軟塑料模菲涅耳(Fresnel)圓透鏡的製作方法
2023-10-08 09:23:49
專利名稱:軟塑料模菲涅耳(Fresnel)圓透鏡的製作方法
本發明的名稱叫做軟塑料膜菲涅耳(Fresnel)園透鏡。
所發明的軟塑料膜菲涅耳園透鏡，它屬於太陽能利用領域。
現有的一般的菲涅耳園透鏡的材料是玻璃或有機玻璃、硬塑料(為方便起見，下面把有機玻璃和硬塑料統稱為硬塑料)。一般來說，硬塑料菲涅耳園透鏡的成型方法有二種(1)熱壓成型法-該法可簡述如下先把金屬板車削成模，置於壓力機中作為下模，上模是一塊光平板。把加熱到適當溫度的已經軟化(常溫下是硬性的)的塑料板放在壓力機中的上、下模之間(上、下模也需加熱)。熱壓成型。其良好成型壓強約為200公斤/釐米2。(2)真空鑄塑成形法-在抽成真空的上、下模板之間進行鑄塑成型、開模、脫模。
用上述諸法實際製造的產品，均以硬塑料為材料，這些產品的成本(材料、設備、能耗等)較高。不僅影響菲涅耳園透鏡在初級光學元件器件中的應用，另一方面，用上述諸法製造的菲涅耳園透鏡的尺寸愈大，其單位面積產品的價格就愈高，以至無法在太陽能利用中獲得推廣。
本發明中的軟塑料膜菲涅耳園透鏡是用軟塑料膜作材料，採用負壓(真空)加熱成型法，其成型設備簡單，成本低廉。因此，它的生產和大規模利用，對人民的生活，對緩和能源矛盾，對國防，對保護森林植被，對秸杆還田……等具有很大的社會經濟價值。
本發明是一種菲涅耳園透鏡，其特點它是用軟塑料膜製成的。其製造工藝是採用一種特殊的負壓(真空)加熱成型法，其製造設備的結構也是獨特的。今簡述於下圖1是軟塑料膜菲涅耳園透鏡的負壓(真空)成型系統(以下簡稱成型系統)的截面圖。其中1為金屬板模(以下簡稱下模)，其直徑從900毫米到2400毫米變化，它是用鑽石刀或硬質合金刀把金屬板按設計值車削出菲涅耳壓紋而成;2為軟塑料膜(或稱透鏡材料)，其厚度從0.1到1.2毫米變化，其直徑與下模相近;圖中3為薄光金屬彈性板(簡稱上模)，其厚度從0.1到2.0毫米變化，直徑與下模和透鏡材料直徑相近;4的符號→代表空氣的壓強P0，它均勻地作用在成型系統圍周的表面上;5的符號→代表作用在上模邊緣處的附加壓強P，它比P0小許多，它的實際大小，視上、下模和透鏡材料的材質和加工後的情況(平整度、彈性、表面形態、所製造的透鏡大小)而定(以下簡稱視情況而定)。在最好的情況下，它可以等於零;6是成型系統的供熱裝置(或又可作冷卻用);7是把成型系統與機械泵連通的一些管道，其具體位置和個數視情況而定;8是密封圈，其數量與7相等;9為下模上開的通氣孔;10為透鏡材料上通氣孔，它與9、7相通;11為下模的菲涅耳壓紋。
若在成型後的冷卻方式不是隨供熱裝置6一起冷卻，而是移至它處，則管道7與下模之間為活動的氣密封連接。
軟塑料膜菲涅耳園透鏡的成型工藝的特徵如下在成型前，按圖1放置各部件，然後對成型系統進行抽空，把系統內的壓強抽到10乇(1/76大氣壓)以下，而外部對成型系統的壓強仍為1個大氣壓，把系統加熱到155～180℃(具體數值由所用的軟塑料模的物理性質確定)。這時軟塑料膜在系統內外近一個大氣壓的壓強差的作用下成型，然後冷卻到90℃以下，脫膜，即得軟塑料膜菲涅耳園透鏡。
本發明與現有技術相比所具有的優點或積極效果是1.與硬塑料菲涅耳園透鏡相比，軟塑料膜菲涅耳園透鏡用料省，且便宜。
