CN108495382A - 一种石墨烯碳电热器及其生产工艺 - Google Patents

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冯岩
汤文龙
汤文忠
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Abstract

本发明涉及电加热设备技术领域，具体为一种石墨烯碳电热器及其生产工艺，包括两个以上间隔排列的呈长条状的电极，相邻的两个所述电极之间连接有至少一个石墨烯碳电热单元，所述电极的电极端处于石墨烯碳电热单元外部，所述电极除了电极端以外的部分中至少百分之八十以上处于石墨烯碳电热单元内部，热效率高且发热稳定性好。

Description

一种石墨烯碳电热器及其生产工艺
技术领域
本发明涉及电加热设备技术领域，具体为一种石墨烯碳电热器及其生产工艺。
背景技术
现有的电加热器种类较多，如公开号为206402465U的中国专利公开的一种电加热器，包括散热条和电极条组件；散热条与电极条组件之间涂覆有绝缘硅胶，所述硅胶的厚度为10~500微米；其中，电极条组件包括正负电极片和粘接于正负电极片之间的发热陶瓷片，热效率不够高，发热稳定还不够好，使用寿命还不够长。
发明内容
本发明的目的是提供一种热效率高且发热稳定性好的石墨烯碳电热器及其生产工艺。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种石墨烯碳电热器，包括两个以上间隔排列的呈长条状的电极，相邻的两个所述电极之间连接有至少一个石墨烯碳电热单元，所述电极的电极端处于石墨烯碳电热单元外部，所述电极除了电极端以外的部分中至少百分之八十以上处于石墨烯碳电热单元内部。
作为对本发明的优选，所述石墨烯碳电热单元上具有供空气流通的空气流通孔。
作为对本发明的优选，所述石墨烯碳电热单元呈扁平的矩形板状结构且所述空气流通孔沿着所述石墨烯碳电热单元上下板面方向贯通。
作为对本发明的优选，相邻的两个电极之间具有一列在上下方向间隔排列的石墨烯碳电热单元。
作为对本发明的优选，所述石墨烯碳电热单元呈扁平的圆形板状结构且所述空气流通孔沿着所述石墨烯碳电热单元上下板面方向贯通。
作为对本发明的优选，所述石墨烯碳电热单元呈扁平的扇形板状结构且所述空气流通孔沿着所述石墨烯碳电热单元上下板面方向贯通。
作为对本发明的优选，相邻的两个石墨烯碳电热单元之间一体连接住并在一体连接处设置一根共用的电极。
本发明上述石墨烯碳电热器的有益效果：通过材料的选择和结构的新设计，使得该电热器热效率高、发热稳定、成本低、寿命长。
一种石墨烯碳电热器的生产工艺，包括以下步骤：
步骤1，准备原料：以石墨烯为主料辅以焦油、树脂、固定碳、电导率调节料；
步骤2，将步骤1中的原料进行搅拌添加到压型模具中并在位于模具中的原料内置入电极以形成石墨烯碳复合料电热器毛坯；
步骤3，将步骤2中的石墨烯碳复合料电热器毛坯放入碳化窑炉中碳化形成石墨烯碳电热器成品。
作为对本发明的优选，所述固定碳包括煤粉、石墨粉、木炭粉，所述电导率调节料包括二氧化铝粉末、钙粉。
作为对本发明的优选，步骤3中的碳化窑炉内抽真空或者充有保护气体。
本发明上述石墨烯碳电热器生产工艺的有益效果：能够快速有效地生产出大批量高质量的石墨烯碳电热器，效率高，成品率高，生产的安全可靠性较好。
附图说明
图1是本发明实施例1的第一种样式的结构示意图；
图2是本发明实施例1的第二种样式的结构示意图；
图3是本发明实施例1的第三种样式的结构示意图；
图4是本发明实施例1的第四种样式的结构示意图；
图5是本发明实施例1的第五种样式的结构示意图。
图中：1、石墨烯碳电热单元，2、电极，21、电极端，11、空气流通孔。
具体实施方式
以下具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
