本實用新型涉及氣凝膠生產(chǎn)技術領域，更具體地涉及氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)。

背景技術：

氣凝膠是世界上已知的最輕的固體材料，因其具有極低的導熱系數(shù)，堅固耐用，耐高溫、防爆等特點，在航空航天、國防軍工、綠色建筑、新能源、環(huán)境治理、太陽能熱利用等領域有著廣闊的應用前景。被稱成為改變世界的神奇材料，列入20世紀90年代以來10大熱門科學技術之一，是具有巨大應用價值的軍民兩用技術。

氣凝膠因成分不同，主要有二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠、氧化鋯氣凝膠和碳氣凝膠等。當前，二氧化硅氣凝膠的絕熱性能最為引人注目，技術也最為成熟，國內(nèi)外氣凝膠的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展大多圍繞二氧化硅氣凝膠絕熱應用展開。

一般氣凝膠的生產(chǎn)系統(tǒng)包括配膠凝膠、老化、溶劑置換、超臨界干燥處理等模塊，運用這種系統(tǒng)生產(chǎn)氣凝膠，整體過程持續(xù)時間長，能耗高，還涉及大量的醇溶劑的輸入與排放，整個生產(chǎn)流程調(diào)集的人力物力均較大。

因此，本領域急需開發(fā)新的能耗低、產(chǎn)量大、生產(chǎn)效率高和產(chǎn)品可直接使用的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種能耗低，可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)。

在本實用新型中，本實用新型提供了一種氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

(a)原料供給模塊：包括供給硅源的第一儲器、供給催化劑的第二儲器以及供給醇溶劑的第三儲器；

(b)混合模塊：將原料供給模塊所供給的原料混合并制備醇凝膠；

(c)超臨界干燥模塊：通過干燥制備的醇凝膠生成氣凝膠；

(d)原料回收模塊：超臨界干燥模塊排出的醇溶劑回收用作原料；

(e)抽真空模塊：超臨界干燥后通過抽真空處理，去除氣凝膠中的雜質(zhì)和水分；以及

(f)封裝模塊：將氣凝膠產(chǎn)品進行真空封裝；

其中，所述原料供給模塊的第一儲器、第二儲器以及第三儲器通過管道向所述混合模塊輸送原料，所述混合模塊通過管道向所述超臨界干燥模塊輸送醇凝膠；

所述超臨界干燥模塊通過盤管向所述原料回收模塊排出醇溶劑，醇溶劑通過管道輸送至所述第二儲器作為原料；

所述超臨界干燥模塊與所述抽真空模塊連接，所述抽真空模塊通過傳送裝置將氣凝膠送入所述封裝模塊進行真空封裝。

在另一優(yōu)選例中，所述超臨界干燥模塊與所述抽真空模塊設置于同一反應容器中。

在另一優(yōu)選例中，所述超臨界干燥模塊與所述抽真空模塊設置于不同反應容器中，氣凝膠通過傳送裝置從所述超臨界干燥模塊送入所述抽真空模塊。

在另一優(yōu)選例中，所述第一儲器、第二儲器以及第三儲器分別通過管道與所述混合模塊連接。

在另一優(yōu)選例中，所述第一儲器、第二儲器以及第三儲器所連接的管道匯合后接入所述混合模塊。

在另一優(yōu)選例中，所述超臨界干燥模塊設置余熱利用裝置，用于利用乙醇的剩余熱量。

在另一優(yōu)選例中，所述混合模塊包括混合容器和安裝于所述混合容器的攪拌裝置。

在另一優(yōu)選例中，所述攪拌裝置通過馬達驅(qū)動。

在另一優(yōu)選例中，所述攪拌裝置的數(shù)量為多個。

在另一優(yōu)選例中，所述混合模塊還包括用于測定所述混合容器內(nèi)部溫度的溫度傳感器。

在另一優(yōu)選例中，所述超臨界干燥模塊包括超臨界反應容器和加熱裝置。

在另一優(yōu)選例中，在所述混合模塊之后，所述超臨界干燥模塊之前，設置預成型模塊。

所述預成型模塊包括預成型工裝，所述預成型工裝包括外部的剛性支撐結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的柔性包覆結(jié)構(gòu)。

在另一優(yōu)選例中，所述柔性包覆結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)涂有紅外反射層。

