Устройство для раскрытия и стабилизации закрученного огневого потока в печи для изготовления стеклянных микрошариков

Изобретение относится к химической промышленности, промышленности стройматериалов и другим отраслям и может быть использовано для изготовления стеклянных микрошариков как цельных, так и пустотелых (микросфер). Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы печи, ее производительности и надежности. Устройство для раскрытия и стабилизации горения закрученного огневого потока в печи для изготовления стеклянных микрошариков включает диск, установленный коаксиально закрученному огневому потоку. Диск выполнен пустотелым и образован из двух соединенных между собой половин, одна половина, которая обращена навстречу огневому потоку, выполнена в виде полусферы, а другая - в виде полусферы или усеченного конуса. Вторая половина закреплена коаксиально на одном конце пустотелой штанги, а на другом конце штанги размещен золотник, обеспечивающий через центральную трубу коаксиально установленную внутри пустотелой штанги подачу охлаждающей среды в пустотелую часть диска и выход этой среды из нее через кольцевой зазор между внутренней стенкой штанги и центральной трубой. Полусфера, обращенная навстречу огневому потоку, раскрывает его на угол α, определяющийся диаметром полусферы, а соединение между пустотелыми штангой и диском выполнено разъемным. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к химической промышленности, промышленности стройматериалов и другим отраслям. Может быть использовано для изготовления стеклянных микрошариков как цельных, так и пустотелых (микросфер).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является печь для изготовления стеклянных микрошариков (пат. США №4385917, кл. С 03 В 19/10, 1983 г. - прототип), включающее устройство в виде цельного диска, установленного на выходе цилиндрической части печи, коаксиально закрученному огневому потоку.

Недостатком данного устройства является то, что оно работает в потоке закрученного огневого потока без охлаждения. В результате чего диск быстро перегревается и на его рабочей поверхности, принимающей на себя огневой поток, происходит налипание стеклошариков и дальнейшее их спекание. После появления стеклянных спеков печь подлежит останову для замены диска и удаления стеклянных спеков, что резко снижает эффективность работы печи.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы печи, ее производительности и надежности.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что в устройстве для раскрытия и стабилизации горения закрученного огневого потока в печи для изготовления стеклянных микрошариков, включающем диск, установленный коаксиально закрученному огневому потоку, причем диск выполнен пустотелым и образован из двух соединенных между собой половин, одна половина, которая обращена навстречу огневому потоку, выполнена в виде полусферы, а другая - в виде полусферы или усеченного конуса, причем она закреплена коаксиально на одном конце пустотелой штанги, а на другом конце штанги размещен золотник, обеспечивающий через центральную трубу коаксиально установленную внутри пустотелой штанги подачу охлаждающей среды в пустотелую часть диска и выход этой среды из нее через кольцевой зазор между внутренней стенкой штанги и центральной трубой, причем полусфера, обращенная навстречу огневому потоку, раскрывает его на угол α, определяющийся диаметром полусферы, а соединение между пустотелыми штангой и диском выполнено разъемным.

Устройство для раскрытия и стабилизации горения закрученного огневого потока в печи для изготовления стеклянных микрошариков представлено на фиг.1 - продольный разрез устройства для раскрытия и стабилизации горения закрученного огневого потока в печи для изготовления стеклянных микрошариков.

Печь для изготовления стеклянных микрошариков включает:

1 - полусфера, направленная навстречу огневому закрученному потоку и раскрывающая его на определенный угол α;

2 - полусфера или усеченный конус (выполнена с элементом разъемного соединения с сопрягаемой деталью 4);

3 - полость, образованная полусферами или полусферой и усеченным конусом;

4 - пустотелая штанга (выполнена с одной стороны с элементом разъемного соединения с полусферой 2, а с другой стороны - штуцерами для подвода и отвода охлаждающей среды);

5 - штуцер для подвода охлаждающей среды;

6 - штуцер для отвода охлаждающей среды;

7 - золотник, обеспечивающий подачу охлаждающей среды в полость 3 и выход охлаждающей среды из нее;

8 - внутренняя полость золотника 7;

9 - паз золотника 7;

10 - центральная труба, коаксиально установленная между золотником 7 и штангой 4;

11 - кольцевой зазор между центральной трубой 10 и внутренней стенкой штанги 4;

12 - диск;

13 - разъемное соединение;

14 - устройство для раскрытия и стабилизации закрученного огневого потока;

15 - цилиндрическая часть печи;

16 - конусная часть печи;

17 - горелка;

18 - узел подачи стеклопорошка в горелку;

19 - узлы для подачи вторичного воздуха для закрутки огневого потока;

20 - промежуточный сборник (для сбора микрошариков крупных фракций);

21 - закрученный огневой поток;

22, 23 - патрубки для подвода и отвода охлаждающей среды;

24 - воздуховод.

Пример 1.

В закрученный огневой поток 21, образованный горелкой 17 и потоками вторичного воздуха, подаваемого через узлы 19 в цилиндрическую часть 15 печи, тангенциально к ее стенке, подают из узла 18 через центр горелки 17 стеклопорошок, который при движении снизу вверх вначале нагревается, а затем при температуре свыше 1000°С оплавляется и превращается в микрошарики. При выходе из цилиндрической части 15 печи закрученного огневого потока 21 более тяжелая часть микрошариков (по массе микрошарика) под действием центробежных сил оседает в промежуточном сборнике 20.

Далее закрученный огневой поток в конусной части печи стабилизируется, обходит устройство 14, в котором охлаждающую среду, например воздух или воду, подают через патрубок 22, штуцер 5 (фиг.1) во внутреннюю полость 8 золотника 7, обеспечивающего через центральную трубу 10, коаксиально установленную между золотником 7 и пустотелой штангой 4, поступление охлаждающей среды в пустотелую полость 3, где охлаждает внутренние стенки полусферы 1 и полусферы 2. Между тем соединение между пустотелыми штангой и диском выполнено разъемным. Затем охлаждающая среда через кольцевой зазор 11 поступает в паз 9 золотника 7 и через штуцер 6 и патрубок 23 (фиг.2) удаляется за пределы печи.

Охлаждающую среду подают под давлением, обеспечивающим непрерывную ее циркуляцию через устройство 14, причем выполнение рабочей половины устройства в форме полусферы 1 необходимо для плотного и равномерного обтекания охлаждающей средой внутренней ее стенки для наиболее максимального отбора тепла с ее поверхности. Другая форма рабочей поверхности устройства такого отбора тепла обеспечить не сможет.

Таким образом, предлагаемое устройство устраняет перегрев рабочей части диска (полусферы 1) и тем самым обеспечивает бесперебойную работу печи, применяющей закрученный огневой поток, что резко повышает эффективность ее работы.

После этого продукты горения вместе с легкой оставшейся частью микрошариков удаляют через воздуховод 24 (фиг.2) в циклонное устройство (на чертеже не показано) и окончательно освобождают его от остатка микрошариков.

В этом технологическом цикле изготовления стеклянных микрошариков (микросфер) на качество и производительность печи влияют скорость вращения закрученного огневого потока и его форма (цилиндрическая, конфузорная - сужающаяся, диффузорная - раскрывающаяся). Если скорость вращения регулируют подачей вторичного воздуха, поступающего в цилиндрическую часть 15 печи тангенциально ее стенке, то наиболее эффективная форма огневого потока 21 достигается с применением устройства 14, т.е. рассматриваемого предлагаемого изобретения.

Важность этих двух основных параметров объясняется тем, что они в основном определяют время нахождения стеклянных частиц в огневом потоке, от чего зависят их разогрев и превращения в микрошарики.

Поэтому основным требованием к надежности работы устройства является недопущение перегрева полого диска 12, а это обеспечивается рассматриваемым предлагаемым изобретением.

Для обеспечения различного угла α раскрытия закрученного огневого потока в устройстве предусмотрено разъемное соединение 13 для установки диска 12 с необходимым диаметром. Чем больше диаметр полусферы, тем на больший угол α раскрывается огневой поток.

Пример 2.

Работа печи аналогична примеру 1, но верхняя половина диска может быть выполнена в виде усеченного конуса.

1. Устройство для раскрытия и стабилизации горения закрученного огневого потока в печи для изготовления стеклянных микрошариков, включающее диск, установленный коаксиально закрученному огневому потоку, отличающееся тем, что диск выполнен пустотелым и образован из двух соединенных между собой половин, одна половина, которая обращена навстречу огневому потоку, выполнена в виде полусферы, а другая - в виде полусферы или усеченного конуса, причем она закреплена коаксиально на одном конце пустотелой штанги, а на другом конце штанги размещен золотник, обеспечивающий через центральную трубу, коаксиально установленную внутри пустотелой штанги, подачу охлаждающей среды в пустотелую часть диска и выход этой среды из нее через кольцевой зазор между внутренней стенкой штанги и центральной трубой, причем полусфера, обращенная навстречу огневому потоку, раскрывает его на угол α, определяющийся диаметром полусферы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что соединение между пустотелыми штангой и диском выполнено разъемным.