CN104150477B - 一种浸渍石墨固化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸渍石墨固化设备，包括一个罐体，所述的罐体内设有一个内胆，且在罐体内壁与内胆之间均匀的设有若干组加热管，且罐体内壁与内胆之间形成气流循环通道，且在罐体壁的下端设有一个与外界相连通的空气进口；冷空气从空气进口进来后，被电加热管加热成热空气，随着温度的升高，热空气上升与内胆内的冷空气形成对流，冷空气又通过内胆底部与罐体内壁之间的间隙，进入到气流循环通道；循环到电加热管附近被加热成热空气，热空气在固化罐内形成循环,固化罐内的气温就会逐步提高。

Description

一种浸渍石墨固化设备

技术领域

本发明涉及一种浸渍石墨固化设备。

背景技术

目前，常见的特种石墨材料由于其特殊结构而具有耐高温性、导电、导热性、润滑性、化学稳定性、可塑性和抗热震性的特点；但本身也存在着强度低下、孔隙率高等缺陷而不能用于密封件等。为了把石墨材料更好地应用于化工生产企业，制作反应釜、换热设备、机械密封及轴承等设备和零部件，满足实际生产需要，必须对其作增强处理。常见的增强方法就是树脂浸渍石墨，就是用树脂将该石墨材料的气孔填满，并进行热处理进行充分固化，这样材料的强度及耐酸碱腐蚀性以及温度使用范围都将大幅提高，而且还保留了石墨材料本身良好的自润滑性。根据浸渍树脂的不同，有酚醛浸塑石墨和糠醇浸塑石墨等不同品种。这样的材料又称浸塑石墨或浸渍不透性石墨，在化工生产企业被广泛用于制作反应釜、换热设备、机械密封及轴承等设备和零部件。

浸渍不透性石墨在实际生产中已经非常常见，但常见的制品直径都不大，大都不超过500mm，随着工艺技术的不断发展，实际生产中对大直径浸渍不透性石墨制品的需求不断增加，不过在实际操作过程中出现了一些问题，由于树脂固化效果不好，实际产品的使用性能往往达不到人们的预期。

石墨浸渍树脂固化罐属于压力容器，内有0.6MPa的压力，需加热到一定的温度。目前工业上应用的石墨浸渍树脂固化罐均采用夹套式罐体，夹套中通各种加热介质，包括蒸汽和导热油等，先加热固化罐的器壁，后间接使固化罐中的空气升温，产品堆放于吊篮中，吊篮被放置在固化罐内部支撑台上，当固化罐内空气被加热温度升高时，浸渍树脂石墨逐渐被加热固化。加热时，受热的空气首先将热量传递到待固化浸渍的外表面，而后通过浸渍树脂石墨内部传热的方式使整个石墨制品加热。这个受热升温的时间差对于小直径固化罐尚不显著，但对于大直径固化罐而言传热的效率的影响是显著的。这样不但影响了浸渍树脂石墨产品的性能而且造成了能源的浪费。并且不论是导热油还是蒸汽作为介质，都将增加设备的危险性，尤其是导热油作为介质的固化罐，一旦导热油泄露就可能引发着火事故。导热油加热还会增加外置换热器，增加设备的复杂程度和占地，降低换热效率，增加能耗，操作安全性能降低；蒸汽加热会大大增加对设备的规格要求，增加设备的投资，降低换热效率，增加能耗。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺点，本发明公开了一种浸渍石墨固化方法和设备。

本发明采用的技术方案如下：

一种浸渍石墨固化设备，包括一个罐体，所述的罐体内设有一个内胆，在罐体内壁与内胆之间均匀的设有若干组加热管，罐体内壁与内胆之间形成气流循环通道，且在罐体壁的下端设有一个与外界相连通的空气进口；冷空气从空气进口进来后，被电加热管加热成热空气，随着温度的升高，热空气上升与内胆内的冷空气形成对流，冷空气又通过内胆底部与罐体内壁之间的间隙，进入到气流循环通道；循环到电加热管附近被加热成热空气，热空气在固化罐内形成循环,固化罐内的气温就会逐步提高。

所述的罐体为立式的，其上部设有一个顶盖，且顶盖与罐体之间通过快开式法兰或固定式法兰连接。

所述的顶盖上设置温度传感器接口，压力传感器接口，放空口及安全阀接口，放空口用于罐内压力的释放及控制；所述的接口均采用法兰或螺纹连接。

所述的温度传感器接口与温度传感器相连，所述的压力传感器接口与压力传感器相连，所述的放空口与放空管相连，所述的安全阀接口与安全阀相连。

所述的固化罐的加热是由插入固化罐罐体和气体循环通道之间的间隙中的数支管状电加热管实现的，罐内均匀分布若干组电加热管，在罐顶和罐体分别安装测温用的热电偶若干处。

在所述的内胆底部设有一个支撑台，所述的支撑台为十字状，外径与吊篮的外径相等，内径应大于气流循环通道的直径，与罐体底部的最小间距应不小于100mm，通过数根角铁与罐体下封头焊牢，角铁的数量视支撑台的实际承重要求而定，一般不少于3个。

