专利名称：纳米碳结构材料的自动化连续制取设备的制作方法
技术领域：
本发明属于材料制取设备类，尤其涉及纳米碳结构材料的制取设备。
背景技术：
目前，制取纳米碳结构材料的方法多种多样，其中真空碳弧燃烧合成法最为普遍，然而其设备占地面积大，单台设备约需100m2。真空碳弧燃烧合成时使用2000mm×40mm×40mm的碳极，成本昂贵，每根约2000美圆。同时，耗电大，需要30kVA/h电能；制备过程中碳也不能充分燃烧，成品率低，仅为所烧碳的3～4‰。并且，制备过程中弧长不能实现自动控制，忽长忽短，易于断弧，造成碳弧燃烧合成过程中时常中断。而且，设备不能自动供料，一根碳极烧完后需仃止，重新填料。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米碳结构材料的自动化连续制取设备，解决上述难题，以实现各种纳米碳结构合成材料连续产业化生产的需要。
本发明的目的是这样实现的纳米碳结构材料的自动化连续制取设备，其真空室由真空夹室和真空内室构成，真空夹室由管道连通至水冷装置，真空内室由管道分别连通至真空装置、供气装置。真空室上设置有送棒装置，送棒装置位于真空内室里部的一端设置有阳极，真空内室的送棒装置一端阳极的对过处设置有阴极。控制箱由导线分别与电源、真空装置、水冷装置连接。电源并由导线分别与阳极、阴极连接。反馈装置还由导线分别与阳极、阴极、控制箱连接。
由于本发明采用了以上的技术方案，因而具有以下的优点1，燃弧电流和电压按给定值自动维持恒定，电弧燃烧过程稳定，不易断弧；电弧电源选用具有徒降外特性的直流电源。通过反馈装置监测电弧电压，维持电弧电流和电压恒定。
2，送棒装置按用户需要可装卡不同根数的碳棒，并连续自动送进碳棒。当一根碳棒燃烧完了之后，旋梭轮自动转动，将下一根碳棒送入，从而实现了生产过程的自动化。
3，自动引燃时，电弧依靠送棒装置的正、反转来实现自动引弧，只要一开机电弧就会自动点燃。一根碳棒烧完后，下一根碳棒又会自动引燃，实现了生产的自动化。
4，纳米碳结构合成材料的产率高。在同样电流的情况下，选用小直径的碳棒可使电流密度增大，使碳棒充分燃烧，所获取的纳米碳结构材料的产率、质量大幅度提高。
5，耗电量小，在同样电流密度的情况下，小直径碳棒所需电流小，这样就使耗电量显著减小。
6，节约外汇。2000mm×40mm×40mm的碳棒国内无货供应，只能依赖进口；而小直径的碳棒(Φ6-20mm)国内有多家厂商供货，这就无须进口，且价格低，降低了成本。
7，设备占地面积小，仅需8m2。
图1是本发明的一种设备的结构示意框图；图2是图1中的一种送棒装置的形状结构示意图；图3是图2中的一种旋梭轮的形状结构示意图。
图中1，真空室 2，送棒装置3，阳极4，阴极5，电机6，电源 7，控制箱 8，真空装置9，反馈装置10，供气装置11，水冷装置 12，碳弧 13，碳棒 14，压轮 15，滚轮16，主轴 17，旋梭轮 18，真空夹室 19，真空内室具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施作如下详述在图1中，纳米碳结构材料的自动化连续制取设备，其真空室1由真空夹室18和真空内室19构成。真空室1上设置有送棒装置2，送棒装置2位于真空内室19里部的一端设置有阳极3，真空内室19的送棒装置2一端阳极3的对过处设置有阴极4。控制箱7由导线分别与电源6、真空装置8、水冷装置11连接。电源6并由导线分别与阳极3、阴极4连接，反馈装置9还由导线分别与阳极3、阴极4、控制箱7连接。
在上述结构中，真空室1由金属材料制成两压力容器，相互套合后构成真空夹室18和真空内室19。真空夹室18内由管道连通至水冷装置11。真空内室18内由管道分别连通至真空装置8、供气装置10。其中，水冷装置11接有水压开关，其水压开关的外端与自来水或其它水源连通，用于纳米碳结构材料的自动化连续制取工作时对高温真空室1和阳极3、阴极4的冷却。真空装置8由机械泵和扩散泵组成，用于形成真空内室18的真空工作状态；其机械泵可选用4ZX4型。供气装置1由惰性容器体和调节阀门构成，用于纳米碳结构材料的自动化连续制取工作时输入所需的氩气、氦气或其它惰性气体。电源6用于将市电输入的220V，或380V的交流电，经降压、整流后成为阳极3、阴极4所需的60-100V的直流工作电源，和控制箱7所需的控制工作电源。反馈装置9由设置在阳极3、阴极4处的电压传感器和装置内的放大电路构成，用于控制纳米碳结构材料自动连续制取时阳极3、阴极4之间所需的工作电压。
