CN215682651U - 一种采用石墨烯电热体的加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用石墨烯电热体的加热装置，包括：箱体，在箱体内设有若干等间隔设置的石墨烯膜，箱体的长度大于石墨烯膜的长度，相邻石墨烯膜之间的间隙方向与箱体的长度方向相同，气流通过所述间隙流过箱体并被相邻石墨烯膜加热，石墨烯膜在箱体的同一侧留有电源接头，电源接头用于连接耐高温电缆线，所述耐高温电缆线用于为石墨烯膜供电，用于控制石墨烯膜的启停和工作状态。本实用新型，加热装置的导热快，热转换率高，耗电量小，运行费用低，极大地减少了污染的产生及排放，安装方便，热转换率能达到99.7％，大大缩短了加热时间，提高了加热效率，节省了时间成本用电成本，节能减排效果显著。

Description

一种采用石墨烯电热体的加热装置

技术领域

本实用新型涉及加热装置，具体说是一种采用石墨烯电热体的加热装置。

背景技术

石墨烯的化学成分主要是单一的碳(C)元素，是一种非金属元素，但比金属材料具有更高的导热性和导电性。石墨烯膜(亦称为石墨烯电热体)，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。石墨烯膜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％。云母板具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。

传统的加热装置中，比较常用的加热元件是电热管，电热管的热转换率一般都在70％左右，加之电热管的散热面积比较紧凑狭窄，导热散热性能不理想，这导致采用电热管作为加热元件的加热装置存在耗电量大、节能效果差的问题。

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采用石墨烯电热体的加热装置，加热装置的导热快，热转换率高，耗电量小，运行费用低，极大地减少了污染的产生及排放，安装方便，热转换率能达到99.7％，大大缩短了加热时间，提高了加热效率，节省了时间成本用电成本，节能减排效果显著。

