專利名稱：太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備，屬于太陽能應(yīng)用領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
太陽能選擇性吸收涂層，由金屬反射層，金屬-陶瓷傳遞層和陶瓷減反射層組成。 低溫集熱管，即熱水器集熱管，采用鋁-氮化鋁或其他金屬-氮化鋁涂層，沉積在玻璃內(nèi)管 的外表面，結(jié)合力低，用于低溫條件；中高溫真空管集熱管是太陽能光熱轉(zhuǎn)換的核心部件。 由內(nèi)管金屬管芯、外管硅硼玻璃和真空封接部件組成，太陽能選擇性吸收涂層中，金屬反射 層采用難熔金屬和貴金屬，陶瓷涂層采用氧化物，如氧化鋁和氧化硅涂層，提高集熱管金屬 管外表面的太陽能選擇性吸收涂層的性能和提高涂層的工作溫度能夠提高太陽能轉(zhuǎn)換成 熱能的效率。目前太陽能集熱管的涂層設(shè)備，在玻璃集熱管的內(nèi)管外表面制備金屬-氮化鋁太 陽能選擇性吸收薄膜，難以實現(xiàn)金屬-氧化物太陽能選擇性吸收涂層；在玻璃集熱管的內(nèi) 管外表面制備金屬-氮化鋁太陽能選擇性吸收薄膜，由于玻璃管的絕緣性能，制備設(shè)備沒 有真空加熱和等離子體清洗裝置和工藝過程，膜基結(jié)合力低，不能滿足太陽能集熱管金屬 管芯的涂層技術(shù)和性能要求；適合于中高溫太陽能集熱管的太陽能選擇性吸收涂層，是高 熔點金屬-氧化物陶瓷組成的金屬陶瓷膜系，采用反應(yīng)磁控濺射方法制備氧化物陶瓷薄 膜，設(shè)備為多室結(jié)構(gòu)，工藝復(fù)雜。發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種太陽能集熱管管芯的 選擇性涂層設(shè)備。該涂層設(shè)備應(yīng)能精確制備金屬陶瓷太陽能選擇性吸收涂層；采用射頻磁 控濺射、中頻磁控濺射和直流磁控濺射技術(shù)，既適合氧化物金屬陶瓷膜系，也適合金屬氮化 物陶瓷的金屬陶瓷膜系；有加熱系統(tǒng)和與真空室絕緣的工件轉(zhuǎn)架，在真空室和轉(zhuǎn)架之間設(shè) 置偏壓系統(tǒng)，實施太陽能金屬管的真空加熱脫附、和等離子體清洗，保證涂層具有良好結(jié)合 力。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備，它 主要包括一個真空室和一個真空系統(tǒng)，真空室與真空系統(tǒng)通過管道連接在一起，鍍膜不銹 鋼管安裝在真空室中的由外置電機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)上；它還包括安裝在所述真空室上的 金屬磁控濺射源和射頻磁控濺射靶；所述真空室內(nèi)設(shè)有加熱器、柱狀磁控濺射靶、測溫?zé)犭?偶、膜厚測試儀；所述真空系統(tǒng)經(jīng)一個高閥與真空室連接，高閥的出口設(shè)有預(yù)抽閥，預(yù)抽閥 的出口一路經(jīng)旁通閥連接機(jī)械泵和羅茨泵，另一路經(jīng)前級閥連接分子泵，預(yù)抽閥的出口還 直接連接羅茨泵。所述真空室采用立式真空室或臥式真空室，立式真空室和臥式真空室的外壁采用 設(shè)有冷卻水腔的雙層結(jié)構(gòu)。[0007]所述立式真空室采用的轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)位于真空室的底部，轉(zhuǎn)架動力馬達(dá)位于真空室的 外部，真空室的一側(cè)設(shè)有一個真空室門。所述臥式真空室采用的轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)位于真空室門上，轉(zhuǎn)架動力馬達(dá)位于真空室的外 部，該轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)以固定在真空室門上的薄壁管為依托，周向布置的鍍膜不銹鋼管由可繞薄 壁管轉(zhuǎn)動的動齒圈和花盤支撐，通過主傳動軸經(jīng)第一小齒輪驅(qū)動動齒圈繞薄壁管轉(zhuǎn)動，在 動齒圈帶動第二小齒輪繞靜齒圈轉(zhuǎn)動時，使第二小齒輪帶動鍍膜不銹鋼管自轉(zhuǎn)。所述臥式真空室的底部設(shè)有真空支管和把真空支管連接在一起的真空總管。所述臥式真空室轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)中的花盤設(shè)有二個支架，支架的下端絕緣固定在真空室 壁上，上端采用滾輪支撐花盤。本實用新型的有益效果是這種太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備采用射頻磁控濺射、中頻磁控濺射和直流磁控濺射技術(shù)，既適合氧化物金屬陶瓷膜系， 也適合金屬氮化物陶瓷的金屬陶瓷膜系。還有加熱系統(tǒng)和與真空室絕緣的工件轉(zhuǎn)架，實現(xiàn) 金屬管工件公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，制備金屬陶瓷太陽能選擇性吸收涂層。在真空室和轉(zhuǎn)架之間設(shè)置 偏壓系統(tǒng)，實施太陽能金屬管的真空加熱脫附、和等離子體清洗，保證涂層具有良好結(jié)合 力。該金屬陶瓷涂層設(shè)備可生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)長度為4060毫米的太陽能集熱管，涂層通常采用金屬 W (Mo)\AlN或W (Mo)\Si02,Mo (W) \ (Al2O3)多層復(fù)合梯度薄膜，獲得高吸收率和紅外低 發(fā)射率。
