CN102992652B - 一种太阳能金属背板聚光镜片组件及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能金属背板聚光镜片组件及其加工方法；所述聚光镜片组件包括镜片组、金属背板和支撑组件；所述镜片组由多个超薄平面玻璃镜片组成；所述金属背板由面板和筋板组成；所述支撑组件包括支撑杆、外盖板和内盖板；所述加工方法包括如下步骤：根据金属背板尺寸分割出若干个长度相等的镜片，多个镜片按照一定布局组合成扇形镜片组；制作金属背板；使用胶粘接镜片组和金属背板；对镜片组边缘处可使用耐候胶或结构胶进行密封；本发明反射率高、聚光性能好、环境适应能力强。

Description

一种太阳能金属背板聚光镜片组件及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种太阳能金属背板聚光镜片组件及其加工方法。

背景技术

太阳能聚光系统是一种在太阳能光热利用系统中用于吸收和汇集太阳能的装置，是影响太阳能利用效率的关键，其核心部件是聚光镜片组件，现有的聚光镜片组件存在如下问题：采用纯玻璃钢化或热弯成型，所形成的抛物面、双曲面或球面等型面误差较高，对镜片镀银时无法实现批量化生产，且使得银层厚度不均匀从而影响聚光效果；通过将若干个小块塑料镜片固定到塑料背板上形成抛物面结构，塑料镜片和塑料背板耐老化性能差，抗击能力低，不能满足长时间户外运行的需求；利用在玻璃背板上粘贴反光膜来获取聚光效果，反射效率难以达到较高指标，且反光膜表面易被划伤，易于衰减和退化；现有的聚光镜片组件反射率低、聚光性能不佳、聚光效果不好、环境适应能力差、抗老化性能薄弱，从而使得太阳能利用效率不高。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种反射率高、聚光性能好、环境适应能力强的太阳能金属背板聚光镜片组件及其加工方法。

本发明的技术手段如下：

一种太阳能金属背板聚光镜片组件，包括镜片组、金属背板和支撑组件；所述镜片组由多个超薄平面玻璃镜片组成；所述镜片组正面呈扇形，侧面呈圆弧状；所述金属背板由设置在镜片组背面与所述镜片组粘贴连接的面板和与所述面板焊接成一体的筋板组成；所述筋板背面设有多个凹槽和3个用于连接支撑组件的条形槽；所述支撑组件包括支撑杆、外盖板和内盖板；所述支撑杆一端设有球体，另一端设有圆锥体，杆体连接球体和圆锥体；所述内盖板设有与支撑杆一端的球体相适配的槽口朝下的半球形槽；所述半球形槽的槽底设有与支撑杆的杆体配合安装的圆孔；所述外盖板设有放置内盖板的板槽；所述板槽底面两端具有与支撑杆一端的球体相适配的球面结构；安装支撑组件时所述支撑杆的杆体由下至上穿过半球形槽的槽底设有的圆孔，所述内盖板置于外盖板的板槽内，所述支撑杆的球体置于内盖板和外盖板构成的球形槽中；

