專利名稱：太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的制備方法
技術領域：
本發明屬于太陽能光熱發電集熱管技術領域，涉及太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的制備方法。
背景技術：
太陽能光熱槽式發電是太陽能發電的一種，真空集熱管是核心部件，目前只有金屬與玻璃熔封玻璃管能夠滿足太陽能光熱發電真空集熱管外管的技術要求，且只有膨脹系數是3. 3X 10_6/°C的硼硅玻璃(簡稱3. 3硼硅玻璃)能夠滿足太陽能真空集熱管外管的技術要求。目前太陽能真空集熱管用玻璃管的主體部分是膨脹系數是3. 3X10_6/°C的硼硅玻
^^ ο國外已經有采用不銹鋼與3. 3硼硅玻璃直接封接的技術出現。然而，申請人經過大量試驗，發現這種封接技術存在著此類不銹鋼產品加工難度極大的問題，并且將不銹鋼與3. 3硼硅玻璃進行封接時難度更大，這樣就造成了成品率低、成本高、批量化生產困難的問題。將可伐合金(KOVAR)與3. 3硼硅玻璃直接熔封生產太陽能真空集熱管外管的技術也不可行，因為非匹配封接時膨脹系數相差過大，造成封接件炸裂，不能使用。申請人:通過研究發現，可伐合金與DM308玻璃熔封具有良好的封接性能，但DM308 玻璃管因透光率差、化學穩定性差的原因而不能夠滿足太陽能真空集熱管外管的技術要求，不能夠作為集熱管的主體部分。

發明內容
本發明的目的是提供了一種太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的制備方法，使金屬與玻璃封接件能夠滿足太陽能光熱槽式發電真空集熱管的使用要求，解決了現有集熱管炸裂、漏氣、耐熱沖擊和封接強度低的問題。本發明所采用的技術方案是，太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的制備方法， 按照以下步驟進行步驟1制備1號過渡玻璃按照質量百分比，分別稱取63. 2%~ 73%的SiO2,16. 9% 21. 4%的B2O3, 2% 5% 的 CaO, 0. 35% 0. 7% 的 K20,4. 2% 7. 45% 的 Na2O, 2. 5% 3. 3% 的 ZnO,以上組分的質量百分比總和為100% ；將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°C 1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C 1250°C吹制、 拉制成1號過渡玻璃；制備2號過渡玻璃按照質量百分比，分別稱取74. 7 % -78. 6 %的SiO2,13. 4 % -20. 4 %的B2O3， 1.8% -3. 3%的1(20，3. -4. 7%的Na2O,以上組分的質量百分比總和為100% ；將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°C 1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C 1250°C吹制、拉制成2號過渡玻璃；制備3號過渡玻璃按照質量百分比，分別稱取75 % -79 %的SiO2,11.5 % -16. 4 %的B2O3, 0. 22% -0. 4% 的 CaO, 2. 3% -4. 6% 的 K20,0. 6% -1. 的 Na2O, 3. 78% -5. 的 Al2O3,以上組分的質量百分比總和為100% ；將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°c 1500°c熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C 1250°C 吹制、拉制成3號過渡玻璃；采用現有的工藝分別制備可伐合金、DM308玻璃、膨脹系數是3. 3X 10_6/°C的硼硅玻璃；步驟2將步驟1制得的可伐合金、DM308玻璃、3號過渡玻璃、2號過渡玻璃、1號過渡玻璃、膨脹系數是3. 3X 10_6/°C的硼硅玻璃依次在玻璃車床上用火焰進行封接，封接溫度 850°C 950°C，制得封接端頭；然后將封接端頭放入退火爐，爐溫50(TC _550°C退火；步驟3取步驟2退火后的封接端頭兩根，然后將兩根封接端頭在玻璃車床上用火焰進行封接；封接的具體過程是，將兩根封接端頭中膨脹系數是3.3X10_6/°C的硼硅玻璃加熱至 850°C 950°C，并將這兩根封接端頭中膨脹系數是3. 3 X 10_6/°C的硼硅玻璃之間進行熔融封接，即制得。本發明依次將可伐合金、DM308玻璃、3號過渡玻璃、2號過渡玻璃、1號過渡玻璃與 3. 3硼硅玻璃熔封成封接端頭，然后再將兩個封接端頭封接成真空玻璃集熱管。