CN213955634U - 一种用于矿井井口的石墨烯热风箱 - Google Patents
一种用于矿井井口的石墨烯热风箱 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种用于矿井井口的石墨烯热风箱，包括：若干风箱单体(1)，沿水平方向和/或竖直方向依次排列，其一端为进风口侧(4)，另一端为出风口侧(5)，每个风箱单体(1)内都设有若干石墨烯膜(2)，用于对流过风箱单体(1)的气流加热，石墨烯膜(2)位于进风口侧(4)的一端设有电源接头(3)，电源接头(3)用于连接耐高温电缆线。本实用新型，专门针对矿井井口设计，采用组合式风箱，以铝合金为风箱的箱体，在箱体内有序安插石墨烯膜，尽可能加大了传热面积，热转换率能达到99.6％，能快速有效地把电能转换为热能，导热快，转换率高，运行费用低，基本不会有过多电能的浪费，极大地减少了污染的排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及热风机领域，具体说是一种用于矿井井口的石墨烯热风箱。
背景技术
石墨烯膜，是一种全新的导热散热材料，是高温环境下采用先进的合成工艺、化学方法延压而成的高结晶度的片层状材料。化学成分主要是单一的碳(C)元素，是一种自然元素。
石墨烯是非金属元素，但比金属材料具有更高的导热性和导电性。最大优势是可以沿膜平面方向导热散热，其导热率是铜和铝等传统的金属材料的3-5倍。
石墨烯膜的外层材料为云母板，由云母纸与有机硅胶水粘合、加温、压制而成，云母板中云母含量约为90％，有机硅胶水含量为10％，云母板有优良的耐高温绝缘性能，最高耐温可高达1000℃，在耐高温绝缘材料中具有超好的性价比。云母板具有优良的电气绝缘性能，耐电压和耐击穿性好，阻燃，耐高温，耐腐蚀，耐高压，耐热，无毒环保。
矿井防冻，在我国北方地区尤为重要，我国北方广大地区冬季气温较低，在进风井巷中有井壁水或潮湿时，产生冰冻现象。由此给运输、提升机械设备正常运转带来困难，对安全生产造成威胁，恶化井下气候条件。因此，现有的解决方案是在矿井井口对冷空气进行预热。传统的供热产品，燃煤锅炉和燃气锅炉等对能源的消耗巨大，对环境的污染也是不可小觑，急需用电热设备来代替。普通的电热锅炉，电热风箱等，热转换率普遍不高，市面上热转换率最好的空调的热转率也就能达到65％左右。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，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
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于矿井井口的石墨烯热风箱，专门针对矿井井口设计，采用组合式风箱，以铝合金为风箱的箱体，在箱体内有序安插石墨烯膜，尽可能加大了传热面积，热转换率能达到99.6％，能快速有效地把电能转换为热能，导热快，转换率高，运行费用低，基本不会有过多电能的浪费，极大地减少了污染的排放。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：
1.一种用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，包括：
若干风箱单体1，沿水平方向和/或竖直方向依次排列，其一端为进风口侧4，另一端为出风口侧5，
每个风箱单体1内都设有若干石墨烯膜2，用于对流过风箱单体1的气流加热，
石墨烯膜2位于进风口侧4的一端设有电源接头3，电源接头3用于连接耐高温电缆线。
在上述技术方案的基础上，每个风箱单体1内设有至少一个温度传感器，用于采集出风口侧5的出风温度。
在上述技术方案的基础上，所述风箱单体1，沿水平方向设置至少一个，沿竖直方向设置至少一个，
沿水平方向设置的数量与沿竖直方向设置的数量相同或不同。
在上述技术方案的基础上，所述石墨烯膜2，沿风箱单体1的长度方向设置，
石墨烯膜2间互相平行且留有间隙。
在上述技术方案的基础上，所述风箱单体1，包括：
从上至下依次设置的顶壁板6、中间壁板13和底壁板7，材质为铝合金，
左侧板9和右侧板10，分别与顶壁板6和底壁板7固定连接，构成风箱单体1的框架，
所述左侧板9和右侧板10均为铝合金板，
在顶壁板6、中间壁板13之间，以及在中间壁板13、底壁板7之间，均设有若干石墨烯膜2。
在上述技术方案的基础上，所述顶壁板6、中间壁板13和底壁板7，均由若干壁体构件8拼接而成，
所述壁体构件8由铝合金一体成型，在构件内部设有中空内腔，
在壁体构件8的顶壁的上表面和底壁的下表面，均设有带夹缝的凸楞14，所述夹缝用于安装石墨烯膜2，