进一步地，所述镜片组的长度小于300cm，宽度小于150cm；

进一步地，所述面板厚度为0.8～1.2mm；

进一步地，所述筋板厚度为0.8～1.5mm；

一种太阳能金属背板聚光镜片组件的加工方法，包括如下步骤：

A：根据金属背板尺寸分割出若干个长度相等的镜片，多个镜片按照一定布局组合成扇形镜片组；

B:采用玻璃化学镀银或纳米镀银方法对镜片背面镀银，然后在银层表面涂装紫外线防护漆或附着力大于1级的防护漆；所述附着力的测定标准依据ISO等级；

C:制作金属背板；

C1：当采用金属背板时，利用汽车行业的钣金加工方法制作型面为抛物面、球面或双曲面的面板和筋板；

C2：将筋板正面焊接到面板背面上构成金属背板；

C3：将支撑组件用定位销固定到筋板背面的条形槽中，通过铆接或焊接方式连接支撑组件和筋板；

C4：将面板正面向下铺到具有与面板相适配的型面的夹具上，然后将筋板正面朝下扣在面板背面上，采用夹具上设有的定位销固定筋板；

C5：采用沿筋板和面板的中间位置逐步往四周扩散的扩散焊接方式进行筋板和面板的焊接；

C6：对焊接后的金属背板进行表面电泳处理；然后喷涂金属面漆；

D：使用胶粘接镜片组和金属背板；

E:对镜片组边缘处使用耐候胶或结构胶进行密封。

进一步地，所述胶膜厚度为0.06～1mm；

进一步地，所述胶为PVB胶、EVA胶或压敏胶；

进一步地，当采用压敏胶时，所述步骤D包括的粘接步骤如下：

D1：将经过清洗和干燥后的按照一定规格分割的镜片按照漆面朝上并且镜片之间间隔一定距离平铺到操作平台或流水线传输带上；

D2：将压敏胶膜一端与镜片一端对齐，压敏胶膜下表面粘接镜片漆面；

旋转压敏胶带滚轮并利用弹性推压滚轮逐步推压压敏胶膜直至镜片另一端，同时通过离型纸回收滚轮带动压敏胶膜下表面的离型纸旋转；

D3：按照分割的镜片规格切割并分离出与镜片相适配的压敏胶膜；

D4：将多个分割的镜片的玻璃面分别吸附并平贴于凸模的吸附面上；所述凸模吸附面的型面与背板型面一致；

D5：将经过清洗和干燥后的背板以粘接面向上水平放置在背板定位支架上；

D6：揭掉压敏胶膜上表面的离型纸，将吸附多个分割镜片的凸模贴合到背板上，凸模两端与背板两端对齐；

D7：取下凸模，通过弹性推压滚轮逐步推压镜片的玻璃面将压敏胶膜的上表面全面接触背板的粘接面；

D8：在镜片的玻璃面上平铺导气膜；

D9：将经过如上步骤处理后的包括镜片和背板的聚光镜片组件上套真空袋，对真空袋进行抽真空至真空度为-0.06～-0.09MPa，保压24小时；

D10：打开真空袋取出包括镜片和背板的聚光镜片组件。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种太阳能金属背板聚光镜片组件及其加工方法，采用超薄平面玻璃镜片构成的镜片组，采用平面镜片能够保证镀银层附着厚度均匀，从而对最终的光学聚焦能够有效控制能流的均匀性，且适合批量化生产；采用超薄玻璃镜片透光率和反射率高、聚光性能好；不仅有利于结合本发明特定的胶粘接方式使得镜片和金属背板全面紧密接触形成一体，而且胶膜层起到缓冲垫的作用，避免出现冲击时镜片容易破碎的情况，提高聚光镜片组件的可靠性，且超薄平面玻璃镜片完全粘接在金属背板后，当工作在强风天气下，金属背板承载了来自风的各方向载荷，保证了镜片不会变形或损坏，环境适应力强。

附图说明

图1是本发明所述采用金属背板的聚光镜片组件的爆炸图；

图2是本发明所述由多个聚光镜片组件构成的聚光镜整体结构示意图；

图3是本发明所述支撑组件的爆炸图；

图4是本发明所述内盖板的俯视图；

图5是本发明所述外盖板的俯视图；

图6是本发明所述支撑组件的结构示意图。

图中：1、镜片组，2、胶层，3、面板，4、筋板，5、支撑组件，6、凹槽；7、条形槽，8、支撑杆，9、内盖板，10、外盖板，11、板槽，12、半球形槽。

具体实施方式

如图1、图3、图4、图5和图6所示的一种太阳能金属背板聚光镜片组件，包括镜片组1、金属背板和支撑组件5；所述镜片组1由多个超薄平面玻璃镜片组成；所述镜片组1正面呈扇形，侧面呈圆弧状；所述金属背板由设置在镜片组1背面与所述镜片组1粘贴连接的面板3和与所述面板3焊接成一体的筋板4组成；所述筋板4背面设有多个凹槽6和3个用于连接支撑组件的条形槽7；所述支撑组件5包括支撑杆8、外盖板10和内盖板9；所述支撑杆8一端设有球体，另一端设有圆锥体，杆体连接球体和圆锥体；所述内盖板9设有与支撑杆8一端的球体相适配的槽口朝下的半球形槽12；所述半球形槽12的槽底设有与支撑杆8的杆体配合安装的圆孔；所述外盖板10设有放置内盖板9的板槽11；所述板槽11底面两端具有与支撑杆8一端的球体相适配的球面结构；安装支撑组件5时所述支撑杆8的杆体由下至上穿过半球形槽12的槽底设有的圆孔，所述内盖板9置于外盖板10的板槽11内，所述支撑杆8的球体置于内盖板9和外盖板10构成的球形槽中；

