專(zhuān)利名稱(chēng)：線聚焦菲涅耳透鏡的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)熱的利用，特別是用于能量收集的裝置。
目前菲涅耳透鏡的材料一般是采用玻璃和塑料(包括有機(jī)玻璃)。其成型方法雖有不少改進(jìn)，但基本上仍為兩種一種是熱壓成型法，即將熔融態(tài)的玻璃或加熱到適當(dāng)溫度的已軟化的塑料板置于模具內(nèi)，然后加壓而成。它至少經(jīng)過(guò)上模、加溫、加壓、降溫、下模這一系列過(guò)程。另一種僅是以塑料為原料的真空鑄塑成形法，即在抽成真空的上、下模板之間進(jìn)行鑄塑成型。其也需經(jīng)過(guò)二次加熱、加壓、開(kāi)模、脫模的過(guò)程，不僅加工過(guò)程繁瑣而且浪費(fèi)能源。另外模具與高溫的熔融態(tài)玻璃接觸使其精度與壽命都受到很大影響。
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處本發(fā)明的目的在于提供一種可一次成型的大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)線聚焦菲涅耳透鏡的方法。
本發(fā)明的方法可通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)一種線聚焦菲涅耳透鏡的制造方法，它采用輥壓成型的方法，其特征是透鏡材料在成型前通過(guò)一個(gè)為圓柱面另一個(gè)圓柱面上設(shè)有與線聚焦菲涅耳透鏡齒紋相匹配的齒紋的一對(duì)軋輥。最好將等長(zhǎng)的兩個(gè)半體透鏡以光軸邊對(duì)接，且齒紋面都在同一側(cè)構(gòu)成一個(gè)完整透鏡。在與太陽(yáng)跟蹤器相連的由齒紋向下的聚光板和封閉式框架所構(gòu)成的太陽(yáng)能加熱器單元內(nèi)于聚光板焦線上設(shè)有一根內(nèi)有流體通過(guò)的受熱管，其特征在于該聚光板是采用上述方法制得的透鏡。最好在受熱管徑向兩側(cè)設(shè)有倒八字形反射片。受熱管下部設(shè)有保溫罩，受熱管內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板。
本發(fā)明的方法為輥壓成型的方法，即采用類(lèi)似普通壓延玻璃制法，將玻璃、有機(jī)玻璃及塑料等透鏡材料在成型前通過(guò)其中一個(gè)圓柱面上設(shè)有與線聚焦菲涅耳透鏡齒紋相匹配的齒紋的一對(duì)軋輥。該成型的一對(duì)軋輥與現(xiàn)有的普通軋輥結(jié)構(gòu)基本相同，只是其中一個(gè)軋輥的圓柱面被加工成與設(shè)計(jì)要求的線聚焦菲涅耳透鏡齒紋相匹配的齒紋。該齒紋可以是以軋輥軸線為中心的環(huán)齒如

圖1所示;也可以是與軋輥軸線相平行的條齒，如圖2所示。將熔融態(tài)的玻璃、有機(jī)玻璃及塑料等透鏡材料在拉制過(guò)程中逐漸被冷卻，當(dāng)進(jìn)入軋輥時(shí)溫度既不很高又處于其可塑的溫度范圍內(nèi)，再加上軋輥?zhàn)陨砭哂欣鋮s系統(tǒng)故可保證齒型的精度和齒面的光潔度，同時(shí)也不影響軋輥的壽命。當(dāng)透鏡材料經(jīng)過(guò)上述軋輥后，其中一個(gè)面則被輥壓出與軋輥圓柱面上條紋相匹配的齒紋，具有該齒紋的聚光板即為可實(shí)現(xiàn)線聚焦菲涅耳透鏡。透鏡可以是單一材質(zhì)的，也可以是齒紋部分與底板部分為兩種材質(zhì)復(fù)合而成。
