BRPI1015284B1

BRPI1015284B1 - método para fabricar um painel sanduíche solar com espelho

Info

Publication number: BRPI1015284B1
Application number: BRPI1015284-9A
Authority: BR
Inventors: Keith Malcolm Lovegrove; Gregory John Burgess; Joseph Sydney Coventry
Original assignee: Sunrise Csp Pty Limited
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2020-08-25
Also published as: MX340430B; CY1117961T1; MA33257B1; AU2010234217B2; IL215526A; BRPI1015284A2; EP2449318B1; PT2449318T; AU2010234217A1; EP2449318A4; MX2011010463A; US20130141808A1; ES2588989T3; ZA201108061B; CN102460032A; IL215526A0; CN102460032B; WO2010115237A1; US9164205B2; EP2449318A1

Abstract

PAINEL SANDUÍCHE SOLAR COM ESPELHO E MÉTODO PARA FABRICAR O MESMO Um painel de espelho solar (10) tem um primeiro elemento de reforço semelhante à folha (12) tendo uma superfície refletiva, um segundo elemento de reforço semelhante à folha (18) e um elemento espaçador (16) de compósito de madeira ligado por resina localizado entre os primeiro e segundo elementos (12, 16).

Description

MÉTODO PARA FABRICAR UM PAINEL SANDUÍCHE SOLAR COM ESPELHO

Campo da invenção

[001] A presente invenção refere-se a aperfeiçoamentos em painéis de espelho solar e sua fabricação.

Antecedentes

[002] A luz solar é uma fonte de energia “renovável” que pode ser capturada para uso humano utilizando várias técnicas. Um método de concentrar luz é utilizar óptica refleti-va (em espelho). Os espelhos são movidos para rastrear o sol com eixos geométricos de movimento único ou dual, focalizando luz para um receptor onde algum tipo de processo de coleta ou conversão de energia é realizado.

[003] Quando pratos são utilizados a superfície em espelho segue preferivelmente uma superfície desejada a um grau de precisão relativamente elevado de modo que a área focal seja relativamente pequena e a eficiência elevada.

[004] Tipicamente a superfície em espelho é composta de um grande número de painéis em espelho individuais, porém pode ser um painel único.

[005] Uma usina de energia térmica solar pode exigir centenas ou milhares de painéis de espelho individuais. Por conseguinte, o custo de cada painel tem uma influência significativa sobre o custo geral da usina de energia térmica solar.

[006] Exemplos de painéis de espelho solar de acordo com o estado da técnica são conhecidos dos documentos US 2009/040065 e US 4,343,533.

Sumário da invenção

[007] A invenção provê painéis de espelho solar novos, moldes para fabricação dos painéis, métodos para a fabricação dos moldes e métodos e técnica para a fabricação de painéis.

Painel

[008] Em uma forma ampla a invenção provê um painel sanduíche solar com espelho que compreende:
um elemento refletivo semelhante à folha tendo uma superfície refletiva;
um primeiro elemento de reforço semelhante à folha; e
um elemento espaçador de compósito de madeira ligado por resina localizado entre os elementos refletivo e de reforço.

[009] Os painéis têm preferivelmente um erro de inclinação médio menor ou igual a aproximadamente 5 miliradianos, mais preferivelmente menor do que aproximadamente ou igual a 2 miliradiano e mais preferivelmente menor ou igual a aproximadamente 1 miliradia-no.

[010] Utilizando os sistemas e técnicas da invenção podem ser obtidos painéis com uma precisão relativamente elevada e, por conseguinte, em uma forma ampla a invenção também provê um painel sanduíche solar com espelho, compreendendo:
um elemento refletivo semelhante à folha tendo uma superfície refletiva;
um primeiro elemento de reforço semelhante à folha;
um elemento espaçador localizado entre os elementos refletivo e de reforço;

[011] Em que a superfície refletiva tem um erro de inclinação média menor ou igual a aproximadamente 5 miliradiano.

[012] Compósito de madeira ligado por resina ou outros materiais podem ser utilizados para o elemento espaçador, como, porém não limitado a: favor de mel de papel ou alumínio; polímeros expandidos (espumados) ou plásticos, como Poliestireno expandido, PVC, poliuretano, polipropileno, metacrilamida de polimetila (acrílico e acrilonitrila de estireno (SAN); madeira Balsa; Bambu ou papelão.

[013] Preferivelmente, o erro de inclinação média é menor ou igual a aproximadamente 2 miliradiano e preferivelmente menor ou igual a aproximadamente 1 miliradiano.

[014] Os painéis de acordo com as declarações acima podem ter um segundo elemento de reforço localizado entre o elemento refletivo e o elemento espaçador.

[015] Os painéis de acordo com as declarações acima podem ser de qualquer tipo, incluindo espelhos do tipo parabólica e espelhos do tipo calha.

[016] O compósito de madeira ligada por resina pode ser um material do tipo de fibra em chapa, compensado, um painel de chip ou um material de chapa de partículas. Preferivelmente, o compósito de madeira ligado por resina é fibra em chapa de densidade média.

[017] O elemento refletivo é preferivelmente pelo menos de auto-sustentação, porém não necessita ser.

[018] O elemento refletivo pode compreender uma camada única que é refletiva e que é ou não de auto-sustentação ou duas ou mais camadas distintas - uma camada refletiva e uma ou mais camadas que fornecem ou não rigidez.

[019] O elemento refletivo é preferivelmente formado de uma folha fina de vidro com um revestimento refletivo, como uma camada fina de prata, em sua superfície traseira, juntamente com uma ou mais camadas de tinta de proteção ou outro material. Outros materiais como alumínio polido ou polímeros refletivos podem ser utilizados. A espessura preferida do vidro é menor do que aproximadamente 2,0 mm, mais preferivelmente menor do que aproximadamente 1,5 e mais preferivelmente aproximadamente 1,0 mm.

