一种冷却装置及玻璃纤维的成形装置的制作方法

本实用新型属于玻璃纤维生产技术领域，具体涉及一种冷却装置及包括该冷却装置的玻璃纤维成形装置。

背景技术：

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，因其具有良好的绝缘性、高强度的耐热性、优异的抗腐蚀性等优点而成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。

在玻璃纤维的生产过程中，熔融的玻璃纤维料浆从漏板上的漏嘴中流出，形成连续均匀的玻璃纤维丝，而要形成品质好的玻璃纤维丝，则需要使熔融的玻璃纤维料浆在漏嘴出口附近快速冷却并固化成均值的玻璃态纤维。因此，使用冷却装置对流出的高温料浆进行充分均匀冷却对提高玻璃纤维成品的质量起着至关重要的作用。目前，在玻璃纤维生产过程中使用的常规冷却装置主要为插片式冷却器或水冷扁管式冷却器。插片式冷却器是由很多金属片组成，所有金属片与内部通水的冷却管相连接；水冷扁管式冷却器是由几根中空的金属扁管组成，扁管中通有冷却水。上述两类冷却器的冷却原理是玻璃纤维丝与金属之间通过辐射换热的形式将纤维丝的热量传递给金属，然后金属再通过自身的内部导热将热量传递给冷却水，冷却速度慢，冷却强度较低，且对于插片式冷却器，其多是一端与冷却管相连，还存在冷却均匀性较差的缺陷。

为此，中国专利CN201722284U公开了一种玻璃纤维抽丝机冷却装置，包括风机、控制系统和管道，其通过风机产生冷却风对抽丝机的出丝口和玻璃纤维进行冷却。然而，现有技术的冷却空气经过冷却装置输出的过程中，需要经装置内部运动后才由输出端口输出，而运动过程中必然会散失冷却剂原本具备的低温，换言之，在运动过程中可能会造成冷却剂的部分升温，造成冷却剂的温度不稳定，从而降低了对外的冷却效果；同时，现有技术中的空气冷却，通常对着玻璃纤维丝本身进行喷吹冷却，上述方式一方面无法均匀冷却所有的玻璃纤维丝，造成冷却不均匀，另一方面，冷却空气吹动的横向气流会引起纤维丝产生较大的偏移，进而导致单丝出现不许可的纤度波动，影响玻璃纤维成形的稳定性。

技术实现要素：

因此，本实用新型解决的技术问题在于克服现有的玻璃纤维冷却装置冷却温度不稳定的问题，从而提供一种冷却温度稳定的冷却装置；进一步地，本实用新型还提供了包括所述冷却装置的玻璃纤维的成形装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种冷却装置，包括：

冷却剂输出装置，包括容纳所述冷却剂的冷却室，以及连通于所述冷却室的冷却剂入口和冷却剂出口；

以及辅助冷却装置，其对所述冷却剂输出装置内的冷却剂进行二次冷却。

进一步地，所述冷却剂出口成形于所述冷却室的侧壁上。

进一步地，所述冷却剂出口为冷却孔，所述冷却孔为至少一个。

进一步地，所述冷却剂输出装置还包括导流单元，所述导流单元与所述冷却剂出口连通，所述导流单元形成有冷却剂的输出端口。

进一步地，所述冷却孔设有多个，多个所述冷却孔呈水平直线分布或矩阵分布，所述导流单元为中空导流管，所述导流管的一端与所述冷却孔连接。

进一步地，所述冷却孔设有一个，所述导流单元的一端与一个所述冷却孔连通，所述导流单元另一端的室壁上成形有若干个所述输出端口，若干个所述输出端口呈水平直线分布或矩阵分布。

