新型超薄柔性石墨纸生产线的制作方法

专利名称:新型超薄柔性石墨纸生产线的制作方法
【专利摘要】新型超薄柔性石墨纸生产线涉及柔性石墨纸生产线设备。其包括石墨膨胀装置、脱硫装置、布料装置、压延装置和卷纸装置。膨胀装置为立式膨胀炉。脱硫装置为固、气分离除硫器。布料装置包括布料槽和布料棘辊。压延装置由多台压延机排列构成，压延机具有二压辊间之压延间隙调整机构。本实用新型所产生的有益效果：采用高纯酸化石墨为原料；采用立式电加热膨胀炉，避免污染，石墨充分膨胀为蠕虫石墨；采用沿螺旋线密布棘针的布料棘辊布料厚薄均匀；压延装置采取安装有大小直径压辊的压延机相间排列布置、采取中凸形压辊、采取激光测厚仪闭环控制系统自动调整压延间隙。以上有效措施的综合应用，生产出了高纯超薄柔性石墨纸，用途广泛，弥补了国内超薄柔性石墨纸及生产线的空白。
【专利说明】新型超薄柔性石墨纸生产线

【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及柔性石墨纸生产技术设备。

【背景技术】
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[0002]石墨的化学性能稳定，其制成品石墨纸柔软、耐腐蚀，广泛应用于石油、化工、机械、电力等行业，是一种理想的新型密封材料。目前，高纯、超薄石墨纸还广泛应用于航天及国防等高新【技术领域】。
[0003]现有技术已生产出了普通柔性石墨纸，但因生产线的布局组成以及各个组成部分设计上的不够精细、科学，如采用易影响石墨纯度的油加热或天然气加热的卧式膨胀炉、简单的除硫装置除硫不彻底、采用相同直径压辊的多台压机排列组合和采用等圆柱形压辊压延延展效果不好、布料棘辊棘针非螺旋线型密布易铺料不均等，故，至今还生产不出其厚度为0.02-0.06mm的超薄柔性石墨纸。超薄柔性石墨纸生产是一系统工程，在石墨膨胀、除硫、布料、压延、压延机布局排列、压辊之构造等诸方面各个环节均应优化设计，集各部分优化设计之大成，才可最终生产出超薄柔性石墨纸。现有技术往往只注重了生产线其中的某一部分、某一方面的改进，未将生产线各个环节、部分予以统盘考虑、优化。


【发明内容】

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[0004]本实用新型的目的，在于提供一种新型超薄柔性石墨纸生产线，可生产出
0.02-0.06mm厚的高纯、超薄柔性石墨纸，填补国家超薄柔性石墨纸的空白，可广泛应用工业各个行业和高新【技术领域】。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种新型超薄柔性石墨纸生产线，包括石墨膨胀装置
1、脱硫装置11、布料装置41、压延装置24和卷纸装置44。
[0006]石墨膨胀装置I为立式电加热膨胀炉I'，圆柱体状，由壳体2、其内依次为保温棉层3、保温砖层4、电热管5、电极材料膨胀管6构成，膨胀管管腔为石墨膨胀通道7，膨胀炉顶部设有加料口 9，底部设有出料口 10。
[0007]脱硫装置11为固、气分离除硫器1Γ，筒体顶部固定有进风轴套盒15，进风轴套盒连接空气净化装置16。空心轴13纵穿进风轴套盒，上端连接电机14，其下端连接多孔喷气管架17，处于进风轴套盒内的空心轴部分其轴壁设有进气通孔。多孔喷气管架之下设有水平滤网18。除硫器一侧设有进料口 12，顶部设有引风口并连接引风机19。除硫器底部连接出料关风机21，关风机底部具有出料口 23。
[0008]所述布料装置41，包括布料槽4Γ及安装于布料槽内的布料棘辊42，布料棘辊表面密布棘针43，棘针沿布料辊表面螺旋线方向依次密排。
[0009]所述压延装置24由多台压延机24'排列构成，每个压延机由主动压辊26、从动压辊27、压辊传动机构以及二压辊间之压延间隙调整机构构成。压辊传动机构包括主动压辊主动齿轮31与第一从动齿轮32相啮合，第一从动齿轮32与第二从动齿轮33相啮合，第二从动齿轮33与从动压辊从动齿轮34相啮合。间隙调整机构包括设于二侧机架内安装从动压辊轴的轴承盒36、轴承盒与其上第一蜗轮蜗杆机构35之螺杆(36)螺纹连接、轴承盒处于二侧滑轨37间可上下移动；还包括与轴承盒倾斜的下底边相滑动配合的具有倾斜上表面的菜状滑块38、菜状块38与安装于机架一侧的第二蜗轮蜗杆机构40之螺杆39螺纹连接，可使菜状滑块左右移动；还包括间隙调整机构之电控装置，由设于石墨纸60上下的激光测厚仪58、激光测厚仪其输出连接智能控制器59、智能控制器之输出分别连接第一蜗轮蜗杆装置35之伺服电机35'和第二蜗轮蜗杆装置40之伺服电机40'构成。
[0010]本实用新型所产生的有益效果:
[0011]本实用新型采用高纯酸化石墨为原料；采用立式电加热膨胀炉，避免了污染，膨胀温度易于控制，蠕虫石墨膨胀充分；固、气分离除硫器设计合理，除硫彻底；采用沿螺旋线密布棘针的布料棘辊布料厚薄均匀；压延装置采取安装大小直径压辊的压延机相间布置、采取中凸形压辊、采取激光测厚闭环控制系统自动调整压延间隙等，上述多种有效措施的综合应用，实现了本实用新型之目的，生产出了高纯度超薄柔性石墨纸，用途广泛，弥补了国内超薄柔性石墨纸生产的空白。

【附图说明】

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[0012]附图1本实用新型生产线生产流程构造示意图
[0013]附图2本实用新型电加热石墨膨胀炉半剖视图
[0014]附图3本实用新型膨胀后蠕虫石墨除硫装置剖视图
[0015]附图4本实用新型布料装置构造俯视图
[0016]附图5本实用新型布料装置之棘辊主视图
[0017]附图6本实用新型压延装置示意图
[0018]附图7本实用新型压延装置之压延机主视图
[0019]附图8本实用新型压延装置之压延机左视图
[0020]附图9本实用新型压延装置之压延机右视图
[0021]附图10本实用新型压延装置之压辊主视图
[0022]附图11本实用新型压延装置之压辊A-A剖视图
[0023]附图12本实用新型卷纸装置构造主视图
[0024]附图13本实用新型卷纸装置右视图

【具体实施方式】
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[0025]以下提供一种由说明书附图所表达的【具体实施方式】。
[0026]新型超薄柔性石墨纸生产线，包括石墨膨胀装置1、脱硫装置11、布料装置41、压延装置24和卷纸装置44五大部分。
[0027]石墨膨胀装置I如附图2所示，采用圆柱筒体立式膨胀炉I'，其由壳体2、其内依次为保温棉层3、保温砖层4、电热管5、电极材料膨胀管6构成，膨胀管管腔为石墨膨胀通道7。膨胀炉顶部设有加料口 9，加料口与加料铰龙连接，底部设有出料口 10，通过管道连接除硫器加料口。保温砖采用莫来石砖。电热管采用U形娃碳棒或娃钥棒电热管。电极材料膨胀管由石墨电极材料制成。现有膨胀炉均采用燃油或燃气加热，易造成对石墨的污染。且采用卧式膨胀炉，石墨在通过膨胀管腔时，易产生管内上下石墨密度不均，从而造成膨胀不匀，将直接影响石墨纸压延质量。本发明采用立式膨胀炉，高纯酸化石墨原料经铰龙由炉顶部进料口 9进入炉内，经管腔上部锥帽8分散，在管内均布降落，达到膨胀温度时瞬间膨胀为石墨蠕虫，膨胀充分、均匀。
[0028]脱硫装置11为固、气分离除硫器11'，其上半部为圆柱筒体，下半部呈扁下口锥体状。筒体顶部固定有进风轴套盒15，进风轴套盒通过管道16'连接空气净化装置16。竖向空心轴13纵穿进风轴套盒，其上端连接电机14输出轴，其下端连接筒体内多孔喷气管架17，处于进风轴套盒内的空心轴部分其轴壁设有若干进气通孔。多孔喷气管架之下设有水平滤网18。除硫器筒体一侧设有进料口 12，顶部设有引风口通过引风管19'连接引风机19。除硫器底部连接出料关风机21，关风机底部具有出料口 23。蠕虫石墨料由进料口进入筒体内，在引风机抽力作用下，料向上流动。筒顶部电机带动空心轴和其下端的多孔喷气管架17旋转，净化空气经管道进入进风轴套盒15，再经轴壁孔进入空心轴内，并由旋转的十字形多孔喷气管架17的多孔喷出，喷出的空气将蠕虫石墨下压于滤网18之下，在重力作用下下落的蠕虫石墨落入关风机21内。因下压蠕虫石墨的空气经过了净化，避免了采用未净化空气对高纯石墨纯度的影响。随料一同进入筒体内的气体和下压气体经由管道19'被引风机引出。石墨在高温膨胀过程，硫化物杂质将分解成气态硫氧化物，一同被引风机引出，使石墨与杂质硫分离，实现了石墨的除硫提纯。关风机内安装一转动叶轮，其叶片边缘靠近关风机壳体内壁，呈密封状态的慢速转动，转动过程石墨蠕虫料经出料口排出，同时转动的叶轮叶片使除硫器底部处于封闭状态。
