CN111517310A - 一种石墨烯连续微波膨化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯连续微波膨化装置，涉及石墨烯加工技术领域，包括膨化炉，膨化炉的一端设置有进料斗，膨化炉的另一端连接有连通管，膨化炉的内部开设有保温腔，保温腔的内部设置有加热器，且保温腔的内部位于加热器的外侧设置有第一循环管，进料斗的内部设置有内斗，且进料斗与内斗之间设置有预热腔。本发明将物料膨化时产生的高温气体进行利用，即对膨化炉起到保温作用，又避免了膨化炉内外温差较大导致热量流失的问题，也可对膨化后的高温物料进行热量回收利用，将回收的热量对待膨化物料进行预热处理，双面作用，使得石墨烯物料的加工效果更好，同时也减少了热量的浪费。

Description

一种石墨烯连续微波膨化装置

技术领域

本发明涉及石墨烯加工技术领域，具体是一种石墨烯连续微波膨化装置。

背景技术

石墨烯的制备方法主要分为物理法和化学法，物理法有机械剥离法和外延生长法，化学法有化学气相沉积法和氧化还原法；为使石墨烯的生产达到大规模工业化，目前使用最广的制备工艺仍然是氧化-热还原法。现有生产工艺中对氧化石墨烯的预膨化处理主要包括高温电阻炉或者微波膨化设备，但是在石墨烯微波膨化处理时，膨化炉内的热量易流失，且容易对膨化效果造成影响，而且石墨烯物料在进入膨化炉时，其预处理不够完善，容易增大资源的浪费，而且在膨化过程中，产生的高温气体中带有大量的石墨烯粉尘以及有害物质，容易对空气环境造成影响。因此，本领域技术人员提供了一种石墨烯连续微波膨化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯连续微波膨化装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯连续微波膨化装置，包括膨化炉，所述膨化炉的下端设置有接料仓，且膨化炉的上端设置有炉盖，所述炉盖的上表面设置有排气管，所述膨化炉的一端设置有进料斗，所述进料斗的下端一侧面设置有控制面板，且进料斗的底端设置有驱动电机，所述驱动电机的一端设置有机壳，所述膨化炉的另一端连接有连通管，且膨化炉通过连通管连接有布袋除尘器，所述布袋除尘器的一侧设置有二级净化箱，所述膨化炉的内部设置有螺旋输送辊，且膨化炉的内部位于螺旋输送辊的一端下方开设有下料槽，所述膨化炉的内部开设有保温腔，所述保温腔的内部设置有加热器，且保温腔的内部位于加热器的外侧设置有第一循环管，所述进料斗的内部设置有内斗，且进料斗与内斗之间设置有预热腔，所述预热腔的内部设置有第二循环管。

作为本发明进一步的方案：所述膨化炉与接料仓之间设置有下料管，所述接料仓的一侧面下端设置有出料口，所述下料管的一端与膨化炉内部的下料槽相连通，且下料管的另一端与接料仓相连通。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动电机的一端位于机壳的内部设置有皮带辊，且皮带辊表面套接有皮带，所述螺旋输送辊的一端通过皮带和皮带辊与驱动电机的输出端转动连接，且螺旋输送辊的另一端与膨化炉的内壁转动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述炉盖的表面等距离开设有四个排气口，且炉盖的上表面靠近排气口的一侧对应保温腔处开设有进气口，所述排气管的一端通过排气口与膨化炉的内部相连通，且排气管的另一端通过进气口与第一循环管的一端相连通，所述第一循环管的另一端通过连通管与布袋除尘器相连通，所述第一循环管环绕设置于保温腔的内部。

作为本发明再进一步的方案：所述内斗的内部底端设置有搅拌辊，所述搅拌辊的一端位于机壳的内部设置有搅拌电机，所述进料斗的后侧面贯穿有回路管，且进料斗的前侧面贯穿有输送管，所述回路管的一端连接有压缩泵，所述接料仓的内部设置有底仓，所述底仓的底面铺设有U形管，所述U形管上设置有蒸发器。