[020] Os elementos de reforço podem ser materiais iguais ou diferentes. A espessura desses dois elementos pode ser igual ou diferente.

[021] O elemento ou elementos de reforço são preferivelmente folhas de metal finas, mais preferivelmente folhas de aço. A espessura preferida do aço está entre aproximadamente 0,3 e 1,0 mm e mais preferivelmente aproximadamente 0,4 mm.

[022] Os elementos são preferivelmente ligados entre si utilizando adesivo e mais preferivelmente adesivo de fusão a calor.

Molde

[023] A invenção também provê um molde para a fabricação de um painel de espelho solar de multicamadas compreendendo pelo menos duas camadas de material ligadas juntas, o molde compreendendo:
um primeiro conjunto de elementos estruturais;
um segundo conjunto de elementos estruturais; e
um painel tendo um molde frontal definindo superfície e uma superfície traseira, em que
O primeiro conjunto de elementos estruturais é disposto genericamente paralelo entre si lado a lado e cada tendo uma primeira superfície superior, e
O segundo conjunto de elementos estruturais é disposto genericamente paralelo entre si lado a lado e genericamente perpendicular ao primeiro conjunto de elementos estruturais e cada tendo uma segunda superfície superior,
A superfície traseira do painel sendo fixada as primeira e segunda superfícies de modo a seguir uma superfície de molde desejada.

[024] O primeiro conjunto de elementos estruturais preferivelmente tem cada uma primeira base e pluralidade de primeiras fendas estendendo a partir da primeira superfície superior em direção à primeira base e segundo conjunto de elementos estruturais tem cada uma segunda base e pluralidade de fendas correspondentes estendendo a partir da segunda base em direção ao segundo topo, pelo que os primeiro e segundo conjuntos engatam entre si.

[025] O molde não é limitado ao uso na fabricação dos painéis de acordo com a invenção ou o método de fabricação dos painéis da invenção.

Fabricação de molde

[026] O molde pode ser fabricado por:
fornecer uma pluralidade de primeiros elementos estruturais planos alongados e uma pluralidade de segundos elementos estruturais planos alongados;
engatar cada primeiro elemento com a pluralidade de segundos elementos e cada segundo elemento com a pluralidade de primeiros elementos em engate perpendicular de modo que os elementos de cada conjunto são genericamente paralelos e separados lado a lado em relação aos outros do mesmo conjunto; e
conectar uma ou mais folhas de material que define superfície de molde aos primeiro e segundo elementos engatados para definir uma superfície de molde.

[027] A etapa de fornecer os primeiros e segundos elementos pode incluir fornecer pelo menos uma folha ou painel de material e cortar os primeiro e segundo elementos a partir de pelo menos uma folha.

Fabricação dos painéis.

[028] A fabricação de painéis utiliza um processo que gera um gradiente de temperatura através dos vários elementos do painel à medida que os elementos do painel estão sendo aderidos entre si.

[029] A invenção provê um Método para fabricar um painel sanduíche solar com espelho, o método compreendendo:
fornecer, empilhada uma no topo de outra, uma pilha de pelo menos:
um elemento refletivo semelhante à folha tendo uma superfície refletiva;
um primeiro elemento de reforço semelhante à folha;
um elemento espaçador localizado entre os elementos refletivo e reforço,
com camadas de material adesivo entre elementos adjacentes;
conformar pelo menos três elementos a um formato inicial, e
enquanto mantém pelo menos três elementos conformados ao formato inicial:
Resfriar, aquecer e/ou tanto aquecer como resfriar os elementos de modo a criar um ou mais gradientes de temperatura controlada:
entre os elementos,
em um ou mais elementos, ou
entre os elementos e em um ou mais elementos,
e enquanto um ou mais gradientes de temperatura controlada existem,
Ligar elementos adjacentes juntos com o adesivo entre os mesmos.

[030] O termo ‟pilha” deve ser interpretado como não colocando nenhuma limitação com relação à orientação dos elementos ou sua ordem relativa à horizontal. Em particular, não requer que os elementos sejam dispostos genericamente horizontalmente ou com um elemento específico acima um do outro. A pilha pode ser disposta com os elementos semelhantes à folha estendendo genericamente verticais ou em qualquer outro ângulo. Quando os elementos estendem genericamente horizontais a camada refletiva pode estar acima ou abaixo do elemento espaçador.

[031] Por variar o gradiente de temperatura através (ou transversalmente) do painel, cada elemento (ou parte de um elemento) estará em uma temperatura diferente quando o adesivo endurece. Como tal a quantidade que cada elemento de um painel contrai quando resfriado até ambiente difere. Por ajustar o gradiente de temperatura através do painel no(s) tempo(s) de ajuste a contração relativa de elementos e conseqüentemente curvatura final de um painel pode ser controlada de modo que formatos desejados compatíveis podem ser obtidos.

[032] Em uma forma preferida as camadas adesivas são de adesivo termoplástico (fusão a calor) e ligação de elementos adjacentes é obtida por primeiramente aquecer os elementos e adesivo até acima da temperatura de fusão respectiva do adesivo e então resfriar a camada adesiva respectiva até abaixo da temperatura de endurecimento do adesivo.

[033] Cada camada adesiva de fusão a calor pode ser fixada ou ligada a um ou ambos os elementos em qualquer lado do adesivo antes de ser aquecido até acima da temperatura de fusão respectiva.

