一种圆环形高温微波膨化炉的制作方法

本实用新型石墨烯生产设备领域，具体涉及一种圆环形高温微波膨化炉。

背景技术：

石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，由于石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，其在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，因此成为人们研究的热点。

目前，以石墨为原料，通过氧化还原法制备石墨烯是比较主流的工艺，具体通过氧化插层制备氧化石墨再经加热膨胀还原得到氧化还原石墨烯。但是市场上使用的石墨烯微波加热炉大多为改进后的箱式微波炉、隧道式微波炉等。箱式炉进出料开启炉门，粉尘污染严重，无法实现石墨烯的连续膨胀生产，导致生产效率低、不能满足工业化生产需要；输送带式微波加热炉，高温输送带材料不能满足石墨烯生产工艺温度需要，需要频繁修补更换传送带，既影响产品质量又会产生粉尘污染。

技术实现要素：

为实现石墨烯的清洁环保工业化连续膨化生产，本实用新型提供一种圆环形高温微波膨化炉，可以实现自动化连续微波膨化，无污染且能量利用率高。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种圆环形高温微波膨化炉，包括用于输送物料的圆环形转盘、用于支撑并容置所述圆环形转盘的腔体以及用于驱动所述圆环形转盘在腔体内转动以进行物料输送的驱动组件；所述腔体上设有进料腔、微波加热腔以及出料腔，所述进料腔上连接用于输入物料的有进料系统，所述微波加热腔连接有用于对物料进行高温微波膨化的微波加热组件，所述出料腔上连接有用于输出膨化后物料的出料系统。

其中，所述进料腔设在所述腔体的上方并与腔体连通，所述进料系统包括真空上料罐、用于将真空上料罐的物料均匀分散到圆环形转盘上的下料仓。

优选地，所述下料仓设在所述进料腔内，所述进料腔内设有用于封堵下料仓底端开口以使物料沿其周向均匀下料的辊筒，所述下料仓底部的仓壁上开有下料口，所述下料口上设有可沿下料口上下移动以调节下料量的调节阀板。

其中，所述出料系统包括用于将膨化好的物料吹出的气动出料分布管、与所述出料腔体连通并将气动出料分布管吹出的物料吸入的出料分离仓、用于接收出料分离仓内物料的成品料仓、用于过滤出料分离仓内气体的除尘器以及用于将出料分离仓内气体抽入所述除尘器中过滤的排风管。

优选地，所述出料分离仓内设有过滤筛网，所述除尘器还连接有用于对除尘器中的尾气进行处理的尾气吸收塔。

其中，所述微波加热组件包括微波发生器以及用于将微波发生器产生的微波输入所述微波加热腔内的微波输送导管。

优选地，沿物料输送方向，所述微波加热腔前后依次设有用于使物料隔绝氧气的前微波过渡腔体和用于保护膨化后的物料不被氧化的后微波过渡腔体，所述前微波过渡腔体上连通有保护气体进气管。

更优选地，所述微波加热腔和后微波过渡腔体上均设有用于降温的冷却系统。

其中，所述驱动组件包括齿轮和驱动齿轮转动的电机，所述圆环形转盘的内缘上设有能够与所述齿轮啮合的内齿圈，所述圆环形转盘通过相互啮合的齿轮和内齿圈被驱动转动。

其中，所述腔体由用于支撑所述圆环形转盘并允许圆环形转盘在其上转动的支撑架以及可拆卸安装在所述支撑架上的防护罩形成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：

1、本实用新型通过圆环形转盘实现高温连续输料、利用进料系统的调节阀板和辊筒控制下料使物料在圆环形转盘上均匀分散、利用出料系统的气动出料实现连续出料，从而实现石墨的连续微波膨化，使石墨烯实现连续化生产；2、本实用新型结构独特、能量利用率高、并且清洁环保。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例中圆环形高温微波膨化炉的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中圆环形高温微波膨化炉的俯视图(不包括进料系统和出料系统)；

图3为本实用新型实施例中支撑架的结构示意图；

图4为图1中进料系统的结构示意图；

图5为图4的右视图；

图6为图1中微波加热腔的结构示意图；

图7为图6的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

一种圆环形高温微波膨化炉，如图1和2所示，包括用于输送物料的圆环形转盘2、用于支撑并容置所述圆环形转盘2的腔体以及用于驱动所述圆环形转盘2在腔体内转动以进行物料输送的驱动组件；所述腔体上设有进料腔11、微波加热腔6以及出料腔19，所述进料腔11上连接有用于输送物料的进料系统，所述微波加热腔6连接有用于对物料进行高温微波膨化的微波加热组件，所述出料腔19上连接有用于输出膨化后物料的出料系统。

所述腔体由用于支撑所述圆环形转盘2并允许圆环形转盘2在其上转动的支撑架20以及可拆卸安装在所述支撑架20上的防护罩1形成，所述支撑架20的结构如图3所示，所述支撑架20上设有环形导轨201，所述圆环形转盘2的下沿两边安装有支撑滚轮，所述支撑滚轮沿所述环形导轨201移动，此时圆环形转盘2的下表面与环形导轨201的上表面存在间隙，没有滑动摩擦，只有支撑滚轮与环形导轨201的滚动摩擦，摩擦力小便于圆环形转盘2平稳转动；所述防护罩1通过锁扣安装在支撑架20上。

