太陽(yáng)能收集器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了一種太陽(yáng)能收集器陣列。該陣列具有由整體連接帶互連的多個(gè)薄壁碟形反射器。碟形反射器和連接帶由單一金屬片材形成。將每一碟形反射器壓成將入射光集中到碟形反射器前方位置的對(duì)稱(chēng)拋物面表面。
【專(zhuān)利說(shuō)明】太陽(yáng)能收集器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能的收集，以及更具體地涉及一種太陽(yáng)能收集器，并且涉及用于制備集中來(lái)自太陽(yáng)的能量(主要以入射光的形式)的太陽(yáng)能收集器的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能收集器聚集來(lái)自太陽(yáng)的能量。所采集的能量可用于各種應(yīng)用，包括發(fā)電、對(duì)水進(jìn)行加熱以及產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)(以斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(sterlingengine)或等效的熱機(jī)的形式)。
[0003]特定類(lèi)型的太陽(yáng)能收集器是太陽(yáng)能集中器。太陽(yáng)能集中器通過(guò)將光線聚焦到所限定的位置(通常表示為收集器的焦點(diǎn)位置)來(lái)增加陽(yáng)光的能量強(qiáng)度。太陽(yáng)能集中器的收集能力由可用于集中入射光的反射表面積(收集表面積)來(lái)限定，但是收集表面的具體構(gòu)造和其它考慮因素影響總的集中效率(對(duì)于給定收集表面積而言所集中的能量的量)。
[0004]太陽(yáng)能集中器將入射到收集表面上的陽(yáng)光聚焦到在焦點(diǎn)位置處的較小面積的表面上。通過(guò)將來(lái)自較大面積(收集表面)的光集中到較小面積(焦點(diǎn)位置)，太陽(yáng)能集中器提高了光的輻照度(所收集的光能量強(qiáng)度的一種量度，以每單位面積的能量來(lái)測(cè)量)。太陽(yáng)能集中器的集中因子是收集表面積與焦點(diǎn)位置面積之比。較大的集中因子表明對(duì)于給定的收集表面積而言在焦點(diǎn)位置處的較大光強(qiáng)度。
[0005]在焦點(diǎn)位置處所集中的能量能夠產(chǎn)生極高的溫度。這種高的能量強(qiáng)度使得太陽(yáng)能集中器特別適用于加熱應(yīng)用。因?yàn)閮H需要較小的光伏電池面積來(lái)捕獲收集表面的光(盡管電池可能會(huì)需要更高的耐熱性)，因此太陽(yáng)能集中器也可降低將能量轉(zhuǎn)換成電力的資本成本。
[0006]傳統(tǒng)的太陽(yáng)能集中器可被錨固于固定位置內(nèi)或安裝到跟隨太陽(yáng)在天空中移動(dòng)的跟蹤式機(jī)構(gòu)上。集中器的安裝布置影響集中器的收集表面設(shè)計(jì)。固定式集中器以不依賴于太陽(yáng)位置的方式將入射光聚焦到同一焦點(diǎn)位置。然而，在固定式集中器中所采用的收集表面的形狀通常產(chǎn)生相比于跟蹤式集中器的較低集中因子和降低的效率，結(jié)果是不得不適應(yīng)更大范圍的入射光角度。相反，在跟蹤式集中器中所采用的收集表面的形狀對(duì)于特定的光入射角度而言可進(jìn)行優(yōu)化，但是以與跟蹤式機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的資本支出增加作為代價(jià)。
[0007]傳統(tǒng)上而言，跟蹤式太陽(yáng)能集中器制備有大的收集表面積。這些碟形反射器(dish)能夠?qū)⒋罅康奶?yáng)能集中到焦點(diǎn)位置處的小空間內(nèi)。對(duì)于拋物面太陽(yáng)能集中碟形反射器而言為了增強(qiáng)收集表面的陽(yáng)光聚集能力具有超過(guò)6英尺的直徑并不罕見(jiàn)。大的太陽(yáng)能集中器具有若干優(yōu)勢(shì)。首先，利用對(duì)于給定表面積而言所集中的陽(yáng)光所需的換能器或者其它能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的數(shù)量減少。由于換能器對(duì)于整體的太陽(yáng)能收集系統(tǒng)而言占據(jù)顯著成本，因此這對(duì)于使用太陽(yáng)能集中器而言是一種常見(jiàn)的促進(jìn)因素。由于每一碟形發(fā)射器將能量集中到唯一的焦點(diǎn)位置，因此利用對(duì)于給定表面積而言所集中的能量所需的換能器的數(shù)量與所采用的太陽(yáng)能集中碟形反射器的數(shù)量直接相關(guān)。
[0008]另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是為了將跟蹤式集中器的碟形反射器相對(duì)于太陽(yáng)定向而所需的跟蹤式機(jī)構(gòu)的數(shù)量減少。跟蹤式機(jī)構(gòu)(類(lèi)似于換能器)給太陽(yáng)能收集系統(tǒng)帶來(lái)顯著的成本。[0009]但是,大表面積的太陽(yáng)能集中也存在若干缺陷。首先,難于制備大的收集表面。每個(gè)碟形反射器的尺寸阻礙標(biāo)準(zhǔn)化加工，因此大多數(shù)碟形反射器由專(zhuān)業(yè)人員手工成形。收集表面通常由單獨(dú)成形且隨后結(jié)合到一起的若干大的面板形成，該過(guò)程引入影響碟形反射器反射特性的不精確性。不精確性通常可歸因于不可避免的成形變化、在整個(gè)收集表面上的公差累加以及在形成表面的相鄰面板之間接縫的不規(guī)則性。
[0010]對(duì)于包括獨(dú)立成形面板的收集表面而言的總曲率變化是來(lái)自各個(gè)面板和相鄰面板之間接縫的公差的累加。通常而言，每一面板以所需的公差成形。當(dāng)收集表面形成時(shí)公差也針對(duì)相鄰面板之間的接縫進(jìn)行了分配。對(duì)于收集表面而言的總公差則是對(duì)于各個(gè)組件而言的公差的組合，使得獲得精確表面曲率的難度增加。即使當(dāng)各個(gè)面板都處于所需的公差范圍內(nèi)時(shí)，也會(huì)在由面板形成收集表面中產(chǎn)生顯著的表面不規(guī)則性。
[0011]在面板收集表面中的最大曲率不規(guī)則性通常在相鄰面板之間的接縫處發(fā)生。接縫不規(guī)則性會(huì)在曲面曲率中形成快速轉(zhuǎn)變(有時(shí)以表面不連續(xù)性為特征)，上述快速轉(zhuǎn)變干擾反射光并降低集中器的效率。
