CN116294446A - 一种石墨烯合金粉体制备干燥设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及石墨烯合金粉体制备设备技术领域，且公开了一种石墨烯合金粉体制备干燥设备，包括冷冻仓、制冷装置和真空泵，所述冷冻仓的内部均匀固定安装有冷冻模管，所述冷冻仓的上表面固定安装有进浆仓，所述冷冻模管的顶端与进浆仓的内腔连通。通过冷冻模管和限位环的设置，使得将石墨烯合金粉体浆液进行冻干处理过程中的冰冻和真空升华进行区分，将石墨烯合金粉体浆液冷冻成固体，随后在真空箱的真空负压下，将固体从冷冻模管中吸到真空箱中，随后对固体中的固态冰进行升华处理，以此完成石墨烯合金粉体的提取，使得两者能够同时进行，进而有效缩短冻干时间，提高石墨烯合金粉体制备干燥的效率。

Description

一种石墨烯合金粉体制备干燥设备

技术领域

本申请涉及石墨烯合金粉体制备设备技术领域，尤其涉及一种石墨烯合金粉体制备干燥设备。

背景技术

石墨烯是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，其与金属材料混合而成的合金粉体具备良好性能，其中在对石墨烯合金粉体进行制备时，首先通过化学法制备出石墨烯合金粉体与水的混合溶液，随后利用冻干机对其进行干燥，去除多余水分，得到石墨烯合金粉体，但目前使用的冻干机在干燥石墨烯合金粉体时存在一些不足，冻干机在对石墨烯合金粉体进行干燥时，首先石墨烯合金粉体浆液预先低温冻结呈固体，再在真空条件下使石墨烯合金粉体中固态冰直接升华成气体除去，然后留下含水量较小的呈棉絮状的石墨烯合金粉体冻干品，但在此过程中，由于对石墨烯合金粉体浆液的冻结以及对固态冰的真空升华均在一个腔体内进行，并且在对固态冰的真空升华过程中，需要进行加热，提供热能，并且两个过程所经历的时间均较为漫长，从低温到高温的转换过程中，浪费大量的时间，降低了生产效率，并且极为耗能，增加了设备能耗。

发明内容

本申请提出了一种石墨烯合金粉体制备干燥设备，具备生产效率高、能源消耗少的优点，用以解决上述背景技术中的问题。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：一种石墨烯合金粉体制备干燥设备，包括冷冻仓、制冷装置和真空泵，所述冷冻仓的内部均匀固定安装有冷冻模管，所述冷冻仓的上表面固定安装有进浆仓，所述冷冻模管的顶端与进浆仓的内腔连通，所述冷冻仓的底部固定安装有分隔箱，所述分隔箱的内部对称活动卡接有上隔断板，所述上隔断板的上表面与冷冻仓的底面活动连接，所述分隔箱、上隔断板和下隔断板上均匀开设有与冷冻模管相对应的通料孔，所述分隔箱的底部固定连接有真空箱，所述真空箱的内腔顶部均匀固定安装有限位环，所述限位环与通料孔连通，所述下隔断板的底面与真空箱的上表面活动连接，所述真空箱的内腔顶部均匀固定连接有螺旋加热电阻丝，所述螺旋加热电阻丝与限位环活动套接，所述真空箱的底面固定连接有出料箱，所述出料箱的底部中间固定安装有螺旋输料器，所述冷冻仓的背面固定连通有进气管Ⅰ，所述进气管Ⅰ通过导管与制冷装置连通，所述真空箱的背面固定连通有吸气管，所述吸气管通过导管与真空泵连通，所述进浆仓的顶部活动套接有封盖。

进一步，所述通料孔的直径与冷冻模管的内圈直径相同，所述通料孔与冷冻模管呈矩阵分布，所述上隔断板和下隔断板上的通料孔之间的区域均为A，所述分隔箱上通料孔之间的区域为B，所述A区域和B区域面积大小相同，且大于通料孔的截面积，所述分隔箱的右侧上下对称固定安装有液压伸缩杆Ⅱ，位于上方的所述液压伸缩杆Ⅱ的伸出端与上隔断板固定连接，位于下方的所述液压伸缩杆Ⅱ与下隔断板固定连接。