圖1是一種太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備主視圖。圖2是一種太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備俯視圖。圖3是立式真空室結(jié)構(gòu)圖。圖4是臥式真空室結(jié)構(gòu)圖。圖5是圖4中轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)放大圖。圖6是圖4中的A-A剖視圖。圖7是花盤帶支架的示意圖。圖8是圖7中的B-B剖視圖。圖中1、立式真空室，2、公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)工件架，3、托架傳動軸絕緣，4、鍍膜不銹鋼管，5、 加熱器，6、柱狀磁控濺射靶，7、傳動軸，8、轉(zhuǎn)架動力馬達(dá)，9、10、金屬磁控濺射源，11、12、射 頻磁控濺射靶，13、真空室門，14、測溫?zé)犭娕迹?5、膜厚測試儀，16、高閥，17、分子泵，18、前 級閥，19、預(yù)抽閥，20、旁通閥，21、羅茨泵，22、機(jī)械泵，23、臥式真空室，24、薄壁管，25、真空 室門，26、真空支管，27、真空主管，28、轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)，28a、主傳動軸，28b、第一小齒輪，28c、動齒 圈，^cU第二小齒輪，28e、靜齒圈，29、花盤，30、滾輪，31、支架。
具體實施方式
圖1、2、3示出了一種采用立式真空室的太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備。圖 中，該太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備主要包括一個立式真空室1和一個真空系統(tǒng)， 立式真空室1與真空系統(tǒng)通過管道連接在一起，鍍膜不銹鋼管4安裝在立式真空室1中的 由外置電機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)上。在立式真空室1上的設(shè)有金屬磁控濺射源9、10和射頻磁4控濺射靶11、12 ；立式真空室1內(nèi)設(shè)有加熱器5、柱狀磁控濺射靶6、測溫?zé)犭娕?4、膜厚測 試儀15。真空系統(tǒng)經(jīng)一個高閥16與立式真空室1連接，高閥16的出口設(shè)有預(yù)抽閥19，預(yù) 抽閥19的出口一路經(jīng)旁通閥20連接機(jī)械泵22和羅茨泵21，另一路經(jīng)前級閥18連接分子 泵17，預(yù)抽閥19的出口還直接連接羅茨泵21。立式真空室1的外壁采用設(shè)有冷卻水腔的 雙層結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)位于立式真空室1的底部，轉(zhuǎn)架動力馬達(dá)8位于立式真空室1的外部， 立式真空室1的一側(cè)設(shè)有一個真空室門13。圖4、5、6示出了一種采用臥式真空室的太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備。圖 中，臥式真空室23采用的轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)位于真空室門25上，轉(zhuǎn)架動力馬達(dá)位于真空室的外部， 該轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)以固定在真空室門25上的薄壁管M為依托，周向布置的鍍膜不銹鋼管4由可 繞薄壁管M轉(zhuǎn)動的動齒圈28c和花盤四支撐，通過主傳動軸28a經(jīng)第一小齒輪28b驅(qū)動 動齒圈28c繞薄壁管M轉(zhuǎn)動，在動齒圈28c帶動第二小齒輪28d繞靜齒圈28e轉(zhuǎn)動時，使 第二小齒輪28d帶動鍍膜不銹鋼管4自轉(zhuǎn)。臥式真空室23的底部設(shè)有真空支管沈和把真 空支管沈連接在一起的真空總管27。圖7、8示出了一種在臥式真空室中轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)中的花盤設(shè)有支撐的結(jié)構(gòu)。圖中，臥 式真空室23轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)中的花盤四設(shè)有二個支架31，支架31的下端絕緣固定在真空室壁 上，上端采用滾輪30支撐花盤四。
