一种纳米微孔复合材料的生产系统
技术领域
本实用新型属于保温材料技术领域，具体涉及一种纳米微孔复合材料的生产系统。
背景技术
气凝胶及其制品近几年发展迅速，氧化硅气凝胶实现了规模化生产并得到推广应用，目前全球的气凝胶及其制品市场规模为30-40亿美元，预计到2020年会到达50-60亿美元。尽管发展迅速，但由于其高昂的价格，推广比较困难，其总的市场规模在绝热节能材料市场的占有份额还是比较小的。
另外，目前气凝胶复合毡的生产系统主要来自于美国ASPEN，采用溶胶凝胶法，先把二氧化硅溶解在溶剂中，通过流体的方式浸入到无碱玻璃纤维毡中或其他高性能纤维毡中，然后在纤维毡中凝胶，凝胶完成后再通过溶剂置换，超临界干燥，脱去溶剂，用空气置换溶剂而得到气凝胶复合毡。该过程会使用到大量的溶剂，非常不环保；另一方面，在生产复合毡的过程中，各种纤维毡的体积都很大，却要浸入许多的溶剂和进行超临界干燥，非常不利于成本的控制。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种纳米微孔复合材料的生产系统，该生产系统在流态化设备中将空气和粉体材料混合，使粉体材料流体化，通过粉体注入装置将流体注入纤维毡中，不需液体溶剂，制得的复合材料是一种纳米微孔型复合材料，导热系数低，非常接近气凝胶复合毡的保温性能。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种气凝胶纳米微孔复合材料的生产系统，包括密闭房、流态化装置、粉体回收装置、粉体罐、带中空针的粉体注入装置和纤维毡的传送机构，所述传送机构穿过所述密闭房，所述粉体注入装置设置于所述密闭房内，所述流态化装置设置有空气进口和粉体进口，所述流态化装置的流体出口连接输送管道，所述输送管道从外部穿入密闭房与所述粉体注入装置的进料口相连，所述密闭房的排风口通过管道连接所述粉体回收装置，所述粉体回收装置的出粉口连接所述粉体罐，所述粉体罐连接所述流态化装置的粉体进口，所述粉体罐上还设置有粉体补充口，所述传送机构上设置有压力辊。
本实用新型将纳米粉体材料与空气在流化设备中充分混和搅拌，形成均匀的流体；在气流的作用下，经中空针注入纤维毡中，使粉体材料进入纤维毡内部，填充纤维之间的空隙；通过压力辊压制纤维毡，使纤维毡内部被粉体材料填充，形成致密的不透气的绝热材料。
粉体的注入过程在密闭房中完成，可收集生产过程中产生的大量粉尘，避免污染空气同时能将粉体材料通过粉体回收装置回收利用。
本实用新型所述流态化装置包括罐体、风机和喷嘴，所述罐体的底部设置有所述喷嘴，所述罐体的顶部设置有流体出口，所述喷嘴的进口端设置有所述空气进口和粉体进口，喷嘴的出口端朝向罐体内，所述罐体的外部两侧分别设置有一个风机，所述风机的一端连接进气管，风机的另一端连接出气管，所述罐体顶部两侧分别设置有连接对应出气管的出气口，所述罐体底部两侧分别设置有连接对应进气管的进气口。
优选地，所述流态化装置的空气进口通过空压机连接空气储罐。
本实用新型所述粉体注入装置包括升降机构、流体箱和第一中空针，所述流体箱连接上方的所述升降机构，所述流体箱设置有连接所述输送管道的进料口，所述输送管道为软管，所述流体箱的底面均布有多个针孔，且各个针孔均连接一根所述第一中空针，所述第一中空针朝向纤维毡。
优选地，所述流体箱的正下方设置有针孔板，所述针孔板上设置有对应各个第一中空针的针眼。
本实用新型另一可选的技术方案，在纤维毡的上方和下方分别并排设有粉体注入装置，所述粉体注入装置包括阻挡筒、固定支架和设置于传送机构上的刺辊，所述刺辊对应纤维毡设置，所述刺辊为一端开口的中空结构，所述刺辊的外表面均布有多个针孔，且各个针孔均连接一根第二中空针，所述阻挡筒与刺辊同轴心设置且位于刺辊内，所述阻挡筒的一侧设置有轴向的开口，该开口侧正对纤维毡且开口侧的边沿设置有密封条，所述密封条与刺辊的内侧壁抵接；所述阻挡筒的封闭端设置于刺辊的封闭端，所述阻挡筒的开口端设置有穿出所述刺辊开口端的进料管，所述进料管的外侧壁与所述刺辊开口端内侧壁之间设置有密封圈，所述进料管连接所述固定支架，进料管的进口连接所述输送管道。
优选地，所述密封条和密封圈均为四氟条。
优选地，所述纤维毡在对应刺辊的另一面设置有垫板。
本实用新型所述粉体回收装置为布袋除尘器。
本实用新型的有益效果在于：
