CN104030551A - 煅烧喷枪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种煅烧喷枪，主要用在制造全天候高折射反光微晶陶珠的核心反光元件时的过火成珠工艺中，包括腔体和燃烧喷头，腔体与燃烧喷头连接，腔体内部设有独立分开的腔室I、腔室II和腔室III，腔室I设有粉料进口，腔室II设有燃料进口，腔室III设有氧气进口，燃烧喷头设有一个开放式的燃烧室，腔室I、腔室II和腔室III的一端均与燃烧室连通，且在腔室I、腔室II和腔室III与燃烧室连通的一端处，腔室I位于腔室II内部，腔室II外部围绕腔室III。能使粉体被包裹在火焰内喷射，保证了颗粒被熔化，减少了分颗粒未被熔化现象的产生。

Description

煅烧喷枪

技术领域

本发明涉及一种在制造路面标线反光涂料时使用的煅烧喷枪。

背景技术

据有关统计资料表明，道路交通事故在各类伤亡事故中占据61％的比例，而夜间交通事故又占到全部交通事故的73％，其中雨夜行车发生事故的比例最大。导致雨夜交通事故多发的主要原因，是由于雨夜天气道路标线失去反光性能，标线不清晰而失去引导作用，致使司机极易偏离方向或并线行驶。同时，由于对导向箭头看不清楚，也极易误导方向感。再加上司机视线模糊及犯困、容易疲劳驾驶等等。为此，作为交通安保工程主要材料的路面标线涂料，如何增强在雨夜时段的反光性能，是国内外交通领域许多专家长期以来研究的重要课题，也取得了一定的成效。标线反光经过了由荧光粉反光到玻璃珠反光的发展过程。目前传统的反光标线就是通过在标线涂料中撒播适量玻璃珠而起到反光作用。但玻璃珠的反光折射率始终徘徊在1.5级以下，在更高的折射率上无法突破，即使在晴天的夜间，视认性距离也相当短，同时，玻璃珠遇到潮湿就会失去反光效果，因此，在雨夜时段，该类标线的反光效果大大降低，给雨夜行车带来安全隐患。

近年来，在欧洲的德、法、英等国及美国、日本等许多发达国家都将高折射率反光材料的研究列为高科技新型材料的研究课题。该类技术首先要研究解决所用的材料及其制备方法。日本三德金属工业株式会社曾经于1996年10月在中国公开申请了一种关于“具有氧吸收和解吸能力的复合氧化物及其制备方法”的专利技术；英国赤土技术有限公司1997年3月公开了一种硅酸盐物料，含有碱金属氧化物和二氧化硅的无定形粘合基质；但上述这些研究成果均未涉及反光陶珠材料及其在路面标线中的应用。

我国于2000年由中科院感光所作为“863”计划项目承担研究，开发出“高折射率透明陶瓷玻璃微珠的制备新技术”，成功制备出ND值达1.8的高折射率玻璃微珠，比传统的1.5级玻璃珠效果更好，为反光微珠的国产化奠定了基础，并在交通领域中得到普及应用。但折射率在1.8级的反光玻璃微珠，用于道路标线时，遇到大雨瓢泼的天气，标线就会被雨水淹没，夜间还是没有反光效果。而目前国内外所开发的玻璃微珠折射率一直徘徊在1.9-2.2之间，始终未能突破2.2级以上。

