達到很高的使用溫度，並且支撐環軸向壓緊封接部位，玻璃和金屬薄膜封接的可靠性更高。由於同時實現了封接部位的徑向加固和軸向夾緊，其結構更為緊湊，可有效減少最終產品尺寸，且部件減少，有助於降低最終產品的成本。(2)由於金屬薄膜環帶有折彎面，在金屬薄膜環焊接前後及最終產品使用期間，溫度大幅變化時，可防止金屬薄膜環被拉壞，或玻璃和金屬薄膜封接部位被拉壞。(3)由於金屬薄膜僅在暴露在空氣中一面的局部鍍抗氧化膜，並且抗氧化膜厚度在進入金屬薄膜與玻璃封接部位後逐漸變薄至零，同時保證了金屬薄膜與玻璃的封接性能和金屬薄膜的抗高溫氧化性能。(4)由於在玻璃管、金屬件、金屬薄膜環、支撐環四者圍成的兩個空腔中，暴露在空氣中一側的空腔中填充有耐高溫材料，可以隔絕空氣，進一步提高金屬薄膜環的抗高溫氧化性能。(5)由於金屬薄膜環在與玻璃的封接部分採用逐漸變薄的刀刃狀，提高封接的可靠性和金屬薄膜環本身的強度。(6)由於帶有與其他管狀玻璃部件相連的管狀玻璃，用於熔接更長的玻璃管件，結合前述特點，其通用性很強，結合不同的尺寸和材料設計，可應用於多種需要金屬和玻璃進行封接並在高溫下使用的產品中，例如電子管、照明燈具、太陽能真空集熱器等。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為圖1中金屬薄膜環的結構示意圖。圖3為本實用新型中的支撐環的結構示意圖。圖4為本實用新型的玻璃管的結構示意圖。圖5為本實用新型的另一種實施例的結構示意圖。圖6為圖5中金屬薄膜環的結構示意圖。
具體實施方式
:
以下結合附圖對本實用新型做更進一步的解釋。如圖1所示，本實用新型的一種高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，它包括玻璃管I和金屬薄膜環3，所述的金屬薄膜環3包括環形面，金屬薄膜環3的環形面熔接固定於玻璃管I的管壁中，即金屬薄膜環3的環形面與玻璃料在與玻璃管I仿形的模具內進行高溫熔接，且玻璃管I的外徑大於金屬薄膜環3環形面的外徑，即金屬薄膜環3的環形面被夾在玻璃管I內部，兩者形成氣密性封接。如圖2所示，由於玻璃管1、金屬件2與金屬薄膜環3的熱膨脹係數有差異，且金屬件2呈剛性，金屬件2和金屬薄膜環3在焊接前後，溫度變化過大時，則容易導致金屬薄膜環3的內緣被拉壞，或金屬薄膜環3和玻璃管I的封接部位被拉壞。此外，如果最終產品的使用溫度過高，也容易導致金屬薄膜環3的內緣被拉壞或金屬薄膜環3和玻璃管I的封接部位被拉壞；因此可以在所述的金屬薄膜環3的環形面向內延伸折彎形成折彎面6，折彎面6的外徑小於玻璃管I的內徑，折彎面6的內側面與金屬件2的外側面焊接固定，需保證氣密性。折彎後的金屬薄膜環3的變形能力和強度提高，在焊接前後和最終產品使用時，金屬薄膜環3和封接部位不易被拉壞。如果金屬件2與金屬薄膜環3採用焊接溫度較低的焊接方式，且最終產品的使用溫度較低，則金屬薄膜環3可以不設置折彎面6。如圖5、6所示，此時需保證金屬薄膜環3的內徑小於玻璃管I的內徑，金屬薄膜環3環形面的外徑小於玻璃管I的外徑，金屬件2的外表面與金屬薄膜環2的內側固定。金屬薄膜環3環形面的厚度沿徑向從內向外，厚度逐漸變薄，即呈刀刃狀，可有效提高玻璃管I與金屬薄膜環3封接的可靠性及金屬薄膜環3本身的強度。這是因為:其一、金屬薄膜環3的邊緣呈刀刃狀，即最邊緣厚度為零，可避免在封接部位在金屬薄膜環3的邊緣產在氣泡而影響封接效果；其二、進入封接部位內部後，金屬薄膜環3的厚度變小，不會影響封接部位的強度，而金屬薄膜環3的厚度越小，變形能力越強，封接可靠性更高；其三、金屬薄膜環3不在封接部位的部分厚度變大，則金屬薄膜環3本身強度也得以提高，從而也提聞了廣品本身的強度。