本實(shí)用新型屬于納米SiO2氣凝膠領(lǐng)域，具體涉及一種納米SiO2氣凝膠的層制備裝置。
背景技術(shù)：
納米SiO2氣凝膠是一種新型輕質(zhì)多孔材料，具有低密度、高孔隙率、低熱導(dǎo)率和高透光率、低折射率和低的聲傳播速度，是一種新型高效透光隔熱保溫和隔音材料。本產(chǎn)品具有高透光率和低熱導(dǎo)率，特別適合用于太陽(yáng)能光熱低溫平板熱水器、中溫平板集熱器、建筑玻璃窗等既要求透光又要求高效保溫的運(yùn)用場(chǎng)所。
目前國(guó)內(nèi)外制備納米SiO2氣凝膠主要采用溶膠凝膠法，通過(guò)超臨界干燥技術(shù)進(jìn)行氣液置換后形成氣凝膠，生產(chǎn)效率較低，生產(chǎn)成本高。美國(guó)ASPEN公司對(duì)氣凝膠隔熱的研究較早，主要針對(duì)柔性氣凝膠隔熱產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。國(guó)內(nèi)同濟(jì)大學(xué)側(cè)重于氣凝膠基礎(chǔ)研究，所制備的氣凝膠隔熱材料力學(xué)強(qiáng)度較小，成形性較差，只有少量的實(shí)際應(yīng)用；北京科技大學(xué)利用硅酸鈣石二次粒子與氣凝膠復(fù)合制備隔熱復(fù)合材料，仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，無(wú)工程應(yīng)用；納諾高科為代表的國(guó)內(nèi)從事氣凝膠隔熱材料研究、生產(chǎn)的企業(yè)起步較晚，技術(shù)力量薄弱，且全部采用溶膠-凝膠法。由于目前國(guó)內(nèi)外溶膠凝膠法生產(chǎn)的SiO2氣凝膠工藝流程長(zhǎng)，生產(chǎn)效率較低，且因國(guó)外的技術(shù)封鎖國(guó)內(nèi)產(chǎn)品品質(zhì)較差、成本高，極大制約了該產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用。中國(guó)是太陽(yáng)能光熱應(yīng)用的大國(guó)，而目前相關(guān)研究已證實(shí)：納米SiO2氣凝膠是未來(lái)高效低溫?zé)崴骱椭?、高溫平板集熱器革命性的關(guān)鍵核心材料，有廣闊的市場(chǎng)前景。為了更高效的制備納米SiO2氣凝膠，研發(fā)出通過(guò)等離子束蒸-凝法制備納米SiO2氣凝膠的方法。
目前沒(méi)有針對(duì)等離子束蒸-凝法制備納米SiO2氣凝膠的專用設(shè)備，導(dǎo)致了納米SiO2氣凝膠制備的效率以及質(zhì)量受到影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種納米SiO2氣凝膠的制備裝置，實(shí)現(xiàn)了專用于等離子束蒸-凝法制備納米SiO2氣凝膠的目的。
為了達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案：
一種納米SiO2氣凝膠的制備裝置，其特征在于：包括依次連接的層流等離子體發(fā)生裝置、汽化裝置、冷凝裝置和靜電吸附成型裝置；所述層流等離子體發(fā)生裝置，包括依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器和電弧通道結(jié)構(gòu)；所述氣路結(jié)構(gòu)包括依次連接的氣體輸入管、氣體混合腔和氣體輸出管；所述氣體輸出管與所述發(fā)生器的中心軸線重合；所述發(fā)生器包括陽(yáng)極結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在陽(yáng)極結(jié)構(gòu)底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極柱、陽(yáng)極帽以及在陽(yáng)極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導(dǎo)電彈簧和陽(yáng)極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)包括陰極柱和陰極罩；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)位于中心，沿陽(yáng)極結(jié)構(gòu)周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個(gè)陰極結(jié