一种石墨烯采暖炉的制作方法

1.本发明涉及清洁采暖技术领域，尤其涉及一种石墨烯采暖炉。


背景技术：

2.石墨烯电热效应作为电热元件或称电加热器目前有两种：
3.第一种是用石墨烯粉末喷涂单板作成的电加热器，接上电源即可直接采暖，简单方便。缺点是能量密度小，版面面积大，占据房间面积大，功率小，热能力有限，只能应用于适合其热能力的场合。
4.第二种是在单直管状结构件的内壁喷涂石墨烯作成电热元件，插入容器中加热水，用于采暖或它用。缺点
⑴
内壁喷涂不方便，不容易保证涂层质量，涂层电参数不易或不能准确实现。
⑵
管外壁加热水，很难实现直流加热，因而相同功率的设备体积增加很大，使有限的建筑面积出现空间尴尬。
⑶
受管径尺寸限制，单管功率小，用途有限。
5.用高电阻电热合金丝作成的电热元件，即电加热器，用于电热水器及电锅炉或其他的加热用途，这种合金材料是为专项用途设计的。缺点：
⑴
资源贵重稀缺，如作为主要成分的ni、cr、ti、mo等，
⑵
其冶炼、轧制、拔丝以及用合金丝再作成电热元件，不仅耗费了大量的能源，而且难度也非常大，因而造价高，使电加热器的价格提高。另外如此高档的合金材料用于普通的采暖用途，是大材小用，是资源浪费。
⑶
在作成电热元件(电加热器)之后，其结构体的蓄热量增大，在停电之后产生较大的热惯性，给控制带来难度，使安全产生隐患。
⑷
使用条件严格，故障率高，一次过热或过烧后元件就全报废。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在现有用高电阻电热合金的电热元件制造电采暖炉，技术复杂，制造难度大，成本高的问题，而提出的一种石墨烯采暖炉。
7.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种石墨烯采暖炉，包括u型管，所述u型管的u型圆弧顶端设置有出接管，所述u型管与所述出接管两者一体成型，所述u型管的左侧管路为进水管，所述u型管的右侧管路为出水管，所述u型管的外表面喷涂有石墨烯涂层，所述石墨烯涂层的外侧设置有绝热绝缘涂层，所述石墨烯涂层与所述绝热绝缘涂层之间设置有电极引线，所述石墨烯涂层与所述电极引线通过石墨导电胶胶接，所述u型管通过紧固件固定连接在机壳上。
8.优选地，所述u型管为石英玻璃材质，所述出接管上套设有耐热硅胶接头a，所述耐热硅胶接头a上下两端通过喉箍a固定连接在出接管上，所述出接管的上方通过螺母a连接有接管a，所述螺母a固定连接在机壳上，所述接管a为金属管件。
9.优选地，所述进水管与所述出水管的结构两者相一致，所述出水管上套设有耐热硅胶接头b，所述耐热硅胶接头b的上下两端通过喉箍b固定连接在出水管上，所述出水管的下方通过螺母b固定连接有接管b，所述螺母b固定连接在机壳上，所述接管b为金属管件。
10.优选地，所述u型管圆弧顶的曲率处采用螺旋式波纹设计。
11.优选地，所述绝热绝缘涂层为防水隔热保温涂料，所述绝热绝缘涂层的导热系数小于0.03w/m.k。
12.优选地，所述石墨导电胶涂刷在电极引线的端子连接处，所述石墨导电胶为单组分加热固化型无机导电胶。
13.优选地，所述电极引线为高温镀银导线内芯和耐热绝缘硅胶外皮。
14.优选地，所述电极引线中的电极分布顺序为l-n-l-n-l-n的三相星接。
15.与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
16.1、本发明中，u型管内有被强制的水流经，通电后石墨烯涂层产生热效应，加热管内流动的水，形成直流式加热，加热的水经用户再回到u型管内再加热，形成循环，系统内水的热过程产生的气体经序1接管a泄出，相比常规的高电阻电热合金，石墨烯电热替代高电阻电热合金，可节省ni、cr、nb、ti、mo稀有矿产资源。而石墨烯成分只有碳，碳的资源丰富，分布广泛，容易取得，节省稀有矿产资源具有战略意义。