如圖3所示，由於金屬薄膜環3很薄，未封接在玻璃內部的部分最厚處的厚度也僅為0.05mm 0.2mm，其強度不足以支撐最終產品的重量，在搬運易被損壞，因此為了進一步增強玻璃管1、金屬件2與金屬薄膜環3三者的連接強度，加上兩片支撐環4。同時在玻璃管I與金屬薄膜環3的封接部位的管壁上設有上下兩個帶有斜坡面的梯形狀突起5 ;在突起5處分別設置一個支撐環4，所述的支撐環4包括內徑與金屬件2外徑適配的環形面，支撐環4的環形面的內側面與金屬件2的外側面固定；環形面還連接有向外延伸折彎形成的坡面，坡面與玻璃管I上的突起5的斜坡面適配；其中，兩個突起5的斜坡面的傾斜方向相反設置，兩個支撐環4的坡面分別與兩個突起5的斜坡面配合。支撐環4需要與金屬件2固定，可採用螺紋連接、法蘭連接或焊接，或這三種形式的組合。支撐環4僅僅其環形面的內側與金屬件2外側固定，支撐環4的坡面與突起5的斜坡面緊密貼合。兩片支撐環4依靠自身的彈性夾緊玻璃管I內的梯形狀突起5的兩個斜坡面，兩片支撐環4與金屬件2連接固定，使得玻璃管1、金屬件2、金屬薄膜環3三者位置固定，金屬薄膜環3不受外力，從而避免金屬薄膜環3的損壞，並且提高了玻璃管I與金屬薄膜環3的封接部位的可靠性。由於支撐環4的熱膨脹係數大於玻璃管I的熱膨脹係數，如果支撐環4在徑向上直接支撐玻璃管1，在產品使用期間溫度變化時，支撐環4的徑向膨脹會將玻璃管I撐裂，導致最終產品損壞。而採用斜坡面支撐時，在產品使用期間溫度變化時，由於支撐環4具有彈性及支撐環4與玻璃管I可沿斜坡面作微小的相對滑動，支撐環4的徑向膨脹不會導致玻璃管I被撐裂。支撐環4還依靠斜坡面在軸向上夾緊了封接部位，使得金屬薄膜環3和玻璃管I兩者熔接的氣密性更加可靠。由於同時實現了封接部位的徑向加固和軸向夾緊，其結構更為緊湊，可有效減少最終產品尺寸，且部件減少，有助於降低最終產品的成本。所述的金屬薄膜環3朝向空氣8的一側的環形面上鍍有抗氧化膜；所述的金屬薄膜環3上的抗氧化膜的厚度沿徑向由內向外逐漸變薄為O。為避免金屬薄膜環3在高溫下氧化，在金屬薄膜環3的表面鍍有抗氧化膜。但是，抗氧化膜與玻璃的浸潤性不好，會造成玻璃管I與金屬薄膜環3之間熔接不牢固，甚至無法熔接，所以將抗氧化膜僅設置在金屬薄膜環3的表面朝向空氣8的一側，而另一側是真空或充非氧化氣體，不鍍抗氧化膜，這樣金屬薄膜環3的表面另一側可以維持與玻璃管I的封接性能；金屬薄膜環3上的抗氧化膜的厚度沿徑向由內向外逐漸變薄為O，這樣在鍍有抗氧化膜的一面也可以同時保證金屬薄膜環3與玻璃管I的封接性能和金屬薄膜環3的抗高溫氧化性能。例如所述的抗氧化膜可以採用鍍鉻，最厚處的厚度約為0.02mm。所述的玻璃管1、金屬件2、金屬薄膜環3、支撐環4四者圍成的空腔7內，其中暴露在空氣8中一側的空腔7中填充有耐高溫材料，可以隔絕空氣8，進一步提高金屬薄膜環3的抗高溫氧化性能。例如所述的耐高溫材料可以採用膨脹石墨、陶瓷纖維或石棉等。如圖4所示，所述的玻璃管I的一端帶有與其他管狀玻璃部件相連的管狀玻璃，用於熔接更長的玻璃管件，管狀玻璃的管壁厚度自內向外，即從與玻璃管I連接處向外逐漸變小，至最外端的尺寸與要連接的其他管狀玻璃部件尺寸相匹配，這有利於提高管狀玻璃的強度，減少玻璃的內應力，並且玻璃管I在模具內成型後，更容易拆卸模具。根據應用場合的不同，金屬件2可以是空心或實心金屬件。完成後，金屬件2再去連接其它空心或實心金屬件，玻璃管2再去熔接其它玻璃件。並將鍍有抗氧化膜的一側置於與空氣接觸的一面，另一側置於真空或充非氧化氣體的最終產品內部。