CN102809770B - 一种线性菲涅尔透镜的制备方法及其所得的菲涅尔透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线性菲涅尔透镜的制备方法及其所得的菲涅尔透镜。本发明制备方法，顺次包括如下步骤：将玻璃原料熔融、辊压、冷却和退火。本发明制备方法所得的线性菲涅尔透镜包括入射面、出射面和设在出射面上的齿纹。本发明线性菲涅尔透镜的制备方法简单、易操作、可连续生产、且适合任何可制备线性菲涅尔透镜的玻璃材料，在大幅度提高生产效率的同时，大幅度地降低了生产成本；且所得线性菲涅尔透镜为一体合成，克服了现有技术中线性菲涅尔透镜耐候性差、成本高等缺陷；用本发明制备方法所得的透镜有很好的聚光效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种线性菲涅尔透镜的制备方法及其所得的菲涅尔透镜。
背景技术
菲涅尔透镜是一种平面“凸透镜”，在许多应用领域取代了凸透镜，其一面为光面，另一面上设有齿纹，通过这些齿纹可以达到对指定光谱范围的光带进行反射或折射，使透过透镜的光线汇聚于焦点。
菲涅尔透镜的结构一般分为圆形菲涅尔透镜、线性菲涅尔透镜等，其中，圆形菲涅尔透镜则将入射的平行光汇聚成点状焦斑，而线性菲涅尔透镜可将入射的平行光（太阳光）汇聚成线性焦斑，在太阳能光伏发电，太阳能光热发电，太阳能热利用等领域具有广泛的应用前景。
目前，菲涅尔透镜由玻璃材料或亚克力等透明有机材料经过成型模具模压制成，模具模压的生产过程是间歇式的，生产效率较低，因而生产成本较高；也有用在玻璃材料上用有机硅胶复合成型的方法，其制备工艺复杂，效率低，且所得菲涅尔透镜耐候性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种线性菲涅尔透镜的制备方法及其所得的菲涅尔透镜。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种线性菲涅尔透镜的制备方法，顺次包括如下步骤：将玻璃原料熔融、辊压、冷却和退火。
上述线性菲涅尔透镜的制备方法，实现了生产的连续化，大幅度提高了生产效率。且所得菲涅尔透镜为一体合成，克服了现有技术中由多种层复合的耐候性差、成本高等缺陷。制备玻璃的原材料为生料，玻璃成品为熟料，本发明玻璃原料为生料或生料与熟料任意配比的混合物；为了节约成本，玻璃原料优选为70%-80%的生料与20-30%的熟料的混合物，所述百分比为质量百分比。
上述将玻璃原料熔融至可辊压即可实现本发明，冷却和退火的工艺参数均可参照现有压延玻璃制备的工艺参数。
为了提高线性菲涅尔透镜的强度，且方便使用，优选，退火之后还包括裁切和钢化。
钢化的工艺参照现有技术中压延玻璃的钢化工艺即可。
为了便于成型，优选，熔融后、辊压之前玻璃的粘度为103-105dPas，辊压之后玻璃的粘度为107-1011dPas；冷却至玻璃的粘度不小于1012dPas。
本发明玻璃原料熔融之后便称之为玻璃。
为了降低菲涅尔透镜的内应力，优选，玻璃退火的粘度为1013dPas-4×1014dPas,退火时间不小于10分钟。
为了提高透镜的透光率，同时增强所得线性菲涅尔透镜的耐候性，优选，玻璃原料为含铁量不大于150ppm的超白玻璃原料。
上述线性菲涅尔透镜的制备方法所用的设备，优选，顺次包括：熔融装置、导流板、上压辊、下压辊、引导冷却板、传送装置、退火窑，其中，上压辊和下压辊之一为平整的光面辊，另一根为刻有齿纹的模具辊；透明材经熔融装置后，由导流板流入上压辊和下压辊之间压制，压制后的材料落在引导冷却板上冷却后，由传送装置送入退火窑进行退火。
