電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，包括真空爐，該真空爐內(nèi)安裝一個以上的獨(dú)立的電弧源，每一電弧源包括陽極、陰極和陰極觸發(fā)體，所述陽極、陰極和陰極觸發(fā)體組成一個回形導(dǎo)流回路，各電弧源的陽極與陰極觸發(fā)體可同時產(chǎn)生電弧而產(chǎn)生含有富勒烯的混合物。本發(fā)明能很好的解決現(xiàn)有電弧法生產(chǎn)富勒烯由實(shí)驗(yàn)室科研轉(zhuǎn)為工業(yè)化批量生產(chǎn)問題，能自動、連續(xù)、高效生產(chǎn)富勒烯及金屬富勒烯。
【專利說明】電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開一種電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于富勒烯生產(chǎn)裝置制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]富勒烯是碳，石墨等同素異形體，最常見的有C60，C70等空心富勒烯及包含其他元素的金屬富勒烯，目前富勒烯的制備還停留在實(shí)驗(yàn)室克級生產(chǎn)階段，隨著富勒烯及其金屬富勒烯的應(yīng)用推廣，市場對富勒烯及金屬富勒烯需求大量增加，原有實(shí)驗(yàn)室科研裝置已經(jīng)無法滿足要求。
[0003]電弧法制備富勒烯是目前常用的方法，是由電弧合成爐通過陰陽電極電弧放電，將石墨電極蒸發(fā)形成，冷卻后制得，陰陽電極相對設(shè)置且穿設(shè)于爐體內(nèi)，爐體內(nèi)的陰陽電極是線性排列的分散布局，因此，一個合成爐安裝一個陰陽電極組成的弧源，效率低產(chǎn)量低，達(dá)不能工業(yè)生產(chǎn)的要求。
[0004]中國文獻(xiàn)CN201010591761.0公開一種制備富勒烯納米材料的旋轉(zhuǎn)電弧合成爐，其弧源的陽極電極和陰極電極相對設(shè)置且相連接的陰極桿及陽極推桿沿相反方向延長并穿過爐體左、右側(cè)；中國文獻(xiàn)CN 200510124525.7公開一種在溫控電弧爐中生產(chǎn)富勒烯的方法，其中電弧爐采用了安裝I — 6根的消耗陽極棒的陽極轉(zhuǎn)盤，但弧源陰、陽電極的布局與前述文獻(xiàn)相同，其產(chǎn)能和效率均較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，能自動、連續(xù)、高效生產(chǎn)富勒烯及金屬富勒烯。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，包括真空爐，該真空爐內(nèi)安裝一個以上的獨(dú)立的電弧源，每一電弧源包括陽極、陰極和陰極觸發(fā)體，所述陽極、陰極和陰極觸發(fā)體組成一個回形導(dǎo)流回路，各電弧源的陽極與陰極觸發(fā)體可同時產(chǎn)生電弧而產(chǎn)生含有富勒烯的煙灰混合物。
[0007]進(jìn)一步，所述真空爐自上而下逐層安裝電弧源，每層電弧源的數(shù)量至少一個并沿真空爐周向分布，各電弧源是通過爐體安裝板或法蘭固定在真空爐的對應(yīng)接口處。
[0008]進(jìn)一步，所述陰極觸發(fā)體固定在陰極一端，陽極和陰極固定在爐體安裝板上，陽極前端為觸發(fā)端能前后移動以保持其與陰極觸發(fā)體的相對位置。
[0009]進(jìn)一步，所述陽極的觸發(fā)端為石墨棒，該石墨棒與陽極推進(jìn)軸相連以實(shí)現(xiàn)前后移動，該推進(jìn)軸穿過爐體安裝板并由線性滑動模組控制，所述線性滑動模組置于爐體外側(cè)。
[0010]進(jìn)一步，所述線性滑動模組與伺服電機(jī)組成自動推進(jìn)系統(tǒng)推動陽極推進(jìn)軸，從而推進(jìn)安裝在陽極上的石墨棒，陽極推進(jìn)軸采用陽極絕緣固定裝置固定在滑塊上并與線性滑動模組相連，陽極推進(jìn)軸位于爐體內(nèi)的部分設(shè)有陽極保護(hù)套。[0011]進(jìn)一步，所述陰極觸發(fā)體為石墨板材或棒材或其他石墨形體，其置于陽極的石墨棒的前端，優(yōu)選方式陰極觸發(fā)體與石墨棒垂直設(shè)置。
[0012]進(jìn)一步，所述陰極觸發(fā)體與陰極軸相連，該陰極軸穿過爐體安裝板并向外延伸形成陰極外端。
[0013]進(jìn)一步，所述陽極推進(jìn)軸及陰極軸內(nèi)設(shè)有冷卻通道及通道口形成冷卻水嘴。
[0014]進(jìn)一步，所述真空爐上設(shè)有抽真空接口，真空爐的爐門上設(shè)有觀察窗。
[0015]進(jìn)一步，所述真空爐底部出口連接自動收集煙灰管道，管道出口連接到下一生產(chǎn)工藝進(jìn)行分離煙灰混合物，自動收集煙灰管道安裝電磁閥控制開關(guān)，通過高速抽風(fēng)機(jī)從自動收集管道將真空爐內(nèi)煙灰抽走收集。
