技术领域
[0001] 本实用新型涉及玄武岩连续纤维生产设备技术领域，尤其是涉及一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉。
背景技术
[0002] 玄武岩连续纤维(简称CBF)是一种新兴的环保型无机纤维材料，具有轻质高强、耐高温、耐酸
碱侵蚀、绝热
隔音等优异性能，在航空航天、
汽车、
船舶、土建交通等领域具有广泛应用，市场前景广阔。
[0003] 现今，玄武岩连续纤维的生产流程大致是：天然的玄武
岩石料作为生产玄武岩连续纤维的原料由加料机投入窑炉中，被窑炉内的高温环境
熔化成液体，液体进一步澄清、均化后分成由上到下分布的浮渣层、玄武岩熔液、沉渣层，然后通过主料道2及分流料道将玄武岩熔液输送至数个作业单元，每个作业单元底部安装有一
块铂铑
合金多孔漏板，玄武岩熔液靠自身重
力由漏板上的漏孔中流出，由
拉丝机拉成玄武岩连续纤维。
[0004] 目前，多数国内玄武岩连续纤维生产企业的生产技术是引进前苏联于1980年代开发的玄武岩连续纤维初级工业生产技术，并在此
基础上借鉴国内玻璃纤维行业的技术与设备进行改造而成，因此，生产工艺及设备都比较简单落后。使用的窑炉多是单元窑炉，单元窑炉为矩形，在单元窑炉一端的偏底部设置有数块拉丝漏板，漏板多为200孔、400孔，日产量仅为200～500公斤。由于产能小、产品
质量波动大、生产成本高，导致单元窑炉无法实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产，无法满足社会各领域的广泛应用对玄武岩连续纤维的需求。
[0005] 因此，开发一种能够实现玄武岩连续纤维大规模工业化生产的窑炉是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。实用新型内容
[0006] 有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉，该窑炉具有生产能力高、产品质量
稳定性高、生产成本低的特点，能够实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产，满足社会各领域的广泛应用对玄武岩连续纤维的需求。
[0007] 为解决上述的技术问题，本实用新型提供的技术方案为：
[0008] 一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉，包括炉体、主料道、分流料道、设置于所述炉体顶部的加料装置、多个设置于所述炉体侧墙上的加热装置以及多个与所述分流料道连通的作业单元，所述炉体通过所述主料道与所述分流料道连通，其特征在于，所述分流料道为闭合环形或圆弧形，所述分流料道连接有至少两条长度相同的主料道，且所述分流料道与所述主料道的连接点在所述分流料道上均匀分布，多个所述作业单元均匀分布在所述分流料道的内侧和/或外侧。
[0009] 优选的，所述加热装置包括由内向外依次布置的助燃气管、
燃料管、
冷却水管、支
座管，所述助燃气管、燃料管、冷却水管的顶部相互之间密封连接，所述支座管固定设置于炉体侧墙上且沿墙体厚度方向穿透所述炉体侧墙，所述冷却水管与所述支座管是分体的且可沿所述支座管内表面滑动，所述冷却水管顶部设置有进水口与出水口。
[0010] 优选的，所述支座管的下开口处设置有中心开孔的环形封板，所述冷却水管的下部与所述封板滑动配合，所述冷却水管沿所述封板滑动部位的管径一致，所述冷却水管沿所述封板滑动部位的上部与所述支座管滑动配合，所述冷却水管沿所述封板滑动部位的外壁面、所述支座管的内壁面以及所述封板形成环形气室，所述封板的中心开孔处设置有用于密封所述气室的
密封圈，所述冷却水管沿所述支座管滑动的部位上设置有用于密封所述气室的密封圈，所述支座管上设置有与所述气室连通的进气口与排气口，所述冷却水管沿所述封板滑动部位与所述冷却水管沿所述支座管滑动部位的连接处形成气体施力面；所述助燃气管内部设置有用于助燃气推动所述冷却水管滑动的气体施力面。
[0011] 优选的，所述加料装置包括原料仓以及与所述原料仓的
底板连接的多个下料管，所述下料管位于所述炉体内部，所述下料管的进料口设置有用于打开后使原料进入所述下料管的上
截止阀，所述下料管的出料口设置有用于打开后使原料落入所述炉体的下
