一種納米材料的制備裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種納米材料的制備裝置，包括控制單元、物料自動輸送單元、物料攪拌粉碎單元、物料自動分離單元、物料自動分級單元、收料單元；其中所述控制單元均與所述物料自動輸送單元、物料攪拌粉碎單元、物料自動分離單元和物料自動分級單元控制連接；所述控制單元與所述真空磨腔之間設有位置傳感器，所述控制單元接收所述位置傳感器反饋的真空磨腔中物料的位置反饋信息，根據(jù)位置反饋信息對所述驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速進行自動控制調(diào)節(jié)。本發(fā)明提供的納米材料的制備裝置制備過程中能耗低、效率高、無污染，是一項綠色低碳的環(huán)保制備技術。
【專利說明】
一種納米材料的制備裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及納米材料的制備領域，尤其涉及一種納米材料的制備裝置。
【背景技術】
[0002]納米科技是二十世紀八十年代末期興起的涉及多學科的高新科學技術。納米科技是繼信息技術、生物科學技術之后為人類社會帶來徹底革命性變化的一種新興技術。據(jù)報道，納米技術將成為世界第二大產(chǎn)業(yè)，到2018年全球納米技術市場總額將達到3萬億美元以上，占當年制造業(yè)的15%以上?？梢詳喽?1世紀的科技競賽將是納米科技的競賽，誰搶先占領了納米科技的制高點，誰就占領21世紀納米經(jīng)濟的制高點?？v觀全球世界許多國家都把強化納米科技的創(chuàng)新作為國家戰(zhàn)略，把納米科技的投資作為戰(zhàn)略性投資，并超前部署和發(fā)展納米前沿技術的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，著力增強國家創(chuàng)新能力和國際競爭力。
[0003]在納米科技中，納米材料是社會進步的物質(zhì)基礎和先導，對國民經(jīng)濟和國防建設起著關鍵的支撐作用，能夠為信息技術、生物技術進一步發(fā)展提供基礎材料，所以納米技術的意義已遠遠超過了電子信息技術和生物科學技術。
[0004]目前納米材料的制備，在沒有取得新的技術突破之前，主要采用化學方法生產(chǎn)，方法多樣但都很難形成工業(yè)化生產(chǎn)，大都屬于非工業(yè)化生產(chǎn)的制品，主要在實驗室獲取，瓶瓶罐罐的“燒杯技術”是無法進行工業(yè)化生產(chǎn)的。化學方法制備納米材料的規(guī)律不可回避的要使用酸、堿、鹽等物質(zhì)。其過程如浸漬法，使得載體與金屬鹽溶液充分混合后，經(jīng)過加熱烘干，將鹽類的酸酐S02、N0、N02、HCI等揮發(fā)排出，這給環(huán)境帶來很大的污染。
[0005]納米微粉的制備方法，其研究各有不同的特點，現(xiàn)階段大都采用蒸發(fā)、冷凝、惰性氣體沉積法、等離子體加熱法，和激光氣相法等方法，即由塊狀物經(jīng)一定的加熱方式使之氣化，再經(jīng)冷凝而形成超微粉體沉積而取得。單一金屬材料可依上述方法來制取，但以上方法制備的納米材料合成量不大，小時產(chǎn)量最高還不到千克，不僅需要非常特殊的生產(chǎn)條件，耗費大量的能源和水，加工過程還需要使用化學溶劑，并且釋放出甲烷等溫室氣體，加工成本相當昂貴。只能供實驗室使用，納米材料現(xiàn)階段的研究成果，主要集中于金屬性材料的領域內(nèi)，在生物、藥品和食品等領域，全世界仍處于空白狀況，目前尚無這方面的成果報道。納米材料的制備，國內(nèi)外目前采用的制備方法大體相徑。
[0006]中國發(fā)明專利(201310029865.6:—種納米材料的制備設備)公開了一種納米材料的制備設備，其特征在于，包括電阻爐和冷卻裝置;所述電阻爐包括爐體、電阻絲、爐腔、作為裂解反應的反應場所的螺旋管體、用于傳輸高壓氣體的高壓氣體傳輸管體和用于在所述螺旋管體上下兩端產(chǎn)生偏壓的偏壓裝置;所述螺旋管體和高壓氣體傳輸管體位于所述爐腔且兩者的輸出口連接至同一輸出管口 ；