[0012]大尺寸的面板表面集中碟形反射器也可帶來(lái)顯著的重量。對(duì)于大的集中碟形反射器而言重量超過(guò)500磅并不罕見(jiàn)。大的面板碟形反射器的過(guò)重重量需要更多的支撐設(shè)施，這會(huì)增加集中系統(tǒng)的初始成本。當(dāng)考慮跟蹤式太陽(yáng)能碟形反射器時(shí)重量是特別重要的，因?yàn)楦櫴綑C(jī)構(gòu)必須包含更大的驅(qū)動(dòng)器以便使得碟形反射器的主體進(jìn)行偏移。另一復(fù)雜因素是風(fēng)切變，其隨著表面積的增加而增加。為了解決風(fēng)切變的問(wèn)題，必須對(duì)碟形反射器和支撐結(jié)構(gòu)兩者進(jìn)行充分的增強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]理想的是制備一種太陽(yáng)能收集器，其:
[0014]1.在連續(xù)式(progressive)沖壓模具中精確地大規(guī)模生產(chǎn),而不是由當(dāng)今使用的傳統(tǒng)手工工藝制造。
[0015]2.對(duì)于相同的集中空間而言顯著地輕于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能收集器(輕高達(dá)2.5倍)。
[0016]3.相比于傳統(tǒng)的太陽(yáng)能收集器可顯著降低制備成本(成本降低高達(dá)2.5倍)。
[0017]4.與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能收集器相比可更精確成形為拋物面碟形反射器。
[0018]5.能夠準(zhǔn)確地將光集中到在制備之前就已確定的所需強(qiáng)度和位置。
[0019]在第一方面，提供一種太陽(yáng)能收集器陣列，其包括由整體連接帶互連的多個(gè)薄壁碟形反射器，碟形反射器和連接帶由單一金屬片材形成，每一碟形反射器具有將入射光集中到碟形反射器前方位置的拋物面表面。
[0020]在第二方面，提供一種太陽(yáng)能收集器模組，其包括:
[0021]安裝到?jīng)_壓機(jī)的基部模塊，基部模塊具有切割模具和成形模具，成形模具具有金屬帶材被壓入到其內(nèi)的拋物面空腔；
[0022]具有互補(bǔ)的切割模具和成形模具的上部模塊，上部模塊的成形模具具有拋物面圓頂沖頭，其將金屬帶材壓入到成形空腔內(nèi)以便形成拋物面碟形反射器太陽(yáng)能收集器；以及
[0023]切割模塊，其鄰近基部模塊安裝到?jīng)_壓機(jī)，切割模塊具有固定的下刀片和移動(dòng)的上板，移動(dòng)的上板將拋物面碟形反射器太陽(yáng)能收集器切割成所需長(zhǎng)度的陣列。
[0024]在第三方面，提供一種制備太陽(yáng)能收集器的方法，其包括:[0025]1.將連續(xù)的金屬帶材供給到連續(xù)式模組內(nèi)，連續(xù)式模組安裝到往復(fù)式?jīng)_壓機(jī)；
[0026]?.通過(guò)致動(dòng)沖壓機(jī)從金屬帶材沖壓出太陽(yáng)能收集器坯體；
[0027]ii1.通過(guò)將一段新的金屬帶材供給到模組內(nèi)而在模組內(nèi)推動(dòng)太陽(yáng)能收集器坯體；
[0028]iv.通過(guò)致動(dòng)沖壓機(jī)將太陽(yáng)能收集器坯體壓入到碟形反射器內(nèi)的同時(shí)從所述一段新的金屬帶材沖壓出新的太陽(yáng)能收集器坯體，新的太陽(yáng)能收集器坯體和碟形反射器通過(guò)由金屬帶材形成的整體連接帶互連；
[0029]V.重復(fù)步驟iii和iv以制備連續(xù)陣列的互連太陽(yáng)能收集器；
[0030]v1.在沖壓機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)限定的次數(shù)之后切割金屬帶材，以便制備具有所需數(shù)量的互連碟形反射器的太陽(yáng)能收集器陣列。
[0031]在該說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)和聲稱(chēng)的一些太陽(yáng)能收集器由它們的收集表面的“形狀因子”(form factor)限定。太陽(yáng)能碟形反射器的“形狀因子”代表碟形反射器收集表面可容納于其內(nèi)的平面占地面積。例如，3英尺X3英尺的“形狀因子”將適應(yīng)具有高達(dá)3英尺的外圍直徑的拋物面收集表面。收集表面的“形狀因子”不隨著碟形反射器的凹度而變化(不像收集表面的面積)。
[0032]類(lèi)似地，在該說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)和聲稱(chēng)的一些太陽(yáng)能收集器被限定為“拋物面碟形反射器”集中器。“拋物面碟形反射器”集中器是下述類(lèi)型的太陽(yáng)能收集器，其具有近似于圓形拋物面(也稱(chēng)為回轉(zhuǎn)拋物面)的收集表面。圓形拋物面或回轉(zhuǎn)拋物面是由二維拋物線圍繞其對(duì)稱(chēng)軸回轉(zhuǎn)而獲得的一種三維表面。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]圖1是包括凹入金屬碟形反射器的太陽(yáng)能收集器的透視圖，其將入射光集中到由碟形反射器曲率所限定的焦點(diǎn)位置。
[0034]圖2是太陽(yáng)能收集器陣列的透視圖，其包括通過(guò)整體連接帶互連的三個(gè)太陽(yáng)能碟形反射器。
[0035]圖3是圖2中所示太陽(yáng)能收集器陣列的俯視圖；
[0036]圖4是固定到支撐結(jié)構(gòu)并安裝到跟隨太陽(yáng)在天空中移動(dòng)的跟蹤式機(jī)構(gòu)上的圖2和圖3中所示的太陽(yáng)能收集器的透視圖；
[0037]圖5是固定到支撐結(jié)構(gòu)并安裝到跟隨太陽(yáng)在天空中移動(dòng)的跟蹤式機(jī)構(gòu)上的太陽(yáng)能收集器矩陣的示意性側(cè)視圖；
[0038]圖6是表示固定到支撐結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能收集器矩陣的示意圖，所示的矩陣包括以對(duì)稱(chēng)的6個(gè)碟形反射器乘6個(gè)碟形反射器的矩陣形式布置的36個(gè)太陽(yáng)能碟形反射器。
[0039]圖7是表示入射的陽(yáng)光被集中在拋物面碟形反射器收集器的焦點(diǎn)位置處的示意圖。
[0040]圖8是表示用于制備太陽(yáng)能收集器陣列的制備過(guò)程的流程圖。