[0016]本發(fā)明可以根據(jù)需求及爐體大小安裝多個電弧源裝置，電弧源裝置通過爐體安裝板或法蘭固定在真空爐上，從而使電弧放電發(fā)生在真空環(huán)境下，多個電弧源裝置同時工作，產(chǎn)量及效率大大提高，本發(fā)明裝備能很好的解決現(xiàn)有電弧法生產(chǎn)富勒烯由實(shí)驗(yàn)室科研轉(zhuǎn)為工業(yè)化批量生產(chǎn)問題，能自動、連續(xù)、高效生產(chǎn)富勒烯及金屬富勒烯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明電弧源示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明整體裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
實(shí)施例:請參閱圖1至圖3，一種電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，包括真空爐1，該真空爐I內(nèi)安裝一個以上的獨(dú)立的電弧源2，每一電弧源包括陽極21、陰極22和陰極觸發(fā)體23，所述陽極21、陰極22和陰極觸發(fā)體23組成一個回形導(dǎo)流回路，各電弧源2的陽極21與陰極觸發(fā)體23可同時產(chǎn)生電弧而產(chǎn)生含有富勒烯的混合物。真空爐I自上而下逐層安裝電弧源2，每層電弧源2的數(shù)量至少一個并沿真空爐周向分布，圖1中該層真空爐安裝四個電弧源，各電弧源是通過爐體安裝板3或法蘭固定在真空爐的對應(yīng)接口處，圖3中電弧源裝置安裝法蘭盤102。
[0021]請參閱圖1、圖2及圖3，本發(fā)明電弧源2的陰極觸發(fā)體23固定在陰極一端，陽極和陰極固定在爐體安裝板3上，陽極21前端為觸發(fā)端能前后移動以保持其與陰極觸發(fā)體23的相對位置。陽極的觸發(fā)端為石墨棒213，該石墨棒與陽極推進(jìn)軸211相連以實(shí)現(xiàn)前后移動，該推進(jìn)軸穿過爐體安裝板并由線性滑動模組24控制，所述線性滑動模組24置于爐體外偵牝線性滑動模組24與伺服電機(jī)25組成自動推進(jìn)系統(tǒng)推動陽極推進(jìn)軸211，從而推進(jìn)安裝在陽極上的石墨棒213，陽極推進(jìn)軸211采用陽極絕緣固定裝置26固定在滑塊27上并與線性滑動模組24相連，陽極推進(jìn)軸211位于爐體內(nèi)的部分設(shè)有陽極保護(hù)套212，陽極推進(jìn)軸211內(nèi)有冷卻通道及通道口形成冷卻水嘴2110。
[0022]請參閱圖2，本發(fā)明電弧源2的陰極觸發(fā)體23為石墨板材或棒材或其他石墨形體，其置于陽極的石墨棒的前端，優(yōu)選方式陰極觸發(fā)體23與石墨棒213垂直設(shè)置。陰極觸發(fā)體23與陰極軸220相連，該陰極軸220穿過爐體安裝板3并向外延伸形成陰極外端，陰極軸220內(nèi)有冷卻通道及通道口形成陰極冷卻水嘴2200。
[0023]請參閱圖1，本發(fā)明的真空爐上設(shè)有抽真空接口 101，真空爐的爐門11上設(shè)有觀察窗 110。
[0024]請參閱圖3，本發(fā)明真空爐I安裝在底座支架4上，真空爐底部出口連接自動收集煙灰管道5，管道出口連接到下一生產(chǎn)工藝進(jìn)行分離煙灰混合物，自動收集煙灰管道安裝電磁閥6控制開關(guān)，通過高速抽風(fēng)機(jī)從自動收集管道將真空爐內(nèi)煙灰抽走收集。
[0025]本發(fā)明電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置采用石墨電弧法生產(chǎn)富勒烯，包含真空爐1，電弧源裝置等，真空爐上有多個電弧源裝置安裝接口法蘭，自動收集煙灰裝置，抽真空系統(tǒng)接口，真空表接口，冷卻水接口，爐門，爐門上的觀察窗。通過抽真空系統(tǒng)接口可對真空爐抽真空，真空可以抽到1.0X10_2Pa。
[0026]自動收集煙灰裝置由自動收集管道和電磁閥構(gòu)成，打開電磁閥，自動收集管道連接到下一生產(chǎn)工藝裝置，利用高速抽風(fēng)機(jī)從自動收集管道將真空爐內(nèi)煙灰抽走收集。
[0027]本發(fā)明電弧源裝置由伺服電機(jī)，線性滑動模組，陽極，陰極，陰極石墨板組成。伺服電機(jī)與線性滑動模組組成的自動推進(jìn)系統(tǒng)推動陽極，從而推進(jìn)安裝在陽極上的石墨棒。陽極推進(jìn)軸與線性滑動模組采用陽極絕緣固定裝置固定在滑塊上，陽極推進(jìn)軸爐體內(nèi)部分安裝陽極保護(hù)套，隔絕爐體內(nèi)電弧產(chǎn)生的高溫。
