專利名稱：納米碳結(jié)構(gòu)材料的自動化連續(xù)制取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料制取設(shè)備類，尤其涉及納米碳結(jié)構(gòu)材料的制取設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，制取納米碳結(jié)構(gòu)材料的方法多種多樣，其中真空碳弧燃燒合成法最為普遍，然而其設(shè)備占地面積大，單臺設(shè)備約需100m2。真空碳弧燃燒合成時使用2000mm×40mm×40mm的碳極，成本昂貴，每根約2000美圓。同時，耗電大，需要30kVA/h電能；制備過程中碳也不能充分燃燒，成品率低，僅為所燒碳的3～4‰。并且，制備過程中弧長不能實現(xiàn)自動控制，忽長忽短，易于斷弧，造成碳弧燃燒合成過程中時常中斷。而且，設(shè)備不能自動供料，一根碳極燒完后需仃止，重新填料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種納米碳結(jié)構(gòu)材料的自動化連續(xù)制取設(shè)備，解決上述難題，以實現(xiàn)各種納米碳結(jié)構(gòu)合成材料連續(xù)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的納米碳結(jié)構(gòu)材料的自動化連續(xù)制取設(shè)備，其真空室由真空夾室和真空內(nèi)室構(gòu)成，真空夾室由管道連通至水冷裝置，真空內(nèi)室由管道分別連通至真空裝置、供氣裝置。真空室上設(shè)置有送棒裝置，送棒裝置位于真空內(nèi)室里部的一端設(shè)置有陽極，真空內(nèi)室的送棒裝置一端陽極的對過處設(shè)置有陰極。控制箱由導(dǎo)線分別與電源、真空裝置、水冷裝置連接。電源并由導(dǎo)線分別與陽極、陰極連接。反饋裝置還由導(dǎo)線分別與陽極、陰極、控制箱連接。
由于本發(fā)明采用了以上的技術(shù)方案，因而具有以下的優(yōu)點1，燃弧電流和電壓按給定值自動維持恒定，電弧燃燒過程穩(wěn)定，不易斷??；電弧電源選用具有徒降外特性的直流電源。通過反饋裝置監(jiān)測電弧電壓，維持電弧電流和電壓恒定。
2，送棒裝置按用戶需要可裝卡不同根數(shù)的碳棒，并連續(xù)自動送進碳棒。當一根碳棒燃燒完了之后，旋梭輪自動轉(zhuǎn)動，將下一根碳棒送入，從而實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化。
3，自動引燃時，電弧依靠送棒裝置的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)自動引弧，只要一開機電弧就會自動點燃。一根碳棒燒完后，下一根碳棒又會自動引燃，實現(xiàn)了生產(chǎn)的自動化。
4，納米碳結(jié)構(gòu)合成材料的產(chǎn)率高。在同樣電流的情況下，選用小直徑的碳棒可使電流密度增大，使碳棒充分燃燒，所獲取的納米碳結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)率、質(zhì)量大幅度提高。
5，耗電量小，在同樣電流密度的情況下，小直徑碳棒所需電流小，這樣就使耗電量顯著減小。
6，節(jié)約外匯。2000mm×40mm×40mm的碳棒國內(nèi)無貨供應(yīng)，只能依賴進口；而小直徑的碳棒(Φ6-20mm)國內(nèi)有多家廠商供貨，這就無須進口，且價格低，降低了成本。
7，設(shè)備占地面積小，僅需8m2。


圖1是本發(fā)明的一種設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意框圖；圖2是圖1中的一種送棒裝置的形狀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中的一種旋梭輪的形狀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1，真空室 2，送棒裝置3，陽極4，陰極5，電機6，電源 7，控制箱 8，真空裝置9，反饋裝置10，供氣裝置11，水冷裝置 12，碳弧 13，碳棒 14，壓輪 15，滾輪16，主軸 17，旋梭輪 18，真空夾室 19，真空內(nèi)室具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施作如下詳述在圖1中，納米碳結(jié)構(gòu)材料的自動化連續(xù)制取設(shè)備，其真空室1由真空夾室18和真空內(nèi)室19構(gòu)成。真空室1上設(shè)置有送棒裝置2，送棒裝置2位于真空內(nèi)室19里部的一端設(shè)置有陽極3，真空內(nèi)室19的送棒裝置2一端陽極3的對過處設(shè)置有陰極4?？刂葡?由導(dǎo)線分別與電源6、真空裝置8、水冷裝置11連接。電源6并由導(dǎo)線分別與陽極3、陰極4連接，反饋裝置9還由導(dǎo)線分別與陽極3、陰極4、控制箱7連接。