为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，包括：

箱体1，

在箱体1内设有若干等间隔设置的石墨烯膜6，

箱体1的长度大于石墨烯膜6的长度，

相邻石墨烯膜6之间的间隙方向与箱体1的长度方向相同，气流通过所述间隙流过箱体1并被相邻石墨烯膜6加热，

石墨烯膜6在箱体1的同一侧留有电源接头7，电源接头7用于连接耐高温电缆线，所述耐高温电缆线用于为石墨烯膜6供电，用于控制石墨烯膜6的启停和工作状态。

在上述技术方案的基础上，所述耐高温电缆线与设于箱体1之外的控制装置连接；

所述控制装置，设有供电模块，供电模块与石墨烯膜6适配，通过耐高温电缆线为石墨烯膜6供电；

所述控制装置，设有启停控制开关，启停控制开关通过耐高温电缆线控制石墨烯膜6的启停；

所述控制装置，设有温度控制开关，温度控制开关通过耐高温电缆线控制石墨烯膜6的工作状态。

在上述技术方案的基础上，所述石墨烯膜6划分为两个以上的加热单元分组，每个加热单元分组中包括数量相同或不同的石墨烯膜6；

同一个加热单元分组中的石墨烯膜6，一一对应的配置供电模块、启停控制开关和温度控制开关；

按加热功率分档，确定每个加热单元分组中石墨烯膜6的具体数量。

在上述技术方案的基础上，所述箱体1，一端为进风口侧4，另一端为出风口侧5，

在箱体1至少一端设有风机，所述风机为变速风机，通过对风机进行调速，调整出风口侧5的出风量及出风速度，

电源接头7设于进风口侧4。

在上述技术方案的基础上，在进风口侧4和出风口侧5分别设有法兰14，

法兰14通过拉钉15固定在箱体1上，

法兰14上设有若干安装孔16。

在上述技术方案的基础上，所述箱体1，包括：

第一壁体2，在第一壁体2内部，沿其长度方向的轴线设有第二壁体3，

第一壁体2和第二壁体3之间的空间用于容纳石墨烯膜6；

电源接头7临近第二壁体3设置，与电源接头7连接的耐高温电缆线敷设于第二壁体3内；

第一壁体2的截面形状与第二壁体3的截面形状相同或不同，

第一壁体2的截面形状及尺寸，由占用安装空间的大小及最大通过箱体风量决定，

第二壁体3的截面形状及尺寸，由耐高温电缆线数据及线径决定。

在上述技术方案的基础上，所述第一壁体2，由若干壁体构件8 拼接构成，所述壁体构件8为铝合金材质的一体成型构件，

所述第二壁体3为铝合金材质的一体成型构件。

在上述技术方案的基础上，所述壁体构件8，包括：

具有一定弧度的主体，

在所述主体上，沿长度方向在一端设有钩状结构31，在另一端设有槽状结构32，

所述钩状结构与所述槽状结构适配，二者可插接为一体，若干壁体构件8通过所述钩状结构与所述槽状结构的插接，拼接构成第一壁体2，

在所述主体的内侧表面，等间隔的设有若干带槽体的第一凸楞9，所述槽体用于插装石墨烯膜6，所述主体的内侧表面是指朝向第二壁体3一侧的面。

在上述技术方案的基础上，所述第二壁体3，包括：

沿其长度方向的轴线设置的中空内腔，中空内腔可用于容纳连接电源接头7的耐高温电缆线，

在内腔对应的壁体内侧表面，等间隔的设有至少四个第二凸楞10，第二凸楞10的端部设有带内螺纹的盲孔，

在第二壁体3的外侧表面，等间隔的设有若干带槽体的第一凸楞 9，所述槽体用于插装石墨烯膜6。

在上述技术方案的基础上，挡盖11通过螺钉与第二凸楞10的端部的盲孔螺纹连接；

挡盖11用于密封第二壁体3上的中空内腔；

所述挡盖11包括：挡板部分12，沿挡板部分12的周向设有圆筒状的突出部分13，圆筒状的突出部分13对带槽体的第一凸楞9中的石墨烯膜6起到限位作用；

所述挡盖11材质为铝合金或者不锈钢；

所述挡盖11设有用于穿装耐高温电缆线的过线孔。

本实用新型所述的采用石墨烯电热体的加热装置，具有以下有益效果：

1、属于清洁能源设备，符合国家环保政策，节能减排效果显著；

2、加热装置的导热快，热转换率高，耗电量小，运行费用低，极大地减少了污染的产生及排放；

3、经测试，热转换率能达到99.7％，加之散热面积尽可能的增大，大大缩短了加热时间，提高了加热效率，节省了时间成本用电成本；

4、安装方便，具有传热快，散热快，抗衰减的优势。

本实用新型所述的采用石墨烯电热体的加热装置，可以替代常用的电热管，相比电热管，节能效果提升可达30-50％，适用于工业加热和烘干等领域。

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本实用新型所述采用石墨烯电热体的加热装置的结构示意图。

图2图1的A-A剖视图。

图3第一壁体的结构示意图。

图4第二壁体的结构示意图。

图5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所示，本实用新型所述的采用石墨烯电热体的加热装置，包括：

箱体1，

在箱体1内设有若干等间隔设置的石墨烯膜6，

箱体1的长度大于石墨烯膜6的长度，作为可选择的实施方案之一，箱体1的长度比石墨烯膜6的长度至少大6cm，石墨烯膜6居中设于箱体1内，则石墨烯膜6两端到箱体1两端各保留3cm的距离，

相邻石墨烯膜6之间的间隙方向与箱体1的长度方向相同，气流通过所述间隙流过箱体1并被相邻石墨烯膜6加热，

石墨烯膜6在箱体1的同一侧留有电源接头7，电源接头7用于连接耐高温电缆线，所述耐高温电缆线用于为石墨烯膜6供电，用于控制石墨烯膜6的启停和工作状态。

在上述技术方案的基础上，所述耐高温电缆线与设于箱体1之外的控制装置连接；

所述控制装置，设有供电模块，供电模块与石墨烯膜6适配，通过耐高温电缆线为石墨烯膜6供电；

所述控制装置，设有启停控制开关，启停控制开关通过耐高温电缆线控制石墨烯膜6的启停；

所述控制装置，设有温度控制开关，温度控制开关通过耐高温电缆线控制石墨烯膜6的工作状态。

作为可选择的实施方案之一，所述石墨烯膜6划分为两个以上的加热单元分组，每个加热单元分组中包括数量相同或不同的石墨烯膜 6；

同一个加热单元分组中的石墨烯膜6，一一对应的配置供电模块、启停控制开关和温度控制开关；

作为可选择的实施方案之一，按加热功率分档，确定每个加热单元分组中石墨烯膜6的具体数量。例如：第一档加热功率仅开启第一加热单元分组，第二档加热功率则开启第一、第二加热单元分组，第三档加热功率则开启第一、第三加热单元分组(或第三档加热功率则开启第一、第二、第三加热单元分组，)，以此类推，加热功率的变化由同时处于工作状态的石墨烯膜6的具体数量决定，因此，加热功率分档的不同，决定了需要同时启动的加热单元分组的数量的不同，也进而可确定加热单元分组中石墨烯膜6的具体数量的选定。

在上述技术方案的基础上，如图1所示，所述箱体1，一端为进风口侧4，另一端为出风口侧5，

在箱体1至少一端设有风机，风机图中未示出。

作为可选择的实施方案之一，所述风机为变速风机，通过对风机进行调速，调整出风口侧5的出风量及出风速度。

作为可选择的实施方案之一，电源接头7设于进风口侧4。

在上述技术方案的基础上，在进风口侧4和出风口侧5分别设有法兰14，

法兰14通过拉钉15固定在箱体1上，

法兰14上设有若干安装孔16。

所述安装孔16可以用于连接风机，也可以用于两个采用石墨烯电热体的加热装置之间的连接。

在上述技术方案的基础上，所述箱体1，包括：

第一壁体2，在第一壁体2内部，沿其长度方向的轴线设有第二壁体3，

第一壁体2和第二壁体3之间的空间用于容纳石墨烯膜6。

作为可选择的实施方案之一，电源接头7临近第二壁体3设置，与电源接头7连接的耐高温电缆线敷设于第二壁体3内。

作为可选择的实施方案之一，第一壁体2的截面形状与第二壁体 3的截面形状相同或不同，

第一壁体2的截面形状及尺寸，由占用安装空间的大小及最大通过箱体风量决定，

第二壁体3的截面形状及尺寸，由耐高温电缆线数据及线径决定。

图1所示实施例，为形状相同的示例，第一壁体2和第二壁体3 的截面形状均为圆形，箱体1整体呈圆筒状(截面形状为圆环状)，石墨烯膜6沿半径方向置于第一壁体2和第二壁体3之间；如考虑形状不同，则第一壁体2的截面形状可为矩形，第二壁体3的截面形状可为圆形；显然，第一壁体2和第二壁体3的截面形状也可均为矩形；以上所述仅为实例性的解释第一壁体2和第二壁体3的截面形状，并非限定仅能如此。

在上述技术方案的基础上，如图2、3、4所示，所述第一壁体2，由若干壁体构件8拼接构成，所述壁体构件8为铝合金材质的一体成型构件，

所述第二壁体3为铝合金材质的一体成型构件；

作为可选择的实施方案之一，壁体构件8的数量和拉钉15的数量适配，法兰14对壁体构件8的拼接起到固定加强作用；

所述壁体构件8，包括：

具有一定弧度的主体，

在所述主体上，沿长度方向在一端设有钩状结构31，在另一端设有槽状结构32，参见图3，

所述钩状结构与所述槽状结构适配，二者可插接为一体，若干壁体构件8通过所述钩状结构与所述槽状结构的插接，拼接构成第一壁体2，钩状结构与槽状结构的具体形状、尺寸可按现有技术实施，只要满足可插接为一体，具一定牢固性即可，