[0041]圖9是能夠制備太陽(yáng)能碟形反射器陣列的制備生產(chǎn)線的側(cè)視圖，該生產(chǎn)線包含連續(xù)式模組，所述連續(xù)式模組形成太陽(yáng)能坯體，隨后從所述坯體沖壓出太陽(yáng)能收集器碟形反射器，在連續(xù)式模組的出口處示出互連的太陽(yáng)能收集器的連續(xù)帶材；
[0042] 圖10是圖9所示的連續(xù)式模組和帶材供給設(shè)備的近視側(cè)視圖；[0043]圖11是圖9和圖10中所示的連續(xù)式模組的分解視圖；
[0044]圖12是用于將太陽(yáng)能收集器坯體壓入到凹入的太陽(yáng)能收集器碟形反射器的模組的近視側(cè)視圖；
[0045]圖13是金屬帶材的示意性透視圖，示出在圖8的流程圖中給出的一些制備步驟；以及
[0046]圖14是金屬帶材的示意性俯視圖，示出在圖8的流程圖中給出的一些制備步驟?！揪唧w實(shí)施方式】
[0047]圖1中示出單個(gè)太陽(yáng)能收集器。太陽(yáng)能收集器100包括金屬碟形反射器101，其具有將入射光集中到設(shè)置于碟形反射器前方的焦點(diǎn)位置的收集表面102。焦點(diǎn)位置的位置和尺寸由收集表面102的特征(諸如表面的深度和曲率)來(lái)確定。碟形反射器101由壓成對(duì)稱(chēng)性凹入殼體的單一金屬帶材形成。殼體覆蓋有高反射率涂層以便提高收集效率。收集表面102的輪廓由具有小于3英尺乘3英尺的形狀因子的周邊103界定。
[0048]太陽(yáng)能碟形反射器的“形狀因子”代表碟形反射器收集表面可容納于其內(nèi)的平面占地面積。例如，3英尺X 3英尺的“形狀因子”將適應(yīng)具有高達(dá)3英尺的外圍直徑的拋物面收集表面。收集表面的“形狀因子”不隨著碟形反射器的凹度變化(不像收集表面的面積)。
[0049]太陽(yáng)能收集器100可包含輔助的支撐結(jié)構(gòu)(未在圖1中示出)以穩(wěn)定碟形反射器防止對(duì)其造成干擾(諸如風(fēng))并便于固定到跟蹤式機(jī)構(gòu)或固定框架。
[0050]圖2和圖3中示出互連的太陽(yáng)能收集器的陣列。太陽(yáng)能收集器陣列200包括多個(gè)互連的太陽(yáng)能碟形反射器101，其具有類(lèi)似于圖1中所示太陽(yáng)能碟形反射器101的特征。太陽(yáng)能收集器陣列200的碟形反射器101由整體的連接帶205互連。連接帶205和碟形反射器101由單一金屬帶材形成。太陽(yáng)能收集器陣列200的各個(gè)碟形反射器101分別具有將入射光集中到碟形反射器101前方位置的收集表面102。碟形反射器101將光集中到獨(dú)立的焦點(diǎn)位置。每個(gè)碟形反射器的焦點(diǎn)位置由相應(yīng)的收集表面102的特征來(lái)確定。各個(gè)收集表面包括覆蓋有高反射率涂層的對(duì)稱(chēng)性凹入殼體。每個(gè)收集表面的輪廓由具有小于3英尺乘3英尺的外形因子的周邊103界定。
[0051]在圖4中示出固定到支撐結(jié)構(gòu)210的太陽(yáng)能收集器陣列200。支撐結(jié)構(gòu)210將陣列200安裝到跟蹤式機(jī)構(gòu)211。跟蹤式機(jī)構(gòu)211跟隨太陽(yáng)在天空中的移動(dòng)，定位太陽(yáng)能收集器陣列200，使得入射的陽(yáng)光與每個(gè)碟形反射器的對(duì)稱(chēng)軸平行以便優(yōu)化陣列的收集效率。在圖4中所示的跟蹤式機(jī)構(gòu)是具有兩個(gè)自由度(圍繞水平軸線和垂直軸線旋轉(zhuǎn))的鉸接臂。
[0052]在圖5中示意性地示出另一種太陽(yáng)能收集器系統(tǒng)230。系統(tǒng)230具有用于定向太陽(yáng)能收集器碟形反射器101的簡(jiǎn)化的跟蹤式機(jī)構(gòu)211 (具有類(lèi)似于圖4中所示鉸接跟蹤臂的跟蹤特征)。圖5中所示的跟蹤式機(jī)構(gòu)211具有緊固到太陽(yáng)能收集器支撐結(jié)構(gòu)210的傾斜平臺(tái)235。傾斜平臺(tái)235調(diào)節(jié)太陽(yáng)能收集器支撐結(jié)構(gòu)211與地球表面所成的角度(即支撐結(jié)構(gòu)210相對(duì)于水平面的角度)。傾斜平臺(tái)235安裝到回轉(zhuǎn)平臺(tái)236。樞轉(zhuǎn)接頭234將傾斜平臺(tái)235和回轉(zhuǎn)平臺(tái)236聯(lián)接。樞轉(zhuǎn)接頭234允許傾斜平臺(tái)235相對(duì)于所述回轉(zhuǎn)平臺(tái)236傾斜?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)236使得樞轉(zhuǎn)連接234連同傾斜平臺(tái)235圍繞延伸通過(guò)支撐結(jié)構(gòu)232的垂直軸線232旋轉(zhuǎn)。[0053]所示的系統(tǒng)230具有對(duì)稱(chēng)的36個(gè)碟形反射器的矩陣231。在圖6中示出矩陣231固定到支撐結(jié)構(gòu)210。矩陣231的各個(gè)碟形反射器101以包含三個(gè)碟形反射器的陣列的形式形成(類(lèi)似于圖2至圖4中所示的陣列200)。十二個(gè)陣列200固定到支撐結(jié)構(gòu)210。陣列200以兩列布置，每一列具有六行，形成6個(gè)碟形反射器乘6個(gè)碟形反射器出乘2個(gè)陣列)的矩陣231。所示的矩陣231在等同表面積的情況下顯著輕于傳統(tǒng)的大表面碟形反射器收集器(約為傳統(tǒng)的大表面收集器重量的五分之一)。
[0054]與每個(gè)太陽(yáng)能收集器陣列200 —起形成的整體連接帶205 (由與每個(gè)碟形反射器101相同的金屬帶材制成)用于將陣列200固定到支撐結(jié)構(gòu)210。連接帶205設(shè)置于收集表面的周邊103的外側(cè)并將每個(gè)碟形反射器101與相鄰的碟形反射器互連。每個(gè)陣列200通過(guò)適當(dāng)?shù)毓潭ㄟB接帶205而被安裝到支撐結(jié)構(gòu)210。連接帶205可點(diǎn)焊、緊固、公差裝配、卡扣緊固或以其它方式固定到支撐結(jié)構(gòu)210。連接帶205凹入到每個(gè)碟形反射器101的后方以避免在相應(yīng)的收集表面102上投下陰影。將所示的太陽(yáng)能碟形反射器101互連的連接帶205的部分通常保持為平坦的，這樣其容易緊固到支撐結(jié)構(gòu)。在圖1中所示的太陽(yáng)能收集器100也可與整體的連接帶(未示出)一起形成，以便于將碟形反射器101連接到支撐結(jié)構(gòu)或與其它碟形反射器互連。
