CN102001644B - 自动填料式电弧合成炉 - Google Patents
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Abstract
一种自动填料式电弧合成炉，包括炉体、设于所述炉体两端法兰的左炉盖和右炉盖，其还包括阴极推杆、阴极推杆移动机构、阳极推杆、阳极推杆移动机构、阳极进样套筒；所述阴极推杆的一端可移动的密封地穿过所述右炉盖，所述阴极推杆的另一端连接于所述阴极推杆移动机构；所述阳极进样套筒为包括夹层腔体的双管壁结构，所述夹层腔体和所述炉体的冷却系统连接，且所述阳极进样套筒的一端密封地穿过所述左炉盖；所述阳极推杆的一端位于所述阳极进样套筒中，所述阳极推杆的另一端连接于所述阳极推杆移动机构。本发明可以实现连续的阳极石墨蒸发以制备碳纳米材料，避免定期打开炉盖加装阳极石墨棒的繁琐工序和由此导致的烟炱散失污染和操作人员的繁杂工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动填料式电弧合成炉，尤其涉及一种能够自动填入阳极石墨棒的自动填料式电弧合成炉，属于碳纳米材料制备技术领域。
背景技术
纳米材料以其独特的功能获得了广泛关注，纳米材料的研究、开发和应用也已经成为科研界和工业界的热点之一，例如全碳纳米材料等。目前制备该纳米材料的电弧合成炉主要有炉体及相关的炉盖和各类物质进出口、阳极石墨棒和阴极石墨棒承载装置、电气系统等。炉体内的阳极电极由多根石墨电极组成并固定在一个转动的圆盘上，这样可以实现一次装炉依次蒸发多根石墨电极。电弧合成炉通过阴阳电极电弧放电，将石墨电极蒸发形成等离子体，制备全碳分子材料。但是这种直流电弧合成炉需要人工打开炉盖手工添加固定碳棒，操作人员工作量较大，而且打开炉体后烟炱对环境的污染较大，生产效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动填料式电弧合成炉，用于解决现有技术存在的由于定期打开炉盖所导致的环境污染和操作人员工作量的问题。
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种自动填料式电弧合成炉，包括炉体、设于所述炉体两端法兰的左炉盖和右炉盖，其中，还包括阴极推杆、阴极推杆移动机构、阳极推杆、阳极推杆移动机构、阳极进样套筒；所述阴极推杆的一端可移动的密封地穿过所述右炉盖，所述阴极推杆的另一端连接于所述阴极推杆移动机构；所述阳极进样套筒为包括夹层腔体的双管壁结构，所述夹层腔体和所述炉体的冷却系统连接，且所述阳极进样套筒的一端密封地穿过所述左炉盖；所述阳极推杆的一端位于所述阳极进样套筒中，所述阳极推杆的另一端连接于所述阳极推杆移动机构。
本发明通过连续不断的向阳极进样套筒填入阳极石墨棒并由阳极推杆推入，可以实现连续的阳极石墨蒸发以制备碳纳米材料，从而避免定期打开炉盖加装阳极石墨棒的繁琐工序和由此导致的烟炱散失污染和操作人员的繁杂工作。
根据上述自动填料式电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述阳极进样套筒的另一端位于所述左炉盖外侧，且该另一端上设有一能够打开以将阳极石墨棒从所述阳极进样套筒推入所述炉体和关闭以将所述炉体内部气氛与外界隔离的控制阀。
根据上述自动填料式电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述阳极进样套筒位于所述炉体内的一端设有固定夹用于夹紧阳极石墨棒。
根据上述自动填料式电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述阴极推杆移动机构和阳极推杆移动机构均包括电机。
根据上述自动填料式电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述固定夹包括对称设置的两夹片，所述两夹片分别通过一压缩弹簧连接于所述阳极进样套筒上。
根据上述自动填料式电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述阳极推杆的端部和阳极进样套筒的内壁密封。