进一步地，所述镜片组1的长度小于300cm，宽度小于150cm；

进一步地，所述面板3厚度为0.8～1.2mm；

进一步地，所述筋板4厚度为0.8～1.5mm；

一种太阳能金属背板聚光镜片组件的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

A：根据金属背板尺寸分割出若干个长度相等的镜片，多个镜片按照一定布局组合成扇形镜片组；

B:采用玻璃化学镀银或纳米镀银方法对镜片背面镀银，然后在银层表面涂装紫外线防护漆或附着力大于1级的防护漆；所述附着力的测定标准依据ISO等级；

C:制作金属背板；

C1：当采用金属背板时，利用汽车行业的钣金加工方法制作型面为抛物面、球面或双曲面的面板和筋板；

C2：将筋板正面焊接到面板背面上构成金属背板；

C3：将支撑组件用定位销固定到筋板背面的条形槽中，通过铆接或焊接方式连接支撑组件和筋板；

C4：将面板正面向下铺到具有与面板相适配的型面的夹具上，然后将筋板正面朝下扣在面板背面上，采用夹具上设有的定位销固定筋板；

C5：采用沿筋板和面板的中间位置逐步往四周扩散的扩散焊接方式进行筋板和面板的焊接；

C6：对焊接后的金属背板进行表面电泳处理；然后喷涂金属面漆；

D：使用胶粘接镜片组和金属背板；

E:对镜片组边缘处使用耐候胶或结构胶进行密封。

进一步地，所述胶膜厚度为0.06～1mm；

进一步地，所述胶为PVB胶、EVA胶或压敏胶；

进一步地，当采用压敏胶时，所述步骤D包括的粘接步骤如下：

D1：将经过清洗和干燥后的按照一定规格分割的镜片按照漆面朝上并且镜片之间间隔一定距离平铺到操作平台或流水线传输带上；

D2：将压敏胶膜一端与镜片一端对齐，压敏胶膜下表面粘接镜片漆面；

旋转压敏胶带滚轮并利用弹性推压滚轮逐步推压压敏胶膜直至镜片另一端，同时通过离型纸回收滚轮带动压敏胶膜下表面的离型纸旋转；

D3：按照分割的镜片规格切割并分离出与镜片相适配的压敏胶膜；

D4：将多个分割的镜片的玻璃面分别吸附并平贴于凸模的吸附面上；所述凸模吸附面的型面与背板型面一致；

D5：将经过清洗和干燥后的背板以粘接面向上水平放置在背板定位支架上；

D6：揭掉压敏胶膜上表面的离型纸，将吸附多个分割镜片的凸模贴合到背板上，凸模两端与背板两端对齐；

D7：取下凸模，通过弹性推压滚轮逐步推压镜片的玻璃面将压敏胶膜的上表面全面接触背板的粘接面；

D8：在镜片的玻璃面上平铺导气膜；

D9：将经过如上步骤处理后的包括镜片和背板的聚光镜片组件上套真空袋，对真空袋进行抽真空至真空度为-0.06～-0.09MPa，保压24小时；

D10：打开真空袋取出包括镜片和背板的聚光镜片组件。

如图2所示，本发明所述的金属背板聚光镜片组件以环状放射式排列构成聚光镜整体结构，根据太阳能聚光系统的功率以及聚光镜的开口半径不同，所包括的镜片组圈数不同，每个镜片组的长度小于300cm，宽度小于150cm，这样尺寸合理，便于运输和安装；本发明采用超薄平面玻璃镜片，超薄镜片不仅重量轻、透光率和反射率高，且当镜片组与具有一定弧面的金属背板进行粘接时，不会产生应力集中的情况，能够随和粘接；平面镜片能够保证镀银层均匀，且易于实现批量化生产；玻璃镜片不仅具有一定强度和硬度，且透光性好，表面平整。

