[发明专利]一种石墨烯传热增强多层复合管生产设备及方法

权利要求书

1.一种石墨烯传热增强多层复合管生产设备及方法，其特征在于，所述石墨烯传热增强多层复合管生产设备由操作与控制系统、硬质管、金属管旋转装置、挡环、硬质管支撑轴承、钢丝刷、金属管支撑架、复合树脂喷嘴、树脂喷嘴、传动轮、加热固化装置、传动带、移动电机、移动导轨、树脂泵、复合树脂泵组成；

进一步，所述多层复合管为三层结构，外层为金属管，其金属管的内径不小于25mm，中间层为添加了石墨烯的酚醛树脂，其厚度为0.1-1mm，酚醛树脂层石墨烯的质量百分比为0.5-8%wt，内层为酚醛树脂，厚度为0.05-0.2 mm；

进一步，所述石墨烯的添加方式为，石墨烯通过筛子筛分方式加入强力搅拌的树脂之中；

所述移动电机通过传动轮、传动带，带动金属管旋转装置和金属管支撑架的支座在移动导轨上作往复移动，支座的移动采用行程控制器和延时控制器联动移动电机来控制，工作状态时，金属管固定于金属管旋转装置和金属管支撑架，金属旋转装置提供金属管的旋转动力，金属支撑架则可被动旋转，且金属管支撑架的数量不小于1；

所述金属管旋转装置为组合机构，包含旋转电机、轴承、轴、金属管卡紧装置、支座，旋转电机固定于支座，轴通过轴承固定于支座，金属管卡紧装置通过机械连接方式与轴连接，旋转电机通过传动机构带动轴旋转，金属管卡紧装置采用刚性三爪或四爪卡盘的结构形式；

所述金属管支撑架包括支座、轴承、金属管固定装置，金属管固定装置通过轴承固定于支座，金属管固定装置采用刚性三爪或四爪卡盘的结构形式，金属管固定装置与被固定金属管的接触部位采用柔性材料包覆；

所述钢丝刷在圆周方向为分段结构；

所述移动导轨为倾斜布置，后喷的金属管端处于相对较低位置，金属管旋转轴线与水平面的夹角为0-0.2rad，移动导轨长度不小于被喷涂金属管长度的2倍，其中移动导轨处于加热固化装置内的长度不小于移动导轨长度的一半；

所述加热固化装置为分段式结构，段与段之间采用隔热棉分开，第一段的工作温度为60-100℃，相连段之间的工作温度之差为20-40℃，加热固化装置的最高工作温度为不高于250℃。

2.根据权利要求1所述挡环，其特征在于，挡环和钢丝刷采用独立结构或一体结构，挡环主体部件为设置于轴承滚动体两侧面的环形薄片，环形薄片与轴承端面间隙不大于1mm，环形薄片与硬质管的外径的径向间隙有不大于0.5 mm。

3.根据权利要求1所述操作与控制系统，其特征在于，系统包含控制单元、显示单元、传感器单元及信号传输及转换单元，实现联动控制、参数调节与自动控制、参数显示功能；

进一步，所述传感器单元的监测对象包含硬质管的位移、金属管转速、硬质管移动速度、固化加热装置各段的温度、复合树脂泵及树脂泵的工作压力；

进一步，所述联动控制包含：支座位移联动复合树脂泵和树脂泵的启/停，支座位移和延时控制器联动控制移动电机、旋转电机；

参数显示功能包含加热固化各段的加热功率和温度、旋转电机转速、金属管轴向的移动速度、复合树脂泵工作压力、树脂泵工作压力、树脂剩余量；参数调节与控制包含复合树脂泵工作压力、树脂泵工作压力、旋转电机转速、加热固化装置各段功率和工作温度、金属管轴向的移动速度、金属管内壁喷涂完毕至停止旋转的时间。

4.根据权利要求1所述多层复合管生产方法，其特征在于，喷涂复合树脂和树脂时，金属管的自转速度为100-800 转/min，金属管轴向移动速度为0.05-0.5 m/s，添加固化剂后酚醛树脂25℃的黏度为0.05-0.10 Pa·s，树脂泵工作压力为0.2-1.5MPa，复合树脂泵工作压力为0.3-2MPa；

所述复合管的固化工艺分为两阶段，第一阶段为金属管喷涂开始直至旋转停止的时间为0.5-10 min，此时加热固化的工作温度为60-100℃，第二阶段，金属管停止旋转转入加热固化装置其它段，加热固化装置的工作温度为100-250℃，加热时间为0.5-2 h。