截止阀，所述上截止阀与下截止阀连接有用于实现所述下料管向所述炉体加料的控制系统。
[0012] 优选的，所述控制系统连接有用于检测浮渣层、玄武岩熔液、沉渣层液深的液深检测装置，所述液深检测装置设置于所述炉体顶墙上或侧墙上。
[0013] 优选的，所述下料管的进料口设置有
法兰，所述法兰位于所述原料仓内部，所述法兰与所述原料仓底板之间设置有用于称量所述下料管内原料质量的称重
传感器，所述称重传感器与所述控制系统连接。
[0014] 优选的，还包括设置于所述炉体侧墙上的浮渣排出口，所述浮渣排出口截面的最低处不低于浮渣层的下层面，所述主料道入口处设置有挡渣墙。
[0015] 优选的，还包括设置于所述炉体侧墙底部或者炉底上的沉渣排出口，所述沉渣排出口上设置有用于打开或关闭所述沉渣排出口的沉渣截流阀，所述炉体的内底面低于主料道的内底面。
[0016] 优选的，还包括设置于所述主料道入口、所述分流料道上、所述作业单元入口且垂直于玄武岩熔液流动方向的截流装置，所述截流装置包括支座、位于支座内且可以上下升降的闸板，所述闸板内设置有用于加热所述闸板的
电极以及用于冷却所述闸板的冷却管，所述冷却管与窑炉外冷却系统相连通，所述冷却管内具有冷却介质，所述闸板连接有闸板升降装置，所述主料道及分流料道墙体上设置有与所述闸板配合用于截流的凹槽。
[0017] 优选的，所述作业单元与所述分流料道是分体的，所述分流料道出口处设置有伸入所述作业单元的溜槽，所述作业单元上设置有用于防止玄武岩熔液外溢的侧墙，所述作业单元设置于
支架上。
[0018] 与
现有技术相比，本实用新型提供了一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉，包括炉体、主料道、分流料道、设置于所述炉体顶部的加料装置、多个设置于所述炉体侧墙上的加热装置以及多个与所述分流料道连通的作业单元，所述炉体通过所述主料道与所述分流料道连通，所述分流料道为闭合环形或圆弧形，所述分流料道连接有至少两条长度相同的主料道，且所述分流料道与所述主料道的连接点在所述分流料道上均匀分布，多个所述作业单元均匀分布在所述分流料道的内侧和/或外侧。鉴于玄武岩熔液特有的物理化学特性，通过将分流料道设置成闭合环形或圆弧形，缩短了玄武岩熔液从分流料道入口到远端点作业单元的流动路径，减小了不同作业单元与分流料道入口之间的路径差别，从而提高了玄武岩熔液在流动方向上的成分及
温度的均匀性及稳定性，提高了产品质量的稳定性和一致性；同时，由于本实用新型提供的分流料道是围绕窑炉炉体的闭合环形，可以设置多条长度相同且均匀布置的主料道向分流料道供液，缩短了玄武岩熔液从分流料道入口到远端点作业单元的流动路径，使得玄武岩熔液在整个流动方向上成分及温度的均匀性及稳定性较好，从而使得作业单元可以布满整个分流料道，增大了漏板的安装数量，提高了单台窑炉的生产能力；由于玄武岩熔液在整个流动方向上成分及温度的均匀性及稳定性较好，所以减小了需要安装的加热装置的数量，节省大量
能源，降低了生产成本。
附图说明
[0019] 图1为本实用新型
实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉的俯视图；
[0020] 图2为图1中加热装置的结构示意图；
[0021] 图3为图1中加料装置的结构示意图；
[0022] 图4为图1中加料装置中称重传感器的安装
位置示意图；
[0023] 图5为本实用新型实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉中浮渣排出口与沉渣排出口的工作原理示意图；
[0024] 图6为图1中截流装置的工作原理示意图；
[0025] 图7为图6中A部位的局部放大图；
[0026] 图8为图1中作业单元的工作原理示意图。
[0027] 图中：1炉体，2主料道，3分流料道，4加热装置，41助燃气管，42燃料管，43冷却水管，431进水口，432出水口，44支座管，45封板，46气室，461进气口，462排气口，47密封圈，48气体施力面，5加料装置，51原料仓，52下料管，53上截止阀，54下截止阀，55液深检测装置，56法兰，57原料仓底板，58称重传感器，6作业单元，61溜槽，62支架，63漏板，7浮渣排出口，71浮渣层，72玄武岩熔液，73沉渣层，74挡渣墙，8沉渣排出口，81沉渣截止阀，9截流装置，91支座，92闸板，93电极，94冷却管，95闸板升降装置，96凹槽。
