CN203847697U - 氧化石墨烯高温还原炉的密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其包括管路接头、卫生级快装卡箍及密封组件；所述管路接头与所述卫生级快装卡箍相连接，所述卫生级快装卡箍与所述密封组件相连接；所述密封组件设置于所述还原炉的炉管的端部以对炉管的端部进行第一级密封，所述卫生级快装卡箍设置于所述密封组件的外围进行第二级密封。本实用新型的特点在于结构紧凑、功能更加优良、操作更加快捷且安全可靠、使用寿命更长。

Description

氧化石墨烯高温还原炉的密封装置

技术领域

本实用新型涉及氧化石墨烯高温还原炉领域，特别涉及一种氧化石墨烯高温还原炉的密封装置。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的平面薄膜，是截止目前世界上最薄的一种二维材料，也是构成其它多种维数碳材料(例如零维富勒烯、一维碳纳米管及三维石墨等)的基本单元，被誉为“碳材料之母”。由于具有超大的表面积、优异的导电性、极好的透光性和导热性以及良好的化学稳定性，石墨烯被广泛应用于生产各类催化剂载体、锂电池材料、透明导电电极、太阳能电池材料、生物传感器等，还可用于制造超级电容器，成为可替代多种物质元素、并能引发新技术革命的一种新型材料。

目前制备石墨烯的主要方法有化学气相沉积法、微机械剥离法以及液相条件下的有机分子分散法、离子插层法、溶剂热法和氧化还原法等。大量的实践研究表明，化学气相沉积法、微机械剥离法等其他方法，或因工艺复杂，或因成本过高，或因成品品质低劣等各种原因，均未成为大规模制备石墨烯的良好选择，而氧化还原法是将石墨氧化从而得到在溶液中分散的氧化石墨烯，再用还原法制备出石墨烯产品的一种方法，其成本低、产率高，成为目前大规模生产石墨烯的最佳途径之一。

氧化石墨烯高温还原炉是在大规模生产石墨烯时用于高温还原氧化石墨烯的一种真空设备。用该设备制造石墨烯时，由于要经常从高温还原炉的炉管中装入或取出氧化石墨烯材料，其密封结构的设计尤为重要，现有的密封结构或密封效果不佳，或操作繁琐且安全性不够，其设计仍有亟待改善的空间，从而使其能够达到更好的效果。

综上所述，提供一种氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，使其结构紧凑、功能更加优良、操作更加快捷且安全可靠、使用寿命更长，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

公开于该实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其能够更好地保障在高温还原炉中采用氧化石墨烯高温还原法规模化制备石墨烯的可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其包括：管路接头、卫生级快装卡箍及密封组件；所述管路接头与所述卫生级快装卡箍相连接，所述卫生级快装卡箍与所述密封组件相连接；所述密封组件设置于所述还原炉的炉管的端部以对炉管的端部进行第一级密封，所述卫生级快装卡箍设置于所述密封组件的外围进行第二级密封。

优选地，所述卫生级快装卡箍包括环箍、快装接头、快装堵板、快装密封圈、快装连接件和快装紧固件，所述环箍为两个半圆环且所述两个半圆环通过所述快装连接件连接，所述环箍内部设有箍槽；所述快装密封圈设置于所述快装接头和快装堵板之间，并与所述快装接头和快装堵板一起设置于所述环箍的箍槽内并通过所述快装紧固件被压紧于所述环箍的箍槽内。

优选地，所述快装堵板的中心位置开设有通气孔，所述管路接头与所述卫生级快装卡箍的快装堵板在所述通气孔处采用焊接方式连接。

优选地，所述密封组件包括外侧密封环、外密封垫、内侧密封环、内密封垫以及密封紧固件；所述炉管的端部为翻边结构，所述炉管的端部的翻边位于所述外密封垫和所述内密封垫之间，所述外密封垫、所述炉管的端部的翻边以及所述内密封垫均位于所述外侧密封环和所述内侧密封环之间。

优选地，所述内侧密封环套入设置于所述炉管的外周面上靠近所述端部处，所述内密封垫设置于所述炉管的端部的翻边与所述内侧密封环之间；所述外侧密封环套入设置于所述炉管的端部外周面，所述外密封垫设置于所述炉管的端部的翻边与所述外侧密封环之间。

优选地，所述外侧密封环和内侧密封环上均设置有法兰，所述密封紧固件连接并紧固所述外侧密封环的法兰和所述内侧密封环的法兰，使得所述外密封垫和所述内密封垫压紧于所述炉管的端部。

优选地，所述密封组件的外侧密封环与所述卫生级快装卡箍的快装接头采用焊接方式连接。

优选地，所述外密封垫和所述内密封垫采用氟橡胶材料制成；所述管路接头、环箍、快装接头、快装堵板、外侧密封环均采用不锈钢材料制成；所述内侧密封环采用不锈钢或轻质合金制成。

优选地，所述炉管采用石英制成，所述炉管的端部的端面进行磨砂处理并磨平。

本实用新型还提供一种真空加热系统，其包括上述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，即上述密封装置也可以应用到类似于氧化石墨烯高温还原炉的真空加热系统中。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型整体采用两级密封式结构，第一级密封为所述炉管端部的密封，第二级密封为所述卫生级快装卡箍部位的密封，两级密封在功能上相互独立、结构上相互连接；整体的密封性能得到提升。

2、本实用新型的炉管端部采用翻边设计，端面磨砂处理并磨平，采用外密封垫、内密封垫两道密封，使用法兰连接和密封紧固件紧固，这将使炉管端部的密封相对于其他密封结构密封效果更佳。

3、本实用新型采用了卫生级快装卡箍，该卡箍完全位于氧化石墨烯高温还原炉炉管的外部，将会使整体密封装置的安装、拆卸、操作、维护更加简单。

4、本实用新型采用的卫生级快装卡箍本身形成了一种独立的密封结构，且该密封结构不直接与炉管本体的密封相连接，在物料(在本实用新型中，所述的物料主要是指氧化石墨烯)装入高温还原炉炉管或从高温还原炉炉管内取出时，只需要拆装卫生级快装卡箍即可完成操作，而炉管端部的密封在一次安装完成后就不需要再次拆卸，从而可有效地避免因多次拆装炉管端部密封结构造成的密封损伤或泄露。

5、本实用新型的管路接头、卫生级快装卡箍的环箍、快装接头、快装堵板以及外侧密封环均采用不锈钢材料制作，其内侧密封环采用不锈钢或耐高温、耐腐蚀的轻质合金制作，其外密封垫和内密封垫均采用耐高温、耐腐蚀的氟橡胶材料制成，可有效保证该密封装置在高温和真空环境中使用的可靠性。

附图说明

通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本实用新型某些原理的具体实施方式，本实用新型所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

图1为本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置的结构示意图。

图2为本实用新型的卫生级快接卡箍的结构示意图。

主要元件符号说明：

1   管路接头

2   卫生级快装卡箍

3   外侧密封环

4   外密封垫

5   炉管

6   内密封垫

7   内侧密封环

8   密封紧固件

9   环箍

10  快装接头

11  快装堵板

12  快装密封圈

13  快装连接件

14  快装紧固件。

应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本实用新型的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本实用新型某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本实用新型的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在说明书附图的多幅附图中，相同的附图标记表示本实用新型的相同或等同的部分。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面，结合附图对本实用新型的具体实施例进行描述。请参阅图1所示，本实用新型提供一种氧化石墨烯高温还原炉的密封装置。

实施例1

实施例1为本实用新型的密封装置应用于氧化石墨烯高温还原炉并在非特殊环境中进行操作，如图1和图2所示，本实用新型提供一种氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，用于采用氧化石墨烯高温还原法规模化制备石墨烯时，更好地进行高温还原炉的密封，并在保证密封性能的条件下更加方便快捷地实现炉管的装拆和物料的进出。

