本發(fā)明涉及天然鱗片石墨精深加工技術(shù)設(shè)備，特別涉及一種用于高導(dǎo)熱天然石墨膜生產(chǎn)的可膨脹石墨高溫膨化裝置。
背景技術(shù)：
石墨晶體結(jié)構(gòu)中，同一層內(nèi)的碳原子與周圍3個(gè)碳原子以共價(jià)鍵結(jié)合，鍵能為586kj/mol，c-c鍵長(zhǎng)為0.142nm；層與層之間距離較大，為0.335nm，層間以微弱的范德華力結(jié)合，鍵能為16.7kj/mol。利用石墨這一結(jié)構(gòu)特性，可以選擇合適的物質(zhì)如濃硫酸、硝酸、高錳酸鉀、雙氧水等作為插層劑和氧化劑，利用氧化劑打開石墨層的邊緣，使插層劑順利插入石墨層間，形成石墨層間化合物。石墨層間化合物經(jīng)過(guò)高溫膨化處理，層間插入的這些分子或離子會(huì)瞬間氣化，氣態(tài)的插層劑將產(chǎn)生強(qiáng)大的推力，增大石墨層與層之間的距離，生成蠕蟲狀物質(zhì)，即膨脹石墨。
膨脹石墨因其獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)狀微孔結(jié)構(gòu)而具有良好的自粘性、吸附性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性、耐腐蝕性等特性，在諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，高導(dǎo)熱天然石墨膜就是利用膨脹石墨良好的自粘性、導(dǎo)熱性而生產(chǎn)出一種導(dǎo)熱散熱材料。目前用于石墨高溫膨化處理設(shè)備多為天然氣或液化氣燃燒爐，高溫膨化時(shí)，首先點(diǎn)燃天然氣或液化氣燃燒爐對(duì)爐膛進(jìn)行加熱升溫，使之達(dá)到某一膨化溫度，隨后石墨層間化合物在引風(fēng)機(jī)作用下送入膨化爐中高溫膨化處理。
上述高溫膨化爐有幾個(gè)不足：（1）點(diǎn)燃天然氣或液化氣時(shí)，由于天然氣或液化氣與石墨層間化合物混合在一起，在引風(fēng)機(jī)作用下天然氣或液化氣也會(huì)隨著膨脹石墨沿著密封管道流動(dòng)，因此，實(shí)際膨化區(qū)大小及膨化溫度是不可控的，這直接影響蠕蟲石墨的膨化倍率及其大小，也增加了后續(xù)鋪裝平整難度；（2）過(guò)高膨化溫度和過(guò)大膨化區(qū)會(huì)導(dǎo)致蠕蟲石墨燒損嚴(yán)重，降低蠕蟲石墨成品率，當(dāng)膨化溫度偏低時(shí)，石墨層間化合物第一次膨化不充分，會(huì)出現(xiàn)二次膨化現(xiàn)象，影響膨化效果；（3）天然氣或液化氣燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫、水蒸氣等會(huì)附著在蠕蟲石墨上，這將直接影響了天然石墨膜的導(dǎo)熱性能；（4）未燃燒完全的天然氣或液化氣或燃燒產(chǎn)生二氧化碳與蠕蟲石墨混合在一起，增加了后續(xù)物氣分離以及高導(dǎo)熱天然石墨膜壓延成型難度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的是提供一種高導(dǎo)熱天然石墨膜生產(chǎn)用高溫膨化裝置，此裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、升溫速度快、使用成本低，膨化溫度場(chǎng)均勻易控，石墨與發(fā)熱元件完全隔開，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，有助于保證石墨蠕蟲的膨化質(zhì)量，這為生產(chǎn)出高品質(zhì)高導(dǎo)熱天然石墨膜提供了保障。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出以下技術(shù)方案：一種高導(dǎo)熱天然石墨膜生產(chǎn)用高溫膨化裝置，它包括高溫膨化管，所述高溫膨化管的外部纏繞有用于對(duì)其加熱的鉬絲，所述高溫膨化管的外部通過(guò)陶瓷支撐環(huán)支撐套裝有陶瓷外管，所述陶瓷外管的外部套裝有石墨氈，所述石墨氈的外部套裝有金屬殼體；所述金屬殼體的兩端都固定安裝有金屬-石棉密封端蓋；所述高溫膨化管的一端安裝有進(jìn)料管，另一端安裝有出料管；所述出料管、高溫膨化管和進(jìn)料管上分別安裝有熱電偶；所述進(jìn)料管的外壁上設(shè)置有進(jìn)料口。
