CN211537692U - 一种纳米涂层反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种纳米涂层反应器，反应容器设有进料口和出料口，反应容器包括内胆和外胆，热媒产生装置与外胆和内胆之间的腔室连通，第一进气管出气端位于反应容器内底部位置，第一进气管向反应容器内输送氮气，第二进气管出气端位于反应容器内底部位置，第二进气管向反应容器内输送反应气体，出气管进气端位于反应容器内顶部位置，出气管出气端位于反应容器外部，真空泵安装在出气管上，搅拌桨转动安装在反应容器内，搅拌桨轴线竖直设置，电机输出轴与搅拌桨连接，电机驱动搅拌桨转动，搅拌桨对颗粒反应容器内的颗粒进行搅拌，并在气体的带动下，使得颗粒在反应容器内连续翻滚，进而使得颗粒和反应气体充分接触，提高颗粒表面的涂覆率。
Description
技术领域
本实用新型涉及流化设备技术领域，尤其涉及一种纳米涂层反应器。
背景技术
化学气相沉积CVD和原子层沉积ALD等方法可以在平面基体上沉积纳米至微米厚度的包覆层。CVD方法为将前体气相分子在高温加热分解沉积到表面形成薄膜。反应过程中，气体混合物围绕加热基质流动通过多相反应形成在颗粒表面生长的固体薄膜。ALD方法是具有自限性质的薄膜沉积方法，ALD过程中，基质表面和依次引入的气相前驱体发生自饱和表面反应，每个反应次序引入一层单原子厚度薄膜，薄膜厚度根据期望的涂层和膜的组合依次或者以交替方式进行。
现有的涂层设备，粉体颗粒是在气体的带动下形成流化态，然而颗粒之间还是容易结合结块至一起。这种结块阻断了基质颗粒上的活性位点并阻止了与前驱体的充分反应，导致颗粒表面不能完全和均匀被涂覆，例如，通常低于40％。
流化床反应器也用于粉末颗粒的CVD和ALD过程。流化床中，反应基质颗粒容易结块沉降至反应器底部。反应器容易堵塞并且需要大量运载气体，在大规模生产下成本过高。级联涂覆机包括一系列垂直连接的反应器。每个反应器由两个反应腔组成，反应腔由阀门隔开。阀门打开后，粉末以流化态转移并实现表面固体薄膜的沉积过程。级联式涂覆机的反应器和涂覆步骤收到空间限制。由于需要复杂的机械结构和高度同步，使用过程中经常预见机械故障。反应器中，基质颗粒也会结块。因此，用于实现粉末颗粒的均匀可控包覆的ALD和CVD 反应器是行业迫切需要的。
实用新型内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种纳米涂层反应器。
本实用新型提出的一种纳米涂层反应器，包括反应容器、热媒产生装置、第一进气管、氮气产生装置、第二进气管、反应气体产生装置、出气管、真空泵、搅拌桨和电机；
反应容器设有进料口和出料口，反应容器包括内胆和外胆，内胆和外胆之间形成腔室，热媒产生装置与所述腔室连通；
第一进气管进气端位于反应容器外部，第一进气管出气端位于反应容器内底部位置，第一进气管出气端开口向下，氮气产生装置与第一进气管进气端连通；
第二进气管进气端位于反应容器外部，第二进气管出气端位于反应容器内底部位置，第二进气管出气端开口向下，反应气体产生装置与第二进气管进气端连通；
出气管进气端位于反应容器内顶部位置，出气管出气端位于反应容器外部，真空泵安装在出气管上；
搅拌桨转动安装在反应容器内，搅拌桨轴线竖直设置；
电机输出轴与搅拌桨连接。
优选地，还包括压力检测仪，压力检测仪安装在反应容器上用于检测反应容器内气压，压力检测仪与真空泵通讯连接用于控制真空泵的开度。
优选地，还包括温度检测仪，温度检测仪安装在反应容器上用于检测反应容器内温度，温度检测仪与热媒产生装置通讯连接用于控制热媒产生装置输出热媒的速率或热媒产生装置输出的热媒温度。
优选地，搅拌桨直径为d，反应容器直径为d2，2*d1>d2。
优选地，出气管进气端设有过滤网。
本实用新型中，所提出的纳米涂层反应器工作时，电机驱动搅拌桨转动，搅拌桨对颗粒反应容器内的颗粒进行搅拌，并在气体的带动下，使得颗粒在反应容器内连续翻滚，即颗粒处于流化态，进而使得颗粒和反应气体充分接触，提高了颗粒表面的涂覆率。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种纳米涂层反应器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，图1为本实用新型提出的一种纳米涂层反应器的结构示意图。
参照图1，本实用新型提出的一种纳米涂层反应器，包括反应容器1、热媒产生装置、第一进气管21、氮气产生装置3、第二进气管22、反应气体产生装置、出气管23、真空泵4、搅拌桨5和电机6；热媒产生装置和反应气体产生装置未图示；
反应容器1外形呈圆柱状，反应容器1轴线竖直设置，反应容器1设有进料口11和出料口12，进料口11位于反应容器1顶部颗粒通过进料口11进入反应容器1内，出料口12位于反应容器1底部，涂覆好的颗粒经出料口12排出，反应容器1包括内胆和外胆，内胆和外胆为不锈钢材质，内胆和外胆之间形成腔室，热媒产生装置与所述腔室连通，热媒产生装置向所述腔室内输送热媒实现对反应容器1内部的加热，具体是在外胆上设置进气口13和出气口14，热媒产生装置与进气口13和出气口14连通，热媒产生装置与所述腔室形成循环回路，蒸汽可以连续不断地经过所述腔室；
