一种用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，包括冷却插片和冷却剂管；冷却插片有三片以上，相互之间平行齐端设置；冷却剂管有两根，两根冷却剂管分别连接在冷却插片的两端。本实用新型用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器通过结构及材料等的改进将冷却强度大幅度增大，冷却的均匀性和稳定性大幅度提升，冷却器的使用寿命有了显著的延长，实现了多排、多孔漏板拉丝，大幅提升了生产效率，从而解决了某些特种玻纤生产的技术瓶颈。
【专利说明】
一种用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，属于玻纤制造领域。
【背景技术】
[0002]玻璃纤维生产工艺中，在漏板底部的玻璃丝根附近采用各种形式的丝根冷却器是稳定拉丝作业、提高拉丝速度增加产量的有效措施。尤其是在采用多孔漏板之后，为使内排漏孔和外排漏孔温度均匀，丝根冷却器更是不可缺少的部件。丝根冷却器的形式很多，目前普遍采用插片式，该型冷却器的缺点是冷却强度较低，均匀性也较差。
【实用新型内容】
[0003]为了解决现有技术中丝根冷却器冷却强度低、均匀性较差等缺陷，本实用新型提供一种用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0005]—种用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，包括冷却插片和冷却剂管;冷却插片有三片以上，相互之间平行齐端设置;冷却剂管有两根，两根冷却剂管分别连接在冷却插片的两端。
[0006]上述冷却插片与冷却剂管的外壁相连。
[0007]本申请插片式冷却器使用时，插片沿着拉丝漏板宽度横向设置。冷却剂管中用流水作为冷却剂，冷却器的主要工作原理是:首先，玻璃丝根与冷却插片之间通过辐射换热的形式将丝根的热量传递到冷却插片上;之后，冷却插片再通过自身的内部导热将热量传递给冷却剂管;最后，冷却剂管中的冷却水又通过管内对流换热将热量带走，从而起到丝根冷却的效果。
[0008]通常情况下，冷却插片只有一端与冷却剂管相连，从而将冷却插片上的热量带走，这样的设计会造成靠近冷却剂管一端的冷却插片温度低，而远离冷却剂管一端的温度高，使得冷却插片整体的温度分布不均匀，导致玻璃丝根与冷却插片之间的辐射换热量大小不一，最终会影响玻璃丝根的冷却均匀性。而本申请采用两端均与冷却剂管相连接的设计，会明显降低冷却插片上的温度梯度分布，可将冷却均匀性提升I倍左右，也就保证了玻璃纤维拉丝作业的均匀性，同时还可使冷却强度提升5%以上。
[0009]上述齐端指插片的端部齐平。
[0010]本申请用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，冷却效果强、冷却均匀性好、使用寿命长、作业稳定。
[0011]为了进一步保证冷却强度和冷却均匀性，冷却插片包括等间距平行设置的三片以上。
[0012]为了提高冷却效果，相邻两冷却插片的间距为3-4mm。
[0013]为了进一步增强冷却的均匀性和冷却强度，优选，冷却时，冷却插片与丝根之间的距离控制在1.5mm?2mm。
[0014]为了进一步提升冷却强度，冷却插片为采用高比表面积的结构设计。
[0015]本申请将冷却插片设计为高比表面积的结构，采用凹凸不平的表面设计或编织结构等，如图5所示，冷却插片可以为编织结构，或冷却插片为表面设有半球状突出的结构，或冷却插片为表面设有半球状凹进的结构，或冷却插片为表面错列分布方块状凸起的结构，或冷却插片为表面设有圆柱状凹进的结构，采用高比表面积的结构设计，可将玻璃丝根与冷却插片之间的有效辐射换热面积提升20%以上，冷却强度提升10%以上。
[0016]为了进一步保证冷却强度和冷却均匀性，冷却插片为扁平的金属片。
[0017]为了进一步提升冷却强度和冷却均匀性，冷却插片中混合有质量分数为30%以上的石墨稀纳米材料。
[0018]在冷却插片中掺入质量分数在30%以上(即相对于金属片的质量含量)的具有超高导热性能的石墨烯纳米材料(石墨烯纳米材料均匀分散在金属片中)，可使冷却插片的导热系数提升4倍以上，加快冷却插片内部热量的传导速率，能更快地将热量带出冷却系统，进而使冷却器的冷却强度增大4.8%以上，并且，插片内部热量传导速率的提升，使得插片上温度从远离冷却水管一端到靠近冷却水管一端的分布更为均匀，这也保证了各丝根之间辐射换热量的大小趋于一致，冷却均匀性可提升52%以上，确保了玻纤生产中拉丝作业的均匀性。
[0019]为了进一步提升冷却强度，同时延长使用寿命，冷却插片表面涂覆有发射率不小于0.85的耐高温涂层。进一步优选，耐高温涂层厚度为15-60μηι。
[0020]通过上述改进，一方面，高发射率的材料能够吸收更多的辐射换热量，这就大幅提升冷却强度15%左右;另一方面，涂层材料可以在高温条件下长期使用，这就缓解了插片内部基材的氧化腐蚀速率，延长了冷却插片的使用寿命3倍以上;此外，使用的涂层材料在高温环境下表面状况稳定，使得插片的表面发射率在使用周期内波动很小，可将冷却器的冷却强度维持在同一水平，确保了玻纤生产中拉丝作业的稳定性。
[0021 ]本实用新型未提及的技术均参照现有技术。
[0022]本实用新型用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器通过结构及材料等的改进将冷却强度大幅度增大，冷却的均匀性和稳定性大幅度提升，冷却器的使用寿命有了显著的延长，实现了多排、多孔漏板拉丝，大幅提升了生产效率，从而解决了某些特种玻纤生产的技术瓶颈。