作为本发明再进一步的方案：所述第二循环管位于预热腔的内部且环绕于内斗的外侧壁，所述第二循环管的一端与回路管相连通，且第二循环管的另一端与输送管相连通，所述U形管的一端通过压缩泵与回路管的另一端相连通，且U形管的另一端与输送管的另一端相连通。

作为本发明再进一步的方案：所述二级净化箱分为上下两层，所述二级净化箱的下层内部设置有水箱，所述水箱的上表面中部设置有连接管，所述二级净化箱的上层内部设置有接水槽，所述二级净化箱的上层内部顶端对应接水槽处设置有淋喷盘，所述二级净化箱的顶部对应淋喷盘的中部设置有进水口，且二级净化箱的上端一侧面设置有出气管，所述二级净化箱的另一侧面下端设置有进气管。

作为本发明再进一步的方案：所述进气管的一端与布袋除尘器的上端相连通，且进气管的另一端贯穿二级净化箱延伸至水箱的内部底端，所述水箱的内部注有水，所述水箱与接水槽通过连接管相连通，所述淋喷盘的内部为空心结构，且淋喷盘的下表面分布有若干个淋喷孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的一种石墨烯连续微波膨化装置，在实际操作时，可以将物料膨化时产生的高温气体进行利用，从而可以对膨化炉起到保温作用，既避免了膨化炉内外温差较大导致热量流失的问题，同时也能提高石墨烯物料的膨化效果，进一步的，也可对膨化后的高温物料进行降温，并将冷却时的高温热量进行回收利用，将其传递到进料斗内，对进入的石墨烯物料进行预热处理，从而即实现了膨化后的高温物料的降温，又可对待膨化的物料进行预热处理，双面作用，使得石墨烯物料的加工效果更好，同时也减少了热量的浪费，并且二级净化箱的作用，可以对排出的气体进行二级净化，避免气体中的有害粉尘或杂质排放到空气中而影响环境质量或危害人体健康，本设计不仅操作简捷，而且能源回收利用率高，也保障了物料的膨化效果。

附图说明

图1为一种石墨烯连续微波膨化装置的结构示意图；

图2为一种石墨烯连续微波膨化装置中膨化炉的结构示意图；

图3为一种石墨烯连续微波膨化装置中第一循环管的安装示意图；

图4为一种石墨烯连续微波膨化装置中进料斗与第二循环管的原理示意图；

图5为一种石墨烯连续微波膨化装置中二级净化箱的结构示意图。

图中：1、膨化炉；2、排气管；3、进料斗；4、机壳；5、接料仓；6、出料口；7、二级净化箱；8、连通管；9、布袋除尘器；10、炉盖；11、控制面板；12、驱动电机；13、下料管；14、排气口；15、进气口；16、保温腔；17、下料槽；18、螺旋输送辊；19、加热器；20、第一循环管；21、底仓；31、搅拌辊；32、内斗；33、预热腔；34、回路管；35、压缩泵；36、第二循环管；37、输送管；38、U形管；39、蒸发器；71、水箱；72、连接管；73、接水槽；74、淋喷盘；75、进水口；76、出气管；77、进气管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～5，本发明实施例中，一种石墨烯连续微波膨化装置，包括膨化炉1，膨化炉1的下端设置有接料仓5，且膨化炉1的上端设置有炉盖10，炉盖10的上表面设置有排气管2，膨化炉1的一端设置有进料斗3，进料斗3的下端一侧面设置有控制面板11，且进料斗3的底端设置有驱动电机12(型号为MCA17N23-RS0B0)，驱动电机12的一端设置有机壳4，膨化炉1的另一端连接有连通管8，且膨化炉1通过连通管8连接有布袋除尘器9，布袋除尘器9的一侧设置有二级净化箱7，膨化炉1的内部设置有螺旋输送辊18，且膨化炉1的内部位于螺旋输送辊18的一端下方开设有下料槽17，膨化炉1的内部开设有保温腔16，保温腔16的内部设置有加热器19，该加热器19的加热方式采用现有的微波加热方式，且保温腔16的内部位于加热器19的外侧设置有第一循环管20，进料斗3的内部设置有内斗32，且进料斗3与内斗32之间设置有预热腔33，预热腔33的内部设置有第二循环管36。

