CN103402934B - 玻璃弯曲方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于形成局部抛物形曲面玻璃片的下垂弯曲式玻璃模具。玻璃模具包括玻璃支撑表面,所述玻璃支撑表面具有高度变化的截面轮廓。截面轮廓具有第一部分,所述第一部分具有非抛物形的线性平方根组合形状的轮廓。本发明还公开了一种用于形成局部抛物形玻璃片的方法。所述方法包括:将平面型玻璃片定位在具有线性平方根组合形状的下垂弯曲式模具上;以及使所述玻璃片变形以与下垂弯曲式模具的线性平方根组合形状相符。
Description
技术领域
本文公开主题的实施例总体涉及弯曲玻璃片的形成。更特别地,主题的实施例涉及玻璃片的下垂弯曲变形。
背景技术
玻璃反射镜,包括那些具有抛物形的玻璃反射镜在内,可用于太阳能应用。在一些太阳能应用中,抛物形反射镜可用于太阳能集中器系统。太阳能集中器系统是一种太阳光以增强的集中强度反射到接收单元上的系统。由于与抛物形反射镜相关联的光学效应,这些形状可用于聚焦集中的太阳光。
形成抛物形反射镜可通过下垂弯曲技术来实现。存在与通过下垂弯曲来形成抛物形玻璃反射镜相关联的挑战。例如,因为相对于平坦玻璃片的弯曲偏离量随着玻璃片长度的增加而增加,所以难以形成抛物形玻璃片。因此,较长的反射镜具有变形量少的部分和变形量较大的部分。变形量的不同会导致在变形过程中精确控制玻璃片的形状的难度增加。
太阳能集中器系统可对诸如反射镜形状等工作条件的微小变化灵敏,工作条件的微小变化会影响集中太阳光在接收单元上的位置、集中太阳光反射区的形状以及系统的其它方面,所有这些均有助于系统的效率和电力输出。因此,太阳能集中器系统受益于极高精度制作的构件。因此,具有最少缺陷以及与理想形状的偏离量最小的精制的抛物形反射镜为太阳能集中器系统提供益处。
附图说明
当结合下面的附图考虑时,可以通过参照发明详述及权利要求来获得主题的更全面理解,其中在所有的附图中相似的附图标记指代相似的元件。
图1是抛物形玻璃模具的示意图;
图2是图1的抛物形玻璃模具的侧视图;
图3是图2的抛物形玻璃模具的俯视图;
图4是抛物形的示意图;
图5是具有指定部分的另一抛物形的示意图;
图6是图5的指定部分和变形部分的示意图;
图7是线性平方根组合形状的实施例的示意图;
图8是线性平方根组合形状的实施例的另一示意图;
图9是线性平方根组合形状的实施例的又一示意图;
图10是具有线性平方根组合形状的下垂弯曲式玻璃模具的实施例;
图11是图10的下垂弯曲式玻璃模具的侧视图;
图12是图11的下垂弯曲式玻璃模具的俯视图;
图13是带有相关玻璃片的具有线性平方根组合形状的下垂弯曲式玻璃模具的侧视图;
图14是将玻璃片形成为局部抛物形形状的图13的下垂弯曲式玻璃模具的侧视图;
图15A是成形的玻璃片移除的图14的下垂弯曲式玻璃模具的侧视图;
图15B是成形的玻璃片分离的图15A的下垂弯曲式玻璃模具的侧视图;
图16是具有相邻玻璃片的两个下垂弯曲式玻璃模具的实施例的侧视图;
图17是在相邻的玻璃片下垂弯曲之后图16的实施例的侧视图;
图18是具有线性平方根组合形状的下垂弯曲式玻璃模具的另一实施例;
图19和图20是具有接合的线性平方根组合形状的下垂弯曲式玻璃模具的不同实施例;以及
图21是用于形成局部抛物形玻璃片的方法的示意图。
具体实施方式
下面的发明详述本质上仅为示例性的,并不旨在限制主题的实施例或者这些实施例的应用和使用。如本文所使用的,用语“示例性”是指“用作实例、例子或示例”。本文描述为示例性的任何实施方式不一定解释为优选于或优于其它实施方式。此外,无意受在前面的技术领域、背景技术、发明概述或下面的详述中提出的任何明示或暗示理论的约束。
如本文所使用的,“抑制”用于描述使效果减弱或最小化。当构件或特征被描述为抑制动作、运动或状况时,其可完全防止结果或成果或未来状态。另外,“抑制”还可指代可能以其它方式出现的成果、性能和/或效果的减弱或减轻。因此,当构件、元件或特征被称为抑制结果或状态时,其无需完全防止或消除结果或状态。
