一种石墨烯制备辅助剥离设备的制作方法

本实用新型涉及石墨烯生产技术领域，具体为一种石墨烯制备辅助剥离设备。

背景技术：

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。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、sic外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法(cvd)。

在中国实用新型专利说明书cn203128206u中公开了一种石墨烯制备用插层剥离设备，包括超声波发生器、超声波分散罐和用于对分散罐内的石墨悬浮液进行分散的搅拌装置，搅拌装置包括搅拌电机、搅拌旋转轴和搅拌旋转叶片，搅拌旋转轴一端连接搅拌电机另一端连接搅拌旋转叶片，超声波分散罐的侧壁安装有复数个超声波换能器，超声波分散罐的底部设置有排料口整个石墨烯制备用插层剥离设备放置在机架上。该设备通过超声波剥离石墨烯技术，通过六面的超声波转换器的作用，使石墨烯剥离，剥离过程需要超声波转换器的数量较多，且效率低，造成能源的浪费，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种石墨烯制备辅助剥离设备，通过离心分散部的离心筒的高速旋转，可加速石墨插层的剥离，使石墨插层剥离粒度更细，通过离心筒的转动能够减少超声波转换器的数量。

本实用新型提供的石墨烯制备辅助剥离设备包括箱体，所述箱体内设有漏液板，所述漏液板上设有多个漏液孔；所述漏液板将所述箱体分隔为上部空间和下部空间；

离心分散部，位于所述上部空间内，所述离心分散部包括与所述箱体可转动连接的离心筒，所述离心筒上设有多个流水孔；以及

搅拌部，位于所述下部空间内，所述搅拌部包括与所述箱体可转动连接的搅拌组件。

优选地，所述离心筒的旋转轴线竖向设置。

优选地，所述搅拌组件的旋转轴线水平设置。

优选地，所述搅拌组件包括第二伺服电机、第二转动杆和第三转动杆，所述第二转动杆与所述第三转动杆分别与所述箱体可转动连接，所述第二转动杆上和所述第三转动杆上分别设有多个搅拌叶；所述第二伺服电机与所述箱体固定连接，所述第二伺服电机的输出轴与所述第二转动杆传动连接，所述第三转动杆与所述第二转动杆传动连接。

优选地，所述搅拌组件包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，所述第一齿轮与所述第二转动杆可转动连接，所述第三齿轮与所述第三转动杆可转动连接，所述第二齿轮与所述箱体可转动连接，所述第一齿轮通过所述第二齿轮与所述第三齿轮传动连接。

优选地，所述辅助剥离设备还包括第一伺服电机、第一转动杆和固定箱，所述固定箱位于所述上部空间内，所述固定箱与所述漏液板固定连接；所述第一伺服电机固定于所述固定箱内；所述第一转动杆的一端与所述第一伺服电机的输出轴传动连接、另一端穿过所述固定箱的顶壁与所述离心筒传动连接。

优选地，所述离心筒的底部中心处设有固定孔，所述第一转动杆与所述固定孔可拆卸连接。

优选地，所述箱体设有锥形的底壁，所述底壁的中心通过出水管与水箱连接；所述辅助剥离设备还包括水泵和过滤箱，所述水泵的吸入口与所述水箱连接，所述水泵的排出口与所述过滤箱连接。

优选地，其特征在于，所述离心筒的上方设有盖板，所述盖板与所述离心筒可拆卸连接。

优选地，所述盖板中心处开设有第四通孔，所述第四通孔与进料口连接。

有益效果

本实用新型提供了一种石墨烯制备辅助剥离设备，通过离心分散部的离心筒的高速旋转，可加速石墨插层的剥离，使石墨插层剥离粒度更细，通过离心筒的转动能节省超声波转换器的数量。搅拌部能够提供二次插层剥离，该设备降低了设备成本，有效的提高了石墨烯的生产效率。