进一步，所述冷冻仓内部固定安装有冷冻套管，所述冷冻套管分别与冷冻模管活动套接，所述冷冻套管的背面固定连通有进气管Ⅱ，所述进气管Ⅱ通过导管与制冷装置连通。

进一步，所述真空箱的内部活动套接有支撑箱，所述支撑箱的顶部固定安装有承料板，所述支撑箱的内部活动安装有支撑轴，所述支撑轴与承料板活动套接，所述支撑轴的顶端穿过承料板与限位环的底端活动套接，所述出料箱上且位于支撑箱的下方均匀固定安装有液压伸缩杆Ⅰ，所述液压伸缩杆Ⅰ的伸出端与支撑箱的底面固定连接。

进一步，所述支撑轴上且位于支撑箱的内部固定套接有齿轮，所述齿轮上分别活动连接有带齿三角皮带，所述齿轮分别通过带齿三角皮带传动连接，所述支撑箱的底面中心固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端与位于承料板正中心的支撑轴的底端固定连接。

进一步，所述承料板呈伞形，所述承料板的上表面与水平面呈15-45度夹角。

进一步，所述限位环的高度大于冷冻模管的高度。

本发明的有益效果是：

1、通过冷冻模管和限位环的设置，使得将石墨烯合金粉体浆液进行冻干处理过程中的冰冻和真空升华进行区分，将石墨烯合金粉体浆液冷冻成固体，随后在真空箱的真空负压下，将固体从冷冻模管中吸到真空箱中，随后对固体中的固态冰进行升华处理，以此完成石墨烯合金粉体的提取，使得两者能够同时进行，进而有效缩短冻干时间，提高石墨烯合金粉体制备干燥的效率，同时，保障设备的制冷、真空吸附和供热持续进行，减少能源消耗，降低生产成本；

2、同时，通过支撑轴的设置，使支撑轴插入到限位环中，对石墨烯合金粉体固体的底部进行支撑，使石墨烯合金粉体固体的顶端仍处于分隔箱的通料孔中，通过石墨烯合金粉体固体对通料孔进行密封，再通过上隔断板对冷冻模管进行封闭，避免真空箱与冷冻模管连通，造成冷冻模管的内部真空度升高，导致对封盖进行吸附，无法将封盖打开，并且保证真空箱的密封性，避免真空箱中的真空度缺失，并且在进行真空加热时，通过支撑轴带动石墨烯合金粉体固体进行旋转，使其在螺旋加热电阻丝的加热下受热均匀，并使其存在一定的离心力，当石墨烯合金粉体固体外层中的固态冰被升华后，形成石墨烯合金粉体从固体上脱落，落到承料板上，进而使内部固态冰快速吸热升华，加快升华效率，而落到承料板上的石墨烯合金粉体继续接触真空箱中热量持续被干燥，得到最终干燥的石墨烯合金粉体，提高石墨烯合金粉体的干燥质量。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本申请公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本申请公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本申请，其中：

