CN109133048B - 一种塔式微波石墨膨化设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塔式微波石墨膨化设备，通过采用塔式结构，利用塔体上的进料装置和重力，将石墨材料均匀送至加热腔进行微波加热膨化，能够减少因石墨物料铺料不均而出现局部膨胀不彻底的现象，提高产量，相比传统的膨化方式，本发明的设备不仅结构简单成本较低，且易于实现，能够大大提升石墨膨化的生产效率；本发明的塔式微波石墨膨化设备，包括有设备整体框架、塔体、冷却装置及控制台，所述塔体安装于所述设备整体框架内；所述塔体从上至下依次设有排烟装置、加热腔、冷却缓冲仓及卸料装置，所述排烟装置的侧边设有进料装置。

Description

一种塔式微波石墨膨化设备

技术领域

本发明涉及石墨膨化设备技术领域，尤其涉及一种塔式微波石墨膨化设备。

背景技术

膨胀石墨是可膨胀的石墨经过膨化后得到的产物，具有优良的物理化学性质，广泛应用于密封、阻燃、润滑、环保、军事和催化等领域。传统的膨化方法是将其置于马弗炉中在800℃～1000℃的条件下进行膨化，但是这种膨化方式的加热时间长，膨化过程中需要消耗大量的电能。为了克服传统高温膨化法的缺陷，一些新型的膨化方法，如激光，红外线，微波，电流等先后在可膨胀石墨的膨化中得到应用。

微波是一种波长极短的电磁波，它和无线电波、红外线、可见光一样，都属于电磁波，只是波长各不相同。微波频率范围从300兆赫至300千兆赫、具有穿透特性的电磁波，常用的微波频率为915MHZ和2450MHZ。微波干燥技术是依靠一每秒几亿次速度进行周期变化的微波穿透物料内，与物料的极性分子相互作用，物料中的极性(比如水分子)吸收微波后，改变其原有的分子结构，亦以同样的速度作电场极性运动，致使彼此间频繁碰撞而产生大量的摩擦热，从而使物料内各部分在同一瞬间获得热能而升温，相继发生水分蒸发，达到干燥的目的。随着国内微波技术的发展，越来越多的人研究采用微波法对可膨胀石墨进行膨化处理，通过控制微波加热的功率、时间等参数，能够快速对石墨进行处理，微波法具有操作简单、加热速度快、可控性强、膨化均匀、安全高效等优点，是一种非常具有发展前景的膨化方法，应用范围非常广。由于膨胀石墨具有较好导电性能，微波法制备膨胀石墨中因膨胀石墨导电性对微波形成一定的屏蔽从而导致微波法制备的膨胀石墨具有部分不均匀的情况，特别是工业化制备过程中因可膨胀石墨的铺料厚度不均匀更易出现局部膨胀不彻底的现象。

因此，针对上述情况，如何改进现有石墨膨化设备的结构，从而可以解决上述的问题，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

本发明公开了一种塔式微波石墨膨化设备，通过采用塔式结构，利用塔体上的进料装置和重力，将石墨材料均匀送至加热腔进行微波加热膨化，相比传统的膨化方式，本发明的设备不仅结构简单成本较低，且能够大大提升石墨膨化的效率。

本发明提供的塔式微波石墨膨化设备，采用塔式结构，其包括有设备整体框架、塔体、冷却装置及控制台，所述塔体安装于所述设备整体框架内；所述塔体从上至下依次设有排烟装置、加热腔、冷却缓冲仓及卸料装置；

所述排烟装置的侧边设有进料装置，所述进料装置包括依次连接的料斗、螺旋布料机及锥形分料器，所述料斗设于所述螺旋布料机上方，所述锥形分料器设于所述螺旋布料机底部；

所述排烟装置包括吸烟罩、烟尘排放通道及离心风机；所述吸烟罩的截面呈锥形结构，其两端设有开口，开口较大的一端与所述烟尘排放通道连接，开口较小一端的与所述加热腔连接；于所述吸烟罩的侧面设有第一进料口，所述第一进料口与所述锥形分料器连接；所述烟尘排放通道内部设有金属过滤网；

所述加热腔由从里到外设置有第一散热风道、内腔、保温层、外腔、微波发生器、保护壳及微波电源箱；所述内腔的内壁上套设有内管，所述内腔的截面为十二边形结构，所述内管的截面为十一边形结构，所述内管与所述内腔之间的间隔空间为第二散热风道；所述内壁与所述第一散热风道之间为物料加热区；所述保温层套设于所述内腔外，所述保温层的截面为十六边形结构；所述外腔的截面为正八边形结构，所述外腔套设于所述保温层外，所述外腔与所述保温层之间的间隔空间为第三散热风道；所述微波发生器设置有多个，四个水平方向的所述微波发生器等间隔地设于所述外腔的外侧面并形成发生器层，多个所述发生器层间隔设于所述外腔的外侧，上下相邻的所述发生器层错位设置；所述保护壳设于所述微波发生器的外周，所述保护壳的截面为正方形结构；所述微波电源箱设于所述保护壳侧面，其内部设有油箱，所述油箱内设有所述微波发生器连接的微波电源变压器，所述微波电源变压器浸泡在变压器油中；

所述冷却缓冲仓包括依次连接的锥形斗及储料仓，所述储料仓内设有散热装置；所述锥形斗的上端与所述外腔连接，所述储料仓下端安装有所述卸料装置；于所述锥形斗的侧面设有安全门，所述安全门上设有开门自动断电保护装置；

所述卸料装置包括气动蝶阀及支撑架，所述气动蝶阀设于所述支撑架上，所述气动蝶阀的上下两端分别设有第二进料口及出料口，所述第二进料口与所述储料仓连接；

所述冷却装置包括有水冷却器、冷却循环水管道、冷却水塔及循环水泵；所述水冷却器包括第一冷却器及第二冷却器，所述第一冷却器分布于所述微波发生器周边，所述第二冷却器设于所述油箱内；所述冷却循环水管道包括进水管及出水管，所述进水管分别与所述第一冷却器及所述第二冷却器的进水口连接，所述出水管分别与所述第一冷却器及所述第二冷却器的出水口连接；所述冷却水塔及所述循环水泵依次设于所述进水管与所述出水管之间；

所述控制台包括有机柜，所述机柜上方设有操作按钮及声光报警器，内部设有控制模块、电源柜及低压控制柜。

优选地，

于所述加热腔内设有红外辐射测温仪，所述红外辐射测温仪与所述控制模块连接。

优选地，

所述微波发生器包括有产生微波的微波振荡器，与所述微波振荡器依次连接的隔离器及波导管，所述外腔上设置有与所述波导管匹配的法兰盘，所述波导管与所述法兰盘连接，于所述波导管与所述法兰盘之间设有陶瓷密封板。

优选地，

所述散热装置为液冷散热装置，其包括有依次连接的散热管、热循环泵、储液箱及散热器；所述散热管分布于所述储料仓内壁，所述热循环泵、所述储液箱及所述散热器均设于所述储料仓外；

所述散热管内的循环液为纯净水或者冷却油。

优选地，

所述保温层为厚度是80mm的硅酸铝保温层。

优选地，

还包括与所述排烟装置连接的烟雾净化装置。

优选地，

还包括设于所述支撑架下方的称重传感器。

优选地，

所述内腔采用厚度3mm厚的316L耐高温不锈钢板材制造而成，所述设备整体框架的采用厚度为2.5mm厚不锈钢方管无骨架制造而成。

优选地，

还包括与所述控制模块连接的无线通信模块。

优选地，

所述无线通信模块包括蓝牙模块、WIFI通信模块或Zigbee通信模块中的一种或多种。

本发明提供的塔式微波石墨膨化设备，采用塔式结构，其包括有设备整体框架、塔体、冷却装置及控制台，所述塔体安装于所述设备整体框架内；所述塔体从上至下依次设有排烟装置、加热腔、冷却缓冲仓及卸料装置，利用塔体上的进料装置和重力，将石墨材料均匀送至加热腔进行微波加热膨化，相比传统的膨化方式，本发明的设备不仅结构简单成本较低，且能够大大提升石墨膨化的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明塔式微波石墨膨化设备实施例的结构示意图；

图2为本发明塔式微波石墨膨化设备实施例中加热腔的结构示意图；

图3为本发明塔式微波石墨膨化设备实施例中控制台的结构示意图；

其中，图中标记如下所示：

1--设备整体框架、2--进料装置、21--料斗、22--螺旋布料机、23--锥形分料器、3--排烟装置、31--吸烟罩、32--烟尘排放通道、33--金属过滤网、4--加热腔、41--第一散热风道、42--内腔、43--保温层、44--外腔、45--微波发生器、46--保护壳、5--冷却缓冲仓、51--锥形斗、52--储料仓、6--卸料装置、气动蝶阀61、支撑架62、7--控制台。