本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置包括管路接头1、卫生级快装卡箍2以及密封组件。所述管路接头1与所述卫生级快装卡箍2相连接，所述密封组件则设置于还原炉的炉管5的端部以对炉管5的端部进行第一级密封，所述卫生级快装卡箍2则设置于炉管5的外部即连接设置于密封组件的外围进行第二级密封。

所述密封组件包括外侧密封环3、外密封垫4、内密封垫6、内侧密封环7以及密封紧固件8；所述卫生级快装卡箍2包括环箍9、快装接头10、快装堵板11、快装密封圈12、快装连接件13和快装紧固件14。

具体地连接方式详述如下：如图1所示，所述管路接头1位于图中最左侧，用作该密封装置与外界管路的接口，可连接高真空阀、真空表、放气阀及其他管路阀门元件等(图中未示出)。

所述卫生级快装卡箍2的环箍9为两个半圆环，采用精铸方法制造，环箍9内部设有箍槽，两个半圆环通过所述快装连接件13连接；所述快装密封圈12夹置于所述快装接头10和所述快装堵板11之间，并与所述快装接头10和所述快装堵板11一起放置于所述环箍9的箍槽内，并通过所述快装紧固件14被压紧于所述环箍9的箍槽内。具体地，所述管路接头1是与所述卫生级快装卡箍2中的快接堵板11连接，本实施例中优选为所述快装堵板11的中心位置开设有通气孔，并与所述管路接头1采用焊接方式连接，而两者之间也可采用其他方式连接，例如是密封螺纹的方式连接。

所述密封组件和所述卫生级快装卡箍2结构上相互连接，具体地，密封组件中的外侧密封环3与所述卫生级快装卡箍2的快装接头10相连接，本实施例中采用焊接方式连接。

所述密封组件的各个元件均围绕着炉管5的端部进行设置从而对端部进行第一级的密封，具体地，所述炉管5的左侧的端部(图1所示的左端部A)采用翻边结构，其端面磨砂处理并磨平。安装时，所述内侧密封环7套置于所述炉管5的外周面上靠近左端部A处，所述内密封垫6设置于所述炉管5左端部A的翻边与所述内侧密封环7之间的空隙内；所述外密封垫4设置于所述外侧密封环3的内侧(即安装时朝向炉管5的一侧)，所述外侧密封环3从所述炉管5的左端部A套入其外面，使得左端部A的翻边位于所述外密封垫4和所述内密封垫6之间，外侧密封环3和内侧密封环7上均设置有法兰，所述密封紧固件8连接并紧固所述外侧密封环3的法兰和所述内侧密封环7的法兰，并使得所述外密封垫4和所述内密封垫6压紧于所述炉管5的左端部A。

本实施例中，所述外密封垫4和所述内密封垫6均采用耐高温、耐腐蚀的氟橡胶材料制成。然而，在不同环境条件下，也可采用具有一定硬度和变形能力的其他材料如硅橡胶等制成。

本实施例中所述炉管5采用石英制造。然而，在不同环境条件下使用或用于实现不同功能时，炉管5也可采用玻璃、陶瓷等其他材料制成。

本实施例中，所述管路接头1、卫生级快装卡箍2中的环箍9、快装接头10、快装堵板11以及密封组件中的外侧密封环3均采用不锈钢材料制作，密封组件中的内侧密封环7采用不锈钢或耐高温、耐腐蚀的轻质合金制作。

