CN211310852U - 一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，用于膨化石墨制备技术领域。包括炉体、支架、膨化腔、保温层、中心管、中心管上入口、排渣口、高温燃气进气管、进料管、进气口、螺旋片、测温口、出料口、挡板；炉体为圆柱形，炉体中间是圆柱形膨化腔，膨化腔外侧是保温层，在膨化腔正中心设置一根中心管，在炉体底部为水平的高温燃气进气管，与中心管垂直相连，进料管与高温燃气进气管呈30°‑45°角，螺旋片缠绕在中心管上，呈圆柱形。该发明结构简单、易于制造，在膨化的过程中可以将没有完全膨化的石墨或死虫与膨化好的石墨进行分离，膨化时间与长筒型炉膛相同的情况下，节省能源30%以上，可以降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于膨化石墨制备技术领域，具体为一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉。
背景技术
碳是自然界最普遍的元素之一, 石墨就是其中一种存在形式，是一种重要的非金属矿物, 属于六方晶系，具有特殊的层状结构。碳化合物的成键方式和结构形式极其丰富，膨胀石墨便是其中一种新型碳素材料。作为一种重要的无机非金属材料, 膨胀石墨材料广泛应用于环境、化工、冶金、动力机械、宇航及原子能工业, 显示了强大的生命力和市场应用前景。可膨胀石墨是天然鳞片石墨通过氧化插层反应, 在石墨片层间插入化合物，而形成的具有层间插层物的石墨，在高温下，层间插层物受高热迅速汽化，形成的气体将对石墨片层产生巨大的撑张力，而使可膨胀石墨膨胀，膨胀倍数高达数十倍到数百倍甚至上千倍,膨胀后的表观容积达250-300mL/g或更大。膨胀后的石墨呈现蠕虫状，大小在零点几毫米到几毫米之间, 在内部具有大量独特的网络状微孔结构，被称为膨胀石墨或石墨蠕虫。这种膨胀石墨是压制石墨纸的重要的材料，石墨纸是制造各种石墨密封件的基础材料，广泛应用于笔记本电脑、平板显示器、数码摄像机、移动电话等设备。
制备的膨胀石墨随着膨胀条件的不同，得到的膨胀石墨理化参数不同，从而影响压制石墨纸的性质。目前, 制备膨胀石墨的工艺方法均是基于插层-膨化这一基本原理,其中, 化学氧化法和电化学法是最主要的方法, 并且在工业上都得到了应用。这两种方法除氧化方法不同之外，脱酸、水洗、干燥等后处理都相同。其中化学氧化法是迄今应用最多的方法，工艺成熟，在工业上得到了大范围的推广和应用。此外,根据不同的插层剂引入方法以及膨化方式的差异,除化学氧化法、电化学法外, 还有微波法、爆炸法和气相挥发等方法。
在众多的制备膨化石墨的方法中，重要的设备之一就是膨化炉，一般膨化炉都是按照制备机理进行设计制造，从而实现在高温条件下, 使层间插层物在高温下迅速汽化从而实现石墨膨化。膨化炉中不可缺少加热设备，现有技术中一般采用电加热或微波加热，加热装置设在炉体上用于对炉管内的物料加热，采用石墨在一侧进料，这种结构装置不但增加石墨进料装置系统，而且加热设备结构复杂，容易出现受热不均匀，膨化效果差等问题。现有技术中心还有一种膨化炉，设计成长筒型炉膛，属于细长型，这种膨化炉散热面积大，热损耗多，致使热效率低，生产成本高。
在石墨膨化过程中膨化好的石墨称为蠕虫，有些石墨膨化不完全或者不能膨化蠕虫，被称之为死虫，还存在的一个重要问题是不能将膨化完全的石墨蠕虫和没有完全膨化的石墨--死虫分离，这也是影响膨化石墨质量的问题。
为了解决这一问题，研究一种结构简单、膨化效果好、易于加工制作、受热均匀的膨化炉具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉。