1號過渡玻璃、2號過渡玻璃、3號過渡玻璃采用無鉛化玻璃配方，經過玻璃熔制、成型為玻殼、玻管，經過火焰封接成可伐合金-DM308玻璃-3號過渡玻璃-2號過渡玻璃-1號過渡玻璃_3. 3硼硅玻璃六段式的熔封真空玻璃集熱管，解決了現有金屬直接與3. 3硼硅玻璃封接造成應力大，引起集熱管炸裂、漏氣、耐熱沖擊和封接強度低的問題；滿足了太陽能光熱發電真空集熱管使用要求，實現了批量生產。同時采用無鉛化配方，避免真空集熱管玻璃封接時發黑的問題，提高了真空集熱管透過率，并避免造成環境污染。加工工藝采用成熟的電真空器件玻璃加工技術，降低了技術難度，實現了批量化生產。制造的金屬-玻璃封接件能夠滿足光熱發電真空集熱管使用要求。


圖1是本發明中封接端頭的結構示意圖。圖2是本發明中太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的結構示意圖。圖中，1、可伐合金，2、DM308玻璃，3、3號過渡玻璃，4、2號過渡玻璃，5、1號過渡玻璃，6、3. 3硼硅玻璃。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的制備方法，按照以下步驟進行
步驟1.制備1號過渡玻璃按照質量百分比，分別稱取63. 2%~ 73%的SiO2,16. 9% 21. 4%的B2O3, 2% 5% 的 CaO, 0. 35% 0. 7% 的 K20,4. 2% 7. 45% 的 Na2O, 2. 5% 3. 3% 的 ZnO,以上組分的質量百分比總和為100% ；將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°C 1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C 1250°C吹制、 拉制成1號過渡玻璃；制備2號過渡玻璃按照質量百分比，分別稱取74. 7 % -78. 6 %的SiO2,13. 4 % -20. 4 %的B2O3， 1.8% -3. 3%的1(20，3. -4. 7%的Na2O,以上組分的質量百分比總和為100% ；將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°C 1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C 1250°C吹制、拉制成2號過渡玻璃；制備3號過渡玻璃按照質量百分比，分別稱取75 % -79 %的SiO2,11.5 % -16. 4 %的B2O3， 0. 22% -0. 4% 的 CaO, 2. 3% -4. 6% 的 K20,0. 6% -1. 的 Na2O, 3. 78% -5. 的 Al2O3,以上組分的質量百分比總和為100% ；將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°c 1500°c熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C 1250°C 吹制、拉制成3號過渡玻璃；制備可伐合金、DM308玻璃、3. 3硼硅玻璃采用現有的工藝制備可伐合金、DM308玻璃、3. 3硼硅玻璃；步驟2將步驟1制得的可伐合金、DM308玻璃、3號過渡玻璃、2號過渡玻璃、1號過渡玻璃、3. 3硼硅玻璃按照圖1的結構在玻璃車床上用火焰進行封接，封接溫度850°C 950°C， 制得封接端頭；封接端頭1的結構如圖1所示，可伐合金1、DM308玻璃2、3號過渡玻璃3、 2號過渡玻璃4、1號過渡玻璃5、3. 3硼硅玻璃6之間依次封接。然后將封接端頭放入退火爐，爐溫500°C -550°C退火；步驟3取步驟2退火后的封接端頭兩根，然后將兩根封接端頭在玻璃車床上用火焰進行封接；具體過程是，將兩根封接端頭的3. 3硼硅玻璃加熱850°C 950°C，并將這兩根封接端頭的3. 3硼硅玻璃之間進行熔融封接，即制得太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管。制得的太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的結構如圖2所示，即將圖1的兩個封接端頭之間通過3. 3硼硅玻璃熔融封接在一起。本發明中過渡封接方式依據各過渡玻璃之間的膨脹系數相差平均不超過10%的實踐要求，首先設計了本過渡玻璃封接的方式，再結合太陽能玻璃管的使用環境對玻璃理化性能的要求，同時兼顧制造工藝，再依次設計了 3號過渡玻璃、2號過渡玻璃、1號過渡玻璃的配方，配方中各組分共同構成膨脹系數及理化性能要求。實施例1按照質量百分比，分別稱取73%的SiO2,17. 95%的B2O3, 2%的CaO, 0. 35%的K2O, 4. 2%的Na2O, 2. 