进一步地，所述导流单元为若干竖向设于所述冷却孔处的导流板，若干所述导流板沿水平直线平行布置。

进一步地，所述导流单元通过调节装置连接于所述冷却室，所述调节装置可调节所述导流单元的输出方向。

进一步地，所述辅助冷却装置包括与所述冷却室对应设置的主体，以及与所述主体连通的进口和出口。

进一步地，所述主体贯穿所述冷却室设置。

进一步地，所述主体设于所述冷却剂输出装置外，并至少贴近所述冷却室的部分外壁设置。

进一步地，所述冷却剂输出装置还包括若干与所述冷却室连通的冷却剂导入单元，所述冷却剂导入单元上设有用于向所述冷却室导入冷却剂的所述冷却剂入口。

进一步地，所述辅助冷却装置还包括若干与所述主体连通的延伸部分，，至少部分所述延伸部分与所述冷却剂导入单元对应地设置。

进一步地，所述冷却剂输出装置和/或所述辅助冷却装置的表面设有抗氧化层。

本实用新型还提供了一种玻璃纤维的成形装置，其包括：

出丝装置，包括漏板和设于所述漏板上的若干漏嘴，所述漏板上输送有熔融玻璃，所述熔融玻璃经所述漏嘴输出玻璃纤维丝；

还包括上述冷却装置，所述冷却装置与所述出丝装置对应地设置。

进一步地，所述漏板水平设置，所述漏嘴在所述漏板上按矩阵排列。

进一步地，所述冷却室为管状体，所述管状体的中心轴线沿平行于所述矩阵一条边的方向设置。

进一步地，所述冷却装置的一侧对应设置有所述出丝装置，所述冷却室的一侧侧壁上设有与所述出丝装置对应设置的所述冷却剂出口或者所述导流单元。

进一步地，所述冷却装置的相对两侧均对应地设置有所述出丝装置，所述冷却室的相对两侧侧壁上分别设有与两侧的出丝装置对应设置的所述冷却剂出口或者所述导流单元。

进一步地，所述出丝装置通过支撑单元连接支撑于所述冷却室的顶部。

本实用新型的技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型的冷却装置，包括冷却剂输出装置和辅助冷却装置，所述辅助冷却装置对冷却室内的冷却剂进行二次冷却，从而提升了输出冷却剂温度的稳定性，提高了冷却装置的冷却效果；同时还降低了冷却装置的整体温度，为冷却装置长期高效稳定地运行提供了有力的保障。

2.本实用新型的冷却装置，还包括导流单元，通过设置有上述导流单元可精确引导冷却剂的输出方向，并避免冷却剂直接整体作用于纤维丝上，同时通过调节装置连接于所述冷却室，通过调节装置可方便改变导流单元的输出方向，进而调整冷却剂的输出方向，提高了冷却效率。

3.本实用新型的冷却装置，所述冷却剂输出装置和/或所述辅助冷却装置的表面含有抗氧化层，提高了冷却装置的抗氧化能力，延长了装置的使用寿命，降低了维护成本，提高了经济效益。

4.本实用新型的冷却装置，加工及安装简单，冷却强度高，维护方便，便于推广应用。通过仿真计算正常工况的冷却强度，现有插片式冷却装置对于玻璃纤维丝的冷却强度为1.05W，而采用本申请的冷却装置对玻璃纤维丝的冷却强度达到2.48W，冷却强度提高了约2.36倍。

5.本实用新型的玻璃纤维的成形装置，包括冷却装置，所述冷却装置产生的冷却气流冷却玻璃纤维丝，通过强制对流换热的方式，快速带走纤维丝的热量，使纤维丝迅速固化成均值的玻璃纤维。产生的冷却气流位于相邻玻璃纤维丝之间，避免了冷却气流直接吹向玻璃纤维丝时冷却气流不容易均匀穿过的缺陷，同时避免了冷却剂喷出产生的横向气流骤冷引起纤维丝较大偏移的问题，提高了冷却的均匀性及纤维丝的成形稳定性，有效保证了玻璃纤维的连续高效稳定生产。

