CN116985290A - 一种石墨烯材料加工机械及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于石墨烯加工技术领域，提供了一种石墨烯材料加工机械及加工方法，包括支撑机构、混合机构、挤出机构、输料机构和过滤机构，混合机构包括混合箱，混合箱内转动安装有电机驱动的混合轴，利用混合轴的转动对石墨烯原料进行搅拌，混合箱上安装有带有破碎滚筒的进料斗，对石墨烯原料进行破碎，提高原料的混合效率；挤出机构利用带有螺旋扇叶的挤出杆挤出融化后的石墨烯原料，其中输料机构包括振动电机带动的筛网，在石墨烯冷却后落在筛网上时，通过筛网的震动过筛石墨烯，使石墨烯形成颗粒，提高石墨烯的成粒效率；过滤机构通过排气扇抽取混合箱内部的气体，将含有杂质的气体输送至过滤室的内部通过过滤层和沉淀层对气体进行过滤。
Description
技术领域
本发明属于石墨烯加工技术领域，尤其涉及一种石墨烯材料加工机械及加工方法。
背景技术
在目前的石墨烯加工技术领域中，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。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
公开为CN110589814A的发明专利公开了一种石墨烯材料加工机械及加工方法，采用加热后迅速冷却的方式对石墨块进行破碎，破碎效果好、破碎均匀，避免采用机械碾压的方式导致破碎成本高的问题，利于企业的规模化生产；其破裂装置可以对石墨块迅速加热，加热效果好、加热均匀，同时加热时能够对石墨块进行翻转，使得石墨块受不均匀，而且气冷机构可以石墨块进行迅速冷却，冷却效率高，避免石墨块破裂后的出现大小不一的现象；其换热孔可以避免石墨粉尘随气体散出，防止石墨颗粒污染空气，同时可以减少石墨颗粒的散失，节约资源。
1、上述专利中通过气冷结构使石墨块快速冷却，使石墨烯破碎形成颗粒，这一过程中，无法调节颗粒的大小，形成颗粒的效率较低；
2、上述专利及常用的加工机械在石墨烯加工时，由于石墨烯的纯度不足，在石墨烯加热时容易产生带有杂质的有害气体，直接进行排放，容易造成空气的污染，环保性较低。
发明内容
本发明提供一种石墨烯材料加工机械及加工方法，旨在解决上述背景中提到的普通的加工机械无法调节颗粒的大小，形成颗粒的效率较低，同时石墨烯加热时容易产生带有杂质的有害气体，直接进行排放，容易造成空气的污染，的问题。
本发明是这样实现的，一种石墨烯材料加工机械及加工方法，包括支撑机构，所述支撑机构包括支撑架，所述支撑架上固定安装有固定架；
混合机构，其用以对原料进行混合，所述混合机构固定安装在所述固定架上；
挤出机构，其固定安装在所述支撑架上，所述挤出机构设置在所述混合机构的下方，所述挤出机构连通所述混合机构；
输料机构，其固定安装在所述支撑架上，所述输料机构设置在所述挤出机构的下方；
过滤机构，所述过滤机构固定安装在所述固定架上，所述过滤机构通过管道连通所述混合机构。
优选的，所述混合机构包括混合箱，所述混合箱固定安装在所述固定架上，所述混合箱的下端设置有锥形的出料口一；
所述混合箱内转动安装有混合轴，所述混合轴的外壁上固定安装有多个搅拌杆，多个所述搅拌杆均布在所述混合轴的外壁上，所述混合箱的外壁上固定安装有驱动电机一，所述驱动电机一传动连接所述混合轴；
且所述混合箱内安装有电热丝；此方案中通过驱动电机一带动混合轴转动，进而利用混合轴及搅拌杆转动，对石墨烯原料进行搅拌，同时电热丝升高混合箱内部的温度，便于石墨烯原料的融化。
优选的，所述混合箱上安装有进料斗，所述进料斗上安装有密封盖；
所述进料斗内转动安装有破碎滚筒，且所述进料斗的外壁上固定安装有驱动电机二，所述驱动电机二传动连接所述破碎滚筒；
且所述混合箱上固定安装有排气阀和进气阀组，所述进气阀组包括多个进气阀；此方案中通过驱动电机二电动破碎滚筒转动，破碎滚筒的外壁上均布有破碎刀头，利用多个破碎刀头对石墨烯原料进行初步破碎，便于对原料进行混合搅拌。
优选的，所述挤出机构包括挤出箱，所述挤出箱固定安装在所述支撑架上，所述挤出箱通过管道连通所述出料口一；
所述挤出箱的内部设置有输料槽，所述输料槽的内部转动安装有挤出杆，所述挤出杆的外壁上安装有多个首尾相连的螺旋扇叶，所述挤出箱的外壁上固定安装有驱动电机三，所述驱动电机三传动连接所述挤出杆，且所述挤出箱的底壁上开设有出料槽；此方案中通过驱动电机三带动挤出杆转动，进而通过螺旋扇叶推动输料槽内部的石墨烯原料，使原料由出料槽排出。
优选的，所述挤出箱的内开设有两个散热槽，两个所述散热槽设置在所述输料槽的两侧；
两个所述散热槽的内壁上均安装有多个散热翅片；此方案中通过多个散热翅片提高石墨烯原料的散热效率。
优选的，所述输料机构包括固定机壳，所述固定机壳固定安装在所述支撑架上；
所述固定机壳上开设有进料口，且所述固定机壳的下端设置有锥形的出料口二；
所述固定机壳内设置有带有筛孔的筛网，所述筛网的两端均设置有挡板，两个所述挡板上均安装有连接弹簧，所述连接弹簧一端固定连接所述挡板，另一端固定连接所述固定机壳的内壁；
所述固定机壳的内壁上安装有振动电机，所述振动电机的输出端安装有转动盘，所述转动盘上安装有偏心块；此方案中通过振动电机带动转动盘转动，转动盘上的偏心块磕碰挡板，进而带动筛网震动，通过筛网上的筛孔过滤石墨烯，使石墨烯形成石墨烯颗粒。
优选的，所述过滤机构包括过滤箱，所述过滤箱通过管道连通所述排气阀，所述过滤箱的内部设置有过滤室和气道，所述过滤室连通所述气道，且所述过滤箱上安装有连通所述气道的排气管；
所述过滤室的内部设置有过滤层和沉淀层，所述气道内安装有排气扇；此方案中通过过滤箱内部的过滤层和沉淀层减少空气中的有害杂质，提高空气的纯净度。
优选的，所述支撑架上安装有导轨，所述导轨上滑动连接有收料槽；
所述收料槽正对所述出料口二；此方案中通过收料槽收集过筛后的石墨烯颗粒。
本发明还提供一种石墨烯材料加工方法，包括以下步骤：
S1.将石墨烯原料放入所述混合箱的内部，通过所述进料斗内部的所述破碎滚筒对原料进行破碎；
S2.通过所述进气阀组注入辅助气体，所述混合轴对原料进行搅拌；
S3.利用所述挤出机构挤出石墨烯至所述输料机构内；
S4.所述输料机构通过所述筛网将石墨烯过筛成颗粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种石墨烯材料加工机械及加工方法，
1、混合箱内转动安装有电机驱动的混合轴，利用混合轴的转动对石墨烯原料进行搅拌，混合箱上安装有带有破碎滚筒的进料斗，对石墨烯原料进行破碎，提高原料的混合及破损效率，配合混合箱内部的电热丝，加快石墨烯原料的融化，加工效率更高；
2、挤出机构利用带有螺旋扇叶的挤出杆挤出融化后的石墨烯原料，其中输料机构包括振动电机带动的筛网，在石墨烯冷却后落在筛网上时，通过筛网的震动过筛石墨烯，使石墨烯形成颗粒，提高石墨烯的成粒效率，且可更换不同型号的筛网，使石墨烯形成不同规格的颗粒，适用范围更广泛；
3、过滤机构通过排气扇抽取混合箱内部的气体，将含有杂质的气体输送至过滤室的内部通过过滤层和沉淀层对气体进行过滤，减少气体内的有害杂质，提高气体内的纯净度，环保性更高。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图
图2为本发明图1中A处的放大图
图3为本发明挤出机构的结构示意图
图4为本发明过滤机构的结构示意图
图5为本发明方法的工作流程图
图中：
1、支撑机构；11、支撑架；111、导轨；12、固定架；13、收料槽；
2、混合机构；21、混合箱；211、出料口一；22、混合轴；221、搅拌杆；222、驱动电机一；23、电热丝；24、进料斗；241、密封盖；25、破碎滚筒；251、驱动电机二；26、排气阀；27、进气阀组；
3、挤出机构；31、挤出箱；311、输料槽；312、散热槽；313、出料槽；32、挤出杆；321、螺旋扇叶；322、驱动电机三；33、散热翅片；
4、输料机构；41、固定机壳；411、进料口；412、出料口二；42、筛网；421、挡板；422、连接弹簧；43、振动电机；431、转动盘；432、偏心块；
5、过滤机构；51、过滤箱；511、过滤室；512、气道；513、排气管；52、过滤层；53、沉淀层；54、排气扇。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
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，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种石墨烯材料加工机械，包括支撑机构1，支撑机构1包括支撑架11，支撑架11上固定安装有固定架12，混合机构2，其用以对原料进行混合，混合机构2固定安装在固定架12上，挤出机构3，其固定安装在支撑架11上，挤出机构3设置在混合机构2的下方，挤出机构3连通混合机构2，输料机构4，其固定安装在支撑架11上，输料机构4设置在挤出机构3的下方，过滤机构5，过滤机构5固定安装在固定架12上，过滤机构5通过管道连通混合机构2。
其中，支撑架11的下端固定安装有垫脚，垫脚通过相配合的螺栓固定连接地面，提高支撑机构1的牢固性，不易发生震动，稳定性更高。
混合机构2包括混合箱21，混合箱21固定安装在固定架12上，混合箱21的下端设置有锥形的出料口一211，混合箱21内转动安装有混合轴22，混合轴22的外壁上固定安装有多个搅拌杆221，多个搅拌杆221均布在混合轴22的外壁上，混合箱21的外壁上固定安装有驱动电机一222，驱动电机一222传动连接混合轴22，且混合箱21内安装有电热丝23。
其中，锥形的出料口一211便于混合后的原料排出，驱动电机一222带动混合轴22转动，使多个搅拌杆221对石墨烯原料进行搅拌，混合效率更高，同时电热丝23升高混合箱21内部的温度，使石墨烯原料进行融化。
混合箱21上安装有进料斗24，进料斗24上安装有密封盖241，进料斗24内转动安装有破碎滚筒25，且进料斗24的外壁上固定安装有驱动电机二251，驱动电机二251传动连接破碎滚筒25，且混合箱21上固定安装有排气阀26和进气阀组27，进气阀组27包括多个进气阀。
此外，进料斗24便于原料的进入，混合箱21内部进行混合时，关闭密封盖241，防止气体及杂质泄露，密封盖241的内壁设置有密封垫，提高密封盖241的密封性，驱动电机二251带动破碎滚筒25转动，利用破碎刀头对原料进行初步破碎，通过多个进气阀组27将辅助气体注入混合箱21内，提高石墨烯的加工效率。
请参阅图1和图3，挤出机构3包括挤出箱31，挤出箱31固定安装在支撑架11上，挤出箱31通过管道连通出料口一211，挤出箱31的内部设置有输料槽311，输料槽311的内部转动安装有挤出杆32，挤出杆32的外壁上安装有多个首尾相连的螺旋扇叶321，挤出箱31的外壁上固定安装有驱动电机三322，驱动电机三322传动连接挤出杆32，且挤出箱31的底壁上开设有出料槽313，挤出箱31的内开设有两个散热槽312，两个散热槽312设置在输料槽311的两侧，两个散热槽312的内壁上均安装有多个散热翅片33。
另外，驱动电机三322带动挤出杆32转动，进而利用螺旋扇叶321推动原料移动，同时出料槽313上安装有倾斜的出料板，便于原料流入固定机壳41内，散热翅片33可以为铝制散热片，散热效率更高，提高挤出箱31内部原料的冷却效率，且挤出箱31可通过管道连接气泵，推动内部原料，防止原料发生堵塞。
请参阅图1和图2，输料机构4包括固定机壳41，固定机壳41固定安装在支撑架11上，固定机壳41上开设有进料口411，且固定机壳41的下端设置有锥形的出料口二412，固定机壳41内设置有带有筛孔的筛网42，筛网42的两端均设置有挡板421，两个挡板421上均安装有连接弹簧422，连接弹簧422一端固定连接挡板421，另一端固定连接固定机壳41的内壁，固定机壳41的内壁上安装有振动电机43，振动电机43的输出端安装有转动盘431，转动盘431上安装有偏心块432。
进一步，原料由进料口411进入固定机壳41内，挡板421可防止原料在筛网42上震动时发生倾撒，振动电机43带动转动盘431转动，转动盘431转动时偏心块432磕碰挡板421，带动筛网42震动，利用筛网42上的筛孔将原料筛成石墨烯颗粒，同时固定机壳41上可安装散热扇，进一步提高石墨烯的冷却效率。
请参阅图1和图4，过滤机构5包括过滤箱51，过滤箱51通过管道连通排气阀26，过滤箱51的内部设置有过滤室511和气道512，过滤室511连通气道512，且过滤箱51上安装有连通气道512的排气管513，过滤室511的内部设置有过滤层52和沉淀层53，气道512内安装有排气扇54。
具体的是，打开排气阀26石墨烯受热产生的气体通过管道进入过滤室511内部，过滤层52可以为涤纶纤维滤芯，对空气进行初步过滤，同时沉淀层53可以为活性炭层，吸附空气中的杂质，提高空气的纯净度，排气扇54提高空气的流通速度，通过气道512和排气管513将空气排出，过滤箱51上安装有检修门，可打开检修门更换过滤层52和沉淀层53。
请参阅图1，支撑架11上安装有导轨111，导轨111上滑动连接有收料槽13，收料槽13正对出料口二412。
需要说明的是，收料槽13滑动连接导轨111，利用收料槽13收集石墨烯颗粒，收料槽13上安装有把手，抽拉收料槽13更省力。
请参阅图5，本发明提供一种技术方案：一种石墨烯材料加工方法，包括以下步骤：
S1.将石墨烯原料放入混合箱21的内部，通过进料斗24内部的破碎滚筒25对原料进行破碎。
S2.通过进气阀组27注入辅助气体，混合轴22对原料进行搅拌。
S3.利用挤出机构3挤出石墨烯至输料机构4内。
S4.输料机构4通过筛网42将石墨烯过筛成颗粒。
本发明的工作原理及使用流程：请参阅图1-4，原料的进入进料斗24内，关闭密封盖241，，驱动电机二251带动破碎滚筒25转动，利用破碎刀头对原料进行初步破碎，通过多个进气阀组27将辅助气体注入混合箱21内，提高石墨烯的加工效率，驱动电机一222带动混合轴22转动，使多个搅拌杆221对石墨烯原料进行搅拌，混合效率更高，同时电热丝23升高混合箱21内部的温度，使石墨烯原料进行融化由出料口一211流入挤出箱31内，驱动电机三322带动挤出杆32转动，进而利用螺旋扇叶321推动原料移动，同时出料槽313上安装有倾斜的出料板，便于原料流入固定机壳41内，原料由进料口411进入固定机壳41内，振动电机43带动转动盘431转动，转动盘431转动时偏心块432磕碰挡板421，筛网42通过挡板421加压连接弹簧422，带动筛网42震动，利用筛网42上的筛孔将原料筛成石墨烯颗粒，打开排气阀26石墨烯受热产生的气体通过管道进入过滤室511内部，过滤层52对空气进行初步过滤，沉淀层53吸附空气中的杂质，提高空气的纯净度，排气扇54提高空气的流通速度，通过气道512和排气管513将空气排出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种石墨烯材料加工机械及加工方法，其特征在于：包括支撑机构(1)，所述支撑机构(1)包括支撑架(11)，所述支撑架(11)上固定安装有固定架(12)；
混合机构(2)，其用以对原料进行混合，所述混合机构(2)固定安装在所述固定架(12)上；
挤出机构(3)，其固定安装在所述支撑架(11)上，所述挤出机构(3)设置在所述混合机构(2)的下方，所述挤出机构(3)连通所述混合机构(2)；
输料机构(4)，其固定安装在所述支撑架(11)上，所述输料机构(4)设置在所述挤出机构(3)的下方；
过滤机构(5)，所述过滤机构(5)固定安装在所述固定架(12)上，所述过滤机构(5)通过管道连通所述混合机构(2)。
2.如权利要求1所述的一种石墨烯材料加工机械及加工方法，其特征在于：所述混合机构(2)包括混合箱(21)，所述混合箱(21)固定安装在所述固定架(12)上，所述混合箱(21)的下端设置有锥形的出料口一(211)；
所述混合箱(21)内转动安装有混合轴(22)，所述混合轴(22)的外壁上固定安装有多个搅拌杆(221)，多个所述搅拌杆(221)均布在所述混合轴(22)的外壁上，所述混合箱(21)的外壁上固定安装有驱动电机一(222)，所述驱动电机一(222)传动连接所述混合轴(22)；
且所述混合箱(21)内安装有电热丝(23)。
3.如权利要求2所述的一种石墨烯材料加工机械及加工方法，其特征在于：所述混合箱(21)上安装有进料斗(24)，所述进料斗(24)上安装有密封盖(241)；
所述进料斗(24)内转动安装有破碎滚筒(25)，且所述进料斗(24)的外壁上固定安装有驱动电机二(251)，所述驱动电机二(251)传动连接所述破碎滚筒(25)；
