氧化石墨烯的还原装置的制作方法

1.本实用新型涉及石墨烯生产技术领域，具体地涉及一种氧化石墨烯的还原装置。


背景技术：

2.微波是一种波长极短的电磁波，具有波长短、频率高、穿透能力强、量子特性明显等特点。微波加热就是将微波作为一种能源来加以利用，当微波与物质分子相互作用，产生分子极化、取向、摩擦、碰撞、吸收微波能而产生热效应，微波加热是物体吸收微波后自身发热，加热从物体内部、外部同时开始，能做到里外同时加热。由于不需经过传导或对流，因而具有常规加热模式无法实现的许多优点。
3.热还原由于是在高温条件下进行的，因此能耗较高，并且成本也较高。一般认为，热还原的机理是：氧化石墨烯快速升温，在高温条件下使得含氧基团发生分解生成co、co2、h2o等气体，从而去除大部分含氧官能团。传统的电加热还原膨化技术存在升温耗时、降温速率慢的问题，且加热效率低、能耗大，而微波还原膨化炉能即启即用，大幅提高了加热还原的效率。
4.目前，加热氧化石墨烯时，由于是利用热源如微波直接对管内的氧化石墨烯进行加热，因此，容易产生“过热”现象，从而导致出现物料边缘或尖角部分焦化、产品表面硬化和内部糊化等现象。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的加热还原氧化石墨烯时易于产生过热现象而导致出现物料边缘或尖角部分焦化、产品表面硬化和内部糊化等问题，提供一种氧化石墨烯的还原装置，该氧化石墨烯的还原装置通过设置输送机构，从而能够使得氧化石墨烯在移动的过程中被加热机构所加热，这样，不会过于集中的对氧化石墨烯进行加热，而是使得氧化石墨烯在移动的过程中受热均匀，由此基本不易出现物料边缘或尖角部分焦化、产品表面硬化和内部糊化等现象。
6.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种氧化石墨烯的还原装置，所述氧化石墨烯的还原装置包括还原单元，所述还原单元包括：
7.物料输送管，所述物料输送管设置有分别供氧化石墨烯进出的进料口和出料口；
8.输送机构，所述输送机构设置于所述物料输送管内，并且所述输送机构能够承接由所述进料口进入的氧化石墨烯并将氧化石墨烯输送至所述出料口；以及
9.加热机构，所述加热机构设置为能够对所述输送机构所输送的氧化石墨烯进行加热。
10.上述技术方案，通过在物料输送管内设置能够输送氧化石墨烯的输送机构，从而能够使得氧化石墨烯在移动的过程中被加热机构所加热，这样，不会过于集中的对氧化石墨烯进行加热，而是使得氧化石墨烯在移动的过程中受热均匀，由此基本不易出现物料边缘或尖角部分焦化、产品表面硬化和内部糊化等现象。
11.优选地，所述输送机构包括沿所述物料输送管的轴向间隔设置的一对传送辊，所述输送机构还包括设置于一对所述传送辊的输送带。
12.优选地，所述物料输送管为透明件；
13.所述加热机构包括设置于所述物料输送管外的微波发生器，所述微波发生器设置为能够使得所产生的微波穿透所述物料输送管以能够加热氧化石墨烯。
14.优选地，所述输送带包括能够用于输送氧化石墨烯的输送部；
15.所述微波发生器与所述输送部相对设置；和/或
16.所述加热机构包括多个所述微波发生器，多个所述微波发生器沿所述输送部的输送方向均匀设置。
17.优选地，所述还原单元包括设置于所述物料输送管的外部的辅热层，所述辅热层配置为能够吸收微波。
18.优选地，所述还原单元包括加料机构，所述加料机构包括装配于所述进料口处且朝向所述物料输送管外延伸的加料管以及设置于所述加料管的远离所述进料口的一端的料斗，其中，在所述加料管靠近所述物料输送管的方向上，所述料斗呈渐缩状。
19.优选地，所述加料机构包括装配于所述加料管内的下料辊，所述下料辊包括沿所述加料管的径向设置的辊本体以及沿所述辊本体的周向均匀设置的多个凸起，其中，所述辊本体设置为能够沿所述辊本体的轴线旋转；和/或
20.所述加料机构包括设置于所述加料管的下料控制阀，所述下料控制阀设置为能够控制所述加料管内物料的流通状态。
21.优选地，所述物料输送管设置有进气口，所述还原单元包括进气管路，所述进气管路连通于所述进气口并能够向所述进气口输送惰性气体；或者
22.所述物料输送管设置有进气口，所述还原单元包括进气管路，所述进气管路连通于所述进气口并能够向所述进气口输送惰性气体，所述氧化石墨烯的还原装置还包括设置于所述进气管路的进气控制阀，所述进气控制阀设置为能够控制所述进气管路内的物料的流通状态。
23.优选地，所述还原单元包括设置于所述出料口处的排料管，所述还原单元包括连通于所述排料管的吹扫管路，所述吹扫管路设置为能够向所述排料管输气以吹扫出所述排料管内的物料。
24.优选地，所述氧化石墨烯的还原装置包括封装于所述还原单元外的外壳，所述外壳设置有避让相应的管路的避让口。
附图说明
25.图1是本实用新型优选实施方式提供的氧化石墨烯的还原装置的剖面结构示意图；
26.图2是图1所示的氧化石墨烯的还原装置的加料机构的剖面结构示意图；
27.图3是图1所示的氧化石墨烯的还原装置的输送机构的俯视结构示意图。
28.附图标记说明
29.10-氧化石墨烯的还原装置；11-加料机构；110-加料管；112-料斗；114-下料辊；116-下料驱动电机；118-下料控制阀；12-物料输送管；120-出料口；130-进气管路；132-进
气控制阀；14-输送机构；140-传送辊；142-输送带；142a-输送部；144-电机；146-减速机；150-排料管；152-吹扫管路；154-吹扫控制阀；156-排料控制阀；158-输气总管；159-输气总控制阀；16-加热机构；17-外壳。
具体实施方式
30.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中所示的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。
31.本实用新型提供了一种氧化石墨烯的还原装置，氧化石墨烯的还原装置10包括还原单元，还原单元包括物料输送管12、输送机构14和加热机构16。其中，物料输送管12设置有分别供氧化石墨烯进出的进料口和出料口120；输送机构14设置于物料输送管12内，并且输送机构14能够承接由进料口进入的氧化石墨烯并将氧化石墨烯输送至出料口120，可以理解的是，氧化石墨烯由进料口进入物料输送管12内后落至输送机构14，并由输送机构14输送至出料口120处；加热机构16设置为能够对输送机构14所输送的氧化石墨烯进行加热，加热机构16加热氧化石墨烯以还原氧化石墨烯，其中，可根据实际需求选择加热机构16的形式，例如微波发生器。通过在物料输送管12内设置能够输送氧化石墨烯的输送机构14，从而能够使得氧化石墨烯在移动的过程中被加热机构16所加热，这样，不会过于集中的对氧化石墨烯进行加热，而是使得氧化石墨烯在移动的过程中受热均匀，由此基本不易出现物料边缘或尖角部分焦化、产品表面硬化和内部糊化等现象。此外，由于可通过调节输送机构14的速度而能够控制物料即氧化石墨烯经过可加热的区域的时间，由此可选择最佳的反应时间，这样可大大提高氧化石墨烯的还原品质。另外，相较于未设置输送机构14的情况，由于氧化石墨烯在输送机构14的输送作用下能够被连续输送，因此，可实现连续化作业。
32.结合图1和图3中所示，输送机构14可包括沿物料输送管12的轴向间隔设置的一对传送辊140，输送机构14还包括设置于一对传送辊140的输送带142。其中，输送带142可呈环状，输送带142可支撑于一对传送辊140上，输送带142可在一对传送辊140的共同作用下进行循环转动。可以理解的是，传送辊140可在电机144和减速机146的共同驱动作用下围绕传送辊140的旋转轴线旋转，从而带动输送带142进行循环转动，以实现对氧化石墨烯的输送作业。可以理解的是，输送带142可沿物料输送管12的轴线延伸，输送带142基本可位于进料口和出料口120之间。
33.物料输送管12可为透明件，例如物料输送管12可为石英管件，加热机构16可包括设置于物料输送管12外的微波发生器，微波发生器可设置为能够使得所产生的微波穿透物料输送管12以能够加热氧化石墨烯，也就是说，微波发生器可利用所产生的微波对氧化石墨烯进行加热，这样，加热速度快，膨化效率高，大大提高了还原效率。其中，微波发生器的工作频率可设定为2.45ghz，而功率可设定为1000w。
34.可以理解的是，输送带142可包括能够用于输送氧化石墨烯的输送部142a和连接于输送部142a的回程部，其中，输送部142a和回程部可共同构成环状。其中，输送带142可具备透微波性能和耐高温性能，例如可选择聚苯硫醚/陶瓷复合材料作为输送带142的材料。
35.微波发生器与输送部142a可相对设置，这样，微波发生器可较好的对输送部142a所输送的氧化石墨烯进行微波加热。
36.为了进一步提高加热还原效率，可设置多个微波发生器，多个微波发生器可沿输
送部142a的输送方向均匀设置，这样，多个微波发生器可共同加热氧化石墨烯，由此大大提高了氧化石墨烯的还原效率。