[034] Em uma forma preferida uma camada de adesivo a calor é ligada pelo menos a um elemento, preferivelmente uma camada de reforço, antes da montagem da pilha. Após montagem do adesivo de fusão a calor é aquecido, fundido o adesivo de fusão a calor.

[035] Um painel pode ser montado com dois ou mais elementos ligados entre si por adesivo de fusão a calor em um estado inicial, aquecido para fundir o adesivo de fusão a calor, e então as etapas a) e b) realizadas. O estado inicial pode ser um estado genericamente plano, porém pode ser um estado curvo.

[036] Adesivos diferentes de adesivos de fusão a calor podem ser utilizados. Adesivos de termoendurecimento que são endurecidos irreversivelmente por calor, irradiação ou como resultado de uma reação química, como adesivos cataliticamente endurecidos ou de duas partes, também podem ser utilizados. Os exemplos incluem resina de epóxi e poliuretano. Tipicamente tais adesivos de termoendurecimento curam dependendo tanto do tempo como da temperatura.

[037] Adesivos que endurecem genericamente independentes de temperatura ou que podem ser induzidos a endurecer quase instantaneamente podem ser também utilizados. Os exemplos incluem adesivos que são endurecidos por aplicação de radiação. Onde tais adesivos são utilizados então é puramente o gradiente de temperatura que provê ajuste de curvatura. Assumindo que o mesmo adesivo foi utilizado entre elementos então as camadas de adesivo podem ser endurecidas substancialmente ao mesmo tempo.

[038] Em uma forma preferida a temperatura dos elementos é reduzida enquanto mantém um ou mais gradientes de temperatura. Um ou mais gradientes de temperatura podem mudar com o tempo.

[039] Em uma forma camadas de adesivo de fusão a calor são resfriados até abaixo da temperatura de endurecimento respectiva seqüencialmente de um lado (o topo ou parte inferior) da pilha. Entretanto, a pilha pode ser resfriada dos dois lados (tanto o topo como o lado inferior) de modo que a(s) camada(s) em direção ao centro da pilha resfrie até sua temperatura de endurecimento após as camadas acima e abaixo terem resfriado até sua temperatura de endurecimento.

[040] Preferivelmente, o mesmo adesivo de fusão a calor é utilizado entre elementos adjacentes, porém dois ou mais adesivos de fusão a calor diferentes podem ser utilizados.

[041] Em uma forma preferida todas as camadas de adesivo são de adesivo de fusão a calor igual.

[042] O painel tem preferivelmente quatro elementos e três camadas de adesivo de fusão a calor.

[043] A(s) temperatura(s) da(s) camada(s) de adesivo de fusão a calor (quer ligando camadas adjacentes ou não) no momento em que outra camada de adesivo de fusão calor resfria até sua temperatura de endurecimento podem ser variadas para compensar por variações em moldes e/ou de modo a criar painéis que na mesma temperatura têm curvaturas diferentes.

Breve descrição dos desenhos

[044] A figura 1 é uma seção transversal através de um painel refletivo feito de acordo com uma modalidade da invenção.

[045] A figura 2 é uma vista plana a partir debaixo de um molde para fazer o painel da figura 1.

[046] A figura 3 é uma vista lateral de um primeiro componente do molde da figura 2.

[047] A figura 4 é uma vista lateral de um segundo componente do molde da figura 2.

[048] A figura 5 é uma vista em seção transversal através do molde da figura 2 durante fabricação de um painel refletivo.

[049] A figura 6 é uma vista em detalhe de parte da figura 5.

[050] A figura 7 é uma vista de detalhe esquemático de parte da figura 5 mostrando um regime de resfriamento diferente.

Descrição detalhada de modalidades preferidas e outras modalidades Painel

[051] Com referência aos desenhos é mostrado um painel de espelho solar 10. O painel é compreendido de um elemento refletivo 12, dois elementos de reforço 14, 18 e um elemento espaçador 16. O elemento espaçador 16 é encaixado entre os dois elementos de reforço 14, 18 e um dos elementos de reforço 14 é encaixado entre o elemento espaçador 16 e o elemento refletivo 12. Três camadas de adesivo 20, 22 e 24, preferivelmente adesivo de fusão a calor, são localizadas entre elementos adjacentes e fixam os elementos juntos. A(s) temperatura(s) de endurecimento das camadas adesivas de fusão a calor 20, 22 e 24 está acima das temperaturas previstas às quais o painel pode ser exposto durante transporte, fabricação e uso. Uma temperatura de endurecimento maior do que aproximadamente 75 centígrados é preferida.

[052] O elemento espaçador 16 serve para separar os dois elementos de reforço e aumentar a rigidez do painel em comparação com um painel tendo a mesma quantidade de material de reforço em uma camada única.

[053] Os dois elementos de reforço 14, 18 são preferivelmente levemente maior do que o elemento espaçador 16, porém pode ser do mesmo tamanho. Um vedante 26 é localizado nas bordas do elemento espaçador 16 entre os dois elementos de reforço 14, 18. O elemento refletivo 12 também é menor do que os elementos de reforço. Isso é principalmente para limitar ou evitar dano ao elemento refletivo durante fabricação, transporte e montagem. Os painéis podem ser armazenados ou transportados verticalmente e por fazer o elemento refletivo menor, cargas são somente transferidas para os elementos de reforço 14, 18. Se desejado o elemento refletivo pode ser tão grande quanto os elementos de reforço 14, 18. Similarmente, se um vedante não for necessário o elemento espaçador pode ser do mesmo tamanho que os elementos de reforço.