)構(gòu)；所述電弧通道結(jié)構(gòu)為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空；所述汽化裝置包括送粉器和汽化池，所述送粉器的送粉管通入汽化池；所述層流等離子體發(fā)生裝置和汽化池連接；送粉器和層流等離子體發(fā)生裝置位于同一軸心線上；所述汽化池底部設(shè)置有具有吸力的通管，通管與送粉管連接；所述靜電吸附成型裝置包括成型箱、基板、粒子輸入端、粒子分散機(jī)構(gòu)、高壓發(fā)生器、靜電發(fā)生器、基板軌道、基板進(jìn)端軌道和基板出端軌道；所述基板進(jìn)端軌道、基板軌道和基板出端軌道依次連接，且基板軌道位于成型箱內(nèi)部；所述基板位于基板軌道上，所述粒子分散機(jī)構(gòu)與基板相對(duì)設(shè)置，所述粒子輸入端與粒子分散機(jī)構(gòu)連接。
本實(shí)用新型所述功率調(diào)節(jié)器為過(guò)零型功率調(diào)節(jié)器。
本實(shí)用新型所述送粉器包括進(jìn)粉管、均勻室、烘干室和送粉管；進(jìn)粉管從均勻室的上方通入；均勻室內(nèi)部橫向設(shè)置有振動(dòng)篩；均勻室底部連接烘干室；烘干室底部連接送粉管；送粉管上設(shè)置有送粉嘴。
本實(shí)用新型所述粒子輸入端與靜電發(fā)生器絕緣連接。
本實(shí)用新型帶來(lái)的有益效果有：
1、本實(shí)用新型本實(shí)用新型通過(guò)依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器和電弧通道結(jié)構(gòu)，將層流等離子的產(chǎn)生和輸送一步完成，中間不需要中斷，減少能量的損失和危險(xiǎn)系數(shù)。氣路結(jié)構(gòu)通過(guò)氣體輸入管輸入氣體，在氣體混合腔進(jìn)行混合，對(duì)氣體進(jìn)行混合且讓氣體壓強(qiáng)穩(wěn)定，提高層流等離子產(chǎn)生的穩(wěn)定性。所述氣體輸出管與所述發(fā)生器的中心軸線重合；沿著中心軸線方向射入，這種設(shè)計(jì)起到了電弧引導(dǎo)的作用，并簡(jiǎn)化點(diǎn)火步驟、降低點(diǎn)火難度，實(shí)現(xiàn)工作氣體一次點(diǎn)火，同時(shí)保證層流電弧熱等離子體射流的穩(wěn)定性，避免了工作氣體波動(dòng)或調(diào)節(jié)工作氣體流量可能出現(xiàn)的斷弧現(xiàn)象。本實(shí)用新型的螺旋導(dǎo)電彈簧通電時(shí)，形成一個(gè)電磁壓縮環(huán)，起到壓縮等離子電弧的作用，也能使等離子電弧著弧點(diǎn)處于動(dòng)態(tài)均布狀態(tài)，延長(zhǎng)了陽(yáng)極的壽命和層流穩(wěn)定。陽(yáng)極噴嘴對(duì)電弧等離子體進(jìn)行機(jī)械壓縮。本實(shí)用新型的密封絕緣墊片使得電弧等離子體穩(wěn)定且集中，可形成高弧壓小電流層流長(zhǎng)束等離子弧，陽(yáng)極和陰極工作壽命長(zhǎng)。本實(shí)用新型的陰極結(jié)構(gòu)圍繞陽(yáng)極結(jié)構(gòu)等距離設(shè)置，增加反應(yīng)的均勻性和穩(wěn)定性。通過(guò)設(shè)置功率調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)生器的功率，從而調(diào)節(jié)層流等離子射束的長(zhǎng)短。在一定范圍內(nèi)，層流等離子射束的長(zhǎng)短與發(fā)生器的功率成正比。本實(shí)用新型的電弧通道采用雙層結(jié)構(gòu)，雙層保障密封性。內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空，等離子射流在真空環(huán)境中弧焰更長(zhǎng)。
2、本實(shí)用新型設(shè)置有送粉器和汽化池；送粉器將種納米SiO2送入汽化池中，發(fā)生器產(chǎn)生層流等離子射束，為納米SiO2粉末的汽化提供熱量；送粉器和發(fā)生器位于同一軸心線上，發(fā)生器產(chǎn)生的層流等離子射束與送粉管送出的粉末正面相碰，納米SiO2粉末受到高溫且熱量集中，完全、充分的被汽化。汽化池底部設(shè)置有具有吸力的通管，通管將汽化池內(nèi)的粉末物質(zhì)再吸收，運(yùn)送到送粉管，進(jìn)行再一次汽化，能夠讓納米SiO2粉末最大限度地被汽化。
