專利名稱:軟塑料模菲涅耳(Fresnel)圓透鏡的制作方法
本發(fā)明的名稱叫做軟塑料膜菲涅耳(Fresnel)園透鏡。
所發(fā)明的軟塑料膜菲涅耳園透鏡，它屬于太陽能利用領(lǐng)域。
現(xiàn)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(tǒng)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，置于壓力機中作為下模，上模是一塊光平板。把加熱到適當溫度的已經(jīng)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/厘米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。
用上述諸法實際制造的產(chǎn)品，均以硬塑料為材料，這些產(chǎn)品的成本(材料、設(shè)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(yīng)用，另一方面，用上述諸法制造的菲涅耳園透鏡的尺寸愈大，其單位面積產(chǎn)品的價格就愈高，以至無法在太陽能利用中獲得推廣。
本發(fā)明中的軟塑料膜菲涅耳園透鏡是用軟塑料膜作材料，采用負壓(真空)加熱成型法，其成型設(shè)備簡單，成本低廉。因此，它的生產(chǎn)和大規(guī)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，對秸桿還田……等具有很大的社會經(jīng)濟價值。
本發(fā)明是一種菲涅耳園透鏡，其特點它是用軟塑料膜制成的。其制造工藝是采用一種特殊的負壓(真空)加熱成型法，其制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)也是獨特的。今簡述于下圖1是軟塑料膜菲涅耳園透鏡的負壓(真空)成型系統(tǒng)(以下簡稱成型系統(tǒng))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，它是用鉆石刀或硬質(zhì)合金刀把金屬板按設(shè)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(tǒng)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(zhì)和加工后的情況(平整度、彈性、表面形態(tài)、所制造的透鏡大小)而定(以下簡稱視情況而定)。在最好的情況下，它可以等于零;6是成型系統(tǒng)的供熱裝置(或又可作冷卻用);7是把成型系統(tǒng)與機械泵連通的一些管道，其具體位置和個數(shù)視情況而定;8是密封圈，其數(shù)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。
若在成型后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征如下在成型前，按圖1放置各部件，然后對成型系統(tǒng)進行抽空，把系統(tǒng)內(nèi)的壓強抽到10乇(1/76大氣壓)以下，而外部對成型系統(tǒng)的壓強仍為1個大氣壓，把系統(tǒng)加熱到155～180℃(具體數(shù)值由所用的軟塑料模的物理性質(zhì)確定)。這時軟塑料膜在系統(tǒng)內(nèi)外近一個大氣壓的壓強差的作用下成型，然后冷卻到90℃以下，脫膜，即得軟塑料膜菲涅耳園透鏡。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)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，便于裝卸、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(chǎn)設(shè)備比較簡單，因為其成型時的系統(tǒng)內(nèi)外壓強差僅1個大氣壓，而現(xiàn)有技術(shù)中的壓強差近似地達到200大氣壓。
4.本發(fā)明的成型技術(shù)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。
鑒于上述諸點，本發(fā)明的推廣具有很大的社會、經(jīng)濟效果。
本發(fā)明的最好實施方式是下模金屬板采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(yīng)采用整體板，最佳厚度為0.2到0.4毫米;成型系統(tǒng)中氣壓，最好抽到1乇以下，脫模前成型系統(tǒng)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(tǒng)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(quán)利要求
1.一種菲涅耳(Fresnel)園透鏡，其特征在于園透鏡是用厚從0.10到1.2毫米，直徑從900到2400毫米的軟塑料膜制成的。
2.一種如權(quán)利要求
1所述的園透鏡的制造工藝，其特征在于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，然后抽空，抽到10乇以下，加熱到155～180℃時，就自然成型，冷卻到90℃以下后，脫膜。
3.如權(quán)利要求
2所述的制造工藝，其特征在于其中所述的下模上開有通氣孔。
4.如權(quán)利要求
2所述的制造工藝，其特征在于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(quán)力要求2所述的制造工藝，其特征在于其中所述的上模，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(quán)利要求
1中所述的園透鏡，其特征在于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(zhuǎn)換中的聚光元件。
專利摘要
本發(fā)明的內(nèi)容是軟塑料膜菲涅耳(Fresnel)圓透鏡，它屬于太陽能利用領(lǐng)域，它解決了廉價的軟塑料膜制造大型太陽能聚光元件的技術(shù)問題。它的主要特征是用軟塑料膜作原材料，經(jīng)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(zhuǎn)換、太陽灶、太陽爐、太陽能發(fā)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(fā)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(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan