专利名称：一种空心玻璃微珠成珠炉的制作方法
技术领域：
本实用新型属于玻璃成形设备技术领域，具体涉及一种用于生产高强度空心玻璃微珠的成珠炉。
背景技术：
高强度空心玻璃微珠是一种新型无机非金属球形多功能材料，具有粒度小、圆度好、质轻、隔音、耐高温、耐磨、耐碱强度高、机械性能和化学稳定性好等特点，以其优良的性能既可作为复合材料的关键原料，也可以作为特殊功能材料，在航空航天、海洋探测、石油、 化工等军事、民用及其他高科技领域都具有广泛的应用前景。长期以来，如何通过简捷的操作，获得均勻、良好、高产的轻质玻璃微珠产品是一个技术难题。目前，大部分空心微珠成珠炉仍采用底部送料向上循环的方式，玻璃原料微粉由气体从炉体底部吹入燃烧室，膨胀后密度较小的微珠在炉体上部或底部进入收集器，普遍认为这种下进料的循环方式，由于延长了膨胀热处理时间，可以增加膨胀微珠的产量。但实践表明，这种方式并未提高产量，而且存在微珠结炉、粘连的问题。这是由于①、物料从底部进入并向上循环，需要相应慢速的空气流，小尺寸的微粒在较大的气流中容易发生漂浮。当燃气产生的高温气流具有一定速度时，延长了燃烧段下方的微粒在高温气流中的停留时间，虽然在停留过程中可能会使得一些微粒膨胀，但是这些微粒会被大部分原先快速膨胀后的微粒排挤出，更甚，微粒会粘接在炉壁上发生结炉；另外，膨胀热处理时间的延长， 也使得微粒由于受热时间过长而处于粘性状态，也较容易粘附在生产设备壁面产生结炉， 或者与其它微粒粘连形成聚合物。②、膨胀后微粒如长时间处于燃烧高温环境下，本身包含的易扩散的膨胀气体，在微粒膨胀变形后，易产生外漏，从而使微珠颗粒密度增大。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种空心玻璃微珠成珠炉，解决了现有空心微珠炉生产时容易产生结炉现象，及微珠粘接导致的产量不高和品质不足的缺点。本实用新型所采用的技术方案是，一种空心玻璃微珠成珠炉，包括从上到下依次设置、且内腔贯通的高温瞬膨段、淬火段、隔热段、正火段、回火段以及预选料段，其中，高温瞬膨段包括炉顶外壳，炉顶外壳的内部设置有保温材料制成的难熔炉顶，难熔炉顶的内部向下开通为燃烧室，难熔炉顶与炉顶外壳之间形成第一空腔，难熔炉顶的顶部安装有燃烧喷嘴，燃烧喷嘴的侧壁上连通安装有用于进料的混合气入口，燃烧喷嘴的下端伸入在燃烧室的内部，在燃烧室内且位于燃烧喷嘴的下方设置有上大下小的燃烧室下锥，燃烧室下锥的下端与淬火段连通，燃烧室下锥的侧壁上开有多个气栅孔，且燃烧室下锥与炉顶外壳之间形成第二空腔，炉顶外壳的侧壁安装有气栅气体进气管、第一冷空气入口管以及热空气出口管，气栅气体进气管与第一空腔相连通，第一冷空气入口管和热空气出口管均与第二空腔相连通。淬火段包括与炉顶外壳相连接的第一壳体，第一壳体内设置有与燃烧室下锥下端
3相连通的内筒，内筒和第一壳体之间形成冷空气流通间隙，第一壳体上连接有第二冷空气入口管，内筒上开有多个第一通气孔。隔热段包括第二壳体，环绕第二壳体的内壁设置有隔热材料层。正火段包括双套筒结构的水冷套，水冷套的内筒与隔热段相连通，在水冷套的内筒与水冷套的外筒之间连接有冷水入口管和热水出口管，其中，冷水入口管位于水冷套的下部，热水出口管位于冷水入口管对侧一方的上部。回火段包括与正火段相连接的下套筒，下套筒的下部伸入在第四壳体内，并在下套筒和第四壳体之间开有多个第二通气孔，多个第二通气孔均与第四壳体的内腔相连通。预选料段包括与回火段相连接的锥形预选器，预选器的侧壁连接有轻质料出口， 预选器的底部通过出料器连接有粗料出口。本实用新型适用燃烧稳定，能减少废气排放，并能快速提升燃烧区工作温度。其采用高温瞬膨技术，含膨胀剂的玻璃微粉通过气体介质从炉顶外壳顶部气力吹入，在快速通过燃烧室的过程中，瞬间膨胀形成具有多孔壁网状结构的空心微珠，继而进入淬火段进行骤冷球化处理成形，然后依次经隔热段、正火段和回火段在炉体底部收集，经预选器筛选出不同规格的产品。本实用新型生产的空心玻璃微珠的内部为多孔壁网状结构，不同于现有普通空心微珠单一空心球体结构，这种结构可在本质上提高空心微珠的强度性能，大幅度提高高强度产品的产量；且膨胀率产量高，密度低，强度高，改善了目前空心微珠炉结炉现象及微珠粘接导致的产量和产品品质的不足，可实现空心微珠的工业化规模生产。
