本发明涉及天然鳞片石墨精深加工技术设备，特别涉及一种用于高导热天然石墨膜生产的可膨胀石墨高温膨化装置。
背景技术：
石墨晶体结构中，同一层内的碳原子与周围3个碳原子以共价键结合，键能为586kj/mol，c-c键长为0.142nm；层与层之间距离较大，为0.335nm，层间以微弱的范德华力结合，键能为16.7kj/mol。利用石墨这一结构特性，可以选择合适的物质如浓硫酸、硝酸、高锰酸钾、双氧水等作为插层剂和氧化剂，利用氧化剂打开石墨层的边缘，使插层剂顺利插入石墨层间，形成石墨层间化合物。石墨层间化合物经过高温膨化处理，层间插入的这些分子或离子会瞬间气化，气态的插层剂将产生强大的推力，增大石墨层与层之间的距离，生成蠕虫状物质，即膨胀石墨。
膨胀石墨因其独特的网络状微孔结构而具有良好的自粘性、吸附性、导电导热性、耐腐蚀性等特性，在诸多领域有着广泛的应用，高导热天然石墨膜就是利用膨胀石墨良好的自粘性、导热性而生产出一种导热散热材料。目前用于石墨高温膨化处理设备多为天然气或液化气燃烧炉，高温膨化时，首先点燃天然气或液化气燃烧炉对炉膛进行加热升温，使之达到某一膨化温度，随后石墨层间化合物在引风机作用下送入膨化炉中高温膨化处理。
上述高温膨化炉有几个不足：（1）点燃天然气或液化气时，由于天然气或液化气与石墨层间化合物混合在一起，在引风机作用下天然气或液化气也会随着膨胀石墨沿着密封管道流动，因此，实际膨化区大小及膨化温度是不可控的，这直接影响蠕虫石墨的膨化倍率及其大小，也增加了后续铺装平整难度；（2）过高膨化温度和过大膨化区会导致蠕虫石墨烧损严重，降低蠕虫石墨成品率，当膨化温度偏低时，石墨层间化合物第一次膨化不充分，会出现二次膨化现象，影响膨化效果；（3）天然气或液化气燃烧后产生的二氧化硫、水蒸气等会附着在蠕虫石墨上，这将直接影响了天然石墨膜的导热性能；（4）未燃烧完全的天然气或液化气或燃烧产生二氧化碳与蠕虫石墨混合在一起，增加了后续物气分离以及高导热天然石墨膜压延成型难度。
技术实现要素：
本发明的主要目的是提供一种高导热天然石墨膜生产用高温膨化装置，此装置结构简单实用、升温速度快、使用成本低，膨化温度场均匀易控，石墨与发热元件完全隔开，不会产生二次污染，有助于保证石墨蠕虫的膨化质量，这为生产出高品质高导热天然石墨膜提供了保障。
为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种高导热天然石墨膜生产用高温膨化装置，它包括高温膨化管，所述高温膨化管的外部缠绕有用于对其加热的钼丝，所述高温膨化管的外部通过陶瓷支撑环支撑套装有陶瓷外管，所述陶瓷外管的外部套装有石墨毡，所述石墨毡的外部套装有金属壳体；所述金属壳体的两端都固定安装有金属-石棉密封端盖；所述高温膨化管的一端安装有进料管，另一端安装有出料管；所述出料管、高温膨化管和进料管上分别安装有热电偶；所述进料管的外壁上设置有进料口。
所述陶瓷外管与高温膨化管之间形成环形空腔，环形空腔的高度为3-5mm，环形空腔上连通有管道接口，而且管道接口贯穿金属-石棉密封端盖与外界相连通。
所述出料管、高温膨化管和进料管均为高纯石英管，它们具有相同的内径；出料管、高温膨化管和进料管长度之比为1:5:1；所述高温膨化管一端与进料管以嵌套形式组装在一起，另一端与出料管以嵌套形式组装在一起，在两两连接处设计有一定厚度的石棉密封垫。
所述金属-石棉密封端盖通过多个均布的螺栓固定在金属壳体上。
所述环形空腔通过管道接口抽真空。
所述热电偶、和分别测定出料管、高温膨化管和进料管的温度，对管道内温度进行实时监控，当高温膨化管内部温度偏高或偏低时，可以通过调整通电电流大小，增加或减少钼丝发热量。
本发明有如下有益效果：
本发明装置结构简单实用、升温速度快、使用成本低，膨化温度场均匀易控，石墨与发热元件完全隔开，不会产生二次污染，有助于保证石墨蠕虫的膨化质量，这为生产出高品质高导热天然石墨膜提供了保障。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明高温膨化装置示意图。
图2为本发明高温膨化管组件示意图。
图3为本发明进料管组件示意图。
图4为本发明出料管组件示意图。