本实用新型的密封装置在安装使用时的操作步骤如下：

1)第一级密封

a)先将所述内侧密封环7设置于所述炉管5的外圆面上紧邻炉管左端部A处，然后从所述炉管5的左端部A将所述内密封垫6套入所述炉管5的左端部A的翻边与所述内侧密封环7之间的空隙内，接着将所述外密封垫4装入所述外侧密封环3的内侧，再把所述外侧密封环3从所述炉管5的左端部A套入其外面(外侧密封环3的内侧朝向左端部A)，使得左端部A位于所述外密封垫4和所述内密封垫6之间。

b)用所述密封紧固件8将所述外侧密封环3的法兰与所述内侧密封环7的法兰连接并紧固，从而实现本实施例中所述炉管5的左端部A的密封。

2)第二级密封

a)将所述管路接头1与外部通气管路连接好，确保整个炉外通气系统形成严密的封闭空间。

b)将所述卫生级快装卡箍2中的快装密封圈12设置于所述快装接头10和快装堵板11之间，并在三者对齐后一起放置于环箍9的箍槽中，再将所述快装紧固件14拧紧，从而实现本实施例中所述卫生级快装卡箍2部位的密封。

以上两级密封步骤的实施，能够有效地保障本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置的整体密封性。

实施例2：

作为本实用新型的密封装置的选择和功能拓展，在此还提供实施例2，该实施例2为本实用新型的密封装置应用于类似于氧化石墨烯高温还原炉的真空加热系统并在特殊环境中操作。

在本实施例2中，其大部分结构及元件均与上述实施例1中相同，不同之处在于，图2中的快装堵板11采用盲板形式，在盲板的盘形中心位置不再开设通气孔，这时图1中的连接外接的管路接头1将被取消，整个密封结构与外界不再联通，而是本身形成一个功能完整的密封系统。

本实施例2中，在安装使用时的操作步骤如下：

1)密封装置的正常密封

将本实用新型的密封装置放置于手套箱惰性气体环境中进行操作，将物料(本实施例2中的物料为氧化石墨烯，但不限于此，可以包含各种用于后续加热处理的物料，如在空气中极易氧化的锂硼合金材料等)装入所述炉管5中，然后按照实施例1中的操作步骤进行第一级密封和第二级密封，将物料封装于所述炉管5中。

2)密封装置的后续操作

将以上已经密封好的密封装置放置于类似于氧化石墨烯高温还原炉的真空加热系统中进行加热、膨化等操作。

在实施例2的操作步骤2中，由于采用了本实用新型的密封结构，物料能够重复多次地快速装入炉管，且在从手套箱惰性气体环境中取出整个密封装置后，不会因密封结构的泄露造成炉管中的物料在炉管装入类似于氧化石墨烯高温还原炉的真空加热系统前发生氧化、变质等破坏物料特性的情况。

在本实施例2中，将本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置进行更广泛的应用，即应用于类似于氧化石墨烯高温还原炉的真空加热系统中，能够有效避免密封结构的泄露，保证炉管中的物料在进行炉管及其密封装置从这些真空加热系统中装拆操作前后的安全。

以上两个实施例仅为描述本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置的功能及其优点，本领域技术人员也可在不违背本实用新型内涵的情况下做更多类似的应用方面的推广。

通过本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置的使用，可以获得如下有益效果：

1、本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置中，由于整体采用了两级密封式结构，且两级密封在功能上相互独立、结构上相互连接，因此本实用新型的密封装置的密封性能得到了大力的提升。

2、本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置中，其炉管端部采用翻边设计，端面磨砂处理并磨平，且采用外密封垫、内密封垫两道密封，使用法兰连接和密封紧固件紧固，使得该炉管端部的密封方式相对于其他密封方式，密封效果更佳。

3、本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置中，采用了卫生级快装卡箍，该卡箍完全位于氧化石墨烯高温还原炉炉管的外部，使得整体密封装置的安装、拆卸、操作、维护更加简单。

4、本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置中，其采用的卫生级快装卡箍本身形成了一种独立的密封结构，且该密封结构不直接与炉管本体的密封相连接，在物料(本实用新型的实施例中该物料为氧化石墨烯，但是不限于此)装入高温还原炉炉管或从高温还原炉炉管内取出时，只需要拆装卫生级快装卡箍即可完成操作，而炉管端部的密封在一次安装完成后就不需要再次拆卸，从而有效地避免了因多次拆装炉管端部密封结构造成的密封损伤或泄露。