[0029]所述布料装置41，包括设于除硫器底部出料关风机出料口 23下方的布料槽41，以及安装于布料槽内的布料棘辊42，本实施方式布料棘辊设有2个，布料棘辊之前还设有拨料板61和布料闸板62。布料棘辊表面密布棘针43，棘针沿布料辊表面螺旋线方向依次密排。蠕虫石墨料先经过拨料板和布料闸板呈一层均布料坯，再经过转动的布料棘辊由其表面密布的棘针43的划拨布料，使料进一步被铺匀。现有的布料棘辊棘针为无规则的密排，而本实用新型布料棘辊表面棘针是沿布料辊表面螺旋线方向依次密排，棘辊转动过程将使料在纵向和横向二个方向产生划拨布料微移动，使坯料层铺的更匀，厚薄一致。
[0030]所述压延装置24由依次排列的多台压延机24'构成。每个压延机见附图7、8、9所示，由主动压辊26、从动压辊27、压辊传动机构以及二压辊间压延间隙调整机构构成。压辊传动机构见附图7和9所示，包括安装于主动压辊轴端的主动齿轮31与第一从动齿轮32相啮合，第一从动齿轮32与第二从动齿轮33相啮合，第二从动齿轮33与安装于从动压辊轴端的从动齿轮34相啮合。驱动电机29连接变速箱30，变速箱输出轴即为主动链轮轴，亦即为主动压辊轴。二压辊间压延间隙调整机构如附图7和8所示，包括设于二侧机架内安装从动压辊辊轴的轴承盒36、轴承盒与其上第一蜗轮蜗杆机构35之螺杆36'螺纹连接、轴承盒处于二侧滑轨37间可上下移动调节，改变二压辊之间间隙。压延间隙调整机构还包括与轴承盒倾斜的下底边相滑动配合的具有倾斜上表面的架状滑块38、架状滑块具有平直的下底面与其下平直机架板滑动配合、菜状滑块38与机架一侧的第二蜗轮蜗杆机构40之螺杆39螺纹连接，可使菜状滑块左右移动调节。压延间隙调整机构还包括其电控装置，由设于石墨纸60上下的激光测厚仪58、激光测厚仪其输出连接智能控制器59、智能控制器之输出分别连接第一蜗轮蜗杆装置35之伺服电机35'和第二蜗轮蜗杆装置40之伺服电机40,构成。所述智能控制器为PLC智能控制器。运行时，若设定压延石墨纸的厚度之上下限为0.02-0.06mm,当压延过程侧厚数据大于0.06mm时，偏差为正值，PLC智能控制器先后输出控制信号至第二蜗轮蜗杆装置伺服电机40'和第一蜗轮蜗杆装置伺服电机35'，先使伺服电机40'正转，使架状滑块右移，紧接着使伺服电机35'反转，使轴承盒下移、上压辊27下移，使二压辊间隙减小，压延石墨纸变薄。当所侧厚度数据回到正常设定范围，PLC智能控制器无输出信号，诸调节停止。当压延过程侧厚数据小于0.02mm时，偏差为负值，PLC智能控制器先后输出控制信号至第一蜗轮蜗杆装置伺服电机35'和第二蜗轮蜗杆装置伺服电机40'，先使伺服电机35'正转，使轴承盒上移、上压辊27上移，使二压辊间隙增大，紧接着伺服电机40'反转，使菜状滑块左移，以与上移的轴承盒下底面相配合接触。当侧厚数据回到正常设定范围，PLC智能控制器无输出信号，诸调节停止。如此达到压延过程自动控制石墨纸厚度的目的。
[0031]本实用新型所述压延装置包括压延机6-10台，本实施方式为6台。六台压延机其压辊之直径可分为大、小直径二组，安装大直径压辊的压延机与安装小直径压辊的压延机相间设置，本实施方式第1、3、5台为大直径压辊压机，第2、4、6为小直径压辊压机，所述大直径压棍其直径为400mm-450mm,小直径压棍其直径为350mm-400mm。因所压制石墨纸有一定回弹性，采取一紧一松的压制工艺，可有利于平抑回弹，压延更匀整，质量好。本发明压延装置之压辊呈中凸圆柱形，即其中间直径略大于其二端直径，其差为0.02-0.06mm，此压辊更有利于压延、延展。本实用新型之压辊采用铬、镍、锰合金，硬度高。
[0032]所述卷纸装置44如附图12和13所示，包括机架44'和装于机架上的气涨轴45，气涨轴一端连接磁粉离合器52,磁粉离合器连接从动链轮53,从动链轮与电机输出链轮54相连接。气涨轴、磁粉离合器、链传动机构等分别设有二套，当一个气涨轴卷满纸，卸下来，由另一个气涨轴接着卷纸。气涨轴一端有气咀47，充气时气涨块张开，可卷纸，泄气后气涨块缩回，可抽出气涨轴。气涨轴一端为半圆形轴头48,与一侧支架轴承之半圆支撑碗相扣合转动。卸轴时，将支架底部固定钉50拔出，支架即可绕铰链49向一侧歪倒，将卷满纸的气涨轴取下。气涨轴另一端经联轴器51通过轴承装于支架上。
