区间的夹角，支 撑架顶端的支撑面上铺盖一层耐高温玻璃纤维。待加工的玻璃板5架设于模具框架之上， 限位梁3上覆盖一层耐高温玻璃棉来缓冲玻璃板与限位梁3的接触，如图2所示，图中，P为 集中力加载单元施加的位置。
[0054] 集中力加载单元包括上固定装置和下固定装置，上固定装置包括依次设置的上固 定槽钢6和第一耐高温玻璃棉7,下固定装置包括依次设置的第二耐高温玻璃棉8和下固定 槽钢9,下固定槽钢9的中部设置有钩环10,上固定装置和下固定装置通过固定螺栓11固 定连接。集中力加载单元对称设置于待加工的玻璃板5的两侧，通过集中力加载单元使待 加工的玻璃板5固定于第一耐高温玻璃棉7和第二耐高温玻璃棉8形成的夹层中间，集中 力负荷的大小通过向所述钩环10施加重量进行调节。
[0055] 实施例2利用对称集中力和均布荷载耦合作用下制备聚光镜。
[0056] 本发明利用对称集中力和均布荷载耦合作用制备聚光镜，其制造方法步骤是玻璃 选型一一玻璃入炉一一安装集中力施加单元一一通过模具框架的限位梁控位，热弯温度控 制，随炉退火完成热弯成型工艺一一玻璃面型校验一一切边一一镀膜等。
[0057] 具体步骤如下：
[0058] (1)根据热弯聚光镜的要求，选取厚度为4mm，误差在±0. 2mm，跨度在1500mm，误 差在±2mm的低铁钠妈玻璃板。在玻璃聚光镜几何尺寸方面，选择了标称厚度为4mm的玻 璃原片，热弯跨度1为1500mm，而宽度w为1000mm。
[0059] (2)首先将模具框架放入热弯炉中，保证其水平位置；
[0060] (3)在模具框架的支撑架顶端的支撑面上铺盖一层耐高温玻璃纤维，将待加工的 玻璃板平放在模具框架上，用找平器对玻璃平面找平；
[0061] (4)将集中力加载单元的上固定装置放置到玻璃板上对应的安装位置，然后将下 固定装置在玻璃板对应的另一侧，最后安装固定螺栓，使待加工的玻璃板固定于第一高耐 温玻璃棉和第二耐高温玻璃棉形成的夹层中间，其中，对应的安装位置为待加工玻璃板的 两侧；
[0062] (5)在钩环上添加砝码来调整集中力的大小，用手使砝码保持静止后松开来防止 砝码晃动引起的受力不均；
[0063] (6)通过模具框架的限位梁进行控位，使其在热弯温度附近进行热弯，并随炉退 火完成热弯成型工艺；
[0064] (7)旋开固定螺栓，卸下集中力加载单元，从模具框架上取下玻璃板，竖直放置以 进一步消除内部应力；
[0065] (8)对热弯面型进行面型检测，对符合要求的热弯玻璃进行下一步处理。根据应用 中聚光的需要，适量的进行裁边已提高聚光效果。待裁切结束后，在玻璃的背面镀反射膜及 保护层（同时在侧面镀上保护膜），至此一块在对称集中力与均布荷载耦合热成型的聚光 镜制作完毕。
[0066] 实施例3聚光镜性能测试。
[0067] (1)粗糙度测试
[0068] 通过用德国制造的高精度粗糙度测试仪Mahr Perthometer Ml (带PFM驱动单元） 对前期采用同样空心模具纯均布载荷作用下热弯获得的10块热弯前后聚光镜的粗糙度Ra 值进行统计分析。结果显示，玻璃粗糙度的平均值热弯前为10. 7nm，热弯后总平均值减小为 l〇nm，表明聚光镜具有优秀的表面特性。
[0069] (2)对称集中力与均布荷载耦合热成型聚光镜聚光效果
[0070] 对一种b = 0. 15m的加载方案进行了聚光分析。首先通过SolidWorks对太阳能 聚光镜进行实体建模，然后，把实体模型导入Tracepr 0光学软件进行光学追踪。
[0071] 对集中力和均布载荷挠度贡献比例分别为0 : 1、1 : 4、1 : 2和I : 1四种情况 进行分析。通过分析发现，在60mm初始拱高I. Im的裁切后跨度下，聚光镜的聚光焦斑宽 度由均布载荷下的75. 3mm分别减小到对称集中力与均布载荷贡献拱高为1 : 4、1 : 2和 I : 1下的63. 8、56. 3、47. 8。聚光镜的聚光比由14. 6分别提高到了 17. 2、19. 5和23。分 析结果表明，对称集中力与均布荷载耦合热成型聚光镜比纯均布载荷热弯成型聚光镜的聚 光效果有较大的提高。
[0072] 实施例4聚光镜制造成本分析。
[0073] 前期已经试制了 300块左右在纯均布载荷作用下热弯的聚光镜。本发明所采用的 聚光镜制作方法和前期方法制作成本相近。根据试制经验，我们可以实现的规模化制造成 本如表1所示。
[0074] 表1聚光镜的规模化生产成本元/m2
[0075]