在另一優(yōu)選例中，所述預成型工裝內(nèi)放置有吸氣劑。

所述封裝模塊包括真空封裝設備，所述真空封裝設備包括三個部分：真空過渡進倉、真空工作倉以及真空過渡出倉；

其中，所述真空過渡進倉與所述真空工作倉之間設有第一真空隔離風門，所述真空工作倉與所述真空過渡出倉之間設有第二真空隔離風門；

所述第一真空隔離風門和所述第二真空隔離風門在所述真空封裝設備封裝工件時關閉，保證所述真空封裝設備工作時整體系統(tǒng)內(nèi)保持真空；

所述真空過渡進倉、所述真空工作倉以及所述真空過渡出倉內(nèi)設有導軌和機械抓取裝置，完成封裝工件的輸送移動和堆垛；

所述真空工作倉內(nèi)設有熱封設備，完成工件的封裝；

所述真空過渡進倉設有進料口，所述真空封裝設備工作時，待封裝的工件自所述進料口進入所述真空封裝設備進行封裝；

所述真空過渡出倉設有出料口，完成封裝后，工件從所述出料口退出所述真空封裝設備。

在另一優(yōu)選例中，所述真空工作倉內(nèi)設有機械壓合裝置和真空烘烤老化裝置，配合所述熱封設備完成工件的封裝和烘烤老化。

在另一優(yōu)選例中，所述真空工作倉隔離成兩個倉室，分別為真空烘烤室和真空封裝室。

在另一優(yōu)選例中，所述真空工作倉內(nèi)設有真空抽嘴。

在另一優(yōu)選例中，所述真空工作倉內(nèi)設有定位裝置和定時裝置，所述定時裝置和定位裝置控制待封裝的工件定時進出所述真空封裝設備，所述第一真空隔離風門和所述第二真空隔離風門定時關閉，所述封裝工件在設定的特定位置進行封裝和烘烤老化。

在另一優(yōu)選例中，所述真空隔離風門可進行遠程操作。

應理解，在本實用新型范圍內(nèi)中，本實用新型的上述各技術特征和在下文 (如實施例)中具體描述的各技術特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附圖說明

圖1為本實用新型一種典型的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖；

圖2為工裝剛性絲網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)；

圖3為工裝在超臨界反應釜內(nèi)的裝配示意圖；

圖4是氣凝膠生產(chǎn)工裝中各部分位置的相對關系，即反射層的位置和吸氣劑的配合示意圖；

圖5為氣凝膠工件封裝設備的示意圖。

附圖中各標記為：

1：真空過渡進倉；

2：真空工作倉；

3：真空過渡出倉；

4：第一真空隔離風門；

5：第二真空隔離風門；

6：導軌；

7：熱封設備；

8：進料口；

9：出料口；

10：真空烘烤室；

11：工裝料架；

12：第三真空隔離風門。

具體實施方式

本發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究，首次開發(fā)了一種能耗低、產(chǎn)量大、生產(chǎn)效率高的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)，該生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)的氣凝膠產(chǎn)品可直接使用。在此基礎上完成了本實用新型。

本實用新型開發(fā)的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)包括原料供給模塊、混合模塊、超臨界干燥模塊、原料回收模塊、抽真空模塊和封裝模塊；其中原料供給模塊包括供給硅源的第一儲器、供給催化劑的第二儲器以及供給醇溶劑的第三儲器，第一儲器、第二儲器以及第三儲器通過管道向混合模塊輸送原料，所述第一儲器、第二儲器以及第三儲器分別通過管道與所述混合模塊連接，或者所述第一儲器、第二儲器以及第三儲器所連接的管道匯合后接入所述混合模塊。由原料供給模塊提供的原料進入混合模塊混合并制備成醇凝膠?；旌夏K通過管道向所述超臨界干燥模塊輸送制備的醇凝膠，醇凝膠在超臨界干燥模塊被干燥生成氣凝膠。超臨界干燥后的氣凝膠通過抽真空處理，去除氣凝膠中的雜質(zhì)和水分，生成純凈的氣凝膠產(chǎn)品。隨后將氣凝膠產(chǎn)品輸送至封裝模塊進行封裝。

可選地，超臨界干燥模塊通過盤管向原料回收模塊排出醇溶劑，醇溶劑通過管道輸送至所述第二儲器作為原料，實現(xiàn)原料的循環(huán)利用。

可選地，在所述混合模塊之后，所述超臨界干燥模塊之前，設置預成型模塊。氣凝膠根據(jù)生產(chǎn)利用需要，在特定形狀的預成型工裝內(nèi)預成型，隨后進行干燥與封裝。封裝后的氣凝膠產(chǎn)品可直接使用。