2.軟塑料膜園透鏡易彎，可折，便於裝卸、攜帶、運輸和保存，因而延長使用年限。
3.軟塑料膜園透鏡的生產設備比較簡單，因為其成型時的系統內外壓強差僅1個大氣壓，而現有技術中的壓強差近似地達到200大氣壓。
4.本發明的成型技術的特點決定了成型面積可以很大，它僅受到金屬板模子(下模)直徑的限制。
5.作為非全天候戶外太陽能透鏡元件(即使用時裝上)，不用時卸下，則透鏡支架可大大輕化、省料。
6.作為全天候戶外太陽能透鏡元件，軟塑料膜園透鏡可與透光平板玻璃組成一體，可以免除自然界的某些分割，從而延長使用期，而其總價格仍比較低。
鑑於上述諸點，本發明的推廣具有很大的社會、經濟效果。
本發明的最好實施方式是下模金屬板採用磷青銅或超硬鋁材料車制;軟塑料膜的厚度為0.3到0.5毫米;上模薄光彈性金屬板應採用整體板，最佳厚度為0.2到0.4毫米;成型系統中氣壓，最好抽到1乇以下，脫模前成型系統的溫度以50℃到70℃為宜。
曾實施的例子是用0.4毫米厚的軟塑料膜作透鏡材料;用0.36毫米厚的冷軋彈性鋼板做上模;下模材料用冷軋鋁板車削而成;按上面所述的工藝過程進行，其中成型系統中的壓強抽降到1乇以下，加熱溫度約為167℃。這時，軟塑料膜很好地成型為菲涅耳園透鏡。在此工藝下曾壓印過φ900和φ940量級的透鏡，成型情況良好。在φ940透鏡的焦面上測得的最高溫度為1490℃。
權利要求
1.一種菲涅耳(Fresnel)園透鏡，其特徵在於園透鏡是用厚從0.10到1.2毫米，直徑從900到2400毫米的軟塑料膜製成的。
2.一種如權利要求
1所述的園透鏡的製造工藝，其特徵在於將直徑相近的金屬板模(下模)、軟塑料膜(或稱透鏡材料)和薄光彈性金屬板(上模)疊合在一起，在上模邊緣處加以適當壓強P，在最好的情況下，P為零，然後抽空，抽到10乇以下，加熱到155～180℃時，就自然成型，冷卻到90℃以下後，脫膜。
3.如權利要求
2所述的製造工藝，其特徵在於其中所述的下模上開有通氣孔。
4.如權利要求
2所述的製造工藝，其特徵在於其中所述的透鏡材料的厚度為0.1到1.2毫米，其上開有通氣孔和下模上的通氣孔相通。
5.如權力要求2所述的製造工藝，其特徵在於其中所述的上模，其厚度從0.1到2.0毫米，它對外是氣密封的薄光彈性金屬板。
6.如權利要求
1中所述的園透鏡，其特徵在於其中所述的園透鏡可做成透射式聚光太陽灶、太陽爐，以及把它和透光平玻璃貼合成夾層元件作為聚光型光電轉換中的聚光元件。
專利摘要
本發明的內容是軟塑料膜菲涅耳(Fresnel)圓透鏡，它屬於太陽能利用領域，它解決了廉價的軟塑料膜製造大型太陽能聚光元件的技術問題。它的主要特徵是用軟塑料膜作原材料，經負壓(真空)加熱成型而得軟塑料膜圓透鏡。它可用作太陽能聚光透鏡元件，如聚焦型光電轉換、太陽灶、太陽爐、太陽能發電……中所用的聚光透鏡元件。
文檔編號B29C51/10GK85100176SQ85100176
公開日1986年8月6日 申請日期1985年4月1日
發明者朱莊德, 金月紅, 孫忠君 申請人:清華大學, 北京市173中學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan