CN111056549A - 一种用于石墨烯制备的膨化设备 - Google Patents

Abstract

一种用于石墨烯制备的膨化设备，解决了现在炉体加热过程中打开舱门易造成热量大量流失，且搅拌轴搅拌效率不高的问题。其包括中空的炉体，炉体内部设有可转动的太阳轮，太阳轮外侧啮合多个行星轮，太炉体内部固定连接有内齿圈，多个行星轮与内齿圈相啮合；所述行星轮下端固定连接有行星轴，行星轴下端固定连接有六棱柱，六棱柱外圆周连接有搅拌部，搅拌部为可以竖直升降的结构；所述六棱柱下端固定连接有搅拌叶；所述炉体内设有可水平滑动的盒体，盒体下端设有多个通孔，盒体下端设有控制通孔闭合的控制部；所述太阳轴上端贯穿炉体置于炉体上方，炉体上方设有控制太阳轴正反转的驱动单元，驱动单元与太阳轴固定连接。

Description

一种用于石墨烯制备的膨化设备

技术领域

本发明涉及石墨烯制备技术领域，尤其是涉及一种用于石墨烯制备的膨化设备。

背景技术

石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以SP²杂化轨道成键，并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成SP²键，即每个碳原子都贡献一个位于PZ轨道上的未成键电子，近邻原子的PZ轨道与平面呈垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯具有优良的导电和光学性能。

由于石墨烯具有这些特性，适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池等领域，使得石墨烯制备与应用近年来获得空前的关注与研发。

石墨烯在制备的过程中，需要用到加热炉，如申请号为201822060976.4一种石墨烯制备用石墨膨化装置，通过搅拌轴使得石墨膨化的更加均匀，提高了石墨膨化质量，在装置中用到了炉体，在加热的过程中需要加入其它的辅助材料，但是当打开舱门时，热量就会有部分的流失，另外在搅拌轴搅拌过程中，搅拌的并不彻底，没有起到特别好的效果。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种用于石墨烯制备的膨化设备，有效的解决了现在炉体加热过程中打开舱门易造成热量大量流失，且搅拌轴搅拌效率不高的问题。

为实现上述目的，本发明包括中空的炉体，炉体内部设有可转动的太阳轮，太阳轮外侧啮合多个行星轮，太阳轮固定连接有太阳轴，太阳轴下端可转动的连接有行星架，行星架与多个行星轮可转动的连接，炉体内部固定连接有内齿圈，多个行星轮与内齿圈相啮合；