[0055]圖示的太陽(yáng)能碟形反射器101沿著太陽(yáng)能收集器陣列200以固定的間隔以不重疊的方式間隔開(kāi)。相鄰碟形反射器101的周邊間隔開(kāi)至少I(mǎi)英寸的間隙以便允許風(fēng)在碟形反射器之間通過(guò)，降低與相當(dāng)表面積的單個(gè)碟形反射器收集器相比時(shí)的太陽(yáng)能收集器陣列200的總體風(fēng)切變。圖示的收集器陣列200還具有將相鄰碟形反射器的形狀因子分開(kāi)的至少I(mǎi)英寸的間隙。
[0056]圖示的太陽(yáng)能收集器100、200具有圓形的周邊103，其從碟形反射器的其余部分界定收集表面102的輪廓。在所示的實(shí)施例中碟形反射器101的圓形邊緣遠(yuǎn)離所述收集表面102彎曲以便形成圍繞背襯104的唇緣。在圓形周邊的唇緣和背襯104的彎曲表面之間形成通道。周邊通道或唇緣可用于將碟形反射器與支撐結(jié)構(gòu)對(duì)準(zhǔn)。
[0057]圖1中所示的太陽(yáng)能收集器100和圖2至圖6中所示的太陽(yáng)能收集器陣列200的各個(gè)碟形反射器201是拋物面太陽(yáng)能集中器的實(shí)施例。拋物面碟形反射器集中器由近似于圓形拋物面(也稱(chēng)為回轉(zhuǎn)拋物面)的收集表面限定。圖示的收集器具有拋物面表面，其具有小于3英尺的外圍直徑。為了簡(jiǎn)化制備，外圍直徑優(yōu)選在I英尺和2英尺之間。這種尺寸的太陽(yáng)能集中器仍能夠在焦點(diǎn)位置處產(chǎn)生4000倍的太陽(yáng)強(qiáng)度(4000suns)集中。在圖7中呈現(xiàn)出理論上的拋物面碟形反射器500的集中特征。對(duì)于給定的收集表面積而言，拋物面碟形反射器集中器具有最大的理論集中因子(收集表面積與焦點(diǎn)位置面積之比)。
[0058]從理論上而言，拋物面蝶形反射其收集器能夠?qū)⑵叫杏谑占砻鎸?duì)稱(chēng)軸線502傳播的入射陽(yáng)光501集中到焦點(diǎn)位置503，其在空間內(nèi)接近單個(gè)點(diǎn)(如圖7中所示)。理論上可以假設(shè)來(lái)自太陽(yáng)的光平行傳播(稍微近似)以及拋物面碟形反射器能相對(duì)于太陽(yáng)在天空中的位置而正確定向(即碟形反射器跟蹤太陽(yáng)的移動(dòng))。
[0059]傳統(tǒng)的拋物面太陽(yáng)能碟形反射器集中器通常由若干個(gè)大的面板形成，所述面板單獨(dú)成形且隨后結(jié)合到一起以便形成收集表面。該過(guò)程允許將太陽(yáng)能集中器構(gòu)建成具有大的表面積，但也會(huì)引入影響碟形反射器的反射特性的不精確性。由面板構(gòu)成的碟形反射器的直徑可超過(guò)6英尺以及重量可超過(guò)500磅。[0060]圖1至圖6中所示的每個(gè)太陽(yáng)能碟形反射器101具有由單一金屬帶材形成的收集表面102，避免由組合多個(gè)面板而引入的表面缺陷。單一帶材表面的一些優(yōu)勢(shì)包括較大的曲率精確度(因?yàn)檎麄€(gè)收集表面可同時(shí)成形)，排除接縫的不連續(xù)性(在相鄰面板之間的接縫處會(huì)產(chǎn)生表面缺陷)，對(duì)于相同的收集表面積而言的高達(dá)五倍的更輕重量(使得支撐結(jié)構(gòu)和跟蹤式機(jī)構(gòu)的成本顯著降低)，對(duì)在焦點(diǎn)位置處產(chǎn)生的溫度的精確控制，以及減少的風(fēng)切變(因?yàn)轱L(fēng)可通過(guò)相鄰的碟形反射器之間的間隙)。
[0061]由單一帶材制備實(shí)現(xiàn)的表面曲率精確度的提高通常歸因于總體公差的減小以及成形的簡(jiǎn)化。圖示的碟形反射器101還具有在相應(yīng)界定的周邊103內(nèi)的不間斷的收集表面102。這樣通過(guò)提供未減少的反射表面而可以減少光散射(遠(yuǎn)離焦點(diǎn)位置的入射光的偏移)并提高聚集效率。通常的收集表面間斷包括緊固件孔、適于設(shè)置于焦點(diǎn)位置處的換能器的安裝支架以及相鄰面板之間的接縫缺陷。圖示的碟形反射器101還具有用鉻均勻涂敷以便改善反射特性的收集表面102。
[0062]在圖1中所示的太陽(yáng)能收集器碟形反射器101的背襯104在收集表面102的下側(cè)可見(jiàn)。盡管由相同的金屬帶材制成，但是背襯104較之收集表面102而言具有無(wú)光澤的外觀。背襯104的無(wú)光澤外觀主要?dú)w因于沒(méi)有高反射率涂層，但是也可夸大成通過(guò)過(guò)度冷加工來(lái)形成凹入結(jié)構(gòu)(其可使得表面無(wú)光澤)。碟形反射器背襯104可包含翅片(未示出)，以提高太陽(yáng)能收集器100或支撐結(jié)構(gòu)(諸如連接帶)的被動(dòng)冷卻特性，以便于將收集器固定到固定框架或跟蹤式機(jī)構(gòu)上。
[0063]這種制備方法提供了優(yōu)于涉及由若干單獨(dú)的面板來(lái)構(gòu)造碟形反射器收集表面的傳統(tǒng)太陽(yáng)能集中器制備技術(shù)的若干優(yōu)勢(shì)。
[0064]從多個(gè)面板制備拋物面碟形反射器集中器是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。各個(gè)面板單獨(dú)成形，每個(gè)面板符合于再現(xiàn)所需拋物面表面特定部分的復(fù)雜表面曲率(通常用手工)。面板可包含特定的邊緣特征以便減小當(dāng)它們結(jié)合到一起時(shí)的曲率變化，并且拋物面收集表面通常需要一定程度的再成形來(lái)矯正曲率偏差。
[0065]對(duì)于包括各個(gè)面板的收集表面而言的總曲率變化是來(lái)自各個(gè)面板和相鄰面板之間接縫的公差的累加，使得難于進(jìn)行精確的表面制備。在面板收集表面中的曲率不規(guī)則性通常會(huì)在相鄰面板之間的接縫附近出現(xiàn)，并且可歸因于在相鄰面板之間的表面曲率的快速轉(zhuǎn)變(有時(shí)以表面不連續(xù)性為特征)。這些不規(guī)則干擾反射光，并降低集中器的效率。即使當(dāng)各個(gè)面板處于所需的公差界限內(nèi)時(shí)在面板表面中也可發(fā)生顯著的表面不規(guī)則性。
[0066]可在單一帶材收集表面中實(shí)現(xiàn)更高的成形精確度。精確度的提高通?？蓺w因于總體公差變化的減小以及制備過(guò)程的簡(jiǎn)化。由于整個(gè)拋物面表面可同時(shí)形成，因此整個(gè)碟形反射器的曲率可被密切監(jiān)測(cè)和控制到單個(gè)公差(排除公差累加)。整個(gè)收集表面的曲率變化與面板表面上的類(lèi)似不規(guī)則性相比干擾性更小，因?yàn)楸砻娌町惛锌赡茉斐蓾u變的曲率轉(zhuǎn)變，以及產(chǎn)生更小程度的極端偏離所需曲率的情況。然而，對(duì)單一帶材表面的尺寸和形狀進(jìn)行限制以便適應(yīng)可用的制備機(jī)械和材料性能。
