一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构及冷却方法与流程

本申请属于特种玻璃制造装备，具体涉及一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构及冷却方法。

背景技术：

1、全球显示产业正由超高清、柔性折叠等前沿技术引领变革，对基板玻璃的性能提出极高要求，同时推动生产产能向更大规模迈进。提升单线引出量、降低单位能耗与成本，是企业提升国际竞争力的关键。铂金通道作为连接玻璃熔窑与成型设备的核心部件，负责玻璃液的澄清、均化、调温及输送，其处理能力决定产线产能上限。当前行业主流装备日引出量集中于20-40吨，将其提升至60吨及以上，成为基板玻璃生产线升级必须攻克的难题。

2、冷却散热段是铂金通道的关键功能段，核心任务是将高温澄清均化后的玻璃液，按精确降温曲线平稳降至成型所需温度，需保证玻璃液足够的滞留时间以完成热交换。当引出量大幅提升时，为维持相同降温幅度与滞留时间，需增加冷却管有效换热长度，传统设计下，冷却段几何尺寸会随引出量提升而线性增长。

3、单纯增加冷却管直线长度面临诸多工程挑战，不仅会拉长厂房跨度、增加土建成本，还会提升超长铂金管件的制造安装难度，同时加剧高温工况下管体蠕变塌陷的安全风险。现有局部补强措施无法从根本解决问题，因此，突破传统直线设计思维，重构冷却段空间拓扑结构，实现紧凑布局与安全性能提升，成为该领域亟待突破的重大技术课题。

技术实现思路

1、本申请旨在克服现有技术的不足，提供一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构及冷却方法，通过将冷却管重构为空间螺旋形态，实现冷却路径的立体化布局，从而在保证有效换热长度的前提下大幅缩减空间占用，并利用螺旋自支撑特性抑制高温塌陷风险。

2、为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本申请提供一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，包括：垂直搅拌管，所述垂直搅拌管的出口端连接有螺旋式冷却散热管的入口端，所述螺旋式冷却散热管的整体走向为沿垂直轴线盘旋上升的空间螺旋形态；所述螺旋式冷却散热管具有确定的螺旋直径和螺旋节距，且所述螺旋式冷却散热管的横截面为扁形结构；

4、所述垂直出料管的入口端与所述螺旋式冷却散热管的出口端连接。

5、进一步地，所述螺旋式冷却散热管的螺旋高度与所需冷却流程总长度满足：h ≈l × (ls / (πd))

6、其中，ls为直线冷却流程长度，d为螺旋直径，l为螺旋节距，h为螺旋高度。

7、进一步地，所述螺旋直径d为1500-3000mm，所述螺旋节距l为300-800mm。

8、进一步地，所述扁形结构为椭圆形截面或跑道型截面，所述螺旋式冷却散热管的横截面宽度为600-800mm，所述螺旋式冷却散热管的横截面高度为100-300mm。

9、进一步地，所述垂直搅拌管内的玻璃液液面距离所述垂直搅拌管的顶部具有100-300mm的安全高度；所述垂直出料管内的玻璃液液面距离所述垂直出料管的顶部具有100-300mm的安全高度。

10、进一步地，所述螺旋式冷却散热管由多个沿螺旋路径分段的管段单元组焊而成，每个所述管段单元对应的圆心角为30°-60°。

11、进一步地，还包括模块化支撑结构，所述模块化支撑结构由多个沿螺旋方向分层排布的耐材模块构成，每个所述耐材模块设有与所述螺旋式冷却散热管局部外形相匹配的容纳腔。

12、进一步地，所述容纳腔与所述螺旋式冷却散热管的管体之间留有2-5mm的膨胀间隙，所述膨胀间隙内填充有陶瓷纤维毯；所述模块化支撑结构的外侧依次包覆有保温层和密封钢板，所述保温层包括内层的高铝纤维毯和外层的微孔纳米隔热板。

13、第二方面，本申请提供一种基于用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构的冷却方法，包括以下步骤：

14、将螺旋式冷却散热管的入口端与垂直搅拌管的出口端连接，将所述螺旋式冷却散热管的出口端与垂直出料管的入口端连接；

15、使玻璃液依次流经所述垂直搅拌管、所述螺旋式冷却散热管和所述垂直出料管；

16、控制所述垂直搅拌管与所述垂直出料管内的玻璃液液面，使所述垂直搅拌管内的玻璃液液面距离所述垂直搅拌管的顶部保持安全高度，且所述垂直出料管内的玻璃液液面距离所述垂直出料管的顶部保持安全高度。