為了方便大尺寸透鏡的制造、運(yùn)輸以及減少使用時(shí)因自重所產(chǎn)生的彎曲變形，最好只制造對(duì)稱(chēng)性聚光板的一半，即半體透鏡。然后將兩個(gè)等長(zhǎng)的半體透鏡以光軸邊對(duì)接，使光面與光面、齒紋面與齒紋面相聯(lián)，即齒紋面都在同一側(cè)，構(gòu)成一個(gè)整體透鏡，使到達(dá)每個(gè)齒紋斜平面的光線都匯集到一個(gè)焦線上。
本發(fā)明的方法可大規(guī)模連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)高精度的線聚焦菲涅耳玻璃透鏡，使透鏡的成本大幅度降低，有利于普及和推廣對(duì)太陽(yáng)能的利用。本發(fā)明采用制造半體透鏡的方法可減少使用時(shí)的彎曲變形，也便于安裝和使用。另外采用本發(fā)明的方法無(wú)需對(duì)透鏡材料進(jìn)行二次加熱，可節(jié)約大量的能源還不影響軋輥的使用壽命。
圖面說(shuō)明如下圖1是本發(fā)明中環(huán)齒形軋輥的立體示意圖。
圖2是本發(fā)明中條齒形軋輥的立體示意圖。
圖3是本發(fā)明中半體透鏡的剖面示意圖。
圖4是本發(fā)明中太陽(yáng)能加熱器單元的剖面示意圖。
圖5是本發(fā)明中太陽(yáng)能加熱器單元的光散射補(bǔ)償裝置和保溫罩示意圖。
圖6是本發(fā)明中太陽(yáng)能加熱器單元受熱管內(nèi)部導(dǎo)流板示意圖。
實(shí)施例將普通壓延的玻璃在成型前通過(guò)一對(duì)軋輥，其中一個(gè)軋輥為常規(guī)使用的圓柱形軋輥，而另一軋輥與前述的軋輥結(jié)構(gòu)基本相同只是該軋輥的圓柱面上加工有以軋輥軸線為中心的環(huán)齒，其靠近光軸部分環(huán)齒的齒紋較寬，遠(yuǎn)離光軸部分環(huán)齒的齒紋較窄，環(huán)齒的一個(gè)面與軋輥軸線垂直，另一個(gè)斜平面與軋輥軸線所呈的角度則是按聚光原理設(shè)計(jì)成的到達(dá)每個(gè)條紋斜平面的光線都折射到一個(gè)焦線上。該軋輥條紋部分的寬度是所要求的聚光板寬度的一半如1.5米。從窯爐出來(lái)的熔融玻璃經(jīng)前面的拉壓處理得到厚度為2～4毫米的可塑態(tài)玻璃，再使它經(jīng)過(guò)上述一對(duì)軋輥后即可得到一面為光面、另一面為與軋輥齒紋相匹配的條紋透鏡如圖3所示。然后按實(shí)際需要將其截成一定長(zhǎng)度的半體透鏡，再將等長(zhǎng)的兩個(gè)半體透鏡以光軸邊對(duì)接，且齒紋面都在同一側(cè)，即可得到一個(gè)寬度為3米的整體透鏡。其設(shè)計(jì)的焦線寬為3厘米，因此該透鏡的聚光比可達(dá)100。
用上面制得的透鏡可組成能產(chǎn)生大規(guī)模高溫?zé)崃黧w的太陽(yáng)能加熱器單元。在圖4所示的太陽(yáng)能加熱器單元的剖面示意圖中，由本發(fā)明方法制得的線聚焦菲涅耳透鏡1其光面向外固定在兩側(cè)的框架2上。該封閉式框架可將受熱管3與外界隔開(kāi)以減少熱量損失。該加熱器單元可與太陽(yáng)跟蹤器相連。在加熱器單元內(nèi)聚光板的焦線上設(shè)有一根內(nèi)徑為2厘米的內(nèi)有流體通過(guò)的受熱管，其內(nèi)的流體可將上面透鏡聚焦所產(chǎn)生的熱量帶走。在圖5所示的太陽(yáng)能加熱器單元的光散射補(bǔ)償裝置和保溫罩中，在受熱管徑向兩側(cè)設(shè)有反射片4，該截面為倒八字形的反射片可將由各種原因所導(dǎo)致的光線散射進(jìn)行補(bǔ)償，并且具有減少熱量損失的作用。為進(jìn)一步減少熱量損失最好在受熱管的下部設(shè)有與之相匹配的保溫罩5。另外由于受熱面在受熱管的上部，因而在受熱管內(nèi)設(shè)有可使流體向管內(nèi)上壁沖擊的導(dǎo)流板6，如圖6所示，本加熱器單元的受熱管的溫度可達(dá)400℃左右。