【权利要求】
1.新型超薄柔性石墨纸生产线，包括石墨膨胀装置(I)、脱硫装置(11)、布料装置(41)、压延装置(24)和卷纸装置(44)，其特征是，所述石墨膨胀装置(I)为立式膨胀炉(Ii )，圆柱筒体，由壳体(2)、其内依次为保温棉层(3)、保温砖层(4)、电热管(5)、电极材料膨胀管(6)构成，电极材料膨胀管管腔为石墨膨胀通道(7)，膨胀炉顶部设有加料口(9)，底部设有出料口(10)。2.根据权利要求1所述新型超薄柔性石墨纸生产线，其特征是，所述脱硫装置(11)为固、气分离除硫器(1P )，其上半部为圆柱筒体，下半部呈扁下口锥体状；筒体顶部固定有进风轴套盒(15)，进风轴套盒连接空气净化装置(16);竖向空心轴(13)纵穿进风轴套盒，空心轴上端连接电机(14)输出轴，其下端连接筒体内多孔喷气管架(17);处于进风轴套盒内的空心轴部分其轴壁具有进气通孔；多孔喷气管架之下设有水平滤网(18);除硫器筒体一侧设有进料口(12)，顶部设有引风口(19')连接引风机(19);除硫器底部连接出料关风机(21)，出料关风机底部具有出料口(23)。3.根据权利要求1所述新型超薄柔性石墨纸生产线，其特征是，所述布料装置(41)，包括布料槽(41,)和布料槽内安装的布料棘辊(42)，布料棘辊表面密布棘针(43)，所述棘针沿布料棘辊表面螺旋线方向依次密排。4.根据权利要求1所述新型超薄柔性石墨纸生产线，其特征是，所述压延装置(24)由依次排列的多台压延机(24')组成，每台压延机由主动压辊(26)、从动压辊(27)、压辊传动机构以及二压辊间压延间隙调整机构构成，所述压辊传动机构包括安装于主动压辊轴端的主动齿轮(31)与第一从动齿轮(32)相啮合，第一从动齿轮(32)与第二从动齿轮(33)相啮合，第二从动齿轮(33)与安装于从动压辊轴端的从动齿轮(34)相啮合； 二压辊间压延间隙调整机构包括设于二侧机架内安装从动压辊辊轴的轴承盒(36)、轴承盒与其上第一蜗轮蜗杆机构(35)之螺杆(36')螺纹连接、轴承盒处于二侧滑轨(37)间可上下移动；还包括与轴承盒倾斜的下底边相滑动配合的具有倾斜上表面的菜状滑块(38)、菜状滑块(38)与安装于机架一侧的第二蜗轮蜗杆机构(40)之螺杆(39)螺纹连接，使菜状滑块可左右移动；还包括压延间隙调整机构之电控装置，由设于石墨纸￠0)上下的激光测厚仪(58)、激光测厚仪其输出连接智能控制器(59)、智能控制器之输出分别连接第一蜗轮蜗杆装置(35)之伺服电机(35')和第二蜗轮蜗杆装置(40)之伺服电机(40')构成。5.根据权利要求1所述新型超薄柔性石墨纸生产线，其特征是，所述卷纸装置(44)，包括机架(44')和装于机架上的气涨轴(45),气涨轴一端连接磁粉离合器(52)、磁粉离合器连接从动链轮(53)、从动链轮与电机输出链轮(54)相连接。6.根据权利要求4所述一种新型超薄柔性石墨纸生产线，其特征是，所述依次排列的多台压延机(24')为6-10台，所述多台压延机其压辊之直径分为大、小径二组，安装大直径压辊的压延机与安装小直径压辊的压延机相间排列设置，所述大直径压辊其直径为400mm-450mm,小直径压棍其直径为350mm-400mm。7.根据权利要求6所述新型超薄柔性石墨纸生产线，其特征是，所述压辊呈中凸圆柱形，其中间直径略大于其二端直径，其差为0.02-0.06mm。
【文档编号】C01B31-04GK204281318SQ201420262420
【发明者】代东奇, 代建禄 [申请人]青岛久正源机械有限公司