6.本实用新型的玻璃纤维的成形装置，在冷却装置与漏板之间还设置支撑单元，一方面杜绝了漏板与冷却装置的接触，从而避免漏板的高温对冷却装置产生的损害；另一方面，延缓了漏板在长期高温作用下的蠕变，延长了漏板的使用时间，保证了连续稳定出丝作业的持续进行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1的成形装置的结构示意图；

图2为图1中所示的冷却装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例1中的第一种变形的冷却装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例1中的第二种变形的冷却装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1中的第三种变形的冷却装置的结构示意图；

图6为本实用新型实施例2的成形装置的结构示意图；

图7为图6中所示的冷却装置的结构示意图；

图8为本实施例1中另一种变形的成形装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-冷却剂入口；2-冷却剂导入单元；3-冷却室；4-冷却孔；5-主体；6-入口；7-出口；8-玻璃纤维丝；9-漏嘴；10-支撑单元；11-漏板；12-冷却气流；13-导流管；14-输出端口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，本实施例1提供了一种玻璃纤维的成形装置，其主要包括出丝装置和冷却装置。其中如图1-2所示，本实施例1的冷却装置设置于出丝装置的一侧，用于从一侧对经由出丝装置产出的玻璃纤维丝进行冷却成形。

本实施例1中出丝装置包括漏板11和若干漏嘴9，漏板11水平设置，若干漏嘴9在漏板11上按矩阵排列，漏板11上输送有熔融玻璃，熔融玻璃经若干漏嘴9输出玻璃纤维丝8，为保证玻璃纤维丝8的均一性，漏嘴9的直径延冷却剂喷射方向逐渐减小。

如图2所示，本实施例1的冷却装置包括冷却剂输出装置和辅助冷却装置。其中冷却剂输出装置为图1-2所示的方管，方管壁面厚度为2mm。其中方管内部形成容纳冷却剂的冷却室3，方管上设有连通冷却室3的冷却剂入口1和冷却剂出口。当然，冷却剂输出装置也可设置为其它结构的管道，例如圆管；其壁厚也可根据使用需求设置为其它厚度。

本实施例1中，冷却剂出口为成形于方管上朝向出丝装置的一侧室壁上的一排呈水平直线等距分布的冷却孔4。各个冷却孔4分别对准相邻的两玻璃纤维丝丝根的中间位置设置，当然也可以对准相邻的两玻璃纤维丝丝根之间的任意位置，只要不引起相邻的玻璃纤维丝的扰动即可。其中本实施例1中冷却孔的内径为1mm，相邻两个冷却孔中心的间距为5mm。当然，冷却孔4不限于仅设有一排，其也可以为若干排互相平行且呈矩阵分布的冷却孔；冷却孔4的内径和间距不限于上述设定数值，可根据使用需求设置为其它数值。

本实施例1中，冷却室3的冷却孔4与靠近冷却孔4的一排漏嘴9中心轴所在的平面间的水平距离为5mm(此处的水平距离指图1中左右方向的距离)，冷却孔4的最高点不高于漏嘴的最低点，冷却孔4的最高点与漏嘴最低点间的竖直距离为5mm(此处的竖直距离指图1中上下方向的距离)。当然，冷却孔4与漏嘴的水平距离及冷却孔4最高点与漏嘴最低点间的竖直距离不限于上述设定数值，可根据使用需求设置为其它数值，只要不引起相邻的玻璃纤维丝的扰动即可。

如图2所示，本实施例中1的冷却剂输出装置还包括两个与冷却室3连通的冷却剂导入单元2，其中本实施例中的两个冷却剂导入单元2均为中空圆管，两个圆管的一端分别连接于冷却室3，另一端分别设有用于向冷却室3中输送冷却剂的冷却剂入口1。当然冷却剂导入单元也可设置为其它形式的管道，例如方管，且其设置数量也不限于两个，可根据实际情况的需要设置为多个或者如图4所示的一个。