3、本實(shí)用新型將基板從基板進(jìn)端軌道放置后旋轉(zhuǎn)到基板軌道，通過(guò)靜電發(fā)生器使得基板帶上靜電，通過(guò)粒子輸入端將納米SiO2粒子輸入，在高壓發(fā)生器產(chǎn)生的電場(chǎng)下靜電吸附成型在基板上。完成吸附成型的基板從基板出端軌道輸出。
附圖說(shuō)明
圖1為本實(shí)用新型的示意圖；
附圖標(biāo)記：1、發(fā)生器，2、電弧通道結(jié)構(gòu)，3，氣體輸入管，4、氣體混合腔，5、氣體輸出管，6、陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，7、陰極結(jié)構(gòu)，8、功率調(diào)節(jié)器，9、冷凝裝置， 13、汽化池，14、通管，15、進(jìn)粉管，16、均勻室，17、烘干室，18、送粉管， 24、成型箱，25、基板，26、粒子輸入端，27、粒子分散機(jī)構(gòu)，28、基板軌道，29、基板進(jìn)端軌道，30、基板出端軌道，31、高壓發(fā)生器，32、靜電發(fā)生器。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種納米SiO2氣凝膠的制備裝置，其特征在于：包括依次連接的層流等離子體發(fā)生裝置、汽化裝置、冷凝裝置9和靜電吸附成型裝置；所述層流等離子體發(fā)生裝置，包括依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器1和電弧通道結(jié)構(gòu)2；所述氣路結(jié)構(gòu)包括依次連接的氣體輸入管3、氣體混合腔4和氣體輸出管5；所述氣體輸出管5與所述發(fā)生器1的中心軸線重合；所述發(fā)生器1包括陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6包括陽(yáng)極柱、陽(yáng)極帽以及在陽(yáng)極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導(dǎo)電彈簧和陽(yáng)極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個(gè)陰極結(jié)構(gòu)7；所述電弧通道結(jié)構(gòu)2為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空；所述汽化裝置包括送粉器和汽化池13，所述送粉器的送粉管18通入汽化池13；所述層流等離子體發(fā)生裝置和汽化池13連接；送粉器和層流等離子體發(fā)生裝置位于同一軸心線上；所述汽化池13底部設(shè)置有具有吸力的通管14，通管14與送粉管18連接；所述靜電吸附成型裝置包括成型箱24、基板25、粒子輸入端26、粒子分散機(jī)構(gòu)27、高壓發(fā)生器31、靜電發(fā)生器32、基板軌道28、基板進(jìn)端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進(jìn)端軌道29、基板軌道28和基板出端軌道30依次連接，且基板軌道28位于成型箱24內(nèi)部；所述基板25位于基板軌道28上，所述粒子分散機(jī)構(gòu)27與基板25相對(duì)設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機(jī)構(gòu)27連接。
實(shí)施例2
一種納米SiO2氣凝膠的制備裝置，其特征在于：包括依次連接的層流等離子體發(fā)生裝置、汽化裝置、冷凝裝置9和靜電吸附成型裝置；所述層流等離子體發(fā)生裝置，包括依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器1和電弧通道結(jié)構(gòu)2；所述氣路結(jié)構(gòu)包括依次連接的氣體輸入管3、氣體混合腔4和氣體輸出管5；所述氣體輸出管5與所述發(fā)生器1的中心軸線重合；所述發(fā)生器1包括陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6包括陽(yáng)極柱、陽(yáng)極帽以及在陽(yáng)極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導(dǎo)電彈簧和陽(yáng)極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個(gè)陰極結(jié)構(gòu)7；所述電弧通道結(jié)構(gòu)2為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空；所述汽化裝置包括送粉器和汽化池13，所述送粉器的送粉管18通入汽化池13；所述層流等離子體發(fā)生裝置和汽化池13連接；送粉器和層流等離子體發(fā)生裝置位于同一軸心線上；所述汽化池13底部設(shè)置有具有吸力的通管14，通管14與送粉管18連接；所述靜電吸附成型裝置包括成型箱24、基板25、粒子輸入端26、粒子分散機(jī)構(gòu)27、高壓發(fā)生器31、靜電發(fā)生器32、基板軌道28、基板進(jìn)端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進(jìn)端軌道29、基板軌道28和基板出端軌道30依次連接，且基板軌道28位于成型箱24內(nèi)部；所述基板25位于基板軌道28上，所述粒子分散機(jī)構(gòu)27與基板25相對(duì)設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機(jī)構(gòu)27連接。
本實(shí)用新型所述功率調(diào)節(jié)器8為過(guò)零型功率調(diào)節(jié)器8。
實(shí)施例3
一種納米SiO2氣凝膠的制備裝置，其特征在于：包括依次連接的層流等離子體發(fā)生裝置、汽化裝置、冷凝裝置9和靜電吸附成型裝置；所述層流等離子體發(fā)生裝置，包括依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器1和電弧通道結(jié)構(gòu)2；所述氣路結(jié)構(gòu)包括依次連接的氣體輸入管3、氣體混合腔4和氣體輸出管5；所述氣體輸出管5與所述發(fā)生器1的中心軸線重合；所述發(fā)生器1包括陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6包括陽(yáng)極柱、陽(yáng)極帽以及在陽(yáng)極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導(dǎo)電彈簧和陽(yáng)極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個(gè)陰極結(jié)構(gòu)7；所述電弧通道結(jié)構(gòu)2為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空；所述汽化裝置包括送粉器和汽化池13，所述送粉器的送粉管18通入汽化池13；所述層流等離子體發(fā)生裝置和汽化池13連接；送粉器和層流等離子體發(fā)生裝置位于同一軸心線上；所述汽化池13底部設(shè)置有具有吸力的通管14，通管14與送粉管18連接；所述靜電吸附成型裝置包括成型箱24、基板25、粒子輸入端26、粒子分散機(jī)構(gòu)27、高壓發(fā)生器31、靜電發(fā)生器32、基板軌道28、基板進(jìn)端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進(jìn)端軌道29、基板軌道28和基板出端軌道30依次連接，且基板軌道28位于成型箱24內(nèi)部；所述基板25位于基板軌道28上，所述粒子分散機(jī)構(gòu)27與基板25相對(duì)設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機(jī)構(gòu)27連接。
本實(shí)用新型所述送粉器包括進(jìn)粉管15、均勻室16、烘干室17和送粉管18；進(jìn)粉管15從均勻室16的上方通入；均勻室16內(nèi)部橫向設(shè)置有振動(dòng)篩；均勻室16底部連接烘干室17；烘干室17底部連接送粉管18；送粉管18上設(shè)置有送粉嘴。
實(shí)施例4