另外,在下面的说明中还可能仅为了参照的目的而使用一些术语,因此不意在限制。例如,诸如“上”、“下”、“上方”和“下方”的术语指代所参照附图中的方向。诸如“前面”、“后面”、“后方”、“侧面”、“外侧”和“内侧”的术语描述了在通过参照文本以及描述所讨论的构件的相关附图而变得清楚的一致但任意的参照系内的构件的部分的方位和/或位置。这些术语可以包括上面特别提到的用语、其衍生词以及相似含义的用语。类似地,术语“第一”、“第二”以及指代结构的其它这样的数字术语不暗示序列或次序,除非上下文明确指出。
期望在太阳能集中器应用的一些实施例中使用局部抛物形,也就是抛物形的部分或区段。当在本文中使用时,所提到的玻璃可用于形成太阳能集中器的反射器元件中使用的反射镜。
可以通过将反射层添加到玻璃片的暴露表面上或者通过将反射层嵌置到玻璃片之间来对玻璃片进行处理以形成反射镜片。这种处理可以包括玻璃表面的金属化,所述金属化包括接续金属层的沉积以生成反射层,金属包括锡、银、铜和其它金属。在一些反射镜中,反射是单向的。
尽管如此,当在本文中使用时,在一些实施例中,可稍后对所述玻璃片进行处理以生成反射镜,包括适于聚光光伏或聚光太阳能热应用的反射镜。在一些实施例中,在应用本文所述的弯曲技术之前,玻璃片可以包括一个或多个反射表面。因此,尽管有时参照用于弯曲玻璃片的实施例,应当理解的是,弯曲玻璃片以生成曲面玻璃片还可以描述用于弯曲具有反射面的玻璃片以生成曲面反射镜的处理。诸如层压或抛光等另外的处理步骤也可用于在不偏离本文所述进展的情况下由曲面玻璃片生成成品反射镜。
普通的工业实践是通过使平坦的玻璃片(或其它材料)下垂弯曲来形成期望的曲面形状,以便或者形成包括抛物形的废区段成形的整个抛物形,或者形成在从抛物形的虚拟原点延伸出时位于其原始方位的局部抛物形。前一方法成本高,因为其浪费玻璃。后一方法在由平坦的玻璃片成型时遇到难题,因为抛物形延伸的越长抛物形偏离平坦形状的量越大。由平坦玻璃片形成曲面形状需要不同的变形量以及因此需要不同的加热量,所有这些均具有挑战性且成本高昂。
另外,集中器玻璃片可能比它们的长度更宽,有时具有5:1或更大的纵横比。因为高纵横比的玻璃片不易于以局部抛物形所要求的不同量下垂,所以该纵横比带来了另外的挑战。为了实现更加均匀的下垂弯曲,优选的具有较低的纵横比。
为了降低成本以及简化制造,本发明人已经发现,可以由非抛物形模具来形成局部抛物形。另外,非抛物形可具有带有平坦边缘的一面。可通过接合平坦边缘来成型多个非抛物形,从而减小成型玻璃的纵横比。此外,可在浪费极少玻璃或者不浪费玻璃的情况下来完成该处理,同时提高了制造生产率。有利的最终结果是,能够通过比之前可能实现的更低成本、更大的简化性以及更快的速率来形成局部抛物形的曲面玻璃部分。
图1示出了本领域使用的用于形成抛物形玻璃片的常规模具100。模具100具有上表面102,上表面102可以为实心或者分布在多个纵向或横向的肋状部之中。模具100具有如图2所示的截面形状。参照图1和图2,模具100可视为具有原点104和上位点106。当对平坦玻璃进行加热以下垂弯曲到上表面102上时,上表面102的抛物形用于形成曲面玻璃段的形状。诸如模具100的常规模具构造为形成单一抛物形以用于对单一玻璃片进行成型。
从图2中可以看出,曲线形的上表面102的两个部分表示为Δ1和Δ2。Δ1表示虚拟原点104附近的区域,而Δ2表示更远离原点104的区域。可以看出,对于抛物形而言真实情况是,曲线形的上表面102自平坦的竖直形状的变化率在Δ2区域中比Δ1中显著高。当下垂弯曲平坦玻璃片时,玻璃片必须加热到达的温度与相对于玻璃将要弯曲的平坦形状而言的偏转量对应地升高。因此,浅的曲面形状可以在比深的曲面形状低的温度形成。另外,期望使曲面形状深度的不同部分之间的偏差尽可能小以促进均匀加热和均匀弯曲。最后,期望形成尽可能浅的曲面以减少玻璃片中超越片材弯曲的局域化变形。
