CN207091008U - 碳纳米材料简易环保生产设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型所涉及一种碳纳米材料简易环保生产设备，包括可短路发电机，AC/DC整流器，因AC/DC整流器输出端上设置有用于生产碳纳米材料的碳纳米真空装置，利用可短路发电机产生交流，经过AC/DC整流器整流成直流电源分别使用同一方向对第一石墨棒、第二石墨棒供电，驱使第一石墨棒与第二石墨棒相交处产生高压电弧，该高压电弧将石墨棒上物质进行等离子化，使所述石墨棒中碳原子被分解，并析出碳纳米材料，该碳纳米材料经过石墨罩收集到纳米收集器内部。与现有技术同类相互比较，具有制备设备简单，成本低的优点。又因所述的整个碳纳米材料在封闭石墨罩空间内完成，无任何气体排出外界，从而达到环保的效果。另外，本实用新型的制备方式适合量产。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种用于石墨烯或富勒烯等纳米产品方面的碳纳米材料简易环保生产设备。
【背景技术】
碳纳米材料是由多层石墨片卷曲而成的纤维状纳米碳材料，是间于纳米碳管和普通碳纤维之间的一维碳材料，具有较高的结晶取向度，较好的导电和导热性能。因所述碳纳米材料具有化学气相沉积法生长的普通碳纤维低密度，高比模量，高比强度，高导电，热稳定性等特点，所以被广泛应用于航空航天，交通，体育与休闲用品，医疗，机械以及纺织等行业。现有碳纳米材料制备设备主要包括化学气相沉积设备，静电纺丝设备以及固相合成设备。但由于所述碳纳米材料制备设备的结构比较复杂，成本比较高，加工时容易污染周围环境。现有坊间纳米材料的生产方法分为电弧法，化学剥离法，以及机械剥离法。利亚电弧把碳材料离子化，此法为电弧法，该电弧法产生纳米碳同位数，使得用电太多，耗能太大，不适合于产业化。将碳氧化变成氧化物，使用别的化学物质将氧分子抽出，剩下碳同位数，此法容易使得环境及水污染比较大，同位数杂质太多，质量较差，最有机会产量化，却未能达标。使用机械方法将碳原素逐层逐层剥离，得到碳同位数，即为机械剥离法，此法太复杂，成本太高，效率低，难以量产。
【实用新型内容】
鉴于现有技术缺陷，本实用新型技术目的是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种制备设备简单，成本低，具有环保，能量消耗低，以及适合于量产的碳纳米材料简易环保生产设备。
为了实现上述技术目的，本实用新型所提供一种碳纳米材料简易环保生产设备，其包括可短路发电机，与可短路发电机连接的AC/DC整流器，所述AC/DC整流器输出端上设置有用于生产碳纳米材料的碳纳米真空装置，该碳纳米真空装置上设置有用于控制碳纳米真空装置的碳纳米控制器。
依据上述主要技术特征所述，所述的碳纳米真空装置包括真空箱，第一供料器，第一石墨棒，第二供料器，第二石墨棒，纳米材料收集器，石墨罩；所述第一石墨棒安装在第一供料器上端，所述的第二石墨棒安装在第二供料器上端，所述的第一供料器与第二供料器平行设置，所述的第一石墨棒与第二石墨棒平行设置，第一石墨棒和第二石墨棒分别与AC/DC整流器连接的；所述的纳米材料收集器安装在第一供料器与第二供料器之间的，且位于第一石墨棒与第二石墨棒相交处的下端；所述的石墨罩下端安装在纳米材料收集器上端，石墨罩上端或中端位于第一石墨棒右端与第二石墨棒左端相交处，所述石墨罩将第一石墨棒右端与第二石墨棒左端相交处与纳米材料收集器上端连接一起形成一个封闭空间；所述第一石墨棒，第二石墨棒，第一供料器，第二供料器，石墨罩，纳米材料收集器分别设计于真空箱内部。
