CN110694778A - 一种用于石墨烯制备的节水型高压均质机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于石墨烯制备的节水型高压均质机，包括底座、容腔、高压泵、进料管、原料室、出料管和处理器，所述底座上设有输水机构，所述原料室内设有磨切机构，所述输水机构包括水箱、水泵、降温管、回流管和清洁管，所述磨切机构包括电机、转轴、第一磨锥、至少两个第二磨锥和至少两个刀片，该用于石墨烯制备的节水型高压均质机，通过输水机构对容腔进行降温并把水送到原料室内用于对机器进行清洗，循环利用水资源，更加节能环保，不仅如此，通过磨切机构对原料进行切割和研磨，防止原料堵塞或损坏孔道，提高了实用性。

Description

一种用于石墨烯制备的节水型高压均质机
技术领域
本发明涉及新材料设备领域，特别涉及一种用于石墨烯制备的节水型高压均质机。
背景技术
石墨烯独特的力、热、光、电、磁等特性，使其在微电子、生物传感器、储能材料和复合材料领域有着巨大的应用潜力。机械法进行石墨烯剥离，相比其他化学方法制备的石墨烯具有更少的缺陷，结构也较为完整。其中，高压均质机是一种制备石墨烯的常用的机器。Y型金刚石交互容腔具有固定的内部结构，石墨液体经过加压后，经过百微米级的孔道形成超音速射流(可达1000m/s-1500m/s)，在Y型金刚石交互容腔内部产生剧烈的剪切、碰撞、空穴、对射等机械力作用(与单流道不同的是，双股射流对射瞬间相对速度加倍，产生对射爆炸效应)以及相应的热效应，由此引发的机械力化学效应可诱导物料大分子的物理、化学及结构性质发生变化，最终达到均质的效果。
现有的高压均质机清洗起来颇为麻烦，且会浪费不少水资源，增加了维护成本，不仅如此，现有的高压均质机在使用时，原料的颗粒过大可能会造成机器内部堵塞，降低了实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于石墨烯制备的节水型高压均质机。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于石墨烯制备的节水型高压均质机，包括底座、容腔、高压泵、进料管、原料室、出料管和处理器，所述容腔固定在底座上，所述高压泵固定在容腔的上方，所述进料管的一端通过高压泵与容腔的上方连通，所述进料管的另一端与原料室的下方连通，所述进料管的靠近原料室的一端设有第一阀门，所述容腔的下方与出料管连通，所述处理器固定在容腔外，所述容腔内设有Y型交互孔道，所述底座上设有输水机构，所述原料室内设有磨切机构，所述处理器内设有PLC，所述第一阀门与PLC电连接；
所述输水机构包括水箱、水泵、降温管、回流管和清洁管，所述容腔内设有水冷区，所述水冷区环绕Y型交互孔道设置，所述水箱固定在底座上，所述水泵固定在水箱上，所述降温管的一端通过水泵与水箱内的底部连通，所述降温管的另一端与水冷区的下方连通，所述回流管的两端分别与水冷区的上方和水箱连通，所述清洁管的一端设置在水箱内的底部，所述清洁管的另一端与原料室连通，所述清洁管的靠近原料室的一端设有第二阀门，所述水泵和第二阀门均与PLC电连接；
所述磨切机构包括电机、转轴、第一磨锥、至少两个第二磨锥和至少两个刀片，所述电机固定在原料室内的顶部，所述电机通过转轴与第一磨锥传动连接，所述第二磨锥与第一磨锥啮合，所述第二磨锥与原料室的内壁铰接，所述刀片周向均匀分布在转轴的外周上，所述电机与PLC电连接。
作为优选，为了检测水箱内的水的液面高度，所述水箱内的顶部设有液位传感器，所述液位传感器与PLC电连接。
作为优选，为了便于向水箱内加水，所述水箱的上方设有添加管和管盖，所述添加管的一端与水箱连通，所述管盖盖设在添加管的另一端上。
作为优选，为了检测容腔是否过热，所述容腔上设有温度传感器，所述温度传感器与PLC电连接。