为进一步提高冷却效果，本实施例1中还设有用于对冷却剂输出装置内的冷却剂进行冷却的辅助冷却装置，其中辅助冷却装置包括主体5以及与主体5连通的两个延伸部分，其中如图2所示，两个延伸部分上分别设有辅助冷却剂进入的入口6和辅助冷却剂流出的出口7。其中本实施例中的主体5和两个延伸部均采用圆管，当然也可采用其他形式的管体，例如方管等。

如图2和4所示，本实施例1中的主体5设置于冷却室3外，并贴近于冷却室3的外壁左侧设置(此处的左侧指附图2和4中的左侧管壁，即冷却室上与设有冷却剂出口的管壁相对侧的管壁)，用于辅助冷却冷却室5，如图2所示两个延伸部分也分别一一对应地贴近于两个冷却剂导入单元2的左侧管壁设置，用于辅助冷却冷却剂导入单元2。当然，当如图4所示只设有一个连通于主体5的冷却剂导入单元2时，只需设置辅助冷却装置的其中一个延伸部分贴近冷却剂导入单元2设置即可。

作为可替换的实施方式，如图3所示，辅助冷却装置的主体5和两个延伸部分也可设置为贴近冷却室3和两个冷却剂导入单元2的外壁内侧设置。

作为可替换的实施方式，如图5所示，辅助冷却装置的主体5沿冷却室3的轴向贯穿冷却室3设置。该设置方式可使得冷却室3内的冷却剂包围主体5，由此可提高辅助冷却装置与冷却室3中的冷却剂的接触面积，提高冷却效果。由于该实施方式的辅助冷却装置设于冷却输出装置内部，因此未对冷却室的外壁造成任何遮挡，允许冷却室3的多个外壁上成形有冷却孔4，例如在图8中所示的冷却室3的左右两侧外壁上均设有冷却孔4。

作为本实施例1可替换的实施方式，冷却装置的相对两侧可分别对应设置有出丝装置，如图8所示。出丝装置通过支撑单元10连接支撑于冷却室3的顶部，由于出丝装置内有熔融玻璃，其温度较高，因此支撑单元10采用耐火材料制成。此时，为避免遮挡冷却室3左右两侧壁上的冷却孔4，冷却辅助装置可采用如图3中设于冷却剂输出装置内侧的方式设置；或者也可采用如图5中贯穿冷却室的方式设置。

本实施例1中的冷却装置和/或冷却剂输出装置采用金属材料制成，优选采用金属铜，当然，也可以采用诸如银或铝合金等金属材料。为提高冷却装置的抗氧化能力，本实施例中冷却装置和/或辅助冷却装置的外表面还设有抗氧化层，例如采用对冷却装置和/或辅助冷却装置的外表面进行镀镍处理。

本实施例1中的冷却剂为空气，当然，冷却剂也可以为其它非可燃气体，如氮气或二氧化碳等；辅助冷却剂为水，当然，辅助冷却剂也可以为其它无毒无腐蚀性液体，如氟利昂等。

实施例2

实施例2提供了一种玻璃纤维的成形装置，其主要包括出丝装置和冷却装置。其中如图6-7所示，本实施例2的出丝装置设置于冷却装置的一侧，从一侧对经由出丝装置产出的玻璃纤维丝进行冷却成形。当然，出丝装置也可设置于冷却装置的两侧，此时冷却装置同时从其两侧对位于其两侧的玻璃纤维丝进行冷却。

其中本实施例2中的出丝装置与实施例1及其变形的实施方式中的出丝装置结构相同。本实施例2中的冷却装置包括了实施例1中冷却装置的所有结构及其全部的变形方式，本实施例2中的冷却装置与实施例1中的冷却装置的区别在于：实施例2中的冷却剂输出装置还包括导流单元。

如图6所示，实施例2中的冷却剂输出装置还包括导流单元，其中导流单元为与冷却孔4一一对应设置的细长中空导流管13，导流管13的一端与冷却孔4连接，另一端成形有输出端口14，各个输出端口14分别对准相邻的两玻璃纤维丝丝根的中间位置设置，当然也可以对准相邻的两玻璃纤维丝丝根之间的任意位置，只要不引起相邻的玻璃纤维丝的扰动即可。其中导流管13的一端可采用例如焊接等方式与冷却孔4固定连接，也可采用插置等方式与冷却孔4活动连接。为便于调节冷却剂的输出方向，本实施例2中的导流管13采用可以随意调节方向的金属软管，具体调节的角度以不引起相邻的玻璃纤维丝的扰动即可。