图1为本发明结构整体示意图；

图2为本发明结构整体局部剖面示意图；

图3为本发明上隔断板和分隔箱安装示意图；

图4为本发明结构后视示意图；

图5为本发明结构正视剖视示意图；

图6为本发明结构俯视剖视示意图；

图7为本发明齿轮和带齿三角皮带安装示意图。

图中：1、冷冻仓；2、冷冻模管；3、进浆仓；4、封盖；5、分隔箱；6、上隔断板；7、下隔断板；8、真空箱；9、限位环；10、螺旋加热电阻丝；11、支撑箱；12、承料板；13、支撑轴；14、齿轮；15、带齿三角皮带；16、驱动电机；17、出料箱；18、液压伸缩杆Ⅰ；19、螺旋输料器；20、液压伸缩杆Ⅱ；21、冷冻套管；22、进气管Ⅰ；23、吸气管；24、进气管Ⅱ。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一：请参阅图1-图4，一种石墨烯合金粉体制备干燥设备，包括冷冻仓1、制冷装置和真空泵，冷冻仓1的内部均匀固定安装有冷冻模管2，冷冻仓1的上表面固定安装有进浆仓3，冷冻模管2的顶端与进浆仓3的内腔连通，冷冻仓1的底部固定安装有分隔箱5，分隔箱5的内部对称活动卡接有上隔断板6，上隔断板6的上表面与冷冻仓1的底面活动连接，分隔箱5、上隔断板6和下隔断板7上均匀开设有与冷冻模管2相对应的通料孔，分隔箱5的底部固定连接有真空箱8，真空箱8的内腔顶部均匀固定安装有限位环9，限位环9与通料孔连通，下隔断板7的底面与真空箱8的上表面活动连接，真空箱8的内腔顶部均匀固定连接有螺旋加热电阻丝10，螺旋加热电阻丝10与限位环9活动套接，真空箱8的底面固定连接有出料箱17，出料箱17的底部中间固定安装有螺旋输料器19，冷冻仓1的背面固定连通有进气管Ⅰ22，进气管Ⅰ22通过导管与制冷装置连通，真空箱8的背面固定连通有吸气管23，吸气管23通过导管与真空泵连通，进浆仓3的顶部活动套接有封盖4，初始时，对上隔断板6进行移动，进而将上隔断板6和下隔断板7上通料孔分别与冷冻模管2和限位环9进行错位，进而对冷冻模管2和限位环9之间进行封闭，随后打开封盖4，并向进浆仓3的内部注入石墨烯合金粉体浆液，使得石墨烯合金粉体浆液填充到冷冻模管2中，待填满冷冻模管2后，制冷设备通过进气管Ⅰ22向冷冻仓1的内部注入冷却气体，对冷冻模管2内的石墨烯合金粉体浆液进行冷冻，在对石墨烯合金粉体浆液进行冷冻的过程中，真空泵通过吸气管23对真空箱8的内部进行抽真空处理，使得真空箱8的内部具备一定的真空度，当冷冻模管2中的石墨烯合金粉体浆液冷冻成固体后，随后移动上隔断板6和下隔断板7，使得通料孔再次与冷冻模管2的底端和限位环9的顶端重合，随后在真空箱8的真空吸附以及重力作用下，冷冻模管2的内部的石墨烯合金粉体固体下降到限位环9中，下降结束后，立即移动上隔断板6和下隔断板7，再次阻断通道，以便于冷冻模管2中能够再次注入石墨烯合金粉体浆液进行冷冻，而石墨烯合金粉体固体落入到限位环 9 中后，向螺旋加热电阻丝10进行通电，使得螺旋加热电阻丝10对石墨烯合金粉体固体提供一定的热量，并持续通过真空泵对真空箱8内部升华的水分进行吸附，并保证真空箱8内部保持一定的真空度，在此过程中，将石墨烯合金粉体浆液的冰冻和真空升华进行有效区分，使得两者能够同时进行，进而有效缩短冻干时间，提高石墨烯合金粉体制备干燥的效率，同时，保障设备的制冷、真空吸附和供热持续进行，减少能源消耗，降低生产成本。

请参阅图3-图4，通料孔的直径与冷冻模管2的内圈直径相同，通料孔与冷冻模管2呈矩阵分布，上隔断板6和下隔断板7上的通料孔之间的区域均为A，分隔箱5上的通料孔之间的区域为B，A区域和B区域面积大小相同，且大于通料孔的截面积，分隔箱5的右侧上下对称固定安装有液压伸缩杆Ⅱ20，位于上方的液压伸缩杆Ⅱ20的伸出端与上隔断板6固定连接，位于下方的液压伸缩杆Ⅱ20与下隔断板7固定连接，当通过液压伸缩杆Ⅱ20带动上隔断板6和下隔断板7进行定向定量移动，进而移动上隔断板6和下隔断板7时，进而使冷冻模管2的底端与上隔断板6上的A区域进行重合，进而对冷冻模管2进行封堵，而上隔断板6和下隔断板7的通料孔则移动到分隔箱5上的B区域，以此进行错位，实现封堵，避免冷冻仓1和真空箱8内部的温度相互干扰，同时，保证真空箱8内部的真空度良好；冷冻仓1内部固定安装有冷冻套管21，冷冻套管21分别与冷冻模管2活动套接，冷冻套管21的背面固定连通有进气管Ⅱ24，进气管Ⅱ24通过导管与制冷装置连通，通过制冷装置向冷冻套管21的内部充入冷却气，进而对冷冻模管2进行包裹，使得冷却气更加贴合冷冻模管2，进而加快对石墨烯合金粉体浆液的冷却，同时，通过冷冻仓1和冷冻套管21的内部同时注入冷却气，进而形成两层冷却层，避免外部热量对石墨烯合金粉体浆液造成干扰，进而在对石墨烯合金粉体固体移出后，能够使得冷冻仓1的内部保持较低的温度，以加快后续对石墨烯合金粉体浆液的冷却速度。