17.2、本发明中，在相同的功率下，石墨烯涂层质量很小，且碳的质量密度远远小于金属，因此，石墨烯涂层没有蓄热量，停电即降温，通电就升温，没有热惯性，因而也没有热惯性产生的危害，结构上石墨烯采暖炉是电热元件与采暖炉本体(容器)一体化结构，即石英玻璃管上涂石墨烯涂层为电热元件，而石英玻璃管本身又是采暖炉本体(容器)，使采暖炉结构简化，构件减少，制造简单，成本降低。
18.3.本发明与石墨烯内涂层相比，石墨烯外涂层施工方便，涂层电参数可准确实现。并石墨烯外涂层加热管内水，加热器工作在湍流加热方式下，同样的加热功率，易于实现采暖炉的微型化
附图说明
19.图1为本发明石墨烯采暖炉的主视图；
20.图2为本发明的电极分布图；
21.图3为本发明的电极引线接头；
22.图4为本发明的石墨烯涂层及电极引线断面结构；
23.图5为本发明的石墨烯采暖炉中u型管的结构图；
24.图6为本发明石墨烯采暖炉中接管a以及接管b的结构图；
25.图7为本发明耐热硅胶接头a和耐热硅胶接头b的结构图；
26.图8为本发明石墨烯采暖炉的立体图。
27.图例说明：1、u型管；2、出接管；201、耐热硅胶接头a；202、喉箍a；203、螺母a；204、接管a；3、进水管；4、出水管；401、耐热硅胶接头b；402、喉箍b；403、螺母b；404、接管b；5、石墨烯涂层；501、绝热绝缘涂层；502、电极引线；503、石墨导电胶；6、机壳。
具体实施方式
28.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可
以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
30.实施例1
31.如图1-8所示，一种石墨烯采暖炉，包括u型管1，所述u型管1的u型圆弧顶端设置有出接管2，所述u型管1与所述出接管2两者一体成型，保证水在u型管1和出接管2中的密封性，所述u型管1的左侧管路为进水管3，所述u型管1的右侧管路为出水管4，进水管3和出水管4也可以互换进出水方向形成水的循环，所述u型管1的外表面喷涂有石墨烯涂层5，所述石墨烯涂层5上分段做出电极端子，用于电极引线502的连接，所述石墨烯涂层5的外侧设置有绝热绝缘涂层501，所述石墨烯涂层5与所述绝热绝缘涂层501之间设置有电极引线502，所述石墨烯涂层5与所述电极引线502通过石墨导电胶503胶接，所述u型管1通过紧固件固定连接在机壳6上，
32.石墨烯是只有一个原子厚度的二维晶体，是由碳原子在其轨道上组成六角型呈蜂巢高质量晶格格栅的二维碳纳米材料。碳原子之间非常柔韧，施加外机械力时，碳原子面变形而碳原子不必重新排列来适应外力，可始终保持石墨烯二维晶体结构的稳定，表现出优越的力学性能和热学性能。
33.碳原子的电子在轨道中移动时，不因为晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子之间作用力十分强，在常温下即使周围碳原子发生挤撞，石墨烯中的电子受到的干扰也非常小，有超强导电性性。石墨烯的电性能优良，选择石墨烯电热效应作为热源可保证项目技术的成熟稳定。
34.由于其特殊晶体结构，使石墨烯尚有优异的光学、无噪声、无污染、无气味、使用寿命长等特性。
35.所述u型管1为石英玻璃材质，所述u型管1作为采暖炉的本体，即容器，流动的水由进水管3进入再从出水管4出，所述u型管1圆弧顶的曲率处采用螺旋式波纹设计，可有效地拨乱管内紊流，在一定的流速下即可形成湍流，使传热效果提高，同时让气泡迅速上浮排出，所述出接管2上套设有耐热硅胶接头a201，所述耐热硅胶接头a201上下两端通过喉箍a202固定连接在出接管2上，所述出接管2的上方通过螺母a203连接有接管a204，所述螺母a203固定连接在机壳6上，所述接管a204为金属管件，
36.所述进水管3与所述出水管4的结构两者相一致，所述出水管4与所述进水管3的进出水顺序可相互交换，即出水管4也可进水同时进水管3出水但进水管3于出水管4的进出水保持一致，保证形成稳定的水循环，所述出水管4上套设有耐热硅胶接头b401，所述耐热硅胶接头b401的上下两端通过喉箍b402固定连接在出水管4上，所述出水管4的下方通过螺母b403固定连接有接管b404，所述螺母b403固定连接在机壳6上，所述接管b404为金属管件。
