CN102051590B - 发电用太阳能高温集热管镀膜方法及卧式镀膜机 - Google Patents

Abstract

一种发电用太阳能高温集热管卧式镀膜机，包括圆柱形卧式上开门结构的真空室1、靶安装管件2、工件架3、固定齿盘4、支承轮5和旋转驱动机构，靶安装管件2通过左、右法兰7安装在真空室1内的左、右侧板11上，其上安装有平面磁控靶22或/和旋转园柱磁控靶23；工件架3由转盘31、齿盘32、连杆33和可伸缩的左、右自转轴34组成，固定齿轮4通过支承柱41固定在真空室1的右侧板11上，旋转驱动机构包括动力输入轴8和动力输入轴8连接的驱动齿轮9，驱动齿轮9与转盘31啮合。本发明将立式结构改为卧式结构，破解了超长管镀膜所引起的设备超高、厂房超高、使用维护等许多难题，操作方便可靠，没有油气污染，膜层的质量更有保证。

Description

发电用太阳能高温集热管镀膜方法及卧式镀膜机

技术领域

本发明涉及一种真空镀膜专用设备，特别是一种发电用太阳能高温集热管镀膜方法及卧式镀膜机，是专用于镀制太阳能槽式发电用高质量真空太阳能高温集热管的方法和设备。

背景技术

现在国内市场最常见的集热管镀膜机都是立式结构，生产出的中、低温集热管长度大都在1.5-2.1米以内，结构形式为双层单端开口，且用水作为传热介质，导热温度要求不高，主要用于太阳能热水器及其他热水工程等使用，不能满足太阳能发电用高温集热管的需要。发电用高温真空集热管结构形式为双层双端开口，是在直径70、长度4060的合金管上镀制光选择性吸收涂层, 它用高温油作为传热介质，与普通中、低温集热管相比, 除结构形式不一样外，而且它更大更长,导热温度要求高,对光选择性吸收涂层的吸收比、发射比及牢固度、热膨胀性能都有更高的要求。

采用太阳能光伏发电成本太高，而采用光热转换太阳能槽式发电相对成本低、效率高且在世界多国已有成功案例。太阳能槽式发电是一个复杂的系统工程。在我国尚处于发展起步阶段。生产出高质量的发电用高温真空集热管，是解决这个复杂的系统工程当中的几大核心技术难点之一。

发明内容

本发明的目的之一是在克服上述现有技术的不足，而提供一种发电用太阳能高温集热管镀膜方法，以满足镀制太阳能槽式发电用太阳能高温集热管的需要。

实现本发明上述目的的技术方案是：一种发电用太阳能高温集热管镀膜方法，将立式结构的镀膜真空室改为卧式结构的镀膜真空室，真空室采用圆柱形卧式上开门结构，以解决超长管镀膜所引起的设备超高、厂房超高、使用维护困难的难题。

本发明进一步的技术方案是：真空室极限压力为1.3×10^-3Pa，恢复真空时间从大气到6.7×10^-3Pa≤15min，升压率≤ 8×10^-1Pa。

本发明更进一步的技术方案是：镀膜前加负800-1500V偏压电源或离子源，充Ar进行氩离子轰击清洗，以增加膜层与条带附着力；镀膜时，工件架电悬浮或接地。

本发明再进一步的技术方案是: 整套设备冷却水采用洁净的去离子水，各水路独立控制，进水温度要求不高于18-25℃，总水压0.15Mpa～0.3 Mpa。

本发明的目的之二是在克服上述现有技术的不足，而提供一种结构合理、使用方便的发电用太阳能高温集热管卧式镀膜机，以满足镀制太阳能槽式发电用太阳能高温集热管的需要。

实现本发明上述目的的技术方案是：一种发电用太阳能高温集热管卧式镀膜机，包括圆柱形卧式上开门结构的真空室、靶安装管件、工件架、固定齿盘、支承轮和旋转驱动机构，真空室在长度方向均布有多套独立的真空抽气装置，靶安装管件通过左、右法兰安装在真空室内的左、右侧板上，其上通过安装法兰安装有平面磁控靶或/和旋转园柱磁控靶；工件架是可整体吊装的可旋转工件架，其安放在四个支承轮上，包括转盘、齿盘、连杆和工件装取机构，转盘和齿盘分别安装在靶安装管件的左、右两端，并用连杆连接，齿盘外周有齿，工件装取机构一端有与固定齿盘啮合的自转齿轮，另一端用于安装工件；固定齿轮通过支承柱固定在真空室的右侧板上，其外周有与自转轴一端的自转齿轮啮合的齿，旋转驱动机构是为工件架的运动提供动力的齿轮传动机构，它包括动力输入轴和动力输入轴连接的驱动齿轮，驱动齿轮与转盘啮合。