在壁体构件8的左侧壁的右表面和右侧壁的左表面，均设有带内螺纹的弧形凹槽15。
在上述技术方案的基础上，壁体构件8拼接时，在出风口侧5处，设有起固定加强作用的铝合金板条12，螺丝16穿过铝合金板条12后与弧形凹槽15连接，使得壁体构件8、铝合金板条12连为一体，
在进风口侧4处，设有线槽盒19，螺丝16穿过线槽盒19临近壁体构件8一侧的侧壁板后与弧形凹槽15连接，使得壁体构件8、线槽盒19连为一体，
线槽盒19设有适配的盒盖20；
线槽盒19和盒盖20同为铝合金材料，线槽盒19可用于穿装、容纳高温电缆线。
在上述技术方案的基础上，所述铝合金板条12，长度与左侧板9和右侧板10之间的间距适配，宽度大于壁体构件8，超出壁体构件8的部分用于遮挡石墨烯膜2。
在上述技术方案的基础上，相邻的凸楞14间隔10mm，凸楞14宽度3mm，凸楞14上的夹缝宽度1mm，凸楞14高度3mm，最外侧的凸楞14和左侧板9或右侧板10之间间距至少5mm。
在上述技术方案的基础上，石墨烯膜2的长度为120cm，高度为12cm，厚度为0.1cm；
所述石墨烯膜2，包括：
石墨烯发热体17，夹在两片云母包裹层18之间，石墨烯发热体17的两个自由端与电源接头3电连接。
本实用新型所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，具有以下有益效果：
1、热转换率能达到99.6％，耗电少，节省能源，制热效果更优。
2、安装方便，具有传热快，散热快，抗衰减的优势。
3、可配套智能管理模块扩展智能管理功能。
本实用新型所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，可以全面替代传统的燃煤锅炉、燃气锅炉、电热锅炉、电热风机风箱等，相比上述各种设备，节能效果达30-50％。需要加热供暖的场所，可以是所有需要加热供暖的煤矿井口领域。
附图说明
本实用新型有如下附图：
附图用于更好地理解本实用新型，不构成对本实用新型的不当限定。其中：
图1本实用新型所述用于矿井井口的石墨烯热风箱的结构示意图。
图2本实用新型所述风箱单体的结构示意图。
图3图2的A-A剖视图。
图4本实用新型所述风箱单体的进风口侧结构示意图。
图5本实用新型所述风箱单体的出风口侧结构示意图。
图6本实用新型所述壁体构件结构示意图。
图7本实用新型所述石墨烯膜结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。所述详细说明，为结合本实用新型的示范性实施例做出的说明，其中包括本实用新型实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本实用新型的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
如图1、2所示，本实用新型所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，包括：
若干风箱单体1，沿水平方向和/或竖直方向依次排列，其一端为进风口侧4，另一端为出风口侧5，
每个风箱单体1内都设有若干石墨烯膜2，用于对流过风箱单体1的气流加热，
石墨烯膜2位于进风口侧4的一端设有电源接头3，电源接头3用于连接耐高温电缆线，使用时，通过耐高温电缆线与控制箱连接为石墨烯膜2提供电力、启停控制及温度控制，所述控制箱为外部提供装置，图中未示出。
在上述技术方案的基础上，每个风箱单体1内设有至少一个温度传感器，用于采集出风口侧5的出风温度。
在上述技术方案的基础上，如图1、2所示，所述风箱单体1，沿水平方向设置至少一个，沿竖直方向设置至少一个，
沿水平方向设置的数量与沿竖直方向设置的数量相同或不同。
风箱单体1，可以独立工作，也可以根据实际环境需要在水平方向和/或竖直方向设置两个以上的风箱单体1。图1示意的用于矿井井口的石墨烯热风箱实施例中，共包括9个图2示意的风箱单体1，沿水平方向设置的数量与沿竖直方向设置的数量均为三个。
在上述技术方案的基础上，所述石墨烯膜2，沿风箱单体1的长度方向设置，
石墨烯膜2间互相平行且留有间隙。
在上述技术方案的基础上，如图2、图3、图4、图5所示，所述风箱单体1，包括：
从上至下依次设置的顶壁板6、中间壁板13和底壁板7，材质为铝合金，
左侧板9和右侧板10，分别与顶壁板6和底壁板7固定连接，构成风箱单体1的框架，所述固定连接可选用拉钉11作为连接件，参见图2所示，
所述左侧板9和右侧板10均为铝合金板，
在顶壁板6、中间壁板13之间，以及在中间壁板13、底壁板7之间，均设有若干石墨烯膜2。