37.另外，还原单元可包括设置于物料输送管12的外部的辅热层18，辅热层18可配置为能够吸收微波，这样，可对物料输送管12起到保温作用，从而保证了物料输送管12内的温度场的均匀性。其中，辅热层18可为陶瓷件。
38.结合图1和图2中所示，还原单元可包括加料机构11，加料机构11可包括装配于进料口处且朝向物料输送管12外延伸的加料管110以及设置于加料管110的远离进料口的一端的料斗112，其中，在加料管110靠近物料输送管12的方向上，料斗112呈渐缩状。通过设置加料机构11，可将氧化石墨烯更好的输送到物料输送管12内，这样，可提高输送带142上的物料的均匀性。需要指出的是，当物料输送管12的外部设置有辅热层18时，加料管110可穿过辅热层18以连通于进料口。
39.为了进一步提高输送带142上的物料的均匀性，如图2中所示，加料机构11可包括装配于加料管110内的下料辊114，下料辊114可包括沿加料管110的径向设置的辊本体以及沿辊本体的周向设置的多个凸起，多个凸起可沿辊本体的周向均匀设置，可以理解的是，下料辊114可沿加料管110的径向延伸，其中，辊本体可设置为能够沿辊本体的轴线旋转，例如，辊本体可在下料驱动电机116的驱动作用下围绕自身的轴线旋转，从而使得物料在两个凸起之间的缝隙中落下，由此促使物料可均匀散落到物料输送管12上。
40.为了进一步控制物料的散落均匀性，可在加料管110内设置下料控制阀118，下料控制阀118可设置为能够控制加料管110内物料的流通状态，可以理解的是，下料控制阀118的开合可控制加料管110内物料的流通与否，例如，当下料控制阀118处于打开状态时，加料管110内的物料处于流通状态，当下料控制阀118处于闭合状态时，加料管110内的物料则处于截流状态。
41.物料输送管12可设置有进气口，可在进气口处设置进气管路130，进气管路130可连通于进气口并能够向进气口输送惰性气体如氮气，这样，可通过进气管路130将惰性气体通入到物料输送管12中，从而使得物料输送管12内处于惰性气体氛围，有利于提高氧化石墨烯的还原品质。
42.为了控制惰性气体在进气管路130内的流通状态，可在进气管路130上设置进气控制阀132，进气控制阀132可设置为能够控制进气管路130内的物料的流通状态。其中，进气控制阀132的开合可控制进气管路130内物料的流通与否，例如，当进气控制阀132处于打开状态时，进气管路130内的物料处于流通状态，当进气控制阀132处于闭合状态时，进气管路130内的物料则处于截流状态。需要指出的是，当物料输送管12的外部设置有辅热层18时，进气管路130可穿过辅热层18而连通于进气口。
43.如图1中所示，可在出料口120处设置排料管150，为了便于控制排料管150内的物料的流通状态，可在排料管150上配置排料控制阀156。
44.此外，可设置连通于排料管150的吹扫管路152，吹扫管路152可设置为能够向排料管150输气以吹扫出排料管150内的物料。其中，吹扫管路152可用于输送惰性气体，这样，可利用惰性气体以将排料管150内的物料吹扫出。
45.如图1中所示，为了使得管路结构更加简洁，可设置输气总管158，输气总管158的一端可分别与进气管路130和吹扫管路152相连通，并可在输气总管158上装配能够控制输
气总管158内的物料的流通状态的输气总控制阀159。
46.为了使得整个氧化石墨烯的还原装置10的结构更加稳固，可设置封装于还原单元外的外壳17，外壳17上可设置有避让相应的管路的避让口，例如，可设置能够避让加料管110的第一避让口，还可设置能够避让输气总管158的第二避让口，另外，可设置能够避让排料管150的第三避让口。还需要指出的是，当加热机构16为微波发生器时，外壳17可为金属件，这样可防止微波泄漏。
47.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述氧化石墨烯的还原装置(10)包括还原单元，所述还原单元包括：物料输送管(12)，所述物料输送管(12)设置有分别供氧化石墨烯进出的进料口和出料口(120)；输送机构(14)，所述输送机构(14)设置于所述物料输送管(12)内，并且所述输送机构(14)能够承接由所述进料口进入的氧化石墨烯并将氧化石墨烯输送至所述出料口(120)；以及加热机构(16)，所述加热机构(16)设置为能够对所述输送机构(14)所输送的氧化石墨烯进行加热。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述输送机构(14)包括沿所述物料输送管(12)的轴向间隔设置的一对传送辊(140)，所述输送机构(14)还包括设置于一对所述传送辊(140)的输送带(142)。