道路标线反光现象通常有两种，一种是回归反射，是指光线从车灯处照射到道路标线的玻璃珠上，并返回到司机的视线中来。另一种是光线在标线涂膜上形成的镜面反射，即光线从车灯处照射到道路标线面上并在标线面上发生镜面反射，光线远离光源，不能回到司机的视线中。强度为Io的光线来到空气—反光原件界面处，在位置“A”处首先发生折射，仅有一部分光线能进入到反光原件中，这部分的光线强度为Io′，此时的折射率为R₁＝Io′/Io；强度为Io′光线在反光原件的内表面“B”处，即反光原件—涂料的界面处，发生镜面反射，仅有一部分光线能回到反光原件中，这部分光线强度为Ir′，此时的反射率为R₂＝Ir′/Io′；当强度为Ir′的光线再次来到反光原件与空气的界面“C”处，再次发生折射，折射率R₃＝Ir/Ir′，见图1所示。整个过程中的折射率R＝R₁·R₂·R₃＝Ir/Io；其中R₁、R₃数值的大小与反光原件本身特性，即与反光原件的表面处理情况、折射率等有关；R₂的数值特性与反光原件—涂料的界面特性有关，由于在该界面上是发生的镜面反射，因此可以认为R₂的值由涂料的本身特性来决定，通常受涂料的亮度因素、致密性等的影响。施工时，采用同一种反光原件时，而选用不同的涂料，白度越高的产品，其回归反射值越高，标线夜间的亮度也越高，反之亦然同一种道路标线涂料在选用不同的玻璃珠时，夜间的回归反射值也可能不同。这就是说，要使标线获得良好的夜间反光效果，可以通过对反光原件、道路标线涂料的合理选择来达到较好的夜间反光效果。一般说，反光原件的折射率越高，标线的夜间反光效果越好。

反光原件的成圆率是指反光原件与理想球体接近程度的度量，这是一个统计概念。成圆率直接影响标线的回归反射能力，反光原件的成圆率越高，则相同数量的反光原件在相同的施工环境下，标线获得的反光亮度越强。或者说一粒单一的反光原件越圆，越接近理想球体，则回归反射强度也就越高。

图2所示为成圆状况差的反光原件在标线中对光线的反射现象，由图2可见，成圆状况差的反光原件对光线的回归反射效果较差，有很大一部分光线因为种种原因不能回到司机的视线中去，而是远离司机方向逃逸损耗掉了。

为此，申请人发明了一种全天候高折射反光微晶陶珠的方法，具体的，该全天候高折射反光微晶陶珠包括内核和核心反光元件；其制备工艺包括以下步骤：将内核在粘结剂浆料中浸泡后捞取放入过量核心反光元件的容器中，搅拌后装箱进入烧结炉，内核和核心反光元件在烧结炉在800℃±20℃下烧结成成品；内核为玻璃球，玻璃球可以为现有市售的道路标线反光玻璃珠，也可为如申请号为201010213905.9、名称为一种用于道路标线的矿石玻璃珠中所述的矿石玻璃珠等等；核心反光元件包括以下组分：二氧化钛、氧化钙、氧化锆、氧化硼、三氧化二铝以及无机盐添加剂；核心反光元件的制备工艺包括以下步骤：步骤一、将二氧化钛、氧化钙、氧化锆、氧化硼、三氧化二铝以及无机盐添加剂混合，经纳米砂磨机研磨和高速分散后得到无机浆液；步骤二、无机浆液通过喷雾干燥造粒，干燥后的粒子的粒径达到200～250目；步骤三、干燥后的粒子在高温富氧环境下烧结成微粒；步骤四、微粒经冷却、收集、筛分后获得核心反光元件。上述方案中，在核心反光元件的制备工艺中，由于核心反光元件采用“高钛锆”成份，熔点高、熔化难，析晶倾向严重，采用坩埚熔溶法难以得到核心反光元件，为了克服析晶难的问题，先将核心反光元件的原料经纳米砂磨机研磨，经混合后高速分散、催化制得成纳米级的无机浆液，催化使锆钛等有效元素以分子形式结合，然后无机浆液通过喷雾干燥造粒制得干燥的粒子，粒子的粒径很重要，在200～250目之间，然后再将粒子在高温富氧环境下经煅烧喷枪“过火成珠”工艺煅烧，微小的颗粒高温瞬间煅烧，快速冷却，避免了析晶，最后、收集、筛分后获得核心反光元件。而现有技术中并无相应功能的煅烧喷枪。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种煅烧喷枪，在制造全天候高折射反光微晶陶珠的核心反光元件时，能使粉体被包裹在火焰内喷射，保证了颗粒被熔化，减少了分颗粒未被熔化现象的产生。