本发明进一步的技术方案是：靶安装管件上还通过隔板座安装有隔板，将靶与靶之间合理隔开，避免交叉污染。

本发明更进一步的技术方案是：隔板采用活页式可插拔结构。

本发明再进一步的技术方案是:工件装取机构采用可伸缩的自转轴结构。

本发明采用如上技术方案，与现有技术相比，具有如下特点：

1、在现有集热管镀膜机的基础上将立式结构改为卧式结构，破解了超长管镀膜所引起的设备超高、厂房超高、使用维护等许多难题；

2、工件架上的工件装取机构采用可伸缩的自转轴结构，解决了超长管工件装取的困难，方便可靠；

3、在现有集热管镀膜机的基础上增加了偏压电源（或离子源），对工件金属管轰击清洗，使膜的质量更好更牢固；

4. 采用分子泵组成真空抽气系统，比油扩散泵节能70％以上，且节省辅助工作时间，生产节拍更加紧凑，没有油气污染，膜层的质量更有保证。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

如图1、2所示：一种发电用太阳能高温集热管卧式镀膜机，包括圆柱形卧式上开门结构的真空室1、靶安装管件2、工件架3、固定齿盘4、支承轮5和旋转驱动机构，真空室1在长度方向均布有多套独立的真空抽气装置6，靶安装管件2通过左、右法兰7安装在真空室1内的左、右侧板11上，其上通过安装法兰21安装有平面磁控靶22或/和旋转园柱磁控靶23，靶安装管件2上还通过隔板座24安装有隔板25，将靶与靶之间合理隔开，避免交叉污染，隔板25采用活页式可插拔结构；工件架3是可整体吊装的可旋转工件架，安放在四个支承轮5上，由转盘31、齿盘32、连杆33和可伸缩的左、右自转轴34组成，转盘31和齿盘32分别安装在靶安装管件2的左、右两端，并用连杆33连接，齿盘32外周有齿，右自转轴34一端有与固定齿盘4啮合的自转齿轮35，另一端用于安装工件36；固定齿轮4通过支承柱41固定在真空室1的右侧板11上，其外周有与自转轴34一端的自转齿轮35啮合的齿，旋转驱动机构是为工件架3的运动提供动力的齿轮传动机构，它包括动力输入轴8和动力输入轴8连接的驱动齿轮9，驱动齿轮9与转盘31啮合。

工作时，旋转驱动机构的驱动齿轮9驱动齿盘32转动，而使整个工件架3转动，工件架3上的自转轴34随驱动齿盘32公转，带动自转齿轮35在固定齿盘4上运动，从而使自转轴34自转。

本发明配有多段独立的布气系统、独立的真空测量系统、手动/自动控制系统、冷却系统、靶电源系统和离子源系统，设置在适当的位置，操作、使用和维护方便。

本发明主要技术规范如下：

1.镀膜室：内腔尺寸：Φ1250×4650㎜，园柱形卧式上开门结构，不锈钢制造，内壁抛光，设计有可拆卸的不锈钢屏蔽衬板，真空室配有真空抽气系统、真空测量系统、布气系统、真空测量系统等必要连接口。