所述陶瓷外管與高溫膨化管之間形成環(huán)形空腔，環(huán)形空腔的高度為3-5mm，環(huán)形空腔上連通有管道接口，而且管道接口貫穿金屬-石棉密封端蓋與外界相連通。
所述出料管、高溫膨化管和進(jìn)料管均為高純石英管，它們具有相同的內(nèi)徑；出料管、高溫膨化管和進(jìn)料管長(zhǎng)度之比為1:5:1；所述高溫膨化管一端與進(jìn)料管以嵌套形式組裝在一起，另一端與出料管以嵌套形式組裝在一起，在兩兩連接處設(shè)計(jì)有一定厚度的石棉密封墊。
所述金屬-石棉密封端蓋通過(guò)多個(gè)均布的螺栓固定在金屬殼體上。
所述環(huán)形空腔通過(guò)管道接口抽真空。
所述熱電偶、和分別測(cè)定出料管、高溫膨化管和進(jìn)料管的溫度，對(duì)管道內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)高溫膨化管內(nèi)部溫度偏高或偏低時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整通電電流大小，增加或減少鉬絲發(fā)熱量。
本發(fā)明有如下有益效果：
本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用、升溫速度快、使用成本低，膨化溫度場(chǎng)均勻易控，石墨與發(fā)熱元件完全隔開，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，有助于保證石墨蠕蟲的膨化質(zhì)量，這為生產(chǎn)出高品質(zhì)高導(dǎo)熱天然石墨膜提供了保障。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1為本發(fā)明高溫膨化裝置示意圖。
圖2為本發(fā)明高溫膨化管組件示意圖。
圖3為本發(fā)明進(jìn)料管組件示意圖。
圖4為本發(fā)明出料管組件示意圖。
圖中：出料管1、熱電偶2、2′和2′′、管道接口3、陶瓷支撐環(huán)4、4′、4′′、鉬絲5、高溫膨化管6、進(jìn)料口7、進(jìn)料管8、石棉密封墊9、金屬-石棉密封端蓋10、10′、螺栓11、金屬殼體12、石墨氈13、陶瓷外管14。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1：
如圖1-4，一種高導(dǎo)熱天然石墨膜生產(chǎn)用高溫膨化裝置，它包括高溫膨化管6，所述高溫膨化管6的外部纏繞有用于對(duì)其加熱的鉬絲5，所述高溫膨化管6的外部通過(guò)陶瓷支撐環(huán)4、4′、4′′支撐套裝有陶瓷外管14，所述陶瓷外管14的外部套裝有石墨氈13，所述石墨氈13的外部套裝有金屬殼體12；所述金屬殼體12的兩端都固定安裝有金屬-石棉密封端蓋10、10′；所述高溫膨化管6的一端安裝有進(jìn)料管8，另一端安裝有出料管1；所述出料管1、高溫膨化管6和進(jìn)料管8上分別安裝有熱電偶2、2′和2′′；所述進(jìn)料管8的外壁上設(shè)置有進(jìn)料口7。
進(jìn)一步的，所述陶瓷外管14與高溫膨化管6之間形成環(huán)形空腔，環(huán)形空腔的高度為3-5mm，以便給鉬絲5提供合理的安裝空間；環(huán)形空腔上連通有管道接口3，而且管道接口3貫穿金屬-石棉密封端蓋10′與外界相連通。鉬絲5作為加熱元件均勻纏繞在高溫膨化管6上，以實(shí)現(xiàn)均勻加熱，保證高溫膨化管6內(nèi)部溫度場(chǎng)的均勻性。