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，其特徵在於，它包括玻璃管(I)和金屬薄膜環(3)，所述的金屬薄膜環(3)的環形面熔接固定於玻璃管(I)的管壁中；所述的金屬薄膜環(3)的內徑小於玻璃管(I)的內徑，金屬薄膜環(3)環形面的外徑小於玻璃管(I)的外徑，金屬件(2)的外表面與金屬薄膜環(2)的內側固定； 玻璃管(I)在與金屬薄膜環(3 )熔接處的管壁上設有上下兩個帶有斜坡面的突起(5 );在突起(5)處分別設有一個支撐環(4)，所述的支撐環(4)包括內徑與金屬件(2)外徑適配的環形面，支撐環(4)的環形面的內側面與金屬件(2)的外側面固定；支撐環(4)的環形面還連接有向外延伸折彎形成的坡面，坡面與玻璃管(I)上的突起(5)的斜坡面適配；其中，兩個突起(5)的斜坡面的方向相反設置，兩個支撐環(4)的坡面分別與兩個突起(5)的斜坡面配合。
2.根據權利要求1所述的一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，其特徵在於，所述的金屬薄膜環(3)的環形面向內延伸折彎形成折彎面(6)，折彎面(6)的內側面與金屬件(2)的外側面固定。
3.根據權利要求1或2所述的一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，其特徵在於，所述的金屬薄膜環(3)朝向空氣(8)的一側環形面上鍍有抗氧化膜。
4.根據權利要求3所述的一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，其特徵在於，所述的金屬薄膜環(3)上的抗氧化膜的厚度沿徑向由內向外逐漸變薄為O。
5.根據權利要求1所述的一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，其特徵在於，所述的金屬薄膜環(3)環形面的厚度沿徑向從內向外，厚度逐漸變薄為O。
6.根據權利要求1所述的一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，其特徵在於，玻璃管(I)、金屬件(2)、金屬薄膜環(3)、支撐環(4)四者圍成的空腔(7)，其中朝向空氣(8) —側的一空間(7)中填充有耐高溫材料。
7.根據權利要求1所述的一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，其特徵在於，所述的玻璃管(I)帶有與其他管狀玻璃部件相連的管狀玻璃，管狀玻璃的厚度從與玻璃管(I)連接處向外逐漸變薄。
專利摘要本實用新型公開了一種耐高溫、高強度的玻璃管與金屬件的薄膜封接結構，金屬薄膜環的環形面熔接固定於玻璃管的管壁中，金屬薄膜環的內徑小於玻璃管的內徑，金屬薄膜環外徑小於玻璃管的外徑，金屬件的外表面與金屬薄膜環的內側面固定；玻璃管在與金屬薄膜環熔接處的管壁上設有兩個帶有斜坡面的突起；在突起處分別設有支撐環，支撐環包括內徑與金屬件外徑適配的環形面，支撐環的環形面內側面與金屬件的外側面固定；支撐環的環形面還連接有向外延伸折彎形成的坡面，坡面與玻璃管上的突起的斜坡面適配；斜坡面的方向相反設置，兩個支撐環的坡面分別與斜坡面配合。本實用新型耐高溫性能優異、強度高、尺寸緊湊、加工方便、成本低、通用性強。
文檔編號C03C27/02GK203007137SQ201220694969
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者黃鋒 申請人:南京旭城新能源技術有限公司