实施例二：在实施例一的基础上，请参阅图4-图7，真空箱8的内部活动套接有支撑箱11，支撑箱11的顶部固定安装有承料板12，支撑箱11的内部活动安装有支撑轴13，支撑轴13与承料板12活动套接，支撑轴13的顶端穿过承料板12与限位环9的底端活动套接，出料箱17上且位于支撑箱11的下方均匀固定安装有液压伸缩杆Ⅰ18，液压伸缩杆Ⅰ18的伸出端与支撑箱11的底面固定连接，通过液压伸缩杆Ⅰ18对支撑箱11进行升降，使得支撑箱11带动支撑轴13上升，使得支撑轴13插入到限位环9中，随后在石墨烯合金粉体固体下降后，石墨烯合金粉体固体的底部受到支撑轴13的支撑，使其顶端仍处于分隔箱5的通料孔中，首先通过上隔断板6对冷冻模管2进行封闭，避免真空箱8与冷冻模管2连通，造成冷冻模管2的内部真空度升高，导致对封盖4进行吸附，无法将封盖4打开，同时也能够保证真空箱8的密封性，避免真空箱8中的真空度缺失，关上上隔断板6以后，再通过液压伸缩杆Ⅰ18带动支撑轴13下降，使得石墨烯合金粉体固体完全处于限位环9中，随后通过螺旋加热电阻丝10对其进行加热，在一定的真空环境下，完成固态冰的直接升华。

支撑轴13上且位于支撑箱11的内部固定套接有齿轮14，齿轮14上分别活动连接有带齿三角皮带15，齿轮14分别通过带齿三角皮带15传动连接，支撑箱11的底面中心固定安装有驱动电机16，驱动电机16的输出端与位于承料板12正中心的支撑轴13的底端固定连接，通过驱动电机16带动位于正中心的支撑轴13进行转动，随后通过齿轮14和带齿三角皮带15的传动，带动所有的支撑轴13进行转动，进而通过支撑轴13带动石墨烯合金粉体固体进行转动，使其在螺旋加热电阻丝10的加热下受热均匀，并使其存在一定的离心力，当石墨烯合金粉体固体外层中的固态冰被升华后，形成石墨烯合金粉体从固体上脱落，落到承料板12上，进而使内部固态冰快速吸热升华，加快升华效率，而落到承料板12上的石墨烯合金粉体继续接触真空箱8中热量持续被干燥，得到最终干燥的石墨烯合金粉体，提高石墨烯合金粉体的干燥质量；承料板12呈伞形，承料板12的上表面与水平面呈15-45度夹角，落到承料板12上的石墨烯合金粉体在干燥后，通过液压伸缩杆Ⅰ18带动支撑箱11持续下降，使得承料板12与真空箱8脱离，随后使承料板12在出料箱17中快速上下晃动，将石墨烯合金粉体从承料板12上抖落，进入到出料箱17中，随后在螺旋输料器19的输送下，排出；限位环9的高度大于冷冻模管2的高度，进而使得石墨烯合金粉体固体能够全部留存在限位环9中，并接受螺旋加热电阻丝10的供热，加快固态冰的升华速率。

Claims (7)

