CN109661045A - 石墨烯发热板的制作方法及石墨烯发热板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯发热板的制作方法及石墨烯发热板，涉及热水供暖设备领域，制作方法包括以下步骤：制作石墨板，上下面喷涂石墨烯导电发热层，在电极工艺孔周围涂抹银导电涂层。将两根铜电极棒分别组装于石墨板的左右两端，将带电缆线的铜电极棒固定于石墨板。制作不锈钢导热面板，并喷涂绝缘导热层。将两个不锈钢导热面板分别重叠于石墨板的上、下面，并焊接密封成一体。制作不锈钢密封管，将两不锈钢密封管分别密封焊接于两管体上；在铜电极棒上套设陶瓷隔热绝缘垫，并填充高温硅胶密封。本发明采用石墨稀长薄型发热板对水直接进行高温加热，降低了热水及供暖机组的能耗，提高了热水及供暖机组的便捷性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及热水供暖设备领域，更具体的讲是一种石墨烯发热板的制作方法及石墨烯发热板。
背景技术
现有技术中的热水供暖以锅炉、燃气炉和电加热的结构形式为主，主要是将物质能、电能、电磁能产生的热量传递给冷流体的设备，在化工、石油、纺织、制药、供暖、食品、种植、养殖及其许多工业生产中占有重要地位，但是现有热水供暖设备存在耗能高、热能转换效率低等缺点，同时以物质能为主的设备在使用中还存在一定的环境影响。因此需要设计和制作一种能量转换效率高的新型高温发热板。而近年来随着石墨烯等二维材料的兴起，人们发现到石墨烯涂层材料或其他涂层材料与传统的电阻丝，碳纤维，电热管等加热器件相比，具有热转换效率高，发热均匀性高，衰减少，绿色环保成本低的优势，而成为今后加热器件的发展趋势。
发明内容
本发明公开了一种石墨烯发热板的制作方法及石墨烯发热板，目的在于解决现有技术中存在的上述问题。
本发明采用如下技术方案：
一种石墨烯发热板的制作方法，包括以下步骤：
（一）、制作石墨板，在成型的石墨板的左右两端分别机加工电极工艺孔；在石墨板的上、下面均喷涂石墨烯导电涂料，并进行热固化处理或光固化处理形成石墨烯导电发热层；在电极工艺孔周围的石墨烯导电发热层表面涂抹银导电涂层,并固化处理形成银电极。
（二）、制作铜电极棒, 在铜棒材机加工成型后的一端开设U型槽以及贯穿U型槽的通孔，另一端机加工螺纹段，且设置螺母。
（三）、将两根铜电极棒的U型槽分别组装于石墨板的左右两端，并用螺栓将铜电极棒固定于石墨板，使铜电极棒与银电极相连接且导电。
（四）、通过冲压成型制作不锈钢导热面板，并在不锈钢导热面板左右两端形成与铜电极棒相适配的槽体；在不锈钢导热面板与石墨板接触的内表面喷涂绝缘导热层，并进行烘干固化处理。
（五）、将两个不锈钢导热面板分别重叠于石墨板的上、下面，并使绝缘导热层与石墨烯导电发热层相紧贴；将两个不锈钢导热面板焊接密封成一体，(并在不锈钢导热面板的两端焊接若干带孔侧耳)制成导电发热板本体，此时两个不锈钢导热面板的槽体相拼接成用于布设铜电极棒的管体。
（六）、制作不锈钢密封管，将两根机加工后的不锈钢密封管的一端分别密封焊接于两管体上；在两根铜电极棒的螺纹段均连接一根电缆线，并用螺母固定；在两根铜电极棒上套设陶瓷隔热绝缘垫。
（七）、在两根不锈钢密封管内填充高温硅胶密封，并将其中的电缆线延伸至不锈钢密封管外部，再将两根不锈钢密封管的端口密封。
进一步，所述石墨烯导电涂料选用混合有导电填料的水性石墨烯导电油墨或者油性石墨烯导电油墨；其中导电填料包含物理法石墨烯粉体、还原氧化石墨烯粉体、膨胀石墨、电极石墨和导电炭黑中两种或两种以上混合而成。
