一种生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板、池窑炉结构及方法

摘要

本发明提供了一种生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板，一种生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板，包括漏板本体以及设置于漏板本体上的漏嘴；漏嘴包括内管和外管，内管与外管之间设置有环形的流道腔；内管靠近漏板本体上表面的一端延伸出漏板本体表面。一种生产空心连续玄武岩纤维池窑炉结构，包括池窑炉以及上述生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板，池窑炉包括窑炉主体以及与窑炉主体连通的通路，通路为H型。一种生产空心连续玄武岩纤维的方法，将熔化的玄武岩液体通入上述生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板上，玄武岩液体的液面高度低于内管延伸出漏板本体的高度。能够生产出高品质的空心连续玄武岩纤维。

说明书

技术领域

本发明涉及玄武岩纤维生产设备技术领域，具体而言，涉及一种生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板、池窑炉结构及方法。

背景技术

空心连续玄武岩纤维的质量密度能够降低到1～1.4g/m2，与树脂复合后的短切纤维可在空中长时间漂浮，在航空、交通、汽车、动车轻量化中具有较好的应用前景。

现有的玄武岩纤维是实芯态，采用的是单漏嘴拉丝板。由于连续玄武岩纤维密度较大，连续玄武岩纤维的应用优势和高附加值显示不出来，应用范围有限。生产普通玄武岩纤维的单漏嘴拉丝漏板工艺对玄武岩熔融质量要求不高，无法生产出空心玄武岩纤维。

申请号为CN202010260278.8的专利公开了一种用拉伸法制作玄武岩毛细管的工艺，漏嘴中间安装有空压气管，在玄武岩融液通过漏嘴流出，并用下方拉丝机进行牵引，在形成柱状纤维同时，中间空气管吹出适量惰性气体使纤维中间形成空心并冷却，同时外侧设置有涂覆器对微管表面涂覆改性剂，经过高温抛光系统抛光后，制成无限长的中空玄武岩微管。

但是，使用空气管吹出空心，管内气流容易发生震荡，气流出现波动，会导致中空纤维的内、外径都发生波动，空心纤维的质量不稳定。同时，使用惰性气体进行吹气，成本较高。

近年来，池窑法熔制玄武岩的工艺因其能够熔制的玄武岩量大而受到越来越广泛的关注。但是，池窑法的熔制空间大的同时也加重了玄武岩熔化不均匀的问题，难以制作出高质量的玄武岩液，玄武岩液的质量不好将会影响后续的拉丝工艺，无法生产空心连续玄武岩纤维。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种生产空心连续玄武岩纤维漏板，其无需使用惰性气体吹出，能够制得均匀、高质量的空心玄武岩纤维；

本发明的第二个目的在于提供一种生产空心连续玄武岩纤维池窑炉结构，其熔化玄武岩效果好，保证玄武岩液体均质化；

本发明的第三个目的在于提供一种生产空心连续玄武岩纤维方法，其能够生产上述优质的空心玄武岩纤维。

本发明通过以下技术方案实现：

一种生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板，包括漏板本体以及设置于漏板本体上的漏嘴；

漏嘴包括内管和外管，内管与外管之间设置有环形的流道腔；内管靠近漏板本体上表面的一端延伸出漏板本体表面。

进一步地，外管的上端面与漏板本体的上表面位于同一水平面。

进一步地，漏嘴为锥形结构，漏嘴靠近漏板本体的一端的直径大于远离漏板本体的一端的直径。

进一步地，漏嘴内设置有若干个支撑条，支撑条一端与内管的外壁固定连接，另一端与漏嘴的内壁固定连接。

进一步地，支撑条靠近所述漏板本体的上表面设置。

进一步地，支撑条设置有三个，每两根支撑条之间的夹角为120°。

进一步地，漏嘴的内径为6～12mm，内管的内径为3～8mm。

一种生产空心连续玄武岩纤维池窑炉结构，包括池窑炉以及权利要求1～5任一生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板，池窑炉包括窑炉主体以及与窑炉主体连通的通路，通路为H型。

进一步地，窑炉主体包括纯氧燃烧器，纯氧燃烧器的中心喷出天然气，四周喷出氧气。

进一步地，窑炉本体底部设置有助熔电极。

进一步地，还包括智能化控制系统，智能化控制系统用以控制池底鼓泡、测窑温、测窑压、测液面高度、控制备用电极、控制燃烧比例中的一种或多种。

一种生产空心连续玄武岩纤维的方法，将熔化的玄武岩液体通入上述生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板上，玄武岩液体的液面高度低于内管延伸出漏板本体的高度。

本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

(1)本发明提供了一种生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板，漏板上设置双层漏嘴，使得空气自动吸入，稳定地形成高质量的空心连续玄武岩纤维；

(2)本发明提供了一种生产空心连续玄武岩纤维池窑炉结构，能够将玄武岩熔化均匀，有利于拉丝；

(3)本发明提供了一种生产空心连续玄武岩纤维的方法，能够生产出重量轻、介电常数小，介电损耗低、抗弯刚度大、抗压强度大、吸波透波性能好的优质空心连续玄武岩纤维。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板的漏嘴的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板的漏嘴的俯视图；

图3为本发明实施例1提供的生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板的结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的生产空心连续玄武岩纤维池窑炉结构的结构示意图。

图标：

10-漏板本体，20-漏嘴，31-内管，32-外管，33-流道腔，40-支撑条，50-窑炉主体，61-主通路，62-次通路，63-第一作业通路，64-第二作业通路，71-水平烟道，72-垂直烟道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如附图1～附图3所示，本实施例提供了一种生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板，包括漏板本体10以及设置于漏板本体10上的漏嘴20；漏嘴20包括内管31和外管32，内管31与外管32之间设置有环形的流道腔33；内管31靠近漏板本体10上表面的一端延伸出漏板本体10表面。