[0067]在圖8中的流程圖中示出一種制備太陽(yáng)能收集器的方法。所示的方法包括形成太陽(yáng)能收集器陣列，其包括由單一金屬帶材形成的多個(gè)太陽(yáng)能碟形反射器。在圖13和圖14中從右到左示出金屬帶材800到太陽(yáng)能收集器碟形反射器的進(jìn)程?？蛇M(jìn)行類(lèi)似的過(guò)程以形成單個(gè)太陽(yáng)能收集器碟形反射器。[0068]最初為了制備而準(zhǔn)備合適的金屬帶材，其由流程圖900的步驟901表示。通常希望金屬帶材是耐腐蝕的或被適當(dāng)涂敷以抗風(fēng)化，風(fēng)化會(huì)不利地影響碟形反射器的結(jié)構(gòu)或收集特征。C級(jí)-鍍鎳卷鋼是可以使用的一種特定類(lèi)型的材料，并作為實(shí)例在流程圖中示出。其它類(lèi)型的金屬帶材也是合適的。
[0069]金屬帶材在其成形之前需要進(jìn)行準(zhǔn)備。帶材可以卷材存儲(chǔ)或以其它方式壓縮以減少存儲(chǔ)空間，在其被處理之前可能需要矯正變平(諸如矯直)。一旦為制備準(zhǔn)備好之后，帶材被供給到?jīng)_壓模具內(nèi)。
[0070]然后在合適的模組內(nèi)將金屬帶材沖壓成太陽(yáng)能收集器坯體，如由圖8中的步驟902所示以及在圖13和圖14中所示。沖壓過(guò)程將多余的材料312，321，331從金屬帶材修剪掉，形成由整體連接帶805互連的多個(gè)平坦的太陽(yáng)能收集器坯體801。圖示的坯體800適于形成太陽(yáng)能收集器陣列200，具有類(lèi)似于圖2至圖6中所示的陣列200的屬性。
[0071]然后使得帶材800在連續(xù)式模組內(nèi)移動(dòng)到用于成形的下一工位(步驟903)。在成形過(guò)程中每個(gè)碟形反射器的周邊邊緣被圓形化以便在太陽(yáng)能收集器內(nèi)界定每個(gè)太陽(yáng)能碟形反射器的收集表面。在沖壓過(guò)程中連接帶805還向后彎曲，這樣太陽(yáng)能收集器的前部不受阻擋。從金屬帶材800制備出互連的太陽(yáng)能收集器碟形反射器101的連續(xù)帶材。在成形之后帶材可被切割成具有所需數(shù)量碟形反射器的太陽(yáng)能收集器陣列。
[0072]制備用于涂敷的太陽(yáng)能收集碟形反射器(步驟904)。制備包括小型加工以去除表面缺陷并進(jìn)行清潔。然后每個(gè)收集碟形反射器的凹入表面被涂敷以高反射率涂層以便改善碟形反射器的光集中特性，由步驟905表示。在坯體被沖壓之前(尤其是如果該碟形反射器坯體在沖壓過(guò)程中未顯著變形)或之后可施加涂層。優(yōu)選的是碟形反射器在沖壓之后進(jìn)行涂敷，其原因在于降低涂層受到損壞的風(fēng)險(xiǎn)(在處理過(guò)程中被刮傷或在沖壓過(guò)程中由于變形而破裂)。在對(duì)碟形反射器進(jìn)行涂敷之后可應(yīng)用釋放襯里(諸如薄塑料膜)以避免對(duì)已經(jīng)涂敷的表面造成意外損壞。
[0073]在圖12中示出用于成形太陽(yáng)能收集器的模組。模組600包括安裝到?jīng)_壓機(jī)的支承板的基部模塊601?；磕K601限定凹入的成形表面或空腔602，在制備過(guò)程中工件(諸如太陽(yáng)能收集器坯體)定位在其上。凹入成形表面設(shè)置于基部模塊601的上表面上。模組的基部模塊601將模組600固定到?jīng)_壓機(jī)上。基部模塊601是模組600的固定到?jīng)_壓機(jī)和可直接緊固到支承板或以其它方式固定的唯一組件。
[0074]上部模具605位于基部模塊601的上方。上部模具605具有壓面611,在制備過(guò)程中沖壓機(jī)的壓頭(ram)與壓面611抵接。圓頂沖頭610從壓面611下方的上部模具605向下突出。圓頂沖頭610具有凸出的沖壓表面612,其設(shè)置于下部模塊凹入成形表面602的正上方。下部模塊601的凹入成形表面602和圓頂沖頭610的凸出沖壓表面612通常匹配，形成相互作用的成形表面。在制備過(guò)程中圓頂沖頭610的凸出沖壓表面612通過(guò)沖壓機(jī)壓頭的延伸部分被壓入到模塊空腔602內(nèi)，導(dǎo)致相互作用的成形表面與合適定位的坯體800配合并使其變形。賦予到坯體800的形狀由模組600的相互作用的成形表面限定。在成形過(guò)程中，坯體800被牢固地限制在相應(yīng)模601，605的相面對(duì)的表面之間以便減少畸形。圖示的沖壓表面612和相互作用的壓面602近似于拋物面形狀。圓頂沖頭610優(yōu)選具有圓形周邊613，其具有小于3英尺的直徑。理想的是，圓頂沖頭610的直徑在I英尺和2英尺之間。[0075]圓頂沖頭610具有壓板605，其由氣壓彈簧620加壓。當(dāng)將圓頂沖頭610壓入以便與基部模塊601接合時(shí)，壓板605夾住坯體材料，形成圍繞太陽(yáng)能收集器碟形反射器101的收集表面的周邊圓環(huán)103。多個(gè)氣壓彈簧620將坯體800與基部模塊601和上部模具605對(duì)準(zhǔn)。在制備過(guò)程中模組600還接合太陽(yáng)能收集器坯體800的連接帶805內(nèi)的一組導(dǎo)孔311，以便在沖壓機(jī)壓頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中將坯體固定和定位。
[0076]多個(gè)柱615在基部模具601和上部模具605之間延伸。柱615定位模組600的組件。在沖壓機(jī)壓頭延伸的過(guò)程中柱615可在模具601，605之一內(nèi)滑動(dòng)以便使得上部模具605與基部模塊601配合。
[0077]所公開(kāi)的制備方法和模組允許用標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)械和最小程度的專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)精確地制備出太陽(yáng)能收集器。通過(guò)操控碟形反射器的深度和表面曲率可以精確地控制在所得到的太陽(yáng)能收集器的焦點(diǎn)位置處產(chǎn)生的能量集中和溫度。此外，通過(guò)將所公開(kāi)的制備過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化可以準(zhǔn)確地再現(xiàn)各個(gè)太陽(yáng)能集中器的性能特性。相反，傳統(tǒng)的大型太陽(yáng)能集中器通常由專(zhuān)業(yè)人員手工制備。結(jié)果是，在具有相似屬性的傳統(tǒng)太陽(yáng)能集中器之間通常存在顯著的性能變化。
