專利名稱：一種空心玻璃微珠成珠爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于玻璃成形設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于生產(chǎn)高強度空心玻璃微珠的成珠爐。
背景技術(shù)：
高強度空心玻璃微珠是一種新型無機非金屬球形多功能材料，具有粒度小、圓度好、質(zhì)輕、隔音、耐高溫、耐磨、耐堿強度高、機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性好等特點，以其優(yōu)良的性能既可作為復(fù)合材料的關(guān)鍵原料，也可以作為特殊功能材料，在航空航天、海洋探測、石油、 化工等軍事、民用及其他高科技領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。長期以來，如何通過簡捷的操作，獲得均勻、良好、高產(chǎn)的輕質(zhì)玻璃微珠產(chǎn)品是一個技術(shù)難題。目前，大部分空心微珠成珠爐仍采用底部送料向上循環(huán)的方式，玻璃原料微粉由氣體從爐體底部吹入燃燒室，膨脹后密度較小的微珠在爐體上部或底部進入收集器，普遍認為這種下進料的循環(huán)方式，由于延長了膨脹熱處理時間，可以增加膨脹微珠的產(chǎn)量。但實踐表明，這種方式并未提高產(chǎn)量，而且存在微珠結(jié)爐、粘連的問題。這是由于①、物料從底部進入并向上循環(huán)，需要相應(yīng)慢速的空氣流，小尺寸的微粒在較大的氣流中容易發(fā)生漂浮。當(dāng)燃氣產(chǎn)生的高溫氣流具有一定速度時，延長了燃燒段下方的微粒在高溫氣流中的停留時間，雖然在停留過程中可能會使得一些微粒膨脹，但是這些微粒會被大部分原先快速膨脹后的微粒排擠出，更甚，微粒會粘接在爐壁上發(fā)生結(jié)爐；另外，膨脹熱處理時間的延長， 也使得微粒由于受熱時間過長而處于粘性狀態(tài)，也較容易粘附在生產(chǎn)設(shè)備壁面產(chǎn)生結(jié)爐， 或者與其它微粒粘連形成聚合物。②、膨脹后微粒如長時間處于燃燒高溫環(huán)境下，本身包含的易擴散的膨脹氣體，在微粒膨脹變形后，易產(chǎn)生外漏，從而使微珠顆粒密度增大。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種空心玻璃微珠成珠爐，解決了現(xiàn)有空心微珠爐生產(chǎn)時容易產(chǎn)生結(jié)爐現(xiàn)象，及微珠粘接導(dǎo)致的產(chǎn)量不高和品質(zhì)不足的缺點。本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種空心玻璃微珠成珠爐，包括從上到下依次設(shè)置、且內(nèi)腔貫通的高溫瞬膨段、淬火段、隔熱段、正火段、回火段以及預(yù)選料段，其中，高溫瞬膨段包括爐頂外殼，爐頂外殼的內(nèi)部設(shè)置有保溫材料制成的難熔爐頂，難熔爐頂?shù)膬?nèi)部向下開通為燃燒室，難熔爐頂與爐頂外殼之間形成第一空腔，難熔爐頂?shù)捻敳堪惭b有燃燒噴嘴，燃燒噴嘴的側(cè)壁上連通安裝有用于進料的混合氣入口，燃燒噴嘴的下端伸入在燃燒室的內(nèi)部，在燃燒室內(nèi)且位于燃燒噴嘴的下方設(shè)置有上大下小的燃燒室下錐，燃燒室下錐的下端與淬火段連通，燃燒室下錐的側(cè)壁上開有多個氣柵孔，且燃燒室下錐與爐頂外殼之間形成第二空腔，爐頂外殼的側(cè)壁安裝有氣柵氣體進氣管、第一冷空氣入口管以及熱空氣出口管，氣柵氣體進氣管與第一空腔相連通，第一冷空氣入口管和熱空氣出口管均與第二空腔相連通。淬火段包括與爐頂外殼相連接的第一殼體，第一殼體內(nèi)設(shè)置有與燃燒室下錐下端
