CN201826008U - 太阳能集热管管芯的选择性涂层设备 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能集热管管芯的选择性涂层设备，属于太阳能应用领域。这种太阳能集热管管芯的选择性涂层设备采用射频磁控溅射、中频磁控溅射和直流磁控溅射技术，既适合氧化物金属陶瓷膜系，也适合金属氮化物陶瓷的金属陶瓷膜系。还有加热系统和与真空室绝缘的工件转架，实现金属管工件公转和自转，制备金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层。在真空室和转架之间设置偏压系统，实施太阳能金属管的真空加热脱附、和等离子体清洗，保证涂层具有良好结合力。该金属陶瓷涂层设备可生产标准长度为4060毫米的太阳能集热管，涂层通常采用金属W（Mo）\AlN或W（Mo）\SiO2，Mo（W）\（Al2O3）多层复合梯度薄膜，获得高吸收率和红外低发射率。

Description

太阳能集热管管芯的选择性涂层设备
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能集热管管芯的选择性涂层设备，属于太阳能应用领域。
背景技术
太阳能选择性吸收涂层，由金属反射层，金属-陶瓷传递层和陶瓷减反射层组成。低温集热管，即热水器集热管，采用铝-氮化铝或其他金属-氮化铝涂层，沉积在玻璃内管的外表面，结合力低，用于低温条件；中高温真空管集热管是太阳能光热转换的核心部件。由内管金属管芯、外管硅硼玻璃和真空封接部件组成，太阳能选择性吸收涂层中，金属反射层采用难熔金属和贵金属，陶瓷涂层采用氧化物，如氧化铝和氧化硅涂层，提高集热管金属管外表面的太阳能选择性吸收涂层的性能和提高涂层的工作温度能够提高太阳能转换成热能的效率。
目前太阳能集热管的涂层设备，在玻璃集热管的内管外表面制备金属-氮化铝太阳能选择性吸收薄膜，难以实现金属-氧化物太阳能选择性吸收涂层；在玻璃集热管的内管外表面制备金属-氮化铝太阳能选择性吸收薄膜，由于玻璃管的绝缘性能，制备设备没有真空加热和等离子体清洗装置和工艺过程，膜基结合力低，不能满足太阳能集热管金属管芯的涂层技术和性能要求；适合于中高温太阳能集热管的太阳能选择性吸收涂层，是高熔点金属-氧化物陶瓷组成的金属陶瓷膜系，采用反应磁控溅射方法制备氧化物陶瓷薄膜，设备为多室结构，工艺复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种太阳能集热管管芯的选择性涂层设备。该涂层设备应能精确制备金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层；采用射频磁控溅射、中频磁控溅射和直流磁控溅射技术，既适合氧化物金属陶瓷膜系，也适合金属氮化物陶瓷的金属陶瓷膜系；有加热系统和与真空室绝缘的工件转架，在真空室和转架之间设置偏压系统，实施太阳能金属管的真空加热脱附、和等离子体清洗，保证涂层具有良好结合力。
本实用新型所采用的技术方案是：一种太阳能集热管管芯的选择性涂层设备，它主要包括一个真空室和一个真空系统，真空室与真空系统通过管道连接在一起，镀膜不锈钢管安装在真空室中的由外置电机驱动的转架机构上；它还包括安装在所述真空室上的金属磁控溅射源和射频磁控溅射靶；所述真空室内设有加热器、柱状磁控溅射靶、测温热电偶、膜厚测试仪；所述真空系统经一个高阀与真空室连接，高阀的出口设有预抽阀，预抽阀的出口一路经旁通阀连接机械泵和罗茨泵，另一路经前级阀连接分子泵，预抽阀的出口还直接连接罗茨泵。
所述真空室采用立式真空室或卧式真空室，立式真空室和卧式真空室的外壁采用设有冷却水腔的双层结构。
所述立式真空室采用的转架机构位于真空室的底部，转架动力马达位于真空室的外部，真空室的一侧设有一个真空室门。
所述卧式真空室采用的转架机构位于真空室门上，转架动力马达位于真空室的外部，该转架机构以固定在真空室门上的薄壁管为依托，周向布置的镀膜不锈钢管由可绕薄壁管转动的动齿圈和花盘支撑，通过主传动轴经第一小齿轮驱动动齿圈绕薄壁管转动，在动齿圈带动第二小齿轮绕静齿圈转动时，使第二小齿轮带动镀膜不锈钢管自转。
所述卧式真空室的底部设有真空支管和把真空支管连接在一起的真空总管。
所述卧式真空室转架机构中的花盘设有二个支架，支架的下端绝缘固定在真空室壁上，上端采用滚轮支撑花盘。
本实用新型的有益效果是：这种太阳能集热管管芯的选择性涂层设备采用
射频磁控溅射、中频磁控溅射和直流磁控溅射技术，既适合氧化物金属陶瓷膜系，也适合金属氮化物陶瓷的金属陶瓷膜系。还有加热系统和与真空室绝缘的工件转架，实现金属管工件公转和自转，制备金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层。在真空室和转架之间设置偏压系统，实施太阳能金属管的真空加热脱附、和等离子体清洗，保证涂层具有良好结合力。该金属陶瓷涂层设备可生产标准长度为4060毫米的太阳能集热管，涂层通常采用金属W（Mo）\AlN或W（Mo）\SiO2，Mo（W）\（Al2O3）多层复合梯度薄膜，获得高吸收率和红外低发射率。
附图说明
图1是一种太阳能集热管管芯的选择性涂层设备主视图。
图2是一种太阳能集热管管芯的选择性涂层设备俯视图。
图3是立式真空室结构图。
图4是卧式真空室结构图。
图5是图4中转架机构的结构放大图。
图6是图4中的A-A剖视图。
图7是花盘带支架的示意图。
图8是图7中的B-B剖视图。
图中：1、立式真空室，2、公转自转工件架，3、托架传动轴绝缘，4、镀膜不锈钢管，5、加热器，6、柱状磁控溅射靶，7、传动轴，8、转架动力马达，9、10、金属磁控溅射源， 11、12、射频磁控溅射靶，13、真空室门，14、测温热电偶，15、膜厚测试仪，16、高阀，17、分子泵，18、前级阀，19、预抽阀，20、旁通阀，21、罗茨泵，22、机械泵，23、卧式真空室，24、薄壁管，25、真空室门，26、真空支管，27、真空主管，28、转架机构，28a、主传动轴，28b、第一小齿轮，28c、动齿圈，28d、第二小齿轮，28e、静齿圈，29、花盘，30、滚轮，31、支架。
具体实施方式
图1、2、3示出了一种采用立式真空室的太阳能集热管管芯的选择性涂层设备。图中，该太阳能集热管管芯的选择性涂层设备主要包括一个立式真空室1和一个真空系统，立式真空室1与真空系统通过管道连接在一起，镀膜不锈钢管4安装在立式真空室1中的由外置电机驱动的转架机构上。在立式真空室1上的设有金属磁控溅射源9、10和射频磁控溅射靶11、12；立式真空室1内设有加热器5、柱状磁控溅射靶6、测温热电偶14、膜厚测试仪15。真空系统经一个高阀16与立式真空室1连接，高阀16的出口设有预抽阀19，预抽阀19的出口一路经旁通阀20连接机械泵22和罗茨泵21，另一路经前级阀18连接分子泵17，预抽阀19的出口还直接连接罗茨泵21。立式真空室1的外壁采用设有冷却水腔的双层结构。转架机构位于立式真空室1的底部，转架动力马达8位于立式真空室1的外部，立式真空室1的一侧设有一个真空室门13。
图4、5、6示出了一种采用卧式真空室的太阳能集热管管芯的选择性涂层设备。图中，卧式真空室23采用的转架机构位于真空室门25上，转架动力马达位于真空室的外部，该转架机构以固定在真空室门25上的薄壁管24为依托，周向布置的镀膜不锈钢管4由可绕薄壁管24转动的动齿圈28c和花盘29支撑，通过主传动轴28a经第一小齿轮28b驱动动齿圈28c绕薄壁管24转动，在动齿圈28c带动第二小齿轮28d绕静齿圈28e转动时，使第二小齿轮28d带动镀膜不锈钢管4自转。卧式真空室23的底部设有真空支管26和把真空支管26连接在一起的真空总管27。
图7、8示出了一种在卧式真空室中转架机构中的花盘设有支撑的结构。图中，卧式真空室23转架机构中的花盘29设有二个支架31，支架31的下端绝缘固定在真空室壁上，上端采用滚轮30支撑花盘29。

