一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐的製作方法
2023-04-24 17:33:51 1
一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐的製作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐，包括成珠爐爐體，在成珠爐爐體從下到上依次設置、且內腔貫通的粉料輸送區、升溫加熱區、高溫瞬膨區、冷卻區及輸出區，本實用新型通過導流旋流裝置的作用，使每個空心玻璃微珠的壁厚較均勻，有效地提高了玻璃原料微粉的球化率和成珠率，還顯著提高了產品的抗壓強度，很好的避免熔融的玻璃微珠與成珠爐內的爐壁和其它元器件碰撞，有效地減少了結爐和粘連現象的產生，適用於各種粒徑的空心玻璃微珠的生產。
【專利說明】一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及玻璃微珠成形設備，具體涉及一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐。
【背景技術】
[0002]高性能空心玻璃微珠是一種中空的圓球粉末狀超輕質無機非金屬材料，是近年發展起來的一種用途廣泛、性能優異的新型輕質材料，其真密度在0.25-0.60g/cm3,粒徑在2-130μπι之間，具有重量輕、體積大、導熱係數低、抗壓強度高、流動性好的特點，以其優良的性能作為一種特殊功能材料，既可作為複合材料的關鍵原料，用於航空航天、海洋探測、化工等軍事、民用及其它高科技領域，尤其是廣泛應用於石油氣井注水泥作業用油井水泥減輕劑，作為輕質骨料，可提高砂漿的易流動性和自抗強度，減少材料收縮率，提高產品綜合性能，其對降低綜合生產成本起到重要的作用。
[0003]自空心玻璃微珠問世以來，如何獲得均勻、輕質、高強度的空心玻璃微珠產品一直是一個技術難題。目前，空心玻璃微珠的成珠爐有各種各樣的結構，結構大體分為以下兩種:
[0004]第一種是自上而下的循環方式，玻璃原料微粉從爐頂送入成珠爐內，經過預熱、瞬時膨化、冷卻、收集，玻璃微珠依靠自身的重量向成珠爐底部下落。此種方法可以獲得玻璃微珠在成珠爐中可靠的停留時間，但對停留時間的控制有一定的難度，並且成珠爐內的高溫氣流的變化也會影響到玻璃微珠的停留時間，更重要的是玻璃微珠在成珠過程中由於重力的作用，成珠的形狀不能達到理想中的球形，而大多數是水滴狀(如圖1所示)，並且在玻璃微珠內部的空心部分往往偏上，玻璃微珠的壁厚差較大，這直接影響到了產品的抗壓強度。
[0005]第二種是採用底部送料由下而上循環的方式，玻璃原料微粉由氣體從成珠爐底部吹入爐腔內，經過預熱、瞬時膨化、冷卻、收集，玻璃微珠的收集是通過軸流風機產生的負壓形成空氣流達到目的的。玻璃微珠在成珠爐內的停留時間可以通過空氣量的大小得到有效控制，但小尺寸的微粒在較大的氣流中容易發生漂浮，比較容易粘結在爐壁上或爐內元器件上生產結爐、粘連等問題。
【發明內容】
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是設計一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐，利用該成珠爐解決了現有空心玻璃微珠成珠爐生產時成型形狀不好，抗壓強度低，容易產生結爐現象從而導致的的產量不高和品質不足的缺陷。