CN109803457B - 一种石墨烯电发热棒的制作方法及产品结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯电发热棒的制作方法及产品结构，涉及热水供暖设备领域，该制作方法包括以下步骤：将两固定座分别焊接于发热管的内壁两端；在发热管的内壁依次堆叠绝缘导热层和石墨烯导电发热层；在每个固定座上以依次堆叠的方式固定安装第二陶瓷绝缘垫、第一导电接头和第二导电接头，使第一导电接头与石墨烯导电发热层相接触；在发热管的两端分别焊接六角外丝接头和封头；将电缆线的两根导线分别连接于两第二导电接头；将六角封盖套于六角外丝接头的端口。本发明中，石墨烯电发热棒结构设计合理，具有电热转换效力高，加热快，装卸方便，加热均匀性好，使用安全且环保等优点。

Description

一种石墨烯电发热棒的制作方法及产品结构

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电发热棒的制作方法及产品结构。

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使用寿命短、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。现有小型蒸汽，小型热水，供暖以及煤油加热设备通过发热棒体内部的电热丝通电产生热量对液体进行加热，存在耗能高、热能转换效率低，使用寿命短等缺点。因此需要设计和制作一种能量转换效率高的新型电加热棒。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电发热棒的制作方法及产品结构，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：

一种石墨烯电发热棒的制作方法，包括以下步骤：

（一）、制作发热管、第一陶瓷绝缘垫和固定座；将第一陶瓷绝缘垫作为预埋螺母卡设置于固定座内，并将两所述固定座分别焊接于发热管的内壁两端。

（二）、在发热管的内壁依次喷涂绝缘导热层和石墨烯导电发热层。

（三）、制作第二陶瓷绝缘垫、第一导电接头和第二导电接头，通过螺丝配合第一陶瓷绝缘垫，在每个固定座上以依次堆叠的方式固定安装第二陶瓷绝缘垫、第一导电接头和第二导电接头，同时使第一导电接头与石墨烯导电发热层相接触。

（四）、制作六角外丝接头和封头，用硅树脂经模压，热固化处理后在六角外丝接头内形成硅树脂支撑片；将六角外丝接头焊接于发热管的一端，两所述第二导电接头均穿过硅树脂支撑片；将封头焊接于发热管的另一端。

（五）、制作六角封盖；将电缆线一端的两根导线分别连接于两所述第二导电接头，电缆线的另一端延伸至六角外丝接头外部；将六角封盖套于六角外丝接头的端口。

进一步，还包括步骤（六）：制作用于固定安装在设备主体的六角内丝接头，将六角外丝接头旋合于六角内丝接头。

进一步，上述步骤（一）中，发热管采用不锈钢管经机加工成型；再用电动工具连接并驱动砂布轮，对不锈钢管内壁进行打磨,并进行清洗和烘干处理；第一陶瓷绝缘垫用陶瓷块经机加工钻孔、机加工内丝成型；固定座用不锈钢板经剪板、折弯加工形成卡槽后，将第一陶瓷绝缘垫放置于卡槽内，固定座再经折弯加工将第一陶瓷绝缘垫安装于卡槽内。

进一步，上述步骤（二）中，往发热管的内壁喷涂绝缘导热涂料，并进行固化处理形成绝缘导热层；再往绝缘导热层的表面喷涂石墨烯导电涂料，并进行热固化处理形成石墨烯导电发热层。

进一步，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。

进一步，上述步骤（三）中，第二陶瓷绝缘垫用陶瓷块经机加工钻孔成型；第一导电接头用铜板经机加工钻孔、弯折成型，在第一导电接头的表面涂抹银桨，并固化处理形成银电极层；第二导电接头用铜棒经机加工板型、钻孔、折弯成型。

进一步，上述步骤（四）中，六角外丝接头采用不锈钢精密铸造，并在其一端机加工外丝及密封水线，另一端经机加工钻孔设置布线孔和固定螺纹孔；在六角外丝接头的内壁机加工环形沟槽，用于固定安装硅树脂支撑片；封头采用不锈钢板拉伸冲压，再经机加工倒角成型；上述步骤（五）中，六角封盖采用不锈钢精密铸造，在六角封盖的一侧经机加工，形成一U型槽，另一侧经机加工钻孔，形成固定孔；电缆线经布线孔延伸至六角外丝接头外部，并在电缆线与布线孔之间套设胶套；用螺丝配合固定孔、固定螺纹孔将六角封盖固定安装于六角外丝接头。

