CN101824604A - 太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置及其镀膜工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置，包括抽真空装置，抽真空装置与外玻璃管的管口端相连，外玻璃管的圆头端设有玻璃管支撑装置，外玻璃管的下部设有与其相连的可移动高频装置，外玻璃管内设有与高频装置相对应的镀膜装置。本发明还同时公开了利用前述装置的镀膜工艺。本发明能够根据玻璃管反射镜面圆心角大小直接镀制出设计弧度的反射膜，适用于大规模机械化生产，能够较大的提高镀膜速率、保证镀膜质量；由于加热源可移动，从而大大降低了真空镀膜对真空操作空间的要求，不需要建立大的真空室，节省了生产成本，同时使抽真空时间大大降低，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能集热管技术，尤其是一种太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置及其镀膜工艺。
背景技术
太阳能集热管是太阳能热水器集热的关键部件。在实际应用中，传统的太阳能集热管的内管外表面所镀制的吸收膜层仅朝阳的部分能够起到集热作用，而背阳的部分几乎起不到集热作用，白白浪费了。如何能使集热管的吸收膜层在360°方向上都能接受阳光辐射而集热，是关键问题所在。
如果在太阳能集热管背阳的外面安置一个平面性反射镜，或许能稍微改善一下集热效果，但因没有聚焦作用，集热效果无法达到最佳状态；而且太阳能集热管长期处于室外，外露的反射镜上容易积尘，人们通常不会去打扫，所以反射镜也起不到应有的作用，即外置的平面性反射镜没有起到太大的作用。
传统的太阳能集热管外管是无色透明的玻璃管，它与外表面上镀有吸收膜层的内管处于同心位置，内外管之间的空间密封，且抽成真空状态。真空不仅起到了保护内管便面吸收膜层的作用，也起到了内管集热后，其热量不易外传的隔热作用。如果将太阳能集热管的外玻璃管内壁下部的一部分（例如180°）镀有反射膜层由于该反射膜是处于圆弧凹面上，因此具有反射聚焦作用，聚焦处位于外管中心向下，靠近反射膜层的一面，如果同时将内管偏心装配到聚焦位置，太阳光经弧面的反射镜面聚焦后对太阳能集热管内管背阳的一面辐射加热，即可解决原先集热管背面不起作用的弊病，从总体上可实现对集热管全面集热的效果，大大提高集热效率。如何在外管狭小的空间内镀制一定角度的反射膜层是整个问题的关键所在。
膜层镀制工艺有许多种，但是受太阳能集热管外管直径的限制，所以可供选择的镀制方法就非常有限，而要求所镀制膜层边缘要齐整，反射率要高，抗老化性能好，角度可控等，要求镀制工艺连续性好，可操控性强，便于大规模批量化生产。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种能够根据玻璃管反射镜面圆心角大小直接镀制出设计弧度的反射膜，适用于大规模机械化生产，能够提高镀膜速率、保证镀膜质量；节省生产成本，使抽真空时间大大降低，提高生产效率的太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置及其镀膜工艺。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置，包括抽真空装置，抽真空装置与外玻璃管的管口端相连，外玻璃管的圆头端设有玻璃管支撑装置，外玻璃管的下部设有与其相连的可移动高频装置，外玻璃管内设有与高频装置相对应的镀膜装置。
所述抽真空装置通过其上的玻璃管锁紧装置与外玻璃管的管口端相连。
所述高频装置设置于其下部的移动拖车上，移动拖车通过线路与控制系统相连，高频装置的上表面固定有永磁体固定托架和至少一个感应线圈，永磁体固定托架上面设有至少一个永磁体，永磁体紧贴于外玻璃管外壁下部，感应线圈套在外玻璃管外壁上，且永磁体的上表面、玻璃管的外壁下部最低点和感应线圈内圈水平最低点在同一水平面上。