所述冷卻裝置包括冷卻池和輸送管，所述冷卻池用于裝載冷卻液，所述輸送管的一端與所述輸出管口密封連通，另一端伸入所述冷卻池中。
[0007]中國實用新型(200820150745.6:—種納米材料的制備裝置)公開了一種納米材料的制備裝置，其特征在于該納米材料設備裝置包括蒸發(fā)裝置，蒸發(fā)裝置與制冷罐連接，制冷罐內(nèi)設有制冷裝置，制冷罐內(nèi)設有刮板，制冷罐下方設有儲料球。
[0008]上述發(fā)明公開的納米材料的制備設備是通過高溫和電弧使有機氣體進行充分裂解反應后，將裂解反應后的氣體高速通入冷卻液體中，直接形成納米顆粒，無需采用催化劑；上述實用新型公開的納米材料的制備裝置是通過蒸發(fā)能有效實現(xiàn)材料顆粒的尺寸統(tǒng)一，并使其在聲、光、電、磁、熱等物理量上發(fā)生畸變，從而達到一種材料功能預想的效果。但是，上述的發(fā)明和實用新型公開的納米材料的制備設備加工成本高，生產(chǎn)效率低，并且不能獲得直徑不同的納米顆粒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對上述技術問題，本發(fā)明提供了一種納米材料的制備裝置，該裝置結(jié)構緊湊、自動化程度高且維修保養(yǎng)方便。
[0010]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為:本發(fā)明提供一種納米材料的制備裝置，包括控制單元、物料自動輸送單元、物料攪拌粉碎單元、物料自動分離單元、物料自動分級單元、收料單元；
所述控制單元均與所述物料自動輸送單元、物料攪拌粉碎單元、物料自動分離單元和物料自動分級單元控制連接；
所述物料自動攪拌粉碎單元包括驅(qū)動裝置、驅(qū)動軸、雙負壓渦輪和真空磨腔；
所述控制單元與所述真空磨腔之間設有位置傳感器，所述控制單元根據(jù)所述位置傳感器反饋的真空磨腔中物料的位置信息對所述驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速進行自動控制調(diào)節(jié)。
[0011 ]優(yōu)選地，所述控制單元接收所述物料自動輸送單元的反饋信息，根據(jù)反饋信息對所述輸料器的輸送速度進行自動控制。
[0012]優(yōu)選地，所述真空磨腔為可壓縮性的中空結(jié)構;所述驅(qū)動裝置為變頻電機，所述雙負壓渦輪設于所述真空磨腔內(nèi)，并通過驅(qū)動軸與驅(qū)動裝置連接。
[0013]優(yōu)選地，所述雙負壓渦輪包括葉片、葉盤和沖擊齒板;所述葉片為多組葉片，交錯安裝于所述葉盤兩側(cè)面的圓周上。
[0014]優(yōu)選地，所述沖擊齒板為多組齒板，設于相鄰葉片之間，且左右對稱安裝于所述葉盤上;所述沖擊齒板與所述葉片旋向相同。
[0015]優(yōu)選地，所述物料自動攪拌粉碎單元還包括進料管、出料管和底座;所述真空磨腔通過進料管與所述物料自動輸送單元連接;所述真空磨腔與驅(qū)動裝置均通過螺栓連接固定于所述底座上。
[0016]優(yōu)選地，所述物料自動分離單元包括分離器，所述分離器與所述真空磨腔通過出料管連接。
[0017]優(yōu)選地，所述收料單元包括旋風收料器和布料收料器;所述物料自動分級單元細化分離出的顆粒根據(jù)顆粒比重不同分別進入到所述旋風收料器和所述布料收料器，對納米材料進行收集。
[0018]所述的納米材料的制備裝置進行納米材料制備的方法，其特征在于，其步驟如下:
(I)啟動控制單元和物料自動輸送單元，物料自動輸送單元通過進料管自動地向物料自動攪拌粉碎單元中輸送物料，物料自動攪拌粉碎單元中的物料達到真空磨腔的3/4時，位于控制單元與真空磨腔之間的位置傳感器將檢測到的位置信號反饋給控制單元，控制單元控制的物料自動輸送單元停止輸送，同時與控制單元控制連接的驅(qū)動裝置啟動；