本实用新型的有益技术效果：因所述AC/DC整流器输出端上设置有用于生产碳纳米材料的碳纳米真空装置，该碳纳米真空装置上设置有有用于控制碳纳米真空装置的碳纳米控制器。利用可短路发电机产生交流，经过AC/DC整流器整流成直流电源分别使用同一方向对第一石墨棒、第二石墨棒供电，驱使第一石 墨棒与第二石墨棒相交处产生高压电弧，该高压电弧将石墨棒上物质进行等离子化，使所述石墨棒中碳原子被分解，并析出碳纳米材料，该碳纳米材料经过石墨罩收集到纳米收集器内部。与现有技术同类相互比较，具有制备设备简单，成本低的优点。又因所述的整个碳纳米材料在封闭石墨罩空间内完成，无任何气体排出外界，从而达到环保的效果。另外，本实用新型的制备方式适合量产。
为对本实用新型的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，兹配合附图详细说明如下：
【附图说明】
图1为本实用新型中碳纳米材料简易环保生产设备的示意图；
图2为本实用新型中双铁芯感应线圈的原理图；
图3为本实用新型中双铁芯感应线圈发电机的原理图。
【具体实施方式】
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1至图3所示，下面结合实施例来说明本实用新型所提供一种碳纳米材料简易环保生产设备，其包括可短路发电机1，AC/DC整流器2，碳纳米真空装置以及碳纳米控制器3。
所述的碳纳米真空装置包括真空箱4，第一供料器5，第一石墨棒6，第二供料器7，第二石墨棒8，纳米材料收集器9，石墨罩10；所述第一石墨棒6安装在第一供料器5上端，所述的第二石墨棒8安装在第二供料器7上端，所述的第一供料器5与第二供料器7平行设置，所述的第一石墨棒6与第二石墨 棒8平行设置，第一石墨棒6和第二石墨棒8分别与AC/DC整流器2连接的。所述的纳米材料收集器9安装在第一供料器5与第二供料器7之间的，且位于第一石墨棒6与第二石墨棒8相交处的下端；所述的石墨罩10下端安装在纳米材料收集器9上端，石墨罩10上端或中端位于第一石墨棒6右端与第二石墨棒8左端相交处，所述石墨罩10将第一石墨棒6右端与第二石墨棒8左端相交处与纳米材料收集器9上端连接一起形成一个封闭空间。所述第一石墨棒6，第二石墨棒8，第一供料器5，第二供料器7，石墨罩10，纳米材料收集器9分别设计于真空箱4内部。所述可短路发电机1为磁流开路式，包含了顺方向流动的感应电路，双铁芯设计的感应线圈。
AC/DC整流器2输入端安装在可短路发电机1两端，所述的碳纳米真空装置安装在AC/DC整流器2输出端，所述碳纳米控制器3安装在碳纳米真空装置上。所述第一石墨棒6一端与AC/DC整流器2上正极端连接，而第二石墨棒8一端与AC/DC整流器2上负极端连接。第一供料器5安装在第一石墨棒6的下端，第二供料器7安装在第二石墨棒8的下端，所述石墨罩10与纳米材料收集器9上端连接一起，所述的纳米材料收集器9安装在第一供料器5与第二供料器7之间，所述的石墨罩10位于第一石墨棒6右端与第二石墨棒8左端相交的，且封闭的空间。所述的碳纳米控制器3两端分别与第一供料器5，第二供料器7连接一起。
所述可短路发电机1输出端输出大约1500v至2000v的高压AC交流电流，该高压AC交流电流经过AC/DC整流器2变成DC直流电流，该DC直流电流分别接到真空箱4内部的第一石墨棒6上的正极、第二石墨棒8上的负极。所述第一石墨棒6，第二石墨棒8被两边的第一供料器5，第二供料器7推动，所述第一供料器5和第二供料器7受制于碳纳米控制器3的控制下。当所述第一石墨棒6的负极端与第二石墨棒8的正极端之间相距2mm至10mm时，第一石墨棒6 与第二石墨棒8之间便会产生高压电弧，该高压电弧把第一石墨棒6和第二石墨棒8上的物质等离子化，所述石墨棒表面的碳原子被拆散再重新组合变成新的碳纳米碳材料。石墨罩10像灯罩一样把高压电弧罩着，将在高压电弧作用下产生的碳纳米碳材料，全部收集一起保存在纳米材料收集器9内部。
