[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

说明书

一种石墨烯传热增强多层复合管生产设备及方法，外层为金属管，中间层石墨烯/酚醛树脂，内层为酚醛树脂；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。该设备具有生产效率高、复合层致密、结合强度高等优点。

技术领域

本发明涉及到一种复合管材的成型设备，尤其涉及到一种石墨烯传热增强多层复合管生产设备及方法。

背景技术

复合管由于外层和内衬层可以采取特性各异的材料制成，外层管负责承压和刚性支撑的作用，内衬层则承担耐腐蚀、耐磨损等作用。外层管可以根据输送介质的流量和压力要求，选用不同通径和壁厚的金属管材，例如：热镀锌钢管、直缝焊管、螺旋管、低中压流体输送用无缝钢管、高压锅炉及石油裂化用无缝管钢管、管线管等。根据输送介质化学成分，内衬层选用不同的耐腐蚀合金或其它材料。内衬材料主要以不锈钢、铜基合金、镍基合金、钛合金、双相不锈钢等新型高耐磨、腐蚀合金为主。但双金属复合管一般先各自成型，然后再经清洗+塑性加工复合的方法，其技术路线较长且复杂、成本较高。

而涂塑复合金属管是以焊接管、无缝管为基材，内外壁涂敷环氧树脂或聚乙烯粉末，是防腐、耐侵蚀、无毒、无辐射的绿色环保管材，应用于各种流体输送。这种金属/塑料复合管同时具有阻氧作用，可直接用于直饮水工程，而其内外层又是塑料材质，具有非常好的耐腐蚀性。涂塑复合金属管具有如此优良的性能，使得其用途非常广泛，在石油、天然气输送、工矿用管、饮水管、排水管等等各种领域均可以见到其身影。

但在一些磨损、腐蚀严重的场合下，并且需要热力交换场合，那么这种内衬层为树脂因其导热差，而双金属复合管则因耐腐蚀能力相对较差，这两类复合管均不太合适于这类工况下使用。

发明内容

本发明针对内衬树脂复合管和双金属复合管的以上不足，提出一种石墨烯传热增强多层复合管生产设备及方法，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，酚醛树脂层的厚度为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，树脂层厚度为0.05-0.2 mm。

所述添加了石墨烯的酚醛树脂，石墨烯的添加方式为：石墨烯通过筛子筛分加入强力搅拌的酚醛树脂之中；

本发明的生产工艺原理为，在自转并轴向移动的金属管内，采用轴承和钢丝刷内置有相对静止的硬质管、及树脂和复合树脂2个喷嘴，喷嘴通过硬质管分别与金属管外的树脂泵和复合树脂泵相连，这样硬质管和喷嘴便隔离了金属管的旋转和轴向移动；同时，钢丝刷起清洁、粗糙金属管内表面的作用，添加了石墨烯的复合树脂和树脂经泵、硬质管、喷嘴，喷涂于金属管内表面，金属管在自转和轴向移动的同时，逐步进入加热固化装置内加热，待树脂基本丧失流动性后，金属管停止旋转后转入固化区其它段继续固化，制成多层复合管。

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。

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。