一种石墨烯电发热棒，包括发热管、封头、六角外丝接头和六角封盖，该发热管的内壁两端均固定安装有一导电组件，并且所述发热管的内壁依次设置有绝缘导热层和石墨烯导电发热层，发热管的一端焊接有封头，另一端焊接有六角外丝接头，该六角外丝接头的另一端套设有六角封盖；所述导电组件包括固定座、第一陶瓷绝缘垫、第二陶瓷绝缘垫和螺丝；第一导电接头和第二导电接头，所述固定座焊接固定于发热管的内壁，并设有卡槽；所述第一陶瓷绝缘垫预埋设置于卡槽内，所述第二陶瓷绝缘垫、第一导电接头和第二导电接头通过螺丝依次堆叠地固定安装于所述第一陶瓷绝缘垫，且第一导电接头的一端与所述石墨烯导电发热层相接触，第二导电接头的一端延伸至六角外丝接头内，并连接有导电线；两所述导电线汇集成电缆线延伸至六角外丝接头外部。

进一步，所述六角外丝接头内固定安装有一绝缘支撑片，该绝缘支撑片开设有两个用于分别穿设两所述第二导电接头的通孔。

进一步，所述第一导电接头的表面设置有银电极层。

由上述对本发明结构的描述可知，本发明具有如下优点：

本发明中，石墨烯电发热棒结构设计合理，具有电热转换效力高，加热快，装卸方便，加热均匀性好，使用安全且环保等优点。

附图说明

图1为本发明中，石墨烯电发热棒的结构示意图。

图2为本发明中，石墨烯电发热棒的拆解示意图一。

图3为本发明中，石墨烯电发热棒的拆解示意图二。

图4为本发明中，石墨烯电发热棒的剖视图。

附图标记说明： 1-发热管，2-绝缘导热层，3-石墨烯导电发热层，4-固定座，5-第一陶瓷绝缘垫，6-第二陶瓷绝缘垫，7-第一导电接头，8-第二导电接头，9-螺丝，10-封头，11-六角外丝接头，12-环形沟槽，13-绝缘支撑片，14-电缆线，15-螺栓，16-六角封盖，17-六角内丝接头，18-胶垫，19-卡槽，20-胶套。

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4，一种石墨烯电发热棒的制作方法，包括以下步骤：

（一）、制作发热管1、第一陶瓷绝缘垫5和固定座4。具体地，发热管1采用不锈钢管经机加工成型；再用电动工具连接并驱动砂布轮，对不锈钢管内壁进行打磨,并进行清洗和烘干处理；第一陶瓷绝缘垫5用陶瓷块经机加工钻孔、机加工内丝成型。将第一陶瓷绝缘垫5作为预埋螺母卡设置于固定座4内。具体地，固定座4用不锈钢板经剪板、折弯加工形成卡槽19（此时，卡槽19的其中一侧围面还未进行弯折处理，留有一个用于放置第一陶瓷绝缘垫5的开口）后，将第一陶瓷绝缘垫5放置于卡槽19内，固定座4再经折弯加工（此时，将卡槽19开口处的围面弯折起来，将开口闭合）将第一陶瓷绝缘垫5安装于卡槽19内。将两所述固定座4分别焊接于发热管1的内壁两端。

（二）、在发热管1的内壁依次喷涂绝缘导热层2和石墨烯导电发热层3。具体地，用现有喷涂设备往发热管1的内壁喷涂绝缘导热涂料，并进行固化处理形成绝缘导热层2；同时也在固定座4的表面形成绝缘导热层2；再用胶纸对两个固定座4以及发热管1两端口处的内壁进行包裹，然后用现有静电喷涂设备往绝缘导热层2的表面喷涂石墨烯导电涂料，并进行热固化处理形成石墨烯导电发热层3。其中，上述喷涂绝缘导热涂料可以使用现有技术中任何绝缘导热材料，如氧化铝、氧化硅和碳化硅中的一种或多种，在此不加赘述。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；且上述导电填料是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。

（三）、制作第二陶瓷绝缘垫6、第一导电接头7和第二导电接头8。具体地，第二陶瓷绝缘垫6用陶瓷块经机加工钻孔成型；第一导电接头7用铜板经机加工钻孔、弯折成型，并在第一导电接头7的表面涂抹银桨，并固化处理形成银电极层；第二导电接头8用铜棒经机加工板型、钻孔、折弯成型。通过螺丝9配合第一陶瓷绝缘垫5，在每个固定座4上以依次堆叠的方式固定安装第二陶瓷绝缘垫6、第一导电接头7和第二导电接头8，同时使第一导电接头7与石墨烯导电发热层3相接触。