作为优选，为了便于原料的传输，所述原料室的形状为喇叭状，所述原料室的上方的尺寸大于原料室的下方的尺寸。
作为优选，为了提高原料室的密封性，所述原料室的上方设有密封盖，所述密封盖的一端与原料室的上方铰接，所述密封盖的外周上设有橡胶圈。
作为优选，为了提高电机的驱动力，所述电机为伺服电机。
作为优选，为了防止刀片生锈，所述刀片的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了便于搬运机器，所述底座的下方设有若干滚轮。
作为优选，为了避免原料的渗漏，所述进料管、原料室、容腔和出料管为一体成型结构。
本发明的有益效果是，该用于石墨烯制备的节水型高压均质机，通过输水机构对容腔进行降温并把水送到原料室内用于对机器进行清洗，与现有的输水机构相比，该输水机构循环利用水资源，并实现了多种功能，更加节能环保，不仅如此，通过磨切机构对原料进行切割和研磨，减少原料对孔道的损坏，与现有的磨切机构相比，该磨切机构结构简单，使用便捷，提高了实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的用于石墨烯制备的节水型高压均质机的结构示意图；
图2是本发明的用于石墨烯制备的节水型高压均质机的容腔的结构示意图；
图3是本发明的用于石墨烯制备的节水型高压均质机的输水机构的结构示意图；
图4是本发明的用于石墨烯制备的节水型高压均质机的磨切机构的结构示意图；
图中：1.底座，2.容腔，3.高压泵，4.进料管，5.原料室，6.出料管，7.处理器，8.水箱，9.水泵，10.降温管，11.回流管，12.清洁管，13.电机，14.转轴，15.第一磨锥，16.第二磨锥，17.刀片，18.液位传感器，19.添加管，20.管盖，21.温度传感器，22.密封盖，23.滚轮。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-2所示，一种用于石墨烯制备的节水型高压均质机，包括底座1、容腔2、高压泵3、进料管4、原料室5、出料管6和处理器7，所述容腔2固定在底座1上，所述高压泵3固定在容腔2的上方，所述进料管4的一端通过高压泵3与容腔2的上方连通，所述进料管4的另一端与原料室5的下方连通，所述进料管4的靠近原料室5的一端设有第一阀门，所述容腔2的下方与出料管6连通，所述处理器7固定在容腔2外，所述容腔2内设有Y型交互孔道，所述底座1上设有输水机构，所述原料室5内设有磨切机构，所述处理器7内设有PLC，所述第一阀门与PLC电连接；
PLC，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。
用户通过处理器7启动设备，将原料倒入原料室5内，磨切机构将原料磨细，然后PLC控制第一阀门打开，原料流到进料管4内，PLC控制高压泵3对原料加压后将原料送人到容腔2的Y型交互孔道内，原料在孔道内受到剪切、碰撞、空穴、对射等机械力作用，变成单层的石墨烯，然后顺着出料管6流出，输水机构在石墨烯制备过程中对容腔2降温，制备完成后对机器进行清洗。
如图3所示，所述输水机构包括水箱8、水泵9、降温管10、回流管11和清洁管12，所述容腔2内设有水冷区，所述水冷区环绕Y型交互孔道设置，所述水箱8固定在底座1上，所述水泵9固定在水箱8上，所述降温管10的一端通过水泵9与水箱8内的底部连通，所述降温管10的另一端与水冷区的下方连通，所述回流管11的两端分别与水冷区的上方和水箱8连通，所述清洁管12的一端设置在水箱8内的底部，所述清洁管12的另一端与原料室5连通，所述清洁管12的靠近原料室5的一端设有第二阀门，所述水泵9和第二阀门均与PLC电连接；