漏板上设置有双层的漏嘴20，玄武岩熔融液体流到漏板本体10的上表面上，从流道腔33内流出，内管31与大气连通，玄武岩熔融液体快速流出时，内管31内的压强降低，空气自动从内管31吸入，形成空心连续玄武岩纤维；

简化了通气管，无需通入惰性气体，降低了生产成本；拉丝速度越快，吸入空气的速度越快，纤维管壁越薄，纤维管的内外径只由拉丝速度决定，简化了控制，生产出的空心玄武岩连续纤维质量高。

具体的，流道腔33竖直设置，流道腔33沿长度方向的截面为两个对称的矩形。使得玄武岩液在流道腔33内均匀的流动，拉出的玄武岩纤维丝更加均匀。

本实施例中，外管32的上端面与漏板本体10的上表面位于同一水平面。外管32上端面与漏板本体10齐平，方便玄武岩液从流道腔33内流下，容易清洁漏板本体10。

本实施例中，外管32为锥形结构，外管32靠近漏板本体10的一端的直径大于远离漏板本体10的一端的直径。锥形外管32有利于散热，还可以提升外管32根部的强度，减少外管32变形，提升作业稳定性。

本实施例中，漏嘴20内设置有若干个支撑条40，支撑条40一端与内管31的外壁固定连接，另一端与外管32的内壁固定连接。支撑条40将内管31固定在外管32内，使得内管31的中心轴与外管32的中心轴重合，以保证空心连续纤维侧壁厚度的均匀。

本实施例中，支撑条40靠近漏板本体10的上表面设置。漏板本体10的上表面温度高，玄武岩液流动性强，支撑条40设置在靠近漏板本体10上表面的位置，不会影响纤维丝的连续性。

本实施例中，支撑条40设置有三个，相邻两根支撑条40之间的夹角为120°。每根支撑条40的长度应相等，使得内管31固定在外管32正中心。三个支撑条40均匀分布，可以对内管31起到良好的支撑作用。

本实施例中，外管32的内径为6～12mm，内管31的内径为3～8mm。使用该尺寸的漏嘴20能够制作出直径为7～13μm的空心玄武岩纤维。

本实施例中，漏板本体10设置有多件。多个漏板本体10拼接在一起，扩大了漏板面积，提高生产效率。

本实施例中，一漏板本体10上设置有1～2400个漏嘴20。漏嘴20在漏板本体10上均匀分布，一定数量的漏嘴20同时工作能满足一定的纱支规格要求，具体漏嘴的数量可以根据纱支规格要求做调整。

本实施例中，漏板本体10的材质为铂铑合金。铂铑合金具有较好的耐高温、抗腐蚀、抗氧化、高强度等性能，适宜作为玄武岩纤维拉丝漏板的材料。

如附图4所示，本实施例还提供了一种生产空心连续玄武岩纤维池窑炉结构，包括池窑炉以及上述生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板，池窑炉包括窑炉主体50以及与窑炉主体50连通的通路，通路为H型。

H型通路包括主通路61、次通路62、第一作业通路63以及第二作业通路64，主通路61的一端与窑炉主体50连通，另一端与次通路62以及第一作业通路63连通，次通路62远离主通路61的一端与第二作业通路64连通，第一作业通路63和第二作业通路64分别沿主通路61长度方向堆成设置有两条。

作为替换的，通路还可以设计为“干”子型，“王”子型，“土”子型等多种图型。

窑炉主体50内的玄武岩液体流经各个通路，澄清行程长，在窑内停留时间长，适合生产难容矿物和质量要求高的玄武岩液体。

窑炉主体50远离通路的一侧还设置有水平烟道71和垂直烟道72，水平烟道一端与窑炉主体50连通，另一端与垂直烟道72连通。

本实施例中，窑炉主体50包括纯氧燃烧器，纯氧燃烧器的中心喷出天然气，四周喷出氧气。氧气从四周包围天然气能够达到较好的混合效果，当空气过剩系数为2～3时能够完全燃烧，通过调节燃料和氧气的流量币能够控制火焰的长度。

本实施例中，窑炉本体底部设置有助熔电极。助熔电极作为备用加热方式，在窑炉启动或者应急时可以通过调整电助熔与天然气的使用来确保温度稳定。

本实施例中，还包括智能化控制系统，智能化控制系统用以控制池底鼓泡、测窑温、测窑压、测液面高度、控制备用电极、控制燃烧比例中的一种或多种。通过智能化控制系统保证难熔的玄武岩液体能够均质化，有利于拉丝。

一种生产空心连续玄武岩纤维的方法，将熔化的玄武岩液体通入上述生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板上，玄武岩液体的液面高度低于内管31延伸出漏板本体10的高度。

玄武岩液体从漏板上的内管31中流下，每个内管31中心都能自动吸入空气，经过拉丝，形成高质量的空心连续玄武岩纤维，纤维丝的内外径稳定。

实验例1

将将熔化的玄武岩液体通入实施例1生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板上，按照实施例1的生产空心连续玄武岩纤维的方法生产空心连续玄武岩纤维，对得到的产品进行质量测试，结果如下表所示：

表1空心连续玄武岩纤维质量测试结果

根据上述结果可知，本发明生产的空心连续玄武岩纤维拉伸强度和断裂强度高，纤维丝均匀，厚度薄，密度比标准玄武岩纤维低50％左右。

综上所述，本实施例提供的生产空心连续玄武岩纤维拉丝漏板、池窑炉结构和方法能够生产出高质量的空心连续玄武岩纤维。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。