作为可替换的实施方式，导流单元还可以通过调节装置设置在冷却剂输出口中，调节装置可以为例如波纹管或者其它能实现方向调节的柔性连接装置。

作为可替换的实施方式，导流单元还可为若干竖向设于冷却孔4处的导流板，各个导流板平行设置，且若干导流板沿直线等距分布于冷却孔4之间。

作为可替换的实施方式，冷却室3的一侧室壁为敞开式设置，即冷却室3的一侧室壁上设有一个具有完整的连续面积的敞开式开口，该敞开式开口即构成为该实施方式中的冷却剂出口。该实施方式中的导流单元为一个与该敞开式开口连通的管体，其具有与敞开式开口连通的输入端、输出冷却剂的输出端以及连接输入端与输出端的封闭外周面。位于输入端的端部设有与敞开式开口连通的输入端口，输出端的室壁上则成形有若干排输出端口，当设有一排输出端口时，该一排输出端口沿水平方向直线等距分布，当设有两排以上输出端口时，该输出端口呈矩阵分布。各个输出端口分别对准相邻的两玻璃纤维丝丝根的中间位置喷吹冷却剂，当然也可以对准相邻的两玻璃纤维丝丝根之间的任意位置，只要不引起相邻的玻璃纤维丝的扰动即可。当然，该实施方式中的导流单元也可为一排水平设置的导流板，导流板竖向平行设置于输出端口处，相邻两导流板之间形成有输出冷却剂的间隙，该间隙朝向相邻两玻璃纤维丝丝根的中间位置喷吹冷却剂，当然也可以对准相邻的两玻璃纤维丝丝根之间的任意位置，只要不引起相邻的玻璃纤维丝的扰动即可。

作为本实施例2可替换的实施方式，实施例2中的冷却装置的相对两侧也可分别对应设置有出丝装置，例如如图8所示，出丝装置通过支撑单元10连接支撑于冷却室3的顶部，由于出丝装置内有熔融玻璃，其温度较高，因此支撑单元10采用耐火材料制成。此时，为避免遮挡冷却室3左右两侧壁上的冷却孔4，冷却辅助装置可采用如图3中设于冷却剂输出装置内侧的方式设置；或者也可采用如图5中贯穿冷却室的方式设置。

当然，该实施例2中的导流单元与漏嘴之间的位置关系也与上述实施例1中冷却孔与漏嘴之间的位置关系相同。

采用本实用新型的成形装置对玻璃纤维进行成形具体包括以下步骤：

出丝步骤S1：熔融玻璃经由出丝装置的漏嘴输出玻璃纤维丝；

与S1同时进行的冷却步骤S2：采用实施例1或2中的冷却装置对玻璃纤维丝进行冷却。具体为：通过冷却剂出口或导流单元的输出端口朝向相邻的玻璃纤维丝之间输出冷却剂对玻璃纤维丝进行冷却。

其中，玻璃纤维的冷却步骤还包括对冷却剂输出装置内的冷却剂进行二次冷却的步骤：即通过向辅助冷却装置内连续输送辅助冷却剂对冷却剂输出装置内的冷却剂进行二次冷却。

所述冷却剂为压缩空气，作为其它可替换的实施方式，冷却剂也可以为其它非可燃气体，如氮气或二氧化碳等；所述辅助冷却剂为水，作为其它可替换的实施方式，辅助冷却剂也可以为其它无毒无腐蚀性液体，如氟利昂等。为了达到更好的冷却效果，控制冷却剂入口1处的风压为10～100kpa；辅助冷却剂的水压为0.2MPa。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。