在石墨烯制备过程中，容腔2的温度会迅速升高，此时，PLC控制水泵9工作，水顺着降温管10进入到水冷区内，对容腔2进行降温，然后再顺着回流管11流回到水箱8内，从而对水进行循环利用，不仅提高了制冷效率，还能节约水资源，出料完毕后，PLC控制第二阀门打开，PLC控制高压泵3工作，水从清洁管12进入到原料室5内，再依次流过进料管4、容腔2内的孔道和出料管6，从而实现清洁的功能。
如图4所示，所述磨切机构包括电机13、转轴14、第一磨锥15、至少两个第二磨锥16和至少两个刀片17，所述电机13固定在原料室5内的顶部，所述电机13通过转轴14与第一磨锥15传动连接，所述第二磨锥16与第一磨锥15啮合，所述第二磨锥16与原料室5的内壁铰接，所述刀片17周向均匀分布在转轴14的外周上，所述电机13与PLC电连接。
PLC控制电机13驱动转轴14转动，使刀片17对原料进行切割，同时，第一磨锥15随着转轴14转动，带动第二磨锥16转动，从而对原料进行研磨，以免原料颗粒过大堵塞会损坏孔道。
作为优选，为了检测水箱8内的水的液面高度，所述水箱8内的顶部设有液位传感器18，所述液位传感器18与PLC电连接。
作为优选，为了便于向水箱8内加水，所述水箱8的上方设有添加管19和管盖20，所述添加管19的一端与水箱8连通，所述管盖20盖设在添加管19的另一端上。
液位传感器18检测水箱8内的水的液面高度，并发送信号给PLC，PLC收到信号后，如果水位太低，则发送信号到用户端，用户收到手机上发来的通知，再打开管盖20，通过添加管19向水箱8内加水。
作为优选，为了检测容腔2是否过热，所述容腔2上设有温度传感器21，所述温度传感器21与PLC电连接。
温度传感器21检测容腔2的温度，并发送信号给PLC，PLC收到信号后，如果容腔2的温度超出规定温度范围，则输水机构向水冷区输水降温。
作为优选，为了便于原料的传输，所述原料室5的形状为喇叭状，所述原料室5的上方的尺寸大于原料室5的下方的尺寸。
原料室5的形状为喇叭状，可使原料被充分研磨后流向进料管4。
作为优选，为了提高原料室5的密封性，所述原料室5的上方设有密封盖22，所述密封盖22的一端与原料室5的上方铰接，所述密封盖22的外周上设有橡胶圈。
作为优选，为了提高电机13的驱动力，所述电机13为伺服电机。
作为优选，为了防止刀片17生锈，所述刀片17的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了便于搬运机器，所述底座1的下方设有若干滚轮23。
作为优选，为了避免原料的渗漏，所述进料管4、原料室5、容腔2和出料管6为一体成型结构。
用户通过处理器7启动设备，将原料倒入原料室5内，PLC控制电机13驱动转轴14转动，使刀片17对原料进行切割，同时，第一磨锥15随着转轴14转动，带动第二磨锥16转动，从而对原料进行研磨，以免原料颗粒过大堵塞会损坏孔道，然后PLC控制第一阀门打开，原料流到进料管4内，PLC控制高压泵3对原料加压后将原料送人到容腔2的Y型交互孔道内，原料在孔道内受到剪切、碰撞、空穴、对射等机械力作用，变成单层的石墨烯，然后顺着出料管6流出，在石墨烯制备过程中，容腔2的温度会迅速升高，此时，PLC控制水泵9工作，水顺着降温管10进入到水冷区内，对容腔2进行降温，然后再顺着回流管11流回到水箱8内，从而对水进行循环利用，出料完毕后，PLC控制第二阀门打开，PLC控制高压泵3工作，水从清洁管12进入到原料室5内，再依次流过进料管4、容腔2内的孔道和出料管6，从而实现清洁的功能。