所述感应线圈为圆形或半圆形结构。
所述镀膜装置包括蒸发舟，蒸发舟与高频装置上的感应线圈相对应，蒸发舟的开口与需要镀膜的外玻璃管内壁区域相对应，蒸发舟设置于槽型体中，槽型体的两端设有圆形挡板，槽型体的底部成圆弧形，其中一挡板外侧与一拖动杆焊接，拖动杆的另一端设有磁力牵引模块，磁力牵引模块与高频装置上的永磁体相对应。
所述玻璃管支撑装置为一倒L形支撑杆。
一种利用太阳能集热管的玻璃管内壁连续镀膜装置的镀膜工艺，包括以下步骤：
1）将所要蒸镀的材料放进镀膜装置的蒸发舟内；
2）将洗净的外玻璃管圆头端放置到玻璃管支撑装置上面，将装配好材料的镀膜装置装进外玻璃管内，使镀膜装置的磁力牵引模块与高频装置的永磁体上下位置一致，外玻璃管的管口端插入抽真空装置的玻璃管锁紧装置锁紧；
3）打开抽真空装置，对外玻璃管的内腔进行排气处理，真空度达到5×10-3pa；
4）当真空度达到设计要求时，开启高频装置，通过感应线圈对蒸发舟加热，同时开启移动拖车控制系统，拖动高频装置和镀膜装置沿外玻璃管的轴向做往复运动；
5）镀膜装置和高频装置同步运动，感应线圈产生的高频磁场使蒸发舟内的蒸镀物料产生强大的涡流损失和磁滞损失升温，直至气化蒸发，蒸镀物料被蒸镀到挡板未遮挡的外玻璃管需要镀膜区域的内壁上，冷却后黏附于外玻璃管需要镀膜区域的内壁上，沉积形成反射膜层；
6）待整支外玻璃管需要镀膜区域内壁反射膜层镀制完毕后，关闭高频装置停止加热，移动移动拖车将镀膜装置拖动至非镀膜区冷却；
7）待镀膜装置冷却到200-250℃，即镀膜装置颜色为由红转暗，关闭抽真空装置，向外玻璃管内充空气，当气压达到一个标准大气压后，将玻璃管锁紧装置松开，将外玻璃管和镀膜装置从抽真空装置上卸载下来，随后用手将靠近外玻璃管管口端的镀膜装置取出，即完成蒸镀操作。
本发明中的抽真空装置和高频装置均为现有设备，在此不再赘述。
本发明蒸镀的膜层角度可通过调节挡板的角度来实现转换；磁力牵引模块与玻璃管外设置在高频装置磁铁支架上面的永磁铁之间产生一个相互吸引的力量，这个相互吸引的力量拖动蒸发舟模块在管内做直线运动，最终实现蒸发加热源（感应线圈）与镀膜装置同步运动。高频机安置在移动拖车上，通过拖车的传动系统可带动高频机器沿轨道作往复运动。真空系统是用来对玻璃管内壁进行抽真空处理的设备，确保蒸镀过程中的真空度要求。
相比现有技术，本发明能够根据玻璃管反射镜面圆心角大小直接镀制出设计弧度的反射膜，适用于大规模机械化生产，能够较大的提高镀膜速率、保证镀膜质量；由于加热源可移动，从而大大降低了真空镀膜对真空操作空间的要求，不需要建立大的真空室，节省了生产成本，同时使抽真空时间大大降低，提高了生产效率。
附图说明
图1是带有反射膜层的偏心集热管光路图；
图2是本发明主视图；
图3是图2的俯视图；
图4是A的局部放大图；
图5是镀膜装置结构示意图；
其中1挡板、2磁力牵引模块、3蒸发舟、4外玻璃管、5内玻璃管、6反射膜层、7抽真空装置、8高频装置、9移动拖车、10镀膜装置、11感应线圈、12永磁铁、13玻璃管锁紧装置、14玻璃管支撑装置，15.槽型体，16.拖动杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1、2中，抽真空装置7和高频装置8为一拖一结构，工位为十个，反射膜层6为铝反射膜，外玻璃管4的直径为80毫米，抽真空装置7的主泵为油扩散泵。