应当注意的是,所有图的标度和比例仅为了描述的目的,而不应视为实际的测量。另外,必要时可能使用为清晰目的而夸大的手段。例如,靠近Δ1和Δ2的区域的曲率实际上可能比图示的小得多,但是这样显示是为了描述的目的。尽管进行了这些改动,甚至对于更小的曲率差别,可能仍存在所述制造难题。
当将平坦的玻璃片下垂弯曲到上表面102上时,玻璃片在Δ2附近的区域中比在Δ1附近的区域中需要更大量的热。此外,由于Δ2附近的区域的弯曲斜度,除了自平坦形状弯曲而与上表面102的曲面匹配之外,在玻璃中可能发生一些局域化变形。这些考虑增加了制造复杂度和成本。
图3示出了模具100的俯视图。该视图容许显示相对而言的宽度w和长度l。w与l的比率形成纵横比。可以看出,对于太阳能集中器应用,尽管未给出标度,该比率可高达3:1或更大。该高纵横比额外地使制造复杂。
图4示出了抛物形P。抛物形为锥形部分,并且在平面中为在焦点和准线之间形成等距的点的轨迹。在图4的示意图中,抛物形P相对于焦点f和准线d形成。为了参照,提供了坐标轴x和y。尽管焦点f用于示例性的目的,不应与在太阳能集中应用中使用的成品反射镜或曲面玻璃的焦点相混淆,太阳能集中应用可以为热或光伏或者以其它方式受益于所生成的玻璃。另外,通篇所使用的抛物线是指此处所示意的形状,并且抛物形用于描述具有与该形状相关联的性质的各种形状。
关于y轴对称形成的抛物线,诸如抛物线P,可由数学公式表示:
P(x)=ax2+bx+c;
其中,a、b和c表示常数。对于常数的一些值,该抛物线可用于太阳能集中器应用。然而,如上所述,由于实际原因,局部抛物形也可用于太阳能集中器应用。可以使用的一种这样的形状为:
P1(x)=0.001192x2+0.109046544x
图5示出了抛物线P的点A0和B0之间的部分202。点A0对应于抛物线P的距原点距离为A且距原点的高度为P(A)的点。因此,(A,P(A))是点A0。类似地,点B0为抛物线P的距原点的距离为B且具有高度P(B)的点。
部分202表示可用于太阳能集中器应用的局部抛物形。然而,如下处理是低效率的:由(0,P(0))至(B,P(B))形成整个抛物线P,随后去除抛物线P的位于(0,P(0))至(A,P(A))之间的部分,以获得用于太阳能集中器的部分202。这是模具100通常所使用的方法,使原点104对应于点(0,P(0))且使上位点106对应于(B,P(B))。对于对应于示例性抛物线P1(x)的一个这样的部分202,所述部分可位于x轴上的45.791和483.241之间。
图6示出了本发明人的发现,即,为了在降低成本以及提高生产率的情况下简化制造,部分202可转换成部分212。本发明人已经发现,可对部分202进行平移,以使点(A,P(A))位于原点处。因此,如图6所示,点A0已经平移到位于(0,0)处的点A1。点B0通过平移而变动为点B1。通过这种平移本身减少了与形成部分202相关的浪费。部分202在其接近原点(0,0)时的斜度不接近水平或者为零斜度。换言之,在P(x)从正x方向接近原点时,P(x)的正切线不接近于零。这会使得制造面临挑战。
本发明人另外发现,P(x)和相应部分202可向下旋转负的角度θ以生成Q(x)和相应部分212。负的角度θ限定为旋转部分202以使得在Q(x)从正x方向接近原点时202的斜度接近零所需的角度。θ的值随着抛物线P(x)的变化而变化,但是无论是从负向或正向测量均可以为从0.01度至90度的任意值。
在旋转P(x)和部分202以获得曲线Q(x)和部分212之后,点A1仍位于原点处且由点A2表示。点B1已经由于部分202的旋转而移动至位于新的点B2处。部分212可由曲线Q(x)描述。而P(x)由相对于y轴对称的上述抛物线公式描述,Q(x)不再是抛物形曲线,而是可由下面的公式描述:
其中,d、e、f、g和h为常数。Q(x)的曲线形状被称为线性平方根组合形状(linearsquare root composite shape)。与抛物线P(x)相关联的a、b和c的值确定了负角度θ的值并且还确定了常数d、e、f、g和h的值。因此,曲线Q(x)的确切形状将根据实施例的需要由抛物线P(x)的形状确定。利用P(x)的旋转矩阵[R]来执行x’和Q(x’)的计算,其中x’对应于曲线(x,P(x))上的点的x坐标,而Q(x’)对应于y坐标,使得:
为了生成对应于P1(x)的Q1(x),给出下面的常数:
d | =9.170396 |
e | =0.00052 |
f | =1.011891 |
g | =0.0000280154 |
h | =35906.3 |
这些常数对应于如下事实:即,P1(x)必须旋转近似等于6.22°的负角度θ以获得线性平方根组合曲线Q1(x)。也就是说,P1(x)必须朝向正x轴顺时针旋转约6.22°以获得曲线Q1(x)。与抛物线P(x)相关联的a、b和c的值,连同所关注的端点,诸如实例A0和B0,必然地确定了负角度θ的值并且也必然地确定了常数d、e、f、g和h的值。因此,曲线Q1(x)的确切形状将根据实施例的需要由抛物线P(x)的形状和选定的端点来确定。因此,对于抛物线P(x)的每个部分,诸如部分202,将确切地存在Q(x)的线性平方根组合形状曲线的一个转换部分,诸如部分212。除了已经从图5所示的原点平移和旋转之外,部分212确切地对应于部分202的曲率。
因此,具有部分212的曲面形状的用于制造部分212的下垂弯曲式模具将生成与部分202的曲面匹配的玻璃曲面部分。有利的是,制造部分212比制造部分202或抛物线P(x)更简单、更快速且更不复杂,从而大幅降低成本。因此,线性平方根组合曲线形状的非抛物形可用于通过例如成型来形成之前仅可能利用抛物形模具形成的局部抛物形曲线形状。因此,模具上的非抛物形表面可用于在下垂弯曲成型之后生成局部抛物形玻璃表面。相对于首先描述抛物线的原点限定的坐标基准来参照所有的抛物形和非抛物形。
图7示出了通过使部分212绕y轴旋转以获得部分222而利用端点A2处的零斜度可进行的进一步改进。部分212和222在原点处具有重叠的端点A2和A3。部分212的端点B2处于如上计算并且示于图6中的同一位置。部分222的端点B3具有与B2相同的高度,同时自原点沿负x方向延伸的距离与B2自原点沿正x方向延伸的距离相等,如图所示。因此,部分212和222能够以零斜度在原点处顺利汇合并且形成双宽接合部分。如果在y轴处划分,每一半形成图5所示类型的局部抛物形,这是太阳能集中器系统需要的。
图8示出了部分212的逆配对。可以看出,部分212已进一步旋转以使端点B2现在位于原点处并且部分212已经定向为使得作为Q(x)的逆或Q-1(x)的曲线仍随着Q-1(x)从正x方向靠近原点而在原点处具有零斜度或水平切线。因此,端点A2现在位于部分212的右上端处。如之前所述,应当注意的是,尽管部分212表现为在图7中比在图8中具有更浅的向上斜度,并且图8中曲线Q(x)的逆已经生成更尖锐的向上斜度,在实际中,逆可能为真,并且为了描述的目的而示出了所有图示元素。因此,为了描述清晰的目的,这些特征可能不是按标度绘制的。
使图8中的逆部分212旋转生成部分222,部分222具有如同相对于y轴作镜像的类似定位的端点A3和B3。根据曲线Q(x)的形状,可能更有利的是构造具有上表面的模具,该上表面具有与图7或图8中所示的逆实施例类似的接合部分212和222的形状。
图9示出了图7的变型例的又一实施例,其中部分212和222已经绕x轴旋转。因此,尽管端点A2和A3保持在原点处,但是曲线在从原点向外延伸时沿负y方向延伸。该旋转也能够在图8所示的实施例上进行,生成图8所示的逆部分212、222的向下曲线。在通过使部分212绕轴线或线旋转而形成部分222的所有实例中,部分222视为部分212的镜像。