本发明使用的粘接胶为PVB胶、EVA胶或压敏胶，一般用于粘接汽车挡风玻璃和建筑安全玻璃等；这三种胶粘接性能佳、环境适应性好以及抗紫外线能力强；本发明对镜片镀银后所涂装的紫外线防护漆为中性漆；对焊接后的金属背板进行表面电泳处理时所涂装的保护漆也为中性漆；因为PVB胶和EVA胶均为中性胶，这样避免了粘接时，所涂装的表面漆与胶层产生反应影响粘接效果；采用胶膜厚度为0.06～1mm，且为单层胶膜，避免了采用若干层胶膜叠加时容易导致胶层产生气孔、厚度不均，不仅影响粘接的牢固性且影响光学性能；同时也避免胶膜厚度过薄粘接时出现顶碎玻璃情况或由于胶层无凸点补偿而导致的局部光学斜率误差；本发明将镜片组放置到胶膜层上面并使镜片组面积小于金属背板面积且镜片组边缘与金属背板边缘之间距离为2～5mm，不仅保证了镜片组安全且为之后的打耐候胶或结构胶提供空间，采用耐候胶或结构胶封边，使得胶层与外界完全隔绝，保证了胶层的耐老化性能和使用寿命；沿镜片组边缘平铺一层导气条有效避免了没有导气条而产生抽真空不均的问题，当选择环境适应性能好的压敏胶时，在镜片接缝处可以不采取结构胶的保护，这取决于压敏胶本身质量，但选择生存环境温度应满足-40℃～100℃，同时由于不需要特殊加热装置，流程简单、控制方便、节约成本。

本发明组成聚光镜片组件的背板采用金属背板，其中面板和筋板型面根据钢结构和聚光能量需求采用抛物面、球面或双曲面；本发明将支撑组件用定位销固定到筋板背面的条形槽中，通过铆接、螺栓连接或焊接方式连接支撑组件和筋板；将面板铺到设有与面板相适配的型面的夹具上，然后将筋板扣在面板上，采用夹具上设有的定位销固定筋板；从而保证了面板和筋板的相对位置和经过焊接之后构成的金属背板型面质量；本发明采用沿筋板和面板的中间位置逐步往四周扩散的扩散焊接方式进行筋板和面板的焊接，有效抑制了面板起鼓现象的出现，且能够防止局部产生平面化应力集中现象，保证焊接后背面型面质量；焊接后对金属背板进行表面电泳处理，采用的电泳工艺与汽车覆盖件的电泳处理工艺流程一致，采用中性漆进行涂装，漆膜层厚度大于25μm；烘干时保证烘干温度小于180℃，烘干时间为30～60min；电泳处理后在金属背板外表面喷涂金属面漆，保证金属面漆加电泳漆的漆膜厚度大于50μm；本发明采用支撑杆的球体置于内盖板和外盖板构成的球形槽中，支撑组件与金属背板背面的条形槽连接；支撑杆可以在内盖板和外盖板间自由旋转，实际安装时可以通过转动支撑杆有效调节金属背板的角度和相对空间位置。

本发明提供的一种太阳能金属背板聚光镜片组件及其加工方法，采用超薄平面玻璃镜片构成的镜片组，采用平面镜片能够保证镀银层附着厚度均匀，从而对最终的光学聚焦能够有效控制能流的均匀性，且适合批量化生产；采用超薄玻璃镜片透光率和反射率高、聚光性能好；不仅有利于结合本发明特定的胶粘接方式使得镜片和金属背板全面紧密接触形成一体，而且胶膜层起到缓冲垫的作用，避免出现冲击时镜片破碎的情况，提高聚光镜片组件的可靠性，且超薄平面玻璃镜片完全粘接在金属背板后，当工作在强风天气下，金属背板承载了来自风的各方向载荷，保证了镜片不会变形或损坏，环境适应力强。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种太阳能金属背板聚光镜片组件，包括镜片组(1)、金属背板和支撑组件(5)；所述镜片组(1)由多个超薄平面玻璃镜片组成；所述镜片组(1)正面呈扇形，侧面呈圆弧状；所述金属背板由设置在镜片组(1)背面与所述镜片组(1)粘贴连接的面板(3)和与所述面板(3)焊接成一体的筋板(4)组成；所述筋板(4)背面设有多个凹槽(6)和3个用于连接支撑组件的条形槽(7)；所述支撑组件(5)包括支撑杆(8)、外盖板(10)和内盖板(9)；所述支撑杆(8)一端设有球体，另一端设有圆锥体，杆体连接球体和圆锥体；所述内盖板(9)设有与支撑杆(8)一端的球体相适配的槽口朝下的半球形槽(12)；所述半球形槽(12)的槽底设有与支撑杆(8)的杆体配合安装的圆孔；所述外盖板(10)设有放置内盖板(9)的板槽(11)；所述板槽(11)底面两端具有与支撑杆(8)一端的球体相适配的球面结构；安装支撑组件(5)时所述支撑杆(8)的杆体由下至上穿过半球形槽(12)的槽底设有的圆孔，所述内盖板(9)置于外盖板(10)的板槽(11)内，所述支撑杆(8)的球体置于内盖板(9)和外盖板(10)构成的球形槽中。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能金属背板聚光镜片组件，其特征在于所述镜片组(1)的长度小于300cm，宽度小于150cm。