图1是本实用新型一种空心玻璃微珠成珠炉的结构示意图；其中，1.炉顶外壳，2.难熔炉顶，3.燃烧室，4.第一空腔，5.燃烧喷嘴，6.混合气入口，7.气栅气体进气管，8.燃烧室下锥，9.气栅孔，10.第二空腔，11.第一冷空气入口管， 12.热空气出口管，13.内筒，14.第二冷空气入口管，15.第一通气孔，16.第二壳体，17.隔热材料层，18.水冷套，19.热水出口管，20.冷水入口管，21.下套筒，22.第四壳体，23.第二通气孔，24.预选器，25.轻质料出口，26.出料器，27.粗料出口。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。如图1所示，本实用新型一种空心玻璃微珠成珠炉，包括从上到下依次设置、且内腔贯通的高温瞬膨段、淬火段、隔热段、正火段、回火段以及预选料段，其中，高温瞬膨段包括炉顶外壳1，炉顶外壳1的内部设置有难熔炉顶2，难熔炉顶2由保温材料制成，难熔炉顶 2的内部向下开通为燃烧室3，难熔炉顶2的外壁与炉顶外壳1的内壁形成第一空腔4，难熔炉顶2的顶部安装有燃烧喷嘴5，燃烧喷嘴5的侧壁上连通安装有混合气入口 6，混合气入口 6用于进料，燃烧喷嘴5的下端伸入在燃烧室3的内部，在燃烧室3内且位于燃烧喷嘴 5的下方设置有燃烧室下锥8，燃烧室下锥8上大下小，且燃烧室下锥8的下端与淬火段连通，燃烧室下锥8的侧壁上开有多个气栅孔9，燃烧室下锥8的外壁与炉顶外壳1的内壁之间形成第二空腔10，炉顶外壳1的侧壁安装有气栅气体进气管7、第一冷空气入口管11以
4及热空气出口管12，气栅气体进气管7位于炉顶外壳1的上部且与第一空腔4相连通，第一冷空气入口管11和热空气出口管12位于炉顶外壳1的下部且均与第二空腔10相连通。淬火段包括第一壳体，第一壳体与炉顶外壳1相连接，第一壳体内设置有内筒13， 内筒13与燃烧室下锥8下端相连通，内筒13和第一壳体之间形成冷空气流通间隙，第一壳体上连接有第二冷空气入口管14，内筒13上开有多个第一通气孔15。隔热段包括第二壳体16，环绕第二壳体16的内壁设置有隔热材料层17。正火段包括双套筒结构的水冷套18，水冷套18的内筒与隔热段相连通，在水冷套 18的内筒与水冷套18的外筒之间连接有冷水入口管20和热水出口管19，其中，冷水入口管20位于水冷套18的下部，热水出口管19位于冷水入口管20对侧一方的上部，为下进上出配置。回火段包括与正火段相连接的下套筒21，下套筒21的下部伸入在第四壳体22内， 并在下套筒21和第四壳体22之间开有多个第二通气孔23，多个第二通气孔23均与第四壳体22的内腔相连通。预选料段包括与回火段相连接的锥形预选器M，预选器M的侧壁连接有轻质料出口 25，预选器M的底部通过出料器沈连接有粗料出口 27。本实用新型在使用时，采用上进料的方式，含膨胀剂的玻璃微粉通过气体介质通过混合气入口 6从炉顶外壳1顶部气力吹入，由于燃烧喷嘴5位于炉顶外壳1顶部，因此火焰方向向下。玻璃微粉在向下气流的推动下，在快速通过燃烧室3的过程中，燃烧室3的内部形成重熔区，玻璃微粉瞬间膨胀形成具有多孔壁网状结构的空心微珠。其中，较短膨胀时间t < 0. 4秒，避免了微粒间的粘接与结炉，有利于速温的调节和精准控制，可以稳定玻璃微珠均衡获的焦耳热而膨胀，从而减少缺陷微珠的产生，提高成珠率，生产出性能更好的产品。继而进入淬火段经骤冷球化处理成形，隔热段用于隔离淬火段与正火段之间的温度，在正火段经水冷套18的继续冷却，水冷套18用于对高温玻璃微珠和炉内气体缓冷，在回火段内，通过常温空气对高温高温玻璃微珠和炉内气体继续缓冷，最后，在预选料段，膨胀后的玻璃微粒会通过轻质料出口 25抽出，再通过一种或多种方式从夹带燃气中沉积出来，未膨胀微粒以及粘接形成的粗糙微粒沉积在预选器M下部的锥斗内，经出料器沈和粗料出口 27排出。经试验，小部分粘接的初始产品通常被筛除，筛除率是总初始产品重量的1 2%。本实用新型允许使用更为广泛的原料，特别是可以对含有残余澄清剂较低的颗粒进行处理。所生产的空心玻璃微珠适用于大深度海洋浮体材料生产及低压易漏油气田勘探井，低密度水泥桨和低密度钻井液的减轻剂。