实施例1，如图所示，一种石墨烯碳电热器，包括两个以上间隔排列的呈长条状的电极2，相邻的两个所述电极2之间连接有至少一个石墨烯碳电热单元1，所述电极2的电极端21处于石墨烯碳电热单元1外部，所述电极2除了电极端21以外的部分中至少百分之八十以上处于石墨烯碳电热单元1内部。石墨烯碳电热单元1优选为石墨烯碳复合材料板材。通过电极加电压，则石墨烯碳电热单元1通电就会产生电热，热效率高、发热稳定、成本低、寿命长。
进一步设计，所述石墨烯碳电热单元1上具有供空气流通的空气流通孔11。通过空气流通孔11，可以在周围设置吹风的装置，通过空气流向目标地进行热传送。
这里先讲一种结构，即，所述石墨烯碳电热单元1呈扁平的矩形板状结构且所述空气流通孔11沿着所述石墨烯碳电热单元1上下板面方向贯通，空气流通孔11优选若干个，也呈矩形阵列状分布，如，采用一块矩形板状的石墨烯碳电热单元1，然后在这块石墨烯碳电热单元1中置入两个电极，一个正极一个负极，这两个电极的电极端21露在石墨烯碳电热单元1外面，这两个电极左右并排，并尽量靠近石墨烯碳电热单元1的左右两个边缘，如图1所示。
进一步的设计方案，相邻的两个石墨烯碳电热单元1之间一体连接住并在一体连接处设置一根共用的电极2，这里举例一种结构，包括两块矩形板状的石墨烯碳电热单元1，然后在这两块石墨烯碳电热单元1置入左右并排的三个电极，这三个电极的电极端21露在石墨烯碳电热单元1外面，一个正极两个负极，或者一个负极两个正极，其中最两侧的电极极性相同，中间的电极极性与两侧的相反，然后中间的电极作为共用的电极，一体连接的方式可以采用一体注模成型的工艺，具体可以实施例2为例进行生产，空气流通孔11沿着所述石墨烯碳电热单元1上下板面方向贯通，结构样式如图2所示。
如图3所示，相邻的两个电极2之间具有一列在上下方向间隔排列的石墨烯碳电热单元1，且所述空气流通孔11沿着所述石墨烯碳电热单元1上下板面方向贯通，而石墨烯碳电热单元1也是矩形状的，则上下相邻的两个石墨烯碳电热单元1之间就会形成矩形间隔空间供空气流通，这又是一种新的结构样式。
如图4所示的结构式样，所述石墨烯碳电热单元1呈扁平的圆形板状结构且所述空气流通孔11沿着所述石墨烯碳电热单元1上下板面方向贯通。这里优选采用两个电极。
如图5所示的结构样式，所述石墨烯碳电热单元1呈扁平的扇形板状结构且所述空气流通孔11沿着所述石墨烯碳电热单元1上下板面方向贯通。
进一步地，所有的结构样式中，在石墨烯碳电热单元1的其中一侧板面作为正面一侧板面作为背面，在正面上一体成型有围绕在所述空气流通孔11周围的且延伸方向为从石墨烯碳电热单元1背面至正面方向的凸起部，凸起部可以设计成柱形或者圆弧形等，这样不仅提升结构强度，对从背面出来的风有更好的引导作用以带着热量形成热风加热，还增加了发热面的面积，提升发热效果。
实施例2，一种石墨烯碳电热器的生产工艺，当实施例1中，石墨烯碳电热单元1采用石墨烯碳复合材料板材时，就可以选用本实施例的工艺，具体工艺流程为，包括以下步骤：
步骤1，准备原料：以石墨烯为主料辅以焦油、树脂、固定碳、电导率调节料；
步骤2，将步骤1中的原料进行搅拌添加到压型模具中并在位于模具中的原料内置入电极2以形成石墨烯碳复合料电热器毛坯；
步骤3，将步骤2中的石墨烯碳复合料电热器毛坯放入碳化窑炉中碳化形成石墨烯碳电热器成品。
其中石墨烯主料占原料总重量的60%以上，其他辅料占原料总重量的40%以下。
步骤2在的模具根据石墨烯碳复合料电热器的外形进行打造，可以采用上下模的结构；
进一步，所述固定碳包括煤粉、石墨粉、木炭粉，所述电导率调节料包括二氧化铝粉末、钙粉；
步骤3中的碳化窑炉内抽真空或者充有保护气体，进一步优化，整个碳化过程分两个阶段，第一阶段的时间为整个碳化过程时间的十分之一至十分之四，该阶段碳化窑炉内充入保护气体，第二阶段的时间为整个碳化过程时间十分之九至十分之六，该阶段碳化窑炉内抽真空，使得碳化过程能让石墨烯碳复合料电热器有前期的预定型又能在过程中较好地固定成型，而且整个过程能更好地保证石墨烯碳复合料电热器的质量，另外第一阶段的碳化温度可以高于第二阶段的碳化温度，碳化温度可以控制在500摄氏度-1800摄氏度之间。
石墨烯碳电热器成品在600摄氏度以下效果是非常卓著的。具体应用，如，在300摄氏度以下空气加热，可在浴霸、家用电取暖、工业烘干、工业气体加热等领域有低成本长寿命的特点。