1.一种石墨烯合金粉体制备干燥设备，包括冷冻仓（1）、制冷装置和真空泵，其特征在于，所述冷冻仓（1）的内部均匀固定安装有冷冻模管（2），所述冷冻仓（1）的上表面固定安装有进浆仓（3），所述冷冻模管（2）的顶端与进浆仓（3）的内腔连通，所述冷冻仓（1）的底部固定安装有分隔箱（5），所述分隔箱（5）的内部对称活动卡接有上隔断板（6），所述上隔断板（6）的上表面与冷冻仓（1）的底面活动连接，所述分隔箱（5）、上隔断板（6）和下隔断板（7）上均匀开设有与冷冻模管（2）相对应的通料孔，所述分隔箱（5）的底部固定连接有真空箱（8），所述真空箱（8）的内腔顶部均匀固定安装有限位环（9），所述限位环（9）与通料孔连通，所述下隔断板（7）的底面与真空箱（8）的上表面活动连接，所述真空箱（8）的内腔顶部均匀固定连接有螺旋加热电阻丝（10），所述螺旋加热电阻丝（10）与限位环（9）活动套接，所述真空箱（8）的底面固定连接有出料箱（17），所述出料箱（17）的底部中间固定安装有螺旋输料器（19），所述冷冻仓（1）的背面固定连通有进气管Ⅰ（22），所述进气管Ⅰ（22）通过导管与制冷装置连通，所述真空箱（8）的背面固定连通有吸气管（23），所述吸气管（23）通过导管与真空泵连通，所述进浆仓（3）的顶部活动套接有封盖（4）。

2.根据权利要求1所述的石墨烯合金粉体制备干燥设备，其特征在于，所述通料孔的直径与冷冻模管（2）的内圈直径相同，所述通料孔与冷冻模管（2）呈矩阵分布，所述上隔断板（6）和下隔断板（7）上的通料孔之间的区域均为A，所述分隔箱（5）上通料孔之间的区域为B，所述A区域和B区域面积大小相同，且大于通料孔的截面积，所述分隔箱（5）的右侧上下对称固定安装有液压伸缩杆Ⅱ（20），位于上方的所述液压伸缩杆Ⅱ（20）的伸出端与上隔断板（6）固定连接，位于下方的所述液压伸缩杆Ⅱ（20）与下隔断板（7）固定连接。

3.根据权利要求1所述的石墨烯合金粉体制备干燥设备，其特征在于，所述冷冻仓（1）内部固定安装有冷冻套管（21），所述冷冻套管（21）分别与冷冻模管（2）活动套接，所述冷冻套管（21）的背面固定连通有进气管Ⅱ（24），所述进气管Ⅱ（24）通过导管与制冷装置连通。

4.根据权利要求1所述的石墨烯合金粉体制备干燥设备，其特征在于，所述真空箱（8）的内部活动套接有支撑箱（11），所述支撑箱（11）的顶部固定安装有承料板（12），所述支撑箱（11）的内部活动安装有支撑轴（13），所述支撑轴（13）与承料板（12）活动套接，所述支撑轴（13）的顶端穿过承料板（12）与限位环（9）的底端活动套接，所述出料箱（17）上且位于支撑箱（11）的下方均匀固定安装有液压伸缩杆Ⅰ（18），所述液压伸缩杆Ⅰ（18）的伸出端与支撑箱（11）的底面固定连接。

5.根据权利要求4所述的石墨烯合金粉体制备干燥设备，其特征在于，所述支撑轴（13）上且位于支撑箱（11）的内部固定套接有齿轮（14），所述齿轮（14）上分别活动连接有带齿三角皮带（15），所述齿轮（14）分别通过带齿三角皮带（15）传动连接，所述支撑箱（11）的底面中心固定安装有驱动电机（16），所述驱动电机（16）的输出端与位于承料板（12）正中心的支撑轴（13）的底端固定连接。

6.根据权利要求4所述的石墨烯合金粉体制备干燥设备，其特征在于，所述承料板（12）呈伞形，所述承料板（12）的上表面与水平面呈15-45度夹角。

7.根据权利要求1所述的石墨烯合金粉体制备干燥设备，其特征在于，所述限位环（9）的高度大于冷冻模管（2）的高度。

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