进一步，所述步骤（七）具体包括以下子步骤：a、往其中一根不锈钢密封管内填充高温硅胶密封，并将电缆线延伸至不锈钢密封管外部，再用堵头密封不锈钢密封管的端口；b、通过另一根不锈钢密封管上预留的检测口往不锈钢密封管内打气试压，若气压稳定则表明产品密闭性正常；再往不锈钢密封管内部填充高温硅胶密封，将电缆线延伸至不锈钢密封管外部，用端盖密封不锈钢密封管的端口。
进一步，所述石墨板的厚度不大于10mm；所述不锈钢导热面板厚度为0.8mm至1.2mm；导电发热板本体的厚度为11mm至19mm。
进一步，所述石墨板的厚度为8mm；所述不锈钢导热面板厚度为1.2mm；导电发热板本体的厚度为11mm。
一种石墨烯发热板，包括导电发热板本体、铜电极棒、陶瓷隔热绝缘垫和不锈钢密封管，该导电发热板本体包括石墨板以及从里至外依次堆叠在石墨板上、下面的石墨烯导电发热层、绝缘导热层和不锈钢导热面板；所述石墨板的左右两端均固设有一所述铜电极棒，且铜电极棒连接有电缆线；两所述不锈钢导热面板焊接密封成一体；导电发热板本体的左右两端均设有用于穿设铜电极棒的管体，并且铜电极棒与管体之间套设有陶瓷隔热绝缘垫，且填充有高温硅胶；所述管体密封焊接有所述不锈钢密封管，不锈钢密封管的另一端密封设有端盖或堵头，并使电缆线延伸至不锈钢密封管的外部。
进一步，所述石墨板的左右两端均设有电极工艺孔，在电极工艺孔周围的石墨烯导电发热层表面设有由银导电涂层形成的银电极；所述铜电极棒的一端开设有U型槽以及贯穿U型槽的通孔；两所述铜电极棒的U型槽分别组装于所述石墨板的左右两端，并通过螺栓固定，使银电极与铜电极棒相连接且导电。
进一步，所述不锈钢导热面板的横截面呈凸字形，左右两端均设有与铜电极棒相适配的槽体，两所述不锈钢导热面板密封焊接后，上下两槽体拼接成一所述管体。
进一步，所述不锈钢导热面板也可以采用铝合金板。
进一步，所述石墨板的厚度为8mm；所述不锈钢导热面板厚度为1.2mm；导电发热板本体的厚度为11mm。
由上述对本发明结构的描述可知，本发明具有如下优点：
本发明制得的石墨烯发热板结构设计合理，通过采用石墨稀长薄型发热板对水直接进行高温加热，降低了热水及供暖机组的能耗，提高了热交换效率，提高了热水及供暖机组的便捷性和安全性。本发明的制作方法以及产品的具体结构都采用了全新设计，具有结构设计合理，连接牢固，加热均匀性好，安全性高等优点。并且石墨烯导电发热层在接触铜电极棒的表面位置涂抹有银电极，利用银电极、铜电极棒和石墨烯导电发热层形成导电性能良好的接触面，避免通电时电极处功率密度过高，导致石墨烯导电发热层两端发热过高。
附图说明
图1为本发明中，石墨烯发热板的结构示意图。
图2为本发明中，石墨烯发热板的剖视图。
图3为本发明中，石墨烯发热板的局部分解示意图。
附图标记说明：a-导电发热板本体，a1-带孔侧耳，a2-管体，1-堵头，2-不锈钢密封管，3-电缆线，4-铜电极棒，5-螺栓，6-银导电涂层，7-不锈钢导热面板，8-绝缘导热层，9-石墨烯导电发热层，10-石墨板，11-不锈管密封管，12-端盖，13-检测口，14-U型槽，15-电极工艺孔，16-通孔，17-槽体，18-陶瓷隔热绝缘垫，19-导电接头，20-螺母，21-高温硅胶，22-连接管。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
参照图1至图3，一种石墨烯发热板，包括导电发热板本体a、铜电极棒4、陶瓷隔热绝缘垫18、不锈钢密封管2和不锈钢密封管11，该导电发热板本体a包括石墨板10以及从里至外依次堆叠在石墨板10上、下面的石墨烯导电发热层9、绝缘导热层8和不锈钢导热面板7。