17、进一步地，所述安全高度为100-300mm。

18、与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

19、本申请提供一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，通过将冷却管重构为沿垂直轴线盘旋上升的空间螺旋形态，从根本上突破了传统冷却段因引出量提升而必须线性延长直线长度的技术路径。传统设计中，为满足超大引出量所需的换热流程，冷却管直线长度需延伸至十米甚至更长，导致厂房纵向跨度急剧增加、土建投资成本大幅上升，且长跨距扁平管在高温工况下顶部易发生蠕变塌陷，存在严重的安全风险。本申请采用螺旋式冷却散热管替代长直管，将原本沿水平方向延伸的冷却路径沿垂直方向进行“空间折叠”，使相同冷却流程长度所需的纵向空间占用大幅缩减至有限垂直高度内。

20、进一步地，限定螺旋直径d为1500-3000mm、螺旋节距l为300-800mm，并建立螺旋高度h与冷却流程长度ls之间的换算关系，使设计人员能够根据具体的产能要求和厂房空间条件灵活选择最优的螺旋参数组合。通过将螺旋管横截面限定为椭圆形或跑道型扁形结构，宽度600-800mm、高度100-300mm，在保持与传统直线管相同散热表面积的前提下实现路径延长，同时使玻璃液在管内形成浅层流动，有利于内部温度的均匀分布。将垂直搅拌管和垂直出料管内的玻璃液液面与管顶距离控制在100-300mm的安全高度范围内，有效防止了工艺波动、压力调整或温度变化时的溢料或虹吸事故，确保系统长时间稳定运行。

21、进一步地，还采用分段成型工艺将螺旋管划分为圆心角30°-60°的多个管段单元分别压型后组焊，使复杂空间曲线的整体成型转化为若干简单单元的精密加工与组装，截面尺寸偏差可控制在±2mm以内、螺旋轨迹偏差控制在±5mm以内，解决了超长螺旋异形管件的制造难题，分段单元便于运输和现场组装。配套的模块化支撑结构采用仿形耐材模块，容纳腔与管体之间留有2-5mm膨胀间隙并填充陶瓷纤维毯，既能吸收热膨胀又提供柔性支撑；外侧依次包覆高铝纤维毯和微孔纳米隔热板及密封钢板，构成高效保温密封系统，最大限度减少热损失，确保冷却过程的精确温控，同时降低了安装难度和维护成本。

1.一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，其特征在于，包括：垂直搅拌管（1），所述垂直搅拌管（1）的出口端连接有螺旋式冷却散热管（2）的入口端，所述螺旋式冷却散热管（2）的整体走向为沿垂直轴线盘旋上升的空间螺旋形态；所述螺旋式冷却散热管（2）具有确定的螺旋直径和螺旋节距，且所述螺旋式冷却散热管（2）的横截面为扁形结构；

2.根据权利要求1所述的一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，其特征在于，所述螺旋式冷却散热管（2）的螺旋高度与所需冷却流程总长度满足：h ≈ l × (ls / (πd))

3.根据权利要求2所述的一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，其特征在于，所述螺旋直径d为1500-3000mm，所述螺旋节距l为300-800mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，其特征在于，所述扁形结构为椭圆形截面或跑道型截面，所述螺旋式冷却散热管（2）的横截面宽度为600-800mm，所述螺旋式冷却散热管（2）的横截面高度为100-300mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，其特征在于，所述垂直搅拌管（1）内的玻璃液液面距离所述垂直搅拌管（1）的顶部具有100-300mm的安全高度；所述垂直出料管（3）内的玻璃液液面距离所述垂直出料管（3）的顶部具有100-300mm的安全高度。

6.根据权利要求1所述的一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，其特征在于，所述螺旋式冷却散热管（2）由多个沿螺旋路径分段的管段单元组焊而成，每个所述管段单元对应的圆心角为30°-60°。

7.根据权利要求1所述的一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，其特征在于，还包括模块化支撑结构，所述模块化支撑结构由多个沿螺旋方向分层排布的耐材模块构成，每个所述耐材模块设有与所述螺旋式冷却散热管（2）局部外形相匹配的容纳腔。

8.根据权利要求7所述的一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构，其特征在于，所述容纳腔与所述螺旋式冷却散热管（2）的管体之间留有2-5mm的膨胀间隙，所述膨胀间隙内填充有陶瓷纤维毯；所述模块化支撑结构的外侧依次包覆有保温层和密封钢板，所述保温层包括内层的高铝纤维毯和外层的微孔纳米隔热板。

9.一种基于权利要求1至8中任一项所述用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构的冷却方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的一种用于基板玻璃生产的螺旋式冷却散热结构的冷却方法，其特征在于，所述安全高度为100-300mm。