图6-9的任意形状或其它变型例可用于形成用于将平坦玻璃片下垂弯曲成需要的局部抛物形的模具。多个形状将生成多个局部抛物形曲面分部或区段,诸如图7或图8所示的形状,这些分部或区段随后可分离、划分或切割成期望的部分以供使用。
图10示出了用于形成通过下垂弯曲形成的局部抛物形玻璃分部的改进模具300。模具300可以为具有形成上表面302的多个肋状件308的周边支撑模具。在一些实施例中,模具300可形成为具有单一上表面的实心构件,而在其它实施例中,上表面可以跨越多个构件地分布,诸如内部的纵向或横向肋状件。图10的模具300示出了在模具300的两个外边缘306之间延伸的纵向肋状件308。肋状件308可以根据操作模具300的需要而具有任何厚度或宽度。
另外参照图11,模具300是从侧面显示的,示出了上表面302的截面,上表面302具有可变高度。应当注意的是,为了描述的目的,已经简化了模具300。模具300的一些实施例可以包括用于通气和真空的端口以及入口和出口,以及夹子、槽、加热特征件和用于下垂弯曲式模具的任何其它适当构件,下垂弯曲式模具包括周边支撑的下垂弯曲式模具。
上表面302具有外边缘306。依照如上所述的形状及其变型例,模具300可具有上表面302,上表面302具有线性平方根组合曲面形状。因此,模具300可以具有与图7所示的形状类似的形状,其中点A2和A3位于上表面302的中点处,接近图7的原点,并且点B2和B3将对应于上表面302的位于外边缘306处的点。诸如对于凹模或凸模,还可以根据需要按比例减小或增大上表面302。诸如上表面302等表面可以是连续的,或者分布在模具300的任何肋状件308上。
图11另外包括标记为Δ3和Δ4的区域,类似于上述图2的各个标记区域Δ1和Δ2。每个指示符指代相应模具100、300的上表面的相同部分。由于线性平方根组合形状的旋转,应当注意的是,指代与Δ1所指代的位置相似的位置的Δ3具有比Δ1浅的曲线。Δ4指代与Δ2的位置相似的位置。类似地,还是由于曲面模具300旋转负角度θ,与抛物形模具100相比,Δ4比Δ2浅。因此,与抛物形模具100相比,模具300的改进的曲面能够减少下垂弯曲过程中的局部变形。另外,与Δ1和Δ2之间的差异相比,Δ3和Δ4之间的差异减小相应地降低了制造复杂度,因此降低了成本。
图12示出了接合线性平方根组合形状以形成诸如模具300的模具的另一优势。与图3的模具100相比,可以看出,通过接合多个曲面分部,模具300的长度l增加到至少为图3中的模具100的长度的两倍。因此,可以看出,对于恒定宽度w,纵横比从图3所示的大约3:1减小至大约1.5:1,或者,在宽度w可变的情况下,纵横比从图3所示的大约3:1减小至2:1、1.6:1、1.15:1或甚至小于1的任意其它纵横比。例如,参照图18-20可以看出,可以形成纵横比比1小很多的模具。
图13-17示出了用于将玻璃下垂弯曲成特定形状的模具400。除非指出,否则除了数值增大100以外,图13-17中的数字指示符指定与图10-12中相似的构件和特征。模具400可以为用于下垂弯曲平面型或平坦的玻璃片如片材450的周边支撑式模具。片材450可具有中点452,从而将片材450划分为第一侧454和第二侧456。片材450可具有下表面460。
在准备下垂弯曲片材450的过程中,片材450可定位在模具400的上表面402上或上方,如图13所示。在图14中,用曲面片470替代片材450,曲面片470是通过加热片材450直到其达到足以使玻璃镜片下垂而朝向模具400的上表面402向下变形的温度而形成的。模具400随后可通过其上表面402来支撑片材的下表面460,从而将玻璃片材450成型为期望形状而作为曲面片470。在一些实施例中,向下的力可施加到片材450上以使其弯曲而与上表面402相符。该力可由于从片材450上方向下按压并且将片材450迫压入模具400中而引起。可选地,模具400可包含一个或多个真空端口,真空端口朝向模具400的上表面402向下抽吸片材450并且将片材450抽吸到模具400的上表面402上。