（四）、制作六角外丝接头11和封头10。具体地，封头10采用不锈钢板拉伸冲压，再经机加工倒角成型，并用现有喷涂设备对封头10的内壁喷涂绝缘导热涂料，并进行固化处理形成绝缘导热层；六角外丝接头11采用不锈钢精密铸造，并在其一端机加工外丝及密封水线，另一端经机加工钻孔设置布线孔和固定螺纹孔；在六角外丝接头11的内壁机加工环形沟槽12，用于固定安装绝缘支撑片13。绝缘支撑片13为硅树脂支撑片，其具体制作方法为：用硅树脂经模压，热固化处理后在六角外丝接头11内形成上述硅树脂支撑片；再将六角外丝接头11焊接于发热管1的一端，两个第二导电接头8均穿过硅树脂支撑片；将封头10焊接于发热管1的另一端；焊接完成后，用现有探伤检测器对六角外丝接头11、发热管1以及封头10的焊接处进行探伤检测，判断焊接的密封性。

（五）、制作六角封盖16。具体地，六角封盖16采用不锈钢精密铸造，在六角封盖16的一侧经机加工，形成一U型槽，另一侧经机加工钻孔，形成固定孔；将电缆线14一端的两根导线分别连接于两所述第二导电接头8。具体地，上述导线的端部固定安装有导电垫片，用螺栓15将导电垫片锁固于第二导电接头8。电缆线14的另一端经布线孔延伸至六角外丝接头11外部，用于连接控制器。作为优选方案，在电缆线14与布线孔之间套设胶套20。将六角封盖16套于六角外丝接头11的端口，并用螺丝配合固定孔、固定螺纹孔将六角封盖16固定安装于六角外丝接头11。

（六）、制作用于固定安装在设备主体（图中未体现）的六角内丝接头17。六角内丝接头17采用不锈钢精密铸造，并机加工内丝。安装时，先将六角内丝接头17焊接于设备主体，再将六角外丝接头11旋合于六角内丝接头17，从而将该石墨烯电发热棒固定安装于设备主体上。作为优选，六角外丝接头11与六角内丝接头17之间设有胶垫18。此外，还可以将六角外丝接头11直接焊接于设备主体。也可以在六角外丝接头11和六角内丝接头17的表面设置一体成型的法兰（此时，无需再加工外丝和内丝）；将六角内丝接头焊接于设备主体，再通过法兰配合螺栓将六角外丝接头和六角内丝接头相互连接，从而将该石墨烯电发热棒固定安装于设备主体上。

参照图1至图4，一种石墨烯电发热棒，包括发热管1、封头10、六角外丝接头11和六角封盖16。发热管1为不锈钢管体，发热管1的内壁依次设置有绝缘导热层2和石墨烯导电发热层3。并且发热管1的内壁两端均固定安装有一导电组件。发热管1的一端焊接有封头10，另一端焊接有六角外丝接头11。六角外丝接头11的另一端套设有六角封盖16，并用螺丝固定。

参照图1至图4，上述导电组件包括固定座4、第一陶瓷绝缘垫5、第二陶瓷绝缘垫6、螺丝9。第一导电接头7和第二导电接头8，固定座4由不锈钢板加工而成，并设有卡槽19。第一陶瓷绝缘垫5预埋设置于卡槽19内。在设置绝缘导热层2和石墨烯导电发热层3之前，将固定座4焊接固定于发热管1的内壁。第二陶瓷绝缘垫6、第一导电接头7和第二导电接头8通过螺丝9依次堆叠地固定安装于第一陶瓷绝缘垫5，且第一导电接头7的一端与石墨烯导电发热层3相接触。六角外丝接头11的内部固定安装有一绝缘支撑片13。两个第二导电接头8的一端延伸至六角外丝接头11内，并穿过绝缘支撑片13后连接有导电线；两上述导电线汇集成电缆线14延伸至六角外丝接头11外部。

参照图1至图4，该绝缘支撑片13开设有两个用于分别穿设两个第二导电接头8的通孔。具体地，六角外丝接头11的内壁设有环形沟槽12，绝缘支撑片13是硅树脂经模压，热固处理后成型于环形沟槽12的硅树脂支撑片。

参照图1至图4，作为优选方案，第一导电接头7的表面设置有银电极层。

综上，本发明中，石墨烯电发热棒结构设计合理，具有电热转换效力高，加热快，装卸方便，加热均匀性好，使用安全且环保等优点。

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)