1、本系统适用于在气流的作用下，通过中空针把已经流态化的纳米微孔粉料和空气注入到纤维毡中并填充到材料的空隙中，经压制，粉料就和纤维毡在力的作用下粘附在一起，从而阻止空气在纤维间隙中流动，避免了因为空气对流而形成的热量传递，使材料的导热系数达到0.025W/(m.k),远远低于传统的各种保温材料，与由超临界干燥法得到的气凝胶复合毡相当。
2、本实用新型系统可利用现有的已经规模化生产的气凝胶粉、纳米二氧化硅粉和气相二氧化硅等多种纳米粉体原料来填充封堵纤维毡的空隙，产品设备投资小，不使用溶剂及超临界工艺；粉体注入装置设置在密闭房中，通过粉体回收装置回收密闭房中的粉体材料，并将回收后的粉体材料输送至流态化装置，实现循环利用。
3、流态化装置的进料口设置喷嘴，通过喷嘴将流体高速喷入罐体，会在喷嘴四周形成负压，把粉体材料直接从粉体进口吸入罐体；同时罐体内带有一定压力，流体会在压力作用下自动从罐体顶部的流体出口进入输送管道，无需压力泵，节约能源。
4、流态化装置的外部两侧分别设置一个风机，罐体内形成从下至上，罐体外形成从上至下的气流循环，使罐体内的轻质粉体不会沉降，更利于粉体与空气的充分混合均匀。
附图说明
图1为实施例4和5的纳米微孔复合材料的生产系统的结构示意图。
图2为实施例6-8的纳米微孔复合材料的生产系统的结构示意图。
图3为流态化装置的结构示意图。
图4为实施例6-8的粉体注入装置的结构示意图。
图5为实施例6-8的粉体注入装置的剖面结构示意图。
附图标记:1、纤维毡；2、流态化装置；3、粉体回收装置；4、粉体罐；5、粉体注入装置；6、传送机构；7、压力辊；8、密闭房；9、输送管道；10、升降机构；11、空压机；12、空气储罐；21、空气进口；22、粉体进口；23、喷嘴；24、风机；25、进气管；26、出气管；27、罐体；31、排气口；41、粉体补充口；51、流体箱；52、第一中空针；53、针孔板；54、刺辊；55、第二中空针；56、阻挡筒；57、固定支架；58、密封圈；59、密封条；561、进料管；60、轴承；61、垫板。
具体实施方式
为了更加清楚、详细地说明本实用新型的目的技术方案，下面通过相关实施例对本实用新型进行进一步描述。以下实施例仅为具体说明本实用新型的实施方法，并不限定本实用新型的保护范围。
实施例1
如图1和2所示，一种气凝胶纳米微孔复合材料的生产系统，包括密闭房8、流态化装置2、粉体回收装置3、粉体罐4、带中空针的粉体注入装置5和纤维毡的传送机构6，所述传送机构6穿过所述密闭房8，所述粉体注入装置5设置于所述密闭房8内，所述流态化装置2设置有空气进口21和粉体进口22，所述流态化装置2的流体出口连接输送管道9，所述输送管道9从外部穿入密闭房8与所述粉体注入装置5的进料口相连，所述密闭房8的排风口通过管道连接所述粉体回收装置3，所述粉体回收装置3的出粉口连接所述粉体罐4，所述粉体罐4连接所述流态化装置2的粉体进口，所述粉体罐4上还设置有粉体补充口41，所述传送机构6上设置有压力辊7。
超细粉体材料与空气在流态化装置2中充分混和搅拌，形成均匀的流体；纤维毡1在传送机构6的传送下到达流态化装置2的位置，在气流的作用下，超细粉体经粉体注入装置5的中空针注入纤维毡1中，使粉体材料进入纤维毡1内部，填充纤维之间的空隙；通过压力辊7压制纤维毡，使纤维毡内部被粉体材料填充，形成致密的不透气的绝热材料。在整个过程中，环境中的粉体材料从密闭房的排风口通过抽风机随气流排出，并通过粉体回收装置3回收，将回收后的粉体材料输送至流态化装置2，再经粉体罐4循环利用。粉体罐4上还设置有粉体补充口41用于补加粉体材料。
所述传送机构可为传送带等常规传送装置。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上：
如图3所示，所述流态化装置2包括罐体27、风机24和喷嘴23，所述罐体27的底部设置有所述喷嘴23，所述罐体27的顶部设置有流体出口，所述喷嘴23的进口端设置有所述空气进口21和粉体进口22，喷嘴23的出口端朝向罐体27内，所述罐体27的外部两侧分别设置有一个风机24，所述风机24的一端连接进气管25，风机24的另一端连接出气管26，所述罐体27顶部两侧分别设置有连接对应出气管26的出气口，所述罐体27底部两侧分别设置有连接对应进气管25的进气口。