3.根据权利要求1所述的一种太阳能金属背板聚光镜片组件，其特征在于所述面板(3)厚度为0.8～1.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能金属背板聚光镜片组件，其特征在于所述筋板(4)厚度为0.8～1.5mm。

5.一种太阳能金属背板聚光镜片组件的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

A：根据金属背板尺寸分割出若干个长度相等的镜片，多个镜片按照一定布局组合成扇形镜片组；

B:采用玻璃化学镀银或纳米镀银方法对镜片背面镀银，然后在银层表面涂装紫外线防护漆或附着力大于1级的防护漆；所述附着力的测定标准依据ISO等级；

C:制作金属背板；

C1：当采用金属背板时，利用汽车行业的钣金加工方法制作型面为抛物面、球面或双曲面的面板和筋板；

C2：将筋板正面焊接到面板背面上构成金属背板；

C3：将支撑组件用定位销固定到筋板背面的条形槽中，通过铆接或焊接方式连接支撑组件和筋板；

C4：将面板正面向下铺到具有与面板相适配的型面的夹具上，然后将筋板正面朝下扣在面板背面上，采用夹具上设有的定位销固定筋板；

C5：采用沿筋板和面板的中间位置逐步往四周扩散的扩散焊接方式进行筋板和面板的焊接；

C6：对焊接后的金属背板进行表面电泳处理；然后喷涂金属面漆；

D：使用胶粘接镜片组和金属背板；

E:对镜片组边缘处使用耐候胶或结构胶进行密封。

6.根据权利要求5所述的一种太阳能金属背板聚光镜片组件的加工方法，其特征在于所述胶采用厚度为0.06～1mm的胶膜。

7.根据权利要求6所述的一种太阳能金属背板聚光镜片组件的加工方法，其特征在于所述胶为PVB胶、EVA胶或压敏胶。

8.根据权利要求7所述的一种太阳能金属背板聚光镜片组件的加工方法，其特征在于当采用压敏胶时，所述步骤D包括的粘接步骤如下：

D1：将经过清洗和干燥后的按照一定规格分割的镜片按照漆面朝上并且镜片之间间隔一定距离平铺到操作平台或流水线传输带上；

D2：将压敏胶膜一端与镜片一端对齐，压敏胶膜下表面粘接镜片漆面；

旋转压敏胶带滚轮并利用弹性推压滚轮逐步推压压敏胶膜直至镜片另一端，同时通过离型纸回收滚轮带动压敏胶膜下表面的离型纸旋转；

D3：按照分割的镜片规格切割并分离出与镜片相适配的压敏胶膜；

D4：将多个分割的镜片的玻璃面分别吸附并平贴于凸模的吸附面上；所述凸模吸附面的型面与背板型面一致；

D5：将经过清洗和干燥后的背板以粘接面向上水平放置在背板定位支架上；

D6：揭掉压敏胶膜上表面的离型纸，将吸附多个分割镜片的凸模贴合到背板上，凸模两端与背板两端对齐；

D7：取下凸模，通过弹性推压滚轮逐步推压镜片的玻璃面将压敏胶膜的上表面全面接触背板的粘接面；

D8：在镜片的玻璃面上平铺导气膜；

D9：将经过如上步骤处理后的包括镜片和背板的聚光镜片组件上套真空袋，对真空袋进行抽真空至真空度为-0.06～-0.09MPa，保压24小时；

D10：打开真空袋取出包括镜片和背板的聚光镜片组件。