用于纳米材料生产设备的无人值守系统的制作方法

本实用新型属于制造纳米金属粉材料设备的技术领域，具体涉及利用高压电爆炸原理制取金属纳米粉设备的技术领域，特别涉及一种用于纳米材料生产设备的无人值守系统。

背景技术：

纳米材料是指颗粒尺寸为1～100nm的粒子组成的新型材料，由于它的尺寸小、比表面积大及量子尺寸效应，使之具有常规粗晶材料不具备的特殊性能，在光吸收、敏感、催化及其它功能特性等方面展现出引人注目的应用前景。近年来，纳米粉体及其制造技术发展非常迅速，出现了多种多样的纳米粉制备方法，最为普遍的是气体冷凝法、电弧法、爆炸丝法及化学还原等方法。

爆炸丝法是在一定的介质或者真空中，对丝导体施加高电压瞬间产生强大的脉冲电流，使丝导体短时间内熔化、气化、膨胀，发生爆炸。其爆炸产物在爆炸冲击波的作用下高速向四周溅射，冷却后形成纳米粉末。电爆炸法制备纳米粉具有能量利用率高，工艺参数可调，粉末粒度可控，不污染环境，适用材料广等优点。

利用电爆炸法制备纳米金属粉的纳米材料生产设备在生产过程中具有高度自动化的特点，只在安装原材料和取出成品的过程需要人工操作，在原材料制成成品的过程中，常常有几个小时的空余时间，但需要人工检视纳米材料生产设备是否发生故障或原材料是否用完，并需要人工控制停机，这样一来，浪费了大量的操作人工，且人工检视存在漏检、误判或不可靠的问题。因此，用一套无人值守系统来控制纳米材料生产设备在发生故障或原材料用完时自动停机，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种用于纳米材料生产设备的无人值守系统，通过监测金属丝气化的信号，来判定纳米材料生产设备的工作状态，如果发生故障，能够使纳米材料生产设备自动停机。

本实用新型是这样实现的：

一种用于纳米材料生产设备的无人值守系统，所述纳米材料生产设备包括进丝系统、反应室、高压发生器和风机，其中，

所述无人值守系统包括：信号采集系统、信号调制系统、时间继电器以及交流接触器；

所述信号采集系统与所述信号调制系统通讯连接，所述信号采集系统用于采集所述反应室内金属丝气化的信号并将所述信号发送至信号调制系统；

所述信号调制系统与所述时间继电器通讯连接，所述信号调制系统接收所述信号采集系统发送来的信号并将所述信号调制为触发信号发送至所述时间继电器；

所述时间继电器接收并根据所述触发信号获得两次触发信号之间的时间间隔；

所述时间继电器与所述交流接触器通讯连接，当所述时间间隔大于或小于设定值时，所述时间继电器控制所述交流接触器断开；

所述进丝系统以及高压发生器均受所述交流接触器的控制，交流接触器断开后，进丝系统和高压发生器停止工作。

进一步的，所述无人值守系统还包括继电器，所述时间继电器通过所述继电器与所述交流接触器通讯连接。

进一步的，所述时间继电器包括第一时间继电器和第二时间继电器。

进一步的，所述交流接触器包括第一交流接触器和第二交流接触器，所述第一交流接触器控制所述高压发生器,所述第一交流接触器通过所述继电器与所述第一时间继电器通讯连接。

进一步的，所述第二交流接触器控制所述进丝系统，第二交流接触器直接与所述第二时间继电器通讯连接。

进一步的，所述时间继电器还包括用于控制所述风机的第三时间继电器，第三时间继电器与所述第一时间继电器和/或第二时间继电器通讯连接。

进一步的，所述设定值根据进丝系统的进丝速度以及高压发生器的放电频率而设定，所述设定值为0.5s-4s。

进一步的，所述信号采集系统设置在所述反应室内部。

进一步的，所述信号采集系统为电流传感器，所述电流传感器用于采集所述高压发生器的放电电流。

进一步的，所述信号采集系统为光电传感器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)该用于纳米材料生产设备的无人值守系统具有结构简单、反应灵敏和抗干扰能力强的特点；

(2)采用该无人值守系统可有效降低人工判断频率所造成的误差，提高纳米粉体质量；

(3)在时间继电器的设置上，采用了两个时间继电器同时用于判断故障信号，增加了系统的冗余性，提高了可靠性；

(4)采用了额外的继电器对时间继电器和控制高压发生器的交流接触器进行隔离，提高了系统的安全性；以及

(5)可以根据生产需要对时间间隔设定值进行调整，系统的灵活性较高。

附图说明

图1是带有本实用新型无人值守系统的纳米材料生产设备的结构示意图；以及

图2是本实用新型无人值守系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的部件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