5%的SiO，將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°C熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C吹制、拉制成1號過渡玻璃；按照質量百分比，分別稱取74. 7 %的SiO2, 20. 4 %的B2O3，1. 8 %的K20，3. 1 %的Na2O, 將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在 1370°C熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C吹制、拉制成2號過渡玻璃；按照質量百分比，分別稱取 76. 7 % 的 SiO2,16. 4 % 的 B2O3,0. 22 % 的 CaO，2. 3 % 的 K20,0. 6 % 的 Na2O, 3. 78 % 的 Al2O3，將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中， 在1370°C熔化成玻璃液，玻璃液在120(TC吹制、拉制成3號過渡玻璃；然后制備可伐合金、 DM308玻璃、3. 3硼硅玻璃；將制得的可伐合金、DM308玻璃、3號過渡玻璃、2號過渡玻璃、 1號過渡玻璃、3. 3硼硅玻璃依次在玻璃車床上用火焰進行封接，封接溫度850°C，制得封接端頭；然后將封接端頭放入退火爐，爐溫50(TC退火；將兩根封接端頭在玻璃車床上用火焰進行封接；具體過程是，將兩根封接端頭的3. 3硼硅玻璃加熱850°C，并將這兩根封接端頭的3. 3硼硅玻璃之間進行熔融封接，即制得。實施例2按照質量百分比，分別稱取63. 2%的SiO2, 21. 4%的B2O3，3. 95%的Ca0，0. 7%的 K2O, 7. 45 %的Na2O, 3. 3 %的SiO，將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1250°C吹制、拉制成1號過渡玻璃；按照質量百分比，分別稱取78.6% SiO2,13. 4%的B2O3, 3. 3%的K20,4. 7%的 Na2O,將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中， 在1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1250°C吹制、拉制成2號過渡玻璃；按照質量百分比，分別稱取 75% 的 SiO2,13. 8% 的 B2O3,0. 4% 的 CaO，4. 6% 的 K20，1. 1 % 的 Na2O, 5. 1 % 的 Al2O3, 將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在 1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1250°C吹制、拉制成3號過渡玻璃；制備可伐合金、DM308玻璃、3. 3硼硅玻璃；將制得的可伐合金、DM308玻璃、3號過渡玻璃、2號過渡玻璃、1號過渡玻璃、3. 3硼硅玻璃依次在玻璃車床上用火焰進行封接，封接溫度950°C，制得封接端頭；然后將封接端頭放入退火爐，爐溫550°C退火；將兩根封接端頭在玻璃車床上用火焰進行封接； 具體過程是，將兩根封接端頭的3. 3硼硅玻璃加熱950°C，并將這兩根封接端頭的3. 3硼硅玻璃之間進行熔融封接，即制得。實施例3按照質量百分比，分別稱取68. 6 %的SiO2,16. 9 %的B2O3，5 %的CaO，0. 5 %的K2O, 6%的Na2O, 3%的&ι0，將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1420°C熔化成玻璃液，玻璃液在1220°C吹制、拉制成1號過渡玻璃；按照質量百分比，分別稱取76%的SiO2,17. 5%的B2O3，2. 5%的K20,4%的Na2O,將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1430°C熔化成玻璃液，玻璃液在1210°C吹制、拉制成2號過渡玻璃；按照質量百分比，分別稱取79%的SiO2, 11. 5% 的 B2O3，0. 3% 的 Ca0，3. 8%的1(20，0. 9% 的 Na20,4. 5% 的 Al2O3，將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1430°C熔化成玻璃液，玻璃液在1210°C吹制、拉制成3號過渡玻璃；制備可伐合金、DM308玻璃、3. 3硼硅玻璃；將制得的可伐合金、DM308玻璃、3號過渡玻璃、2號過渡玻璃、1號過渡玻璃、3. 