中间壁板13可以不与左侧板9和右侧板10连接，通过石墨烯膜2即可对中间壁板13进行限位，如确有需要，也可以选用拉钉11作为连接件，将中间壁板13通过连接件与左侧板9和右侧板10连接。
在上述技术方案的基础上，如图2、图3、图4、图5、图6所示，所述顶壁板6、中间壁板13和底壁板7，均由若干壁体构件8拼接而成，
所述壁体构件8由铝合金一体成型，在构件内部设有中空内腔，既节约了材料又减轻了重量，
在壁体构件8的顶壁的上表面和底壁的下表面，均设有带夹缝的凸楞14，所述夹缝用于安装石墨烯膜2，
在壁体构件8的左侧壁的右表面和右侧壁的左表面，均设有带内螺纹的弧形凹槽15；
壁体构件8拼接时，在出风口侧5处，设有起固定加强作用的铝合金板条12，螺丝16穿过铝合金板条12后与弧形凹槽15连接，使得壁体构件8、铝合金板条12连为一体，
在进风口侧4处，设有线槽盒19，螺丝16穿过线槽盒19临近壁体构件8一侧的侧壁板后与弧形凹槽15连接，使得壁体构件8、线槽盒19连为一体，
线槽盒19设有适配的盒盖20；
线槽盒19和盒盖20同为铝合金材料，线槽盒19可用于穿装、容纳高温电缆线。
在上述技术方案的基础上，所述铝合金板条12，长度与左侧板9和右侧板10之间的间距适配，宽度大于壁体构件8，超出壁体构件8的部分用于遮挡石墨烯膜2。
作为可选择的实施方案之一，铝合金板条12的宽度比壁体构件8大2mm。铝合金板条12具有防止石墨烯膜2从出风口侧5处意外松脱(脱落)的作用。
在上述技术方案的基础上，相邻的凸楞14间隔10mm，凸楞14宽度3mm，凸楞14上的夹缝宽度1mm，凸楞14高度3mm，最外侧的凸楞14和左侧板9或右侧板10之间间距至少5mm。
在上述技术方案的基础上，石墨烯膜2的长度为120cm，高度为12cm，厚度为0.1cm；
单片石墨烯膜2的功率是750W，石墨烯膜2的数量决定风箱单体1的总功率，例如：在顶壁板6、中间壁板13之间，在中间壁板13、底壁板7之间，均设有15片石墨烯膜2，则风箱单体1的总功率可以达到22KW以上，图1示意的用于矿井井口的石墨烯热风箱功率达到200KW。
在上述技术方案的基础上，如图7所示，所述石墨烯膜2，包括：
石墨烯发热体17，夹在两片云母包裹层18之间，石墨烯发热体17的两个自由端与电源接头3电连接。
本实用新型所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，使用方式如下：
把石墨烯膜2分别插入到顶壁板6、中间壁板13之间，以及中间壁板13、底壁板7之间，
石墨烯膜2的电源接头3，通过耐高温电缆线与控制箱连接为石墨烯膜2提供电力、启停控制及温度控制，
风机向风箱单体1鼓风后，通电启动石墨烯膜2，控制石墨烯膜2开始加温，石墨烯膜2的热转换可以达到99.6％，基本不会浪费能源，用风把热吹出来，就形成了空气对流加热，石墨烯膜2的温度可以高达300℃以上，通过风后，出风口侧5的出风温度可以达到20-80℃(根据外界进风的温度而定)。
对于矿井井口来说，一个井口一般需要安装八组这样的石墨烯热风箱，总功率可达1600KW。当外界一般寒冷时，只需要启动两组到四组石墨烯热风箱，就能达到理想的供暖效果；外界温度超低时，可以同时启动八组石墨烯热风箱，来达到一个较高的温度。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，包括：
若干风箱单体(1)，沿水平方向和/或竖直方向依次排列，其一端为进风口侧(4)，另一端为出风口侧(5)，
每个风箱单体(1)内都设有若干石墨烯膜(2)，用于对流过风箱单体(1)的气流加热，
石墨烯膜(2)位于进风口侧(4)的一端设有电源接头(3)，电源接头(3)用于连接耐高温电缆线。
2.如权利要求1所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，每个风箱单体(1)内设有至少一个温度传感器，用于采集出风口侧(5)的出风温度。
3.如权利要求1所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，所述风箱单体(1)，沿水平方向设置至少一个，沿竖直方向设置至少一个，
沿水平方向设置的数量与沿竖直方向设置的数量相同或不同。
4.如权利要求1所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，所述石墨烯膜(2)，沿风箱单体(1)的长度方向设置，
石墨烯膜(2)间互相平行且留有间隙。
5.如权利要求1所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，所述风箱单体(1)，包括：