具体实施方式
[0028] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029] 参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉的俯视图。
[0030] 一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉，包括炉体1、主料道2、分流料道3、设置于炉体1顶部的加料装置5、多个设置于炉体1侧墙上的加热装置4以及多个与分流料道3连通的作业单元6，炉体1通过主料道2与分流料道3连通，分流料道3为闭合环形，分流料道3连接有4条长度相同的主料道2，且分流料道3与主料道2的连接点在分流料道3上均匀分布，25个作业单元6均匀分布在分流料道3的外侧，12个作业单元6均匀分布在分流料道3的内侧。鉴于玄武岩熔液72特有的物理化学特性，通过将分流料道3设置成闭合环形，缩短了玄武岩熔液72从分流料道3入口到远端点作业单元6的流动路径，减小了不同作业单元6与分流料道3入口之间的路径差别，从而提高了玄武岩熔液72在流动方向上的成分及温度的均匀性及稳定性，提高了产品质量的稳定性和一致性；同时，由于本实用新型提供的分流料道3是围绕窑炉炉体1的闭合环形，可以设置多条长度相同且均匀布置的主料道2向分流料道3供液，缩短了玄武岩熔液72从分流料道3入口到远端点作业单元6的流动路径，使得玄武岩熔液72在整个流动方向上成分及温度的均匀性及稳定性较好，从而使得作业单元6可以布满整个分流料道3，增大了漏板63的安装数量，提高了单台窑炉的生产能力；由于玄武岩熔液72在整个流动方向上成分及温度的均匀性及稳定性较好，所以减小了需要安装的加热装置4的数量，节省大量能源，降低了生产成本。
[0031] 参考图1与图2，图1为本实用新型实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉的俯视图；图2为图1中加热装置的结构示意图。
[0032] 在本实用新型的一个实施例中，加热装置4包括由内向外依次布置的助燃气管41、燃料管42、冷却水管43、支座管44，助燃气管41、燃料管42、冷却水管43的顶部相互之间密封连接，支座管44固定设置于炉体1侧墙上且沿墙体厚度方向穿透炉体1侧墙，冷却水管43与支座管44是分体的且可沿支座管44内表面滑动，冷却水管43顶部设置有进水口431与出水口432。本实用新型通过设置冷却水管43冷却保护燃料管42与助燃气管41，使得加热装置4可以浸入1300℃～1500℃的玄武岩熔液72中，不会在较短时间内烧损，能够有效地将燃料及助燃气送至玄武岩熔液72内部的
指定位置，使得燃料及助燃气能够在玄武岩熔液72内燃烧，产生的热量直接传递给玄武岩熔液72，燃烧产物变为气泡在玄武岩熔液72中逐渐上升，搅动玄武岩熔液72；同时，本实用新型通过设置支座管44并将支座管
44与冷却水管43设置成分体的，在外力作用下冷却水管43沿支座管44内表面滑动以带动燃料管42与助燃气管41浸入或脱离玄武岩熔液72，加热装置4的前端在加热时可以伸出浸入玄武岩熔液72，在不加热时可以缩回从玄武岩熔液72中抽出，减少了加热装置4与高温玄武岩熔液72直接
接触的时间，提高了加热装置4的使用寿命，从而提高了玄武岩石料的熔化速率，使得玄武岩熔液72温度及成分更均匀，更有利于实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产。
[0033] 促使冷却水管43沿支座管44内表面滑动的外力有很多种，可以手动操作、气压驱动、液压驱动等。在本实用新型的一个实施例中，支座管44的下开口处设置有中心开孔的环形封板45，冷却水管43的下部与封板45滑动配合，冷却水管43沿封板45滑动部位的管径一致，冷却水管43沿封板45滑动部位的上部与支座91管44滑动配合，冷却水管43沿封板45滑动部位的外壁面、支座管44的内壁面以及封板45形成环形气室46，封板45的中心开孔处设置有用于密封气室46的密封圈47，冷却水管43沿支座管44滑动的部位上设置有用于密封气室46的密封圈47，支座管44上设置有与气室46连通的进气口461与排气口462，冷却水管43沿封板45滑动部位与冷却水管43沿支座管44滑动部位的连接处形成气体施力面48；助燃气管41内部设置有用于助燃气推动冷却水管43滑动的气体施力面48。利用助燃气管41内部的气体施力面48、冷却水管43外壁面上的气体施力面48、环形气室46、密封圈47形成一个类似于
