专利名称：线聚焦菲涅耳透镜的制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳热的利用，特别是用于能量收集的装置。
目前菲涅耳透镜的材料一般是采用玻璃和塑料(包括有机玻璃)。其成型方法虽有不少改进，但基本上仍为两种一种是热压成型法，即将熔融态的玻璃或加热到适当温度的已软化的塑料板置于模具内，然后加压而成。它至少经过上模、加温、加压、降温、下模这一系列过程。另一种仅是以塑料为原料的真空铸塑成形法，即在抽成真空的上、下模板之间进行铸塑成型。其也需经过二次加热、加压、开模、脱模的过程，不仅加工过程繁琐而且浪费能源。另外模具与高温的熔融态玻璃接触使其精度与寿命都受到很大影响。
鉴于上述现有技术中的不足之处本发明的目的在于提供一种可一次成型的大规模连续生产线聚焦菲涅耳透镜的方法。
本发明的方法可通过以下措施来实现一种线聚焦菲涅耳透镜的制造方法，它采用辊压成型的方法，其特征是透镜材料在成型前通过一个为圆柱面另一个圆柱面上设有与线聚焦菲涅耳透镜齿纹相匹配的齿纹的一对轧辊。最好将等长的两个半体透镜以光轴边对接，且齿纹面都在同一侧构成一个完整透镜。在与太阳跟踪器相连的由齿纹向下的聚光板和封闭式框架所构成的太阳能加热器单元内于聚光板焦线上设有一根内有流体通过的受热管，其特征在于该聚光板是采用上述方法制得的透镜。最好在受热管径向两侧设有倒八字形反射片。受热管下部设有保温罩，受热管内设有导流板。
本发明的方法为辊压成型的方法，即采用类似普通压延玻璃制法，将玻璃、有机玻璃及塑料等透镜材料在成型前通过其中一个圆柱面上设有与线聚焦菲涅耳透镜齿纹相匹配的齿纹的一对轧辊。该成型的一对轧辊与现有的普通轧辊结构基本相同，只是其中一个轧辊的圆柱面被加工成与设计要求的线聚焦菲涅耳透镜齿纹相匹配的齿纹。该齿纹可以是以轧辊轴线为中心的环齿如
图1所示;也可以是与轧辊轴线相平行的条齿，如图2所示。将熔融态的玻璃、有机玻璃及塑料等透镜材料在拉制过程中逐渐被冷却，当进入轧辊时温度既不很高又处于其可塑的温度范围内，再加上轧辊自身具有冷却系统故可保证齿型的精度和齿面的光洁度，同时也不影响轧辊的寿命。当透镜材料经过上述轧辊后，其中一个面则被辊压出与轧辊圆柱面上条纹相匹配的齿纹，具有该齿纹的聚光板即为可实现线聚焦菲涅耳透镜。透镜可以是单一材质的，也可以是齿纹部分与底板部分为两种材质复合而成。
为了方便大尺寸透镜的制造、运输以及减少使用时因自重所产生的弯曲变形，最好只制造对称性聚光板的一半，即半体透镜。然后将两个等长的半体透镜以光轴边对接，使光面与光面、齿纹面与齿纹面相联，即齿纹面都在同一侧，构成一个整体透镜，使到达每个齿纹斜平面的光线都汇集到一个焦线上。
本发明的方法可大规模连续工业化生产高精度的线聚焦菲涅耳玻璃透镜，使透镜的成本大幅度降低，有利于普及和推广对太阳能的利用。本发明采用制造半体透镜的方法可减少使用时的弯曲变形，也便于安装和使用。另外采用本发明的方法无需对透镜材料进行二次加热，可节约大量的能源还不影响轧辊的使用寿命。
图面说明如下图1是本发明中环齿形轧辊的立体示意图。
图2是本发明中条齿形轧辊的立体示意图。
图3是本发明中半体透镜的剖面示意图。
图4是本发明中太阳能加热器单元的剖面示意图。
图5是本发明中太阳能加热器单元的光散射补偿装置和保温罩示意图。
图6是本发明中太阳能加热器单元受热管内部导流板示意图。