[054] Os elementos de reforço 14, 18 são preferivelmente um metal e mais preferivelmente aço. Folhas de aço tendo uma espessura entre aproximadamente 0,3 mm e aproximadamente 1,0 mm são preferidas. Na modalidade preferida, duas camadas de metal são formadas do mesmo aço e têm a mesma espessura de aproximadamente 0,4 mm. Os dois elementos de reforço podem ser formados de materiais diferentes e/ou espessuras diferentes. Resina reforçada com fibra, folhas de plástico ou polímero com vidro ou fibra de carbono podem ser utilizadas como elementos de reforço.

[055] O elemento espaçador 16 é preferivelmente formado de um compósito de madeira ligado por resina. Na modalidade preferida o elemento 16 é formado de fibra em chapa e preferivelmente fibra em chapa de densidade média (MDF) tendo uma espessura de aproximadamente 6 mm, uma densidade ente aproximadamente 600 kg/m3 e 900 kg/m3. Quando tal fibra em chapa de densidade média é utilizado, tem preferivelmente uma espessura entre aproximadamente 4,5 mm e aproximadamente 9 mm. Outros materiais podem ser utilizados, porém compósito de madeira ligada por resina provê consistência em propriedades e a capacidade de resistir a temperaturas acima de 100 °C sem degradação juntamente com baixo custo.

[056] O compósito de madeira ligado por resina pode ser um material do tipo fibra em chapa, compensado, um papelão inferior ou um material de chapa de partículas. Preferivelmente, o compósito de madeira ligado por resina é fibra em chapa de densidade média.

[057] Outros materiais podem ser utilizados para o elemento espaçador, como favo de mel de alumínio ou papel, polímeros expandidos (espumados) ou plástico, como poliestireno expandido, PVC, poliuretano, poliuretano, polipropileno, metacrilamida de polimetila (acrílico) e acrilonitrila de estireno (SAN); madeira Balsa; bambu ou papelão.

[058] O elemento refletivo 12 na modalidade preferida é uma folha fina de vidro com um revestimento refletivo (e tinta de proteção ou similar) em sua superfície traseira (não exposta), que é ligada por camada de adesivo de fusão a calor 20 ao elemento de metal 14. A espessura do vidro é preferivelmente menor do que aproximadamente 1,5 mm e mais preferivelmente aproximadamente 1,0 mm. Outros materiais podem ser utilizados como uma superfície refletiva, como filmes de polímero ou alumínio polido, quer individualmente ou em um substrato. Entretanto, vidro é preferido visto que tem resistência a arranhão superior do que filmes de polímero e alumínio.

[059] Embora o elemento refletivo seja formado de vidro, quando o painel foi montado é relativamente resistente a impactos. A ligação ao elemento de metal 14 reforça essa camada fina de vidro e limita dano a partir de granizo e similar a áreas relativamente pequenas. A técnica de laminação de vidro em metal evita ou limita propagação de rachadura e evita que a folha de vidro inteira despedace a partir de um impacto único. Embora a área danificada dependa da natureza do impacto são tipicamente não maiores do que um círculo de 10 mm.

[060] Utilizando a estrutura descrita acima e as técnicas de fabricação da invenção, descritas abaixo, os painéis podem ser fabricados com um erro de inclinação média menor ou igual a aproximadamente 5 miliradiano, mais preferivelmente menor ou igual a 2 miliradiano e mais preferivelmente menor ou igual a aproximadamente 1 miliradiano. O erro de inclinação em um ponto específico é o ângulo entre o perpendicular efetivo até a superfície naquele ponto e o perpendicular pretendido naquele ponto.

Molde

[061] Com referência às figuras 2 e 4 é mostrado um molde 50 para fabricação do painel das figuras 1.

[062] O molde 50 compreende um primeiro conjunto de elementos estruturais 52 e um segundo conjunto de elementos estruturais 54. Os elementos do primeiro conjunto são dispostos genericamente paralelos entre si lado a lado. Os elementos do segundo conjunto são dispostos genericamente paralelos entre si lado a lado e estendem genericamente perpendicularmente através do primeiro conjunto.

[063] Os elementos estruturais são formados de metal em folha e, como visto nas figuras 3 e 4, cada tem uma base reta 56 e uma boda superior curva convexa 58. Os elementos estruturais podem ser cortados de folhas de metal utilizando uma máquina de corte automática, como um cortador a laser controlado por computador. Utilizando tal cortador as bordas superiores 58 podem ser cortadas de forma precisa.

[064] O primeiro conjunto de elementos 52 é formado com fendas 60 estendendo a partir da borda superior 58 em direção à base 56 enquanto o segundo conjunto 54 é formado com fendas correspondentes 62 estendendo a partir da base 56 em direção à borda superior 58. Os dois conjuntos 52, 54 podem ser desse modo montados por colocar simplesmente o primeiro conjunto 52 em uma superfície plana e deslizar cada do segundo conjunto 54 para baixo.

[065] As bordas superiores 58 seguem desse modo uma superfície desejada. Essa superfície pode ser parte de uma esfera ou pode ser parte de um parabolóide de giro, uma superfície que é comumente mencionada como sendo uma superfície parabólica, ou qualquer outro formato. Se uma superfície parabólica for desejada é relativamente fácil cortar os elementos 52, 54 apropriadamente, visto que a borda superior 58 de cada elemento será parte de uma parábola.

[066] Montada nas bordas superiores 58 dos primeiro e segundo elementos 25, 54 está uma camada 64 que forma a superfície efetiva de molde 66. A camada 64 é preferivelmente uma folha de aço com um revestimento não aderente em seu lado superior. A folha de aço 64 é fixada nas bordas superiores 58 utilizando uma combinação de soldagem de pega e cola/vedante de silício e assim segue precisamente a superfície definida pelas bordas superiores 58. Outros modos de fixar a camada às bordas superiores podem ser utilizados. A curva da folha de aço está na faixa elástica.