上述引导冷却板通过压缩空气，快速冷却从压辊成型出来的玻璃。上述模具辊上的齿纹可根据实际需要计算出各个段齿纹角度的大小，计算方法参照现有工艺。
为了使出辊的粘度达到所需，优选，所述上压辊和/或下压辊为可通冷却水的中空的辊，且上压辊和下压辊之间的距离为5-7mm，辊压为80-120MPa，辊压速度为100-200m/h。
由上述的制备方法所得的线性菲涅尔透镜包括入射面、出射面和设在出射面上的齿纹。
上述线性菲涅尔透镜，优选，其总厚度为5-7mm，齿纹的齿深为1-3mm。上述总厚度指:线性菲涅尔透镜的整体厚度，即从入射面到到齿纹齿尖的距离。线性菲涅尔透镜上齿纹的齿尖都在一个平面上。上述线性菲涅尔透镜不仅聚光率高，而且坚固不易破损。此处齿深指所有齿纹的齿深。齿纹的角度可根据实际需要计算出，不同位置齿纹的角度、深度会有不同的需要，通常情况下，齿纹的齿尖都在一个平面上，齿深由中心到两端逐渐减小，上述齿纹的齿深为1-3mm，指整个透镜上的齿深均在此范围内。
优选，上述齿纹的齿根和齿尖为圆角，齿尖的圆角的半径为0.1-0.5mm，齿跟的圆角的半径不大于0.2mm。
为了克服线性菲涅尔透镜上齿纹齿尖容易破损的缺陷，优选，齿纹的齿尖为圆角。
为了在克服线性菲涅尔透镜上齿纹齿尖易破损的缺陷的同时，保证聚光效率，进一步优选，齿尖的圆角的半径为0.1-0.5mm。
为了克服线性菲涅尔透镜上齿纹的齿根易断裂或破损的缺陷，优选，齿纹的齿跟为圆角。
为了在克服线性菲涅尔透镜上齿纹的齿根易断裂或破损的缺陷同时，保证聚光效率，进一步优选，齿跟的圆角的半径不大于0.2mm。
本发明线性菲涅尔透镜的制备方法简单、易操作、可连续生产、材料成本低，在大幅度提高生产效率的同时，大幅度地降低了生产成本；且所得线性菲涅尔透镜为一体合成，克服了现有技术中线性菲涅尔透镜耐候性差、成本高等缺陷；用本发明制备方法所得的透镜有很好的聚光效率。
附图说明
图1为本发明线性菲涅尔透镜的制备方法所用装置的结构示意图。
图2为本发明线性菲涅尔透镜的制备方法所得线性菲涅尔透镜的结构示意图。
图3为图2上G处放大示意图。
上述，1为熔融装置、2为导流板、3为上压辊、4为下压辊、5为引导冷却板、6为传送装置、7为退火窑，8为入射面，9为出射面，10为齿纹,10-1为齿尖，10-2为齿跟。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
玻璃粘度的测试参照GB 9622.6-1988。
实施例1
如图1所示，本发明线性菲涅尔透镜的制备方法的设备顺次包括：熔融装置、导流板、上压辊、下压辊、引导冷却板、传送装置、退火窑，其中，上压辊和下压辊之一为平整的光面辊，另一根为刻有齿纹的模具辊；所述上压辊和/或下压辊为可通冷却水的中空的辊，且上压辊和下压辊之间的距离为5mm，辊压为100MPa，辊压速度为170m/h；辊压之前玻璃的粘度为103dPas，辊压之后玻璃的粘度为107dPas；引导冷却板冷却至玻璃的粘度为1013dPas；退火黏度为1013dPas，退火时间为15分钟。透明材经熔融装置后，由导流板流入上压辊和下压辊之间压制，压制后的材料落在引导冷却板上冷却后，由传送装置送入退火窑进行退火。玻璃原料为含铁量不大于150ppm的超白玻璃粉碎物（购自南京远鸿特种玻璃有限公司的太阳能光伏玻璃）20%与上述超白玻璃原材料80%的混合物，所述百分比为质量百分比。退火之后所得的线性菲涅尔透镜为一带状物，可根据需要裁切成所需大小。所得线性菲涅尔透镜如图2、3所示，所得的线性菲涅尔透镜包括入射面、出射面和设在出射面上的齿纹；其总厚度为5mm，齿纹的齿深为1-3mm。