[0076] 表1显示挠曲柱面镜的大规模制作成本为156. 1元/m2。根据关于太阳能热发电 的文献（Kennedy C E, Terwilliger K, Provide status of test results of candidate solar mirror samples and identify promising candidates[R]. CSP FY 2005 Milestone Report，2005.李德贵，棄思源，田丰，等.中国太阳能集热发电的可行性及政策研宄报告 [R].北京：中国科学院清洁能源技术发展中心，2009.)，抛物面超白玻璃聚光镜量化生产 的成本约为46. 2~64. 8美元/m2,折合约260~390元/m2。据CSPPLAZA光热发电站 (Robin Jason.微弧平面镜光热发电聚光镜的未来趋势[Z]· http://www.cspplaza.com/ article-1740-1, html，2013-5-17.)成本测算，平板玻璃镜的成本约100元/m2,微弧平面 镜的成本比其高出约三分之一，即130元/m 2左右。可见，本发明制备的聚光镜的成本与微 弧平面镜的成本相当，比平面镜稍贵，但只有抛物面玻璃聚光镜的成本一半左右。仅由成本 角度上讲，本发明很具有发展前景，且使用玻璃材质制作，耐久性可靠，非常值得推广。
【主权项】
1. 一种对称集中力与均布荷载耦合热弯成型装置，其特征在于，包括模具框架和集中 力加载单元，其中， 所述的模具框架为空心结构，包括底座（1)、设置于底座两侧两端并与所述底座垂直的 支撑架（2)和设置于所述支撑架中间的限位梁（3)，两侧的支撑架通过支撑横梁（4)连接， 所述限位梁（3)架设于所述支撑横梁（4)的上方并与所述支撑横梁（4)固定连接；所述模 具框架用于支撑待加工的玻璃板（5); 所述的集中力加载单元包括上固定装置和下固定装置，所述上固定装置包括依次设置 的上固定槽钢（6)和第一耐高温玻璃棉（7)，所述下固定装置包括依次设置的第二耐高温 玻璃棉（8)和下固定槽钢（9)，所述下固定槽钢（9)的中部设置有钩环（10)，所述上固定装 置和下固定装置通过固定螺栓（11)固定连接； 所述的集中力加载单元对称设置于待加工的玻璃板（5)的两侧，通过集中力加载单元 使待加工的玻璃板（5)固定于第一耐高温玻璃棉（7)和第二耐高温玻璃棉（8)形成的夹层 中间，集中力负荷的大小通过向所述钩环（10)施加重量进行调节。2. 根据权利要求1所述的热弯成型装置，其特征在于，所述模具框架由方钢或角钢焊 接而成，所述支撑架顶端的支撑面与待加工玻璃板成30-60°范围内的夹角，所述支撑架顶 端的支撑面上铺盖一层耐高温玻璃纤维。3. 根据权利要求1所述的热弯成型装置，其特征在于，所述的限位梁（3)上覆盖一层耐 高温玻璃棉来缓冲玻璃板与限位梁（3)的接触。4. 利用权利要求1所述的热弯成型装置在制备聚光镜上的应用。5. 根据权利要求4所述的应用，其特征在于，包括如下步骤： (1) 首先在模具框架的支撑架顶端的支撑面上铺盖一层耐高温玻璃纤维，将待加工的 玻璃板平放在模具框架上，用找平器对玻璃平面找平； (2) 将上述支撑有待加工的玻璃板的模具框架送入炉中； (3) 将集中力加载单元的上固定装置放置到玻璃板上对应的安装位置，然后将下固定 装置在玻璃板对应的另一侧，最后安装固定螺栓，使待加工的玻璃板固定于第一耐高温玻 璃棉和第二耐高温玻璃棉形成的夹层中间，其中，所述的对应的安装位置为待加工玻璃板 的两侧； (4) 在钩环上添加砝码来调整集中力的大小； (5) 通过模具框架的限位梁进行控位，在热弯温度下热弯，并随炉退火完成热弯成型工 乙； (6) 旋开固定螺栓，卸下集中力加载单元，从模具框架上取下热弯玻璃，竖直放置以进 一步消除内部应力。6. 根据权利要求4所述的应用，其特征在于，步骤（5)中，所述的热弯温度控制步骤 为： (1)温度初上升阶段：在温度上升至300°C之前，控制电阻丝的开关是间断性断开和闭 合，控制温度上升速度彡5°C/min; ⑵温度速上升阶段：在300°C到500°C之间，增加开关的断开数量，控制闭合与断开的 比例，控制温度的上升速度在5°C/min和15°C/min之间； (3)热弯成型阶段：控制炉内温度，根据玻璃几何尺寸和热弯需求使热弯速度维持在
【专利摘要】本发明提供一种对称集中力与均布荷载耦合热弯成型装置，包括模具框架和集中力加载单元，模具框架整体为空心结构，包括底座、支撑架和限位梁。集中力加载单元包括上固定装置和下固定装置，所述上固定装置包括依次设置的上固定槽钢和第一耐高温玻璃棉，所述下固定装置包括依次设置的第二耐高温玻璃棉和下固定槽钢，所述下固定槽钢的中部设置有钩环，所述上固定装置和下固定装置通过固定螺栓固定连接；上固定装置和下固定装置均采用槽钢进行固定，槽钢具有更强的强度，受力变形更小。本发明通过对称集中力与均布荷载耦合热成型制备聚光镜，制备的聚光镜的面型曲线是在集中载荷和均布荷载耦合作用下形成的复合曲线，其曲线是一个分段高次曲线。
【IPC分类】C03B23/025
【公开号】CN104891790
【申请号】CN201510173695
【发明人】匡荛, 叶超峰, 潘杭萍, 范毅, 闫建璐, 吴丹丹
【申请人】东南大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月13日