CN110002739A - 一种用于玻璃微纤维成纤的离心机 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于玻璃微纤维成纤的离心机，包括主轴，主轴安装在主轴本体上，主轴上端连接驱动装置，下端安装离心喷头，离心喷头为盆状结构，盆底朝下并且封闭，盆壁上具有小孔，盆口向上敞开，有玻璃液导入管和内燃烧器穿过主轴本体通向离心喷头，绕主轴本体设置了燃烧腔，燃烧腔下方有内火口和外火口围成的环形间隙，环形间隙对准离心喷头的小孔处，从环形间隙喷出喷吹气流。本发明的装置结构运行更稳定，设备故障率低，并且单机产能得到大幅提高。
Description
技术领域
本发明属于玻璃微纤维制造设备领域，具体来说涉及一种用于玻璃微纤维成纤的离心机。
背景技术
玻璃微纤维是指纤维直径≤5μm的棉状短纤维，外观呈棉絮状，又称超细玻璃棉，生产工艺主要有离心喷吹法和火焰喷吹法两种。其中离心喷吹法因具有生产规模较大、能耗明显较低且易于实现自动化控制等优点，其生产和应用受到越来越广泛的关注。
离心喷吹法生产玻璃微纤维是将按照一定配方熔制成的玻璃液采用离心喷吹的方法拉伸成所需性状的棉状短纤维。因其具有绝热性能好、A级不燃、环保无污染、耐老化等优点，其应用领域广泛，目前主要应用于建筑、家电、交通运输等领域的隔热保温，随着经济社会的发展进步，其在塑料增强、过滤材料等领域的应用也逐步深入。
生产玻璃微纤维使用的最主要设备包括成纤工序的离心机，离心机是将玻璃液制成所需性状玻璃微纤维的直接设备，其性能直接决定了所生产玻璃微纤维的质量和产量。离心机一般采用偏心进料方式，包括传动系统、燃烧系统、喷吹系统、水冷系统及相关附件等组成。玻璃液通过导入管流入高速旋转的圆形离心喷头内，离心喷头四周壁上布置有很多小孔，玻璃液在离心力作用下从小孔内横向甩出形成一次纤维，同时在离心喷头周围有从环形火口内垂直向下喷吹的高温高速气流，将一次纤维拉伸成二次纤维，经过压缩空气的进一步拉伸和冷却最终形成所需产品。
目前，离心机普遍应用在传统建材行业玻璃棉的生产，但是玻璃微纤维因其应用领域和应用方式的不同，其平均纤维直径≤5μm，且要求纤维拉力、纤维柔韧度更好，因此玻璃微纤维的生产对离心机提出了更高的要求。传统形式的离心机离心喷头直径一般为φ360或φ400型，用于生产玻璃微纤维时产能偏低、成本偏高；并且玻璃微纤维的生产一般需要更高的喷吹气流温度，传统形式离心机结构存在不合理和不适用之处，导致离心机在长期服役过程中容易出现变形、传动系统故障以及循环冷却水泄漏、堵塞等异常现象，既影响了生产连续性，又影响产品质量的稳定性。
发明内容
针对以上问题，需要针对玻璃微纤维生产的特点，设计出一种结构更合理、产能更高、运行更稳定的新型偏心式离心机。
具体来说，本发明采用的具体技术方案如下：
一种用于玻璃微纤维成纤的离心机，其特征在于，所述离心机具有主体和驱动装置，主体包括主轴，主轴安装在主轴本体上，主轴的上端连接驱动装置，主轴的下端安装了离心喷头，离心喷头为盆状结构，盆底朝下并且封闭，盆壁上具有小孔，盆口向上敞开，有玻璃液导入管和内燃烧器穿过主轴本体通向离心喷头，绕主轴本体设置了燃烧腔，在主轴本体下方安装了内火口，燃烧腔是由燃烧腔外壳环绕主轴本体形成的空腔，在燃烧腔外壳下方安装了外火口，燃烧腔下方有内火口和外火口围成的环形间隙，该环形间隙对准离心喷头的小孔处，从环形间隙喷出喷吹气流，燃烧腔内设置了用于喷入可燃气体的喷头，喷头包括喷嘴和喷嘴室，喷嘴室与进气管连通，通过进气管向燃烧腔内输入可燃气体。
作为优选方案，在外火口下方还设置了延伸器，在延伸器下方对着从离心喷头的小孔甩出的玻璃微纤维的地方设置喷孔，从喷孔中向玻璃微纤维喷出高压空气气流。
另外，内火口整体式安装在主轴本体下方，对主轴本体下部整体覆盖。
另一方面，燃烧腔由燃烧腔外壳绕主轴本体形成，在燃烧腔内衬以耐火材料。
优选地，离心喷头通过离心喷头安装托盘安装到主轴下端。
在另一优选方案中，还设置了水斗，主轴本体、外火口、内火口内部以及喷嘴室周边均设有循环空腔，该循环空腔通过管道与水斗相连通，通过循环冷却水对主轴本体、外火口、内火口、导入管及喷嘴室进行冷却。
