一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉的制作方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉，包括成珠炉炉体，在成珠炉炉体从下到上依次设置、且内腔贯通的粉料输送区、升温加热区、高温瞬膨区、冷却区及输出区，本实用新型通过导流旋流装置的作用，使每个空心玻璃微珠的壁厚较均匀，有效地提高了玻璃原料微粉的球化率和成珠率，还显著提高了产品的抗压强度，很好的避免熔融的玻璃微珠与成珠炉内的炉壁和其它元器件碰撞，有效地减少了结炉和粘连现象的产生，适用于各种粒径的空心玻璃微珠的生产。
【专利说明】一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及玻璃微珠成形设备，具体涉及一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉。
【背景技术】
[0002]高性能空心玻璃微珠是一种中空的圆球粉末状超轻质无机非金属材料，是近年发展起来的一种用途广泛、性能优异的新型轻质材料，其真密度在0.25-0.60g/cm3,粒径在2-130μπι之间，具有重量轻、体积大、导热系数低、抗压强度高、流动性好的特点，以其优良的性能作为一种特殊功能材料，既可作为复合材料的关键原料，用于航空航天、海洋探测、化工等军事、民用及其它高科技领域，尤其是广泛应用于石油气井注水泥作业用油井水泥减轻剂，作为轻质骨料，可提高砂浆的易流动性和自抗强度，减少材料收缩率，提高产品综合性能，其对降低综合生产成本起到重要的作用。
[0003]自空心玻璃微珠问世以来，如何获得均匀、轻质、高强度的空心玻璃微珠产品一直是一个技术难题。目前，空心玻璃微珠的成珠炉有各种各样的结构，结构大体分为以下两种:
[0004]第一种是自上而下的循环方式，玻璃原料微粉从炉顶送入成珠炉内，经过预热、瞬时膨化、冷却、收集，玻璃微珠依靠自身的重量向成珠炉底部下落。此种方法可以获得玻璃微珠在成珠炉中可靠的停留时间，但对停留时间的控制有一定的难度，并且成珠炉内的高温气流的变化也会影响到玻璃微珠的停留时间，更重要的是玻璃微珠在成珠过程中由于重力的作用，成珠的形状不能达到理想中的球形，而大多数是水滴状(如图1所示)，并且在玻璃微珠内部的空心部分往往偏上，玻璃微珠的壁厚差较大，这直接影响到了产品的抗压强度。
[0005]第二种是采用底部送料由下而上循环的方式，玻璃原料微粉由气体从成珠炉底部吹入炉腔内，经过预热、瞬时膨化、冷却、收集，玻璃微珠的收集是通过轴流风机产生的负压形成空气流达到目的的。玻璃微珠在成珠炉内的停留时间可以通过空气量的大小得到有效控制，但小尺寸的微粒在较大的气流中容易发生漂浮，比较容易粘结在炉壁上或炉内元器件上生产结炉、粘连等问题。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是设计一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉，利用该成珠炉解决了现有空心玻璃微珠成珠炉生产时成型形状不好，抗压强度低，容易产生结炉现象从而导致的的产量不高和品质不足的缺陷。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉，包括成珠炉炉体，在所述成珠炉炉体从下到上依次设置、且内腔贯通的粉料输送区、升温加热区、高温瞬膨区、冷却区及输出区，所述粉料输送区，是在成珠炉炉体底部设输送管，输送管伸入到成珠炉炉体内部，输送管上端呈锥形，锥口大端与升温加热区相通，在炉体外部的输送管上分别设与粉料输送器连接的粉料输入管、与鼓风机连接的空气输入管，在输送管的下端设粉料收集口 ；所述升温加热区，是在成珠炉炉体内部设多层导流旋流装置和加热元件，导流旋流装置由呈环状均布的导流空气输入管道、导流管、旋流空气输入管道、旋流叶片组成，导流管呈锥形，在升温加热区内设温度传感器，温度传感器与温控仪连接；所述高温瞬膨区，是在成珠炉炉体壁上设环状燃烧器，在环状燃烧器下部设与导流旋流装置结构相同的助燃导流旋流装置，环状燃烧器设置有多个水平环状均布的燃烧喷嘴；所述冷却区，是在成珠炉炉体的炉壁上设分层的循环水冷却套，循环水冷却套内壁与高温瞬膨区相通，外壁下部装配有冷却水入口管，相应的外壁对侧上部装配有热水出口管，冷却区与成珠炉炉体的炉顶形成密闭炉腔；所述输出区，是在成珠炉炉体的顶部设伸入成珠炉炉体内部的收集管，收集管在成珠炉炉体内部呈锥形，并与冷却区相同，成珠炉炉体外部的收集管与旋风分离器和导流风机连接。
[0008]所述成珠炉炉体由保温材料制成难熔炉体。
[0009]本实用新型采用上述技术方案所设计的一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉，通过导流旋流装置的作用，可将整个生产过程控制在所要求的范围和空间内，空心球化的玻璃微珠在成型过程中的自转和滚动，使每个空心玻璃微珠的壁厚较均匀，有效地提高了玻璃原料微粉的球化率和成珠率，还显著提高了产品的抗压强度；同时由于导流旋流装置的作用，很好的避免熔融的玻璃微珠与成珠炉内的炉壁和其它元器件碰撞，有效地减少了结炉和粘连现象的产生。本实用新型结构简单，燃烧稳定，通过控制气流和气量的大小，控制简单方便，易于实现程控自动化，适用于各种粒径的空心玻璃微珠的生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1表示现有的自上向下成型的空心玻璃微珠结构示意图；
[0011]图2表示本实用新型成珠炉成珠后的空心玻璃微珠结构示意图；
[0012]图3表示是本实用新型一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉的结构示意图；
[0013]图4表示图3中导流旋流装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉的结构作具体说明。
[0015]参见图1，图1表示现有的自上向下循环方式成型的空心玻璃微珠结构示意图，从图中可显示，在玻璃微珠内部的空心部分偏上，玻璃微珠的壁厚差较大，产品的抗压强度就受到影响。
[0016]参见图3，图4，本实用新型一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉，包括成珠炉炉体12，成珠炉炉体12由保温材料制成难熔炉体，在成珠炉炉体12从下到上依次设置粉料输送区、升温加热区、高温瞬膨区、冷却区及输出区，这几个区内腔贯通。在成珠炉炉体12的底部19设输送管20，输送管20伸入到成珠炉炉体12内部，输送管20上端呈锥形，锥口大端与升温加热区相通，在炉体12的外部的输送管20上分别设与粉料输送器连接的粉料输入管3、与鼓风机连接的空气输入管21，在输送管20的下端设粉料收集口 2，粉料收集口 2通过粉料收集开关I控制，此构成本实用新型的粉料输送区。在成珠炉炉体12内部设多层导流旋流装置16和高温电阻带5组成的加热元件，高温电阻带5与加热元件接线柱4连接，导流旋流装置16由呈环状均布的导流空气输入管道24、导流管23、旋流空气输入管道22、旋流叶片25组成，导流管23呈锥形，导流空气入口 18与导流空气输入管道24连接，旋流空气入口 17与旋流空气输入管道22连接，在升温加热区内设温度传感器(图中未示)，温度传感器与温控仪(图中未示)连接，此构成本实用新型的升温加热区。在成珠炉炉体12的壁上设环状燃烧器6，在环状燃烧器6的下部设与导流旋流装置16结构相同的助燃导流旋流装置，环状燃烧器6设置有多个水平环状均布的燃烧喷嘴，天然气管道入口 14与旋转阻燃氧气入口 15连接在成珠炉炉体12的炉腔内，此构成本实用新型的高温瞬膨区。在成珠炉炉体12的炉壁上设分层的循环水冷却套8，循环水冷却套8的内壁与高温瞬膨区相通，外壁下部装配有冷却水入口管13，在相应的外壁对侧上部装配有热水出口管7，冷却区与成珠炉炉体12的炉顶11形成密闭炉腔，此构成本实用新型的冷却区。在成珠炉炉体12的炉顶11设伸入成珠炉炉体12内部的收集管9，收集管9在成珠炉炉体12内部呈锥形，并与冷却区相同，成珠炉炉体12外部的收集管10与旋风分离器和导流风机连接，此构成本实用新型的输出区。