5、本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置中，其管路接头、卫生级快装卡箍的环箍、快装接头、快装堵板以及外侧密封环均采用不锈钢材料制作，其内侧密封环采用不锈钢或耐高温、耐腐蚀的轻质合金制作，其外密封垫和内密封垫均采用耐高温、耐腐蚀的氟橡胶材料制成，有效地保证了该密封装置在高温和真空环境中使用的可靠性。

6、本实用新型的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置的通用性和互换性好，不仅良好地应用于氧化石墨烯高温还原炉系统，也实现了快速操作、批量化工作，成功地应用于类似氧化石墨烯高温还原炉的真空加热系统中，极大地提高了整个系统的工作效率和使用寿命。

上述实施例是用于例示性说明本实用新型的原理及其功效，但是本实用新型并不限于上述实施方式。本领域的技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本实用新型的保护范围，应如本实用新型的权利要求书覆盖。

Claims (10)

1.一种氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其特征在于：所述密封装置包括管路接头、卫生级快装卡箍及密封组件；

所述管路接头与所述卫生级快装卡箍相连接，所述卫生级快装卡箍与所述密封组件相连接；所述密封组件设置于所述还原炉的炉管的端部以对炉管的端部进行第一级密封，所述卫生级快装卡箍设置于所述密封组件的外围进行第二级密封。

2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其特征在于：所述卫生级快装卡箍包括环箍、快装接头、快装堵板、快装密封圈、快装连接件和快装紧固件，所述环箍为两个半圆环且所述两个半圆环通过所述快装连接件连接，所述环箍内部设有箍槽；所述快装密封圈设置于所述快装接头和快装堵板之间，并与所述快装接头和快装堵板一起设置于所述环箍的箍槽内并通过所述快装紧固件被压紧于所述环箍的箍槽内。

3.根据权利要求2所述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其特征在于：所述快装堵板的中心位置开设有通气孔，所述管路接头与所述卫生级快装卡箍的快装堵板在所述通气孔处采用焊接方式连接。

4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其特征在于：所述密封组件包括外侧密封环、外密封垫、内侧密封环、内密封垫以及密封紧固件；

所述炉管的端部为翻边结构，所述炉管的端部的翻边位于所述外密封垫和所述内密封垫之间，所述外密封垫、所述炉管的端部的翻边以及所述内密封垫均位于所述外侧密封环和所述内侧密封环之间。

5.根据权利要求4所述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其特征在于：所述内侧密封环套入设置于所述炉管的外周面上靠近所述端部处，所述内密封垫设置于所述炉管的端部的翻边与所述内侧密封环之间；所述外侧密封环套入设置于所述炉管的端部外周面，所述外密封垫设置于所述炉管的端部的翻边与所述外侧密封环之间。

6.根据权利要求5所述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其特征在于：所述外侧密封环和内侧密封环上均设置有法兰，所述密封紧固件连接并紧固所述外侧密封环的法兰和所述内侧密封环的法兰，使得所述外密封垫和所述内密封垫压紧于所述炉管的端部。

7.根据权利要求6所述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其特征在于：所述密封组件的外侧密封环与所述卫生级快装卡箍的快装接头采用焊接方式连接。

8.根据权利要求7所述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其特征在于：所述外密封垫和所述内密封垫采用氟橡胶材料制成；所述管路接头、环箍、快装接头、快装堵板、外侧密封环均采用不锈钢材料制成；所述内侧密封环采用不锈钢或轻质合金制成。

9.根据权利要求8所述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置，其特征在于：所述炉管采用石英制成，所述炉管的端部的端面进行磨砂处理并磨平。

10.一种真空加热系统，其包括权利要求1-9中任一项所述的氧化石墨烯高温还原炉的密封装置。