CN108240725A - 一种冷却器及制备碳纳米管的高真空系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳纳米管制备技术领域，尤其涉及一种冷却器及制备碳纳米管的高真空系统，包括壳体、端盖、水冷环、进气管和出气管，壳体与端盖连接，水冷环设置于壳体内部，水冷环包括定位筒和水冷管，定位筒一端与端盖连接，另一端与壳体之间留有空隙，水冷管螺旋缠绕并焊接在定位筒外壁上，水冷管的两端均穿过端盖与外界冷却水源连通，进气管与壳体连通，出气管穿过壳体伸入定位筒内，以使气体通入壳体中接触水冷管后进入定位筒中，通过出气管排出。本发明降低高温气体温度的同时又将粉尘到达下游管道和元器件前将其吸附掉，起到保护下游真空管道和元器件，减少真空元器件维护维修时间，不仅延长了真空元器件的使用寿命，满足规模化生产的要求。
Description
技术领域
本发明涉及碳纳米管制备技术领域，尤其涉及一种冷却器及制备碳纳米管的高真空系统。
背景技术
目前碳纳米管工程化制备LPCVD设备，制备碳纳米管时在高真空石英腔体内利用高温分解通入工艺气体CH4和H2、O2、Ar、N2，通过粒子在样品表面的沉积形成碳纳米管。现有使用的真空系统中，没有增加冷却器，由于工艺温度较高，工艺过程中又可能会产生一些粉尘，长时间工作后高温的气体会烧毁元器件，也会在真空管道内壁和真空元器件上形成粉尘垢，如果不定期清理，就会造成元器件失灵或者损坏，甚至影响泵的功能，如果清洗频繁，就会增加装卸元器件工作量和增加维修时间。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有的碳纳米管工程化制备中缺少对高温气体的冷却设备，容易造成真空元器件烧毁和积累粉尘影响设备工作的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种冷却器，包括壳体、端盖、水冷环、进气管和出气管，所述壳体与所述端盖连接，所述水冷环设置于所述壳体内部，所述水冷环包括定位筒和水冷管，所述定位筒一端与所述端盖连接，另一端与所述壳体之间留有空隙，所述水冷管螺旋缠绕并焊接在所述定位筒外壁上，所述水冷管的两端均穿过所述端盖与外界冷却水源连通，所述进气管与所述壳体连通，所述出气管穿过所述壳体伸入所述定位筒内，以使气体通入所述壳体中接触所述水冷管后进入所述定位筒中，通过所述出气管排出。
其中，所述壳体包括壳罩和法兰连接件，所述法兰连接件设置于所述壳罩的敞口端，所述端盖为法兰盘，所述端盖与所述法兰连接件通过螺钉连接。
其中，所述端盖上设有冷却水进口和冷却水出口，所述水冷管的两端分别与所述冷却水进口和所述冷却水出口连接。
其中，所述端盖与所述法兰连接件之间还设有密封圈。
其中，所述水冷管为不锈钢管。
本发明还提供了一种制备碳纳米管的高真空系统，包括如上所述的冷却器。
其中，还包括真空元器件、真空管道和波纹管，所述冷却器的进气管与所述波纹管连接，所述冷却器的出气管与所述真空管道连接，所述真空管道上设有所述真空元器件。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明冷却器的定位筒位于壳体内且固定在端盖上，为水冷管缠绕提供支撑定位，且定位筒一端与壳体保持一定距离，水冷管外接冷却水源，水源进出水循环流动保证水冷环的冷却效果，进气管与出气管的所在位置以确保气体进出的方向，气流通过进气管进入壳体内部，首先经过水冷管与壳体内壁之间的区域，之后通过定位筒端部与壳体之间的空隙进入定位筒内部区域，在这两个区域中气体被冷却，温度降低，气体携带的粉尘颗粒等也被吸附在水冷环上，最后进入伸入定位筒中的出气管排出，本发明冷却器结构简单，拆装方便，降低高温气体温度的同时又将粉尘到达下游管道和元器件前将其吸附掉，起到保护下游真空管道和元器件，减少真空元器件维护维修时间，不仅延长了真空元器件的使用寿命，而且缩短了维护时间，满足规模化生产的要求。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例一冷却器的剖面图；
图2是本发明实施例一冷却器的侧视图；
图3是本发明实施例二制备碳纳米管的高真空系统的结构图。
图中：1：壳体；2：水冷环；3：进气管；4：出气管；5：螺钉；6：密封圈；7：端盖；11：壳罩；12：法兰连接件；21：定位筒；22：水冷管；71：冷却水进口；72：冷却水出口；10：冷却器；20：真空元器件；30：真空管道；40：波纹管。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
实施例一
如图1所示，本发明实施例一提供的冷却器，包括壳体1、水冷环2、端盖7、进气管3和出气管4，壳体1与端盖7连接，水冷环2设置于壳体1内部，水冷环2包括定位筒21和水冷管22，定位筒21一端与端盖7连接，定位筒21另一端与壳体1之间留有空隙，水冷管22螺旋缠绕并焊接在定位筒21外壁上，水冷管22的两端均穿过端盖7与外界冷却水源连通，进气管3与壳体1连通，出气管3穿过壳体1伸入定位筒21内，以使气体通入壳体1中接触水冷管22后进入定位筒21中，通过出气管3排出。