在优选情况下，在离心机上部具有防护板，防护板覆盖住离心机主体及驱动装置。
另外优选的是，导入管安装于离心机主体的前方，而驱动装置安装于离心机主体的后方。
本发明所述的离心机，通过改进结构设计，更适合用于玻璃微纤维的生产，连续运行时间长，传动稳定可靠、水冷却效率高；离心喷头直径为φ600mm、生产纤维平均直径低于5μm的玻璃微纤维时，单机产能可达350-600kg/h，明显提高了玻璃微纤维生产的生产效率。
附图说明
图1是本发明离心机的总体结构示意图；
图2是本发明离心机中玻璃微纤维喷吹成型区域的局部放大图。
在图中，1-进气管，2-防护板，3-喷嘴室，4-导入管，5-主轴，6-内燃烧器，7-主轴本体，8-电机，9-水斗，10-喷嘴，11-燃烧腔，12-延伸器，13-外火口，14-内火口，15-离心喷头安装托盘，16-离心喷头，17-玻璃液，18-燃烧腔外壳，19-耐火材料，20-玻璃微纤维，21-喷吹气流，22-高压空气气流。
具体实施方式
本发明的新型偏心式离心机由传动系统、燃烧系统、喷吹系统、水冷系统及相关附件等组成。其中包括电机、主轴及相关附件、离心喷头及安装托盘、主轴本体、燃烧腔及外壳、喷嘴室及喷嘴、燃气与助燃空气混合气进气管、内燃烧器、导入管、内火口、外火口、延伸器、水斗及相关进出水管、车架及防护板。
离心喷头通过安装托盘安装在主轴下端，电机通过传动带连接主轴并带动离心喷头高速旋转，主轴安装在主轴本体上，主轴本体内部通水冷却；主燃烧进气管安装在离心机前侧，燃气与助燃空气的混合气体由此进入离心机机体内的喷嘴室，并通过喷嘴室下方的喷嘴处喷入燃烧腔内，燃烧腔是由浇筑了耐火材料的主轴本体和燃烧腔外壳围成的环形空间，混合气体在燃烧腔内经过充分燃烧后产生高温气体并从内火口和外火口围成的环形间隙中向下喷吹，其中内火口安装在主轴本体下部、外火口安装在燃烧腔外壳下部，二者高度一致且内部均为空腔以通水冷却；玻璃液是通过导入管流入离心喷头的，离心喷头内的玻璃液在离心力作用下从离心喷头四周侧壁上的小孔甩出，在喷吹气流的拉伸作用下初步成型，在外火口下方、离心喷头外围安装有延伸器，延伸器设置有若干小孔可以喷射高压空气气流，对初步成型的纤维进一步拉伸冷却最终制成玻璃微纤维。水斗包含有5组出水口和5组回水口，提供循环水分别对主轴本体、导入管、喷嘴室、内火口、外火口进行冷却。
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图对本发明做进一步详细描述。
如图1所示，本发明的新型离心机，由传动系统、燃烧系统、喷吹系统、水冷系统及相关附件等组成。其中燃烧系统包括主燃烧进气管1，燃气与助燃空气的混合气体由此进入离心机机体内的喷嘴室3内，并从喷嘴室3下方安装的喷嘴10处喷入燃烧腔11内，燃烧腔11是由浇筑了耐火材料19的主轴本体7和燃烧腔外壳18围成的环形空间，混合气体在燃烧腔11内经过充分燃烧后产生的高温气体从内火口14和外火口13之间的间隙向下喷吹形成喷吹气流21。玻璃液17是通过导入管4流入离心喷头16的，离心喷头16通过离心喷头安装托盘15安装在主轴5下端，电机8带动主轴5、主轴5带动离心喷头16高速旋转。内燃烧器6可以对离心喷头16进行加热，以确保离心喷头16的温度足够。水斗9包含有5组出水口和5组回水口，提供循环水分别对主轴本体7、导入管4、喷嘴室3、内火口14、外火口13进行冷却（水循环管路图中未标示），水斗9固定在离心机上部的车架（图中未标示）上，车架两侧安装有车轮方便移动，车架上部设置有防护板2。
如图2所示，随着离心喷头16的高速旋转，内部的玻璃液17在从离心喷头16四周侧壁上的小孔甩出，在喷吹气流21的拉伸作用下初步成型。在外火口13下方、离心喷头16外围安装有环形的延伸器12，延伸器12设置有若干小孔可以向下喷射高压空气气流22，对初步成型的纤维进一步拉伸冷却制成最终的产品玻璃微纤维20。
在一个实施例中，离心喷头16直径可达φ500-φ600mm，每个离心喷头16四周侧壁上的小孔数量可达35000-52000个，小孔直径为φ0.55mm-φ0.85mm。