所述行星轮下端固定连接有行星轴，行星轴下端固定连接有六棱柱，六棱柱外圆周连接有搅拌部，搅拌部为可以竖直升降的结构；

所述六棱柱下端固定连接有搅拌叶；

所述炉体内设有可水平滑动的盒体，盒体下端设有多个通孔，盒体下端设有控制通孔闭合的控制部；

所述太阳轴上端贯穿炉体置于炉体上方，炉体上方设有控制太阳轴正反转的驱动单元，驱动单元与太阳轴固定连接。

优选的，所述炉体下端固定有支撑架，支撑架内固定连接有载物圆盘，载物圆盘右端设有卸物口，载物圆盘左端高于右端。

优选的，所述炉体下端设有排物口，排物口上设有控制阀，控制阀控制排物口的开闭。

优选的，所述炉体中部设有送料口，送料口外侧设有开合门，开合门一端与炉体铰接固定，开合门另一端与炉体可拆卸的连接。

优选的，所述搅拌部包括多个搅拌单元，多个搅拌单元首尾依次连接；

所述搅拌单元包括滑动柱，滑动柱内部设有棱型槽，六棱柱可滑动的贯穿棱型槽，滑动柱为可沿着六棱柱滑动且随着六棱柱转动一起转动的结构；

所述滑动柱上端可转动的连接有套管，滑动柱外圆周设有外螺纹，套管内设有内螺纹，套管与下一个搅拌单元中的滑动柱螺纹连接，构成滑动柱转动带动套管水平滑动的结构；

所述套管为沿着六棱柱轴线滑动的结构；

所述套管外侧固定连接有多个搅拌片。

优选的，所述行星架下端固定有多个导向轴，多个导向轴与行星轴一一对应，套管内端固定有导向鼻，导向轴可滑动的贯穿套管。

优选的，控制部包括多个控制单元，多个控制单元与通孔一一对应，每个控制单元包括多个与盒体铰接固定有扇形叶，多个扇形叶转动构成将通孔闭合的结构，多个扇形叶外周设有一个可转动的第一齿轮，第一齿轮与盒体可转动的连接，每个扇形叶外端铰接有第一连杆，第一连杆外端与第一齿轮铰接固定，第一齿轮转动经第一连杆构成多个扇形同时转动的结构。

优选的，所述控制部还包括沿着盒体长度方向滑动的双面齿条，双面齿条同时与多个第一齿轮相啮合，双面齿条滑动构成多个第一齿轮同时转动的结构。

优选的，盒体下端设有T型槽，T型槽内可滑动的连接有T型块，T型块下端贯穿T型槽与双面齿条固定连接。

优选的，所述盒体下端可转动的设有螺纹杆，螺纹杆与双面齿条螺纹连接，螺纹杆外端贯穿盒体置于盒体外端，螺纹杆外端固定连接有手柄。

优选的，所述驱动单元包括箱体，箱体内可转动的设有不完全内齿圈，不完全内齿圈内侧啮合有小齿轮，小齿轮内侧啮合有不完全外齿轮，不完全内齿圈和不完全外齿轮不同时与小齿轮啮合，不完全内齿圈和不完全外齿轮同轴固定，不完全内齿圈有齿段弧长和不完全外齿轮有齿段弧长相同；

所述小齿轮上方同轴设有第二齿轮，第二齿轮外侧啮合有第三齿轮，第三齿轮的齿轮轴与太阳轴固定连接。

优选的，所述炉体内设有堵头，盒体外端固定有推板，推板外截面与炉体外截面重合，推板经堵头形成固定的结构；

所述推板内端固定有插入头，所述插入头的头部为锥形的结构，堵头内设有圆形孔，插入头插入圆形孔构成将推板固定的结构；

所述堵头内设有滑动的半球形的球头，球头内端设有挡板，挡板内侧固定连接有弹簧，弹簧另一端与堵头固定连接，插入头外侧设有半球形的球孔，球头插入球孔构成将插入头固定的结构。

本发明与现有技术相比具有以下益处：1)搅拌部为有规律的正反搅拌，搅拌部且可以进行竖直的升降，对炉体内部的反应材料进行充分的搅拌；2)盒体的通孔开闭通过控制部进行控制，方便快速。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明轴侧结构示意图。

图3为本发明炉体内部结构示意图。

图4为本发明炉体内部轴侧结构示意图。

图5为本发明炉体内部第二轴侧结构示意图。

图6为本发明行星轴驱动搅拌部结构示意图。

图7为本发明清搅拌单元结构示意图。

图8为本发明搅拌单元(套管剖开)结构示意图。

图9为本发明盒体在炉体内滑动结构示意图。

图10为图9的轴侧结构示意图。

图11为本发明控制部结构示意图。

图12为本发明控制单元结构示意图。

图13为本发明驱动单元(去除箱体)结构示意图。

图14为本发明驱动单元(去除箱体、第二齿轮和第三齿轮)结构示意图。

图15为本发明支撑架和载物圆盘结构示意图。

图16为本发明炉体剖开结构示意图。

图17为本发明推板固定结构示意图。

图18为图17中A部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-18对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