[067] A superfície de molde 66 é desse modo uma superfície convexa. O molde pode ser fabricado de modo que a superfície de molde seja côncava. Isso pode ser obtido por cortar os elementos estruturas 52, 54 de modo que as bordas superiores 58 sejam côncavas em vez de convexas.

Fabricação

[068] Com referência à figura 5, o molde 50 é utilizado para formar a vácuo os painéis 10 e, no método preferido, é posicionado horizontalmente com a superfície de molde 66 mais superior. Outros moldes podem ser utilizados. Os elementos do painel 10 são colocados seqüencialmente no molde para formar uma pilha, iniciando com o elemento de vidro 12, seguido por uma primeira folha 20 de adesivo de fusão a calor, então o primeiro elemento 14 de metal, uma segunda folha 22 de adesivo de fusão a calor, o elemento 16 de compósito de madeira ligado por resina, uma terceira folha 24 de adesivo de fusão a calor e finalmente o segundo elemento 18 de metal. O molde tem dispositivos de localização, não mostrados, para assegurar que as bordas dos vários elementos sejam todos substancialmente alinhados entre si. Na prática as camadas de adesivo de fusão a calor podem ser sobredimensionados para assegurar que haja adesivo sobre todas as superfícies a serem ligadas.

[069] Se um molde com uma superfície de molde côncava for utilizado os componentes serão revertidos e colocados no molde em ordem inversa, com o elemento de metal 18 mais baixo e o elemento de vidro 12 mais superior. A superfície do vidro é desse modo exposta, com a camada refletiva de metal em sua superfície inferior.

[070] Embora o uso de folhas de adesivo de fusão a calor seja preferido está compreendido no escopo da invenção aplicar o adesivo de fusão a calor por outro meio, como por pulverizar partículas sólidas ou líquidas de adesivo de fusão a calor sobre a superfície exposta de cada elemento. Isso pode ser antes ou após a colocação na pilha. Deve ser entendido que o termo ‟adesivo de fusão a calor” significa qualquer adesivo termoplástico que funde ou se torna macio acima de certa temperatura e o termo não tem nenhuma limitação com relação à aplicação do adesivo.

[071] No método atualmente preferido adesivo é aplicado em uma ou ambas as folhas de metal 14 e 18 antes da montagem e cada laminado de adesivo/metal é colocado na pilha como uma unidade unitária.

[072] Nesse estágio os elementos são genericamente suportados em seu centro e meramente se curvam para baixo sob a ação de gravidade e não segue necessariamente o formato da superfície de molde. Em um modo similar, se um molde côncavo for utilizado os elementos serão sustentados em suas bordas e o centro se curvará para baixo em direção ao molde após a ação de gravidade.

[073] Um saco a vácuo é então colocado sobre a montagem e um vácuo aplicado, forçando os elementos a se conformarem com a superfície de molde 66. Outro meio de conformar os elementos à superfície de molde pode ser utilizado. Como exemplo um fluido em pressão elevada pode ser aplicado (direta ou indiretamente) à superfície exposta do elemento superior para empurrar as camadas para conformidade com a superfície de molde. Uma prensa com um formato complementar ao formato de molde pode ser utilizada. Os métodos de conformar camadas a uma superfície de molde côncava ou convexa são bem conhecidos e a técnica específica utilizada não é crítica para a invenção.

[074] Embora o vácuo seja aplicado à montagem inteira é aquecida até acima do ponto de endurecimento das camadas de adesivo de fusão a calor 20, 22, 24. Na técnica preferida o molde inteiro e montagem são colocados e um forno industrial mantido aproximadamente em 130 °C. A temperatura efetiva não é crítica desde que esteja acima da(s) temperatura(s) de endurecimento do adesivo de fusão a calor.

[075] O painel pode ser parcial ou totalmente montado antes de ser conformado ao formato inicial e o adesivo endurecido enquanto o painel é submetido ao gradiente de temperatura. Dois ou mais dos elementos podem ser conectados juntos antes da montagem da pilha. Essa conexão pode ser feita utilizando adesivo endurecido ou não curado. Desse modo dois ou mais elementos, até e incluindo todos os elementos, podem ser conectados ou ligados juntos em um estado inicial e então colocados no molde e flexionados para o formato inicial. O estado inicial não necessita ser plano. Adesivos diferentes de adesivo de são a calor que quando não curados têm “pega” suficiente podem ser utilizados para conectar os elementos juntos. Grampos externos ou similares podem ser também utilizados para conectar os elementos juntos.

[076] Quando adesivo d efusão a calor é utilizado para conectar os elementos pode ser necessário aquecer os elementos para fundir o adesivo antes de se conformar ao formato inicial.

[077] Na técnica preferida a temperatura do lado inferior da camada de molde é medida no centro do molde, visto que esse local será o mais lento para aquecer. Isso é medido utilizando um termopar 70 fixado ao lado inferior da camada de molde 64. Outro meio de medir a temperatura do lado inferior da camada pode ser utilizado. Temperaturas de uma ou mais outras partes do molde podem ser tomadas, porém verificou-se que um único local para medição de temperatura provê resultados aceitáveis.

[078] Um termopar 72 é posicionado centralmente no topo do saco a vácuo. Esse é utilizado posteriormente no processo.

[079] Após as temperaturas medidas por qualquer um ou ambos os termopares 70, 72 estarem acima de limites correspondendo à fusão de todas as três camadas de adesivo de fusão a calor a montagem é removida do forno e deixada resfriar em um ambiente controlado enquanto o vácuo permanece aplicado.