参照图1至图3，石墨板10的左右两端均固设有一根铜电极棒4，且铜电极棒4连接有电缆线3。具体地，石墨板10的左右两端均设有电极工艺孔15，在电极工艺孔15周围的石墨烯导电发热层9表面设有由银导电涂层6形成的银电极。铜电极棒4的一端开设有U型槽14以及贯穿U型槽14的通孔16，电缆线3的一端连接于铜电极棒4。两根铜电极棒4的U型槽14分别组装于石墨板10的左右两端，并通过穿设于通孔16和电极工艺孔15的螺栓5将两者固定，使上述银电极与铜电极棒4相连接且导电。
参照图1至图3，更具体的，电缆线3与铜电极棒4的具体连接方式：铜电极棒4的另一端设有螺纹段，电缆线3的一端通过导电接头19连接于该螺纹段，并用螺母20旋紧固定。更具体地，导电接头19为导电圈体，该导电圈体的一侧固定连接有连接管22，安装时，先将电缆线3的一端插入连接管22，再用工具将连接管22夹扁，再弯曲90度，将电缆线3紧紧固定于其中。
参照图1至图3，参照图1至图3，两个不锈钢导热面板7焊接密封成一体。导电发热板本体a的左右两端均设有用于穿设铜电极棒4的管体a2，并且铜电极棒4与管体a2之间套设有陶瓷隔热绝缘垫18，且填充有高温硅胶21。左侧的管体a2密封焊接有不锈钢密封管2，并且不锈钢密封管2的另一端密封设有堵头1，并使电缆线3延伸至不锈钢密封管2的外部，右侧的管体a2密封焊接有不锈钢密封管11，并且不锈钢密封管11的另一端密封设有端盖12。
参照图1至图3，具体地，不锈钢导热面板7的横截面呈凸字形，左右两端均设有与铜电极棒4相适配的槽体17，两所述不锈钢导热面板7密封焊接后，上下两槽体17拼接成一所述管体a2。此外，不锈钢导热面板7也可以采用铝合金板。
参照图1至图3，为了便于导电发热板本体a的密封性，检测不锈钢密封管11设有用于打气试压的检测口13，其电缆线通过检测口13延伸至不锈钢密封管11的外部。
参照图1至图3，为了便于安装，导电发热板本体a的左右两侧设有若干与不锈钢导热面板7一体成型的带孔侧耳a1。
参照图1至图3，具体地，导电发热板本体a的厚度为11mm。其中，石墨板10的厚度为8mm，不锈钢导热面板7厚度为1.2mm。
参照图1至图3，一种石墨烯发热板的制作方法，包括以下步骤：
（一）、制作石墨板10，在成型的石墨板10的左右两端分别机加工电极工艺孔15；在石墨板10的上、下面均喷涂石墨烯导电涂料，并进行热固化处理或光固化处理形成石墨烯导电发热层9；在电极工艺孔15周围的石墨烯导电发热层9表面涂抹银导电涂层6,并固化处理形成银电极；其中，石墨板10呈长方形，且厚度不大于10mm；作为优选，石墨板10的厚度为10mm。
具体地，上述石墨烯导电涂料选用混合有导电填料的水性石墨烯导电油墨或者油性石墨烯导电油墨。其中导电填料包含物理法石墨烯粉体、还原氧化石墨烯粉体、膨胀石墨、电极石墨和导电炭黑中两种或两种以上混合而成。
（二）、制作铜电极棒4, 在铜棒材机加工成型后的一端开设U型槽14以及贯穿U型槽14的通孔16，另一端机加工螺纹段，且设置螺母20。
（三）、将两根铜电极棒4的U型槽14分别组装于石墨板10的左右两端，并用螺栓5穿过通孔16、电极工艺孔15将铜电极棒4固定于石墨板10，使铜电极棒4与银电极相连接且导电；