Claims (10)

1.一种石墨烯碳电热器，其特征在于，包括两个以上间隔排列的呈长条状的电极（2），相邻的两个所述电极（2）之间连接有至少一个石墨烯碳电热单元（1），所述电极（2）的电极端（21）处于石墨烯碳电热单元（1）外部，所述电极（2）除了电极端（21）以外的部分中至少百分之八十以上处于石墨烯碳电热单元（1）内部。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯碳电热器，其特征在于，所述石墨烯碳电热单元（1）上具有供空气流通的空气流通孔（11）。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯碳电热器，其特征在于，所述石墨烯碳电热单元（1）呈扁平的矩形板状结构且所述空气流通孔（11）沿着所述石墨烯碳电热单元（1）上下板面方向贯通。
4.根据权利要求3所述的一种石墨烯碳电热器，其特征在于，相邻的两个电极（2）之间具有一列在上下方向间隔排列的石墨烯碳电热单元（1）。
5.根据权利要求2所述的一种石墨烯碳电热器，其特征在于，所述石墨烯碳电热单元（1）呈扁平的圆形板状结构且所述空气流通孔（11）沿着所述石墨烯碳电热单元（1）上下板面方向贯通。
6.根据权利要求2所述的一种石墨烯碳电热器，其特征在于，所述石墨烯碳电热单元（1）呈扁平的扇形板状结构且所述空气流通孔（11）沿着所述石墨烯碳电热单元（1）上下板面方向贯通。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯碳电热器，其特征在于，相邻的两个石墨烯碳电热单元（1）之间一体连接住并在一体连接处设置一根共用的电极（2）。
8.根据权利要求1-7任一所述一种石墨烯碳电热器的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，准备原料：以石墨烯为主料辅以焦油、树脂、固定碳、电导率调节料；
步骤2，将步骤1中的原料进行搅拌添加到压型模具中并在位于模具中的原料内置入电极（2）以形成石墨烯碳复合料电热器毛坯；
步骤3，将步骤2中的石墨烯碳复合料电热器毛坯放入碳化窑炉中碳化形成石墨烯碳电热器成品。
9.根据权利要求8所述的一种石墨烯碳电热器的生产工艺，其特征在于，所述固定碳包括煤粉、石墨粉、木炭粉，所述电导率调节料包括二氧化铝粉末、钙粉。
10.根据权利要求8所述的一种石墨烯碳电热器的生产工艺，其特征在于，步骤3中的碳化窑炉内抽真空或者充有保护气体。
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