[080] Na presente modalidade o molde é formado de tiras de metal e uma placa de molde de metal. Essas têm capacidade de calor específica elevada e massa elevada em comparação com os componentes para o painel e o saco de vácuo. Como tal, o molde resfriará mais lento do que o topo do painel 10. Isso resulta em resfriamento diferencial entre os elementos superior e inferior do painel e os elementos atingirão sua(s) temperatura(s) de endurecimento em tempos diferentes.

[081] Por modificar a taxa de resfriamento da frente do molde em relação à parte traseira do molde, um gradiente de temperatura controlada através do painel pode ser mantido à medida que o painel resfria. Isso resulta nas três camadas de adesivo de fusão a calor atingirem sua(s) temperatura(s) de endurecimento em tempos diferentes quando o mesmo adesivo de fusão a calor é utilizado para todas as camadas de adesivo.

[082] Nas modalidades preferidas as temperaturas de pelo menos um local no topo do painel e pelo menos um local na parte inferior do molde são medidas. Os termopares 70 e 72 podem ser utilizados.

[083] Na modalidade preferida o molde é colocado em um local em temperatura ambiente e ar em temperatura ambiente é soprado sobre o lado inferior do molde. O ar pode ser soprado por uma ou mais ventoinhas.

[084] Um programa de resfriamento mede as temperaturas e controla as ventoinhas de modo a variar o resfriamento do molde a partir debaixo. Opcionalmente, o programa de resfriamento também recebe uma entrada que identifica o molde e varia a quantidade de resfriamento de acordo com o molde específico. O molde pode ter um código de barra 74 que é lido por um scanner apropriado. Alternativamente, os moldes podem ter individualmente uma etiqueta, marcador, protuberância ou outro componente que interage com um detector, como um ou mais comutadores, que seleciona um de um múltiplo de regimes de resfriamento.

[085] A invenção não é limitada a resfriamento a partir debaixo e inclui resfriamento tanto superior como inferior, ou com resfriamento integrado no molde. Se necessário, o aquecimento pode ser aplicado à parte do molde (como seu topo). O que é importante é manter um gradiente de temperatura controlada.

[086] Com o molde atual mesmo com resfriamento a partir debaixo há um gradiente de temperatura através do painel com o elemento superior mais frio do que os elementos inferiores. Por conseguinte, a camada de adesivo de fusão a calor mais superior 24 resfria até sua temperatura de endurecimento antes das duas camadas de adesivo de fusão a calor inferiores 20, 22. Quando a camada superior 24 de adesivo de fusão a calor atinge sua temperatura de endurecimento trava o elemento de aço superior 18 com o elemento compósito de madeira 16.

[087] O resfriamento continua. Tensões se acumulam entre o elemento compósito de madeira 16 e o elemento de metal superior 18 à medida que resfriam porque os coeficientes de expansão do compósito de madeira e aço são diferentes. As outras camadas de adesivo de fusão a calor estão ainda acima de suas temperaturas de endurecimento de modo que nenhuma tensão acumula entre outros elementos à medida que resfriam.

[088] Quando a camada média 22 de adesivo de fusão a calor atinge sua temperatura de endurecimento o elemento de aço inferior 14 é travado com o elemento compósito de madeira 16, porém o elemento de vidro não é. Tensões se acumulam entre o elemento de compósito de madeira 16 e os dois elementos de aço 14, 18 à medida que o resfriamento continua, porém as tensões no elemento de vidro 12 permanecem inalteradas à medida que o vidro resfria.

[089] Finalmente, a camada inferior 20 de adesivo de fusão a calor esfria até sua temperatura de endurecimento e o elemento de vidro 12 é travado com o elemento de metal inferior 14.

[090] Nesse ponto, embora o vácuo seja ainda aplicado e mantendo os elementos conformados com o molde, os dois elementos de metal 14, 18 e o elemento espaçador 16 têm tensões incorporadas devido às quantidades diferentes de contração térmica. O vidro não tem tensões termicamente induzidas nesse ponto.

[091] Quando todas as três camadas de adesivo de fusão a calor estão abaixo do ponto de endurecimento o vácuo pode ser removido. Após remoção do vácuo as tensões acumuladas nos elementos resultam no painel curvando até um formato que não é necessariamente o mesmo que o formato da superfície de molde 66.

[092] O painel 10 é então deixado resfriar até a temperatura ambiente. As bordas do painel são vedadas com um vedante apropriado 26 para evitar dano de água, ar ou outros materiais.

[093] O formato do painel depende das tensões relativas induzidas nos elementos 14, 16, 18 antes da última camada de adesivo de fusão a calor endurecer. Isso, por sua vez, depende do gradiente de temperatura através dos elementos ligados juntos quando cada camada de adesivo de fusão a calor endurece. Os três exemplos a seguir demonstram como diferentes formatos de painel de espalho podem ser criados a partir de um molde idêntico por alterar o regime de resfriamento diferencial.

[094] Como um primeiro exemplo o painel é resfriado igualmente (e relativamente lentamente), não há regime de resfriamento diferencial e assim nenhum gradiente de temperatura afeta. Todos os três elementos atingem sua temperatura de endurecimento substancialmente ao mesmo tempo. As camadas travarão juntas ao mesmo tempo e, nessa temperatura, não haverá tensões induzidas. A remoção do vácuo não resultará em nenhuma flexão do painel. Nessa temperatura de endurecimento terá o formato do molde. Evidentemente, o resfriamento até a temperatura ambiente induzirá tensões que resultarão em alteração de formato devido aos diferentes coeficientes de expansão.