3.根据权利要求2所述的氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述物料输送管(12)为透明件；所述加热机构(16)包括设置于所述物料输送管(12)外的微波发生器，所述微波发生器设置为能够使得所产生的微波穿透所述物料输送管(12)以能够加热氧化石墨烯。4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述输送带(142)包括能够用于输送氧化石墨烯的输送部(142a)；所述微波发生器与所述输送部(142a)相对设置；和/或所述加热机构(16)包括多个所述微波发生器，多个所述微波发生器沿所述输送部(142a)的输送方向均匀设置。5.根据权利要求3所述的氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述还原单元包括设置于所述物料输送管(12)的外部的辅热层(18)，所述辅热层(18)配置为能够吸收微波。6.根据权利要求1所述的氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述还原单元包括加料机构(11)，所述加料机构(11)包括装配于所述进料口处且朝向所述物料输送管(12)外延伸的加料管(110)以及设置于所述加料管(110)的远离所述进料口的一端的料斗(112)，其中，在所述加料管(110)靠近所述物料输送管(12)的方向上，所述料斗(112)呈渐缩状。7.根据权利要求6所述的氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述加料机构(11)包括装配于所述加料管(110)内的下料辊(114)，所述下料辊(114)包括沿所述加料管(110)的径向设置的辊本体以及沿所述辊本体的周向均匀设置的多个凸起，其中，所述辊本体设置为能够沿所述辊本体的轴线旋转；和/或所述加料机构(11)包括设置于所述加料管(110)的下料控制阀(118)，所述下料控制阀(118)设置为能够控制所述加料管(110)内物料的流通状态。8.根据权利要求7所述的氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述物料输送管(12)设置有进气口，所述还原单元包括进气管路(130)，所述进气管路(130)连通于所述进气口并能够向所述进气口输送惰性气体；或者所述物料输送管(12)设置有进气口，所述还原单元包括进气管路(130)，所述进气管路(130)连通于所述进气口并能够向所述进气口输送惰性气体，所述氧化石墨烯的还原装置(10)还包括设置于所述进气管路(130)的进气控制阀(132)，所述进气控制阀(132)设置为
能够控制所述进气管路(130)内的物料的流通状态。9.根据权利要求1所述的氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述还原单元包括设置于所述出料口(120)处的排料管(150)，所述还原单元包括连通于所述排料管(150)的吹扫管路(152)，所述吹扫管路(152)设置为能够向所述排料管(150)输气以吹扫出所述排料管(150)内的物料。10.根据权利要求1-9中任意一项所述的氧化石墨烯的还原装置，其特征在于，所述氧化石墨烯的还原装置(10)包括封装于所述还原单元外的外壳(17)，所述外壳(17)设置有避让相应的管路的避让口。

技术总结
本实用新型涉及石墨烯生产技术领域，公开了一种氧化石墨烯的还原装置，所述氧化石墨烯的还原装置包括还原单元，所述还原单元包括物料输送管、输送机构和加热机构；所述物料输送管设置有分别供氧化石墨烯进出的进料口和出料口；所述输送机构设置于所述物料输送管内，并且所述输送机构能够承接由所述进料口进入的氧化石墨烯并将氧化石墨烯输送至所述出料口；所述加热机构设置为能够对所述输送机构所输送的氧化石墨烯进行加热。该氧化石墨烯的还原装置通过设置输送机构，从而能够使得氧化石墨烯在移动的过程中被加热机构所加热，这样，不会过于集中的对氧化石墨烯进行加热，而是使得氧化石墨烯在移动的过程中受热均匀。得氧化石墨烯在移动的过程中受热均匀。得氧化石墨烯在移动的过程中受热均匀。


技术研发人员：何建武 曹春雷 周杨
受保护的技术使用者：甘肃旭碳新材料有限公司
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/8/8