本实用新型通过如下技术方案解决技术问题。所述的一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，包括炉体、支架、膨化腔、保温层、中心管、中心管上入口、排渣口、高温燃气进气管、进料管、进气口、螺旋片、测温口、出料口、挡板。
炉体为圆柱形，设置在支架上，炉体中间是圆柱形膨化腔，膨化腔外侧是保温层；膨化腔高度为1500-1800mm，直径为500-1000mm，在膨化腔正中心设置一根中心管，中心管直径为160-520mm，中心管上部是中心管上入口，下部是排渣口；中心管上入口在膨化腔内部，距离膨化腔顶端的距离为100-300mm，排渣口在膨化腔外部，穿过保温层后在炉体外200-500mm；
挡板为圆形，设置在膨化腔上入口上部；测温口在炉体的侧壁上；
在炉体底部为水平的高温燃气进气管，来自燃气炉具有一定流动速率的高温燃气和具有一定流速的热风从高温燃气进气管进入膨化腔；
进气口在高温燃气进气管上，呈圆形，高温燃气进气管与中心管垂直相连，从高温燃气进气管进来的物料可以从进气口进入到中心管里；
进料管与高温燃气进气管呈30°-45°角，将石墨原料加入到进料管中，由于重力作用滑入到高温燃气进气管中，在具有一定流动速率的高温燃气和热风的吹动下，实现利用气体进行石墨送料模式，同时对石墨进行加热、膨化，这种加热方式，石墨原料受热均匀；由于高温燃气的输入，可以对膨化腔以及中心管进行加热；
螺旋片缠绕在中心管上，是圆柱螺旋片，螺距为80-200mm，螺旋片的上端与中心管上入口齐平，圆柱螺旋片的直径为膨化腔的内径，螺旋片和膨化腔内壁不能有石墨漏出；
出料口在炉体底部，出料口的直径正好是一个螺距的大小。
这种结构设置在工作时，将石墨原料加入到进料管中，在重力的作用下进入高温燃气进气管，因为石墨和高温燃气接触面积大，受热均匀，在高温燃气进气管内石墨就开始膨化。在高速的燃气和热风的吹动下，膨化和未完全膨化的石墨原料通过进气口进入中心管内，使没有完全膨化的石墨在中心管中继续膨化。
由于膨化后的石墨密度降低，在热风的吹动下，沿着中心管向上运动，在中心管上入口处溢出，在挡板的阻挡下，落入螺旋片内，沿着螺旋片的螺旋迅速向下运动，从底端的出料口出料。在中心管中没有完全膨化的石墨或者死虫从排渣口排出。
该发明结构简单、易于制造、膨化效果好，在膨化的过程中可以将没有完全膨化的石墨或死虫与膨化好的石墨进行分离，石墨受热均匀，膨化时间与长筒型炉膛相同的情况下，节省能源30%以上，可以有效地降低生产成本。
附图说明
附图1为本实用新型膨化炉结构示意图；附图2为本实用新型高温燃气进气管结构示意图。
图示：
1炉体、2支架、3膨化腔、4保温层、5中心管、6中心管上入口、7排渣口、8高温燃气进气管、9进料管、10进气口、11螺旋片、12测温口、13出料口、14挡板。
具体实施方式
如附图1-2所示，所述的一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，包括；炉体1、支架2、膨化腔3、保温层4、中心管5、中心管上入口6、排渣口7、高温燃气进气管8、进料管9、进气口10、螺旋片11、测温口12、出料口13、挡板14。
炉体1为圆柱形，设置在支架2上，炉体1中间是圆柱形的膨化腔3，膨化腔3的外侧是保温层4；膨化腔3高度为1500-1800mm，直径为500-1000mm，在膨化腔3正中心设置一根中心管5，中心管5直径为160-520mm；中心管5上部是中心管上入口6，下部是排渣口7，中心管上入口6在膨化腔3内部，距离膨化腔3顶端的距离为100-300mm，排渣口在膨化腔外部，穿过保温层后在炉体外200-500mm；
挡板14为圆形，设置在膨化腔上入口6上部；测温口12在炉体1的侧壁上；
在炉体1底部为水平的高温燃气进气管8，来自燃气炉具有一定流动速率的高温燃气和具有一定流速的热风从高温燃气进气管8进入膨化腔3；
进气口10在高温燃气进气管8上，呈圆形，高温燃气进气管8与中心管5垂直相连，从高温燃气进气管8进来的物料可以从进气口10进入到中心管5里；