对于本领域的技术人员而言，应当清楚本申请中提及的“前、后、上、下、左、右”等方向用词仅是为了能够更直观地解释本实用新型，因此在文中的上述的方向用词并不构成对本实用新型的保护范围的限制。

如图1和图2所示，一种纳米材料生产设备的无人值守系统，纳米材料生产设备包括进丝系统102、反应室101、高压发生器103和风机104，进丝系统将生产制备纳米材料的原料即金属丝送入反应室101中，在高压发生器103的作用下，金属丝发生气化，风机104用于对气化的金属进行冷却进而得到纳米材。无人值守系统105用于监测纳米材料生产设备的工作状态，当纳米材料生产设备发生故障或原料用完时，无人值守系统105能够控制进丝系统102、高压发生器103和风机104停止工作。

如图2所示，无人值守系统105包括：信号采集系统1、信号调制系统2、时间继电器31、时间继电器32、时间继电器33、继电器4、交流接触器51以及交流接触器52。信号采集系统1与信号调制系统2通讯连接，信号采集系统用于采集反应室101内金属丝气化的信号并将该信号发送至信号调制系统2，信号调制系统2与时间继电器通讯连接，信号调制系统接收信号采集系统发送来的信号并将信号调制为时间继电器能够识别的触发信号并将该触发信号发送至时间继电器，时间继电器31和时间继电器32接收并根据触发信号获得两次触发信号之间的时间间隔，时间继电器31和时间继电器32与交流接触器51以及交流接触器52通讯连接，当时间间隔大于或小于某一设定值时，时间继电器发出断开信号控制交流接触器断开，进丝系统102受交流接触器52的控制，高压发生器103受交流接触器51的控制，交流接触器断开后，进丝系统和高压发生器停止工作。

在本实施例中，时间继电器31检测两次触发信号的时间间隔(即两次触发信号的间隔时间)，当间隔时间超过设定值时，通过控制交流接触器的断开进而使进丝系统102与高压发生器103停止工作，时间继电器32检测两次触发信号的时间间隔(即两次触发信号的间隔时间)，当间隔时间低于设定值时，通过控制交流接触器的断开进而使进丝系统与高压发生器停止工作。当然，也可以采用一个时间继电器31或时间继电器32获得两次触发信号的时间间隔，根据该时间间隔去控制交流接触器51以及交流接触器52，进而控制进丝系统和高压发生器。

在另一实施例中，时间继电器31和时间继电器32分别与交流接触器51和交流接触器52通讯连接，即时间继电器31控制交流接触器51，时间继电器32控制交流接触器52。

上述这些变换也都落入本实用新型的保护范围。

如图2所示，在本实施例中，无人值守系统还包括继电器4，时间继电器31和/或时间继电器32通过该继电器4与控制高压发生器工作的交流接触器51通讯连接。

在另一实施例中，交流接触器52控制进丝系统，交流接触器52直接与时间继电器31通讯连接。

在本实施例中，还包括用于控制风机104的时间继电器33，时间继电器33与时间继电器31和/或时间继电器32通讯连接，时间继电器33接收时间继电器31和/或时间继电器32发来的断开信号，接收到该断开信号后，时间继电器33开始计时，在某一设定时间过后，时间继电器33控制风机104停机。这样设置的目的在于在进丝系统和高压发生器停止工作后，风机继续工作一段时间，将之前气化的金属进行冷却，形成纳米材料，并将形成的纳米材料吹扫至纳米材料生产设备的收集装置中去。

在本实施例中，时间继电器31和时间继电器32获得两次触发信号之间的时间间隔，当时间间隔大于或小于某一设定值时，时间继电器发出断开信号控制交流接触器断开，该设定值可以根据纳米材料的生产需求、进丝系统的进丝速度以及高压发生器的放电频率而设定，优选的设定为0.5s-4s。

在本实施例中，如图1所示，信号采集系统1设置在反应室101的内部，该信号采集系统可以是电流传感器，电流传感器设置在高压发生器的供电线路周围，用于采集高压发生器的放电电流，根据该放电电流来获得金属丝气化的信号。

在另一实施例中，信号采集系统1可以采用光电传感器，该光电传感器根据高压发生器的放电时产生的火花来获得金属丝气化的信号。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)该用于纳米材料生产设备的无人值守系统具有结构简单、反应灵敏和抗干扰能力强的特点；

(2)采用该无人值守系统可有效降低人工判断频率所造成的误差，提高纳米粉体质量；

(3)在时间继电器的设置上，采用了两个时间继电器同时用于判断故障信号，增加了系统的冗余性，提高了可靠性；

(4)采用了额外的继电器对时间继电器和控制高压发生器的交流接触器进行隔离，提高了系统的安全性；

(5)可以根据生产需要对时间间隔设定值进行调整，系统的灵活性较高。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。