[0017]本实用新型在送入玻璃原料微粉前首先要关闭粉料输入管3的阀门，高温电阻带5通电开始预热，同时开启送料鼓风机、导流旋流装置16、旋风分离器和轴流风机，使送料空气进入珠炉炉体12的炉腔并逐渐形成稳定的螺旋上升空气流，当珠炉炉体12炉腔内温度达要生产要求时，粉料输入管3入口开关开通并开始向输送管20内送粉料。
[0018]本实用新型成珠炉送料方式采用下进料方式，送料鼓风机带动粉料进入粉料输入管3成为混合气流，进入成珠炉并呈扇面向上发散，导流旋流装置16发送的气流带动混合气流在限定的范围内逐步螺旋上升，高温电阻带5产生的热量对空气及玻璃原料微粉进行加热，温度逐渐升高，使玻璃原料微粉也逐渐向半熔融状态、熔融状态转变，在螺旋上升和状态转变的同时，玻璃原料微粉由于气流的带动自身也在自转或翻滚，使自身状态逐渐向圆球状过度并且使微粉内的空气慢慢聚集形成二次泡核。玻璃原料微粉上升到高温瞬膨区被有氧气助燃的天然气产生的高温火焰快速加热，玻璃原料微粉内部的二次泡核快速膨胀形成空心玻璃微珠。本实用新型以加热膨胀时间的长短控制空心玻璃微珠粒径的大小。空心玻璃微珠成珠后直接进入了冷却区，微珠表面温度下降到一定的温度后被轴流风机和旋风分离器抽走收集，完成了 一个工作流程。
[0019]图2表示本实用新型成珠炉成珠后的空心玻璃微珠结构示意图，从图中看出，利用本实用新型所成珠后的空心玻璃微珠壁厚较均匀，抗压强度得到了提高。
【权利要求】
1.一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉，包括成珠炉炉体，其特征在于:在所述成珠炉炉体从下到上依次设置、且内腔贯通的粉料输送区、升温加热区、高温瞬膨区、冷却区及输出区，所述粉料输送区，是在成珠炉炉体底部设输送管，输送管伸入到成珠炉炉体内部，输送管上端呈锥形，锥口大端与升温加热区相通，在炉体外部的输送管上分别设与粉料输送器连接的粉料输入管、与鼓风机连接的空气输入管，在输送管的下端设粉料收集口 ；所述升温加热区，是在成珠炉炉体内部设多层导流旋流装置和加热元件，导流旋流装置由呈环状均布的导流空气输入管道、导流管、旋流空气输入管道、旋流叶片组成，导流管呈锥形，在升温加热区内设温度传感器，温度传感器与温控仪连接；所述高温瞬膨区，是在成珠炉炉体壁上设环状燃烧器，在环状燃烧器下部设与导流旋流装置结构相同的助燃导流旋流装置，环状燃烧器设置有多个水平环状均布的燃烧喷嘴；所述冷却区，是在成珠炉炉体的炉壁上设分层的循环水冷却套，循环水冷却套内壁与高温瞬膨区相通，外壁下部装配有冷却水入口管，相应的外壁对侧上部装配有热水出口管，冷却区与成珠炉炉体的炉顶形成密闭炉腔；所述输出区，是在成珠炉炉体的顶部设伸入成珠炉炉体内部的收集管，收集管在成珠炉炉体内部呈锥形，并与冷却区相同，成珠炉炉体外部的收集管与旋风分离器和导流风机连接。
2.根据权利要求1所述的一种高强度低密度闭孔空心玻璃微珠成珠炉，其特征在于:所述成珠炉炉体由保温材料制成难熔炉体。
【文档编号】C03B19/10GK203794774SQ201420160180
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】高巍, 吴夫可, 刘升平, 崔荣辉, 李卫国, 沈鲁洲 申请人:南阳市弘创石油技术开发有限公司, 南阳市康悦石油技术开发有限公司