在将片材450成形为曲面片470之后,可将曲面片470与模具400分离,如图15A所示。在一些实施例中,曲面片470可在其中点472处被分离、切割或划分,如图15B所示。如图所示,曲面片470因此被划分为第一分部474和第二分部476,每个分部均可具有局部抛物形,尽管形成曲面片470所依靠的上表面402具有线性平方根组合曲面形状。在一些实施例中,模具400可以包括位于局部抛物形之间的平坦部分,诸如靠近模具400的中部,从而提供两个分部之间用于切缝的材料,但是期望该平坦部分最小以抑制材料浪费。
再次另外参照图12,应当理解的是,长度l的增加量大于仅由于使曲面形上表面加倍引起的增加量。从图6中可以看出,图6的曲线形部分212沿着x轴比抛物形部分202延伸得更远,曲线形部分212的旋转使部分212覆盖x轴的程度比部分202更大。尽管两个部分均由玻璃片的相同区域生成相同的局部抛物形,但是模具300的非抛物形曲线通过更少的竖向弯曲实现了这一点,从而提高了精度和可制造性。
图16进一步示出了利用下垂弯曲式模具上的线性平方根组合曲线形状而带来的纵横比的优势。从图16和图17所示的截面中可以看出,作为双侧抛物形玻璃模具的模具500具有更大的竖向变形距离和更小的水平变形范围。通过对比,与图7和图8所示的那些形状类似的双侧线性平方根组合曲线形状的模具530的另一实施例具有更大的水平变形范围和更小的竖向变形距离。然而,两个模具500、530分别类似地形成长玻璃片510和540。参照图17可以看出,玻璃片510和540已分别形成为曲面片512、542。如上所示,如果各个玻璃片512、542在其中点处分离,并且去除浪费区域514,各个玻璃片512、542将形成基本相同的局部抛物形。
然而,如果在中点处或者靠近中点处分离,则通过极有利的处理来形成由模具530形成的玻璃片542。因为模具530的成型表面使用线性平方根组合形状,所以纵横比优于模具500的抛物形,容许在较低温度下更容易地下垂。另外,因为当使用模具530时存在较小的竖向变形,所以抑制或消除了局域化变形效应,从而提高了玻璃品质以及最终的太阳能系统的性能。此外,曲面片512的浪费区域514为局部抛物形部分之间的区域(可参照图5理解)以及图中原点和点A0之间的空间。浪费区域514在模具500的两侧延伸,使得从曲面片512切除浪费玻璃。因此,尽管玻璃片510、540看起来具有相等的长度,但是片510实际上由于浪费区域514而略长。利用线性平方根组合形状的下垂弯曲式模具而实现的浪费减少进一步有利于其成本优势。
图18示出了下垂弯曲式模具600的另一实施例。可以看出,单个模具600可以包括多个分部,诸如第一分部602和第二分部604,以利用线性平方根组合形状的上表面来形成局部抛物形曲面。尽管与图7类似的形状沿纵向重复显示为近似波状形状,但是还可以使用或混合有其它形状。例如,在另一实施例中,第一分部602可对应于与图7所示形状类似的形状,而第二分部604可对应于与图9所示形状类似的形状。在一些实施例中,仅接合了两个这样的分部,但是在其它实施例中,三个、四个、五个或任意实际数量的这样的分部可形成为单个模具。
在一些实施例中,如果需要,可在接合分部之间存在过渡面以提供渐变曲率分部。例如,在一些实施例中,在模具600的上表面的分部602和604之间可存在平坦部分606。如上所述,可以使平坦部分606最小化以抑制玻璃浪费。
在利用与图18所示或者参照其所描述的模具相似的模具形成玻璃片之后,可将玻璃片分离、划分或切割成正确数量的局部抛物形玻璃形状。因此,尽管可通过图13-15所示的模具来形成两个这样的形状,并且图18示出了可生成至少四个这样的局部抛物形部分的模具,其它模具可生成六个、七个、十二个或任意数量的局部抛物形部分,这取决于接合多少个线性平方根组合形状部分。