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型所採取的技術方案是:一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐，包括成珠爐爐體，在所述成珠爐爐體從下到上依次設置、且內腔貫通的粉料輸送區、升溫加熱區、高溫瞬膨區、冷卻區及輸出區，所述粉料輸送區，是在成珠爐爐體底部設輸送管，輸送管伸入到成珠爐爐體內部，輸送管上端呈錐形，錐口大端與升溫加熱區相通，在爐體外部的輸送管上分別設與粉料輸送器連接的粉料輸入管、與鼓風機連接的空氣輸入管，在輸送管的下端設粉料收集口 ；所述升溫加熱區，是在成珠爐爐體內部設多層導流旋流裝置和加熱元件，導流旋流裝置由呈環狀均布的導流空氣輸入管道、導流管、旋流空氣輸入管道、旋流葉片組成，導流管呈錐形，在升溫加熱區內設溫度傳感器，溫度傳感器與溫控儀連接；所述高溫瞬膨區，是在成珠爐爐體壁上設環狀燃燒器，在環狀燃燒器下部設與導流旋流裝置結構相同的助燃導流旋流裝置，環狀燃燒器設置有多個水平環狀均布的燃燒噴嘴；所述冷卻區，是在成珠爐爐體的爐壁上設分層的循環水冷卻套，循環水冷卻套內壁與高溫瞬膨區相通，外壁下部裝配有冷卻水入口管，相應的外壁對側上部裝配有熱水出口管，冷卻區與成珠爐爐體的爐頂形成密閉爐腔；所述輸出區，是在成珠爐爐體的頂部設伸入成珠爐爐體內部的收集管，收集管在成珠爐爐體內部呈錐形，並與冷卻區相同，成珠爐爐體外部的收集管與旋風分離器和導流風機連接。
[0008]所述成珠爐爐體由保溫材料製成難熔爐體。
[0009]本實用新型採用上述技術方案所設計的一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐，通過導流旋流裝置的作用，可將整個生產過程控制在所要求的範圍和空間內，空心球化的玻璃微珠在成型過程中的自轉和滾動，使每個空心玻璃微珠的壁厚較均勻，有效地提高了玻璃原料微粉的球化率和成珠率，還顯著提高了產品的抗壓強度；同時由於導流旋流裝置的作用，很好的避免熔融的玻璃微珠與成珠爐內的爐壁和其它元器件碰撞，有效地減少了結爐和粘連現象的產生。本實用新型結構簡單，燃燒穩定，通過控制氣流和氣量的大小，控制簡單方便，易於實現程控自動化，適用於各種粒徑的空心玻璃微珠的生產。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1表示現有的自上向下成型的空心玻璃微珠結構示意圖；
[0011]圖2表示本實用新型成珠爐成珠後的空心玻璃微珠結構示意圖；
[0012]圖3表示是本實用新型一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐的結構示意圖；
[0013]圖4表示圖3中導流旋流裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本實用新型一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐的結構作具體說明。
[0015]參見圖1，圖1表示現有的自上向下循環方式成型的空心玻璃微珠結構示意圖，從圖中可顯示，在玻璃微珠內部的空心部分偏上，玻璃微珠的壁厚差較大，產品的抗壓強度就受到影響。
[0016]參見圖3，圖4，本實用新型一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐，包括成珠爐爐體12，成珠爐爐體12由保溫材料製成難熔爐體，在成珠爐爐體12從下到上依次設置粉料輸送區、升溫加熱區、高溫瞬膨區、冷卻區及輸出區，這幾個區內腔貫通。在成珠爐爐體12的底部19設輸送管20，輸送管20伸入到成珠爐爐體12內部，輸送管20上端呈錐形，錐口大端與升溫加熱區相通，在爐體12的外部的輸送管20上分別設與粉料輸送器連接的粉料輸入管3、與鼓風機連接的空氣輸入管21，在輸送管20的下端設粉料收集口 2，粉料收集口 2通過粉料收集開關I控制，此構成本實用新型的粉料輸送區。在成珠爐爐體12內部設多層導流旋流裝置16和高溫電阻帶5組成的加熱元件，高溫電阻帶5與加熱元件接線柱4連接，導流旋流裝置16由呈環狀均布的導流空氣輸入管道24、導流管23、旋流空氣輸入管道22、旋流葉片25組成，導流管23呈錐形，導流空氣入口 18與導流空氣輸入管道24連接，旋流空氣入口 17與旋流空氣輸入管道22連接，在升溫加熱區內設溫度傳感器(圖中未示)，溫度傳感器與溫控儀(圖中未示)連接，此構成本實用新型的升溫加熱區。