進(jìn)一步的，所述出料管1、高溫膨化管6和進(jìn)料管8均為高純石英管，它們具有相同的內(nèi)徑；出料管1、高溫膨化管6和進(jìn)料管8長(zhǎng)度之比為1:5:1；所述高溫膨化管6一端與進(jìn)料管8以嵌套形式組裝在一起，另一端與出料管1以嵌套形式組裝在一起，在兩兩連接處設(shè)計(jì)有一定厚度的石棉密封墊9。防止熱量傳遞，避免進(jìn)料管8和出料管1溫度過(guò)高，防止可膨脹石墨在不合理的溫度區(qū)間膨化，減小石墨蠕蟲燒損。
進(jìn)一步的，所述金屬-石棉密封端蓋10、10′通過(guò)多個(gè)均布的螺栓11固定在金屬殼體12上。
進(jìn)一步的，所述環(huán)形空腔通過(guò)管道接口3抽真空。防止高溫下鉬絲5氧化。
進(jìn)一步的，所述熱電偶2、2′和2′′分別測(cè)定出料管1、高溫膨化管6和進(jìn)料管8的溫度，對(duì)管道內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)高溫膨化管6內(nèi)部溫度偏高或偏低時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整通電電流大小，增加或減少鉬絲5發(fā)熱量。
實(shí)施例2：
一種高導(dǎo)熱天然石墨膜生產(chǎn)用高溫膨化裝置，它主要由出料管1、熱電偶2、2′、2′′、管道接口3、陶瓷支撐環(huán)4、4′、4′′、鉬絲5、高溫膨化管6、進(jìn)料管8、石棉密封墊9、金屬-石棉密封端蓋10、10′、螺栓11、金屬殼體12、石墨氈13、和陶瓷外管14等多個(gè)元件組裝而成。
進(jìn)一步的，出料管1、高溫膨化管6和進(jìn)料管8材質(zhì)均為高純石英管，它們內(nèi)徑均為φ60，出料管1、進(jìn)料管8壁厚為6mm，長(zhǎng)度為500mm，高溫膨化管6壁厚和長(zhǎng)度分別為10mm和2500mm；高溫膨化管6一端與進(jìn)料管8以嵌套形式組裝在一起，另一端與出料管1以嵌套形式組裝在一起，在兩兩連接處有不低于10mm的石棉密封墊9，以防止過(guò)多熱量從高溫膨化管6向進(jìn)料管8、出料管1傳遞
進(jìn)一步的，陶瓷外管14通過(guò)寬度為20mm的陶瓷支撐環(huán)4、4′、4′′與高溫膨化管6組裝在一起，并形成3-5cm間隙，以便給鉬絲5提供合理的安裝空間；鉬絲5作為加熱元件均勻纏繞在高溫膨化管6上，以實(shí)現(xiàn)均勻加熱。
進(jìn)一步的，金屬-石棉密封端蓋10、10′通過(guò)多個(gè)螺栓11固定在金屬殼體12上，并通過(guò)管道接口3對(duì)上述間隙抽真空，防止高溫下鉬絲5氧化。
進(jìn)一步的，高溫?zé)犭娕?、2′、2′′分別測(cè)定出料管1、高溫膨化管6和進(jìn)料管8的溫度，當(dāng)高溫膨化管6內(nèi)部溫度偏高或偏低時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整通電電流大小，增加或減少鉬絲發(fā)熱量。
工作時(shí)，鉬絲5通電加熱，當(dāng)高溫膨化管6內(nèi)部溫度達(dá)到950℃時(shí)，高純可膨脹石墨在引風(fēng)機(jī)作用下以3~5m/s速度通過(guò)進(jìn)料口7進(jìn)入進(jìn)料管8中預(yù)熱，預(yù)熱溫度不超過(guò)150℃，隨后在高溫膨化管6內(nèi)膨化成蠕蟲石墨，蠕蟲石墨從出料管1流出，進(jìn)入后續(xù)物氣分離裝置。
通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明的未盡事宜，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)。