图19示出了模具的另一实施例,除了模具620形成有四个接合的线性平方根组合形状部分之外,该模具是与图18所示模具类似的。部分622可对应于与图7的部分212类似的线性平方根组合曲线形部分,而部分624可对应于图7的部分222。然而,部分626可对应于图9的部分212,只不过部分626已经旋转而与部分622接合,其中,在部分626与622之间的交叉处部分626具有与部分622的斜度匹配的斜度。换言之,部分622和626接合为平滑的曲面,其中部分622和626在接合处具有共同的切向。类似地,部分628已经定向以与部分624平滑地接合。因此,诸如模具620的单个模具可用于形成四个局部抛物形玻璃形状,可在各部分接合的位置处通过例如切割划分这四个局部抛物形玻璃形状而使它们分离。
图20示出了模具630的另一实施例,除了部分632对应于图8的部分212以及部分634对应于图8的部分222之外,模具630是与模具620类似的。部分636和638可以按照与上面参照图19所述的方式类似的方式与其相应的部分632、634接合。
可以看出,其它各个部分可类似地接合以形成其它变化形式。只要线性平方根组合曲线部分如图所示平滑地接合、或者借助于容许平滑接合的过渡部分而平滑地接合,就可以构造出多种可能的模具。另外,可以接合多于四个的部分,并且多部分模具的排列本身可以平滑地接合以形成能够生成实施例所需的偶数或奇数的任意数量的部分的模具。因此,尽管示出了两部分或四部分式模具,但是可利用本文所述的技术和改进来形成三部分式模具、八部分式模具、或十七部分式模具以及任意其它数量的模具。
为了示意的目的,方法(700)的以下描述可参照上文结合图1-18所提到的元件。实际上,方法(700)的各部分可通过所述系统的不同元件来执行,例如,模具300、上表面302或任何其它构件,而不管其是否展示或未展示。应当理解的是,该方法可以包括任意数量的另外或可选的步骤,图21所示的步骤不需要按图示的次序执行,并且方法(700)可并入具有本文未详细描述的另外功能的更综合的工序或工艺中。
方法(700)描述了将平坦或平面型玻璃片弯曲成期望形状来形成局部抛物形玻璃片的方法。首先,可以将平面型玻璃片定位在下垂弯曲式模具上或上方(702),在模具的玻璃支撑上表面上具有线性平方根组合形状。随后,可将玻璃片加热到第一温度(704)。第一温度可足以使玻璃片在其自身重量作用下下垂,或者在一些实施例中,可以另外施加向下的力。在任一情况下,可使平面型玻璃片变形以与下垂弯曲式模具的玻璃支撑表面的形状相符。
随后可将曲面玻璃片冷却到第一温度以下(706)。冷却可足以使玻璃硬化并且确保其在从模具移除时保持其形状。随后可从模具移除曲面玻璃片(708)。在一些实施例中,一旦曲面玻璃片仅局部冷却至其最终停止温度,就可移除曲面玻璃片。在其它实施例中,在将曲面玻璃片与模具分离之前,可将曲面玻璃片整体冷却至其最终停止温度。曲面玻璃片现在可呈适用于太阳能集中器或其它应用的局部抛物形的形状。
在曲面玻璃片与下垂弯曲式模具分离之后,可选地将曲面玻璃片划分或分离为分散的局部抛物形部分、分部或区段。如上所述,具有线性平方根组合曲面形状的单个模具可用于由单个平面型玻璃片来形成多个局部抛物形部分,有利地比抛物形模具具有更少的局域化缺陷以及更大的生产量。
尽管在前面的发明详述中已经给出了至少一个示例性实施例,应当理解的是,存在大量的变型例。还应当理解的是,本文所述的一个或多个示例性的实施例不意在以任何方式限制权利要求主题的范围、可应用性或构造。相反,前面的发明详述将为本领域技术人员提供实现所述一个或多个实施例的便捷路径。应当理解的是,可以在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下对元件的功能和布置进行各种改变,包括在提交该专利申请时已知的等同方案以及可预见的等同方案。
Claims (18)
1.一种下垂弯曲式玻璃模具,其包括玻璃支撑表面,所述玻璃支撑表面具有高度变化的截面轮廓,