37.其整个实施例1达到的效果为，在使用中，通过以二氧化硅为主要成分的石英玻璃作为u型管1，耐高温，热稳定性好，耐腐蚀，透光好，有优良的力学性能及优良的传递辐射和热传导性能，来自石墨烯涂层5的热通过石英玻璃管辐射并传递给管内流动的水，由于石英玻璃具有优良的热量辐射和传导性能，热量被迅速传递被水接受，可使石墨烯涂层5始终工作在较低的温度下，保证石墨烯涂层5零故障的正常工作及长久的工作寿命，相比常规的高电阻电热合金，石墨烯电热替代高电阻电热合金，可节省ni、cr、nb、ti、mo稀有矿产资源。而石墨烯成分只有碳，碳的资源丰富，分布广泛，容易取得，节省稀有矿产资源具有战略意义。
38.实施例2
39.如图1-8所示，所述绝热绝缘涂层501为防水隔热保温涂料，所述绝热绝缘涂层501的导热系数小于0.03w/m.k。
40.其整个实施例2达到的效果为，在电极引线502的外侧设置绝热绝缘涂层501，由于绝热绝缘涂层501的低导热系数，高反射率以及高发射率，使得来自石墨烯涂层5的热量被大量反射和发射回去，加上导热系数低的隔热作用，使热量表面热损很小，热损失小即设备的热效率高。
41.实施例3
42.如图1-8所示，所述石墨导电胶503涂刷在电极引线502的端子连接处，所述石墨导电胶503为单组分加热固化型无机导电胶
43.其整个实施例3达到的效果为，使电极引线502接头与石墨烯涂层5紧密连接，接头不发热，粘接性能好，端子无引弧，并接头牢固。
44.实施例4
45.如图1-8所示，所述电极引线502为高温镀银导线内芯和耐热绝缘硅胶外皮，所述电极引线502中的电极分布顺序为l-n-l-n-l-n的三相星接，所述电极引线502中的电极分布方式也可以做成角接的电极分布方式，
46.其整个实施例4达到的效果为，石墨烯涂层5被电极引线502作为端子分段分割，每段都有确定的功率，呈星接，保证了高加热效率。
47.工作原理：u型管1内有被强制的水流经，通电后石墨烯涂层5产生热效应，加热管内流动的水，形成直流式加热，加热的水经用户再回到u型管1内再加热，形成循环，系统内水的热过程产生的气体经序1接管a204泄出。
48.综上所述，本发明用由于石英玻璃具有优良的热量辐射和传导性能，热量被迅速传递被水接受，可使石墨烯涂层始终工作在较低的温度下，保证石墨烯涂层零故障的正常工作及长久的工作寿命，石墨烯涂层作成的电加热器要比高电阻电热合金的电加热器更耐高温，电热稳定性好，故障率低，寿命长，重量减小90％以上，成本可降低50％以上。减小经济损失和资源上的浪费，在相同的功率下，石墨烯涂层质量很小，且碳的质量密度远远小于金属，因此，石墨烯涂层没有蓄热量，停电即降温，通电就升温，没有热惯性，因而也没有热惯性产生的危害，结构上石墨烯采暖炉是电热元件与采暖炉本体(容器)一体化结构，即石英玻璃管上涂石墨烯涂层为电热元件，而石英玻璃管本身又是采暖炉本体(容器)，使采暖炉结构简化，构件减少，制造简单，成本降低，与石墨烯内涂层相比，石墨烯外涂层施工方便，涂层电参数可准确实现。并石墨烯外涂层加热管内水，加热器工作在湍流加热方式下，同样的加热功率，易于实现采暖炉的微型化。u型结构管内涂层很难实施和很难控制涂层的电参数，u型管比直管尺寸增大，喷涂面积相应加大，功率加大，应用场合比直管内喷涂扩大。
49.需要注意的是，本发明中使用的多种标准件均是可以从市场上得到的，非标准件则是可以特别定制，本发明所采用的连接方式比如螺栓连接、焊接等也是机械领域中非常常见的手段，发明人在此不再赘述。
50.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等
效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。