所述真空箱4保持真空度在2tor以上是要保证出产的产品纯要达到要术。第一石墨棒6与第二石墨棒8之间产生的电弧大小可调节，第一石墨棒6与第二石墨棒8之间的间距离大小可控制电弧大小，另外，第一石墨棒6与第二石墨棒8之间产生电弧后，第一石墨棒6与第二石墨棒8之间电压会跌到只有50v至250v，电流是2.5A，耗电量介于125w至625wh，从而达到降低生产成本功效。
在本实施例中，所述可短路发电机1是采用双铁芯感应线圈电弧的发电机构成。AC/DC整流器2，生产碳同位素纳米材料的真空装置，控制碳纳米的真空装置的控制器。发电机的定子感应线圈是双铁芯设计,两片铁芯距离是比磁铁大,磁路是开路设计,感应电流是顺方向流动.发电机的动子是磁铁组。所述真空箱4的气压抽到负2至6托(Torr)压力.在真空箱4内装上第一供料器5，第一石墨棒6，第二供料器7，第二石墨棒8，纳米材料收集器9，石墨10罩.位于第一石墨棒6与第二石墨棒8相交处产生高压电弧。控制第一石墨棒6的供料器与第二石墨棒8的供料器保证两支石墨棒的相交处的距性能产生稳定的高压电弧，并当高压电弧出现不正常时能发出警号和保护设备安全。
发电机的定子是感应线圈是双铁芯设计,两片铁芯距离是比磁铁大,磁路是开路设计,感应电流是顺方向流动.发电机的动子是磁铁组.这是本实施例中的中心设计,因这样设计的发电机的输出端能直接短路而发电机不烧毁,所以很容易产生高压电弧而耗能很低.有这样的一个电源令碳纳米材料制造简易 环保,生产设备变得非常简单和便宜,生产能源成本非常底,以本实例中资料产生电弧只需125W，生产一克碳纳米材料只需1kW/小时电能。
双铁芯圈电弧发电机连接的是AC/DC整流器2，所述AC/DC整流器2输出端上设置有用于生产碳纳米材料的碳纳米真空装置，该碳纳米真空装置上设置有用于控制碳纳米真空装置的碳纳米控制器3。所述的纳米材料收集器9安装在第一供料器5与第二供料器7之间的，且位于第一石墨棒6与第二石墨棒8相交处的下端；所述的石墨罩10下端安装在纳米材料收集器9上端，石墨罩10上端或中端位于第一石墨棒6右端与第二石墨棒8左端相交处，所述石墨罩10将第一石墨棒6右端与第二石墨棒8左端相交处与纳米材料收集器9上端连接一起形成一个封闭空间；所述第一石墨棒6，第二石墨棒8，第一供料器7，第二供料器9，石墨罩10，纳米材料收集器9分别设计于真空箱内部。双铁芯圈电弧发电机产生的特性，令碳纳米制造,又经济又环保的效果。另外，本实施例的制备方式适合量产。
图2所述双铁芯感应线圈是由感应线圈的两个铁芯构成。当磁石M从图的左边移近感应线圈,X铁芯越来越接近磁石M,X铁芯会把磁石M的磁力线大量引导割切感应线圈的左边铜线.但同时感应线圈的右边铁芯Y因距离很远,只有很少什至没有磁力线被铁芯Y引导割切感应线圈的右边铜线.所以感应电流只能顺着同一方向流动.当磁石M移到感应线圈X铁芯和铁芯Y中间时,磁石M的磁力线对X铁芯和铁芯Y引导割切感应线圈两边的数量大至一样,但X铁芯的磁力线数量是减少,相反铁芯Y的磁力线数量是增加.所以感应电流也只能顺着同一方向流动.跟着磁石M移离感应线圈,磁石M会越来越接近铁芯Y,这令磁石M的磁力线对铁芯Y引导割切感应线圈右边的数量大增,相反感应线圈的左边铁芯X因距离很远,只有很少什至没有磁力线被铁芯X引导割切感应线圈的左边铜线.所以感应电流也只能顺着同一方在感应线圈内顺向流动.