在上述結(jié)構(gòu)中，真空室1由金屬材料制成兩壓力容器，相互套合后構(gòu)成真空夾室18和真空內(nèi)室19。真空夾室18內(nèi)由管道連通至水冷裝置11。真空內(nèi)室18內(nèi)由管道分別連通至真空裝置8、供氣裝置10。其中，水冷裝置11接有水壓開關(guān)，其水壓開關(guān)的外端與自來水或其它水源連通，用于納米碳結(jié)構(gòu)材料的自動化連續(xù)制取工作時對高溫真空室1和陽極3、陰極4的冷卻。真空裝置8由機械泵和擴散泵組成，用于形成真空內(nèi)室18的真空工作狀態(tài)；其機械泵可選用4ZX4型。供氣裝置1由惰性容器體和調(diào)節(jié)閥門構(gòu)成，用于納米碳結(jié)構(gòu)材料的自動化連續(xù)制取工作時輸入所需的氬氣、氦氣或其它惰性氣體。電源6用于將市電輸入的220V，或380V的交流電，經(jīng)降壓、整流后成為陽極3、陰極4所需的60-100V的直流工作電源，和控制箱7所需的控制工作電源。反饋裝置9由設(shè)置在陽極3、陰極4處的電壓傳感器和裝置內(nèi)的放大電路構(gòu)成，用于控制納米碳結(jié)構(gòu)材料自動連續(xù)制取時陽極3、陰極4之間所需的工作電壓。
在圖2、圖3中，送棒裝置2由旋梭輪17、主軸16、壓輪14、滾輪15、電機5構(gòu)成。主軸16的兩邊設(shè)置有固定連接的旋梭輪17。旋梭輪17可制成圓形，其圓形邊部設(shè)置有5只圓孔用于放置長條形碳棒13。兩旋梭輪17的側(cè)面分別設(shè)置有一槽口，槽口內(nèi)裝置有壓輪14，壓輪14的外圓部設(shè)置有與碳棒13外部形狀相配的壓槽，用于壓緊碳棒13向真空內(nèi)室19輸送。兩旋梭輪17之間設(shè)置有三只滾輪15，三只滾輪15中間的主動輪與電機5配置連接，其配置連接方式可采用磨擦緊壓式，也可采用皮帶、齒輪傳動式。當電機5受控旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動滾輪15調(diào)節(jié)碳棒13向真空內(nèi)室19輸送。
本發(fā)明在實際制造和使用過程中，首先在送棒裝置2上安置碳棒13，和調(diào)節(jié)陽極3、陰極4的距離，及由水冷裝置11向真空室1的真空夾室18內(nèi)輸入冷卻水。而后由控制箱7向真空裝置8輸出控制信號，由真空裝置8對真空室1的真空內(nèi)室19抽真空；及由供氣裝置10向真空內(nèi)室19輸入納米碳結(jié)構(gòu)材料的自動化連續(xù)制取工作時所需的氬氣、氦氣或其它惰性氣體。然后由控制箱7向電源6、反饋裝置9輸出控制信號，由電源6向陽極3、陰極4輸出納米碳結(jié)構(gòu)材料連續(xù)制取工作時所需的直流工作電源。及由反饋裝置9對陽極3、陰極4之間的直流工作電壓、溫度、碳棒13的用量進行監(jiān)控。當陽極3、陰極4之間的碳弧12的溫度過高或過低、直流工作電壓過高或過低時，向控制箱7反饋監(jiān)控信號，由控制箱7向電源6、送棒裝置2、真空裝置8等分別或同時輸出信號，調(diào)節(jié)陽極3、陰極4的距離、直流工作電壓、真空內(nèi)室19的真空度，和由送棒裝置2調(diào)節(jié)碳棒13的使用量。當送棒裝置2的碳棒13使用完后，控制箱7向送棒裝置2的電機5發(fā)出控制信號，電機5驅(qū)動旋梭輪17旋轉(zhuǎn)一角度，將新的一根碳棒13送入壓輪14，并輸入到真空內(nèi)室19的陽極3處，保證納米碳結(jié)構(gòu)材料連續(xù)制取正常工作。
本發(fā)明在使用過程中，碳棒13可選用≥Φ8mm的碳棒，也可用Φ10-50mm的普通國產(chǎn)碳棒。電機5可采用普通的步進式伺服電機。
權(quán)利要求
1.一種納米碳結(jié)構(gòu)材料的自動化連續(xù)制取設(shè)備，其特征在于，真空室由真空夾室和真空內(nèi)室構(gòu)成，真空夾室由管道連通至水冷裝置，真空內(nèi)室由管道分別連通至真空裝置、供氣裝置；真空室上設(shè)置有送棒裝置，送棒裝置位于真空內(nèi)室里部的一端設(shè)置有陽極，真空內(nèi)室的送棒裝置一端陽極的對過處設(shè)置有陰極；控制箱由導(dǎo)線分別與電源、真空裝置、水冷裝置連接；電源并由導(dǎo)線分別與陽極、陰極連接，反饋裝置還由導(dǎo)線分別與陽極、陰極、控制箱連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米碳結(jié)構(gòu)材料的自動化連續(xù)制取設(shè)備，其特征在于，送棒裝置由旋梭輪、主軸、壓輪、滾輪、電機構(gòu)成，主軸的兩邊設(shè)置有旋梭輪，旋梭輪的側(cè)面設(shè)置有壓輪；兩旋梭輪之間設(shè)置有數(shù)只滾輪，數(shù)只滾輪中的主輪與電機配置連接。
全文摘要
本發(fā)明其真空室由真空夾室和真空內(nèi)室構(gòu)成，真空夾室由管道連通至水冷裝置，真空內(nèi)室由管道分別連通至真空裝置、供氣裝置。真空室上設(shè)置有送棒裝置，送棒裝置位于真空內(nèi)室里部的一端設(shè)置有陽極，真空內(nèi)室的送棒裝置一端陽極的對過處設(shè)置有陰極?？刂葡溆蓪?dǎo)線分別與電源、真空裝置、水冷裝置連接。電源并由導(dǎo)線分別與陽極、陰極連接。反饋裝置還由導(dǎo)線分別與陽極、陰極、控制箱連接。具有1.通過反饋裝置監(jiān)測電弧電壓，維持電弧電流和電壓的恒定及連續(xù)自動送進碳棒。2.選用小直徑的碳棒可使電流密度增大，使碳棒充分燃燒，提高了納米碳結(jié)構(gòu)材料的產(chǎn)率、質(zhì)量。3.設(shè)備耗電量小，所用碳棒無需進口降低了成本，占地僅需8m
文檔編號C01B31/02GK1398779SQ0212149
公開日2003年2月26日 申請日期2002年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月26日
發(fā)明者秦伯雄, 柳剛, 孫月海, 范榮煥, 賈安東 申請人:天津大學(xué)