在图2、图3中，送棒装置2由旋梭轮17、主轴16、压轮14、滚轮15、电机5构成。主轴16的两边设置有固定连接的旋梭轮17。旋梭轮17可制成圆形，其圆形边部设置有5只圆孔用于放置长条形碳棒13。两旋梭轮17的侧面分别设置有一槽口，槽口内装置有压轮14，压轮14的外圆部设置有与碳棒13外部形状相配的压槽，用于压紧碳棒13向真空内室19输送。两旋梭轮17之间设置有三只滚轮15，三只滚轮15中间的主动轮与电机5配置连接，其配置连接方式可采用磨擦紧压式，也可采用皮带、齿轮传动式。当电机5受控旋转时，驱动滚轮15调节碳棒13向真空内室19输送。
本发明在实际制造和使用过程中，首先在送棒装置2上安置碳棒13，和调节阳极3、阴极4的距离，及由水冷装置11向真空室1的真空夹室18内输入冷却水。而后由控制箱7向真空装置8输出控制信号，由真空装置8对真空室1的真空内室19抽真空；及由供气装置10向真空内室19输入纳米碳结构材料的自动化连续制取工作时所需的氩气、氦气或其它惰性气体。然后由控制箱7向电源6、反馈装置9输出控制信号，由电源6向阳极3、阴极4输出纳米碳结构材料连续制取工作时所需的直流工作电源。及由反馈装置9对阳极3、阴极4之间的直流工作电压、温度、碳棒13的用量进行监控。当阳极3、阴极4之间的碳弧12的温度过高或过低、直流工作电压过高或过低时，向控制箱7反馈监控信号，由控制箱7向电源6、送棒装置2、真空装置8等分别或同时输出信号，调节阳极3、阴极4的距离、直流工作电压、真空内室19的真空度，和由送棒装置2调节碳棒13的使用量。当送棒装置2的碳棒13使用完后，控制箱7向送棒装置2的电机5发出控制信号，电机5驱动旋梭轮17旋转一角度，将新的一根碳棒13送入压轮14，并输入到真空内室19的阳极3处，保证纳米碳结构材料连续制取正常工作。
本发明在使用过程中，碳棒13可选用≥Φ8mm的碳棒，也可用Φ10-50mm的普通国产碳棒。电机5可采用普通的步进式伺服电机。
权利要求
1.一种纳米碳结构材料的自动化连续制取设备，其特征在于，真空室由真空夹室和真空内室构成，真空夹室由管道连通至水冷装置，真空内室由管道分别连通至真空装置、供气装置；真空室上设置有送棒装置，送棒装置位于真空内室里部的一端设置有阳极，真空内室的送棒装置一端阳极的对过处设置有阴极；控制箱由导线分别与电源、真空装置、水冷装置连接；电源并由导线分别与阳极、阴极连接，反馈装置还由导线分别与阳极、阴极、控制箱连接。
2.根据权利要求1所述的一种纳米碳结构材料的自动化连续制取设备，其特征在于，送棒装置由旋梭轮、主轴、压轮、滚轮、电机构成，主轴的两边设置有旋梭轮，旋梭轮的侧面设置有压轮；两旋梭轮之间设置有数只滚轮，数只滚轮中的主轮与电机配置连接。
全文摘要
本发明其真空室由真空夹室和真空内室构成，真空夹室由管道连通至水冷装置，真空内室由管道分别连通至真空装置、供气装置。真空室上设置有送棒装置，送棒装置位于真空内室里部的一端设置有阳极，真空内室的送棒装置一端阳极的对过处设置有阴极。控制箱由导线分别与电源、真空装置、水冷装置连接。电源并由导线分别与阳极、阴极连接。反馈装置还由导线分别与阳极、阴极、控制箱连接。具有1.通过反馈装置监测电弧电压，维持电弧电流和电压的恒定及连续自动送进碳棒。2.选用小直径的碳棒可使电流密度增大，使碳棒充分燃烧，提高了纳米碳结构材料的产率、质量。3.设备耗电量小，所用碳棒无需进口降低了成本，占地仅需8m
文档编号C01B31/02GK1398779SQ0212149
公开日2003年2月26日 申请日期2002年6月26日 优先权日2002年6月26日
发明者秦伯雄, 柳刚, 孙月海, 范荣焕, 贾安东 申请人:天津大学