由图1-18给出，本发明包括中空的炉体1，炉体1内部设有可转动的太阳轮2，太阳轮2外侧啮合多个行星轮3，太阳轮2固定连接有太阳轴4，太阳轴4下端可转动的连接有行星架5，行星架5与多个行星轮3可转动的连接，炉体1内部固定连接有内齿圈6，多个行星轮3与内齿圈6相啮合；

炉体1为中空的，反应材料加入炉体1内，且炉体1内设有加热装置，对整个炉体1进行加热；

所述行星轮3下端固定连接有行星轴7，行星轴7下端固定连接有六棱柱8，六棱柱8外圆周连接有搅拌部9，搅拌部9为可以竖直升降的结构；

所述六棱柱8下端固定连接有搅拌叶10；

所述炉体1内设有可水平滑动的盒体11，盒体11下端设有多个通孔，盒体11下端设有控制通孔闭合的控制部；

所述太阳轴4上端贯穿炉体1置于炉体1上方，炉体1上方设有控制太阳轴4正反转的驱动单元，驱动单元与太阳轴4固定连接。

太阳轮2为主动件，驱动单元驱动太阳轮2完成有规律的正反转，太阳轮2带动行星轮3进行转动，行星轮3在圆周运动的同时也在自转，犹如地球的公转和自转，行星轮3带动行星轴7一起转动，行星轴7下端固定连接有六棱柱8，六棱柱8在绕着太阳轮2轴心公转的同时自转，六棱柱8在转动的时候带动搅拌部9进行升降运动，搅拌部9产生公转和竖直的升降，对反应材料进行搅拌，搅拌充分，加速反应，另外。六棱柱8下端固定有搅拌叶10，搅拌叶10进行公转和自转，对炉体1内部下端的反应材料充分搅拌，当炉体1进行加热后，再次向炉体1内加入其它反应材料的时候，可以通过先将其加入盒体11内，盒体11可以极大程度上保证炉体1内的热气外散，盒体11内加入过反应材料以后，将盒体11推入炉体1内，通过控制部，将通孔打开，盒体11内通孔为低端，盒体11内其余部位高于通孔处的高度，为漏斗状的结构，这样盒体11内的反应材料可以完全通过通孔进入炉体1内，避免热量的不必要的流失。

本发明中搅拌部9公转且竖直升降，搅拌叶10公转且自转，且不是一直顺时针或逆时针的转动，而是顺时针逆时针交替进行，这样可以极大程度上保证搅拌的充分性，促进反应的速率，另外盒体11的设置，可以极大程度上避免热量的意外流失，通过控制部控制通孔的开闭，具有极大的方便性。

所述炉体1下端固定有支撑架12，支撑架12内固定连接有载物圆盘13，载物圆盘13右端设有卸物口，载物圆盘13左端高于右端。

如图1-2所示，支撑架12成锥形结构，这样可以增加其稳定性，载物圆盘13位于炉体1下方，制备好的石墨烯会从炉体1内进入载物圆盘13内，如图15所示，载物圆盘13的卸物口为最低端，当制备好的石墨烯进入载物圆盘13以后，会自动从卸物口流出。

所述炉体1下端设有排物口，排物口上设有控制阀，控制阀控制排物口的开闭。

控制阀就是一个控制开关，控制着排物口的打开与关闭。

所述炉体1中部设有送料口，送料口外侧设有开合门14，开合门14一端与炉体1铰接固定，开合门14另一端与炉体1可拆卸的连接。

初始状态(未加热时)，开合门14打开，反应材料通过送料口加入到炉体1内，然后将开合门14锁死即可。

所述搅拌部9包括多个搅拌单元，多个搅拌单元首尾依次连接；

所述搅拌单元包括滑动柱15，滑动柱15内部设有棱型槽，六棱柱8可滑动的贯穿棱型槽，滑动柱15为可沿着六棱柱8滑动且随着六棱柱8转动一起转动的结构；

所述滑动柱15上端可转动的连接有套管16，滑动柱15外圆周设有外螺纹，套管16内设有内螺纹，套管16与下一个搅拌单元中的滑动柱15螺纹连接，构成滑动柱15转动带动套管16水平滑动的结构；