根据上述自动填料式电弧合成炉的一种优选实施方式，其中，所述固定夹还包括两导向杆，所述导向杆的一端固定于所述阳极进样套筒，所述两压缩弹簧分别套设于所述两导向杆上以防止压缩弹簧伸缩时发生歪斜。
附图说明
图1为本发明优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图1示意性地示出了本发明优选实施例的结构，如其所示，本发明优选实施例包括炉体1、炉体1两端的左法兰19和右法兰13分别设置的左炉盖190和右炉盖130。炉体1上设有进水口11和出水口12连通炉体1的夹层腔体(图中未示出)用于冷却水的循环以带走阳极蒸发所产生的热。左炉盖190上设有抽气口18以对炉体1抽真空，右炉盖130上设有进气口14以向炉体1中入惰性气体或反应气体(氩、氢、氦或氨等)。炉体1的下方设有收集阳极石墨棒2蒸发完毕产生的烟炱的收集口16。炉体1的中部设有观察窗及手套箱17。炉体1的左法兰190、右法兰130设于支架15上。为了解决本发明提出的问题，本优选实施例特别设置了阴极推杆31、阴极推杆移动机构32、阳极推杆22、阳极推杆移动机构24、阳极进样套筒21。其中，阴极推杆31用于阳极石墨棒2蒸发时，在阴极推杆移动机构32的作用下，以阳极石墨棒2消耗的速度向左移动阴极石墨棒3靠近消耗中的阳极石墨棒2以维持适当距离，保证蒸发的持续进行。阳极推杆22用于当一根阳极石墨棒2消耗完毕时，在阳极推杆移动机构24的作用下，向炉体1中填充另一阳极石墨棒2以使蒸发过程持续。
阴极推杆31的左端可移动地穿过右炉盖13，二者之间的结合处为密封结构以防止外界物质进入炉体1中，阴极推杆31的右端连接于阴极推杆移动机构32，本优选实施例的阴极推杆移动机构32包括电动机和传动机构，电动机优选为步进电机，传动机构可以根据需要设置齿轮传动机构、皮带传动机构等。在其他实施例中，阴极推杆移动机构可以利用气缸、油缸等作为动力装置，相应的活塞杆可以作为阴极推杆。
阳极进样套筒21为包括夹层腔体的双管壁结构，该夹层腔体和炉体的冷却系统通过管道(连接管道图中未示出)连接，也即由进水口11和出水口12输入和输出的冷却水也流经阳极进样套筒21的夹层腔体。阳极进样套筒21的左端穿过左炉盖190，阳极进样套筒21和左炉盖190之间不发生位移，二者结合处为密封结构以防止外界空气进入炉体1，进一步优选的是，可以在阳极进样套筒21上设置抽真空结构和气体输入结构，例如抽气口和进气口等。
阳极推杆22的一端设于阳极进样套筒21中，其另一端连接于阳极推杆移动机构24。阳极推杆22用于将阳极进样套筒21中的阳极石墨棒2推入炉体1中进行起电弧反应以产生烟炱，优选的是，阳极推杆22的端部和阳极进样套筒21的内壁密封，二者之间若不进行密封，在向阳极进样套筒21放置阳极石墨棒2时，如果炉体1内部的气体压力大于外界大气压，则仍然可以防止外界气体进入炉体1。在本优选实施例中，阳极推杆移动机构24包括电动机和相应的传动机构，在其他实施例中，阳极推杆移动机构也可以利用气缸、油缸等作为动力装置，相应的活塞杆可以作为阳极推杆。
为了保证阳极石墨棒2蒸发时，炉体1内部气氛与外界隔离，阳极进样套筒21位于左炉盖190外侧的部分上设有一控制阀23，当需要向炉体1推入阳极石墨棒2时，将该控制阀23打开即可。
本优选实施例的阳极进样套筒21位于炉体1中的内端设有固定夹，该固定夹包括对称设置的用于直接夹持阳极石墨棒2的两夹片25，两夹片25分别通过一压缩弹簧26连接于阳极进样套筒21的端部，压缩弹簧26均套设于一导向杆27上以防止压缩弹簧26伸缩时发生歪斜，导向杆27的一端固定于阳极进样套筒21。阳极推杆22可以直接将阳极石墨棒2的左端推入两夹片25之间，利用压缩弹簧26的弹力将阳极石墨棒2夹紧固定。在其他实施例中，若阳极石墨棒和阳极进样套筒的内壁之间空隙很小，则也可以利用阳极进样套筒的端部支撑阳极石墨棒。至于固定夹结构也有多种实施方式，例如也可以利用电磁铁等作为阳极石墨棒的固定夹紧机构。
应用本优选实施例时，关闭炉盖，检查并确保密闭性，打开控制阀23利用阳极推杆22把阳极石墨棒2从阳极进样套筒21推进到炉体1内，利用夹片25将阳极石墨棒2固定好，关闭控制阀23。