3硼硅玻璃依次在玻璃車床上用火焰進行封接，封接溫度90(TC，制得封接端頭；然后將封接端頭放入退火爐，爐溫520°C退火；將兩根封接端頭在玻璃車床上用火焰進行封接；具體過程是，將兩根封接端頭的3. 3硼硅玻璃加熱900°C，并將這兩根封接端頭的3. 3硼硅玻璃之間進行熔融封接，即制得。耐熱沖擊試驗分別選取實施例1-實施例3制得的太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管各5跟， 經過烘箱退火，用放大鏡檢查可伐環刃口、各封接處沒有炸裂，進行下列試驗樣品在玻封組烘箱按試驗溫度分次保溫5分鐘后，迅速投入水中，保持1分鐘，取出用放大鏡檢查是否有炸裂，當出現炸裂時，記錄在表格中，直到所有樣品全部炸裂。太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管耐熱沖擊試驗記錄表如下
權利要求
1. 一種太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的制備方法，按照以下步驟進行步驟1制備1號過渡玻璃按照質量百分比，分別稱取63. 2 % 73 %的SiO2,16. 9 % 21. 4%的B2O3, 2 % 5 % 的 CaO, 0. 35 % 0. 7 % 的 K20,4. 2 % 7. 45 % 的 Na2O, 2. 5 % 3. 3 % 的 ZnO,以上組分的質量百分比總和為100% ；將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°C 1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C 1250°C吹制、拉制成1號過渡玻璃；制備2號過渡玻璃按照質量百分比，分別稱取74. 7 % -78. 6 %的SiO2,13. 4 % -20. 4 %的B2O3, 1.8% -3. 3%的1(20，3. -4. 7%的Na2O,以上組分的質量百分比總和為100% ；將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°C 1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C 1250°C吹制、拉制成2號過渡玻璃；制備3號過渡玻璃按照質量百分比，分別稱取75% -79%的SiO2,11. 5% -16. 4%的B2O3,0. 22% -0.4% ^ CaO, 2. 3% -4. 6%的 K20，0. 6% -1. 的 Na2O, 3. 78% -5. 1 % 的 Al2O3，以上組分的質量百分比總和為100% ；將稱取的各原料機械混合，攪拌均勻，制成配合料，然后將配合料投入玻璃熔化爐中，在1370°C 1500°C熔化成玻璃液，玻璃液在1200°C 1250°C吹制、拉制成 3號過渡玻璃；采用現有的工藝分別制備可伐合金、DM308玻璃、膨脹系數是3. 3X10_6/°C的硼硅玻璃；步驟2將步驟1制得的可伐合金、DM308玻璃、3號過渡玻璃、2號過渡玻璃、1號過渡玻璃、膨脹系數是3. 3 X 10_6/°C的硼硅玻璃依次在玻璃車床上用火焰進行封接，封接溫度850°C 950°C，制得封接端頭；然后將封接端頭放入退火爐，爐溫50(TC -550°C退火；步驟3取步驟2退火后的封接端頭兩根，然后將兩根封接端頭在玻璃車床上用火焰進行封接；封接的具體過程是，將兩根封接端頭中膨脹系數是3. 3X10_6/°C的硼硅玻璃加熱至 850°C 950°C，并將這兩根封接端頭中膨脹系數是3. 3 X 10_6/°C的硼硅玻璃之間進行熔融封接，即制得。
全文摘要
本發明公開了太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的制備方法，按照以下步驟進行選取原料，分別制得1號過渡玻璃、2號過渡玻璃、3號過渡玻璃；然后將可伐合金、DM308玻璃、3號過渡玻璃、2號過渡玻璃、1號過渡玻璃、3.3硼硅玻璃依次在玻璃車床上用火焰進行封接、退火，然后將兩根封接端頭的3.3硼硅玻璃加熱至850℃～950℃，并將3.3硼硅玻璃之間進行熔融封接，即制得。本發明太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的制備方法，使金屬與玻璃封接件能夠滿足太陽能光熱槽式發電真空集熱管外管的使用要求，解決了現有集熱管炸裂、漏氣、耐熱沖擊和封接強度低的問題。
文檔編號C03C3/089GK102424518SQ201110264379
公開日2012年4月25日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日
發明者李云龍, 田文偉 申請人:陜西寶光真空電器股份有限公司