[095] Como segundo exemplo, se o painel for resfriado a partir de um lado (e relativamente rapidamente) a temperatura da camada de adesivo mais próxima aquele lado resfriado estará abaixo de seu ponto de endurecimento quando a camada de adesivo média endurece. Assuma que o adesivo de fusão a calor tem uma temperatura de endurecimento de 75 °C. Com referência à figura 6, assuma que uma pequena quantidade de resfriamento foi aplicada ao molde 50. Devido à massa do molde 50, o painel resfriou do topo para baixo e a camada de topo 24 do adesivo de fusão a calor já resfriou abaixo de sua temperatura de endurecimento de 75 °C. Até o momento em que a camada de adesivo média resfria até 75 °C o elemento superior 18 de aço pode ter resfriado até 60 °C.

[096] Ao contrário, como terceiro exemplo com o mesmo molde, se mais resfriamento fosse aplicado ao molde 50 as partes inferiores do painel terão resfriado mais rápido do que anteriormente (porém ainda mais lentamente do que o topo). Como tal, o elemento superior de aço 18 não terá resfriado tanto até o momento em que a camada média de adesivo 22 resfria até 75 °C e pode estar em 65 °C em oposição à 60 °C. Como tal as tensões induzidas serão menores. Quando os dois painéis são removidos do molde e resfriados até a mesma temperatura as tensões induzidas resultarão em formatos diferentes entre si e o primeiro exemplo onde não houve esfriamento diferencial.

[097] Os requerentes podem utilizar esse resfriamento diferencial de vários modos, individualmente ou em combinação. Os requerentes podem variar o regime de resfriamento para acomodar variações em condições ambiente como temperatura ambiente, para assegurar que um gradiente de temperatura consistente seja aplicada a painéis produzidos a partir do meso molde de modo que tenham um formato consistente. Os requerentes podem corrigir variações em formato de molde de modo que o formato final de painéis seja ajustado para compensar por variações em formato de molde (principalmente devido a variações em fabricação dos moldes). Desse modo, se os requerentes desejarem produzir painéis tendo substancialmente o mesmo formato de moldes diferentes, os requerentes podem variar o regime de resfriamento para cada molde para produzir tensões termicamente induzidas diferentes nos painéis para compensar por variações em formato de superfície de molde.

[098] Os requerentes também podem criar painéis de formato diferente a partir do mesmo molde. Esses podem ser combinados de modo que um conjunto de moldes possa ser utilizado para criar painéis que têm formatos diferentes e, mais particularmente, conjuntos de painéis, cada painel de um conjunto tendo substancialmente o mesmo formato que os outros painéis do conjunto e substancialmente diferente do formato de painéis de outros conjuntos.

[099] A descrição cima assume que todo adesivo de fusão a calor de uma camada atinge sua temperatura de endurecimento substancialmente ao mesmo tempo. Resfriamento diferencial pode ser utilizado para variar o formato de um painel por variar também o tempo quando partes da mesma camada de adesivo de fusão a calor atingem sua temperatura de endurecimento ou assegurar que toda de uma camada de adesivo de fusão a calor endurece ao mesmo tempo.

[0100] Com referência à figura 7, um painel tem mais resfriamento aplicado em suas regiões de borda, indicado por setas grandes 80, do que em seu centro, indicado pela seta pequena 82. Por conseguinte, as regiões externas de um elemento atingem a temperatura de endurecimento antes da região central. Isso causa tensões induzidas nas porções externas quando a porção central atinge sua temperatura de endurecimento. Isso pode ser obtido por fornecer ventoinhas diferentes para regiões diferentes e modificando a velocidade de ventoinha das ventoinhas para variar a taxa de resfriamento.

[0101] Embora as modalidades da invenção utilizem resfriamento do molde e elementos inferiores dos painéis, será reconhecido que resfriamento pode ser aplicado na superfície superior ou na superfície tanto superior como inferior. Além disso, a quente pode ser aplicado a qualquer uma ou ambas as superfícies para diminuir a taxa de resfriamento.

[0102] Utilizando essas técnica de fabricação um painel pode ser fabricado com um erro de inclinação menor ou igual a aproximadamente 5 miliradiano, mais preferivelmente menor ou igual a 2 miliradiano e mais preferivelmente menor ou igual a 1 miliradiano.

[0103] MDF padrão utiliza resina de formaldeído de uréia e os requerentes descobriram que em temperaturas de 110-120 °C o MDF curvará e reterá seu formato novo quando resfriado até a temperatura ambiente. Acredita-se que isso seja devido ao amolecimento da resina de formaldeído de uréia. Tempo também é importante - o mesmo efeito pode ser obtido em temperaturas mais baixas (>90 °C) se o borda for mantido naquela temperatura por algum tempo (digamos 20 minutos). Os requerentes acreditam que isso reduz tensões no produto acabado em comparação com um espaçador que não é submetido a amolecimento.

[0104] Embora compósito de madeira ligado por resina seja o material espaçador preferido, painéis podem ser fabricados utilizando o método acima que utiliza outros materiais para o elemento espaçador, como, porém não limitado a favo de mel de alumínio ou papel; polímeros expandidos (espumados) ou plástico, como poliestireno expandido, PVC, poliuretano, polipropileno, metacrilamida de polimetila (acrílico) e acrilonitrila de estireno (SAN); madeira Balsa; bambu ou papelão.

[0105] Resina reforçada com fibra, folhas de plástico ou polímero ou tecidos como de fibra de carbono ou vidro podem ser utilizados como elementos de reforço. Se desejado a pilha de elementos pode ser montada com a resina reforçada com fibra não curada, com a resina atuando como o adesivo e a resina sendo curada durante o processo de fabricação.