[0028]電弧源裝置通過爐體安裝板(法蘭)固定在真空爐上，從而使電弧放電發(fā)生在真空環(huán)境下。陽極、石墨棒與陰極、陰極石墨板在爐體內(nèi)組成一個回形導(dǎo)流回路，石墨棒與陰極石墨板接觸后產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象，電弧放電現(xiàn)象將使石墨棒迅速在電弧中迅速蒸發(fā)消耗產(chǎn)生含有富勒烯的混合物。陽極陰極電弧放電期間，通過冷卻水嘴對陰極陽極進(jìn)行冷卻。
[0029]本發(fā)明工作方式:裝好石墨棒，對真空爐抽真空到設(shè)定真空，充入保護(hù)性惰性氣體，開啟電弧源直流電源，石墨棒與陰極石墨板放電產(chǎn)生電弧，通過自動推進(jìn)石墨棒維持電弧。待石墨棒消耗完，關(guān)閉電弧源電源。打開自動收集煙灰裝置上的電磁閥，通過自動收集管道將真空爐內(nèi)煙灰抽走，煙灰內(nèi)含電弧放電產(chǎn)生的石墨、不定型碳、富勒烯組成的混合物，對混合物進(jìn)行后續(xù)處理分離出富勒烯。
[0030]本發(fā)明電弧源裝置可以根據(jù)需求及爐體大小安裝多個，單機(jī)產(chǎn)量提高十多倍，從而實(shí)現(xiàn)高效批量生產(chǎn)富勒烯。
[0031]以上所記載，僅為利用本創(chuàng)作技術(shù)內(nèi)容的實(shí)施例，任何熟悉本項(xiàng)技藝者運(yùn)用本創(chuàng)作所做的修飾、變化，皆屬本創(chuàng)作主張的專利范圍，而不限于實(shí)施例所揭示者。
【權(quán)利要求】
1.一種電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:包括真空爐，該真空爐內(nèi)安裝一個以上的獨(dú)立的電弧源，每一電弧源包括陽極、陰極和陰極觸發(fā)體，所述陽極、陰極和陰極觸發(fā)體組成一個回形導(dǎo)流回路，各電弧源的陽極與陰極觸發(fā)體可同時產(chǎn)生電弧而產(chǎn)生含有富勒烯的煙灰混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述真空爐自上而下逐層安裝電弧源，每層電弧源的數(shù)量至少一個并沿真空爐周向分布，各電弧源是通過爐體安裝板或法蘭固定在真空爐的對應(yīng)接口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述陰極觸發(fā)體固定在陰極一端，陽極和陰極固定在爐體安裝板上，陽極前端為觸發(fā)端能前后移動以保持其與陰極觸發(fā)體的相對位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述陽極的觸發(fā)端為石墨棒，該石墨棒與陽極推進(jìn)軸相連以實(shí)現(xiàn)前后移動，該推進(jìn)軸穿過爐體安裝板并由線性滑動模組控制，所述線性滑動模組置于爐體外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述線性滑動模組與伺服電機(jī)組成自動推進(jìn)系統(tǒng)推動陽極推進(jìn)軸，從而推進(jìn)安裝在陽極上的石墨棒，陽極推進(jìn)軸采用陽極絕緣固定裝置固定在滑塊上并與線性滑動模組相連，陽極推進(jìn)軸位于爐體內(nèi)的部分設(shè)有陽極保護(hù)套。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述陰極觸發(fā)體為石墨板材或棒材。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述陰極觸發(fā)體與陰極軸相連，該陰極軸穿過爐體安裝板并向外延伸形成陰極外端。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述陽極推進(jìn)軸及陰極軸內(nèi)設(shè)有冷卻通道及通道口形成冷卻水嘴。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述真空爐上設(shè)有抽真空接口，真空爐的爐門上設(shè)有觀察窗。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的電弧法富勒烯高效生產(chǎn)裝置，其特征在于:所述真空爐底部出口連接自動收集煙灰管道，管道出口連接到下一生產(chǎn)工藝，自動收集煙灰管道安裝電磁閥控制開關(guān)，通過高速抽風(fēng)機(jī)從自動收集管道將真空爐內(nèi)煙灰抽走收集。
【文檔編號】B01J19/08GK103585942SQ201310559199
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】朱常鋒 申請人:廈門福納新材料科技有限公司