具体实施方式

本发明公开了一种塔式微波石墨膨化设备，通过采用塔式结构，利用塔体上的进料装置和重力，将石墨材料均匀送至加热腔进行微波加热膨化，相比传统的膨化方式，本发明的设备不仅结构简单成本较低，且能够大大提升石墨膨化的效率。

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚和详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1至图3，本发明提供的塔式微波石墨膨化设备，采用塔式结构，其包括有设备整体框架1、塔体、冷却装置(未在图中标示)及控制台7，所述塔体安装于所述设备整体框架1内；所述塔体从上至下依次设有排烟装置3、加热腔4、冷却缓冲仓5及卸料装置6；

所述排烟装置3的侧边设有进料装置2，所述进料装置2包括依次连接的料斗21、螺旋布料机22及锥形分料器23，所述料斗21设于所述螺旋布料机22上方，所述锥形分料器23设于所述螺旋布料机22底部；

所述排烟装置3包括吸烟罩31、烟尘排放通道32及离心风机；所述吸烟罩31的截面呈锥形结构，其两端设有开口，开口较大的一端与所述烟尘排放通道32连接，开口较小一端的与所述加热腔4连接；于所述吸烟罩31的侧面设有第一进料口，所述第一进料口与所述锥形分料器23连接；所述烟尘排放通道32内部设有金属过滤网33；

所述加热腔4由从里到外设置有第一散热风道41、内腔42、保温层43、外腔44、微波发生器45、保护壳46及微波电源箱47；所述内腔42的内壁上套设有内管，所述内腔42的截面为十二边形结构，所述内管的截面为十一边形结构，所述内管与所述内腔42之间的间隔空间为第二散热风道；所述内壁与所述第一散热风道之间41为物料加热区；所述保温层43套设于所述内腔42外，所述保温层43的截面为十六边形结构；所述外腔44的截面为正八边形结构，所述外腔44套设于所述保温层43外，所述外腔44与所述保温层43之间的间隔空间为第三散热风道；所述微波发生器45设置有多个，四个水平方向的所述微波发生器45等间隔地设于所述外腔44的外侧面并形成发生器层，多个所述发生器层间隔设于所述外腔44的外侧，上下相邻的所述发生器层44错位设置；所述保护壳46设于所述微波发生器45的外周，所述保护壳46的截面为正方形结构；所述微波电源箱(未在图中标示)设于所述保护壳46侧面，其内部设有油箱，所述油箱内设有所述微波发生器45连接的微波电源变压器，所述微波电源变压器浸泡在变压器油中；

所述冷却缓冲仓5包括依次连接的锥形斗51及储料仓52，所述储料仓52内设有散热装置；所述锥形斗51的上端与所述外腔44连接，所述储料仓52下端安装有所述卸料装置6；于所述锥形斗51的侧面设有安全门，所述安全门上设有开门自动断电保护装置；

所述卸料装置6包括气动蝶阀61及支撑架62，所述气动蝶阀61设于所述支撑架62上，所述气动蝶阀61的上下两端分别设有第二进料口及出料口，所述第二进料口与所述储料仓52连接；

所述冷却装置包括有水冷却器、冷却循环水管道、冷却水塔及循环水泵；所述水冷却器包括第一冷却器及第二冷却器，所述第一冷却器分布于所述微波发生器周边，所述第二冷却器设于所述油箱内；所述冷却循环水管道包括进水管及出水管，所述进水管分别与所述第一冷却器及所述第二冷却器的进水口连接，所述出水管分别与所述第一冷却器及所述第二冷却器的出水口连接；所述冷却水塔及所述循环水泵依次设于所述进水管与所述出水管之间；

所述控制台7包括有机柜，所述机柜上方设有操作按钮及声光报警器，内部设有控制模块、电源柜及低压控制柜。

在本发明实施例中，工作时，首先通过上料工具，例如可以是机械手或输送带，将石墨物料放置在进料装置2的料斗21上，接着螺旋布料机22工作，通过螺旋布料机22及锥形分料器23能使物料均匀、定量地通过进入物料加热区内，微波发生器45工作，将物料均匀膨化一致；接着排烟装置3中的离心风机工作，利用负压将第一散热风道41、第二散热风道及第三散热风道内部的湿热气流及烟尘向外排出；物料膨化完成后进入冷却缓冲仓5的锥形斗51，然后落入储料仓52，通过储料仓52内的散热装置进一步降低膨化后物料的温度，气动蝶阀61根据预先设定进行下料。需要重点说明的是，首先本发明采用塔式结构，石墨物料从上往下掉落式生产，在进料端配有螺旋布料机22，这样就能使物料能均匀定量进入微波加热箱体内，达到物料均匀膨化一致，出料端为气动蝶阀61，能够实现快速卸料和精准卸料；接着本发明采用加热腔4的物料加热区采用圆环状设计，物料均匀堆放在内腔42内部，微波发生器45环绕物料且上下错层分布，覆盖范围更广泛和均匀，有利于减少因石墨物料铺料厚度不均匀而出现局部膨胀不彻底的现象；冷却缓冲仓5内增设散热装置，能够快速降低膨化后物料的温度。

优选地，

于所述加热腔4内设有红外辐射测温仪，所述红外辐射测温仪与所述控制模块连接。

优选地，

所述微波发生器45包括有产生微波的微波振荡器，与所述微波振荡器依次连接的隔离器及波导管，所述外腔44上设置有与所述波导管匹配的法兰盘，所述波导管与所述法兰盘连接，于所述波导管与所述法兰盘之间设有陶瓷密封板。

优选地，

所述散热装置为液冷散热装置，其包括有依次连接的散热管、热循环泵、储液箱及散热器；所述散热管分布于所述储料仓52内壁，所述热循环泵、所述储液箱及所述散热器均设于所述储料仓52外；

所述散热管内的循环液为纯净水或者冷却油。

优选地，

所述保温层43为厚度是80mm的硅酸铝保温层，为了内腔42的温度不流失，特在内腔42的四周布满80mm厚硅酸铝保温层，能够大大的提高生产效率，同时，使内腔42的内外温差平衡避免产生物料烟尘挂壁现象，还能起到保温隔热安全保护作用。

优选地，

还包括与所述排烟装置3连接的烟雾净化装置。

优选地，

还包括设于所述支撑架62下方的称重传感器，称重传感器能够与气动蝶阀61联动，实现精准卸料。

优选地，

所述内腔42采用厚度3mm厚的316L耐高温不锈钢板材制造而成，所述设备整体框架1的采用厚度为2.5mm厚不锈钢方管无骨架制造而成。

优选地，

还包括与所述控制模块连接的无线通信模块。

优选地，

所述无线通信模块包括蓝牙模块、WIFI通信模块或Zigbee通信模块中的一种或多种。

在石墨膨化生产过程中，微波的频率、功率和加热时间对膨化效率有明显的影响，随着微波功率增大，加热速率增加，石墨膨胀体积增加；随着膨化时间的增加，在膨胀石墨蠕虫的烧蚀、断裂和氧化综合作用下，膨胀体积下降；频率越高，加热速率越快，膨胀体积越大。在本发明的实施例中，通过增设无线通信模块，能够实现对塔式微波石墨膨化设备的远程监控和控制，远程调节微波的频率、功率及时间等参数，快速对石墨膨化的参数进行处理，还能实现对其内置程序的远程更新，在此处不做限定。

本发明提供的塔式微波石墨膨化设备，采用塔式结构，其包括有设备整体框架1、塔体、冷却装置及控制台7，所述塔体安装于所述设备整体框架1内；所述塔体从上至下依次设有排烟装置3、加热腔4、冷却缓冲仓5及卸料装置6，利用塔体上的进料装置2和重力，将石墨材料均匀送至加热腔4进行微波加热膨化，相比传统的膨化方式，本发明的设备不仅结构简单成本较低，且能够大大提升石墨膨化的效率。

以上对本发明所提供的塔式微波石墨膨化设备进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，采用塔式结构，其包括有设备整体框架、塔体、冷却装置及控制台，所述塔体安装于所述设备整体框架内；所述塔体从上至下依次设有排烟装置、加热腔、冷却缓冲仓及卸料装置；