(2)啟動物料自動攪拌粉碎單元中的驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置產(chǎn)生的驅(qū)動力通過驅(qū)動軸傳遞給雙負壓渦輪，雙負壓渦輪和真空磨腔在高速旋轉(zhuǎn)時形成壓力差，產(chǎn)生一種物理真空能，物理真空能具有負壓強的能量，可將物料加工成較小粒徑的顆粒，完成物料的加工粉碎，驅(qū)動裝置停止工作；
(3)經(jīng)物料自動攪拌粉碎單元粉碎后的物料隨氣流上升經(jīng)出料管自動進入到物料自動分離單元中的分離器中，分離器對不同粒徑的顆粒進行自動分離，分離出的粒徑小于或等于10nm的顆粒進入到物料自動分級單元，分離出的粒徑大于10nm的顆粒自動回流到真空磨腔中再次進行攪拌分離；
(4)分離后的小顆粒物料進入到物料自動分級單元中再次進行細化分離，可分離出1-50nm的顆粒，大于50nm的顆粒自動回流到真空磨腔中，再次進行攪拌、粉碎；I_50nm的顆粒隨著比重的不同，分別進入旋風收料器和布袋收料器，完成納米下料的制備與收集。
[0019]與現(xiàn)有技術相對比，本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:
(1)本發(fā)明提供的納米材料的制備裝置制備過程中自動化程度高、能耗低、效率高、無污染，是一項綠色低碳的環(huán)保制備技術；
(2)本發(fā)明提供的納米材料的制備裝置中的雙負壓的渦輪和可壓縮真空磨腔在高速旋轉(zhuǎn)時形成壓力差，產(chǎn)生一種物理真空能，物理真空能具有負壓強的能量，使物質(zhì)的質(zhì)量被迅速加工為1-1OOnm粒徑的，中位粒徑50nm以下，粒子無團聚、分散好和活性好。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的納米材料的制備裝置的流程圖；
圖2是本發(fā)明提供的納米材料的制備裝置中物料攪拌粉碎單元的結(jié)構示意圖；
圖3是本發(fā)明中雙負壓渦輪的結(jié)構示意圖；
在附圖中，各標記的具體含義如下:
圖1中，1:控制單元;2:物料自動輸送單元;3:物料自動攪拌粉碎單元;4:物料自動分離單元;5:物料自動分級單元;6:旋風收料器;7:布料收料器；
圖2中，31:驅(qū)動裝置電機;32:驅(qū)動軸;33:雙負壓渦輪;34:真空磨腔;35:出料管;36:進料管;37:底座；
圖3中，331:葉片;332:沖擊齒板;333:葉盤。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施例作詳細的闡述。
[0022]參圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的納米材料的制備裝置的整體結(jié)構圖。納米材料的制備裝置包括控制單元1、物料自動輸送單元2、物料自動攪拌粉碎單元3、物料自動分離單元4、物料自動分級單元5、旋風收料器6和布料收料器7;物料自動攪拌單元包括驅(qū)動裝置
31、驅(qū)動軸32、雙負壓渦輪33和真空磨腔34;物料自動分離單元4包括分離器41;其中，控制單元I分別與物料自動輸送單元2、物料自動攪拌粉碎單元3、物料自動分離單元4、物料自動分級單元5連接;控制單元I接收物料自動輸送單元2的反饋信息，根據(jù)反饋信息對物料輸送單元的輸送速度進行自動控制;控制單元I與物料自動攪拌粉碎單元3中的真空磨腔之間設有位置傳感器，控制單元I接收位置傳感器反饋的真空磨腔34中物料的位置反饋信息，根據(jù)位置反饋信息對驅(qū)動裝置31的轉(zhuǎn)速進行自動調(diào)節(jié)。
[0023]控制單元I與物料自動分離單元4中的分離器控制連接，控制單元I控制分離器對物料分離的速度，可實現(xiàn)物料進行不同粒徑的分離;分離后的物料顆粒自動進入到物料自動分級單元，物料自動分級單元5與控制單元I控制連接，物料自動分級單元會再次對已粉碎的物料顆粒進行更細化的加工粉碎。