權(quán)利要求1.一種太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備，它主要包括一個真空室和一個真空系 統(tǒng)，真空室與真空系統(tǒng)通過管道連接在一起，鍍膜不銹鋼管(4)安裝在真空室中的由外置電 機(jī)驅(qū)動的轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)上；其特征在于它還包括安裝在所述真空室上的金屬磁控濺射源和射 頻磁控濺射靶；所述真空室內(nèi)設(shè)有加熱器(5)、柱狀磁控濺射靶(6)、測溫?zé)犭娕?14)、膜厚 測試儀(15)；所述真空系統(tǒng)經(jīng)一個高閥(16)與真空室連接，高閥(16)的出口設(shè)有預(yù)抽閥 (19 )，預(yù)抽閥(19 )的出口 一路經(jīng)旁通閥(20 )連接機(jī)械泵(22 )和羅茨泵(21)，另一路經(jīng)前級 閥(18)連接分子泵(17)，預(yù)抽閥(19)的出口還直接連接羅茨泵(21)。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備；其特征在于所述真空 室采用立式真空室(1)或臥式真空室(23)，立式真空室(1)和臥式真空室(23)的外壁采用 設(shè)有冷卻水腔的雙層結(jié)構(gòu)。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備，其特征在于所述立式 真空室(1)采用的轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)位于真空室的底部，轉(zhuǎn)架動力馬達(dá)(8)位于真空室的外部，真空 室的一側(cè)設(shè)有一個真空室門(13)。
4.據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備，其特征在于所述臥式 真空室(23)采用的轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)位于真空室門(25)上，轉(zhuǎn)架動力馬達(dá)位于真空室的外部，該轉(zhuǎn) 架機(jī)構(gòu)以固定在真空室門(25)上的薄壁管(24)為依托，周向布置的鍍膜不銹鋼管(4)由 可繞薄壁管(24)轉(zhuǎn)動的動齒圈(28c)和花盤(29)支撐，通過主傳動軸(28a)經(jīng)第一小齒輪 (28b)驅(qū)動動齒圈(28c)繞薄壁管(24)轉(zhuǎn)動，在動齒圈(28c)帶動第二小齒輪(28d)繞靜齒 圈(28e)轉(zhuǎn)動時，使第二小齒輪(28d)帶動鍍膜不銹鋼管(4)自轉(zhuǎn)。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備，其特征在于所述臥式 真空室(23)的底部設(shè)有真空支管(26)和把真空支管(26)連接在一起的真空總管(27)。
6.據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備；其特征在于所述臥式 真空室(23)轉(zhuǎn)架機(jī)構(gòu)中的花盤(29)設(shè)有二個支架(31)，支架(31)的下端絕緣固定在真空 室壁上，上端采用滾輪(30 )支撐花盤(29 )。
專利摘要一種太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備，屬于太陽能應(yīng)用領(lǐng)域。這種太陽能集熱管管芯的選擇性涂層設(shè)備采用射頻磁控濺射、中頻磁控濺射和直流磁控濺射技術(shù)，既適合氧化物金屬陶瓷膜系，也適合金屬氮化物陶瓷的金屬陶瓷膜系。還有加熱系統(tǒng)和與真空室絕緣的工件轉(zhuǎn)架，實現(xiàn)金屬管工件公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，制備金屬陶瓷太陽能選擇性吸收涂層。在真空室和轉(zhuǎn)架之間設(shè)置偏壓系統(tǒng)，實施太陽能金屬管的真空加熱脫附、和等離子體清洗，保證涂層具有良好結(jié)合力。該金屬陶瓷涂層設(shè)備可生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)長度為4060毫米的太陽能集熱管，涂層通常采用金屬W(Mo)\AlN或W(Mo)\SiO2，Mo(W)\(Al2O3)多層復(fù)合梯度薄膜，獲得高吸收率和紅外低發(fā)射率。
文檔編號C23C14/18GK201826008SQ20102057377
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月23日
發(fā)明者李劍云, 李劍鋒, 李國卿, 郭立志 申請人:大連惠泰科技有限公司