3相連通的內(nèi)筒，內(nèi)筒和第一殼體之間形成冷空氣流通間隙，第一殼體上連接有第二冷空氣入口管，內(nèi)筒上開有多個第一通氣孔。隔熱段包括第二殼體，環(huán)繞第二殼體的內(nèi)壁設(shè)置有隔熱材料層。正火段包括雙套筒結(jié)構(gòu)的水冷套，水冷套的內(nèi)筒與隔熱段相連通，在水冷套的內(nèi)筒與水冷套的外筒之間連接有冷水入口管和熱水出口管，其中，冷水入口管位于水冷套的下部，熱水出口管位于冷水入口管對側(cè)一方的上部?；鼗鸲伟ㄅc正火段相連接的下套筒，下套筒的下部伸入在第四殼體內(nèi)，并在下套筒和第四殼體之間開有多個第二通氣孔，多個第二通氣孔均與第四殼體的內(nèi)腔相連通。預(yù)選料段包括與回火段相連接的錐形預(yù)選器，預(yù)選器的側(cè)壁連接有輕質(zhì)料出口， 預(yù)選器的底部通過出料器連接有粗料出口。本實用新型適用燃燒穩(wěn)定，能減少廢氣排放，并能快速提升燃燒區(qū)工作溫度。其采用高溫瞬膨技術(shù)，含膨脹劑的玻璃微粉通過氣體介質(zhì)從爐頂外殼頂部氣力吹入，在快速通過燃燒室的過程中，瞬間膨脹形成具有多孔壁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空心微珠，繼而進入淬火段進行驟冷球化處理成形，然后依次經(jīng)隔熱段、正火段和回火段在爐體底部收集，經(jīng)預(yù)選器篩選出不同規(guī)格的產(chǎn)品。本實用新型生產(chǎn)的空心玻璃微珠的內(nèi)部為多孔壁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不同于現(xiàn)有普通空心微珠單一空心球體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可在本質(zhì)上提高空心微珠的強度性能，大幅度提高高強度產(chǎn)品的產(chǎn)量；且膨脹率產(chǎn)量高，密度低，強度高，改善了目前空心微珠爐結(jié)爐現(xiàn)象及微珠粘接導(dǎo)致的產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)的不足，可實現(xiàn)空心微珠的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

圖1是本實用新型一種空心玻璃微珠成珠爐的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1.爐頂外殼，2.難熔爐頂，3.燃燒室，4.第一空腔，5.燃燒噴嘴，6.混合氣入口，7.氣柵氣體進氣管，8.燃燒室下錐，9.氣柵孔，10.第二空腔，11.第一冷空氣入口管， 12.熱空氣出口管，13.內(nèi)筒，14.第二冷空氣入口管，15.第一通氣孔，16.第二殼體，17.隔熱材料層，18.水冷套，19.熱水出口管，20.冷水入口管，21.下套筒，22.第四殼體，23.第二通氣孔，24.預(yù)選器，25.輕質(zhì)料出口，26.出料器，27.粗料出口。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。如圖1所示，本實用新型一種空心玻璃微珠成珠爐，包括從上到下依次設(shè)置、且內(nèi)腔貫通的高溫瞬膨段、淬火段、隔熱段、正火段、回火段以及預(yù)選料段，其中，高溫瞬膨段包括爐頂外殼1，爐頂外殼1的內(nèi)部設(shè)置有難熔爐頂2，難熔爐頂2由保溫材料制成，難熔爐頂 2的內(nèi)部向下開通為燃燒室3，難熔爐頂2的外壁與爐頂外殼1的內(nèi)壁形成第一空腔4，難熔爐頂2的頂部安裝有燃燒噴嘴5，燃燒噴嘴5的側(cè)壁上連通安裝有混合氣入口 6，混合氣入口 6用于進料，燃燒噴嘴5的下端伸入在燃燒室3的內(nèi)部，在燃燒室3內(nèi)且位于燃燒噴嘴 5的下方設(shè)置有燃燒室下錐8，燃燒室下錐8上大下小，且燃燒室下錐8的下端與淬火段連通，燃燒室下錐8的側(cè)壁上開有多個氣柵孔9，燃燒室下錐8的外壁與爐頂外殼1的內(nèi)壁之間形成第二空腔10，爐頂外殼1的側(cè)壁安裝有氣柵氣體進氣管7、第一冷空氣入口管11以