在所述主体的内侧表面，等间隔的设有若干带槽体的第一凸楞9，所述槽体用于插装石墨烯膜6，所述主体的内侧表面是指朝向第二壁体3一侧的面；

所述第二壁体3，包括：

沿其长度方向的轴线设置的中空内腔，中空内腔可用于容纳连接电源接头7的耐高温电缆线，

在内腔对应的壁体内侧表面，等间隔的设有至少四个第二凸楞10，第二凸楞10的端部设有带内螺纹的盲孔，

在第二壁体3的外侧表面，等间隔的设有若干带槽体的第一凸楞 9，所述槽体用于插装石墨烯膜6；

作为可选择的实施方案之一，第一壁体2和第二壁体3上的带槽体的第一凸楞9数量相同。

在上述技术方案的基础上，如图1所示，挡盖11通过螺钉与第二凸楞10的端部的盲孔螺纹连接。

挡盖11用于密封第二壁体3上的中空内腔。

作为可选择的实施方案之一，所述挡盖11包括：挡板部分12，沿挡板部分12的周向设有圆筒状的突出部分13。圆筒状的突出部分 13对带槽体的第一凸楞9中的石墨烯膜6起到限位作用，作为可选择的实施方案之一，所述圆筒状的突出部分13具有一定的厚度，通过所述一定的厚度对带槽体的第一凸楞9中的石墨烯膜6起到限位作用，或者所述圆筒状的突出部分13设有折弯边，通过折弯边对带槽体的第一凸楞9中的石墨烯膜6起到限位作用。

作为可选择的实施方案之一，所述挡盖11材质为铝合金或者不锈钢。

作为可选择的实施方案之一，所述挡盖11设有用于穿装耐高温电缆线的过线孔。

在上述技术方案的基础上，如图5所示，所述石墨烯膜6，包括：往复绕行的石墨烯发热体17，所述石墨烯发热体17夹在两片云母包裹层18之间，所述石墨烯发热体17的两个自由端与电源接头7电连接。

作为可选择的实施方案之一，所述石墨烯膜6，沿长度方向在边缘设有包裹的铁皮，便于石墨烯膜6的拆装操作。

以下为具体实施例。

箱体1的尺寸大小，尤其是第一壁体2的直径，与待连接风机的尺寸适配，例如：

所述待连接风机为烘干领域常用的耐高温风机，则待连接风机的尺寸包括51cm、61cm、71cm、81cm等，待连接风机加上法兰后外径尺寸为56cm、66cm、76cm、86cm等，加上法兰14的第一壁体2，外径要与之适配；

第二壁体3的直径为10.8cm；

箱体1的长度为56cm，石墨烯膜6的宽度为25cm、长度为50cm，带槽体的第一凸楞9的槽体宽3mm，且满足当石墨烯膜6插入后两端的夹缝底部有1mm的浮动间隙，带槽体的第一凸楞9的宽度5mm、高度5mm；

图2所述实施例中，第一壁体2由12个壁体构件8依次拼插完成，每个壁体构件8上均匀分布4个带槽体的第一凸楞9，

第一壁体2和第二壁体3上的带槽体的第一凸楞9数量相同，均为48(12*4＝48)个，

石墨烯膜6厚度为1mm，端部设有包裹的铁皮厚度大约为0.5mm，材料为马口铁，铁皮部分可插入带槽体的第一凸楞9的槽体中，单片石墨烯膜6的功率是500W，石墨烯膜6的数量决定装置的总功率，48个石墨烯膜6约24KW。

使用时，把石墨烯膜6分别插入到第一壁体2和第二壁体3之间，石墨烯膜6的电源接头7，通过耐高温电缆线与控制箱连接为石墨烯膜6提供电力、启停控制及温度控制，

风机向箱体1鼓风后，通电启动石墨烯膜6，控制石墨烯膜6开始加温，石墨烯膜6的热转换可以达到99.7％，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6的温度可以高达260℃以上，通过风后，出风口侧5的出风温度可以高达200℃(具体情况根据外界进风的温度而定)。用本实用新型代替市面上常用的其他电热装置，工作时间明显缩短50％左右，用电量明显节能30-50％，取得了比较理想的效果。

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)

1.一种采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，包括：

箱体(1)，

在箱体(1)内设有若干等间隔设置的石墨烯膜(6)，

箱体(1)的长度大于石墨烯膜(6)的长度，

相邻石墨烯膜(6)之间的间隙方向与箱体(1)的长度方向相同，气流通过所述间隙流过箱体(1)并被相邻石墨烯膜(6)加热，

石墨烯膜(6)在箱体(1)的同一侧留有电源接头(7)，电源接头(7)用于连接耐高温电缆线，所述耐高温电缆线用于为石墨烯膜(6)供电，用于控制石墨烯膜(6)的启停和工作状态。