图中：出料管1、热电偶2、2′和2′′、管道接口3、陶瓷支撑环4、4′、4′′、钼丝5、高温膨化管6、进料口7、进料管8、石棉密封垫9、金属-石棉密封端盖10、10′、螺栓11、金属壳体12、石墨毡13、陶瓷外管14。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
如图1-4，一种高导热天然石墨膜生产用高温膨化装置，它包括高温膨化管6，所述高温膨化管6的外部缠绕有用于对其加热的钼丝5，所述高温膨化管6的外部通过陶瓷支撑环4、4′、4′′支撑套装有陶瓷外管14，所述陶瓷外管14的外部套装有石墨毡13，所述石墨毡13的外部套装有金属壳体12；所述金属壳体12的两端都固定安装有金属-石棉密封端盖10、10′；所述高温膨化管6的一端安装有进料管8，另一端安装有出料管1；所述出料管1、高温膨化管6和进料管8上分别安装有热电偶2、2′和2′′；所述进料管8的外壁上设置有进料口7。
进一步的，所述陶瓷外管14与高温膨化管6之间形成环形空腔，环形空腔的高度为3-5mm，以便给钼丝5提供合理的安装空间；环形空腔上连通有管道接口3，而且管道接口3贯穿金属-石棉密封端盖10′与外界相连通。钼丝5作为加热元件均匀缠绕在高温膨化管6上，以实现均匀加热，保证高温膨化管6内部温度场的均匀性。
进一步的，所述出料管1、高温膨化管6和进料管8均为高纯石英管，它们具有相同的内径；出料管1、高温膨化管6和进料管8长度之比为1:5:1；所述高温膨化管6一端与进料管8以嵌套形式组装在一起，另一端与出料管1以嵌套形式组装在一起，在两两连接处设计有一定厚度的石棉密封垫9。防止热量传递，避免进料管8和出料管1温度过高，防止可膨胀石墨在不合理的温度区间膨化，减小石墨蠕虫烧损。
进一步的，所述金属-石棉密封端盖10、10′通过多个均布的螺栓11固定在金属壳体12上。
进一步的，所述环形空腔通过管道接口3抽真空。防止高温下钼丝5氧化。
进一步的，所述热电偶2、2′和2′′分别测定出料管1、高温膨化管6和进料管8的温度，对管道内温度进行实时监控，当高温膨化管6内部温度偏高或偏低时，可以通过调整通电电流大小，增加或减少钼丝5发热量。
实施例2：
一种高导热天然石墨膜生产用高温膨化装置，它主要由出料管1、热电偶2、2′、2′′、管道接口3、陶瓷支撑环4、4′、4′′、钼丝5、高温膨化管6、进料管8、石棉密封垫9、金属-石棉密封端盖10、10′、螺栓11、金属壳体12、石墨毡13、和陶瓷外管14等多个元件组装而成。
进一步的，出料管1、高温膨化管6和进料管8材质均为高纯石英管，它们内径均为φ60，出料管1、进料管8壁厚为6mm，长度为500mm，高温膨化管6壁厚和长度分别为10mm和2500mm；高温膨化管6一端与进料管8以嵌套形式组装在一起，另一端与出料管1以嵌套形式组装在一起，在两两连接处有不低于10mm的石棉密封垫9，以防止过多热量从高温膨化管6向进料管8、出料管1传递
进一步的，陶瓷外管14通过宽度为20mm的陶瓷支撑环4、4′、4′′与高温膨化管6组装在一起，并形成3-5cm间隙，以便给钼丝5提供合理的安装空间；钼丝5作为加热元件均匀缠绕在高温膨化管6上，以实现均匀加热。
进一步的，金属-石棉密封端盖10、10′通过多个螺栓11固定在金属壳体12上，并通过管道接口3对上述间隙抽真空，防止高温下钼丝5氧化。
进一步的，高温热电偶2、2′、2′′分别测定出料管1、高温膨化管6和进料管8的温度，当高温膨化管6内部温度偏高或偏低时，可以通过调整通电电流大小，增加或减少钼丝发热量。
工作时，钼丝5通电加热，当高温膨化管6内部温度达到950℃时，高纯可膨胀石墨在引风机作用下以3~5m/s速度通过进料口7进入进料管8中预热，预热温度不超过150℃，随后在高温膨化管6内膨化成蠕虫石墨，蠕虫石墨从出料管1流出，进入后续物气分离装置。
通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本发明的保护范围之内。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。