4及熱空氣出口管12，氣柵氣體進氣管7位于爐頂外殼1的上部且與第一空腔4相連通，第一冷空氣入口管11和熱空氣出口管12位于爐頂外殼1的下部且均與第二空腔10相連通。淬火段包括第一殼體，第一殼體與爐頂外殼1相連接，第一殼體內(nèi)設(shè)置有內(nèi)筒13， 內(nèi)筒13與燃燒室下錐8下端相連通，內(nèi)筒13和第一殼體之間形成冷空氣流通間隙，第一殼體上連接有第二冷空氣入口管14，內(nèi)筒13上開有多個第一通氣孔15。隔熱段包括第二殼體16，環(huán)繞第二殼體16的內(nèi)壁設(shè)置有隔熱材料層17。正火段包括雙套筒結(jié)構(gòu)的水冷套18，水冷套18的內(nèi)筒與隔熱段相連通，在水冷套 18的內(nèi)筒與水冷套18的外筒之間連接有冷水入口管20和熱水出口管19，其中，冷水入口管20位于水冷套18的下部，熱水出口管19位于冷水入口管20對側(cè)一方的上部，為下進上出配置?；鼗鸲伟ㄅc正火段相連接的下套筒21，下套筒21的下部伸入在第四殼體22內(nèi)， 并在下套筒21和第四殼體22之間開有多個第二通氣孔23，多個第二通氣孔23均與第四殼體22的內(nèi)腔相連通。預(yù)選料段包括與回火段相連接的錐形預(yù)選器M，預(yù)選器M的側(cè)壁連接有輕質(zhì)料出口 25，預(yù)選器M的底部通過出料器沈連接有粗料出口 27。本實用新型在使用時，采用上進料的方式，含膨脹劑的玻璃微粉通過氣體介質(zhì)通過混合氣入口 6從爐頂外殼1頂部氣力吹入，由于燃燒噴嘴5位于爐頂外殼1頂部，因此火焰方向向下。玻璃微粉在向下氣流的推動下，在快速通過燃燒室3的過程中，燃燒室3的內(nèi)部形成重熔區(qū)，玻璃微粉瞬間膨脹形成具有多孔壁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空心微珠。其中，較短膨脹時間t < 0. 4秒，避免了微粒間的粘接與結(jié)爐，有利于速溫的調(diào)節(jié)和精準(zhǔn)控制，可以穩(wěn)定玻璃微珠均衡獲的焦耳熱而膨脹，從而減少缺陷微珠的產(chǎn)生，提高成珠率，生產(chǎn)出性能更好的產(chǎn)品。繼而進入淬火段經(jīng)驟冷球化處理成形，隔熱段用于隔離淬火段與正火段之間的溫度，在正火段經(jīng)水冷套18的繼續(xù)冷卻，水冷套18用于對高溫玻璃微珠和爐內(nèi)氣體緩冷，在回火段內(nèi)，通過常溫空氣對高溫高溫玻璃微珠和爐內(nèi)氣體繼續(xù)緩冷，最后，在預(yù)選料段，膨脹后的玻璃微粒會通過輕質(zhì)料出口 25抽出，再通過一種或多種方式從夾帶燃氣中沉積出來，未膨脹微粒以及粘接形成的粗糙微粒沉積在預(yù)選器M下部的錐斗內(nèi)，經(jīng)出料器沈和粗料出口 27排出。經(jīng)試驗，小部分粘接的初始產(chǎn)品通常被篩除，篩除率是總初始產(chǎn)品重量的1 2%。本實用新型允許使用更為廣泛的原料，特別是可以對含有殘余澄清劑較低的顆粒進行處理。所生產(chǎn)的空心玻璃微珠適用于大深度海洋浮體材料生產(chǎn)及低壓易漏油氣田勘探井，低密度水泥槳和低密度鉆井液的減輕劑。