2.如权利要求1所述的采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，所述耐高温电缆线与设于箱体(1)之外的控制装置连接；

所述控制装置，设有供电模块，供电模块与石墨烯膜(6)适配，通过耐高温电缆线为石墨烯膜(6)供电；

所述控制装置，设有启停控制开关，启停控制开关通过耐高温电缆线控制石墨烯膜(6)的启停；

所述控制装置，设有温度控制开关，温度控制开关通过耐高温电缆线控制石墨烯膜(6)的工作状态。

3.如权利要求2所述的采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，所述石墨烯膜(6)划分为两个以上的加热单元分组，每个加热单元分组中包括数量相同或不同的石墨烯膜(6)；

同一个加热单元分组中的石墨烯膜(6)，一一对应的配置供电模块、启停控制开关和温度控制开关；

按加热功率分档，确定每个加热单元分组中石墨烯膜(6)的具体数量。

4.如权利要求1所述的采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，所述箱体(1)，一端为进风口侧(4)，另一端为出风口侧(5)，

在箱体(1)至少一端设有风机，所述风机为变速风机，通过对风机进行调速，调整出风口侧(5)的出风量及出风速度，

电源接头(7)设于进风口侧(4)。

5.如权利要求4所述的采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，在进风口侧(4)和出风口侧(5)分别设有法兰(14)，

法兰(14)通过拉钉(15)固定在箱体(1)上，

法兰(14)上设有若干安装孔(16)。

6.如权利要求1所述的采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，所述箱体(1)，包括：

第一壁体(2)，在第一壁体(2)内部，沿其长度方向的轴线设有第二壁体(3)，

第一壁体(2)和第二壁体(3)之间的空间用于容纳石墨烯膜(6)；

电源接头(7)临近第二壁体(3)设置，与电源接头(7)连接的耐高温电缆线敷设于第二壁体(3)内；

第一壁体(2)的截面形状与第二壁体(3)的截面形状相同或不同，

第一壁体(2)的截面形状及尺寸，由占用安装空间的大小及最大通过箱体风量决定，

第二壁体(3)的截面形状及尺寸，由耐高温电缆线数据及线径决定。

7.如权利要求6所述的采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，所述第一壁体(2)，由若干壁体构件(8)拼接构成，所述壁体构件(8)为铝合金材质的一体成型构件，

所述第二壁体(3)为铝合金材质的一体成型构件。

8.如权利要求7所述的采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，所述壁体构件(8)，包括：

具有一定弧度的主体，

在所述主体上，沿长度方向在一端设有钩状结构(31)，在另一端设有槽状结构(32)，

所述钩状结构与所述槽状结构适配，二者可插接为一体，若干壁体构件(8)通过所述钩状结构与所述槽状结构的插接，拼接构成第一壁体(2)，

在所述主体的内侧表面，等间隔的设有若干带槽体的第一凸楞(9)，所述槽体用于插装石墨烯膜(6)，所主体的内侧表面是指朝向第二壁体(3)一侧的面。

9.如权利要求7所述的采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，所述第二壁体(3)，包括：

沿其长度方向的轴线设置的中空内腔，中空内腔可用于容纳连接电源接头(7)的耐高温电缆线，

在内腔对应的壁体内侧表面，等间隔的设有至少四个第二凸楞(10)，第二凸楞(10)的端部设有带内螺纹的盲孔，

在第二壁体(3)的外侧表面，等间隔的设有若干带槽体的第一凸楞(9)，所述槽体用于插装石墨烯膜(6)。

10.如权利要求9所述的采用石墨烯电热体的加热装置，其特征在于，挡盖(11)通过螺钉与第二凸楞(10)的端部的盲孔螺纹连接；

挡盖(11)用于密封第二壁体(3)上的中空内腔；

所述挡盖(11)包括：挡板部分(12)，沿挡板部分(12)的周向设有圆筒状的突出部分(13)，圆筒状的突出部分(13)对带槽体的第一凸楞(9)中的石墨烯膜(6)起到限位作用；

所述挡盖(11)材质为铝合金或者不锈钢；

所述挡盖(11)设有用于穿装耐高温电缆线的过线孔。

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