与现有技术相比，该用于石墨烯制备的节水型高压均质机，通过输水机构对容腔2进行降温并把水送到原料室5内用于对机器进行清洗，与现有的输水机构相比，该输水机构循环利用水资源，并实现了多种功能，更加节能环保，不仅如此，通过磨切机构对原料进行切割和研磨，减少原料对孔道的损坏，与现有的磨切机构相比，该磨切机构结构简单，使用便捷，提高了实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种用于石墨烯制备的节水型高压均质机，包括底座(1)、容腔(2)、高压泵(3)、进料管(4)、原料室(5)、出料管(6)和处理器(7)，所述容腔(2)固定在底座(1)上，所述高压泵(3)固定在容腔(2)的上方，所述进料管(4)的一端通过高压泵(3)与容腔(2)的上方连通，所述进料管(4)的另一端与原料室(5)的下方连通，所述进料管(4)的靠近原料室(5)的一端设有第一阀门，所述容腔(2)的下方与出料管(6)连通，所述处理器(7)固定在容腔(2)外，所述容腔(2)内设有Y型交互孔道，其特征在于，所述底座(1)上设有输水机构，所述原料室(5)内设有磨切机构，所述处理器(7)内设有PLC，所述第一阀门与PLC电连接；
所述输水机构包括水箱(8)、水泵(9)、降温管(10)、回流管(11)和清洁管(12)，所述容腔(2)内设有水冷区，所述水冷区环绕Y型交互孔道设置，所述水箱(8)固定在底座(1)上，所述水泵(9)固定在水箱(8)上，所述降温管(10)的一端通过水泵(9)与水箱(8)内的底部连通，所述降温管(10)的另一端与水冷区的下方连通，所述回流管(11)的两端分别与水冷区的上方和水箱(8)连通，所述清洁管(12)的一端设置在水箱(8)内的底部，所述清洁管(12)的另一端与原料室(5)连通，所述清洁管(12)的靠近原料室(5)的一端设有第二阀门，所述水泵(9)和第二阀门均与PLC电连接；
所述磨切机构包括电机(13)、转轴(14)、第一磨锥(15)、至少两个第二磨锥(16)和至少两个刀片(17)，所述电机(13)固定在原料室(5)内的顶部，所述电机(13)通过转轴(14)与第一磨锥(15)传动连接，所述第二磨锥(16)与第一磨锥(15)啮合，所述第二磨锥(16)与原料室(5)的内壁铰接，所述刀片(17)周向均匀分布在转轴(14)的外周上，所述电机(13)与PLC电连接。
2.如权利要求1所述的用于石墨烯制备的节水型高压均质机，其特征在于，所述水箱(8)内的顶部设有液位传感器(18)，所述液位传感器(18)与PLC电连接。
3.如权利要求1所述的用于石墨烯制备的节水型高压均质机，其特征在于，所述水箱(8)的上方设有添加管(19)和管盖(20)，所述添加管(19)的一端与水箱(8)连通，所述管盖(20)盖设在添加管(19)的另一端上。
4.如权利要求1所述的用于石墨烯制备的节水型高压均质机，其特征在于，所述容腔(2)上设有温度传感器(21)，所述温度传感器(21)与PLC电连接。
5.如权利要求1所述的用于石墨烯制备的节水型高压均质机，其特征在于，所述原料室(5)的形状为喇叭状，所述原料室(5)的上方的尺寸大于原料室(5)的下方的尺寸。
6.如权利要求1所述的用于石墨烯制备的节水型高压均质机，其特征在于，所述原料室(5)的上方设有密封盖(22)，所述密封盖(22)的一端与原料室(5)的上方铰接，所述密封盖(22)的外周上设有橡胶圈。
7.如权利要求1所述的用于石墨烯制备的节水型高压均质机，其特征在于，所述电机(13)为伺服电机。
8.如权利要求1所述的用于石墨烯制备的节水型高压均质机，其特征在于，所述刀片(17)的制作材料为不锈钢。
9.如权利要求1所述的用于石墨烯制备的节水型高压均质机，其特征在于，所述底座(1)的下方设有若干滚轮(23)。
10.如权利要求1所述的用于石墨烯制备的节水型高压均质机，其特征在于，所述进料管(4)、原料室(5)、容腔(2)和出料管(6)为一体成型结构。
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