实施例将普通压延的玻璃在成型前通过一对轧辊，其中一个轧辊为常规使用的圆柱形轧辊，而另一轧辊与前述的轧辊结构基本相同只是该轧辊的圆柱面上加工有以轧辊轴线为中心的环齿，其靠近光轴部分环齿的齿纹较宽，远离光轴部分环齿的齿纹较窄，环齿的一个面与轧辊轴线垂直，另一个斜平面与轧辊轴线所呈的角度则是按聚光原理设计成的到达每个条纹斜平面的光线都折射到一个焦线上。该轧辊条纹部分的宽度是所要求的聚光板宽度的一半如1.5米。从窑炉出来的熔融玻璃经前面的拉压处理得到厚度为2～4毫米的可塑态玻璃，再使它经过上述一对轧辊后即可得到一面为光面、另一面为与轧辊齿纹相匹配的条纹透镜如图3所示。然后按实际需要将其截成一定长度的半体透镜，再将等长的两个半体透镜以光轴边对接，且齿纹面都在同一侧，即可得到一个宽度为3米的整体透镜。其设计的焦线宽为3厘米，因此该透镜的聚光比可达100。
用上面制得的透镜可组成能产生大规模高温热流体的太阳能加热器单元。在图4所示的太阳能加热器单元的剖面示意图中，由本发明方法制得的线聚焦菲涅耳透镜1其光面向外固定在两侧的框架2上。该封闭式框架可将受热管3与外界隔开以减少热量损失。该加热器单元可与太阳跟踪器相连。在加热器单元内聚光板的焦线上设有一根内径为2厘米的内有流体通过的受热管，其内的流体可将上面透镜聚焦所产生的热量带走。在图5所示的太阳能加热器单元的光散射补偿装置和保温罩中，在受热管径向两侧设有反射片4，该截面为倒八字形的反射片可将由各种原因所导致的光线散射进行补偿，并且具有减少热量损失的作用。为进一步减少热量损失最好在受热管的下部设有与之相匹配的保温罩5。另外由于受热面在受热管的上部，因而在受热管内设有可使流体向管内上壁冲击的导流板6，如图6所示，本加热器单元的受热管的温度可达400℃左右。
把上述太阳能加热器单元以并联或串联的方式连接在一起，使之具有足够的采光面积，以获得大量的具有一定压力的蒸汽供汽轮机带动发电机发电。本发明的太阳能加热单元还可用在其它需要热能的地方。
本发明的太阳能加热器单元与现有技术相比由于聚光比较高，可使受热管具有400℃左右的高温。每个单元都具有较大的采光面，其组合后的采光面自然较大，从而能获得较大的热通量。本结构简单、自重轻、反应快、易于操作、维护和清理。本加热器集采热、流体输送、强制对流和保温为一体，使热效率提高。
权利要求
1.一种线聚焦菲涅耳透镜的制造方法，它采用辊压成型的方法，其特征是透镜材料在成型前通过一个为圆柱面另一个圆柱面上设有与线聚焦菲涅耳透镜齿纹相匹配的齿纹的一对轧辊。
2.根据权利要求1所述的线聚焦菲涅耳透镜的制造方法，其特征是将等长的两个半体透镜以光轴边对接，且齿纹面都在同一侧构成一个完整的透镜。
3.一种太阳能加热器单元，在与太阳跟踪器相连的由齿纹向下的聚光板和封闭式框架所构成的太阳能加热器单元内于聚光板焦线上设有一根内有流体通过的受热管，其特征在于该聚光板是采用上述方法制得的透镜。
4.根据权利要求3所述的太阳能加热器单元，其特征是在受热管径向两侧设有倒八字形反射片。
5.根据权利要求3或4所述的太阳能加热器单元，其特征是受热管下部设有保温罩。
6.根据权利要求5所述的太阳能加热器单元，其特征是受热管内设有导流板。
全文摘要
一种线聚焦菲涅耳透镜的制造方法，它采用辊压成型的方法即透镜材料在成型前通过其中一个圆柱面上设有与线聚焦菲涅耳透镜齿纹相匹配的齿纹的一对轧辊。最好将等长的两个半体透明以光轴边对接，且齿纹面都在同一侧构成一个完整透镜。采用上述方法制得的与太阳跟踪器相连的由齿纹向下的聚光板和封闭式框架所构成的太阳能加热器单元内于聚光板焦线上设有一根内有流体通过的受热管。本发明可大规模连续生产线聚焦菲涅耳透镜。
文档编号F24J2/08GK1068661SQ9110617
公开日1993年2月3日 申请日期1991年7月16日 优先权日1991年7月16日
发明者焦立伟 申请人:焦立伟