所述排烟装置的侧边设有进料装置，所述进料装置包括依次连接的料斗、螺旋布料机及锥形分料器，所述料斗设于所述螺旋布料机上方，所述锥形分料器设于所述螺旋布料机底部；

所述排烟装置包括吸烟罩、烟尘排放通道及离心风机；所述吸烟罩的截面呈锥形结构，其两端设有开口，开口较大的一端与所述烟尘排放通道连接，开口较小一端的与所述加热腔连接；于所述吸烟罩的侧面设有第一进料口，所述第一进料口与所述锥形分料器连接；所述烟尘排放通道内部设有金属过滤网；

所述加热腔由从里到外设置有第一散热风道、内腔、保温层、外腔、微波发生器、保护壳及微波电源箱；所述内腔的内壁上套设有内管，所述内腔的截面为十二边形结构，所述内管的截面为十一边形结构，所述内管与所述内腔之间的间隔空间为第二散热风道；所述内壁与所述第一散热风道之间为物料加热区；所述保温层套设于所述内腔外，所述保温层的截面为十六边形结构；所述外腔的截面为正八边形结构，所述外腔套设于所述保温层外，所述外腔与所述保温层之间的间隔空间为第三散热风道；所述微波发生器设置有多个，四个水平方向的所述微波发生器等间隔地设于所述外腔的外侧面并形成发生器层，多个所述发生器层间隔设于所述外腔的外侧，上下相邻的所述发生器层错位设置；所述保护壳设于所述微波发生器的外周，所述保护壳的截面为正方形结构；所述微波电源箱设于所述保护壳侧面，其内部设有油箱，所述油箱内设有所述微波发生器连接的微波电源变压器，所述微波电源变压器浸泡在变压器油中；

所述冷却缓冲仓包括依次连接的锥形斗及储料仓，所述储料仓内设有散热装置；所述锥形斗的上端与所述外腔连接，所述储料仓下端安装有所述卸料装置；于所述锥形斗的侧面设有安全门，所述安全门上设有开门自动断电保护装置；

所述卸料装置包括气动蝶阀及支撑架，所述气动蝶阀设于所述支撑架上，所述气动蝶阀的上下两端分别设有第二进料口及出料口，所述第二进料口与所述储料仓连接；

所述冷却装置包括有水冷却器、冷却循环水管道、冷却水塔及循环水泵；所述水冷却器包括第一冷却器及第二冷却器，所述第一冷却器分布于所述微波发生器周边，所述第二冷却器设于所述油箱内；所述冷却循环水管道包括进水管及出水管，所述进水管分别与所述第一冷却器及所述第二冷却器的进水口连接，所述出水管分别与所述第一冷却器及所述第二冷却器的出水口连接；所述冷却水塔及所述循环水泵依次设于所述进水管与所述出水管之间；

所述控制台包括有机柜，所述机柜上方设有操作按钮及声光报警器，内部设有控制模块、电源柜及低压控制柜。

2.根据权利要求1所述的塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，

于所述加热腔内设有红外辐射测温仪，所述红外辐射测温仪与所述控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，

所述微波发生器包括有产生微波的微波振荡器，与所述微波振荡器依次连接的隔离器及波导管，所述外腔上设置有与所述波导管匹配的法兰盘，所述波导管与所述法兰盘连接，于所述波导管与所述法兰盘之间设有陶瓷密封板。

4.根据权利要求3所述的塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，

所述散热装置为液冷散热装置，其包括有依次连接的散热管、热循环泵、储液箱及散热器；所述散热管分布于所述储料仓内壁，所述热循环泵、所述储液箱及所述散热器均设于所述储料仓外；

所述散热管内的循环液为纯净水或者冷却油。

5.根据权利要求4所述的塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，

所述保温层为厚度是80mm的硅酸铝保温层。

6.根据权利要求1所述的塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，

还包括与所述排烟装置连接的烟雾净化装置。

7.根据权利要求1所述的塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，

还包括设于所述支撑架下方的称重传感器。

8.根据权利要求1所述的塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，

所述内腔采用厚度3mm厚的316L耐高温不锈钢板材制造而成，所述设备整体框架的采用厚度为2.5mm厚不锈钢方管无骨架制造而成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，

还包括与所述控制模块连接的无线通信模块。

10.根据权利要求9所述的塔式微波石墨膨化设备，其特征在于，

所述无线通信模块包括蓝牙模块、WIFI通信模块或Zigbee通信模块中的一种或多种。

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