所述双铁芯感应线圈原是由四个独立双铁芯感应线圈组成,因每个双铁芯感应线圈感应电流都是顺流,所以每个双铁芯感应线圈可看成一个独立电源,四个独立双铁芯感应线圈便可以因需要做成串连或并连。图3是双铁芯感应线圈发电机的中定子双铁芯感应线圈与动子磁铁间的最佳排序。
综上所述，因所述AC/DC整流器2输出端上设置有用于生产碳纳米材料的碳纳米真空装置，该碳纳米真空装置上设置有有用于控制碳纳米真空装置的碳纳米控制器3。利用可短路发电机1产生交流，经过AC/DC整流器2整流成直流电源分别使用同一方向对第一石墨棒6、第二石墨棒8供电，驱使第一石墨棒6与第二石墨棒8相交处产生高压电弧，该高压电弧将石墨棒上物质进行等离子化，使所述石墨棒中碳原子被分解，并析出碳纳米材料，该碳纳米材料经过石墨罩收集到纳米收集器9内部。与现有技术同类相互比较，具有制备设备简单，成本低的优点。又因所述的整个碳纳米材料在封闭石墨罩10空间内完成，无任何气体排出外界，从而达到环保的效果。另外，本实用新型的制备方式适合量产。
以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的权利范围。本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本实用新型的权利范围之内。
Claims (4)
1.一种碳纳米材料简易环保生产设备，其包括可短路发电机，与可短路发电机连接的AC/DC整流器，其特征在于：所述AC/DC整流器输出端上设置有用于生产碳纳米材料的碳纳米真空装置，该碳纳米真空装置上设置有用于控制碳纳米真空装置的碳纳米控制器。
2.根据权利要求1所述的碳纳米材料简易环保生产设备,其特征在于：可短路发电机的定子感应线圈是双铁芯设计,而且两片铁芯距离是比磁铁大,磁路是开路设计,感应电流是顺方向流动，发电机的动子是磁铁组。
3.根据权利要求1所述的碳纳米材料简易环保生产设备，其特征在于：所述的碳纳米真空装置包括真空箱，第一供料器，第一石墨棒，第二供料器，第二石墨棒，纳米材料收集器，石墨罩；所述第一石墨棒安装在第一供料器上端，所述的第二石墨棒安装在第二供料器上端，所述的第一供料器与第二供料器平行设置，所述的第一石墨棒与第二石墨棒平行设置，第一石墨棒和第二石墨棒分别与AC/DC整流器连接的；所述的纳米材料收集器安装在第一供料器与第二供料器之间的，且位于第一石墨棒与第二石墨棒相交处的下端；所述的石墨罩下端安装在纳米材料收集器上端，石墨罩上端或中端位于第一石墨棒右端与第二石墨棒左端相交处，所述石墨罩将第一石墨棒右端与第二石墨棒左端相交处与纳米材料收集器上端连接一起形成一个封闭空间；所述第一石墨棒，第二石墨棒，第一供料器，第二供料器，石墨罩，纳米材料收集器分别设计于真空箱内部。
4.根据权利要求1所述的碳纳米材料简易环保生产设备，其特征在于：控制第一石墨棒的供料器与第二石墨棒的供料器保证两支石墨棒的相交处的距 性能产生稳定的高压电弧，并当高压电弧出现不正常时能发出警号和保护设备安全。
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