在成珠爐爐體12的壁上設環狀燃燒器6，在環狀燃燒器6的下部設與導流旋流裝置16結構相同的助燃導流旋流裝置，環狀燃燒器6設置有多個水平環狀均布的燃燒噴嘴，天然氣管道入口 14與旋轉阻燃氧氣入口 15連接在成珠爐爐體12的爐腔內，此構成本實用新型的高溫瞬膨區。在成珠爐爐體12的爐壁上設分層的循環水冷卻套8，循環水冷卻套8的內壁與高溫瞬膨區相通，外壁下部裝配有冷卻水入口管13，在相應的外壁對側上部裝配有熱水出口管7，冷卻區與成珠爐爐體12的爐頂11形成密閉爐腔，此構成本實用新型的冷卻區。在成珠爐爐體12的爐頂11設伸入成珠爐爐體12內部的收集管9，收集管9在成珠爐爐體12內部呈錐形，並與冷卻區相同，成珠爐爐體12外部的收集管10與旋風分離器和導流風機連接，此構成本實用新型的輸出區。
[0017]本實用新型在送入玻璃原料微粉前首先要關閉粉料輸入管3的閥門，高溫電阻帶5通電開始預熱，同時開啟送料鼓風機、導流旋流裝置16、旋風分離器和軸流風機，使送料空氣進入珠爐爐體12的爐腔並逐漸形成穩定的螺旋上升空氣流，當珠爐爐體12爐腔內溫度達要生產要求時，粉料輸入管3入口開關開通並開始向輸送管20內送粉料。
[0018]本實用新型成珠爐送料方式採用下進料方式，送料鼓風機帶動粉料進入粉料輸入管3成為混合氣流，進入成珠爐並呈扇面向上發散，導流旋流裝置16發送的氣流帶動混合氣流在限定的範圍內逐步螺旋上升，高溫電阻帶5產生的熱量對空氣及玻璃原料微粉進行加熱，溫度逐漸升高，使玻璃原料微粉也逐漸向半熔融狀態、熔融狀態轉變，在螺旋上升和狀態轉變的同時，玻璃原料微粉由於氣流的帶動自身也在自轉或翻滾，使自身狀態逐漸向圓球狀過度並且使微粉內的空氣慢慢聚集形成二次泡核。玻璃原料微粉上升到高溫瞬膨區被有氧氣助燃的天然氣產生的高溫火焰快速加熱，玻璃原料微粉內部的二次泡核快速膨脹形成空心玻璃微珠。本實用新型以加熱膨脹時間的長短控制空心玻璃微珠粒徑的大小。空心玻璃微珠成珠後直接進入了冷卻區，微珠表面溫度下降到一定的溫度後被軸流風機和旋風分離器抽走收集，完成了 一個工作流程。
[0019]圖2表示本實用新型成珠爐成珠後的空心玻璃微珠結構示意圖，從圖中看出，利用本實用新型所成珠後的空心玻璃微珠壁厚較均勻，抗壓強度得到了提高。
【權利要求】
1.一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐，包括成珠爐爐體，其特徵在於:在所述成珠爐爐體從下到上依次設置、且內腔貫通的粉料輸送區、升溫加熱區、高溫瞬膨區、冷卻區及輸出區，所述粉料輸送區，是在成珠爐爐體底部設輸送管，輸送管伸入到成珠爐爐體內部，輸送管上端呈錐形，錐口大端與升溫加熱區相通，在爐體外部的輸送管上分別設與粉料輸送器連接的粉料輸入管、與鼓風機連接的空氣輸入管，在輸送管的下端設粉料收集口 ；所述升溫加熱區，是在成珠爐爐體內部設多層導流旋流裝置和加熱元件，導流旋流裝置由呈環狀均布的導流空氣輸入管道、導流管、旋流空氣輸入管道、旋流葉片組成，導流管呈錐形，在升溫加熱區內設溫度傳感器，溫度傳感器與溫控儀連接；所述高溫瞬膨區，是在成珠爐爐體壁上設環狀燃燒器，在環狀燃燒器下部設與導流旋流裝置結構相同的助燃導流旋流裝置，環狀燃燒器設置有多個水平環狀均布的燃燒噴嘴；所述冷卻區，是在成珠爐爐體的爐壁上設分層的循環水冷卻套，循環水冷卻套內壁與高溫瞬膨區相通，外壁下部裝配有冷卻水入口管，相應的外壁對側上部裝配有熱水出口管，冷卻區與成珠爐爐體的爐頂形成密閉爐腔；所述輸出區，是在成珠爐爐體的頂部設伸入成珠爐爐體內部的收集管，收集管在成珠爐爐體內部呈錐形，並與冷卻區相同，成珠爐爐體外部的收集管與旋風分離器和導流風機連接。
2.根據權利要求1所述的一種高強度低密度閉孔空心玻璃微珠成珠爐，其特徵在於:所述成珠爐爐體由保溫材料製成難熔爐體。
【文檔編號】C03B19/10GK203794774SQ201420160180
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】高巍, 吳夫可, 劉昇平, 崔榮輝, 李衛國, 沈魯洲 申請人:南陽市弘創石油技術開發有限公司, 南陽市康悅石油技術開發有限公司