1.一种石墨烯电发热棒的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

（一）、制作发热管、第一陶瓷绝缘垫和固定座；将第一陶瓷绝缘垫作为预埋螺母卡设置于固定座内，并将两所述固定座分别焊接于发热管的内壁两端；

（二）、在发热管的内壁依次喷涂绝缘导热层和石墨烯导电发热层；

（三）、制作第二陶瓷绝缘垫、第一导电接头和第二导电接头，通过螺丝配合第一陶瓷绝缘垫，在每个固定座上以依次堆叠的方式固定安装第二陶瓷绝缘垫、第一导电接头和第二导电接头，同时使第一导电接头与石墨烯导电发热层相接触；

（四）、制作六角外丝接头和封头，用硅树脂经模压，热固化处理后在六角外丝接头内形成硅树脂支撑片；将六角外丝接头焊接于发热管的一端，两所述第二导电接头均穿过硅树脂支撑片；将封头焊接于发热管的另一端；

（五）、制作六角封盖；将电缆线一端的两根导线分别连接于两所述第二导电接头，电缆线的另一端延伸至六角外丝接头外部；将六角封盖套于六角外丝接头的端口。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯电发热棒的制作方法，其特征在于：还包括步骤（六）：制作用于固定安装在设备主体的六角内丝接头，将六角外丝接头旋合于六角内丝接头。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯电发热棒的制作方法，其特征在于：所述步骤（一）中，发热管采用不锈钢管经机加工成型；再用电动工具连接并驱动砂布轮，对不锈钢管内壁进行打磨,并进行清洗和烘干处理；第一陶瓷绝缘垫用陶瓷块经机加工钻孔、机加工内丝成型；固定座用不锈钢板经剪板、折弯加工形成卡槽后，将第一陶瓷绝缘垫放置于卡槽内，固定座再经折弯加工将第一陶瓷绝缘垫安装于卡槽内。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯电发热棒的制作方法，其特征在于：所述步骤（二）中，往发热管的内壁喷涂绝缘导热涂料，并进行固化处理形成绝缘导热层；再往绝缘导热层的表面喷涂石墨烯导电涂料，并进行热固化处理形成石墨烯导电发热层。

5.根据权利要求4所述的一种石墨烯电发热棒的制作方法，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。

6.根据权利要求1所述的一种石墨烯电发热棒的制作方法，其特征在于：所述步骤（三）中，第二陶瓷绝缘垫用陶瓷块经机加工钻孔成型；第一导电接头用铜板经机加工钻孔、弯折成型，在第一导电接头的表面涂抹银桨，并固化处理形成银电极层；第二导电接头用铜棒经机加工板型、钻孔、折弯成型。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯电发热棒的制作方法，其特征在于：所述步骤（四）中，六角外丝接头采用不锈钢精密铸造，并在其一端机加工外丝及密封水线，另一端经机加工钻孔设置布线孔和固定螺纹孔；在六角外丝接头的内壁机加工环形沟槽，用于固定安装硅树脂支撑片；封头采用不锈钢板拉伸冲压，再经机加工倒角成型；所述步骤（五）中，六角封盖采用不锈钢精密铸造，在六角封盖的一侧经机加工，形成一U型槽，另一侧经机加工钻孔，形成固定孔；电缆线经布线孔延伸至六角外丝接头外部，并在电缆线与布线孔之间套设胶套；用螺丝配合固定孔、固定螺纹孔将六角封盖固定安装于六角外丝接头。

8.一种石墨烯电发热棒，其特征在于：包括发热管、封头、六角外丝接头和六角封盖，该发热管的内壁两端均固定安装有一导电组件，并且所述发热管的内壁依次设置有绝缘导热层和石墨烯导电发热层，发热管的一端焊接有封头，另一端焊接有六角外丝接头，该六角外丝接头套设有六角封盖；所述导电组件包括固定座、第一陶瓷绝缘垫、第二陶瓷绝缘垫和螺丝；第一导电接头和第二导电接头，所述固定座焊接固定于发热管的内壁，并设有卡槽；所述第一陶瓷绝缘垫预埋设置于卡槽内，所述第二陶瓷绝缘垫、第一导电接头和第二导电接头通过螺丝依次堆叠地固定安装于所述第一陶瓷绝缘垫，且第一导电接头的一端与所述石墨烯导电发热层相接触，第二导电接头的一端延伸至六角外丝接头内，并连接有导电线；两所述导电线汇集成电缆线延伸至六角外丝接头外部。

9.根据权利要求8所述的一种石墨烯电发热棒，其特征在于：所述六角外丝接头内固定安装有一绝缘支撑片，该绝缘支撑片开设有两个用于分别穿设两所述第二导电接头的通孔。

10.根据权利要求8所述的一种石墨烯电发热棒，其特征在于：所述第一导电接头的表面设置有银电极层。

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