本實用新型的主要優(yōu)點包括：

(a)本實用新型的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)，能耗低，生產(chǎn)效率高。

(b)本實用新型的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)，所生產(chǎn)的氣凝膠產(chǎn)品可直接使用，方便靈活。

(c)本實用新型的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，經(jīng)濟效益高。

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另外說明，否則百分比和份數(shù)是重量百分比和重量份數(shù)。

需要說明的是，在本專利的權利要求和說明書中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

實施例1

如圖1所示，本實用新型一種典型的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括原料供給模塊、混合模塊、超臨界干燥模塊、原料回收模塊、抽真空模塊和封裝模塊；其中原料供給模塊包括供給硅源的第一儲器、供給催化劑的第二儲器以及供給醇溶劑的第三儲器；混合模塊將原料供給模塊所供給的原料混合并制備醇凝膠；超臨界干燥模塊通過干燥制備的醇凝膠生成氣凝膠；原料回收模塊是將超臨界干燥模塊排出的醇溶劑回收用作原料；抽真空模塊是超臨界干燥后通過抽真空處理，去除氣凝膠中的雜質(zhì)和水分；以及封裝模塊將氣凝膠產(chǎn)品進行真空封裝。原料供給模塊的第一儲器、第二儲器以及第三儲器通過管道向混合模塊輸送原料，混合模塊通過管道向超臨界干燥模塊輸送醇凝膠；超臨界干燥模塊通過盤管向原料回收模塊排出醇溶劑，醇溶劑通過管道輸送至第二儲器作為原料；超臨界干燥模塊與抽真空模塊連接，抽真空模塊通過傳送裝置將氣凝膠送入封裝模塊進行真空封裝。第一儲器、第二儲器以及第三儲器分別通過管道與混合模塊連接。超臨界干燥模塊與抽真空模塊設置于同一反應容器中。

混合模塊包括混合容器和安裝于混合容器的攪拌裝置，攪拌裝置通過馬達驅(qū)動?；旌夏K還包括用于測定混合容器內(nèi)部溫度的溫度傳感器。

超臨界干燥模塊包括超臨界反應容器和加熱裝置。

本實用新型的氣凝膠生產(chǎn)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，經(jīng)濟效益高。

實施例2

本實用新型另一優(yōu)選的實施例還包括設置在混合模塊之后超臨界干燥模塊之前的預成型模塊。氣凝膠產(chǎn)品基本性質(zhì)是脆性的，在使用過程中極易損壞，破壞了氣凝膠的空間結(jié)構(gòu)，最終會影響氣凝膠的保溫性能。本實用新型進行了近終型預成型設計，從用戶的最終使用要求出發(fā)，設計相應形狀的工裝，凝膠及超臨界處理，真空干燥均在該工裝內(nèi)完成，直至產(chǎn)品完成最終的封裝成型。所述預成型模塊包括預成型工裝，所述預成型工裝包括外部的剛性支撐結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的柔性包覆結(jié)構(gòu)。兩部分結(jié)構(gòu)的接觸表面進行相應處理以避免粘連。柔性包覆結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)需涂鍍鋁質(zhì)，銀質(zhì)等紅外反射層，反射層的設置不影響吸氣劑的激活。吸氣劑在超臨界完成前或超臨界完成后放置，產(chǎn)品真空密封后需要激活吸氣劑。

工裝材質(zhì)可選金屬或非金屬薄板材，工裝的形狀可為整體平板結(jié)構(gòu)或鏤空，或成絲網(wǎng)狀。如圖2所示，一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的剛性支撐工裝。該工裝包括凹板M和凸板N。如圖3所示，工裝在超臨界干燥容器內(nèi)的裝配示意圖。如圖4，是氣凝膠生產(chǎn)工裝中各部分位置的相對關系，即反射層的位置和吸氣劑的配合示意圖；其中，A為熱封段，B為外部剛性支撐結(jié)構(gòu)，C1、C2以及C3為氣凝膠放置位置，任選一個即可；D為內(nèi)部柔性包覆結(jié)構(gòu)，E為反射層。