所述套管16为沿着六棱柱8轴线滑动的结构；

所述套管16外侧固定连接有多个搅拌片17。

如图6-8所示，搅拌单元的首尾依次连接，每个搅拌单元都包含有滑动柱15和套管16，每一个搅拌单元中滑动柱15和套管16是可转动的连接，上一个搅拌单元中的套管16与相邻的搅拌单元中的滑动柱15为螺纹连接的关系，六棱柱8可以带动所有的滑动柱15一起转动，且滑动柱15会沿着六棱柱8进行滑动；套管16外侧固定有多个搅拌片17；

在使用的时候，将最下端的套管16与行星架5进行固定，此时当六棱柱8进行转动的时候，带动滑动柱15一起转动，因滑动柱15与套管16为螺纹连接的关系，此时滑动柱15会螺旋升降，滑动柱15升降会带动相邻的套管16一起升降，会形成所有的套管16全部向最下端的套管16进行升降运动，且每两个相邻的套管16之间的距离始终是相同的，对下端的反应材料进行充分的搅拌，保证膨化反应的效率。

所述行星架5下端固定有多个导向轴18，多个导向轴18与行星轴7一一对应，套管16内端固定有导向鼻，导向轴18可滑动的贯穿套管16。

导向轴18对套管16起到了导向的效果，保证了套管16只能沿着行星轴7进行竖直的升降，且通过导向轴18对最下端的套管16的固定提供了方便，直接将最下端的套管16与导向轴18焊接在一起即可。

控制部包括多个控制单元19，多个控制单元19与通孔一一对应，每个控制单元19包括多个与盒体11铰接固定有扇形叶20，多个扇形叶20转动构成将通孔闭合的结构，多个扇形叶20外周设有一个可转动的第一齿轮21，第一齿轮21与盒体11可转动的连接，每个扇形叶20外端铰接有第一连杆22，第一连杆22外端与第一齿轮21铰接固定，第一齿轮21转动经第一连杆22构成多个扇形同时转动的结构。

所述控制部还包括沿着盒体11长度方向滑动的双面齿条23，双面齿条23同时与多个第一齿轮21相啮合，双面齿条23滑动构成多个第一齿轮21同时转动的结构。

盒体11下端设有T型槽，T型槽内可滑动的连接有T型块，T型块下端贯穿T型槽与双面齿条23固定连接。

所述盒体11下端可转动的设有螺纹杆24，螺纹杆24与双面齿条23螺纹连接，螺纹杆24外端贯穿盒体11置于盒体11外端，螺纹杆24外端固定连接有手柄25。

如图10-12所示，控制部控制着多个通孔的开闭，在本发明中，设置了四个通孔，对应的设置了四个控制单元19，第一齿轮21与盒体11为可转动的连接，当第一齿轮21进行转动的时候，会驱动第一连杆22随之进行运动，因扇形叶20与盒体11为铰接的关系，此时会带动多个扇形叶20一起摆动，从而可以将通孔闭合或者打开，扇形叶20的形状如图12所示。

如图11所示，通过双面齿条23的滑动可以从而带动第一齿轮21进行转动，从而完成对于通孔开闭的控制，通过手动转动手柄25可以驱动螺纹杆24进行转动，螺纹杆24与双面齿条23螺纹连接，此时螺纹杆24的转动带动双面齿条23进行滑动，T型块和T型槽的配合用来保证双面齿条23滑动时候的稳定效果。

所述驱动单元包括箱体26，箱体26内可转动的设有不完全内齿圈27，不完全内齿圈27内侧啮合有小齿轮28，小齿轮28内侧啮合有不完全外齿轮29，不完全内齿圈27和不完全外齿轮29不同时与小齿轮28啮合，不完全内齿圈27和不完全外齿轮29同轴固定，不完全内齿圈27有齿段弧长和不完全外齿轮29有齿段弧长相同；