为解决上述现有的技术问题，本发明采用如下方案：煅烧喷枪，包括腔体和燃烧喷头，腔体与燃烧喷头连接，腔体内部设有独立分开的腔室I、腔室II和腔室III，腔室I设有粉料进口，腔室II设有燃料进口，腔室III设有氧气进口，燃烧喷头设有一个开放式的燃烧室，腔室I、腔室II和腔室III的一端均与燃烧室连通，且在腔室I、腔室II和腔室III与燃烧室连通的一端处，腔室I位于腔室II内部，腔室II外部围绕腔室III。

作为优选，燃烧室为喇叭口结构。

作为优选，所述腔室II的另一端穿出至腔室III的另一端外，所述腔室I的另一端穿出至腔室II的另一端外，所述粉料进口设置腔室I穿出至腔室II的另一端外的部分上，所述燃料进口设置在腔室II穿出至腔室III的另一端外的部分上。

作为优选，所述腔室II和腔室III自与燃烧室连通的一端向另一端沿直线延伸，所述腔室I自与燃烧室连通的一端向另一端沿直线延伸直至穿出至腔室II的另一端外。

作为优选，所述腔室I沿直线延伸的部分、腔室II沿直线延伸的部分以及腔室III沿直线延伸的部分同轴。

有益效果：

本发明采用上述技术方案提供的煅烧喷枪，具有以下优点：

1、这种结构在制造全天候高折射反光微晶陶珠的核心反光元件时，能使粉体被包裹在火焰内喷射，保证了颗粒被熔化，减少了分颗粒未被熔化现象的产生。

2、确保火焰燃烧充分，提高能源利用率，降低生产成本。

3、装置能显著提高粉体的分散性，针对不同力度的原料颗粒，都能做到充分分散，从而明显减少颗粒粘连现象的产生。

附图说明

图1为道路标线的回归反射示意图；

图2为成圆状况差的反光原件在标线中对光线的反射现象；

图3为煅烧喷枪的结构示意图。

具体实施方式

如图3所示，煅烧喷枪，由腔体1和燃烧喷头2组成，腔体1与燃烧喷头2连接，腔体1内部设有独立分开的腔室I3、腔室II4和腔室III5，燃烧喷头2具有呈喇叭口结构的燃烧室9，燃烧室9的右端敞口，腔室I3、腔室II4和腔室III5的右端均与燃烧室9的左端连通，腔室I3位于腔室II4内部，腔室II4外部围绕腔室III5，腔室II4和腔室III5自右端向左端沿直线延伸，腔室II4的左端穿出至腔室III5的左端外，腔室I3自右端向左端沿直线延伸直至穿出至腔室II4的左端外，因此腔体1外部呈阶梯状，腔室I3沿直线延伸的部分、腔室II4沿直线延伸的部分以及腔室III5沿直线延伸的部分同轴，腔室I3穿出至腔室II4的左端外的部分上设有粉料进口6，腔室II4穿出至腔室III5的左端外的部分上设有燃料进口7，腔室III5设有氧气进口8。该煅烧喷枪主要用于制造全天候高折射反光微晶陶珠的核心反光元件，主要为了配合制造核心反光元件时的过火成珠工艺的实施，工作时颗粒状混合物从粉料进口6输入煅烧喷枪，同时，液化气和氧气分别从燃料进口7和氧气进口8进入煅烧喷枪，三者最终汇聚在燃烧室9。液化气和氧气被点燃释放出大量热量形成高温，颗粒状混合物进煅烧喷枪的经高温煅烧后形成核心反光元件。