第一进气管21进气端位于反应容器1外部，第一进气管21出气端位于反应容器1内底部位置，第一进气管21与反应容器1配合处保持密封，第一进气管21出气端开口向下，这样颗粒就不容易将第一进气管21出气端堵塞，氮气产生装置3与第一进气管21进气端连通，氮气产生装置3通过第一进气管21 向反应容器1内输送氮气；
第二进气管22进气端位于反应容器1外部，第二进气管22出气端位于反应容器1内底部位置，第二进气管22与反应容器1配合处保持密封，第二进气管22出气端开口向下，这样颗粒就不容易将第二进气管22出气端堵塞，反应气体产生装置与第二进气管22进气端连通，反应气体产生装置通过第二进气管 22向反应容器1内输送反应气体；
出气管23进气端位于反应容器1内顶部位置，出气管23出气端位于反应容器1外部，真空泵4安装在出气管23上，真空泵4用于将反应容器1内气体抽走以保持反应容器1内处于真空状态；
搅拌桨5转动安装在反应容器1内，搅拌桨5轴线竖直设置，搅拌桨5用于对颗粒进行搅拌；
电机6输出轴与搅拌桨5连接用于驱动搅拌桨5转动。
本实施例的纳米涂层反应器的具体工作过程中，颗粒通过进料口11进入反应容器1内，启动电机6，搅拌桨5在电机6的驱动下转动，搅拌桨5对颗粒进行搅拌，热媒产生装置向所述腔室内通入蒸汽实现对反应容器1的加热，再通过真空泵4将反应容器1内的空气抽走，搅拌状态下，氮气产生装置3通过第一进气管21向反应容器1内通入氮气，反应气体产生装置通过第二进气管22 向反应容器1内通入反应气体，真空泵4保持开启，将反应容器1内的气体按照一定速度排出，以维持反应容器1内气压稳定，从而反应气体和氮气在反应容器1内自下而上流动，进而气体对反应容器1内的颗粒产生向上的作用力，同时颗粒在搅拌桨5的驱动下向四周扩散，具体地，颗粒现先在离心力的作用下向四周扩散，最终到达反应容器1内壁，到达反应容器1内壁后在气流的作用下沿着反应器内壁向上做爬壁运动，直到到达反应容器1顶部，随后颗粒有向下运动，到达底部后再做离心运动，继而向上做爬壁运动，如此循环往复，颗粒与气体充分接触，提高了颗粒表面的涂覆率；涂覆完毕后，颗粒经出料口12排出。
本实施例中，还包括压力检测仪71，压力检测仪71安装在反应容器1上用于检测反应容器1内气压，压力检测仪71与真空泵4通讯连接用于控制真空泵 4的开度，当压力监测仪检测到反应容器1内的压力大于预设值时，真空泵4开度增大，当压力监测仪检测到反应容器1内的压力小于预设值时，真空泵4的开度减小；关于根据压力监测仪的监测数据控制真空泵4的技术为现有技术。
本实施例中，还包括温度检测仪72，温度检测仪72安装在反应容器1上用于检测反应容器1内温度，温度检测仪72与热媒产生装置通讯连接用于控制热媒产生装置输出热媒的速率或热媒产生装置输出的热媒温度，当温度检测仪72 检测到反应容器1内的温度高于预设值时，减小蒸汽流速或降低蒸汽温度，当温度检测仪72检测到反应容器1内的温度低于预设值时，增大蒸汽流速或提高蒸汽温度；关于根据温度检测仪72的监测数据控制热媒产生装置的技术为现有技术。
本实施例中，搅拌桨5直径为d1，反应容器1直径为d2，2*d1>d2，确保颗粒能够做离心运动。
出气管23进气端设有过滤网，防止颗粒随气流进入出气管23中将出气管 23堵塞。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种纳米涂层反应器，其特征在于，包括反应容器(1)、热媒产生装置、第一进气管(21)、氮气产生装置(3)、第二进气管(22)、反应气体产生装置、出气管(23)、真空泵(4)、搅拌桨(5)和电机(6)；
反应容器(1)设有进料口(11)和出料口(12)，反应容器(1)包括内胆和外胆，内胆和外胆之间形成腔室，热媒产生装置与所述腔室连通；
第一进气管(21)进气端位于反应容器(1)外部，氮气产生装置(3)与第一进气管(21)进气端连通，第一进气管(21)出气端位于反应容器(1)内底部位置，第一进气管(21)出气端开口向下；
第二进气管(22)进气端位于反应容器(1)外部，反应气体产生装置与第二进气管(22)进气端连通，第二进气管(22)出气端位于反应容器(1)内底部位置，第二进气管(22)出气端开口向下；
出气管(23)进气端位于反应容器(1)内顶部位置，出气管(23)出气端位于反应容器(1)外部，真空泵(4)安装在出气管(23)上；
搅拌桨(5)转动安装在反应容器(1)内，搅拌桨(5)轴线竖直设置；
电机(6)输出轴与搅拌桨(5)连接。
2.根据权利要求1所述的纳米涂层反应器，其特征在于，还包括压力检测仪(71)，压力检测仪(71)安装在反应容器(1)上用于检测反应容器(1)内气压，压力检测仪(71)与真空泵(4)通讯连接用于控制真空泵(4)的开度。
3.根据权利要求1所述的纳米涂层反应器，其特征在于，还包括温度检测仪(72)，温度检测仪(72)安装在反应容器(1)上用于检测反应容器(1)内温度，温度检测仪(72)与热媒产生装置通讯连接用于控制热媒产生装置输出热媒的速率或热媒产生装置输出的热媒温度。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的纳米涂层反应器，其特征在于，搅拌桨(5)直径为d1，反应容器(1)直径为d2，2*d1>d2。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的纳米涂层反应器，其特征在于，出气管(23)进气端设有过滤网。
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