进料管9与高温燃气进气管8呈30°-45°角，将石墨原料加入到进料管9中，由于重力作用滑入到高温燃气进气管8中，在具有一定流动速率的高温燃气和热风的吹动下，实现利用气体进行石墨送料模式，同时对石墨进行加热、膨化，这种加热方式，石墨原料受热均匀；由于高温燃气的输入，可以对膨化腔3以及中心管5进行加热；
螺旋片11缠绕在中心管5上，是圆柱螺旋片，螺距为80-200mm，螺旋片11的上端与中心管5上入口齐平，圆柱螺旋片的直径为膨化腔3的内径，螺旋片11和膨化腔3内壁不能有石墨漏出；
出料口13在炉体底部1，出料口13的直径正好是一个螺距的大小。
这种结构设置在工作时，将石墨原料加入到进料管9中，在重力的作用下进入高温燃气进气管8，因为石墨和高温燃气接触面积大，受热均匀，在高温燃气进气管8内石墨就开始膨化。在高速的燃气和热风的吹动下，膨化和未完全膨化的石墨原料通过进气口10进入中心管5内，使没有完全膨化的石墨在中心管5中继续膨化。
由于膨化后的石墨密度降低，在热风的吹动下，沿着中心管5向上运动，在中心管上入口6处溢出，在挡板的阻挡下，落入螺旋片内，沿着螺旋片11的螺旋迅速向下运动，从底端的出料口13出料。在中心管5中没有完全膨化的石墨或者死虫从排渣口7排出。
该发明结构简单、易于制造、膨化效果好，在膨化的过程中可以将没有完全膨化的石墨或死虫与膨化好的石墨进行分离，石墨受热均匀，膨化时间与长筒型炉膛相同的情况下，节省能源30%以上，可以有效地降低生产成本。
Claims (7)
1.一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，其特征在于：包括炉体、支架、膨化腔、保温层、中心管、中心管上入口、排渣口、高温燃气进气管、进料管、进气口、螺旋片、测温口、出料口、挡板；炉体为圆柱形，炉体中间是圆柱形膨化腔，膨化腔外侧是保温层，在膨化腔正中心设置一根中心管，中心管上部是中心管上入口，下部是排渣口，在炉体底部为水平的高温燃气进气管，进气口在高温燃气进气管上，呈圆形，高温燃气进气管与中心管垂直相连，进料管与高温燃气进气管呈30°-45°角，螺旋片缠绕在中心管上，呈圆柱形。
2.根据权利要求1所述的一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，其特征在于：膨化腔高度为1500-1800mm，直径为500-1000mm，中心管直径为160-520mm。
3.根据权利要求1所述的一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，其特征在于：中心管上入口在膨化腔内部，距离膨化腔顶端的距离为100-300mm，排渣口在膨化腔外部，穿过保温层后在炉体外200-500mm。
4.根据权利要求1所述的一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，其特征在于：挡板为圆形，设置在膨化腔上入口上部，测温口在炉体的侧壁上。
5.根据权利要求1所述的一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，其特征在于：螺旋片的螺距为80-200mm。
6.根据权利要求1所述的一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，其特征在于：螺旋片的上端与中心管上入口齐平，圆柱螺旋片的直径为膨化腔的内径，螺旋片和膨化腔内壁不能有石墨漏出。
7.根据权利要求1所述的一种制备石墨纸用可膨石墨膨化炉，其特征在于：出料口在炉体底部，出料口的直径正好是一个螺距的大小。
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