所述的吊篮用于盛装待固化的制品，为了便于装卸产品，吊篮深度不宜过高，固化罐内可同时放置两个或更多个吊篮，每个吊篮都设置吊耳便于起吊，吊篮在固化罐内放置于支撑台上。

所述的吊篮为无盖圆柱状容器，可用圆钢焊制。该容器的外径应小于固化罐内径。

所述的固化罐外部有一定厚度的保温棉，最外部是铝皮，防止热量的过度损失。

所述的内胆为具有一定机械强度和一定导热系数的材质(例如Q235b，Q345容)，厚度为5mm-15mm。

本发明的有益效果如下：

本发明提高树脂浸渍石墨制品在固化罐中传热的均匀性，提高生产安全性，简化石墨固化罐的组成，降低操作难度，提高换热效率以及节能。

本发明传热的过程中相对于夹套内盛装导热油或者蒸汽的加热方式提高了气流通道内的轴向热传导，使得对待固化浸渍石墨样品的轴向传热和径向传热更加平衡。由于减少了外置导热油循环装置所以本固化罐结构比较简单，操作方便。由于蒸汽加热需要一定的压力，所以本固化罐对设备本身的要求较低，节省了投资。因为没有用导热油或者蒸汽等，避免了因为加热介质泄露引起的安全事故。提高了生产的安全性。由于没有采用夹套和导热油等中间介质，本固化罐的加热效率会更高，因而会更加节能。

本发明的内胆为具有一定机械强度和一定导热系数的材质(比如说Q235b，Q345容)，厚度为5mm-15mm；有一定的导热系数是为了让它保证有一定的径向导热率。内胆的存在还有保护热电偶的作用。

附图说明

图1是树脂浸渍石墨固化罐正面剖视图；

图2是吊篮正面图。

图3是空气流循环流动图。

图中：1：上法兰；2：下法兰；3：电加热管；4：内胆；5：支撑台；6：内胆支撑；7：安全阀；8：放空管；9：热电偶；10：放空管；11：罐体，12盖体，13排污口；14吊篮。

具体实施方式

本发明涉及了一种树脂浸渍石墨材料固化罐，用于浸渍树脂后的石墨制品的加压热固化，采用电加热，本发明的原理：

(a)为了使加热更加高效及温控更加灵敏而选择采用电热丝加热，树脂浸渍石墨固化罐为单层器壁，罐内均匀分布16组电加热管，在罐顶安装测温用的热电偶2处，盛装石墨的吊篮；(b)固化罐内设置气流循环通道，强化对流传热，并且避免了电热管对石墨制品的直接辐射热。固化罐内电热丝通电后首先被其内部的空气，受热的空气就逐渐上升到达罐顶，后又通过罐内的循环通道下行完成气流的热对流循环。本发明通过所述原理提高了罐内的温度分布的均匀性以及提高了电能的利用率起到节能的作用。

树脂浸渍石墨固化罐是一种可以加热的压力容器，应符合压力容器设计的一般规范《压力容器监察规程》及GB150-2011的规定。设计温度及设计压力的确定应符合树脂浸渍石墨材料工艺的要求。

实施例1

树脂浸渍石墨固化罐应有罐体11、内胆4、电加热管3、内胆支撑6、支撑台5、热电偶9、放空管10、盖体12、安全阀7及吊篮14组成。

树脂浸渍石墨固化罐为立式，盖体12为全开式，可采用快开式法兰连接，也可采用固定式法兰连接；法兰分为上法兰1和下法兰2。

罐体11是固化罐的主要部分，顶端法兰与盖相连接，构成固化罐的受压腔的主体。罐体的上部有加压气体的进口，在罐体的最底部设置排污口。

盖也是受压容器的主体部件之一，其上应设置温度传感器接口，压力表或压力传感器接口，放空口及安全阀接口，放空口用于罐内压力的释放及控制。

固化罐的加热是由插入夹套中的数支管状电加热管3实现的，罐体内均匀分布若干组电加热管，在罐顶和罐体分别安装测温用的热电偶若干处。

固化罐的所有接口均采用法兰或螺纹连接。

支撑台5设置在罐体的底部位置，支撑台一般为十字状，外径与吊篮的外径相当，内径应大于气流循环通道的直径，与罐体底部的最小间距应不小于100mm，通过数根角铁与罐体下封头焊牢，角铁的数量视支撑台的实际承重要求而定，一般不少于3个。