（四）、通过冲压成型制作不锈钢导热面板7，并在不锈钢导热面板7左右两端形成与铜电极棒4相适配的槽体17；在不锈钢导热面板7与石墨板10接触的内表面喷涂绝缘导热层8，并进行烘干固化处理。其中，不锈钢导热面板7厚度为0.8mm至1.2mm；作为优选，不锈钢导热面板7厚度为1.2mm。此外，不锈钢导热面板7也可以采用铝合金板。绝缘导热层8可以使用现有技术中任何导热绝缘的材料制作而成，如氧化铝、氧化硅和碳化硅中的一种或多种，在此不加赘述。
（五）、将两个不锈钢导热面板7分别重叠于石墨板10的上、下面，并使绝缘导热层8与石墨烯导电发热层9相紧贴；将两个不锈钢导热面板7焊接密封成一体，并在不锈钢导热面板7的两端焊接或一体成型地设置若干带孔侧耳a1，制成导电发热板本体a，此时两个不锈钢导热面板7的槽体17相拼接成用于布设铜电极棒4的管体a2。导电发热板本体a的厚度为11mm至19mm；作为优选，导电发热板本体a的厚度为11mm。
（六）、制作不锈钢密封管2和不锈钢密封管11，将两根机加工后的不锈钢密封管2的一端分别密封焊接于两管体a2上；在两根铜电极棒4的螺纹段均连接一根电缆线3，并用螺母20固定；在两根铜电极棒4上套设陶瓷隔热绝缘垫18。具体地，电缆线3的一端连接设置有导电接头19，该导电接头19套设于螺纹段，并且两侧通过螺母20固定。
（七）、在不锈钢密封管2和不锈钢密封管11内填充高温硅胶21密封，并将其中的电缆线3延伸至外部，再将不锈钢密封管2和不锈钢密封管11的端口密封。
具体地，上述步骤（七）包括以下子步骤：
a、往左侧的不锈钢密封管2内填充高温硅胶21密封，并将电缆线3延伸至不锈钢密封管2外部，再用堵头1密封不锈钢密封管2的端口。其中，堵头1为不锈钢柱体，该不锈钢柱体的一端机加工用于连接不锈钢密封管2的外螺纹，另一端设置外六角，以便于使用工具旋转装卸堵头1。堵头1的中心轴位置还设置电缆线3过孔，电缆线3通过电缆线3过孔延伸至不锈钢密封管2外部。
b、通过右侧的不锈钢密封管11上预留的检测口13往不锈钢密封管11内打气试压，若气压稳定则表明产品密闭性正常；再往不锈钢密封管11内部填充高温硅胶密封，将电缆线经检测口13延伸至不锈钢密封管11外部，用端盖12密封不锈钢密封管11的端口。其中，端盖12通过螺纹旋合于不锈钢密封管11。
综上所述，本发明制得的石墨烯发热板结构设计合理，通过采用石墨稀长薄型发热板对水直接进行高温加热，降低了热水及供暖机组的能耗，提高了热交换效率，提高了热水及供暖机组的便捷性和安全性。本发明的制作方法以及产品的具体结构都采用了全新设计，具有结构设计合理，连接牢固，加热均匀性好，安全性高等优点。并且石墨烯导电发热层在接触铜电极棒的表面位置涂抹有银电极，利用银电极、铜电极棒和石墨烯导电发热层形成导电性能良好的接触面，避免通电时电极处功率密度过高，导致石墨烯导电发热层两端发热过高。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.石墨烯发热板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（一）、制作石墨板，在成型的石墨板的左右两端分别机加工电极工艺孔；在石墨板的上、下面均喷涂石墨烯导电涂料，并进行热固化处理或光固化处理形成石墨烯导电发热层；在电极工艺孔周围的石墨烯导电发热层表面涂抹银导电涂层,并固化处理形成银电极；
（二）、制作铜电极棒, 在铜棒材机加工成型后的一端开设U型槽以及贯穿U型槽的通孔，另一端机加工螺纹段，且设置螺母；
（三）、将两根铜电极棒的U型槽分别组装于石墨板的左右两端，并用螺栓将铜电极棒固定于石墨板，使铜电极棒与银电极相连接且导电；