[0078]在圖9中示出能夠制備太陽(yáng)能收集器的連續(xù)帶材的制備生產(chǎn)線。在生產(chǎn)線400的出口處示出具有六個(gè)太陽(yáng)能收集器的帶材440。生產(chǎn)線400被供以連續(xù)的金屬帶材402。金屬帶材402通過(guò)矯直器403被拉入到生產(chǎn)線400內(nèi)。矯直器403設(shè)置在生產(chǎn)線401的入口處。
[0079]所示的矯直器403包括多個(gè)輥?zhàn)?04，其除了將帶材拉入到生產(chǎn)線內(nèi)之外還將金屬帶材402變平。在制備之前金屬帶材402’可以壓縮形式存儲(chǔ)以減少存儲(chǔ)空間上的負(fù)擔(dān)。該矯直器403可矯正帶材403中的由于存儲(chǔ)形式而導(dǎo)致的殘余彎曲。優(yōu)選地，金屬帶材402以卷材存儲(chǔ)，因此其容易被存取且在進(jìn)入生產(chǎn)線401之前需要進(jìn)行最小程度的準(zhǔn)備。所示的矯直器403能夠?qū)⒔饘賻Р?02直接從卷材解卷。
[0080]進(jìn)料器405在所不的生產(chǎn)線401中布置于矯直器404之后。金屬帶材402從矯直器404通到進(jìn)料器405。進(jìn)料器405調(diào)節(jié)帶材402通過(guò)生產(chǎn)線400的進(jìn)程。在所示的生產(chǎn)線400中，進(jìn)料器405使得金屬帶材402前進(jìn)通過(guò)連續(xù)式模組401。進(jìn)料器405使得金屬帶材402以離散的增量310，320，330，340 (在圖14中與由金屬帶材302形成的演變的工件相關(guān)地示出)前進(jìn)通過(guò)連續(xù)式模組401。進(jìn)料器405的遞增增量和所制備的太陽(yáng)能碟形反射器的形狀因子相互關(guān)聯(lián)，這樣連續(xù)式模組401的每次操作以離散的步驟相繼地應(yīng)用到每個(gè)工件上。在圖13和圖14中由右到左示出金屬帶材402在其行進(jìn)通過(guò)連續(xù)式模組401時(shí)配混各種不同操作的演變。
[0081]在圖10和圖11中以側(cè)視圖和俯視圖示出連續(xù)式模組401，在圖11中以分解圖示出連續(xù)式模組401。模組401在金屬帶材402上執(zhí)行各種操作，以實(shí)施圖8中所示方法的步驟901至903，在生產(chǎn)線400的輸出端處形成未經(jīng)涂敷的太陽(yáng)能收集器陣列。在沿著互補(bǔ)的上部模塊415和下部模塊411長(zhǎng)度的各個(gè)工位處執(zhí)行模組401的操作。每個(gè)工位布置于所示模組401中的沖裁工段420或成形工段430中。
[0082]工位的布置取決于工位在金屬帶材402上所執(zhí)行的操作類(lèi)型。沖裁工段420將金屬帶材402的離散段(工件)切割成合適的坯體以便形成太陽(yáng)能收集碟形反射器。成形工段430使得工件坯體成形為合適的形狀。所示的模塊411，415在相應(yīng)的工段420，430之間分隔開(kāi)，但這不是必需的。模組401在單獨(dú)的工段420，430中形成以便于工段的獨(dú)立維護(hù)和更換。然而，模組401也可以形成為在工段之間沒(méi)有物理分離。沖裁和成形工位也可以沿著模組401分散(即如圖所示不在工段中集中到一起)以適應(yīng)如所需的替代的太陽(yáng)能收集器配置或生產(chǎn)目標(biāo)。
[0083]模組401包括安裝到?jīng)_壓機(jī)支承板的基部模塊411?；磕K411限定下部切割模具412和下部成形模具413。下部切割模具412和下部成形模具413分別與沖裁工段420和成形工段430相關(guān)聯(lián)。下部成形模具413具有凹入的成形表面，其與互補(bǔ)的上部模具417結(jié)合以便將太陽(yáng)能收集器坯體的收集表面壓成碟形形狀。下部成形模具413的凹入成形表面具有小于3英尺乘3英尺的形狀因子，對(duì)應(yīng)于在模組401中所制備的太陽(yáng)能收集器的收集表面形狀因子?；磕K411是所示模組401的緊固到?jīng)_壓機(jī)的唯一組件。
[0084]上部模塊415支撐于基部模塊411的上方。上部模塊415限定與相應(yīng)下部模具412，413配合的上部切割模具416和成形模具417。上部成形模具417具有凸出的沖壓表面，其通常與下部成形模具413的凹入表面相匹配。互補(bǔ)的上部成形模具417和下部成形模具413的表面曲率限定由生產(chǎn)線所制備的太陽(yáng)能碟形反射器的收集表面曲率。上部成形模具417和下部成形模具413的互補(bǔ)表面近似于所示模組401中的圓形拋物面。上部切割模具416和下部切割模具412具有沖頭和凹部的互補(bǔ)布置，上述沖頭和凹部組合以便在太陽(yáng)能收集器坯體的制備中從金屬帶材402移除材料。在制備過(guò)程中上部模塊415抵接沖壓機(jī)壓頭，使得相應(yīng)的模塊411，415集中到一起，并圍繞金屬帶材402配合上部模具416，417和下部模具412，413。所示的模具通過(guò)沖壓機(jī)壓頭的每一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)將金屬帶材402精制成在圖13和圖14中所示的工件。
[0085]多個(gè)柱410在相應(yīng)的模塊411，415之間延伸以便將上部模具416，417相對(duì)于下部模具412，413定位。上部切割模具416和成形模具417支撐在基部模塊411中的相應(yīng)下部模具412，413的上方。每個(gè)柱410套入到模塊411，415之一內(nèi)的互補(bǔ)凹部?jī)?nèi)。與每個(gè)柱410相關(guān)聯(lián)的模塊凹部能夠容納柱410的一部分，這樣在沖壓機(jī)壓頭的延伸過(guò)程中模塊411，415可被壓到一起。每個(gè)凹部足以容納相應(yīng)的柱410以便于使得相應(yīng)的上部模具416，417和下部模具412，413圍繞工件配合。
[0086]上部模塊415被偏壓遠(yuǎn)離下部模塊411，這樣相應(yīng)的模塊在沖壓機(jī)壓頭縮回的作用下分離。每個(gè)柱410可包含彈簧，其抵制柱410后退到相應(yīng)的模塊內(nèi)，偏壓模塊411，415使其分開(kāi)。優(yōu)選地，每個(gè)柱410包含氣壓彈簧，其可與歧管內(nèi)的其它柱401的氣壓彈簧互連，以便平衡在模組401上方的各個(gè)位置處的彈簧壓力和相關(guān)聯(lián)的偏壓力。