通过自行设计的煅烧喷枪，具有以下几点优点：

1、这种结构能使粉体被包裹在火焰内喷射，保证了颗粒被熔化，减少了分颗粒未被熔化现象的产生。

2、确保火焰燃烧充分，提高能源利用率，降低生产成本。

3、装置能显著提高粉体的分散性，针对不同力度的原料颗粒，都能做到充分分散，从而明显减少颗粒粘连现象的产生。

该煅烧喷枪用在“过火成珠”工艺后，采用天然气作为燃料，其优点在于：

1、成本低，安全，方便。天然气有燃气公司铺设专用管道直接输送到公司，不用设储气罐，使用方便。相对于丙烷(石油液化气)具有更低的价格优势。燃烧所产生的废气为二氧化碳和水，是相对清洁的能源。

2、成球率高。在同等燃烧发出能量的条件下，进入燃烧室的天然气、氧气总流量比丙烷、氧气的高温火焰法成球方法气体总流量大25％左右，火焰长度的控制范围也大大的增加，通过火焰中物料有足够的时间吸热、熔化。解决了火焰温度低或部分颗粒没有通过火焰中心区造成的部分未球化现象的发生。

3、分散性好。采用天然气，氧气高温火焰法成球方法的总流量比丙烷、纯氧高温火焰法成球方法总流量大，使天然气、氧气成球高温火焰法中单位体积内的粉体的浓度比丙烷、纯氧高温火焰法成球方法单位体积内的粉体的浓度低，减少颗粒间的碰撞机会，熔融过程中由于颗粒间碰撞团聚而造成的颗粒粘连现象明显减少。

本发明中，可以采用工业自动化的控制系统来控制煅烧喷枪燃料、氧气以及物料的供给，通过对天然气，氧气的流量，压力，物料的输送等实行自动控制，使装置内有稳定的火焰场，确保了产品质量的稳定；同时对整个系统的安全运行实现的自动控制，针对突发的天然气，氧气的泄露，断电，断水，断气等都能做到自动报警，避免了由于天然气，氧气等造成的安全隐患，确保整个系统的安全及人身安全，具有成本低，操作方便，安全性高，质量稳定性好的特点。

Claims (5)

1.煅烧喷枪，其特征在于：包括腔体(1)和燃烧喷头(2)，腔体(1)与燃烧喷头(2)连接，腔体(1)内部设有独立分开的腔室I(3)、腔室II(4)和腔室III(5)，腔室I(3)设有粉料进口(6)，腔室II(4)设有燃料进口(7)，腔室III(5)设有氧气进口(8)，燃烧喷头(2)设有一个开放式的燃烧室(9)，腔室I(3)、腔室II(4)和腔室III(5)的一端均与燃烧室(9)连通，且在腔室I(3)、腔室II(4)和腔室III(5)与燃烧室(9)连通的一端处，腔室I(3)位于腔室II(4)内部，腔室II(4)外部围绕腔室III(5)。

2.根据权利要求1所述的煅烧喷枪，其特征在于：燃烧室(9)为喇叭口结构。

3.根据权利要求1或2所述的煅烧喷枪，其特征在于：所述腔室II(4)的另一端穿出至腔室III(5)的另一端外，所述腔室I(3)的另一端穿出至腔室II(4)的另一端外，所述粉料进口(6)设置腔室I(3)穿出至腔室II(4)的另一端外的部分上，所述燃料进口(7)设置在腔室II(4)穿出至腔室III(5)的另一端外的部分上。

4.根据权利要求3所述的煅烧喷枪，其特征在于：所述腔室II(4)和腔室III(5)自与燃烧室(9)连通的一端向另一端沿直线延伸，所述腔室I(3)自与燃烧室(9)连通的一端向另一端沿直线延伸直至穿出至腔室II(4)的另一端外。

5.根据权利要求4所述的煅烧喷枪，其特征在于：所述腔室I(3)沿直线延伸的部分、腔室II(4)沿直线延伸的部分以及腔室III(5)沿直线延伸的部分同轴。