【附图说明】
[0023]图1为现有插片式冷却器的结构；
[0024]图2为本实用新型编织结构的冷却插片结构意图；
[0025]图3为本实用新型冷却插片涂覆有高发射率耐高温材料的结构示意图；
[0026]图4为本实用新型用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器的结构示意图；
[0027]图5为本实用新型高比表面积的冷却插片结构示意图，(a)半球状颗粒凸出插片表面，(b)半球状凹进插片表面，(C)方块状凸起错列分布，(d)圆柱状凹进插片表面；
[0028]图中，I为冷却插片，2为漏嘴，3为漏板，4为冷却水，5为冷却剂管，6为耐高温涂层。
【具体实施方式】
[0029]为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐明本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0030]实施例1
[0031]—种用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，包括冷却插片和冷却剂管;冷却插片有三片以上，相互之间等间距平行齐端设置，相邻两冷却插片的间距为4mm;冷却剂管有两根，两根冷却剂管分别连接在冷却插片的两端。
[0032]冷却插片为扁平的编织结构，或冷却插片为表面设有半球状突出的结构，或冷却插片为表面设有半球状凹进的结构，或冷却插片为表面错列分布方块状凸起的结构，或冷却插片为表面设有圆柱状凹进的结构。
[0033]采用金属铜作为基材，其中掺入质量分数35%的石墨烯纳米材料(加入方法可使用现有技术中的粉末冶金法、化学沉积法、水热法或溶胶一凝胶法等方法来制备石墨烯增强金属基复合材料)，(相对现有镀镍的铜片只是添加了石墨烯)将插片整体的导热系数提升到2000W/(m.K)以上，根据CR)仿真模拟，可使丝根的冷却强度提升4.8%，而冷却均匀性可提升52.6%。(现有技术中插片式冷却器通常采用镀镍的铜作为插片材料，其导热系数大致为362W/(m.K)，表面发射率在全新状态下在0.25左右，实施例中的提升都是相对镀镍的铜插片的提升);
[0034]上述将冷却插片制作成编织结构(相对现有镀镍的铜片只是制成了编织结构)，可大幅提升插片的比表面积，从而增大丝根与插片之间的有效辐射换热面积。根据仿真模拟，可将冷却强度提升10%以上(相对于上述镀镍的铜片)。
[0035]采用等离子喷涂的工艺，在冷却插片表面涂覆0.08mm的红外陶瓷材料(相对现有镀镍的铜片只是涂覆了红外陶瓷材料)，将表面发射率提升到0.85以上，经仿真模拟可将冷却强度提升14.8%，冷却均匀性可提升29.1% (相对于上述镀镍的铜片)，此外红外陶瓷是一种耐高温导热涂料，可延长插片的使用寿命，确保玻纤生产中拉丝作业的稳定性。
[0036]冷却插片两端均与冷却水管相连接，会明显降低插片上的温度梯度分布，也就提升了玻璃纤维拉丝作业的均匀性。根据仿真模拟结果，可使丝根的平均冷却强度提升5.12%，而冷却均匀性可提升97.8% (相对于只有一端有冷却插片，且为镀镍的铜片)。
[0037]冷却时，冷却插片与丝根之间的距离控制在1.5mm?2mm。
【主权项】
1.一种用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，其特征在于:包括冷却插片和冷却剂管;冷却插片有三片以上，相互之间平行齐端设置;冷却剂管有两根，两根冷却剂管分别连接在冷却插片的两端。2.如权利要求1所述的用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，其特征在于:冷却插片包括等间距平行设置的三片以上。3.如权利要求2所述的用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，其特征在于:相邻两冷却插片的间距为3-4mm。4.如权利要求1-3任意一种所述的用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，其特征在于:冷却插片为编织结构，或冷却插片为表面设有半球状突出的结构，或冷却插片为表面设有半球状凹进的结构，或冷却插片为表面错列分布方块状凸起的结构，或冷却插片为表面设有圆柱状凹进的结构。5.如权利要求1-3任意一种所述的用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，其特征在于:冷却插片为扁平的金属片。6.如权利要求1-3任意一种所述的用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，其特征在于:冷却插片表面涂覆有发射率不小于0.85的耐高温涂层。7.如权利要求6所述的用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，其特征在于:耐高温涂层的厚度为15-60μηι。8.如权利要求1-3任意一种所述的用于玻璃纤维拉丝工艺的插片式冷却器，其特征在于:冷却时，冷却插片与丝根之间的距离控制在1.5mm?2mm。
【文档编号】C03B37/08GK205528432SQ201620270467
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】赵谦, 朱立平, 孙雪坤, 陈洋
【申请人】南京玻璃纤维研究设计院有限公司