权利要求1.一种空心玻璃微珠成珠炉，其特征在于，包括从上到下依次设置、且内腔贯通的高温瞬膨段、淬火段、隔热段、正火段、回火段以及预选料段，其中，所述高温瞬膨段包括炉顶外壳(1)，所述炉顶外壳(1)的内部设置有保温材料制成的难熔炉顶O)，所述难熔炉顶(2) 的内部向下开通为燃烧室(3)，所述难熔炉顶O)与所述炉顶外壳(1)之间形成第一空腔 G)，所述难熔炉顶O)的顶部安装有燃烧喷嘴(5)，所述燃烧喷嘴(5)的侧壁上连通安装有用于进料的混合气入口(6)，所述燃烧喷嘴(5)的下端伸入在所述燃烧室(3)的内部，在所述燃烧室(3)内且位于所述燃烧喷嘴(5)的下方设置有上大下小的燃烧室下锥(8)，所述燃烧室下锥(8)的下端与所述淬火段连通，所述燃烧室下锥(8)的侧壁上开有多个气栅孔(9)，且所述燃烧室下锥⑶与所述炉顶外壳⑴之间形成第二空腔(10)，所述炉顶外壳 (1)的侧壁安装有气栅气体进气管(7)、第一冷空气入口管(11)以及热空气出口管(12)，所述气栅气体进气管(7)与所述第一空腔(4)相连通，所述第一冷空气入口管(11)和热空气出口管(12)均与所述第二空腔(10)相连通。
2.按照权利要求1所述的空心玻璃微珠成珠炉，其特征在于，所述淬火段包括与所述炉顶外壳(1)相连接的第一壳体，所述第一壳体内设置有与所述燃烧室下锥(8)下端相连通的内筒(13)，所述内筒(1 和所述第一壳体之间形成冷空气流通间隙，所述第一壳体上连接有第二冷空气入口管(14)，所述内筒(1 上开有多个第一通气孔(15)。
3.按照权利要求1所述的空心玻璃微珠成珠炉，其特征在于，所述隔热段包括第二壳体(16)，环绕所述第二壳体(16)的内壁设置有隔热材料层(17)。
4.按照权利要求1所述的空心玻璃微珠成珠炉，其特征在于，所述正火段包括双套筒结构的水冷套(18)，所述水冷套(18)的内筒与所述隔热段相连通，在所述水冷套(18)的内筒与水冷套(18)的外筒之间连接有冷水入口管00)和热水出口管(19)，其中，所述冷水入口管00)位于所述水冷套(18)的下部，所述热水出口管(19)位于所述冷水入口管00) 对侧一方的上部。
5.按照权利要求1所述的空心玻璃微珠成珠炉，其特征在于，所述回火段包括与所述正火段相连接的下套筒(21)，所述下套筒的下部伸入在第四壳体02)内，并在所述下套筒和所述第四壳体0 之间开有多个第二通气孔(23)，所述多个第二通气孔03) 均与所述第四壳体0 的内腔相连通。
6.按照权利要求1所述的空心玻璃微珠成珠炉，其特征在于，所述预选料段包括与所述回火段相连接的锥形预选器(M)，所述预选器04)的侧壁连接有轻质料出口(25)，所述预选器04)的底部通过出料器06)连接有粗料出口⑵)。
专利摘要本实用新型公开了一种空心玻璃微珠成珠炉，包括从上到下依次设置的高温瞬膨段、淬火段、隔热段、正火段、回火段以及预选料段，高温瞬膨段包括炉顶外壳，炉顶外壳内设置有开有燃烧室的难熔炉顶，难熔炉顶与炉顶外壳之间形成第一空腔，难熔炉顶的顶部安装有燃烧喷嘴，燃烧喷嘴上安装有混合气入口，燃烧喷嘴的下端伸入在燃烧室的内部，在燃烧室内设置有燃烧室下锥，燃烧室下锥的下端与淬火段连通，燃烧室下锥上开有多个气栅孔且与炉顶外壳之间形成第二空腔，炉顶外壳的侧壁安装有气栅气体进气管、第一冷空气入口管以及热空气出口管。本实用新型解决了现有空心微珠炉生产时容易产生结炉现象，及微珠粘接导致的产量不高和品质不足的缺点。
文档编号C03B19/10GK202072604SQ201120138268
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日
发明者王群力 申请人:西安理工大学