CN103359919A - 玻璃热弯模具及其制造方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种玻璃热弯模具及其制造方法及应用，属于太阳能利用技术领域，其包括：主体，设有多个贯穿其上、下表面的通孔；以及框架型的玻璃边缘热弯部，其与所述主体连接，并且其上表面与所述主体的上表面共同形成玻璃成型面。本发明通过在玻璃热弯模具的主体部分设置通孔，减少了热弯模具所用材料，降低了模具生产成本，同时减少了模具对热量的吸收，有利于热弯过程中玻璃均匀受热成型，同时有助于模具自身热量的扩散，既延长了模具的使用寿命又确保了玻璃的成型精度；由于存在通孔，该热弯模具在热弯过程中的热循环好，能够同时热弯多块玻璃，大幅度提高了生产效率；通孔的设置还大大减小了模具的重量，方便模具吊运。

Description

玻璃热弯模具及其制造方法及应用

技术领域

本发明涉及一种玻璃热弯模具及其制造方法及应用，属于太阳能利用技术领域，特别是涉及一种用于太阳能热利用系统的反射部件的玻璃热弯模具。

背景技术

太阳能集热器是组成各种太阳能热利用系统的关键部件。无论是太阳能热水器、太阳灶、主动式太阳房、太阳能温室还是太阳能干燥、太阳能工业加热、太阳能热发电等都离不开太阳能集热器，都是以太阳能集热器作为系统的动力或者核心部件。

太阳能集热器利用反射镜汇聚太阳光，目前，根据反射镜面型的不同，太阳能集热器分为槽式集热器、塔式集热器、碟式集热器、菲涅尔式集热器等。太阳能集热器的反射镜一般由玻璃背板和附着在玻璃背板上的反射层组成，其中，碟式太阳能集热器的玻璃背板一般是3-8mm普通浮法玻璃经过热弯处理制备出来的，反射镜的反射效率主要取决于其玻璃背板面型的精准度，因此要求制备玻璃背板的玻璃热弯模具具有非常高的成型精度。目前，常用的反射镜背板玻璃的玻璃热弯模具是一块实心的合金铸块，其上表面为成型面，其面型参数与反射镜背板玻璃的设计参数相同，热弯时，将玻璃放置在热弯模具的成型面上，连同热弯模具一同吊入热弯炉中，在热弯炉中加热使玻璃变软，变软的玻璃在重力作用下向下运动，贴服在成型面上，退火，得设计弧度的玻璃背板。

发明人在实现本发明的过程中发现现有技术中至少存在以下问题：

现有玻璃热弯模具体积、重量都很大，模具生产成本高；玻璃热弯工艺需要在高温下进行，模具在高温下大量吸收热量，容易发生变形，无法反复使用也无法保证玻璃背板的成型精度，因而无法满足反射镜设计的焦距、光斑尺寸等的要求，从而引起聚光能量的损失；模具升温、降温都慢，玻璃背板的成型加工时间长、生产效率低。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种玻璃热弯模具及其制造方法及应用。

一方面，本发明提供了一种玻璃热弯模具，其包括：

主体，设有多个贯穿其上、下表面的通孔；以及

框架型的玻璃边缘热弯部，其与所述主体连接，并且其上表面与所述主体的上表面共同形成玻璃成型面。

进一步的，所述玻璃边缘热弯部上设有玻璃定位槽，所述玻璃定位槽首尾相接。

具体的，所述主体设有凹槽，所述玻璃边缘热弯部位于所述凹槽内。

较佳的，所述主体及所述玻璃边缘热弯部均由镍基合金材料铸成。

具体的，所述通孔为方形孔，所述方形孔的孔壁厚度为5-15mm，所述方形孔的边长为50-100mm，深度为40-200mm。

具体的，所述玻璃定位槽的内圈与所述玻璃边缘热弯部的内沿之间的距离为40-60mm，所述玻璃定位槽的外圈与所述玻璃边缘热弯部的外沿之间的距离不小于5mm。

具体的，所述玻璃定位槽的宽度为0.1mm，深度为1mm；

具体的，所述玻璃边缘热弯部的厚度为5-15mm。

另一方面，本发明提供了一种玻璃热弯模具的制造方法，所述方法包括：分别铸造热弯模具主体及玻璃边缘热弯部；在所述主体的上表面开设凹槽；将所述玻璃边缘热弯部焊接到所述凹槽内，得到玻璃热弯模具。