且所述混合箱(21)上固定安装有排气阀(26)和进气阀组(27)，所述进气阀组(27)包括多个进气阀。
4.如权利要求2所述的一种石墨烯材料加工机械及加工方法，其特征在于：所述挤出机构(3)包括挤出箱(31)，所述挤出箱(31)固定安装在所述支撑架(11)上，所述挤出箱(31)通过管道连通所述出料口一(211)；
所述挤出箱(31)的内部设置有输料槽(311)，所述输料槽(311)的内部转动安装有挤出杆(32)，所述挤出杆(32)的外壁上安装有多个首尾相连的螺旋扇叶(321)，所述挤出箱(31)的外壁上固定安装有驱动电机三(322)，所述驱动电机三(322)传动连接所述挤出杆(32)，且所述挤出箱(31)的底壁上开设有出料槽(313)。
5.如权利要求4所述的一种石墨烯材料加工机械及加工方法，其特征在于：所述挤出箱(31)的内开设有两个散热槽(312)，两个所述散热槽(312)设置在所述输料槽(311)的两侧；
两个所述散热槽(312)的内壁上均安装有多个散热翅片(33)。
6.如权利要求1所述的一种石墨烯材料加工机械及加工方法，其特征在于：所述输料机构(4)包括固定机壳(41)，所述固定机壳(41)固定安装在所述支撑架(11)上；
所述固定机壳(41)上开设有进料口(411)，且所述固定机壳(41)的下端设置有锥形的出料口二(412)；
所述固定机壳(41)内设置有带有筛孔的筛网(42)，所述筛网(42)的两端均设置有挡板(421)，两个所述挡板(421)上均安装有连接弹簧(422)，所述连接弹簧(422)一端固定连接所述挡板(421)，另一端固定连接所述固定机壳(41)的内壁；
所述固定机壳(41)的内壁上安装有振动电机(43)，所述振动电机(43)的输出端安装有转动盘(431)，所述转动盘(431)上安装有偏心块(432)。
7.如权利要求3所述的一种石墨烯材料加工机械及加工方法，其特征在于：所述过滤机构(5)包括过滤箱(51)，所述过滤箱(51)通过管道连通所述排气阀(26)，所述过滤箱(51)的内部设置有过滤室(511)和气道(512)，所述过滤室(511)连通所述气道(512)，且所述过滤箱(51)上安装有连通所述气道(512)的排气管(513)；
所述过滤室(511)的内部设置有过滤层(52)和沉淀层(53)，所述气道(512)内安装有排气扇(54)。
8.如权利要求6所述的一种石墨烯材料加工机械及加工方法，其特征在于：所述支撑架(11)上安装有导轨(111)，所述导轨(111)上滑动连接有收料槽(13)；
所述收料槽(13)正对所述出料口二(412)。
9.如权利要求1-8任意一项所述的一种石墨烯材料加工方法，包括以下步骤：
S1.将石墨烯原料放入所述混合箱(21)的内部，通过所述进料斗(24)内部的所述破碎滚筒(25)对原料进行破碎；
S2.通过所述进气阀组(27)注入辅助气体，所述混合轴(22)对原料进行搅拌；
S3.利用所述挤出机构(3)挤出石墨烯至所述输料机构(4)内；
S4.所述输料机构(4)通过所述筛网(42)将石墨烯过筛成颗粒。
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| CN202310559311.0A CN116985290A (zh) | 2023-05-18 | 2023-05-18 | 一种石墨烯材料加工机械及加工方法 |
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|---|---|---|---|---|
| CN117549457A (zh) * | 2024-01-12 | 2024-02-13 | 纳琳威纳米科技（上海）有限公司 | 一种光学膜生产用塑料原料筛选装置 |
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- 2023-05-18 CN CN202310559311.0A patent/CN116985290A/zh active Pending
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