具体的，所述圆环形转盘2包括圆环形框架，在所述圆环形框架上筑砌白刚玉砖和耐高温隔热材料形成圆环形转盘2，所述圆环形框架的内缘安装有内齿圈3；所述驱动组件包括主动齿轮4、驱动主动齿轮4转动的电机、以及第一定位齿轮51、第二定位齿轮52，所述主动齿轮4、第一定位齿轮51以及第二定位齿轮52环形均匀分布在支撑架20内缘，且所述主动齿轮4、第一定位齿轮51以及第二定位齿轮52的齿牙均能与所述内齿圈3的齿牙啮合，所述电机的输出轴与主动齿轮4连接，电机启动带动主动齿轮4转动，从而带动圆环形转盘2转动，第一定位齿轮51和第二定位齿轮52可以提高转动的平稳性。

具体的，所述进料腔11设在所述防护罩1的上方并与防护罩1连通，如图4所示和5所示，所述进料系统包括真空上料罐12、用于将真空上料罐12的物料均匀分散到圆环形转盘上的下料仓13；所述真空上料罐12位于进料腔11的上方，且与自动粉料送料机连接，所述下料仓13设在所述进料腔11内，并通过管道与真空上料罐12连通，所述进料腔11内设有用于封堵下料仓13底端开口以使物料沿其周向均匀下料的辊筒14，可以通过调节辊筒14的转速来调节下料量，所述下料仓13底部的仓壁上开有下料口，所述下料口上设有可沿下料口上下移动以调节下料量的调节阀板131。在一个实施例中，所述辊筒14为锥形辊筒，所述调节阀板131的下表面具有与辊筒14轴向外表面相匹配的斜度，当调节阀板131打开时，物料从辊筒14的周向即筒面均匀下料，当调节阀板131与辊筒14表面贴合时，下料口关闭，物料不能落入圆环形转盘2上。所述下料口的两侧竖直设有滑槽，所述调节阀板131通过滑块滑配连接在所述滑槽上，所述调节阀板131通过电机、齿轮和链条传动从而带动调节阀板131沿滑槽上下移动，从而与辊筒14配合进行下料量的调节。对于驱动调节阀板131沿滑槽上下移动的组件，并不局限于齿轮传动组件，在另一些实施例中，也可以通过电动伸缩杆带动调节阀板131上下移动。

具体的，所述出料系统包括用于将膨化好的物料吹出的气动吹料分布管18、与所述出料腔19连接并将气动吹料分布管18吹出的物料吸入的出料分离仓16、用于接收出料分离仓内物料的成品料仓、用于过滤出料分离仓16内气体的除尘器以及用于将出料分离仓16内气体抽入所述除尘器中过滤的排风管15；所述出料腔19为防护罩1的一部分，所述气动吹料分布管18位于出料腔19内，所述出料分离仓16水平设在所述防护罩1外侧且通过连接腔17与出料腔19连通，所述出料分离仓16内设有过滤筛网，所述成品料仓设在出料分离仓16的下方，所述除尘器还连接有用于对除尘器中的尾气进行处理的尾气吸收塔。

具体的，如图6和7所示，所述微波加热腔6由位于圆环形加热盘2上下的两个微波加热腔体构成，上腔体为防护罩1的一部分，上下腔体上均连接有微波加热组件，如图1所示，所述微波加热组件包括微波发生器和用于将微波发生器产生的微波输入所述微波加热腔6内的微波输送导管10；在另一个实施例中，所述微波加热腔体也可以只设有一个，即只有上腔体。沿物料输送方向，所述微波加热腔6前后依次设有前微波过渡腔体7和后微波过渡腔体8，物料在输送过程中依次通过前微波过渡腔体7、微波加热腔6、后微波过渡腔体8，所述前微波过渡腔体7上连通有保护气体进气管9，用于对物料进行保护，与氧气隔绝，所述后微波过渡腔体8对膨化后的物料进行保护，防止被氧化，所述微波加热腔6和后微波过渡腔体8上均设有用于降温的冷却系统。

需要说明的是，在具体应用中，为了实现连续膨化的自动化控制，本实用新型还可以通过PLC控制器实现自动控制。

本实用新型的工作原理是：原料经上料管道真空自动控制吸入真空上料罐12，自动控制下料到下料仓13，经调节阀板131辊筒14双重控制下料到圆环形输送转盘2的白刚玉面板上；电机带动主动齿轮4转动，从而带动圆环形转盘2转动，把物料输送进前微波过渡腔体7内，由保护气体9进气保护，再送入微波加热腔6内加热膨化，物料膨化后经后微波过渡腔体8输送到出料腔19内，然后被气动吹料分布管18吹出，经由连接腔17吸入出料分离仓16，出料分离仓16内安装有筛网过滤，成品物料靠重力自由落下，进入成品料仓，尾气和被抽出的微粉成品物料经出料分离仓16的排风管15抽入袋式除尘器过滤后，物料回收，尾气通过尾气吸收塔净化处理排放；循环冷却水夹层对微波加热腔6和后微波过渡腔8进行冷却。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。