又一方面，本发明提供了上述的玻璃热弯模具在制备太阳能热利用系统的反射镜中的应用。

借由上述技术方案，本发明玻璃热弯模具至少具有下列优点：

本发明实施例通过在玻璃热弯模具的主体部分设置通孔，减少了热弯模具所用材料，降低了模具的生产成本，减少了模具对热量的吸收，大大减小了模具的重量，方便模具吊运；同时，由于通孔的存在，在热弯过程中，玻璃热弯模具的上下表面之间能够形成热对流，有利于热弯过程中玻璃均匀受热成型，同时有助于模具自身热量的扩散，避免了模具由于吸热过大导致的变形，既延长了模具的使用寿命又确保了玻璃的成型精度，使成品的生产稳定性高；由于存在通孔，该热弯模具在热弯过程中的热循环好，模具升温、降温的速度都很快，并且能够同时热弯多块玻璃，大幅度提高了成品的生产效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明玻璃热弯模具一较佳实施例结构示意图；

图2是本发明玻璃热弯模具又一较佳实施例结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的阵列式集热装置其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

实施例1

本发明实施例提供了一种玻璃热弯模具，参见图1，所述玻璃热弯模具包括主体1和玻璃边缘热弯部2。主体1上设有多个通孔3，通孔3贯穿主体1的上表面和下表面。玻璃边缘热弯部2为材质均匀的框架型结构，其可以通过焊接或一体成型等方式包覆在主体1的外围，用于热弯玻璃的边缘部分，玻璃边缘热弯部2的尺寸由待热弯的玻璃的尺寸决定，当所述玻璃放置在该模具上时，玻璃边缘热弯部2的外侧框边与所述玻璃的边沿重合或者位于所述玻璃的外围，优选位于所述玻璃的外围，其内侧框边位于所述玻璃边沿的内部，优选与所述玻璃边沿的距离不小于50mm，具体尺寸可以根据玻璃的尺寸、材质及设计面型调整，玻璃边缘热弯部2的上表面与主体1的上表面紧密拼接，共同形成玻璃成型面，成型面为仿形曲面，其参数与玻璃成品面型的设计参数相同。

热弯玻璃时，将玻璃放置在玻璃热弯模具上，使玻璃的边缘部分位于玻璃边缘热弯部处，玻璃的主体部分位于主体上，然后将玻璃和热弯模具一同吊运到热弯炉中在500-600℃下进行热弯，玻璃受热软化后，其边缘部分沿玻璃边缘热弯部成型，由于玻璃边缘热弯部不设有通孔，为均匀材质，因而玻璃边缘受热均匀，不易产生光学畸变，玻璃主体部分在玻璃边缘的承托下向主体的上表面延伸，最终形成成型面所限定的面型；当玻璃成型的精度允许有少许误差或者曲面弧深较小或背板玻璃整体尺寸较大时，可以利用该热弯模具同时热弯数块玻璃，即在热弯时先在模具表面的局部位置垫上一层很薄的玻纤布，厚度0.1mm左右，再放玻璃，同时在每片玻璃之间洒一些滑石粉进行隔离。在整个热弯过程中，可以根据玻璃的本身材质差异、设计面型形状、最大弧深等因素来控制热弯炉的成型温度、成型时间。

本发明实施例通过在玻璃热弯模具的主体部分设置通孔，减少了热弯模具所用材料，降低了模具的生产成本，减少了模具对热量的吸收，大大减小了模具的重量，方便模具吊运；同时，由于通孔的存在，在热弯过程中，玻璃热弯模具的上下表面之间能够形成热对流，有利于模具自身热量的扩散，避免了模具由于吸热过大导致的变形，既延长了模具的使用寿命又确保了玻璃的成型精度，使玻璃背板生产稳定性高；由于存在通孔，该热弯模具在热弯过程中的热循环好，模具升温、降温的速度都很快，并且能够同时热弯多块玻璃，大幅度提高玻璃成品的生产效率。

较佳的，参见图1，玻璃边缘热弯部2上设有玻璃定位槽4，玻璃定位槽4首尾相接形成一圈，其通过激光刻蚀工艺蚀刻在玻璃边缘热弯部2上，玻璃定位槽4的位置根据玻璃的尺寸确定，其与玻璃的边沿重合。

待热弯的玻璃在放置到热弯模具上时，玻璃的四角都要求在一个水平面上，这样成型后的玻璃曲面才能满足设计要求，玻璃的弧度才能在同一个设计曲面上。通过设置玻璃定位槽4，放置玻璃时，将其边沿与玻璃定位槽4重合，即可实现玻璃的平稳放置，既避免了由于玻璃放置不平导致的变形，保证了玻璃的成型精度，又节约了放置玻璃所用时间。