所述小齿轮28上方同轴设有第二齿轮30，第二齿轮30外侧啮合有第三齿轮31，第三齿轮31的齿轮轴与太阳轴4固定连接。

如图13和图14所示，箱体26内设有不完全内齿圈27和不完全外齿轮29，两者经过星状连接架同轴固定连接，两者为一起进行转动的结构，且不完全内齿圈27有齿段弧长与不完全外齿轮29有齿段弧长相同，当小齿轮28与不完全内齿圈27进行啮合时，小齿轮28不与不完全外齿轮29啮合，当小齿轮28与不完全内齿圈27啮合刚分离时，小齿轮28开始与不完全外齿轮29啮合，当小齿轮28与不完全外齿轮29刚脱离啮合时，小齿轮28开始与不完全内齿圈27啮合，这样通过外部连接电机，驱动不完全内齿圈27朝着一个方向进行运动，如以顺时针方向为例，当不完全内齿圈27与小齿轮28啮合时，小齿轮28为顺时针转动，当不完全外齿轮29与小齿轮28啮合时，小齿轮28为逆时针转动，小齿轮28产生有规律的正反转动，小齿轮28通过第二齿轮30驱动第三齿轮31转动，此时第三齿轮31的齿轮轴与太阳轴4固定连接，太阳轴4产生有规律的正反转，且正反转时间相同，也就使得套管16可以有规律的正反转动，行星轮3也产生有规律的正反转，电机一直朝着一个方向运动，避免了电机的正反转，减少了控制电机正反转的电路，节约了成本。

所述炉体1内设有堵头32，盒体11外端固定有推板33，推板33外截面与炉体1外截面重合，推板33经堵头32形成固定的结构；

所述推板33内端固定有插入头34，所述插入头34的头部为锥形的结构，堵头32内设有圆形孔，插入头34插入圆形孔构成将推板33固定的结构；

所述堵头32内设有滑动的半球形的球头35，球头35内端设有挡板36，挡板36内侧固定连接有弹簧37，弹簧37另一端与堵头32固定连接，插入头34外侧设有半球形的球孔，球头35插入球孔构成将插入头34固定的结构。

如图16-18所示，经过推板33将盒体11进行固定，且堵头32还可以对推板33起到限位的作用，初始状态下，在挡板36的作用下，球头35置于圆形孔内，挡板36保证了球头35的端部不会进入圆形孔内，因插入头34的头部为锥形的，当插入头34插入圆形孔内，会将球头35挤开，使得球头35进入堵头32内，当插入头34的球孔与球头35位置重合的时候，球头35完全进入球孔内，完成了插入头34与堵头32的配合，也就完成了推板33的固定，也就是盒体11的固定。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于石墨烯制备的膨化设备，包括中空的炉体(1)，其特征在于，所述炉体(1)内部设有可转动的太阳轮(2)，太阳轮(2)外侧啮合多个行星轮(3)，太阳轮(2)固定连接有太阳轴(4)，太阳轴(4)下端可转动的连接有行星架(5)，行星架(5)与多个行星轮(3)可转动的连接，炉体(1)内部固定连接有内齿圈(6)，多个行星轮(3)与内齿圈(6)相啮合；

所述行星轮(3)下端固定连接有行星轴(7)，行星轴(7)下端固定连接有六棱柱(8)，六棱柱(8)外圆周连接有搅拌部(9)，搅拌部(9)为可以竖直升降的结构；

所述六棱柱(8)下端固定连接有搅拌叶(10)；

所述炉体(1)内设有可水平滑动的盒体(11)，盒体(11)下端设有多个通孔，盒体(11)下端设有控制通孔闭合的控制部；

所述太阳轴(4)上端贯穿炉体(1)置于炉体(1)上方，炉体(1)上方设有控制太阳轴(4)正反转的驱动单元，驱动单元与太阳轴(4)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，所述搅拌部(9)包括多个搅拌单元，多个搅拌单元首尾依次连接；

