本實用新型屬于納米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率，特別適合用于太陽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用場所。
目前國內(nèi)外制備納米SiO2氣凝膠主要采用溶膠凝膠法，通過超臨界干燥技術(shù)進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ASPEN公司對氣凝膠隔熱的研究較早，主要針對柔性氣凝膠隔熱產(chǎn)品的開發(fā)和應用。國內(nèi)同濟大學側(cè)重于氣凝膠基礎(chǔ)研究，所制備的氣凝膠隔熱材料力學強度較小，成形性較差，只有少量的實際應用；北京科技大學利用硅酸鈣石二次粒子與氣凝膠復合制備隔熱復合材料，仍處于實驗室階段，無工程應用；納諾高科為代表的國內(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。由于目前國內(nèi)外溶膠凝膠法生產(chǎn)的SiO2氣凝膠工藝流程長，生產(chǎn)效率較低，且因國外的技術(shù)封鎖國內(nèi)產(chǎn)品品質(zhì)較差、成本高，極大制約了該產(chǎn)品的廣泛應用。中國是太陽能光熱應用的大國，而目前相關(guān)研究已證實：納米SiO2氣凝膠是未來高效低溫熱水器和中、高溫平板集熱器革命性的關(guān)鍵核心材料，有廣闊的市場前景。為了更高效的制備納米SiO2氣凝膠，研發(fā)出通過等離子束蒸-凝法制備納米SiO2氣凝膠的方法。
目前沒有針對等離子束蒸-凝法制備納米SiO2氣凝膠的專用設(shè)備，導致了納米SiO2氣凝膠制備的效率以及質(zhì)量受到影響。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提出了一種納米SiO2氣凝膠的制備裝置，實現(xiàn)了專用于等離子束蒸-凝法制備納米SiO2氣凝膠的目的。
為了達到上述技術(shù)效果，本實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)生器包括陽極結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在陽極結(jié)構(gòu)底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器；所述陽極結(jié)構(gòu)包括陽極柱、陽極帽以及在陽極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導電彈簧和陽極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)包括陰極柱和陰極罩；所述陽極結(jié)構(gòu)位于中心，沿陽極結(jié)構(gòu)周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個陰極結(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、粒子分散機構(gòu)、高壓發(fā)生器、靜電發(fā)生器、基板軌道、基板進端軌道和基板出端軌道；所述基板進端軌道、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，所述粒子分散機構(gòu)與基板相對設(shè)置，所述粒子輸入端與粒子分散機構(gòu)連接。
本實用新型所述功率調(diào)節(jié)器為過零型功率調(diào)節(jié)器。
本實用新型所述送粉器包括進粉管、均勻室、烘干室和送粉管；進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。
本實用新型所述粒子輸入端與靜電發(fā)生器絕緣連接。
本實用新型帶來的有益效果有：
1、本實用新型本實用新型通過依次連接的氣路結(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系數(shù)。氣路結(jié)構(gòu)通過氣體輸入管輸入氣體，在氣體混合腔進行混合，對氣體進行混合且讓氣體壓強穩(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)計起到了電弧引導的作用，并簡化點火步驟、降低點火難度，實現(xiàn)工作氣體一次點火，同時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或調(diào)節(jié)工作氣體流量可能出現(xiàn)的斷弧現(xiàn)象。本實用新型的螺旋導電彈簧通電時，形成一個電磁壓縮環(huán)，起到壓縮等離子電弧的作用，也能使等離子電弧著弧點處于動態(tài)均布狀態(tài)，延長了陽極的壽命和層流穩(wěn)定。陽極噴嘴對電弧等離子體進行機械壓縮。本實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束等離子弧，陽極和陰極工作壽命長。本實用新型的陰極結(jié)構(gòu)圍繞陽極結(jié)構(gòu)等距離設(shè)置，增加反應的均勻性和穩(wěn)定性。通過設(shè)置功率調(diào)節(jié)器來調(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短。在一定范圍內(nèi)，層流等離子射束的長短與發(fā)生器的功率成正比。本實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。
2、本實用新型設(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，運送到送粉管，進行再一次汽化，能夠讓納米SiO2粉末最大限度地被汽化。
3、本實用新型將基板從基板進端軌道放置后旋轉(zhuǎn)到基板軌道，通過靜電發(fā)生器使得基板帶上靜電，通過粒子輸入端將納米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。
附圖說明
圖1為本實用新型的示意圖；
附圖標記：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、粒子分散機構(gòu)，28、基板軌道，29、基板進端軌道，30、基板出端軌道，31、高壓發(fā)生器，32、靜電發(fā)生器。
具體實施方式
實施例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包括陽極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽極結(jié)構(gòu)6包括陽極柱、陽極帽以及在陽極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導電彈簧和陽極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個陰極結(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、基板進端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進端軌道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，所述粒子分散機構(gòu)27與基板25相對設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機構(gòu)27連接。
實施例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包括陽極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽極結(jié)構(gòu)6包括陽極柱、陽極帽以及在陽極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導電彈簧和陽極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個陰極結(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、基板進端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進端軌道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，所述粒子分散機構(gòu)27與基板25相對設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機構(gòu)27連接。
本實用新型所述功率調(diào)節(jié)器8為過零型功率調(diào)節(jié)器8。
實施例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包括陽極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽極結(jié)構(gòu)6包括陽極柱、陽極帽以及在陽極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導電彈簧和陽極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個陰極結(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、基板進端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進端軌道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，所述粒子分散機構(gòu)27與基板25相對設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機構(gòu)27連接。
本實用新型所述送粉器包括進粉管15、均勻室16、烘干室17和送粉管18；進粉管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包括陽極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽極結(jié)構(gòu)6包括陽極柱、陽極帽以及在陽極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導電彈簧和陽極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個陰極結(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、基板進端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進端軌道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，所述粒子分散機構(gòu)27與基板25相對設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機構(gòu)27連接。
本實用新型所述粒子輸入端26與靜電發(fā)生器1絕緣連接。
實施例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包括陽極結(jié)構(gòu)6和陰極結(jié)構(gòu)7，以及設(shè)置在陽極結(jié)構(gòu)6底座內(nèi)部的功率調(diào)節(jié)器8；所述陽極結(jié)構(gòu)6包括陽極柱、陽極帽以及在陽極帽內(nèi)依次安裝的密封絕緣墊片、螺旋導電彈簧和陽極噴嘴；所述陰極結(jié)構(gòu)7包括陰極柱和陰極罩；所述陽極結(jié)構(gòu)6位于中心，沿陽極結(jié)構(gòu)6周圍環(huán)形等距離設(shè)置至少三個陰極結(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、基板進端軌道29和基板出端軌道30；所述基板進端軌道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，所述粒子分散機構(gòu)27與基板25相對設(shè)置，所述粒子輸入端26與粒子分散機構(gòu)27連接。
本實用新型所述功率調(diào)節(jié)器8為過零型功率調(diào)節(jié)器8。
本實用新型所述送粉器包括進粉管15、均勻室16、烘干室17和送粉管18；進粉管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。
本實用新型所述粒子輸入端26與靜電發(fā)生器1絕緣連接。