从上至下依次设置的顶壁板(6)、中间壁板(13)和底壁板(7)，材质为铝合金，
左侧板(9)和右侧板(10)，分别与顶壁板(6)和底壁板(7)固定连接，构成风箱单体(1)的框架，
所述左侧板(9)和右侧板(10)均为铝合金板，
在顶壁板(6)、中间壁板(13)之间，以及在中间壁板(13)、底壁板(7)之间，均设有若干石墨烯膜(2)。
6.如权利要求5所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，所述顶壁板(6)、中间壁板(13)和底壁板(7)，均由若干壁体构件(8)拼接而成，
所述壁体构件(8)由铝合金一体成型，在构件内部设有中空内腔，
在壁体构件(8)的顶壁的上表面和底壁的下表面，均设有带夹缝的凸楞(14)，所述夹缝用于安装石墨烯膜(2)，
在壁体构件(8)的左侧壁的右表面和右侧壁的左表面，均设有带内螺纹的弧形凹槽(15)。
7.如权利要求6所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，壁体构件(8)拼接时，在出风口侧(5)处，设有起固定加强作用的铝合金板条(12)，螺丝(16)穿过铝合金板条(12)后与弧形凹槽(15)连接，使得壁体构件(8)、铝合金板条(12)连为一体，
在进风口侧(4)处，设有线槽盒(19)，螺丝(16)穿过线槽盒(19)临近壁体构件(8)一侧的侧壁板后与弧形凹槽(15)连接，使得壁体构件(8)、线槽盒(19)连为一体，
线槽盒(19)设有适配的盒盖(20)；
线槽盒(19)和盒盖(20)同为铝合金材料，线槽盒(19)可用于穿装、容纳高温电缆线。
8.如权利要求7所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，所述铝合金板条(12)，长度与左侧板(9)和右侧板(10)之间的间距适配，宽度大于壁体构件(8)，超出壁体构件(8)的部分用于遮挡石墨烯膜(2)。
9.如权利要求6所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，相邻的凸楞(14)间隔10mm，凸楞(14)宽度3mm，凸楞(14)上的夹缝宽度1mm，凸楞(14)高度3mm，最外侧的凸楞(14)和左侧板(9)或右侧板(10)之间间距至少5mm。
10.如权利要求1所述的用于矿井井口的石墨烯热风箱，其特征在于，石墨烯膜(2)的长度为120cm，高度为12cm，厚度为0.1cm；
所述石墨烯膜(2)，包括：
石墨烯发热体(17)，夹在两片云母包裹层(18)之间，石墨烯发热体(17)的两个自由端与电源接头(3)电连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022223121.6U CN213955634U (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 一种用于矿井井口的石墨烯热风箱 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202022223121.6U CN213955634U (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 一种用于矿井井口的石墨烯热风箱 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN213955634U true CN213955634U (zh) | 2021-08-13 |
Family
ID=77203320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202022223121.6U Active CN213955634U (zh) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | 一种用于矿井井口的石墨烯热风箱 |
Country Status (1)
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2020
- 2020-09-30 CN CN202022223121.6U patent/CN213955634U/zh active Active
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Legal Events
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