本发明专利技术公开了一种制备玻璃微珠的装置。包括燃烧室和燃烧器，所述燃烧室为宽口向下、窄口向上的倒锥形燃烧室，倒锥形燃烧室的窄口与物料输送喷管连接，所述燃烧器包括第一环缝式喷管和第二环缝式喷管，第一环缝式喷管连接燃料腔，第二环缝式喷管连接助燃气腔，第一环缝式喷管和第二环缝式喷管分别设于燃烧室外表面，第一环缝式喷管在第二环缝式喷管上方；加压的燃料进入燃料腔后能顺着第一环缝式喷管喷入倒锥形燃烧室内，加压的助燃气体进入助燃气腔后能顺着第二环缝式喷管喷入倒锥形燃烧室内。本发明专利技术的制备玻璃微珠的装置看以减少颗粒之间的粘连与变形，从而提高成珠率与合格率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及玻璃微珠的成型技术，具体地说，涉及一种制备玻璃微珠的装置。
技术介绍
利用玻璃粉料生产玻璃微珠的方法一般采用隔离剂法和火焰漂浮法。隔离剂法的基本原理是，将玻璃破碎成小颗粒并与隔离剂(如石墨)按一定的比例混合后加热，玻璃颗粒在表面张力的作用下成珠，冷却后清洗、干燥为成品。由于隔离剂使用后难以清除干净， 影响到玻璃微珠的透光度，色泽等，工业化生产一般不用隔离解法。火焰漂浮法的基本原理是，将玻璃破碎成一定粒度的颗粒，并以一定方式将玻璃颗粒送入火焰中，在火焰的作用下，玻璃颗粒软化、熔融、珠化、冷却固化即成为玻璃珠。目前国内玻璃微珠厂家大多采用这种方法生产。但火焰漂浮法不适合于多配方小批量的特种玻璃微珠生产，同时也不适合于易发生析晶的玻璃微珠生产。美国专利U. S. P3361549介绍了一种制造玻璃微珠的方法和设备，其基本原理与火焰漂浮法相同。该设备主要由炉体、燃烧器、漏斗收集器等部分组成。燃烧器置于炉体底部的中心，喷嘴朝上，燃气和玻璃料粉分别从两个口进入燃烧器，玻璃料粉和火焰均为向上喷射。玻璃料粉在火焰中受热熔融成珠，随着气流向上，到达炉顶后被气流逼向四周扩散， 继而沿炉壁向下，在炉体下端落入漏斗后收集。该专利的主要缺陷有炉壁温度较高，料粉或微珠很难避免与炉壁发生粘连，且生产时间越长，这个问题越突出。同时，该专利设计方案未考虑到当微珠直径分布不均勻时，较大的颗粒可能未上升到顶部就开始下落，与继续上升的小颗粒碰撞后，会发生变形或粘连；此外炉体内对流强烈，可能使玻璃料粉未来得及球化就脱离火焰，这部分料粉混在球化好的微珠一起被收集，影响产品的成珠率和合格率。此外，美国格拉沃贝尔公司在中国申请了号码为88104237.4的玻璃微珠球化方法专利，其原理同样基于火焰漂浮法。该方法用助燃气体氧气做载体，将玻璃微粉吹入燃烧室，用一氧化碳为燃烧气体，其燃烧时产生的高温，将微粉熔融球化，收集冷却后获得成品玻璃微珠。该设备整体有4层楼高，燃烧室高达5米。这项专利技术的缺陷是，由于燃气的选择问题，火焰气氛对产品影响较大，当火焰为还原性焰时，易使玻璃中的金属离子发生还原反应；当火焰为氧化焰时，火焰气流短而急，易使熔融的玻璃微珠被拉长为椭球形，圆整度不够；且粉末只是简单地用燃气吹入燃烧室，粉末分散度不高，易发生粘连，成珠率合格率都不高。加上该设备过于庞大，只适合单一品种玻璃微珠的大规模生产，不适合多配方小批量的玻璃微珠品种生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能减少颗粒之间的粘连与变形，提高成珠率与合格率，适合于生产多配方小批量特种玻璃微珠的装置。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种制备玻璃微珠的装置，包括燃烧室和燃烧器，所述燃烧室为宽口向下、窄口向上的倒锥形燃烧室，倒锥形燃烧室的窄口与物料输送喷管连接，所述燃烧器包括第一环缝式喷管和第二环缝式喷管，第一环缝式喷管连接燃料腔，第二环缝式喷管连接助燃气腔，第一环缝式喷管和第二环缝式喷管分别设于燃烧室外表面，第一环缝式喷管在第二环缝式喷管上方；加压的燃料进入燃料腔后能顺着第一环缝式喷管喷入倒锥形燃烧室内，加压的助燃气体进入助燃气腔后能顺着第二环缝式喷管喷入倒锥形燃烧室内。从第一环缝式喷管喷出的燃料在其几何交叉点处“聚焦”发生激烈碰撞，从物料输送喷管进入经倒锥形燃烧室的玻璃料粉掉落至该交叉点时，被正在激烈撞击的燃料剪切分散，与燃料充分混合。此时由于玻璃料粉刚进入燃烧室，还未吸收到足够的热量发生熔融， 因此这时候的碰撞还不会造成颗粒之间的粘连和变形。当从下方的助燃气体从第二环缝式喷管中喷出的助燃气体与燃烧室中的燃料充分混合燃烧后，形成一个喷射状的高温火焰区，可获得平均温度高于3000°C的高温火焰，比传统火焰漂浮塔内的温度高得多。分散处于该温度场中的玻璃料粉被熔融，在表面张力的作用下，形成玻璃微珠，随后飞离该温度场， 冷却为玻璃微珠。在上述制备玻璃微珠的装置中，所述第一环缝式喷管的燃料喷出方向与倒锥形燃烧室中心线形成夹角α，夹角α为30 60° ；夹角α大小对燃烧火焰的形状和长度有影响，α角减小，则火焰变细长；α角加大，则火焰变短粗。所述第二环缝式喷管的燃料喷出方向与倒锥形燃烧室中心线形成夹角β，夹角β为45 70°，夹角β的大小对燃烧火焰的形状、长度及燃烧程度有影响。助燃气体可为纯氧气，也可为氧气与空气的混合气体。在上述制备玻璃微珠的装置中，所述第一环缝式喷管的环缝宽度为0. 3 0. 8mm ； 所述第二环缝式喷管的环缝宽度为0. 2 0. 5mm。在上述制备玻璃微珠的装置中，所述加压的燃料的压强为0. 5 1. 5Mpa，对燃油而言，压强越大，雾化后的燃油液滴越小，越容易实现充分燃烧。加压的助燃气体的压强大于加压的燃料的压强，输入的助燃气体压强须大于燃气压强，否则难以形成理想形状的旋转气流，无法保证料粉在火焰中以螺旋状轨迹飞行。在上述制备玻璃微珠的装置中，所述燃料腔和助燃气腔均为环形，围在倒锥形燃烧室外表面并与外部燃气或燃油管道相连。在上述制备玻璃微珠的装置中，所述第一环缝式喷管在第二环缝式喷管的垂直距离应小于30mm，否则不利于燃气(或燃油)充分燃烧。在上述制备玻璃微珠的装置中，所述物料输送喷管的上段为锥形，中段为等径的圆柱形，下段为倒锥形。物料可以采用气流输送，送料气体为空气或空气与氧气的混合气， 送料气体压强和流速不宜过大。物料也可采用纯粹重力式进料。玻璃微粉经由物料输送喷管进入燃烧室，与燃烧状态的气流汇合，玻璃微粉可用气体输送，也可用纯粹的重力方式送入燃烧室。在上述制备玻璃微珠的装置中，所述燃料可以为燃气，优选为乙炔、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、液化气、城市煤气、水煤气或一氧化碳。在上述制备玻璃微珠的装置中，所述燃料也可以为燃油，优选为汽油、柴油或煤油。所述第一环缝式喷管设计为拉瓦尔喷管，使加压液流在环缝出口处速度达到或接近超音速，有效避免喷嘴滴油。此时燃油高度雾化，获得的油滴更加细小，燃烧彻底，获得稳定的尚温焰ο在上述制备玻璃微珠的装置中，为了解决某些析晶倾向严重，不宜在高温下长时间停留的特殊配方的玻璃微珠，所述倒锥形燃烧室下方设有用于冷却玻璃微珠的旋转气流产生器。由于采用该燃烧喷嘴可获得平均温度高于3000°C的高温火焰，且玻璃料粉在高温火焰中成螺旋形运动轨迹，燃烧热能的利用率高；此外在倒锥形燃烧室下方设有用于冷却玻璃微珠的旋转气流产生器，使完成球化的微珠飞离高温火焰后可迅速冷却。基于以上三个特点，球化过程中玻璃料粉在高温区域停留的时间很短，适合某些析晶倾向严重，不宜在高温下长时间停留的特殊配方的玻璃微珠产品的生产。在上述制备玻璃微珠的装置中，为了尽量避免微粉熔滴在燃烧室中彼此碰撞而发生粘连和变形，助燃气体设计成沿环缝喷管的切向进气，且采用双股对称式进气。这样，在助燃气体喷出环缝时，会形成旋转气流。这种设计一来使助燃气与燃气在燃烧室内混合更充分，燃烧更彻底；二来玻璃料粉被该旋转气流约束，不容易偏离火焰中心，且运动轨迹呈螺旋形，不仅有效减少了料粉之间的无规则碰撞，还最大限度延长了料粉在高温火焰中的停留时间。该设计使燃烧热能的利用率大幅提高，大大缩短了燃烧室的长度，使全套球化设备的高度降低至传统火焰漂浮设备的几分之本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：庄晓曦，
申请(专利权)人：庄晓曦，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。