權(quán)利要求1.一種空心玻璃微珠成珠爐，其特征在于，包括從上到下依次設(shè)置、且內(nèi)腔貫通的高溫瞬膨段、淬火段、隔熱段、正火段、回火段以及預(yù)選料段，其中，所述高溫瞬膨段包括爐頂外殼(1)，所述爐頂外殼(1)的內(nèi)部設(shè)置有保溫材料制成的難熔爐頂O)，所述難熔爐頂(2) 的內(nèi)部向下開通為燃燒室(3)，所述難熔爐頂O)與所述爐頂外殼(1)之間形成第一空腔 G)，所述難熔爐頂O)的頂部安裝有燃燒噴嘴(5)，所述燃燒噴嘴(5)的側(cè)壁上連通安裝有用于進料的混合氣入口(6)，所述燃燒噴嘴(5)的下端伸入在所述燃燒室(3)的內(nèi)部，在所述燃燒室(3)內(nèi)且位于所述燃燒噴嘴(5)的下方設(shè)置有上大下小的燃燒室下錐(8)，所述燃燒室下錐(8)的下端與所述淬火段連通，所述燃燒室下錐(8)的側(cè)壁上開有多個氣柵孔(9)，且所述燃燒室下錐⑶與所述爐頂外殼⑴之間形成第二空腔(10)，所述爐頂外殼 (1)的側(cè)壁安裝有氣柵氣體進氣管(7)、第一冷空氣入口管(11)以及熱空氣出口管(12)，所述氣柵氣體進氣管(7)與所述第一空腔(4)相連通，所述第一冷空氣入口管(11)和熱空氣出口管(12)均與所述第二空腔(10)相連通。
2.按照權(quán)利要求1所述的空心玻璃微珠成珠爐，其特征在于，所述淬火段包括與所述爐頂外殼(1)相連接的第一殼體，所述第一殼體內(nèi)設(shè)置有與所述燃燒室下錐(8)下端相連通的內(nèi)筒(13)，所述內(nèi)筒(1 和所述第一殼體之間形成冷空氣流通間隙，所述第一殼體上連接有第二冷空氣入口管(14)，所述內(nèi)筒(1 上開有多個第一通氣孔(15)。
3.按照權(quán)利要求1所述的空心玻璃微珠成珠爐，其特征在于，所述隔熱段包括第二殼體(16)，環(huán)繞所述第二殼體(16)的內(nèi)壁設(shè)置有隔熱材料層(17)。
4.按照權(quán)利要求1所述的空心玻璃微珠成珠爐，其特征在于，所述正火段包括雙套筒結(jié)構(gòu)的水冷套(18)，所述水冷套(18)的內(nèi)筒與所述隔熱段相連通，在所述水冷套(18)的內(nèi)筒與水冷套(18)的外筒之間連接有冷水入口管00)和熱水出口管(19)，其中，所述冷水入口管00)位于所述水冷套(18)的下部，所述熱水出口管(19)位于所述冷水入口管00) 對側(cè)一方的上部。
5.按照權(quán)利要求1所述的空心玻璃微珠成珠爐，其特征在于，所述回火段包括與所述正火段相連接的下套筒(21)，所述下套筒的下部伸入在第四殼體02)內(nèi)，并在所述下套筒和所述第四殼體0 之間開有多個第二通氣孔(23)，所述多個第二通氣孔03) 均與所述第四殼體0 的內(nèi)腔相連通。
6.按照權(quán)利要求1所述的空心玻璃微珠成珠爐，其特征在于，所述預(yù)選料段包括與所述回火段相連接的錐形預(yù)選器(M)，所述預(yù)選器04)的側(cè)壁連接有輕質(zhì)料出口(25)，所述預(yù)選器04)的底部通過出料器06)連接有粗料出口⑵)。
專利摘要本實用新型公開了一種空心玻璃微珠成珠爐，包括從上到下依次設(shè)置的高溫瞬膨段、淬火段、隔熱段、正火段、回火段以及預(yù)選料段，高溫瞬膨段包括爐頂外殼，爐頂外殼內(nèi)設(shè)置有開有燃燒室的難熔爐頂，難熔爐頂與爐頂外殼之間形成第一空腔，難熔爐頂?shù)捻敳堪惭b有燃燒噴嘴，燃燒噴嘴上安裝有混合氣入口，燃燒噴嘴的下端伸入在燃燒室的內(nèi)部，在燃燒室內(nèi)設(shè)置有燃燒室下錐，燃燒室下錐的下端與淬火段連通，燃燒室下錐上開有多個氣柵孔且與爐頂外殼之間形成第二空腔，爐頂外殼的側(cè)壁安裝有氣柵氣體進氣管、第一冷空氣入口管以及熱空氣出口管。本實用新型解決了現(xiàn)有空心微珠爐生產(chǎn)時容易產(chǎn)生結(jié)爐現(xiàn)象，及微珠粘接導(dǎo)致的產(chǎn)量不高和品質(zhì)不足的缺點。
文檔編號C03B19/10GK202072604SQ201120138268
公開日2011年12月14日 申請日期2011年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月4日
發(fā)明者王群力 申請人:西安理工大學(xué)