2.真空抽气系统：选择机械泵、罗茨泵、分子泵加多种阀门管道组成真空抽气系统。

3.真空指标： 

3.1极限压力：1.3×10^-3Pa；    

3.2恢复真空时间：从大气到6.7×10^-3Pa≤15min；  

3.3升压率：≤.8×10^-1Pa。

4.工件公自转传动系统：

公、自转联动，电机带减速器功率：1.5kw；

公转调速范围：0.3-1.5 rpm；

自转调速范围：3.6-18 rpm；

工件装载量：Φ70×4060㎜的真空管28根/炉；

 ⑴镀前加负800-1500V偏压（或离子源），充Ar进行氩离子轰击清洗，以增加膜层与条带附着力；

 ⑵镀膜时，工件架电悬浮或接地。

5.靶：平面靶或/和旋转园柱靶横装在室中间，可整体吊装维护方便，靶之间采用合理的隔板结构，避免交叉污染，隔板采用活页式可插拔结构，方便维修。

6.电源：

一台中频电源，用于两个平面靶；

一台直流电源，用于另两个平面靶的转换使用；

一台偏压电源（或离子源），用于工件金属管轰击清洗用。

7.工艺气体控制：采用多台气体质量流量控制计及相关高真空截止阀来控制三路工艺气体流量，通讯接口可接入PLC实现自动控制。

8.操控系统：自动控制系统由PLC、触摸屏、执行元件和传感器等组成，实现对真空系统、工艺气体、靶溅射、工件传输、报警保护、工艺流程参数设定及数据采集记录执行等进行控制，可直观地看到设备的工作状态和工艺参数，并能自动/手动相互切换。是具备自动操控和全手动操控功能的系统。

9.真空测量系统：二台数显复合真空计做抽气过程真空测量和互锁保护。

热偶计4组，测量范围1000Pa～1 Pa(数显)；

电离计2组，测量范围10 Pa～1.0×10^－4 Pa（数显）。

10. 水冷系统：整套设备冷却水建议采用洁净的去离子水，各水路独立控制，进水温度要求不高于18-25℃，总水压0.15Mpa～0.3 Mpa，出现断水、水压不足或水温过高，将进行报警并切断相应电源，以防止损坏设备。

11.压缩空气：气压要求0.4-0.7 Mpa，设有气压报警，管道气压小于0.3MPa（可调）报警。

Claims (9)

1.一种发电用太阳能高温集热管卧式镀膜机，其特征是包括圆柱形卧式上开门结构的真空室、靶安装管件、工件架、固定齿盘、支承轮和旋转驱动机构，真空室在长度方向均布有多套独立的真空抽气装置，靶安装管件通过左、右法兰安装在真空室内的左、右侧板上，其上通过安装法兰安装有平面磁控靶或/和旋转圆柱磁控靶；工件架是可整体吊装的可旋转工件架，其安放在四个支承轮上，包括转盘、齿盘、连杆和工件装取机构，转盘和齿盘分别安装在靶安装管件的左、右两端，并用连杆连接，齿盘外周有齿，工件装取机构一端有与固定齿盘啮合的自转齿轮，另一端用于安装工件；固定齿轮通过支承柱固定在真空室的右侧板上，其外周有与自转轴一端的自转齿轮啮合的齿，旋转驱动机构是为工件架的运动提供动力的齿轮传动机构，它包括动力输入轴和动力输入轴连接的驱动齿轮，驱动齿轮与转盘啮合。

2.根据权利要求1所述的发电用太阳能高温集热管卧式镀膜机，其特征是靶安装管件上还通过隔板座安装有隔板，将靶与靶之间合理隔开，避免交叉污染。

3.根据权利要求2所述的发电用太阳能高温集热管卧式镀膜机，其特征是隔板采用活页式可插拔结构。

4.根据权利要求1或2或3所述的发电用太阳能高温集热管卧式镀膜机，其特征是工件装取机构采用可伸缩的自转轴结构。

5.一种采用如权利要求1-4之一所述的发电用太阳能高温集热管卧式镀膜机的镀膜方法，其特征是将立式结构的镀膜真空室改为卧式结构的镀膜真空室，真空室采用圆柱形卧式上开门结构，真空室极限压力为1.3×10^-3Pa，恢复真空时间从大气到6.7×10^-3Pa≤15min，升压率≤8×10^-1Pa。

6.根据权利要求5所述的镀膜方法，其特征是镀膜前加负800-1500V偏压电源或离子源。

7.根据权利要求5所述的镀膜方法，其特征是镀膜前充Ar进行氩离子轰击清洗，以增加膜层与条带附着力；镀膜时，工件架电悬浮或接地。

8.根据权利要求5或6所述的镀膜方法，其特征是整套设备冷却水采用洁净的去离子水，各水路独立控制，进水温度要求不高于18-25℃，总水压0.15Mpa～0.3Mpa。

9.根据权利要求7所述的镀膜方法，其特征是整套设备冷却水采用洁净的去离子水，各水路独立控制，进水温度要求不高于18-25℃，总水压0.15Mpa～0.3Mpa。