实施例2

本发明实施例提供了一种玻璃热弯模具，参见图2，所述玻璃热弯模具包括主体1和玻璃边缘热弯部2。主体1为均匀设有多个通孔3的镂空结构，通孔3贯穿主体1的上表面和下表面，主体1上还设有凹槽（图中未示出），所述凹槽的开口朝上，所述凹槽的尺寸与玻璃边缘热弯部2的尺寸匹配，用于容纳玻璃边缘热弯部2，较佳的，主体1的所述凹槽处也设有通孔3。玻璃边缘热弯部2为材质均匀的框架结构，用于承托并热弯玻璃的边缘部分，其尺寸由待热弯的玻璃的尺寸决定，当玻璃放置在该模具上时，玻璃边缘热弯部2的外侧框边位于所述玻璃的外围，其内侧框边位于所述玻璃边沿的内部，玻璃边缘热弯部2位于所述凹槽内，并与所述凹槽紧密配合，通过焊接的方式与所述凹槽固定，在其他实施例中，也可以通过在主体1上预留不设置通孔的区域的方式，形成玻璃边缘热弯部，玻璃边缘热弯部2的上表面与主体1的上表面紧密拼接，共同形成成型面，所述成型面为仿形曲面，其参数与玻璃成品面型的设计参数相同。

玻璃热弯模具通常通过铸造工艺制成，而铸模是铸造工艺中必不可少的工具，铸模的成本很大程度上影响整个铸造工艺的成本，铸模构造的难易程度决定了同类铸模的成本高低。本发明实施例提供的玻璃热弯模具其通过将主体及玻璃边缘热弯部分开，简化了其铸造工艺中所用模具的结构，降低了铸模的成本；由于所述凹槽处也设有通孔，玻璃边缘热弯部与模具主体焊接时只需要与孔壁进行点焊即可，既节约焊接时间又节省焊料，并且，可以通过通孔从与成型面相对的一侧进行焊接，从而保证成型面的精度不会受到焊接的影响；通过将玻璃边缘热弯部嵌在主体内，使玻璃边缘热弯部的外围还具有一部分主体结构，在运输模具时，该部分结构对玻璃边缘热弯部到一定的保护作用，避玻璃边缘热弯部在搬运过程中受损。

较佳的，主体1及玻璃边缘热弯部2均由镍基合金材料BC-8铸成，该材料耐高温、硬度高、耐磨性好，其制成的热弯模具成型精度高，能够在500-600℃环境下长期工作，且在高温状态下，该材质的热弯模具具有良好的表面光亮度，且具有抗氧化的性能，表层不会起皮，不会影响背板玻璃表面的光学质量；该种材料机械加工性能优良，易于加工，修复速度快，当该模具反复热弯数百块玻璃受到一定损坏后，只需在数控加工中心上根据抛物线方程重新抛光加工，就可以得到一个新的磨具，有利于降低模具投资成本。

较佳的，通孔3为方形孔，通孔3的孔壁厚度为5-15mm，通孔3的边长为50-100mm，深度为40-200mm。通孔3的尺寸越大、个数越多，越节约模具材料，有利于热循环，从而有利于延长模具的使用寿命；但是通孔2的尺寸过大、数量过多势必会造成通孔3的孔壁较薄，孔壁过薄，在进行热弯时容易发生热变形，无法保证玻璃的成型精度；当孔壁厚度为5-15mm、通孔3的边长为50-100mm时既能保证模具在热弯时能够进行良好的热循环，又能保证孔壁不发生热变形。具体的孔壁厚度、孔的边长以及孔深等尺寸可以根据玻璃成品的不同设计要求做相应的调整。

较佳的，玻璃定位槽4与待热弯玻璃的边沿重合，玻璃定位槽4与玻璃边缘热弯部2的内环21之间的距离为40-60mm，具体尺寸根据玻璃的尺寸确定，玻璃定位槽4与玻璃边缘热弯部2的外环22之间的距离不小于5mm。通过设置合理宽度的玻璃边缘热弯部2，避免了热弯过程中玻璃边缘部分由于受热不均产生变形问题，确保了玻璃的高精度成型；通过在待热弯玻璃的外围保留一小部分玻璃边缘热弯部2，既能够进一步保证玻璃边缘部的均匀受热又能够减小对玻璃定位槽4的磨损。

较佳的，玻璃定位槽4宽度为0.05-0.15mm，深度为0.5-1.5mm。

玻璃放置在热弯模具上后，在吊运、装炉等步骤中不可避免的会发生轻微移动，从而略微探出或探入玻璃定位槽4，当玻璃定位槽4的宽度较宽时，会影响玻璃边缘的均匀受热；但是，当玻璃定位槽4过窄时，如果对热弯模具进行二次抛光，会导致定位槽4不容易辨识，影响模具再次使用时放置玻璃的效率；当玻璃定位槽4的宽度在0.05-0.15mm，优选0.1mm时，既能保证玻璃边缘均匀受热，又能保证其辨识度。

