Способ и устройство для производства полых стеклянных микросфер - RU2019100695A

1. Способ производства полых стеклянных микросфер, в котором стекломассу (3), содержащую по меньшей мере одно вещество в растворенной форме, являющееся газообразным в диапазоне от 1100 °C до 1500 °C, получают в плавильном устройстве (1), и стекломасса (3) в форме одной или нескольких прядей (3.1) стекломассы выходит из плавильного устройства (1) через выпускное отверстие (1.2), отличающийся тем, что

(a)стеклянные пряди (3.1) производят с диаметром от 0,5 мм до 0,8 мм,

(b)посредством контроля температуры стекломассы (3) ее вязкость в момент выхода в виде стеклянной пряди (3.1) ограничивают в диапазоне от 0,5 дПа·с до 1,5 дПа·с;

(c)посредством горячего газа (14), вытекающего из сопла (4) горячего газа высокого давления, прядь или пряди (3.1) стекломассы распыляют с образованием частиц (3.2) стекла после выхода из плавильного устройства (1),

(d)частицы (3.2) стекла выдувают потоком горячего газа (14) прямо в непосредственно примыкающий нагретый канал (6) округления / расширения, ориентированный в направлении потока, при этом во время прохождения через канал (6) округления / расширения частицы (3.2) стекла преобразуются в сплошные стеклянные микросферы (3.3) в результате поверхностного натяжения во время нагревания, и сплошные стеклянные микросферы (3.3) затем расширяются с образованием полых стеклянных микросфер (3.4) в результате удаления растворенных газообразных веществ, и

(е) после выхода из канала округления / расширения полые стеклянные микросферы (3.4) охлаждают посредством охлаждающего воздуха (7) и собирают в твердой форме.

2. Способ производства полых стеклянных микросфер по п. 1, отличающийся тем, что производят множество стеклянных прядей (3.1), разнесенных друг от друга, и при этом применяют сопловую диафрагму (2), содержащую множество сопел (2.1), образованных в виде конических сквозных отверстий, в каждом случае с круглым поперечным сечением и с диаметром в диапазоне от 1 мм до 3 мм, на или в выпускном отверстии (1.2).

3. Способ производства полых стеклянных микросфер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что скорость газа горячего газа (14) при падении на стеклянную прядь или пряди (3.1) составляет от 300 м/с до 1500 м/с.

4. Способ производства полых стеклянных микросфер по любому из пп. 1–3, отличающийся тем, что температура горячего газа (14) составляет от 1500 °C до 2000 °C.

5. Способ производства полых стеклянных микросфер по любому из пп. 1–4, отличающийся тем, что используемая стекломасса (3) содержит в растворенной форме триоксид серы, кислород, азот, диоксид серы, диоксид углерода, оксид мышьяка, оксид сурьмы или их смеси.

6. Способ производства полых стеклянных микросфер по п. 5, отличающийся тем, что используемая стекломасса (3) содержит триоксид серы с массовой долей в диапазоне от 0,6 % до 0,8 %.

7. Способ производства полых стеклянных микросфер по п. 5, отличающийся тем, что используемая стекломасса (3) содержит оксид мышьяка или оксид сурьмы с массовой долей в диапазоне от 0,1 % до 0,5 %.

8. Способ производства полых стеклянных микросфер по любому из пп. 1–7, отличающийся тем, что газ-носитель (15) вдувают посредством сопла (5) газа-носителя в осевом направлении в канал (6) округления / расширения для поддержания частиц (3.2) стекла, сплошных стеклянных микросфер (3.3), а также полых стеклянных микросфер (3.4) в подвешенном состоянии и для обеспечения их переноса через канал (6) округления / расширения.

9. Устройство для осуществления способа по п. 2, отличающееся тем, что

- выпускное отверстие (1.2) расположено в нижней области плавильного устройства (1), при этом сопловая диафрагма (2) установлена на или в выпускном отверстии (1.2) таким образом, что стекломасса (3) выходит исключительно из сопел (2.1) конической формы,

- сопловая диафрагма (2) содержит сопла (2.1), каждое из которых имеет круглое поперечное сечение и диаметр в диапазоне от 1 мм до 1,6 мм, при этом сопловая диафрагма (2) может нагреваться электрически;

- сопло (4) горячего газа высокого давления расположено непосредственно под выпускным отверстием (1.2) рядом с ним, при этом сопло (4) горячего газа высокого давления ориентировано так, что при осуществлении способа горячий газ (14), вытекающий из сопла (4) горячего газа высокого давления, падает на стеклянные пряди (3.1), выходящие из сопел (2.1),

- канал (6) округления / расширения расположен в направлении потока горячего газа (14), который при осуществлении способа вытекает из сопла (4) горячего газа высокого давления за выпускным отверстием (1.2),

- воронка (8) для охлаждающего воздуха для доставки охлаждающего воздуха (7) расположена в направлении потока горячего газа (14) за каналом (6) округления / расширения, при этом раструб воронки обращен к каналу (6) округления / расширения, и

- шейка воронки (8) для охлаждающего воздуха образует выпускной канал (9) для сбора охлажденных полых стеклянных микросфер (3.4).

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что оконечная область выпускного канала (9), расположенная в направлении потока, заканчивается вращающимся питателем (12) или циклонным уловителем.

11. Устройство по п. 9 или 10, отличающееся тем, что сопла (2.1) сопловой диафрагмы (2) упорядочены в линию.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что сопловая диафрагма (2) содержит два симметрично изогнутых усилительных буртика (2.2), проходящих вдоль сопла (2.1) зеркально друг относительно друга.