Claims (6)

1.一种太阳能集热管管芯的选择性涂层设备，它主要包括一个真空室和一个真空系统，真空室与真空系统通过管道连接在一起，镀膜不锈钢管（4）安装在真空室中的由外置电机驱动的转架机构上；其特征在于：它还包括安装在所述真空室上的金属磁控溅射源和射频磁控溅射靶；所述真空室内设有加热器（5）、柱状磁控溅射靶（6）、测温热电偶（14）、膜厚测试仪（15）；所述真空系统经一个高阀（16）与真空室连接，高阀（16）的出口设有预抽阀（19），预抽阀（19）的出口一路经旁通阀（20）连接机械泵（22）和罗茨泵（21），另一路经前级阀（18）连接分子泵（17），预抽阀（19）的出口还直接连接罗茨泵（21）。
2.据权利要求1所述的太阳能集热管管芯的选择性涂层设备；其特征在于：所述真空室采用立式真空室（1）或卧式真空室（23），立式真空室（1）和卧式真空室（23）的外壁采用设有冷却水腔的双层结构。
3.据权利要求2所述的太阳能集热管管芯的选择性涂层设备，其特征在于：所述立式真空室（1）采用的转架机构位于真空室的底部，转架动力马达（8）位于真空室的外部，真空室的一侧设有一个真空室门（13）。
4.据权利要求2所述的太阳能集热管管芯的选择性涂层设备，其特征在于：所述卧式真空室（23）采用的转架机构位于真空室门（25）上，转架动力马达位于真空室的外部，该转架机构以固定在真空室门（25）上的薄壁管（24）为依托，周向布置的镀膜不锈钢管（4）由可绕薄壁管（24）转动的动齿圈（28c）和花盘（29）支撑，通过主传动轴（28a）经第一小齿轮（28b）驱动动齿圈（28c）绕薄壁管（24）转动，在动齿圈（28c）带动第二小齿轮（28d）绕静齿圈（28e）转动时，使第二小齿轮（28d）带动镀膜不锈钢管（4）自转。
5.据权利要求4所述的太阳能集热管管芯的选择性涂层设备，其特征在于：所述卧式真空室（23）的底部设有真空支管（26）和把真空支管（26）连接在一起的真空总管（27）。
6.据权利要求4所述的太阳能集热管管芯的选择性涂层设备；其特征在于：所述卧式真空室（23）转架机构中的花盘（29）设有二个支架（31），支架（31）的下端绝缘固定在真空室壁上，上端采用滚轮（30）支撑花盘（29）。
 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109735812A (zh) * 2018-09-06 2019-05-10 中国科学院金属研究所 一种大长径比管件内腔磁控溅射设备和制备α-Ta涂层的方法

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