膨化炉1与接料仓5之间设置有下料管13，接料仓5的一侧面下端设置有出料口6，下料管13的一端与膨化炉1内部的下料槽17相连通，且下料管13的另一端与接料仓5相连通，驱动电机12的一端位于机壳4的内部设置有皮带辊，且皮带辊表面套接有皮带，螺旋输送辊18的一端通过皮带和皮带辊与驱动电机12的输出端转动连接，且螺旋输送辊18的另一端与膨化炉1的内壁转动连接，通过螺旋输送辊18的作用，方便将膨化后的物料输送到下料槽17处，再通过下料槽17和下料管13的配合，排入到接料仓5内，接料仓5内部呈倾斜设置，以便于料物的排放。

炉盖10的表面等距离开设有四个排气口14，且炉盖10的上表面靠近排气口14的一侧对应保温腔16处开设有进气口15，排气管2的一端通过排气口14与膨化炉1的内部相连通，且排气管2的另一端通过进气口15与第一循环管20的一端相连通，第一循环管20的另一端通过连通管8与布袋除尘器9相连通，第一循环管20环绕设置于保温腔16的内部，在工作时，炉盖10与膨化炉1是密封连接，且膨化炉1内部与保温腔16不连通，因此当石墨烯在膨化炉1内部进行膨化处理时，产生的热空气受压力的影响，会通过排气口14排入到排气管2内，再由排气管2排入到进气口15内，由此排入到第一循环管20内，而第一循环管20是均匀环绕于保温腔16内部，因此当热空气进入到第一循环管20内时，高温热空气与保温腔16内部的冷空气发生热传递，从而可以使得保温腔16内部的空气升温，由此来实现对膨化炉1的保温作用，以防止在膨化过程中，炉体热量流失，导致膨化炉1内部温度不够高而影响膨化效果，第一循环管20内部的高温气体经过热传递后，由其另一端排入到连通管8，再由连通管8排进布袋除尘器9内。

内斗32的内部底端设置有搅拌辊31，搅拌辊31的一端位于机壳4的内部设置有搅拌电机，进料斗3的后侧面贯穿有回路管34，且进料斗3的前侧面贯穿有输送管37，回路管34的一端连接有压缩泵35(采用市场冰箱常用的压缩机)，接料仓5的内部设置有底仓21，底仓21的底面铺设有U形管38，U形管38上设置有蒸发器39，第二循环管36位于预热腔33的内部且环绕于内斗32的外侧壁，第二循环管36的一端与回路管34相连通，且第二循环管36的另一端与输送管37相连通，U形管38的一端通过压缩泵35与回路管34的另一端相连通，且U形管38的另一端与输送管37的另一端相连通，在U形管38和第二循环管36内注入有冷却液，在石墨烯物料膨化后，经过下料管13进入到接料仓5内后，由于经过膨化后的料物处于高温状态，因此在进入到接料仓5内，受接料仓5内的温差反应，会使得物料冷却，并且配合底仓21内部的蒸发器39和U形管38内部冷却液的作用，可以使得U形管38内的低温冷却液快速对物料产生的高温进行热吸收，而低温冷却液受热后，会升华成高温气体冷却液，然后由U形管38一端的输送管37排入到预热腔33内部的第二循环管36内，在预热腔33内部位于第二循环管36的表面设置有冷凝器，高温气体冷却液在第二循环管36内，受预热腔33内部温差和冷凝器的作用，会快速凝华放热，从而使得预热腔33内部的温度升高，而高温气体冷却液经过放热凝华，再次形成低温液体冷却液，再经过第二循环管36另一端的回路管34排出，并经过压缩泵35的作用，使得回路管34内的低温液体冷却液压缩成低温低压液体冷却液，从而再次流入到U形管38内，对接料仓5内部高温料物产生的热量进行再次吸收，循环作用，一方面可以快速对膨化后的料物进行快速降温处理，另一方面可以对进料斗3内的待膨化的石墨烯料物进行预热，以便于后续的膨化处理，即防止热量的浪费，又提高了石墨烯料物的连续膨化效率。