打开抽气口18将炉体1内抽成真空，关闭抽气口18。
打开进气口14，向炉体1内充入某种惰性气体或其它反应气体(Ar、H2、He，NH3)，完毕后关闭。
打开冷却水的进水口11，将冷却水从进水口11流入，出水口12流出。
将阴极石墨棒3和阳极石墨棒2接通直流电源，利用阴极推杆驱动机构32使两电极之间保持一定的距离，进行电弧放电，且控制阴极石墨棒3以与阳极石墨棒2消耗速度相当的速度向阳极石墨棒2运动，以使放电过程保持连续，提高产量。
当炉体1内的阳极石墨棒2消耗完时，打开控制阀23把另一根阳极石墨棒2推进到炉体1内，利用夹片25将新的阳极石墨棒2固定好，关闭控制阀23，继续放电合成。
通过观察窗17可以观察到电弧放电过程，当观察到炉体内烟炱积累到足够量时，利用收集口16，将烟炱收集到收集器中。
关闭收集口16，重复以上步骤继续合成实验。
综上，本发明可以实现阳极石墨棒自动连续的添加进入放电合成炉内，使合成具有连续性，提高了工作效率，增加合成产物的产量。可见本发明可以提高生产效率，以及避免打开炉体填料时部分悬浮于炉体空腔中的烟灰被收集人员吸入体内对工作人员造成的危害，保护环境。此外，本发明还可以在无氧条件下，通过收集口将炉体内放电形成的烟炱转移到样品收集器中，避免了空气对产物的影响，大大提高了生产效率。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (7)
1.一种自动填料式电弧合成炉，包括炉体、设于所述炉体两端法兰的左炉盖和右炉盖，其特征在于，还包括阴极推杆、阴极推杆移动机构、阳极推杆、阳极推杆移动机构、阳极进样套筒；
所述阴极推杆的一端可移动的密封地穿过所述右炉盖，所述阴极推杆的另一端连接于所述阴极推杆移动机构；
所述阳极进样套筒为包括夹层腔体的双管壁结构，所述夹层腔体和所述炉体的冷却系统连通，且所述阳极进样套筒的一端密封地穿过所述左炉盖；
所述阳极推杆的一端位于所述阳极进样套筒中，所述阳极推杆的另一端连接于所述阳极推杆移动机构。
2.根据权利要求1所述的自动填料式电弧合成炉，其特征在于，所述阳极进样套筒的另一端位于所述左炉盖外侧，且该另一端上设有一能够打开以将阳极石墨棒从所述阳极进样套筒推入所述炉体和关闭以将所述炉体内部气氛与外界隔离的控制阀。
3.根据权利要求1所述的自动填料式电弧合成炉，其特征在于，所述阳极进样套筒位于所述炉体内的一端设有固定夹用于夹紧阳极石墨棒。
4.根据权利要求1所述的自动填料式电弧合成炉，其特征在于，所述阴极推杆移动机构和阳极推杆移动机构均包括电机。
5.根据权利要求3所述的自动填料式电弧合成炉，其特征在于，所述固定夹包括对称设置的两夹片，所述两夹片分别通过一压缩弹簧连接于所述阳极进样套筒上。
6.根据权利要求1所述的自动填料式电弧合成炉，其特征在于，所述阳极推杆的端部和阳极进样套筒的内壁密封。
7.根据权利要求5所述的自动填料式电弧合成炉，其特征在于，所述固定夹还包括两导向杆，所述导向杆的一端固定于所述阳极进样套筒，所述两压缩弹簧分别套设于所述两导向杆上以防止压缩弹簧伸缩时发生歪斜。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN1579931A (zh) * | 2004-05-17 | 2005-02-16 | 西安交通大学 | 一种采用温控电弧炉批量生产单壁碳纳米管的方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN1512963A (zh) * | 2001-06-01 | 2004-07-14 | 包含富勒伦斯的碳黑、制造方法和装置 | |
| CN1579931A (zh) * | 2004-05-17 | 2005-02-16 | 西安交通大学 | 一种采用温控电弧炉批量生产单壁碳纳米管的方法 |
| CN1583554A (zh) * | 2004-05-27 | 2005-02-23 | 西安交通大学 | 一种大量制备非晶碳纳米管的温控电弧法 |
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