本发明冷却器的定位筒位于壳体内且固定在端盖上，为水冷管缠绕提供支撑定位，且定位筒一端与壳体保持一定距离，水冷管外接冷却水源，水源进出水循环流动保证水冷环的冷却效果，进气管与出气管的所在位置以确保气体进出的方向，气流通过进气管进入壳体内部，首先经过水冷管与壳体内壁之间的区域，之后通过定位筒端部与壳体之间的空隙进入定位筒内部区域，在这两个区域中气体被冷却，温度降低，气体携带的粉尘颗粒等也被吸附在水冷环上，最后进入伸入定位筒中的出气管排出，本发明冷却器结构简单，拆装方便，降低高温气体温度的同时又将粉尘到达下游管道和元器件前将其吸附掉，起到保护下游真空管道和元器件，减少真空元器件维护维修时间，不仅延长了真空元器件的使用寿命，而且缩短了维护时间，满足规模化生产的要求。
其中，水冷管22为不锈钢管。本发明水冷环是由的不锈钢的水冷管在定位筒上缠绕成环状形成的，
具体的，如图1和图2所示，壳体1包括壳罩11和法兰连接件12，法兰连接件12设置于壳罩11的敞口端，端盖7为法兰盘，端盖7与法兰连接件12通过螺钉5连接，端盖7上设有冷却水进口71和冷却水出口72，水冷管22的两端分别与冷却水进口71和冷却水出口72连接。其中，端盖7与法兰连接件12之间处还设有密封圈6。进气管、出气管和壳体的壳罩焊接成一体，壳罩的敞口端焊接法兰连接件，端盖设计为法兰盘，扣合于壳罩敞口端的法兰连接件上，二者通过螺钉连接，且设置O型密封圈对连接处进行密封。水冷环固定于端盖上，当需要清洗或更换水冷环的时候，只需拧开螺钉，直接卸下端盖，将水冷环一同抽出即可，法兰连接的形式装拆方便，也有利于水冷环的安装拆卸。
实施例二
如图3所示，本发明实施例二提供的制备碳纳米管的高真空系统，包括如实施例一的冷却器10。其中，还包括真空元器件20、真空管道30和波纹管40，冷却器10的进气管与波纹管40连接，冷却器10的出气管与真空管道30连接，真空管道30上设有真空元器件40。
本发明制备碳纳米管的高真空系统，在现有的设备上增添了冷却器，装在真空波纹管的后端，接近反应室，降低由真空波纹管排出的高温气体的温度，同时又将到达下游真空管道和真空元器件的粉尘吸附掉，起到保护下游真空管道和真空元器件的作用，保证真空元器件和泵的使用寿命和减少真空元器件维护时间。
综上所述，本发明冷却器的定位筒位于壳体内且固定在端盖上，为水冷管缠绕提供支撑定位，且定位筒一端与壳体保持一定距离，水冷管外接冷却水源，水源进出水循环流动保证水冷环的冷却效果，进气管与出气管的所在位置以确保气体进出的方向，气流通过进气管进入壳体内部，首先经过水冷管与壳体内壁之间的区域，之后通过定位筒端部与壳体之间的空隙进入定位筒内部区域，在这两个区域中气体被冷却，温度降低，气体携带的粉尘颗粒等也被吸附在水冷环上，最后进入伸入定位筒中的出气管排出，本发明冷却器结构简单，拆装方便，降低高温气体温度的同时又将粉尘到达下游管道和元器件前将其吸附掉，起到保护下游真空管道和元器件，减少真空元器件维护维修时间，不仅延长了真空元器件的使用寿命，而且缩短了维护时间，满足规模化生产的要求。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种冷却器，其特征在于：包括壳体、端盖、水冷环、进气管和出气管，所述壳体与所述端盖连接，所述水冷环设置于所述壳体内部，所述水冷环包括定位筒和水冷管，所述定位筒一端与所述端盖连接，另一端与所述壳体之间留有空隙，所述水冷管螺旋缠绕并焊接在所述定位筒外壁上，所述水冷管的两端均穿过所述端盖与外界冷却水源连通，所述进气管与所述壳体连通，所述出气管穿过所述壳体伸入所述定位筒内，以使气体通入所述壳体中接触所述水冷管后进入所述定位筒中，通过所述出气管排出。
2.根据权利要求1所述的冷却器，其特征在于：所述壳体包括壳罩和法兰连接件，所述法兰连接件设置于所述壳罩的敞口端，所述端盖为法兰盘，所述端盖与所述法兰连接件通过螺钉连接。
3.根据权利要求1所述的冷却器，其特征在于：所述端盖上设有冷却水进口和冷却水出口，所述水冷管的两端分别与所述冷却水进口和所述冷却水出口连接。
4.根据权利要求2所述的冷却器，其特征在于：所述端盖与所述法兰连接件之间还设有密封圈。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的冷却器，其特征在于：所述水冷管为不锈钢管。
6.一种制备碳纳米管的高真空系统，其特征在于：包括如权利要求1-5任一项所述的冷却器。
7.根据权利要求6所述的制备碳纳米管的高真空系统，其特征在于：还包括真空元器件、真空管道和波纹管，所述冷却器的进气管与所述波纹管连接，所述冷却器的出气管与所述真空管道连接，所述真空管道上设有所述真空元器件。
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