[0024]參圖2所示，圖2為本發(fā)明提供的物料自動攪拌粉碎單元結(jié)構圖。物料自動攪拌粉碎單元包括驅(qū)動裝置31、驅(qū)動軸32、雙負壓渦輪33、真空磨腔34、出料管35、進料管36和底座37;其中，驅(qū)動裝置I為變頻電機，驅(qū)動裝置I與控制單元I為控制連接，控制單元可以控制驅(qū)動裝置I轉(zhuǎn)速的大小;驅(qū)動裝置I通過螺栓固定連接在底座37上;雙負壓渦輪33通過驅(qū)動軸32與驅(qū)動裝置I連接，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置I的轉(zhuǎn)速可以控制雙負壓渦輪33的轉(zhuǎn)速;真空磨腔34通過螺栓固定連接在底座37上，真空磨腔34為可壓縮式的中空結(jié)構，雙負壓渦輪33設于真空磨腔34內(nèi)；真空磨腔34通過進料管36與物料自動輸送單元連接，通過出料管35與物料自動分離單元中的分離器連接。
[0025]物料自動輸送單元中的物料經(jīng)進料管36進入到真空磨腔34中，當真空磨腔中的物料為磨腔容量的3/4時，物料自動輸送單元停止輸送物料，同時啟動驅(qū)動裝置31，控制中心可以通過物料的多少調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置31的轉(zhuǎn)速;驅(qū)動裝置31通過驅(qū)動軸32調(diào)節(jié)雙負壓渦輪33的轉(zhuǎn)速，雙負壓渦輪在真空磨腔34內(nèi)與真空磨腔34在軸向高速旋轉(zhuǎn)時形成壓力差，產(chǎn)生一種物理真空能，物理真空能具有負壓強的能量，可以將物料迅速的加工成1-1OOnm粒徑的顆粒，完成物料的加工粉碎，然后驅(qū)動裝置31停止工作，粉碎后的顆粒隨氣體經(jīng)出料管35進入到物料自動分離單元4中，進一步的分離。
[0026]參圖3所示，圖3為本發(fā)明中雙負壓渦輪的結(jié)構示意圖。雙負壓渦輪包括葉片331、沖擊齒板332和葉盤333;其中，葉片331為多組葉片，均勻分布在葉盤333兩個側(cè)面的圓周上，且位于兩個側(cè)面的葉片彼此相互錯開;沖擊齒板332設于葉盤333左右葉片錯開的位置，且左右對稱安裝，可以增加粉碎的效果；葉片331與沖擊齒板332均通過螺栓、螺母安裝在葉盤333上，且葉片與沖擊齒板旋向相同。
[0027]制備納米材料時，首先啟動控制單元I和物料自動輸送單元2，與控制單元I控制連接的物料自動輸送單元2通過進料管36自動地向物料自動攪拌粉碎單元3中輸送物料，在輸送過程中，控制單元I可以控制物料的輸送速度，但物料自動攪拌粉碎單元3中真空磨腔3 4中的物料達到真空磨腔34容量的3/4時，物料自動輸送單元停止輸送，同時物料自動攪拌粉碎單元3中的驅(qū)動裝置31啟動，驅(qū)動裝置31產(chǎn)生的驅(qū)動力通過驅(qū)動軸32傳遞給雙負壓渦輪33，雙負壓渦輪33和真空磨腔34在高速旋轉(zhuǎn)時形成壓力差，產(chǎn)生一種物理真空能，物理真空能具有負壓強的能量，可以將物料迅速的加工成1-1OOnm粒徑的顆粒，完成物料的加工粉碎，然后驅(qū)動裝置31停止工作；
經(jīng)物料自動攪拌粉碎單元3制備的納米顆粒隨氣流上升經(jīng)出料管35自動進入到物料自動分離單元4，物料自動分離單元4中的分離器41會對不同粒徑的顆粒進行自動分離，粒徑小于或等于10nm的顆粒經(jīng)分離器分離后自動進入到物料自動分級單元5，粒徑大于10nm的顆粒經(jīng)分離器分離后自動回流到真空磨腔中再次進行攪拌粉碎；
物料自動分級單元5與控制單元I控制連接，物料自動分級單元5對已粉碎的顆粒再次進行細化加工，一般分離細化出l_50nm的顆粒，未達標的顆粒自動回流到真空磨腔34中，再次進行攪拌、粉碎;達標的顆粒會自動進入旋風收料器，漂移的顆粒隨著比重的不同，分別進入旋風收料器6和布袋收料器7，完成納米材料的制備和收集。