將柔性包覆部分放置入剛性支撐部分，達到兩者的初步貼合。隨后該工裝在凝膠段末端完成醇凝膠的灌裝，然后以豎直狀態(tài)以一定的順序堆砌入反應容器內(nèi)部。隨后用無水乙醇將工裝與反應容器之間的縫隙填滿，關閉反應容器進行開始進行超臨界處理。支撐部分的絲網(wǎng)狀設計，可充分快速地進行換熱，既節(jié)材又省時。工裝的內(nèi)部柔性包覆部分可選擇耐高溫膜，以適應超臨界的苛刻條件。包覆部分的開口部分比支撐部分高出3cm，醇凝膠的灌裝液位比支撐部分低0.5cm，灌裝完成后再加入0.5cm厚的無水乙醇以保護醇凝膠。柔性薄膜內(nèi)部涂鍍反射層，減少氣凝膠產(chǎn)品的熱輻射。為了進一步維持真空系統(tǒng)的密封，設計安裝吸氣劑。為了避免反射層技術對吸氣劑激活的屏蔽作用，涂鍍反射層時可設計相應的形狀，滿足條、帶、片等不同形狀吸氣劑的使用要求。

本實用新型的預成型模塊減少了使用前的加工環(huán)節(jié)，保溫層可以做到與被保溫件的完美貼合，節(jié)省了施工時間，節(jié)約了人力物力，也減少了物料損耗。

本實用新型的封裝模塊包括封裝設備。氣凝膠產(chǎn)品的封裝在如圖5所示的真空封裝設備內(nèi)完成。該真空封裝設備包括三個部分：真空過渡進倉1、真空工作倉2以及真空過渡出倉3；其中，真空過渡進倉1與真空工作倉2之間設有第一真空隔離風門4，真空工作倉2與真空過渡出倉3之間設有第二真空隔離風門4；第一真空隔離風門4和第二真空隔離風門5在真空封裝設備封裝工件時關閉，保證真空封裝設備工作時整體系統(tǒng)內(nèi)保持真空；真空過渡進倉1、真空工作倉2以及真空過渡出倉3內(nèi)設有導軌6和機械抓取裝置，完成封裝工件的輸送移動和堆垛；真空工作倉2內(nèi)設有熱封設備7，完成工件的封裝；真空過渡進倉1設有進料口8，真空封裝設備工作時，待封裝的工件裝載在工裝料架11上，從進料口8進入該真空封裝設備進行封裝；真空過渡出倉3設有出料口9，完成封裝后，工件從出料口9退出該真空封裝設備。真空工作倉2 內(nèi)設有機械壓合裝置和真空烘烤老化裝置，配合所述熱封設備完成工件的封裝和烘烤老化。真空工作倉2由第三隔離風門12隔離成兩個倉室，分別為真空烘烤室10和真空封裝室。真空工作倉內(nèi)設有真空抽嘴，保證工作時真空工作倉內(nèi)位真空狀態(tài)。真空工作倉內(nèi)設有定位裝置和定時裝置，定時裝置和定位裝置控制待封裝的工件定時進出真空封裝設備，第一真空隔離風門4和第二真空隔離風門5定時關閉，封裝工件在設定的特定位置進行封裝和烘烤老化。真空隔離風門可進行遠程操作。

工作時，整體系統(tǒng)保持真空，真空過渡進倉1和真空工作倉2之間的第一真空隔離風門4關閉，兩倉互不連通。內(nèi)部帶有處理完畢的氣凝膠的工裝按照一定方向放置在導軌6上，保證需要封裝的柔性材料的開口在規(guī)定位置。真空過渡進倉倉門關閉，第一真空隔離風門4打開，真空過渡出倉3和真空工作倉 2之間的第二真空隔離風門5關閉，在機械力的作用下，工裝水平移入到真空工作倉2的指定位置，第一真空隔離風門4關閉。真空過渡進倉1真空破除，準備迎接新的工裝見進入。在真空工作倉2內(nèi)，由于定位系統(tǒng)的設計，待熱封材料已經(jīng)進入封裝工位，熱封系統(tǒng)按照規(guī)定的熱封程序和制度完成膜的熱封。在機械手或者導軌的作用下，熱封完的工件上升或平移至真空烘烤工位，按照烘烤程序完成熱封材料的老化，為了更好的完成真空封裝和真空烘烤，在這兩個工位之間設有第三真空封門12，進行更好的隔離。烘烤老化完成后的工件通過第二真空隔離門5進入真空過渡出倉3，降溫至一定溫度后取出。

本實用新型的封裝模塊可實現(xiàn)氣凝膠產(chǎn)品在真空封裝設備內(nèi)的續(xù)批式封裝，避免了頻繁起停泵，節(jié)能節(jié)時。

在本實用新型提及的所有文獻都在本申請中引用作為參考，就如同每一篇文獻被單獨引用作為參考那樣。此外應理解，在閱讀了本實用新型的上述講授內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。