一種納米SiO2氣凝膠的制備裝置，其特征在于：包括依次連接的層流等離子體發(fā)生裝置、汽化裝置、冷凝裝置9和靜電吸附成型裝置；所述層流等離子體發(fā)生裝置，包括依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器1和電弧通道結(jié)構(gòu)2；所述氣路結(jié)構(gòu)包括依次連接的氣體輸入管3、氣體混合腔4和氣體輸出管5；所述氣體輸出管5與所述發(fā)生器1的中心軸線重合；所述發(fā)生器1包括陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6包括陽(yáng)極柱、陽(yáng)極帽以及在陽(yáng)極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導(dǎo)電彈簧和陽(yáng)極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個(gè)陰極結(jié)構(gòu)7；所述電弧通道結(jié)構(gòu)2為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空；所述汽化裝置包括送粉器和汽化池13，所述送粉器的送粉管18通入汽化池13；所述層流等離子體發(fā)生裝置和汽化池13連接；送粉器和層流等離子體發(fā)生裝置位于同一軸心線上；所述汽化池13底部設(shè)置有具有吸力的通管14，通管14與送粉管18連接；所述靜電吸附成型裝置包括成型箱24、基板25、粒子輸入端26、粒子分散機(jī)構(gòu)27、高壓發(fā)生器31、靜電發(fā)生器32、基板軌道28、基板進(jìn)端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進(jìn)端軌道29、基板軌道28和基板出端軌道30依次連接，且基板軌道28位于成型箱24內(nèi)部；所述基板25位于基板軌道28上，所述粒子分散機(jī)構(gòu)27與基板25相對(duì)設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機(jī)構(gòu)27連接。
本實(shí)用新型所述粒子輸入端26與靜電發(fā)生器1絕緣連接。
實(shí)施例5
一種納米SiO2氣凝膠的制備裝置，其特征在于：包括依次連接的層流等離子體發(fā)生裝置、汽化裝置、冷凝裝置9和靜電吸附成型裝置；所述層流等離子體發(fā)生裝置，包括依次連接的氣路結(jié)構(gòu)、發(fā)生器1和電弧通道結(jié)構(gòu)2；所述氣路結(jié)構(gòu)包括依次連接的氣體輸入管3、氣體混合腔4和氣體輸出管5；所述氣體輸出管5與所述發(fā)生器1的中心軸線重合；所述發(fā)生器1包括陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6包括陽(yáng)極柱、陽(yáng)極帽以及在陽(yáng)極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導(dǎo)電彈簧和陽(yáng)極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽(yáng)極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個(gè)陰極結(jié)構(gòu)7；所述電弧通道結(jié)構(gòu)2為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層和雙層結(jié)構(gòu)中均充滿真空；所述汽化裝置包括送粉器和汽化池13，所述送粉器的送粉管18通入汽化池13；所述層流等離子體發(fā)生裝置和汽化池13連接；送粉器和層流等離子體發(fā)生裝置位于同一軸心線上；所述汽化池13底部設(shè)置有具有吸力的通管14，通管14與送粉管18連接；所述靜電吸附成型裝置包括成型箱24、基板25、粒子輸入端26、粒子分散機(jī)構(gòu)27、高壓發(fā)生器31、靜電發(fā)生器32、基板軌道28、基板進(jìn)端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進(jìn)端軌道29、基板軌道28和基板出端軌道30依次連接，且基板軌道28位于成型箱24內(nèi)部；所述基板25位于基板軌道28上，所述粒子分散機(jī)構(gòu)27與基板25相對(duì)設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機(jī)構(gòu)27連接。
本實(shí)用新型所述功率調(diào)節(jié)器8為過(guò)零型功率調(diào)節(jié)器8。
本實(shí)用新型所述送粉器包括進(jìn)粉管15、均勻室16、烘干室17和送粉管18；進(jìn)粉管15從均勻室16的上方通入；均勻室16內(nèi)部橫向設(shè)置有振動(dòng)篩；均勻室16底部連接烘干室17；烘干室17底部連接送粉管18；送粉管18上設(shè)置有送粉嘴。
本實(shí)用新型所述粒子輸入端26與靜電發(fā)生器1絕緣連接。