流态化装置2的进料口设置喷嘴23，通过喷嘴23将流体高速喷入罐体27，会在喷嘴四周形成负压，把粉体材料直接从粉体进口22吸入罐体27；同时罐体27内带有一定压力，流体会在压力作用下自动从罐体27顶部的流体出口进入输送管道9。
罐体27的外部两侧分别设置一个风机24，罐体27内形成从下至上，罐体27外形成从上至下的气流循环，使罐体27内的轻质粉体随气流一起在罐体内外循环，不会沉降，更利于粉体与空气的充分混合均匀，保证其充分的流态化。
本实用新型采用的风机为常规的罗茨风机。
实施例3
本实施例在实施例2的基础上：
所述流态化装置2的空气进口21通过空压机11连接空气储罐12。通过空压机直接对空气加压，带压力的空气直接从喷嘴23高速喷入罐体27，使罐体27内带有一定压力。通过调节空压机的压力即可实现自动吸入粉体和向粉体注入装置输送粉体，并控制流体流速，无需压力泵，节约能源。
本实用新型采用的空压机为四川捷美斯机械设备有限公司的空压机。
实施例4
本实施例在实施例1的基础上：
如图1所示，所述粉体注入装置5包括升降机构10、流体箱51和第一中空针42，所述流体箱51连接上方的所述升降机构10，所述流体箱51设置有连接所述输送管道9的进料口，所述输送管道9为软管，所述流体箱51的底面均布有多个针孔，且各个针孔均连接一根所述第一中空针42，所述第一中空针42朝向纤维毡1。
纤维毡1在传送机构6的传送下到达流态化装置2的位置，升降机构10下降使第一中空针42刺入纤维毡1，超细粉体经第一中空针42注入纤维毡1中，使粉体材料进入纤维毡1内部；升降机构10升起，第一中空针42离开纤维毡1，纤维毡1继续向前传送，如此反复升降，完成为粉体材料在纤维毡1的注入过程。该传送机构上可设置多个粉体注入装置5。
所述升降机构可以是气缸等常规推拉式驱动方式。
所述粉体回收装置3为布袋除尘器，常规的粉体回收装置均适用于本实用新型。本实用新型采用的是河北胜菲环保设备有限公司的布袋除尘器。
实施例5
本实施例在实施例4的基础上：
所述流体箱51的正下方设置有针孔板53，所述针孔板53上设置有对应各个第一中空针42的针眼。当第一中空针42穿透纤维毡时，扎入针孔板53的针眼中，不会撞坏第一中空针，同时，纤维毡1下方的针孔板53还起到了受力的作用。
实施例6
本实施例在实施例1的基础上：
如图2-5所示，纤维毡1的上方和下方分别并排设有粉体注入装置5，所述粉体注入装置5包括阻挡筒56、固定支架57和设置于传送机构6上的刺辊54，所述刺辊54对应纤维毡1设置，所述刺辊54为一端开口的中空结构，所述刺辊54的外表面均布有多个针孔，且各个针孔均连接一根第二中空针55，所述阻挡筒56与刺辊54同轴心设置且位于刺辊54内，所述阻挡筒56的一侧设置有轴向的开口，该开口侧正对纤维毡1且开口侧的边沿四周设置有密封条59，所述密封条59与刺辊54的内侧壁抵接；所述阻挡筒56的封闭端设置于刺辊54的封闭端，所述阻挡筒56的开口端设置有穿出所述刺辊54开口端的进料管561，所述进料管561的外侧壁与所述刺辊54开口端内侧壁之间设置有密封圈58，所述进料管561连接所述固定支架57，进料管561的进口连接所述输送管道9。
刺辊54在纤维毡1的上方辊压，阻挡筒56通过固定支架57固定安装在纤维毡1的上方，且阻挡筒56的开口侧正对纤维毡1，输送管道9连接阻挡筒56的进料管561，将流体送入阻挡筒56内，粉体材料从开口侧的第二中空针55刺入纤维毡1中，使粉体材料进入纤维毡1内部；当第二中空针55离开纤维毡1即离开阻挡筒56的开口侧，粉体材料被阻挡筒56阻挡不会出粉。
开口侧的边沿四周设置有密封条59抵接刺辊54的内侧壁，能避免粉体材料进入刺辊54与阻挡筒56间的空隙，防止第二中空针55离开纤维毡后漏粉；阻挡筒56的出料管561的外侧壁与刺辊54开口端内侧壁之间设置密封圈58，同样起到避免粉体材料进入刺辊54与阻挡筒56间空隙的作用。
实施例7
本实施例在实施例6的基础上：
所述密封条59和密封圈58均为四氟条。四氟条质软有利于密封，同时摩擦小，便于动态密封。
实施例8
本实施例在实施例6的基础上：
所述纤维毡1在对应刺辊54的另一面设置有垫板61。在刺辊54辊压时起到了受力的作用。
本实用新型未提及的连接方式为焊接、螺纹、铆接和螺钉等常规连接方式。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