气缸的装置，两个气体施力面48充当
活塞面，当具有一定压力的助燃气通入助燃气管41，气体压力作用于助燃气管41内的气体施力面48，促使冷却水管43沿支座管44内表面向熔液滑动，从而带动燃料管42与助燃气管41逐渐浸入玄武岩熔液72内部；当停止加热后，停止向助燃气管41供气，通过支座管44上的进气口461向气室46提供具有一定压力的气体，气体压力作用于冷却水管43外壁面上的气体施力面
48，促使冷却水管43沿支座管44内表面滑动脱离玄武岩熔液72。
[0034] 参考图1、图3、图4，图1为本实用新型实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉的俯视图；图3为图1中加料装置的结构示意图；图4为图1中加料装置中称重传感器的安装位置示意图。
[0035] 在本实用新型的一个实施例中，加料装置5包括原料仓51以及与原料仓底板57连接的多个下料管52，下料管52位于炉体1内部，下料管52的进料口设置有用于打开后使原料进入下料管52的上截止阀53，下料管52的出料口设置有用于打开后使原料落入炉体1的下截止阀54，上截止阀53与下截止阀54连接有用于实现下料管52向炉体1加料的控制系统。通过在原料仓51出料口设置多个下料管52，在下料管52的进料口设置上截止阀
53，在下料管52的出料口设置下截止阀54，使得下料管52具有储存原料的功能，同时，将多个下料管52设置在窑炉内部，在下截止阀54打开向窑炉投料之前，利用窑炉内的高温环境对原料进行预热，使得原料在落入熔液之前温度上升至600℃～900℃，落入熔液之后被高温玄武岩熔液72进一步熔化，从而提高了玄武岩石料的熔化速率，有利于实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产。
[0036] 在本实用新型的一个实施例中，控制系统连接有用于检测浮渣层71、玄武岩熔液72、沉渣层73液深的液深检测装置55，液深检测装置55设置于炉体1的顶墙上或侧墙上。
液深检测装置55将炉体1内总液面的下降值及下降速度转变成数字
信号发送给控制系统，控制系统根据总液面下降值及下降速度计算出恢复设定液面高度所需单位时间内玄武岩石料的质量，再计算出先后两个下料管522向窑炉加料的时间间隔，然后，控制系统依次打开下截止阀54向窑炉加料。
[0037] 为了使加料装置5能够定量地向窑炉加料且定量
精度较高，在本实用新型的一个实施例中，下料管52的进料口设置有法兰56，法兰56位于原料仓51内部，法兰56与原料仓底板57之间设置有用于称量下料管52内原料质量的称重传感器58，称重传感器58与控制系统连接。通过称重传感器58实时监测下料管52内玄武岩石料的质量，当所加玄武岩石料的质量达到设定值，称重传感器58向控制系统发出信号，控制系统发出指令关闭上截止阀53，从而使得每个下料管52能够定量向窑炉加料，且定量精度较高，使得实际所加玄武岩石料的质量更接近控制系统所计算出的理论值，从而确保炉体1内总液面稳定不变，提高了产品质量的稳定性和一致性，有利于实现玄武岩连续纤维的大规模工业化生产。
[0038] 参考图1与图5，图1为本实用新型实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉的俯视图；图5为本实用新型实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉中浮渣排出口与沉渣排出口的工作原理示意图。
[0039] 在本实用新型的一个实施例中，本实用新型提供的用于生产玄武岩连续纤维的窑炉还包括设置于炉体1侧墙上的浮渣排出口7，浮渣排出口7截面的最低处不低于浮渣层71的下层面，主料道2入口处设置有挡渣墙74。通过设置在炉体1侧墙上的浮渣排出口7将漂浮在玄武岩熔液72表面的浮渣排出炉体1，且设置浮渣排出口7的截面的最低处不低于浮渣层71的下层面，避免了在排出浮渣的过程中有玄武岩熔液72从浮渣排出口7中流出。浮渣排出炉体1后，减少了浮渣混入玄武岩熔液72中的量，提高了玄武岩熔液72的纯净度，更纯净的玄武岩熔液72从漏板63上的孔中流出进行拉丝，从而提高了产品质量及不同漏板63间产品质量的一致性；减少了浮渣对漏板63的堵塞或侵蚀，从而提高了漏板63的使用寿命，降低了生产成本；降低了由于浮渣堵塞或者侵蚀造成的漏板63故障率，提高了使用周期，从而提高了生产效率。