附图说明

图1为本实用新型所述一种石墨烯制备辅助剥离设备的主视结构示意图；

图2为本实用新型所述一种石墨烯制备辅助剥离设备的侧视结构示意图；

图3为本实用新型所述一种石墨烯制备辅助剥离设备的俯视结构示意图；

图4为本实用新型所述一种石墨烯制备辅助剥离设备的离心筒的轴测图；

图中：1-箱体；101-第一通孔；102-第二通孔；2-超声波换能器；3-第一伺服电机；4-第一转动杆；5-固定箱；7-离心筒；701-固定孔；702-流水孔；8-水箱；9-进水组件；901-抽水管；902-进水管；903-第一水泵；10-第二伺服电机；11-第一齿轮；12-第二转动杆；12’-第三转动杆；13-搅拌叶；14-第二齿轮；14’-第三齿轮；15-出水管；16-第二水泵；17-过滤箱；18-进料口；19-漏液板；1901-漏液孔；20-盖板；2001-第三通孔；2002-第四通孔；21-离心分散部；22-搅拌部。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2所示，本实用新型提供一种技术方案：一种石墨烯制备辅助剥离设备，包括箱体1，箱体1内壁两侧安装有一对超声波换能器2，一对所述超声波换能器2上安装有一对结构相同的超声波振荡器，箱体1内设有漏液板19，漏液板19上设有多个漏液孔1901；漏液板19将箱体1分隔为上部空间和下部空间；离心分散部21位于上部空间内，离心分散部21包括与箱体1可转动连接的离心筒7，离心筒7筒壁及底部上均匀开设有多个流水孔702，便于将离心筒7内的液体流出。

搅拌部22位于下部空间内，搅拌部22包括与箱体1可转动连接的搅拌组件。

通过离心分散部21的离心筒7的高速旋转，可加速石墨插层的剥离，使石墨插层剥离粒度更细，通过离心筒7的转动能节省超声波转换器的数量，搅拌部22能够提供二次插层剥离，该设备降低了设备成本，有效的提高了石墨烯的生产效率。

在一些实施例中，参考图1、图2和图4所示，离心筒7的旋转轴线竖向设置，离心筒7轴线竖向设置在箱体1内，可减小设备的占地面积。

在一些实施例中，参考图1、图2和图4所示，搅拌组件的旋转轴线水平设置，搅拌组件卧式设置，使物料得到充分的混合，从而提高了混合均匀度；有效地减少了物料残留量；能把较大的物料破碎。

在一些实施例中，参考图1、图2和图3所示，搅拌组件包括第二伺服电机10、第二转动杆12和第三转动杆12’，第二转动杆12与第三转动杆12’分别与箱体1可转动连接，第二转动杆12上和第三转动杆12’上分别设有多个搅拌叶13；第二伺服电机10与箱体1固定连接，第二伺服电机10的输出轴与第二转动杆12传动连接，第三转动杆12’与第二转动杆12传动连接。

具体地，参考图1、图2和图3所示，第二伺服电机10安置于箱体1一侧壁面，第一齿轮11安置于第二伺服电机10驱动端上，第二齿轮14与第一齿轮11相啮合，第二齿轮14与第三齿轮14’相互啮合，第三齿轮14’与第三转动杆12’的一端固定连接，第三转动杆12’的另一端穿过箱体1的一侧与箱体1的另一侧可转动连接，箱体1底部安装有排水口，出水管15嵌装于排水口内且与水箱8相连接，水泵16与过滤箱17依次嵌装于出水管15上。

在一些实施例中，参考图1、图2和图4所示，辅助剥离设备还包括第一伺服电机3、第一转动杆4和固定箱5，固定箱5位于上部空间内，固定箱5与漏液板19固定连接；第一伺服电机3固定于固定箱5内；第一转动杆4的一端与第一伺服电机3的输出轴传动连接、另一端穿过固定箱5的顶壁与离心筒7传动连接，第一转动杆4的另一端与第一伺服电机3的输出端固定连接，启动第一伺服电机3，带动第一转动杆4转动，第一转动杆4带动离心筒7转动。本实用新型对第一伺服电机3的位置不作特别地限定，在另一些实施例中，第一伺服电机3也可安装在箱体1的外侧。第一伺服电机3的输出轴与水平设置的传动轴的一端传动连接，传动轴的另一端固定设置有第一斜齿轮，第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合，第二斜齿轮与第一转动杆的下端固定连接。从而，第一伺服电机3通过传动轴、第一斜齿轮、第二斜齿轮也可带动第一转动杆4转动实现该离心分层部的工作。