图2所示的玻璃管内壁镀膜装置侧视图，包括镀膜装置10、高频装置8、抽真空装置7、移动拖车9和玻璃管支撑装置14。抽真空装置10通过其上的玻璃管锁紧装置13与外玻璃管4的管口端相连，外玻璃管4的圆头端设有玻璃管支撑装置13，外玻璃管4的下部设有与其相连的可移动高频装置8，外玻璃管4内设有与高频装置8相对应的镀膜装置10。蒸镀工艺要求外玻璃管4内部是真空状态，抽真空装置7是用来完成此项任务的。移动拖车9放置在外玻璃管4的下方，其行走路线与外玻璃管4方向一致，移动拖车9通过线路与控制系统相连。移动拖车9后面有一个由倒L形支撑杆组成的玻璃管支撑装置14，它对装配到抽真空装置7上的外玻璃管4起支撑作用，使其保持水平状态。在移动拖车9的上部固定有高频装置8，移动拖车9可带动高频装置8来回往复运动。在高频装置8的上表面固定有永磁体固定托架和感应线圈11，感应线圈11为圆形或半圆形结构。永磁体固定托架上面均布十个永磁体12，永磁体12紧贴于外玻璃管4外壁下部，感应线圈11套在外玻璃管4外壁上，每个永磁体12的上表面、外玻璃管4的下表面和感应线圈11内圈水平最低点在同一水平面上。
镀膜装置10包括槽型体15、磁力牵引模块2和蒸发舟3，蒸发舟3与高频装置8上的感应线圈11相对应，蒸发舟3的开口与需要镀膜的外玻璃管4内壁区域相对应，蒸发舟3设置于槽型体15中，槽型体15的两端设有圆形挡板1，槽型体15的底部成圆弧形，其中一挡板1外侧与一拖动杆6焊接，拖动杆16的另一端设有磁力牵引模块2，磁力牵引模块2与高频装置8上的永磁体12相对应。
槽型体15采用耐高温、热震性高的材料制作而成，它主要的作用是承载蒸发舟3和规范蒸镀膜层范围和角度。蒸发舟3位于由挡板1组成的槽型体15内，感应线圈11产生的高频磁场使蒸发舟3内的蒸镀物料产生强大的涡流损失和磁滞损失升温，直至气化蒸发。拖动杆16链接着磁力牵引模块2，磁力牵引模块2与高频装置8上的永磁体12产生一股较强的吸引力，此时拖动高频装置8即可实现镀膜装置10与感应线圈11同步运动，实现移动连续加热。
综上所述，抽真空装置7能有效对外玻璃管4进行排气处理，移动拖车9可承载高频装置8沿外玻璃管4径向做往复运动，高频装置8通过磁力牵引模块2和永磁体12之间的吸引力拖动外玻璃管4内镀膜装置10与感应线圈11同步运动，进行连续不间断的加热，实现蒸发镀的移动连续式蒸发镀膜。
本发明实施例所述外玻璃管内壁镀制工艺，在外玻璃管4内壁连续式蒸镀一定角度的反射膜层6，工艺步骤如下：
1）将所要蒸镀的铝材放进镀膜装置10的蒸发舟3内；
2）将洗净的外玻璃管4圆头端放置到玻璃管支撑装置14上面，将装配好铝材的镀膜装置10装进外玻璃管内4，使磁力牵引模块2与永磁体12上下位置一致，外玻璃管4的管口端插入玻璃管锁紧装置13锁紧，将其余的外玻璃管4和镀膜装置10依次装配到抽真空装置7上；
3）打开抽真空装置7，对外玻璃管4的内腔进行排气处理，真空度要求达到5×10-3pa；
4）真空度达到设计要求时，开启高频装置8，对蒸发舟3进行加热，同时开启移动拖车9控制系统，拖动高频装置8和镀膜装置10沿外玻璃管4做轴向往复运动；
5）镀膜装置10和高频装置8同步运动，感应线圈11产生的高频磁场使镀膜装置10内的蒸镀物料产生强大的涡流损失和磁滞损失升温，直至气化蒸发，蒸镀物料蒸镀到挡板1未遮挡的玻璃管管壁上，冷却后黏附于玻璃管内壁上，沉积形成反射膜层6；
6）待整支外玻璃管4内壁反射膜层6镀制完毕后，关闭高频装置8停止加热，移动移动拖车9将镀膜装置10拖动至非镀膜区冷却；
7）待镀膜装置10冷却到200-250℃，即镀膜装置10颜色为由红转暗，关闭抽真空装置7，向外玻璃管4内充空气，当气压达到一个标准大气压后，将玻璃管锁紧装置松13开，将外玻璃管4和镀膜装置10从抽真空装置7上卸载下来，随后用手将靠近外玻璃管4管口端的镀膜装置10取出，即完成蒸镀操作。
镀膜时，外玻璃管4内无内玻璃管5。外玻璃管4是太阳能真空管行业的一个通俗叫法。
本发明所镀制的反射膜层6可根据需要进行角度和长度的调整，通过更换不同规格的槽型体15，可调整反射膜层6的蒸镀范围和角度，通过控制移动拖车9的行走距离，可调整反射膜层6的长度。
在蒸镀过程中产生高温，高的温度可使镀制的膜层与玻璃有良好的粘结力，但是当射膜层6长期处于高温情况下时，膜层将变白，反射率下降。本发明中镀膜装置10在外玻璃管4内始终处于移动状态，膜层蒸镀时即对玻璃进行加热，膜层镀制完毕后蒸发舟3已经移走，避免了反射膜层6始终处于高温状态下。