吊篮用于盛装待固化的制品，为了便于装卸产品，吊篮深度不宜过高，固化罐内可同时放置两个或更多个吊篮，每个吊篮都设置吊耳便于起吊，吊篮在固化罐内放置于支撑台上。

吊篮为无盖圆柱状容器，可用圆钢焊制。该容器的外径应小于固化罐内径。

支腿可根据压力容器设计规范设置。

固化罐外部有一定厚度的保温棉，最外部是铝皮，防止热量的过度损失。

实施例1，按上所述，设计制造了一个内径3000mm的固化罐，罐体设计压力0.6MPa，罐体设计温度140℃，夹套的下部插入16支管状加热电极,3相,共240千瓦,是电加热方式。罐体外包100mm保温棉，电加热的控制方式为PID，固化罐内装两个吊篮，吊篮并列放置在承载台上，每个吊篮14高600mm，用圆钢焊接。

在同一块石墨制品的同一方向上取16块样件,试样尺寸为1O×10×40mm,在同一容器内浸酚醛树脂后待固化。本例的固化罐内共装两个吊篮，吊篮内均装满待固化产品，任取8件上述的试样(另8件试样待用)放入本例中的固化罐吊篮的不同位置。

固化后分别测定试样的抗弯强度，数值见附表，而后计算标准差。

实施例2

将上面的内胆换成夹套，作为实施例1的比较实施例。本例中的固化罐内径3000mm，罐壁有夹套，内装导热油用于加热，把另8件待用试样放入高约6OOmm的吊篮。选择与上面相同的放置方法。

采用与实施例1相同的固化条件，固化后分别测定试样的抗弯强度，数值见附表，而后计算标准差。

附表，试样的抗弯强度(MPa)和标准差

式样号	1	2	3	4	5	6	7	8	标准差
										例1	34.1	33.7	35.2	36.1	35	33.9	34.6	35.7	0.8100
例2	32.2	31.9	35.7	37.2	36.1	32.4	36.6	37.5	2.2232

Claims (10)

1.一种浸渍石墨固化设备，包括一个罐体，其特征在于：所述的罐体内设有一个内胆，在罐体内壁与内胆之间均匀的设有若干组加热管，罐体内壁与内胆之间形成气流循环通道，且在罐体壁的下端设有一个与外界相连通的空气进口；冷空气从空气进口进来后，被电加热管加热成热空气，随着温度的升高，热空气上升与内胆内的冷空气形成对流，冷空气又通过内胆底部与罐体内壁之间的间隙，进入到气流循环通道，循环到电加热管附近被加热成热空气，热空气在固化罐内形成循环,固化罐内的气温逐步提高。

2.如权利要求1所述的浸渍石墨固化设备，其特征在于：所述的罐体为立式的，其上部设有一个顶盖，且顶盖与罐体之间通过快开式法兰或固定式法兰连接。

3.如权利要求2所述的浸渍石墨固化设备，其特征在于：所述的顶盖上设置温度传感器接口，压力传感器接口，放空口及安全阀接口。

4.如权利要求3所述的浸渍石墨固化设备，其特征在于：所述的放空口用于罐内压力的释放及控制。

5.如权利要求1所述的浸渍石墨固化设备，其特征在于：所述的内胆的材质为具有一定机械强度和导热功能的材质，且内胆的厚度为5mm-15mm。

6.如权利要求3所述的浸渍石墨固化设备，其特征在于：所述的温度传感器接口与温度传感器相连，所述的压力传感器接口与压力传感器相连，所述的放空口与放空管相连，所述的安全阀接口与安全阀相连。

7.如权利要求1所述的浸渍石墨固化设备，其特征在于：所述的固化罐的加热是由插入固化罐罐体和气体循环通道之间的间隙中的数支管状电加热管实现的，所述的间隙中均匀分布若干组电加热管，在罐顶和罐体分别安装测温用的热电偶若干处。

8.如权利要求1所述的浸渍石墨固化设备，其特征在于：在所述的内胆底部设有一个支撑台；在所述的支撑台上设有用于盛装待固化的制品的吊篮。

9.如权利要求8所述的浸渍石墨固化设备，其特征在于：所述的支撑台为十字状，外径与吊篮的外径相等，内径大于气流循环通道的直径，与罐体底部的最小间距不小于100mm，通过数根角铁与罐体下封头焊牢；在所述的支撑架上同时放置至少一个吊篮，每个吊篮都设置吊耳便于起吊；所述的吊篮为无盖圆柱状容器，用圆钢焊制；该容器的外径应小于固化罐内径。

10.如权利要求8所述的浸渍石墨固化设备，其特征在于：所述的固化罐外部有一层保温棉，在所述的保温棉的最外部是铝皮，防止热量的过度损失。