在一些实施例中，参考图1、图2和图4所示，离心筒7的底部中心处开设有固定孔701，固定孔701与第一转动杆4可拆卸连接。优选地，固定孔701为六边形孔，相应的第一转动杆4与固定孔701的连接的一端为六边形形状。

在一些实施例中，参考图1、图2所示，漏液板19上开设有多个漏液孔1901，便于将离心分层部21内的液体快速排出到搅拌部22内。

在一些实施例中，参考图1、图2和图3所示，离心筒7内上方设有盖板20，离心筒7与所述盖板20可拆卸连接。

在一些实施例中，参考图1和图2所示，盖板20开设有多个第三通孔2001，盖板20上均匀开设有多个第三通孔2001，箱体1顶端安装有第一水泵903，第一水泵903通过抽水管901与水箱8连接，第一水泵903的输出端与出水管902连接，出水管902插入箱体1内，悬空在离心筒7的上方，启动第一水泵903，水从出水管902流到盖板19上，通过盖板19上设有的第三通孔2001流入离心筒内，优选地，第三通孔2001内可镶嵌过滤网，可过滤水中杂质，避免堵塞。

在一些实施例中，参考图1和图2所示，盖板20中心处开设有第四通孔2002，第四通孔2002与进料口18相配合，第四通孔2002的孔径与进料口18的外径相等，可通过进料口18向离心筒7内添加物料。

下列为本案中所提及的部分电气件的具体结构以及作用：

第一伺服电机：东洋生产的型号为s110-15lpk的伺服电机。

第二伺服电机：西门子生产的型号为1fl6034-2af21-1ag1。

超声波换能器：采用生产的hensentec的超声波换能器，超声波换能器的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去，而自身消耗很少的一部分功率。

水泵：为topsflo生产的型号为ta50/3的水泵。

电机驱动器：采用科尔摩根伺服驱动器的s700系列驱动器，驱动器又称为“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用来控制伺服电机的一种控制器，其作用类似于变频器作用于普通交流马达，属于伺服系统的一部分，主要应用于高精度的定位系统。一般是通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度的传动系统定位，目前是传动技术的高端产品。

下列为本案中所提及的部分零部件的具体结构以及作用：

第一转动杆、第二转动杆：为不锈钢材质的实心管材。

固定箱：为不锈钢材质的框架。

进水管以及出水管：为pvc材质的空心管材。

通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

本实用新型一种实施例的石墨烯制备辅助剥离设备的工作原理为：使用时，将石墨放入箱体1的离心筒7中，将溶液通过水箱8上的进水组件9不断的充入离心筒7内，通过离心筒7的流水孔702和盖板20的第三通孔2001，溶液不断的流入箱体1，能够预先对石墨进行长时间的浸泡。打开超声波换能器2，超声波振荡器开始工作，通过控制器控制，使伺服电机驱动器发出信号，第一伺服电机3接收信号开始工作，第一转动杆4转动，带动离心筒7转动，离心筒7内的石墨的层间插层在超声波换能器2的作用下得以有效的实现。由于石墨可以在离心筒7中转动，所以可以减少超声波换能器2的数量，离心筒7先进行顺时针转动，石墨的层间插层由于受到离心力作用，会不断的剥离开，一段时间第一伺服电机3控制，离心筒7进行逆时针转动，使石墨受到反方向的力，使石墨层间插层，能够更快速的分离，由于离心力的作用，粒度较小的石墨或者分层更为单一的石墨就会处于中心位置，由于水管不断的向离心筒7内入水，水流会带动分层更为彻底的石墨烯从离心筒7上端的盖板20流入箱体1内，有效的把控粒度。由于箱体1底部的水泵16吸取箱体1内的液体，所以箱体1内液体会形成循环，从离心筒7内流出的剥离后的石墨进入箱体1底部，经过底部搅拌部22搅动，同时在超声波震荡器的作用下，搅拌部能够提供二次插层剥离，降低了设备成本，有效的提高了石墨烯的生产效率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。