[0087]切割模塊435在成形工段430之后安裝到?jīng)_壓機(jī)上。切割模塊435具有固定的下刀片436，其鄰近基部模塊411緊固到?jīng)_壓機(jī)。移動(dòng)的上板437設(shè)置于所述下刀片436的上方。上刀片436被壓下以便將在模組400中所制備的太陽(yáng)能收集器的連續(xù)帶材切斷成所需長(zhǎng)度的陣列。當(dāng)帶材將被切斷時(shí)只有上刀片437被壓下(即其不隨著沖壓機(jī)的每一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)被壓下，除非制備單獨(dú)的太陽(yáng)能收集器)。
[0088]所示的生產(chǎn)線400從連續(xù)的金屬帶材402形成未經(jīng)涂敷的太陽(yáng)能收集器陣列。在圖9中的生產(chǎn)線400的出口處示出六個(gè)太陽(yáng)能收集器440的帶材。生產(chǎn)線可以高效率操作，利用所示的連續(xù)式模組402每分鐘制備多于30個(gè)太陽(yáng)能收集碟形反射器。在所示生產(chǎn)線400中所制備的太陽(yáng)能收集器限于3英尺乘3英尺的最大收集表面形狀因子以便適應(yīng)當(dāng)今生產(chǎn)能力。然而，生產(chǎn)線400可沿著如本文所述的相同生產(chǎn)線進(jìn)行修改以適應(yīng)生產(chǎn)技術(shù)中的進(jìn)步。所示生產(chǎn)線400的操作通常包括:
[0089]1.將一段連續(xù)的金屬帶材402供給到連續(xù)式模組401內(nèi)，其被安裝到往復(fù)式?jīng)_壓機(jī)(對(duì)應(yīng)于圖8中所示流程圖的步驟901)。
[0090]2.致動(dòng)沖壓機(jī)，這樣往復(fù)式壓頭接合連續(xù)式模組401，導(dǎo)致切割模具從金屬帶材沖壓出太陽(yáng)能收集器坯體(對(duì)應(yīng)于圖8中所示流程圖的步驟902)。
[0091]3.將隨后段的金屬帶材供給到切割模具內(nèi)，導(dǎo)致新形成的太陽(yáng)能收集器坯體從切割模具前進(jìn)到成形模具。通過(guò)在沖裁操作過(guò)程中所形成的成組的導(dǎo)孔320，所述模可準(zhǔn)確地定位于模組401內(nèi)。
[0092]4.再次致動(dòng)沖壓機(jī)，這樣沖壓機(jī)壓頭接合連續(xù)式模組401，導(dǎo)致成形模具將太陽(yáng)能收集器坯體壓成具有小于3英尺乘3英尺的形狀因子的碟形反射器，以及導(dǎo)致切割模具從金屬帶材沖壓出新的太陽(yáng)能收集器坯體(對(duì)應(yīng)于圖8中所示流程圖的步驟903)。
[0093]金屬帶材402優(yōu)選以卷材存儲(chǔ)且在當(dāng)每一新的段被供給到連續(xù)式模組401內(nèi)時(shí)的過(guò)程中逐步解卷。帶材402在被供給到連續(xù)式模組內(nèi)之前從卷材拖拉出并由矯直器403的輥?zhàn)?04矯直。
[0094]由連續(xù)式模組401所制備的太陽(yáng)能收集器碟形反射器的連續(xù)帶材可以預(yù)定的間隔被切割，以便形成具有所需數(shù)量集中碟形反射器的離散陣列。然后各個(gè)碟形反射器用高反射率涂層進(jìn)行涂敷以改善碟形反射器的收集特性(對(duì)應(yīng)于圖8中所示流程圖的步驟902)。釋放襯里或其它合適的保護(hù)裝置可應(yīng)用到碟形反射器的收集表面以便減少會(huì)損害碟形反射器集中特性的刮傷或其它損壞的可能性。
[0095]在圖13和14中從右到左示出金屬帶材402在連續(xù)式模組401中的演變。帶材402被界定成四段310，320，330，340，上述段代表其通過(guò)模組401的進(jìn)程。每段代表在模組401內(nèi)的相應(yīng)工位處在金屬帶材402上所執(zhí)行的操作。帶材402逐步前進(jìn)通過(guò)模組401,隨著其前進(jìn)在各個(gè)工位處累加各項(xiàng)操作。帶材402的逐步遞增與在模組402中所制備的太陽(yáng)能收集器的形狀因子相關(guān)。每段310，320，330，340的尺寸相當(dāng)于帶材402的逐步遞增量。在沖壓機(jī)的每次往復(fù)運(yùn)動(dòng)之后，通過(guò)將隨后段的金屬帶材402供給到模具401內(nèi)，帶材402前進(jìn)通過(guò)模組401。
[0096]第一個(gè)三段310，320，330反映模組401的沖裁操作，其將金屬帶材402變成太陽(yáng)能收集器坯體。帶材402的最后一段340代表模組401的成形操作，其將太陽(yáng)能收集器坯體變成碟形反射器。在每段中體現(xiàn)的單項(xiàng)操作是可以累加的。
[0097]第一沖裁操作反映在金屬帶材402的段310內(nèi)。這些操作在第一工位處執(zhí)行，在第一工位處帶材402被供給到連續(xù)式模組401內(nèi)。緊鄰到模組401的入口在帶材402中沖壓出一組導(dǎo)孔311?？?11設(shè)置在第一段310和金屬帶材402的隨后段(S卩，帶材402的將被供給到模組401內(nèi)的下一段)之間的接縫處。導(dǎo)孔311便于金屬帶材402在模組401內(nèi)的精確定位，允許不同的段310，320，330，340與沿著模具所限定的各個(gè)工位對(duì)準(zhǔn)。帶材402每次被推動(dòng)時(shí)，導(dǎo)孔311由模組402接合以便將各段相對(duì)于所述模組401定位。
[0098]在第一工位處也修剪帶材402的兩側(cè)312。將材料從兩側(cè)312去除以制備稍后在生產(chǎn)過(guò)程中成形的太陽(yáng)能收集器坯體，并降低太陽(yáng)能收集器陣列的重量。通過(guò)將多余的材料從為碟形反射器收集表面所設(shè)計(jì)的區(qū)域周?chē)コ齺?lái)減少帶材402的抗彎性。否則該材料會(huì)妨礙成形過(guò)程，并導(dǎo)致帶材折皺或不均勻地變形。
[0099]下一組沖裁操作反映在金屬帶材402的段320內(nèi)。在遞增式推動(dòng)第一段310之后，在模組402內(nèi)的第二工位處應(yīng)用這些操作。在第二工位處將更多的材料從帶材402沖壓掉。該材料從設(shè)置于第二段320和第一段310的接縫處的帶材321的中心部分去除(相對(duì)于模組402的縱向中間線)。沖壓操作從兩段310，320去除材料。材料被去除以便降低帶材402的抗彎性，并降低太陽(yáng)能收集器陣列的最終重量。
[0100]最后一組沖裁操作反映在金屬帶材402的段330內(nèi)。操作在連續(xù)式模組402內(nèi)的第三工位處進(jìn)行。在第三段330和第二段320的接縫處從帶材402沖壓掉更多的材料以便形成完整的太陽(yáng)能收集器坯體。將材料從中央位置321的每一側(cè)從間隔開(kāi)的位置331去除，其中在中央位置321材料已被事先去除。沖壓操作從這兩段320，330去除材料。