所述齿纹的齿根和齿尖为圆角，齿尖的圆角的半径为0.1-0.5mm，齿跟的圆角的半径不大于0.2mm。所得透镜为一体成型，具有很好的聚光效果和很强的耐候性。
实施例2
如图1所示，本发明线性菲涅尔透镜的制备方法的设备顺次包括：熔融装置、导流板、上压辊、下压辊、引导冷却板、传送装置、退火窑，其中，上压辊和下压辊之一为平整的光面辊，另一根为刻有齿纹的模具辊；所述上压辊和/或下压辊为可通冷却水的中空的辊，且上压辊和下压辊之间的距离为7mm，辊压为100MPa，辊压速度为150m/h；辊压之前玻璃的粘度为105dPas，辊压之后玻璃的粘度为1011dPas；引导冷却板冷却至玻璃的粘度为1013dPas；退火黏度为4×1014dPas，退火时间为15分钟。玻璃经熔融装置后，由导流板流入上压辊和下压辊之间压制，压制后的材料落在引导冷却板上冷却后，由传送装置送入退火窑进行退火。玻璃原料为透明浮法玻璃碎玻璃渣30%与上述透明浮法玻璃原材料70%，所述百分比为质量百分比。退火之后所得的线性菲涅尔透镜为一带状物，可根据需要裁切成所需大小。所得线性菲涅尔透镜如图2、3所示，所得的线性菲涅尔透镜包括入射面、出射面和设在出射面上的齿纹；其总厚度为7mm，齿纹的齿深为1-3mm。
所述齿纹的齿根和齿尖为圆角，齿尖的圆角的半径为0.1-0.5mm，齿跟的圆角的半径不大于0.2mm。所得透镜为一体成型，具有很好的聚光效果和较强的耐候性。
上述实施例所得的线性菲涅尔透镜较之亚克力材料模压的菲涅尔透镜，材料成本低，强度高，耐风沙侵袭，而且长时间使用不会老化变色，透过率不会下降。较之硅胶玻璃复合材料制作的菲涅尔透镜，生产效率高，材料成本低。
Claims (6)
1.一种线性菲涅尔透镜的制备方法，其特征在于：顺次包括如下步骤：将玻璃原料熔融、辊压、冷却和退火；退火之后还包括裁切和钢化；熔融后、辊压之前玻璃的粘度为103-105dPas，辊压之后玻璃的粘度为107-1011dPas，冷却至玻璃的粘度不小于1012dPas；玻璃退火时的粘度为1013dPas-4×1014dPas,退火时间不小于10分钟；玻璃原料为含铁量不大于150ppm的超白玻璃原料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：其设备顺次包括：熔融装置、导流板、上压辊、下压辊、引导冷却板、传送装置、退火窑，其中，上压辊和下压辊之一为平整的光面辊，另一根为刻有齿纹的模具辊；玻璃经熔融装置后，由导流板流入上压辊和下压辊之间压制，压制后的玻璃落在引导冷却板上冷却后，由传送装置送入退火窑进行退火。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述上压辊和/或下压辊为可通冷却水的中空的辊，且上压辊和下压辊之间的距离为5-7mm，辊压速度为100-200m/h。
4.权利要求1至3任意一项所述的方法所得的线性菲涅尔透镜包括入射面、出射面和设在出射面上的齿纹。
5.如权利要求4所述的线性菲涅尔透镜，其特征在于：其总厚度为5-7mm，齿纹的齿深为1-3mm。
6.如权利要求4所述的线性菲涅尔透镜，其特征在于：其特征在于：所述齿纹的齿根和齿尖为圆角，齿尖的圆角的半径为0.1-0.5mm，齿跟的圆角的半径不大于0.2mm。
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