其中,所述截面轮廓具有第一部分和第二部分,所述第二部分相对于坐标系的y轴形成为所述第一部分的镜像,所述第一部分的形状由抛物线P(x)经过平移变换和旋转变换而得到,
抛物线P(x)由表达式P(x)=ax2+bx+c描述,其中a、b和c为常数,
所述平移变换是指:从抛物线P(x)上选取以位于抛物线P(x)的对称轴的同一侧的点A和点B为端点的区段AB,然后平移区段AB直到点A移动到坐标系的原点处,并且
所述旋转变换是指:围绕原点旋转区段AB直到区段AB在原点处的斜度变为零。
2.根据权利要求1所述的玻璃模具,其中,
所述玻璃模具具有2:1或更小的纵横比。
3.根据权利要求1所述的玻璃模具,其中,
所述玻璃支撑表面跨越多个肋状件地分布。
4.根据权利要求3所述的玻璃模具,其中,
所述多个肋状件均具有上表面,所述上表面组成所述玻璃支撑表面。
5.根据权利要求1所述的玻璃模具,其中,
所述玻璃模具为周边支撑的下垂式模具。
6.根据权利要求1所述的玻璃模具,其中,
所述玻璃支撑表面包括多个接合的分部。
7.一种形成局部抛物形玻璃片的方法,所述方法包括:
将平面型玻璃片定位在下垂弯曲式模具上;以及
使所述玻璃片变形以与所述下垂弯曲式模具的形状相符,
其中,所述下垂弯曲式模具的形状由抛物线P(x)经过平移变换和旋转变换而得到,
抛物线P(x)由表达式P(x)=ax2+bx+c描述,其中a、b和c为常数,
所述平移变换是指:从抛物线P(x)上选取以位于抛物线P(x)的对称轴的同一侧的点A和点B为端点的区段AB,然后平移区段AB直到点A移动到坐标系的原点处,并且
所述旋转变换是指:围绕原点旋转区段AB直到区段AB在原点处的斜度变为零。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,
使所述玻璃片变形包括:将所述平面型玻璃片加热至至少第一温度,所述第一温度足以使所述玻璃片在其自身重量作用下下垂。
9.根据权利要求8所述的方法,还包括:
将所述平面型玻璃片保持在所述第一温度,直到所述玻璃片已经变形为与所述下垂弯曲式模具的形状相符。
10.根据权利要求8所述的方法,还包括:
对所述玻璃片施加向下的力。
11.根据权利要求7所述的方法,还包括:
将所述玻璃片分离为多个分部,每个分部具有局部抛物形玻璃片。
12.根据权利要求7所述的方法,其中,
所述玻璃片具有2:1或更小的纵横比。
13.一种形成具有局部抛物形的玻璃片的方法,所述方法包括:
将平面型玻璃片定位在具有上表面的下垂弯曲式模具上;
使所述玻璃片变形以接触所述下垂弯曲式模具的上表面;以及
将所述玻璃片与所述下垂弯曲式模具分离,
其中,所述下垂弯曲式模具的上表面的形状由抛物线P(x)经过平移变换和旋转变换而得到,
抛物线P(x)由表达式P(x)=ax2+bx+c描述,其中a、b和c为常数,
所述平移变换是指:从抛物线P(x)上选取以位于抛物线P(x)的对称轴的同一侧的点A和点B为端点的区段AB,然后平移区段AB直到点A移动到坐标系的原点处,并且
所述旋转变换是指:围绕原点旋转区段AB直到区段AB在原点处的斜度变为零。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,
使所述玻璃片变形包括:加热所述玻璃片,从而使所述玻璃片下垂成所述下垂弯曲式模具的所述上表面的形状。
15.根据权利要求14所述的方法,还包括:
冷却所述玻璃片。
16.根据权利要求13所述的方法,还包括:
从所述下垂弯曲式模具移除所述玻璃片。
17.根据权利要求13所述的方法,还包括:
将所述玻璃片分离成至少两个分部,每个分部具有局部抛物形。
18.根据权利要求13所述的方法,其中,
使所述玻璃片变形以接触所述下垂弯曲式模具的上表面包括:使所述玻璃片形成为至少一个局部抛物形。
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