[0106] Embora adesivos de fusão a calor sejam preferidos, outro(s) adesivo(s) po-de(m) ser utilizados. Assumindo um adesivo que endureça com o passar do tempo, quer independentemente ou não de temperatura, por criar um gradiente de temperatura nas camadas os elementos estarão em temperaturas diferentes quando as camadas de adesivo endurecem. Por conseguinte, a quantidade pela qual a temperatura de cada camada muda a partir da temperatura na qual foi ligada a uma camada adjacente até a ambiente pode ser controlada pelo controle do gradiente de temperatura.

[0107] Após os painéis terem sido fabricados os mesmos podem ser montados diretamente em uma estrutura de prato solar, como revelado no pedido de patente PCT número PCT/AU2009/000725 que fornece vigas genericamente paralelas sobre as quais painéis de espelho solar podem ser montados. Os painéis são fortes e tenazes o bastante que podem ser ligados diretamente à estrutura, e quando ligados têm a resistência de carregar uma pessoa que caminha na superfície. Embora os painéis sejam fortes os mesmos ainda têm flexibilidade suficiente para serem distorcidos para se conformar ao formato das vigas. Se o formato do painel não casar com aquele das vigas, o painel curvará para casar com o formato das vigas e assim aproximará da superfície ideal naquele local mais próximo do que de outro modo.

[0108] Isso permite que uma superfície com espelho seja construída em um prato parabólico utilizando painéis que são todos substancialmente idênticos em formato e curvatura ou com um número pequeno de conjuntos de painéis substancialmente idênticos enquanto ainda mantém excelente precisão óptica geral.

[0109] Desse modo, é possível produzir painéis para um espalho parabólico que sejam substancialmente idênticos. Isso leva a economia significativa de custo tanto em fabricação como em montagem e evita o risco de colocar um painel no local errado. Além disso, se os painéis forem fabricados para ter uma superfície refletiva substancialmente esférica, em vez de uma superfície parabólica, podem ser colocados nas vigas em qualquer orientação.

[0110] Embora o método tenha sido descrito com referência à fabricação de um painel tendo dois elementos de reforço encaixando um elemento espaçador, não é limitado a fazer um painel assim construído e pode ser utilizado para fabricação de painéis tendo outras construções. Por conseguinte, o método pode ser aplicado à fabricação de painéis tendo um número menor do que ou maior do que dois elementos de reforço e maior do que um elemento espaçador.

[0111] Embora a modalidade preferida utilize elementos espaçadores e reforço como folha contínua, esses não necessitam ser contínuos e podem ter perfurações para reduzir peso e/ou sintonizar curvatura.

[0112] A menos que o contexto claramente exija de outro modo, em toda a descrição e quaisquer reivindicações as palavras ‘compreende’, ‘compreendendo’, e similares devem ser interpretadas em um sentido inclusivo ao contrário de um sentido exaustivo ou exclusivo; isto quer dizer, no sentido de “incluir, porém não limitado a”.

[0113] Será evidente para aqueles versados na arte que muitas modificações e variações óbvias podem ser feitas nas modalidades descritas aqui sem se afastar do espírito ou escopo da invenção.

Claims

Método para fabricar um painel sanduíche solar com espelho (10), o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
fornecer, empilhado uma no topo da outra, uma pilha de pelo menos:
um elemento refletivo semelhante à folha (12) tendo uma superfície refletiva;
um primeiro elemento de reforço semelhante à folha (18),
um elemento espaçador (16) localizado entre os elementos refletivo e de reforço,
com camadas de material adesivo (20, 22, 24) entre elementos adjacentes;
conformar os pelo menos três elementos a um formato inicial, e
enquanto se mantém os pelo menos três elementos conformados ao formato inicial:
(a) resfriar, aquecer ou tanto aquecer e resfriar os elementos de modo a criar um ou mais gradientes de temperatura controlada:
entre os elementos,
dentro de um ou mais elementos, ou
entre os elementos e dentro de um ou mais elementos,
e enquanto o um ou mais gradientes de temperatura controlada existem,
(b) ligar elementos adjacentes juntamente com o adesivo entre os mesmos.
Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que incluir selecionar um formato desejado e criar o um ou mais gradientes de temperatura controlada conforme o formato desejado.
Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pela temperatura dos elementos ser variada enquanto se mantém um ou mais gradientes de temperatura controlada.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o um ou mais gradientes de temperatura controlada variar com o tempo.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de
as camadas de adesivo serem endurecidas sequencialmente a partir de um lado da pilha; ou
uma primeira camada endurecer antes da outra camada mais próxima ao centro da pilha do que a primeira.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, CARACTERIZADO por incluir um segundo elemento de reforço semelhante à folha (14) entre o elemento espaçador (16) e o elemento refletivo (12).
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO por cada elemento estar em uma temperatura diferente quando o adesivo se endurece ao elemento respectivo.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, CARACTERIZADO por pelo menos uma camada de adesivo ser um adesivo que endurece dependente da temperatura, incluindo adesivos de fusão a calor; dependente do tempo; ou dependente da temperatura e tempo.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, CARACTERIZADO pela pilha ser montada com pelo menos uma camada de adesivo fixada em pelo menos um elemento antes da pilha ser conformada ao dito formato inicial.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, CARACTERIZADO pela pilha ser montada com pelo menos dois elementos ligados juntos em um estado inicial por pelo menos uma respectiva camada de adesivo antes da pilha ser conformada ao dito formato inicial.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, CARACTERIZADO pelas camadas de material adesivo entre elementos adjacentes serem camadas de adesivo de fusão a calor e a ligação de elementos adjacentes ser obtida primeiramente aquecendo os elementos e adesivo até acima da respectiva temperatura de fusão do adesivo e então resfriar a respectiva camada de adesivo até abaixo da temperatura de endurecimento do adesivo.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, CARACTERIZADO pela etapa de conformar os elementos incluir conformação contra uma superfície de molde.