[0101]然后帶材402前進(jìn)到最終的工位，在最終的工位太陽(yáng)能收集器坯體成形為碟形反射器。成形操作反映在金屬帶材402的段340內(nèi)。太陽(yáng)能收集器坯體定位于下部模具中的凹入表面的上方，并通過(guò)相關(guān)聯(lián)的上部成形模具的凸出沖壓表面壓成互補(bǔ)形狀的碟形反射器。成形操作還形成圍繞碟形反射器收集表面延伸的圓形化唇緣341。在按壓操作過(guò)程中太陽(yáng)能收集器坯體通過(guò)接合導(dǎo)孔311而限制在凹入成形表面的上方。成形的太陽(yáng)能碟形反射器在其成形之后從模組401移動(dòng)出來(lái)時(shí)仍連接到所述金屬帶材402。
[0102]連續(xù)式模組401通過(guò)沖壓機(jī)壓頭的每一次往復(fù)式運(yùn)動(dòng)執(zhí)行在圖13和圖14中所示的操作。適當(dāng)配置的模組401每分鐘能夠重復(fù)這些操作超過(guò)30次。所示的模組401通過(guò)執(zhí)行對(duì)稱(chēng)的沖裁和成形操作來(lái)制備對(duì)稱(chēng)的太陽(yáng)能收集器陣列，但這不是必需的。在圖13和圖14中所示的整個(gè)演變中所示的金屬帶材402圍繞縱向中間線對(duì)稱(chēng)。每個(gè)太陽(yáng)能收集器也圍繞剖開(kāi)收集表面的橫向中線對(duì)稱(chēng)。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽(yáng)能收集器陣列，其包括由整體連接帶互連的多個(gè)薄壁碟形反射器，所述碟形反射器和連接帶由單一金屬片材形成，每一碟形反射器具有將入射光集中到所述碟形反射器前方位置的拋物面表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能收集器陣列，其特征在于所述碟形反射器沿著所述陣列以固定的間隔以不重疊的方式間隔開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能收集器陣列，其特征在于相鄰碟形反射器間隔開(kāi)至少I(mǎi)英寸的間隙以便允許風(fēng)在所述碟形反射器之間通過(guò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能收集器陣列，其特征在于每個(gè)碟形反射器的表面近似于連續(xù)不間斷的拋物面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能收集器陣列，其特征在于每個(gè)碟形反射器的拋物面表面具有小于3英尺的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能收集器陣列，其特征在于所述陣列由薄的鋁帶材制成以減少所述陣列的重量。
7.一種太陽(yáng)能收集器模組，其包括: 安裝到?jīng)_壓機(jī)的基部模塊，所述基部模塊具有切割模具和成形模具，所述成形模具具有金屬帶材被壓入到其內(nèi)的拋物面空腔； 具有互補(bǔ)的切割模具和成形模具的上部模塊，所述上部模塊的成形模具具有拋物面圓頂沖頭，其將所述金屬帶材壓入到所述成形空腔內(nèi)以便形成拋物面碟形反射器太陽(yáng)能收集器；以及 切割模塊，其鄰近所述基部模塊安裝到所述沖壓機(jī)，所述切割模塊具有固定的下刀片和移動(dòng)的上板，所述移動(dòng)的上板將所述拋物面碟形反射器太陽(yáng)能收集器切割成所需長(zhǎng)度的陣列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模組，其特征在于所述拋物面空腔和所述沖頭具有小于3英尺的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模組，其特征在于多個(gè)柱將所述上部模塊支撐在所述下部模塊的上方，所述柱通過(guò)沖壓機(jī)壓頭允許所述上部模塊被壓成與所述下部模塊接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模組，其特征在于多個(gè)氣壓彈簧將所述上部模塊向下壓到所述下部模塊上，這樣相應(yīng)的模塊形成周邊圓環(huán)并且牢固地夾住材料以便于形成拋物面形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模組，其特征在于所述基部模塊是所述模組的緊固到所述沖壓機(jī)的唯一組件。
12.—種制備太陽(yáng)能收集器的方法，其包括: i.將連續(xù)的金屬帶材供給到連續(xù)式模組內(nèi)，所述連續(xù)式模組安裝到往復(fù)式?jīng)_壓機(jī)； ii.通過(guò)致動(dòng)所述沖壓機(jī)從所述金屬帶材沖壓出太陽(yáng)能收集器坯體； ii1.通過(guò)將一段新的金屬帶材供給到所述模組內(nèi)而在所述模組內(nèi)推動(dòng)所述太陽(yáng)能收集器坯體； iv.通過(guò)致動(dòng)所述沖壓機(jī)將所述太陽(yáng)能收集器坯體壓入到碟形反射器內(nèi)的同時(shí)從所述一段新的金屬帶材沖壓出新的太陽(yáng)能收集器坯體，所述新的太陽(yáng)能收集器坯體和所述碟形反射器通過(guò)由所述金屬帶材形成的整體連接帶互連；V.重復(fù)步驟iii和iv以制備連續(xù)陣列的互連太陽(yáng)能收集器；以及v1.在沖壓機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)限定的次數(shù)之后切割所述金屬帶材，以便制備具有所需數(shù)量的互連碟形反射器的太陽(yáng)能收集器陣列。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于每個(gè)碟形反射器具有小于3英尺的直徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述金屬帶材只有在離開(kāi)所述模組之后才被切割。
15.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于切割所述金屬帶材以形成所需長(zhǎng)度的太陽(yáng)能收集器陣 列。
【文檔編號(hào)】B21D37/10GK104040269SQ201280064960
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月29日
【發(fā)明者】R·阿貝斯曼, N·范姆, A·巴赫利 申請(qǐng)人:R·阿貝斯曼, N·范姆, A·巴赫利