[0028]上文所述的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并不是用以限制本發(fā)明的保護范圍，在所述技術領域普通技術人員所具備的知識范圍內(nèi)，在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出的各種變化均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種納米材料的制備裝置，包括控制單元、物料自動輸送單元、物料攪拌粉碎單元、物料自動分離單元、物料自動分級單元、收料單元;其特征在于， 所述控制單元均與所述物料自動輸送單元、物料攪拌粉碎單元、物料自動分離單元和物料自動分級單元控制連接； 所述物料自動攪拌粉碎單元包括驅(qū)動裝置、驅(qū)動軸、雙負壓渦輪和真空磨腔； 所述控制單元與所述真空磨腔之間設有位置傳感器，所述控制單元根據(jù)所述位置傳感器反饋的真空磨腔中物料的位置信息對所述驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速進行自動控制調(diào)節(jié)。2.如權利要求1所述的納米材料的制備裝置，其特征在于，所述控制單元接收所述物料自動輸送單元的反饋信息，根據(jù)反饋信息對所述輸料器的輸送速度進行自動控制。3.如權利要求1所述的納米材料的制備裝置，其特征在于，所述真空磨腔為可壓縮性的中空結(jié)構;所述驅(qū)動裝置為變頻電機，所述雙負壓渦輪設于所述真空磨腔內(nèi)，并通過驅(qū)動軸與驅(qū)動裝置連接。4.如權利要求3所述的納米材料的制備裝置，其特征在于，所述雙負壓渦輪包括葉片、葉盤和沖擊齒板;所述葉片為多組葉片，交錯安裝于所述葉盤兩側(cè)面的圓周上。5.如權利要求4所述的納米材料的制備裝置，其特征在于，所述沖擊齒板為多組齒板，設于相鄰葉片之間，且左右對稱安裝于所述葉盤上;所述沖擊齒板與所述葉片旋向相同。6.如權利要求1所述的納米材料的制備裝置，其特征在于，所述物料自動攪拌粉碎單元還包括進料管、出料管和底座;所述真空磨腔通過進料管與所述物料自動輸送單元連接;所述真空磨腔與驅(qū)動裝置均通過螺栓連接固定于所述底座上。7.如權利要求1所述的納米材料的制備裝置，其特征在于，所述物料自動分離單元包括分離器，所述分離器與所述真空磨腔通過出料管連接。8.如權利要求1所述的納米材料的制備裝置，其特征在于，所述收料單元包括旋風收料器和布料收料器;所述物料自動分級單元細化分離出的顆粒根據(jù)顆粒比重不同分別進入到所述旋風收料器和所述布料收料器，對納米材料進行收集。9.利用權利要求1-8任一所述的納米材料的制備裝置進行納米材料制備的方法，其特征在于，其步驟如下: (1)啟動控制單元和物料自動輸送單元，物料自動輸送單元通過進料管自動地向物料自動攪拌粉碎單元中輸送物料，物料自動攪拌粉碎單元中的物料達到真空磨腔的3/4時，位于控制單元與真空磨腔之間的位置傳感器將檢測到的位置信號反饋給控制單元，控制單元控制的物料自動輸送單元停止輸送，同時與控制單元控制連接的驅(qū)動裝置啟動； (2)啟動物料自動攪拌粉碎單元中的驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置產(chǎn)生的驅(qū)動力通過驅(qū)動軸傳遞給雙負壓渦輪，雙負壓渦輪和真空磨腔在高速旋轉(zhuǎn)時形成壓力差，產(chǎn)生一種物理真空能，物理真空能具有負壓強的能量，可將物料加工成粒徑較小的顆粒，完成物料的加工粉碎，驅(qū)動裝置停止工作； (3)經(jīng)物料自動攪拌粉碎單元粉碎后的物料隨氣流上升經(jīng)出料管自動進入到物料自動分離單元中的分離器中，分離器對不同粒徑的顆粒進行自動分離，分離出的粒徑小于或等于10nm的顆粒進入到物料自動分級單元，分離出的粒徑大于10nm的顆粒自動回流到真空磨腔中再次進行攪拌分離； (4 )分離后的小顆粒物料進入到物料自動分級單元中再次進行細化分離，可分離出1-50nm的顆粒，大于50nm的顆粒自動回流到真空磨腔中，再次進行攪拌、粉碎；I_50nm的顆粒隨著比重的不同，分別進入旋風收料器和布袋收料器，完成納米下料的制備與收集。
【文檔編號】B02C19/00GK105935620SQ201610286837
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】楊雙林
【申請人】廣州致密納米技術有限公司