图1为采用本发明技术后制备的集热管，可以看出外玻璃管4内壁下部的一部分镀有反射膜层6，由于该反射膜层6是处于圆弧凹面上，因此具有反射聚焦作用，聚焦处位于外玻璃管4中心向下靠近反射膜层6的一面，同时将内玻璃管5偏心装配到聚焦位置，太阳光经弧面的反射镜面聚焦后对太阳能集热管内玻璃管5背阳的一面辐射加热，解决了原先集热管背面不起作用的弊病，从总体上可实现对集热管全面集热的效果，大大提高集热效率。
Claims (7)
1.一种太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置，包括抽真空装置，其特征在于：抽真空装置与外玻璃管的管口端相连，外玻璃管的圆头端设有玻璃管支撑装置，外玻璃管的下部设有与其相连的可移动高频装置，外玻璃管内设有与高频装置相对应的镀膜装置。
2.根据权利要求1所述的太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置，其特征在于：所述抽真空装置通过其上的玻璃管锁紧装置与外玻璃管的管口端相连。
3.根据权利要求1所述的太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置，其特征在于：所述高频装置设置于其下部的移动拖车上，移动拖车通过线路与控制系统相连，高频装置的上表面固定有永磁体固定托架和至少一个感应线圈，永磁体固定托架上面设有至少一个永磁体，永磁体紧贴于外玻璃管外壁下部，感应线圈套在外玻璃管外壁上，且永磁体的上表面、玻璃管的外壁下部最低点和感应线圈内圈水平最低点在同一水平面上。
4.根据权利要求3所述的太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置，其特征在于：所述感应线圈为圆形或半圆形结构。
5.根据权利要求1所述的太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置，其特征在于：所述镀膜装置包括蒸发舟，蒸发舟与高频装置上的感应线圈相对应，蒸发舟的开口与需要镀膜的外玻璃管内壁区域相对应，蒸发舟设置于槽型体中，槽型体的两端设有圆形挡板，槽型体的底部成圆弧形，其中一挡板外侧与一拖动杆焊接，拖动杆的另一端设有磁力牵引模块，磁力牵引模块与高频装置上的永磁体相对应。
6.根据权利要求1所述的太阳能集热管外玻璃管内壁连续镀膜装置，其特征在于：所述玻璃管支撑装置为一倒L形支撑杆。
7.一种利用太阳能集热管的玻璃管内壁连续镀膜装置的镀膜工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）将所要蒸镀的材料放进镀膜装置的蒸发舟内；
2）将洗净的外玻璃管圆头端放置到玻璃管支撑装置上面，将装配好材料的镀膜装置装进外玻璃管内，使镀膜装置的磁力牵引模块与高频装置的永磁体上下位置一致，外玻璃管的管口端插入抽真空装置的玻璃管锁紧装置锁紧；
3）打开抽真空装置，对外玻璃管的内腔进行排气处理，真空度达到5×10-3pa；
4）当真空度达到设计要求时，开启高频装置，通过感应线圈对蒸发舟加热，同时开启移动拖车控制系统，拖动高频装置和镀膜装置沿外玻璃管的轴向做往复运动；
5）镀膜装置和高频装置同步运动，感应线圈产生的高频磁场使蒸发舟内的蒸镀物料产生强大的涡流损失和磁滞损失升温，直至气化蒸发，蒸镀物料被蒸镀到挡板未遮挡的外玻璃管需要镀膜区域的内壁上，冷却后黏附于外玻璃管需要镀膜区域的内壁上，沉积形成反射膜层；
6）待整支外玻璃管需要镀膜区域内壁反射膜层镀制完毕后，关闭高频装置停止加热，移动移动拖车将镀膜装置拖动至非镀膜区冷却；
7）待镀膜装置冷却到200-250℃，关闭抽真空装置，向外玻璃管内充空气，当气压达到一个标准大气压后，将玻璃管锁紧装置松开，将外玻璃管和镀膜装置从抽真空装置上卸载下来，随后用手将靠近外玻璃管管口端的镀膜装置取出，即完成蒸镀操作。
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