所述搅拌单元包括滑动柱(15)，滑动柱(15)内部设有棱型槽，六棱柱(8)可滑动的贯穿棱型槽，滑动柱(15)为可沿着六棱柱(8)滑动且随着六棱柱(8)转动一起转动的结构；

所述滑动柱(15)上端可转动的连接有套管(16)，滑动柱(15)外圆周设有外螺纹，套管(16)内设有内螺纹，套管(16)与下一个搅拌单元中的滑动柱(15)螺纹连接，构成滑动柱(15)转动带动套管(16)水平滑动的结构；

所述套管(16)为沿着六棱柱(8)轴线滑动的结构；

所述套管(16)外侧固定连接有多个搅拌片(17)。

3.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，所述行星架(5)下端固定有多个导向轴(18)，多个导向轴(18)与行星轴(7)一一对应，套管(16)内端固定有导向鼻，导向轴(18)可滑动的贯穿套管(16)。

4.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，控制部包括多个控制单元(19)，多个控制单元(19)与通孔一一对应，每个控制单元(19)包括多个与盒体(11)铰接固定有扇形叶(20)，多个扇形叶(20)转动构成将通孔闭合的结构，多个扇形叶(20)外周设有一个可转动的第一齿轮(21)，第一齿轮(21)与盒体(11)可转动的连接，每个扇形叶(20)外端铰接有第一连杆(22)，第一连杆(22)外端与第一齿轮(21)铰接固定，第一齿轮(21)转动经第一连杆(22)构成多个扇形同时转动的结构。

5.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，所述控制部还包括沿着盒体(11)长度方向滑动的双面齿条(23)，双面齿条(23)同时与多个第一齿轮(21)相啮合，双面齿条(23)滑动构成多个第一齿轮(21)同时转动的结构。

6.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，盒体(11)下端设有T型槽，T型槽内可滑动的连接有T型块，T型块下端贯穿T型槽与双面齿条(23)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，根据权利要求(1)所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，所述盒体(11)下端可转动的设有螺纹杆(24)，螺纹杆(24)与双面齿条(23)螺纹连接，螺纹杆(24)外端贯穿盒体(11)置于盒体(11)外端，螺纹杆(24)外端固定连接有手柄(25)。

8.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，根据权利要求(1)所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，所述驱动单元包括箱体(26)，箱体(26)内可转动的设有不完全内齿圈(27)，不完全内齿圈(27)内侧啮合有小齿轮(28)，小齿轮(28)内侧啮合有不完全外齿轮(29)，不完全内齿圈(27)和不完全外齿轮(29)不同时与小齿轮(28)啮合，不完全内齿圈(27)和不完全外齿轮(29)同轴固定，不完全内齿圈(27)有齿段弧长和不完全外齿轮(29)有齿段弧长相同；

所述小齿轮(28)上方同轴设有第二齿轮(30)，第二齿轮(30)外侧啮合有第三齿轮(31)，第三齿轮(31)的齿轮轴与太阳轴(4)固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，根据权利要求(1)所述的一种用于石墨烯制备的膨化设备，其特征在于，所述炉体(1)内设有堵头(32)，盒体(11)外端固定有推板(33)，推板(33)外截面与炉体(1)外截面重合，推板(33)经堵头(32)形成固定的结构；

所述推板(33)内端固定有插入头(34)，所述插入头(34)的头部为锥形的结构，堵头(32)内设有圆形孔，插入头(34)插入圆形孔构成将推板(33)固定的结构；

所述堵头(32)内设有滑动的半球形的球头(35)，球头(35)内端设有挡板(36)，挡板(36)内侧固定连接有弹簧(37)，弹簧(37)另一端与堵头(32)固定连接，插入头(34)外侧设有半球形的球孔，球头(35)插入球孔构成将插入头(34)固定的结构。

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