二级净化箱7分为上下两层，二级净化箱7的下层内部设置有水箱71，水箱71的上表面中部设置有连接管72，二级净化箱7的上层内部设置有接水槽73，二级净化箱7的上层内部顶端对应接水槽73处设置有淋喷盘74，二级净化箱7的顶部对应淋喷盘74的中部设置有进水口75，且二级净化箱7的上端一侧面设置有出气管76，二级净化箱7的另一侧面下端设置有进气管77，进气管77的一端与布袋除尘器9的上端相连通，且进气管77的另一端贯穿二级净化箱7延伸至水箱71的内部底端，水箱71的内部注有水，水箱71与接水槽73通过连接管72相连通，淋喷盘74的内部为空心结构，且淋喷盘74的下表面分布有若干个淋喷孔，石墨烯经过膨化处理后，会产生高温气体，而这些高温气体中含有大量有害物质以及石墨烯粉尘，在通过连通管8排入到布袋除尘器9内进行粉尘处理后，可以将气体中的大量石墨烯粉尘处理回收，然后经过初次处理的气体由进气管77排入到二级净化箱7内的水箱71内，使得气体与水箱71内的水充分接触，从而可以去除气体中的有害颗粒，经过气体与水的充分接触处理后，气体会由连接管72排入到二级净化箱7上层的接水槽73内(二级净化箱7的上层和下层是密封的)，通过外接进水口75将水注入到淋喷盘74内，经过其下表面的淋喷孔喷出，可以使得处理后的气体再次与水充分接触，从而进一步去除气体中的有害粉尘和杂质，经过二次处理后的气体则会由出气管76排出，从而避免了气体中含有有害粉尘或杂质而影响空气环境的问题。