在一个实施例中，内火口14为整体式安装在主轴本体7下部，可有效降低离心喷头16内部高温对主轴本体7下部的热辐射，减少了下部高温区域对主轴本体和主轴传动装置的热辐射，降低主轴本体7温度，从而有利于主轴7及其轴承的稳定运转。。
在一个实施例中，内火口14采用10mm厚不锈钢板制成，耐热性能大幅提高，且中部空腔厚度增加至为30mm，可以储存更多的循环冷却水以增强冷却效果。
在一个实施例中，喷嘴10安装在喷嘴室3的下部，沿环形喷嘴室3可以均匀分布18-24个喷嘴10，保证混合气体在燃烧腔11内分布均匀、燃烧充分。
在一个实施例中，电机8设置在离心机后侧，即导入管的对侧，位于离心机主体与水斗之间，与高温的玻璃流股之间的距离增加，电机8的工作环境温度明显降低，有利于减少电机8故障、保证长期稳定运行。
在一个实施例中，内燃烧器6接口、电机8、水斗9均设置在离心机后侧，简化了离心机前侧布局，方便操作、简洁美观，内燃烧器6数量可根据需要设置为4-6个。
在一个实施例中，主轴5轴承挡直径为φ90mm，中心通孔直径为φ25mm，可以使用空气或水冷却以降低传动系统温度，离心机主轴和离心喷头高速运转时离心机的整体稳定性更好，大幅增加了主轴5和离心喷头16高速运转时的稳定性和使用寿命。
在一个实施例中，离心喷头16的直径为φ600mm时，内火口14外径为φ605-φ612mm，外火口13内径为φ616-φ632mm，内火口14与外火口13围成的环形间隙宽5.5-10mm，生产纤维平均直径低于5μm的玻璃微纤维时，单机产能可达350-600kg/h。
在一个实施例中，延伸器12的小孔直径为φ1.2-φ2.5mm，小孔间距为8-20mm。
本发明所述的离心机，通过改进结构设计，更适合用于玻璃微纤维的生产，连续运行时间长，传动稳定可靠、水冷却效率高；离心喷头16直径为φ600mm、生产纤维平均直径低于5μm的玻璃微纤维时，单机产能可达350-600kg/h，明显提高了玻璃微纤维生产的生产效率。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种用于玻璃微纤维成纤的离心机，其特征在于，所述离心机具有主体和驱动装置，主体包括主轴，主轴安装在主轴本体上，主轴的上端连接驱动装置，主轴的下端安装了离心喷头，离心喷头为盆状结构，盆底朝下并且封闭，盆壁上具有小孔，盆口向上敞开，有玻璃液导入管和内燃烧器穿过主轴本体通向离心喷头，绕主轴本体设置了燃烧腔，在主轴本体下方安装了内火口，燃烧腔是由燃烧腔外壳环绕主轴本体形成的空腔，在燃烧腔外壳下方安装了外火口，燃烧腔下方有内火口和外火口围成的环形间隙，该环形间隙对准离心喷头的小孔处，从环形间隙喷出喷吹气流，燃烧腔内设置了用于喷入可燃气体的喷头，喷头包括喷嘴和喷嘴室，喷嘴室与进气管连通，通过进气管向燃烧腔内输入可燃气体。
2.如权利要求1所述的用于玻璃微纤维成纤的离心机，其特征在于，在外火口下方还设置了延伸器，在延伸器下方对着从离心喷头的小孔甩出的玻璃微纤维的地方设置喷孔，从喷孔中向玻璃微纤维喷出高压空气气流。
3.如权利要求1所述的用于玻璃微纤维成纤的离心机，其特征在于，内火口整体式安装在主轴本体下方，对主轴本体下部整体覆盖。
4.如权利要求1所述的用于玻璃微纤维成纤的离心机，其特征在于，燃烧腔由燃烧腔外壳绕主轴本体形成，在燃烧腔内衬以耐火材料。
5.如权利要求1所述的用于玻璃微纤维成纤的离心机，其特征在于，离心喷头通过离心喷头安装托盘安装到主轴下端。
6.如权利要求1所述的用于玻璃微纤维成纤的离心机，其特征在于，还设置了水斗，主轴本体、外火口、内火口内部以及喷嘴室周边均设有循环空腔，该循环空腔通过管道与水斗相连通，通过循环冷却水对主轴本体、外火口、内火口、导入管及喷嘴室进行冷却。
7.如权利要求1所述的用于玻璃微纤维成纤的离心机，其特征在于，在离心机上部具有防护板，防护板覆盖住离心机主体及驱动装置。
8.如权利要求1所述的用于玻璃微纤维成纤的离心机，其特征在于，导入管安装于离心机主体的前方，而驱动装置安装于离心机主体的后方。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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