（四）、通过冲压成型制作不锈钢导热面板，并在不锈钢导热面板左右两端形成与铜电极棒相适配的槽体；在不锈钢导热面板与石墨板接触的内表面喷涂绝缘导热层，并进行烘干固化处理；
（五）、将两个不锈钢导热面板分别重叠于石墨板的上、下面，并使绝缘导热层与石墨烯导电发热层相紧贴；将两个不锈钢导热面板焊接密封成一体，制成导电发热板本体，此时两个不锈钢导热面板的槽体相拼接成用于布设铜电极棒的管体；
（六）、制作不锈钢密封管，将两根机加工后的不锈钢密封管的一端分别密封焊接于两管体上；在两根铜电极棒的螺纹段均连接一根电缆线，并用螺母固定；在两根铜电极棒上套设陶瓷隔热绝缘垫；
（七）、在两根不锈钢密封管内填充高温硅胶密封，并将其中的电缆线延伸至不锈钢密封管外部，再将两根不锈钢密封管的端口密封。
2.根据权利要求1所述石墨烯发热板的制作方法，其特征在于：所述石墨烯导电涂料选用混合有导电填料的水性石墨烯导电油墨或者油性石墨烯导电油墨；其中导电填料包含物理法石墨烯粉体、还原氧化石墨烯粉体、膨胀石墨、电极石墨和导电炭黑中两种或两种以上混合而成。
3.根据权利要求1所述石墨烯发热板的制作方法，其特征在于：所述步骤（七）具体包括以下子步骤：a、往其中一根不锈钢密封管内填充高温硅胶密封，并将电缆线延伸至不锈钢密封管外部，再用堵头密封不锈钢密封管的端口；b、通过另一根不锈钢密封管上预留的检测口往不锈钢密封管内打气试压，若气压稳定则表明产品密闭性正常；再往不锈钢密封管内部填充高温硅胶密封，将电缆线延伸至不锈钢密封管外部，用端盖密封不锈钢密封管的端口。
4.根据权利要求1所述石墨烯发热板的制作方法，其特征在于：所述石墨板的厚度不大于10mm；所述不锈钢导热面板厚度为0.8mm至1.2mm；导电发热板本体的厚度为11mm至19mm。
5.根据权利要求4所述石墨烯发热板的制作方法，其特征在于：所述石墨板的厚度为8mm；所述不锈钢导热面板厚度为1.2mm；导电发热板本体的厚度为11mm。
6.石墨烯发热板，其特征在于：包括导电发热板本体、铜电极棒、陶瓷隔热绝缘垫和不锈钢密封管，该导电发热板本体包括石墨板以及从里至外依次堆叠在石墨板上、下面的石墨烯导电发热层、绝缘导热层和不锈钢导热面板；所述石墨板的左右两端均固设有一所述铜电极棒，且铜电极棒连接有电缆线；两所述不锈钢导热面板焊接密封成一体；导电发热板本体的左右两端均设有用于穿设铜电极棒的管体，并且铜电极棒与管体之间套设有陶瓷隔热绝缘垫，且填充有高温硅胶；所述管体密封焊接有所述不锈钢密封管，不锈钢密封管的另一端密封设有端盖或堵头，并使电缆线延伸至不锈钢密封管的外部。
7.根据权利要求6所述石墨烯发热板，其特征在于：所述石墨板的左右两端均设有电极工艺孔，在电极工艺孔周围的石墨烯导电发热层表面设有由银导电涂层形成的银电极；所述铜电极棒的一端开设有U型槽以及贯穿U型槽的通孔；两所述铜电极棒的U型槽分别组装于所述石墨板的左右两端，并通过螺栓固定，使银电极与铜电极棒相连接且导电。
8.根据权利要求6所述石墨烯发热板，其特征在于：所述不锈钢导热面板的横截面呈凸字形，左右两端均设有与铜电极棒相适配的槽体，两所述不锈钢导热面板密封焊接后，上下两槽体拼接成一所述管体。
9.根据权利要求6所述石墨烯发热板，其特征在于：所述不锈钢导热面板也可以采用铝合金板。
10.根据权利要求6所述石墨烯发热板，其特征在于：所述石墨板的厚度为8mm；所述不锈钢导热面板厚度为1.2mm；导电发热板本体的厚度为11mm。
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