[0040] 在本实用新型的一个实施例中，本实用新型提供的用于生产玄武岩连续纤维的窑炉还包括设置于炉体1侧墙底部或者炉底上的沉渣排出口8，沉渣排出口8上设置有用于打开或关闭沉渣排出口8的沉渣截流阀81，炉体1的内底面低于主料道2的内底面。通过设置沉渣排出口8，将炉底的沉渣定期排出炉外，避免了沉渣在炉底逐渐沉积将炉底抬高，从而保证了炉体1的有效容积，提高了窑炉的生产效率。
[0041] 参考图1、图6、图7，图1为本实用新型实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉的俯视图；图6为图1中截流装置的工作原理示意图；图7为图6中A部位的局部放大图。
[0042] 在本实用新型的一个实施例中，本实用新型提供的用于生产玄武岩连续纤维的窑炉还包括设置于主料道2入口、分流料道3上、作业单元6入口且垂直于玄武岩熔液72流动方向的截流装置9，两个截流装置9形成一组配合使用以加强截流效果。截流装置9包括支座91、位于支座91内且可以上下升降的闸板92，闸板92内设置有用于加热闸板92的电极93以及用于冷却闸板92的冷却管94，冷却管94与窑炉外冷却系统相连通，冷却管94内具有冷却介质，闸板92连接有闸板升降装置95，主料道2及分流料道3墙体上设置有与闸板92配合用于截流的凹槽96。通过沿凹槽96降下的闸板92将绝大部分玄武岩熔液72截流。鉴于玄武岩熔液72具有很好的渗透性，可以透过微米级的缝隙，在截流玄武岩熔液72之前，通过闸板92
调温装置加热闸板92至与玄武岩熔液72相当的温度，减少了卡在闸板92与墙体之间缝隙处的未熔物的数量，从而减小了闸板92与墙体之间的缝隙；当闸板92降下与料道底部凹槽96接触后，关闭加热功能，开启冷却功能，通过闸板92调温装置对闸板92进行冷却降温，进而降低了与闸板92接触的玄武岩熔液72的温度，提高了玄武岩熔液72的
粘度，降低了玄武岩熔液72的流动性及渗透性，甚至使玄武岩熔液72
凝固，使玄武岩熔液72无法渗透过闸板92与墙体之间的缝隙，从而将玄武岩熔液72有效地截流在待修补区之外；当闸板92降下与料道底部凹槽96接触后，通过闸板升降装置95向闸板92施加一定按压力，使闸板92在截流过程中与凹槽96一直保持紧密接触，从而避免了缝隙变大，玄武岩熔液72再次渗透的
缺陷。本实用新型通过设置截流装置9，当主料道2及分流料道
3需要冷却维修时，利用截流装置9截流待修补区之前与之后的高温玄武岩熔液72，将待修补区与其它正常区域隔开，使得修补时其它正常区域可以正常生产，不用停止向窑炉投料，不用放空主料道2及分流料道3内的玄武岩熔液72，从而保证了玄武岩连续纤维生产的连续性，提高了窑炉的作业率。
[0043] 参考图1、图8，图1为本实用新型实施例提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉的俯视图；图8为图1中作业单元的工作原理示意图。
[0044] 进一步的，在本实用新型的一个实施例中，作业单元6与分流料道3是分体的，分流料道3出口处设置有伸入作业单元6的溜槽61，作业单元6上设置有用于防止玄武岩熔液72外溢的侧墙，作业单元6设置于支架62上。通过将作业单元6和分流料道3设计成分体的，使得二者相互独立，当作业单元6底部的漏板63损坏需要更换时，停止向窑炉投料，将分流料道3内的玄武岩熔液72从其它漏板63处排出，直至玄武岩熔液72不能再流向所有的作业单元6，然后将待更换漏板63的作业单元6直接移开，用另一个备用的带有可以正常工作漏板63的作业单元6代替即可继续生产，玄武岩熔液72从漏板63上的孔中流出由拉丝机拉成玄武岩纤维，对于待更换漏板63的作业单元6，可以选择在方便时更换漏板63，从而减少了因更换漏板63导致的生产停止时间，提高了生产的连续性及窑炉的作业率。
[0045] 以上对本实用新型所提供的一种用于生产玄武岩连续纤维的窑炉进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型
权利要求的保护范围内。