本发明的工作原理是：本发明通过对石墨烯物料膨化过程中产生的高温气体进行利用，使其在第一循环管20内输送，而第一循环管20环绕于膨化炉1内部的保温腔16内，从而可以对膨化炉1内部起到保温作用，同时也避免膨化炉1内外温差大导致热量的流失，从而造成膨化效果不够理想的问题，待物料膨化结束后，由下料管13排入到接料仓5内，而膨化后的高温物料在进入到接料仓5内后，经过U形管38内的低温冷却液和蒸发器39的作用，可以对高温物料所产生的热量进行吸收，实现对高温物料的快速冷却，同时吸收的热量可以通过第二循环管36传递到预热腔33内，对进料斗3内部的物料进行预热，从而可以提高石墨烯物料的膨化效果，进一步的，物料膨化所产生的气体中带有石墨烯粉尘，因此利用布袋除尘器9可以对气体中的石墨烯粉尘进行回收利用，再利用二级净化箱7对气体进行二次净化处理，以便于对气体中的有害粉尘或杂质进行二次净化，从而使得排出的气体不含有有害物质，避免其影响空气环境，该设计不仅操作简捷，而且对膨化过程中的热量进行回收利用，同时也能保存膨化炉1内外的温度，提高膨化效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种石墨烯连续微波膨化装置，包括膨化炉(1)，其特征在于，所述膨化炉(1)的下端设置有接料仓(5)，且膨化炉(1)的上端设置有炉盖(10)，所述炉盖(10)的上表面设置有排气管(2)，所述膨化炉(1)的一端设置有进料斗(3)，所述进料斗(3)的下端一侧面设置有控制面板(11)，且进料斗(3)的底端设置有驱动电机(12)，所述驱动电机(12)的一端设置有机壳(4)，所述膨化炉(1)的另一端连接有连通管(8)，且膨化炉(1)通过连通管(8)连接有布袋除尘器(9)，所述布袋除尘器(9)的一侧设置有二级净化箱(7)，所述膨化炉(1)的内部设置有螺旋输送辊(18)，且膨化炉(1)的内部位于螺旋输送辊(18)的一端下方开设有下料槽(17)，所述膨化炉(1)的内部开设有保温腔(16)，所述保温腔(16)的内部设置有加热器(19)，且保温腔(16)的内部位于加热器(19)的外侧设置有第一循环管(20)，所述进料斗(3)的内部设置有内斗(32)，且进料斗(3)与内斗(32)之间设置有预热腔(33)，所述预热腔(33)的内部设置有第二循环管(36)。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯连续微波膨化装置，其特征在于，所述膨化炉(1)与接料仓(5)之间设置有下料管(13)，所述接料仓(5)的一侧面下端设置有出料口(6)，所述下料管(13)的一端与膨化炉(1)内部的下料槽(17)相连通，且下料管(13)的另一端与接料仓(5)相连通。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯连续微波膨化装置，其特征在于，所述驱动电机(12)的一端位于机壳(4)的内部设置有皮带辊，且皮带辊表面套接有皮带，所述螺旋输送辊(18)的一端通过皮带和皮带辊与驱动电机(12)的输出端转动连接，且螺旋输送辊(18)的另一端与膨化炉(1)的内壁转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯连续微波膨化装置，其特征在于，所述炉盖(10)的表面等距离开设有四个排气口(14)，且炉盖(10)的上表面靠近排气口(14)的一侧对应保温腔(16)处开设有进气口(15)，所述排气管(2)的一端通过排气口(14)与膨化炉(1)的内部相连通，且排气管(2)的另一端通过进气口(15)与第一循环管(20)的一端相连通，所述第一循环管(20)的另一端通过连通管(8)与布袋除尘器(9)相连通，所述第一循环管(20)环绕设置于保温腔(16)的内部。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯连续微波膨化装置，其特征在于，所述内斗(32)的内部底端设置有搅拌辊(31)，所述搅拌辊(31)的一端位于机壳(4)的内部设置有搅拌电机，所述进料斗(3)的后侧面贯穿有回路管(34)，且进料斗(3)的前侧面贯穿有输送管(37)，所述回路管(34)的一端连接有压缩泵(35)，所述接料仓(5)的内部设置有底仓(21)，所述底仓(21)的底面铺设有U形管(38)，所述U形管(38)上设置有蒸发器(39)。

6.根据权利要求5所述的一种石墨烯连续微波膨化装置，其特征在于，所述第二循环管(36)位于预热腔(33)的内部且环绕于内斗(32)的外侧壁，所述第二循环管(36)的一端与回路管(34)相连通，且第二循环管(36)的另一端与输送管(37)相连通，所述U形管(38)的一端通过压缩泵(35)与回路管(34)的另一端相连通，且U形管(38)的另一端与输送管(37)的另一端相连通。

7.根据权利要求1所述的一种石墨烯连续微波膨化装置，其特征在于，所述二级净化箱(7)分为上下两层，所述二级净化箱(7)的下层内部设置有水箱(71)，所述水箱(71)的上表面中部设置有连接管(72)，所述二级净化箱(7)的上层内部设置有接水槽(73)，所述二级净化箱(7)的上层内部顶端对应接水槽(73)处设置有淋喷盘(74)，所述二级净化箱(7)的顶部对应淋喷盘(74)的中部设置有进水口(75)，且二级净化箱(7)的上端一侧面设置有出气管(76)，所述二级净化箱(7)的另一侧面下端设置有进气管(77)。

8.根据权利要求7所述的一种石墨烯连续微波膨化装置，其特征在于，所述进气管(77)的一端与布袋除尘器(9)的上端相连通，且进气管(77)的另一端贯穿二级净化箱(7)延伸至水箱(71)的内部底端，所述水箱(71)的内部注有水，所述水箱(71)与接水槽(73)通过连接管(72)相连通，所述淋喷盘(74)的内部为空心结构，且淋喷盘(74)的下表面分布有若干个淋喷孔。

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