把上述太陽(yáng)能加熱器單元以并聯(lián)或串聯(lián)的方式連接在一起，使之具有足夠的采光面積，以獲得大量的具有一定壓力的蒸汽供汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。本發(fā)明的太陽(yáng)能加熱單元還可用在其它需要熱能的地方。
本發(fā)明的太陽(yáng)能加熱器單元與現(xiàn)有技術(shù)相比由于聚光比較高，可使受熱管具有400℃左右的高溫。每個(gè)單元都具有較大的采光面，其組合后的采光面自然較大，從而能獲得較大的熱通量。本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自重輕、反應(yīng)快、易于操作、維護(hù)和清理。本加熱器集采熱、流體輸送、強(qiáng)制對(duì)流和保溫為一體，使熱效率提高。
權(quán)利要求
1.一種線聚焦菲涅耳透鏡的制造方法，它采用輥壓成型的方法，其特征是透鏡材料在成型前通過(guò)一個(gè)為圓柱面另一個(gè)圓柱面上設(shè)有與線聚焦菲涅耳透鏡齒紋相匹配的齒紋的一對(duì)軋輥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線聚焦菲涅耳透鏡的制造方法，其特征是將等長(zhǎng)的兩個(gè)半體透鏡以光軸邊對(duì)接，且齒紋面都在同一側(cè)構(gòu)成一個(gè)完整的透鏡。
3.一種太陽(yáng)能加熱器單元，在與太陽(yáng)跟蹤器相連的由齒紋向下的聚光板和封閉式框架所構(gòu)成的太陽(yáng)能加熱器單元內(nèi)于聚光板焦線上設(shè)有一根內(nèi)有流體通過(guò)的受熱管，其特征在于該聚光板是采用上述方法制得的透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能加熱器單元，其特征是在受熱管徑向兩側(cè)設(shè)有倒八字形反射片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的太陽(yáng)能加熱器單元，其特征是受熱管下部設(shè)有保溫罩。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能加熱器單元，其特征是受熱管內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流板。
全文摘要
一種線聚焦菲涅耳透鏡的制造方法，它采用輥壓成型的方法即透鏡材料在成型前通過(guò)其中一個(gè)圓柱面上設(shè)有與線聚焦菲涅耳透鏡齒紋相匹配的齒紋的一對(duì)軋輥。最好將等長(zhǎng)的兩個(gè)半體透明以光軸邊對(duì)接，且齒紋面都在同一側(cè)構(gòu)成一個(gè)完整透鏡。采用上述方法制得的與太陽(yáng)跟蹤器相連的由齒紋向下的聚光板和封閉式框架所構(gòu)成的太陽(yáng)能加熱器單元內(nèi)于聚光板焦線上設(shè)有一根內(nèi)有流體通過(guò)的受熱管。本發(fā)明可大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)線聚焦菲涅耳透鏡。
文檔編號(hào)F24J2/08GK1068661SQ9110617
公開(kāi)日1993年2月3日 申請(qǐng)日期1991年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月16日
發(fā)明者焦立偉 申請(qǐng)人:焦立偉