玻璃定位槽具深度为0.5-1.5mm，优选1mm时，可以避免由于玻璃热弯模具重新抛光导致的玻璃定位槽不完整或消失的问题。

较佳的，玻璃边缘热弯部2的厚度为5-15mm，即所述凹槽的深为5-15mm。该厚度的玻璃边缘热弯部能够保证玻璃边缘受热均匀。

实施例3

本发明实施例提供了实施例2的制造方法，所述方法包括：

步骤1:分别铸造热弯模具主体1及玻璃边缘热弯部2；

参见图2，按照成型面的面型设计尺寸，加工模具主体1及玻璃边缘热弯部2的铸模，其中，主体1为均匀设有多个通孔3的镂空结构，玻璃边缘热弯部2为材质均匀的框架结构，主体1的上表面及玻璃边缘热弯部2的上表面均按照成型面的设计尺寸加工。

步骤2：在主体1的上表面开设凹槽；

根据玻璃的大小，确定待热弯的玻璃放置在主体1上的位置，在主体1上靠近放置玻璃边沿的位置开设凹槽，用于容纳玻璃边缘热弯部2。通过将玻璃边缘热弯部嵌在主体内，使玻璃边缘热弯部外围还具有一部分主体结构，在运输模具时，该部分结构对玻璃边缘热弯部起到一定的保护作用，避免玻璃边缘热弯部的外圈在搬运过程中受损。

步骤3：将所述玻璃边缘热弯部焊接到所述凹槽内，得到玻璃热弯模具。

由于所述凹槽处也设有通孔3，玻璃边缘热弯部2与模具主体焊接时只需要与通孔3的孔壁进行点焊即可，既节约焊接时间又节省焊料，并且，可以通过通孔从与成型面相对的一侧进行焊接，从而保证成型面的不会受到焊接的影响。

实施例4

本实施例提供了一种制造碟式太阳能热发电集热器的反射镜的方法，具体包括：

用实施例1提供的玻璃热弯模具热弯碟式太阳能热发电集热器的反射镜背板玻璃，得到玻璃背板；

然后将反射层通过粘贴或涂覆等方式固定在玻璃背板上形成反射镜。

该方法制成的反射镜面型精度高，能够满足反射镜设计的焦距、光斑尺寸等要求，减小了不必要的聚光能量损失，提高了集热器的集热效率，尤其适用于制造高精度、夹层式、大尺寸、大弧深的碟式太阳能热发电集热器反射镜。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种玻璃热弯模具，其特征在于，其包括： 

主体，设有多个贯穿其上、下表面的通孔；以及 

框架型的玻璃边缘热弯部，其与所述主体连接，并且其上表面与所述主体的上表面共同形成玻璃成型面。 

2.根据权利要求1所述的玻璃热弯模具，其特征在于，所述玻璃边缘热弯部上设有玻璃定位槽，所述玻璃定位槽首尾相接。 

3.根据权利要求1所述的玻璃热弯模具，其特征在于，所述主体设有凹槽，所述玻璃边缘热弯部位于所述凹槽内。 

4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的玻璃热弯模具，其特征在于，所述主体及所述玻璃边缘热弯部均由镍基合金材料铸成。 

5.根据权利要求4任一项权利要求所述的玻璃热弯模具，其特征在于，所述通孔为方形孔，所述方形孔的孔壁厚度为5-15mm，所述方形孔的边长为50-100mm，深度为40-200mm。 

6.根据权利要求2所述的玻璃热弯模具，其特征在于，所述玻璃定位槽的内圈与所述玻璃边缘热弯部的内沿之间的距离为40-60mm，所述玻璃定位槽的外圈与所述玻璃边缘热弯部的外沿之间的距离不小于5mm。 

7.根据权利要求5或6所述的玻璃热弯模具，其特征在于： 

所述玻璃定位槽的宽度为0.1mm，深度为1mm。 

8.根据权利要求4所述的玻璃热弯模具，其特征在于，所述玻璃边缘热弯部的厚度为5-15mm。 

9.一种玻璃热弯模具的制造方法，其特征在于，所述方法包括： 

分别铸造热弯模具主体及玻璃边缘热弯部； 

在所述主体的上表面开设凹槽； 

将所述玻璃边缘热弯部焊接到所述凹槽内，得到玻璃热弯模具。 

10.权利要求1-8任一项权利要求所述的玻璃热弯模具在制备太阳能热利用系统的反射镜中的应用。 

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