专利名称：碳棒活化器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种富勒烯纳米材料制备领域对碳棒进行前期处理的装置，尤其涉及 一种用于活化碳棒的碳棒活化器。
背景技术：
利用电弧合成炉放电合成富勒烯的碳棒应进行前期活化处理，以除去碳棒内的痕 量气体成分。但是目前尚无进行碳棒活化的自动化装置，均由人工手动操作，活化质量不 高，操作人员劳动强度大，并且碳棒易受外界污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳棒活化器，以解决现有手动操作活化碳棒的方式及 其导致的碳棒活化质量不高且易受污染的问题。为了实现本发明的目的，本发明提供的碳棒活化器包括密闭腔体、碳棒推杆、轴向 对中的两电极，所述两电极分别可活动的穿过所述密闭腔体的端壁，且所述两电极位于所 述密闭腔体的一端的端部上设有用于容置碳棒的凹槽，所述两电极位于所述密闭腔体外部 的一端分别与驱动机构连接以驱动所述两电极旋转和/或移动；所述密闭腔体的上方和下 方分别设有碳棒输入口和碳棒输出口，所述密闭腔体上还设有抽真空口以对所述密闭腔体 抽真空；所述碳棒推杆的一端连接有驱动机构用于驱动所述碳棒推杆移动，另一端伸入所 述密闭腔体内部并与所述碳棒输出口对中用于将活化之后的碳棒推出所述碳棒输出口 ；所 述碳棒输出口、碳棒输入口和抽真空口上均设有阀门。本发明可以使碳棒在一个处于真空状态的密闭腔体中进行活化，并且可以利用各 自动装置进行碳棒的固定、卸载，大大降低了操作人员的劳动强度，提高了活化效率和活化 质量，避免了外界物质对碳棒的污染。根据上述碳棒活化器的一种优选实施方式，其中，所述密闭腔体的横截面呈椭圆 形。根据上述碳棒活化器的一种优选实施方式，其中，所述密闭腔体的外部设有用于 进行水循环以降低所述密闭腔体的温度的密封套，所述密封套上设有进水口和出水口。根据上述碳棒活化器的一种优选实施方式，其中，所述密闭腔体的底部设有推进 槽，所述碳棒推杆的一端设于所述推进槽中，且所述推进槽与所述碳棒输出口对中。根据上述碳棒活化器的一种优选实施方式，其中，所述密闭腔体的顶部设有进样 槽，所述进样槽与所述碳棒输入口对中。根据上述碳棒活化器的一种优选实施方式，其中，所述两电极分别为第一电极和 第二电极，所述第一电极位于所述密闭腔体外部的一端包括一空腔结构，所述第一电极的 驱动机构包括一电极推杆，所述电极推杆的一端可旋转地插入所述空腔结构中以使所述第 一电极轴向移动。根据上述碳棒活化器的一种优选实施方式，其中，所述电极推杆上套设有弹簧。
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根据上述碳棒活化器的一种优选实施方式，其中，所述第二电极的位于所述密闭 腔体外部的一端与驱动所述第二电极旋转驱动机构连接；根据上述碳棒活化器的一种优选 实施方式，其中，所述第一电极位于所述密闭腔体内部的一端的端部设有一绝缘凸起，所述 第二电极位于所述密闭腔体内部的一端的端部设有一凹槽，所述绝缘凸起可插入所述凹槽 中以使所述第一电极和第二电极同步旋转。根据上述碳棒活化器的一种优选实施方式，其中，所述驱动机构均包括电机。
图1为本发明优选实施例的结构示意图；图2为图1所示A-A剖面图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细说明。图1和图2示意性的示出了本发明优选实施例的结构，如二者所示，本优选实施例 包括密闭腔体1、碳棒推杆31及驱动其水平移动的电机3、轴向对中的两电极M和41及其 驱动机构。密闭腔体1的上方设有用于向凹槽25、42中放入碳棒的碳棒输入口 11和用于 对密闭腔体1进行抽真空的抽真空口 14，下方设有在碳棒推杆31的作用移出碳棒的碳棒 输出口 15，碳棒输入口 11、碳棒输出口 15和抽真空口 14上分别设有阀门111、151、141以 便于控制密闭腔体1处于密闭状态。两电极M、41分别可活动的穿过密闭腔体1的端壁， 电极M穿过密闭腔体1的左端壁，结合处应是密封的，并且电极M可以左右水平移动和旋 转；电极41也是密封穿过密闭腔体1的右端壁，其可以左右水平移动和/或旋转。两电极 24,41位于密闭腔体1内部的一端的端部上分别设有用于容置碳棒的凹槽25、42。图2示 出了凹槽25的结构，凹槽42和凹槽25的结构相同，并且位于同一高度，凹槽25、42的内部 槽型应和碳棒的形状吻合，以便于稳定地容置碳棒。电极M、41可以在各自的驱动机构作 用下进行旋转或移动运动，例如控制凹槽25、42之间的距离以承接从碳棒输入口 11送入的 碳棒，活化完毕之后，翻转电极M、41使碳棒落入密闭腔体1的底部，以便于碳棒推杆31将 碳棒从碳棒输出口推出。其中，碳棒推杆31的一端连接有驱动机构3用于驱动其移动，另 一端伸入密闭腔体1内部并与碳棒输出口 15对中，便于将活化之后的碳棒推出碳棒输出口 15，碳棒推杆31的驱动机构3包括电机和传动机构，例如减速器等，以将电机的旋转运动转 换为碳棒推杆31的水平运动，该类传动机构具有多种公知技术可以实现，在此不再赘述。在本优选实施例中，电极M位于密闭腔体1外部的一端的端部包括一空腔结构 23，电极M的驱动机构主要包括电极推杆22、弹簧21、与电极推杆22连接的驱动机构2，该 驱动机构2包括电机和相应的传动机构，传动机构将电机输出的旋转运动转换为水平运动 并驱动电极推杆22水平移动，电极推杆22的一端可旋转的插入空腔结构23中，当电极推 杆22水平运动时可以驱动电极M水平轴向移动，当电极M旋转时，则电极推杆22和驱动 机构2不受影响，该功能可以通过多种方式实现，例如在电极推杆22的端部设置一轴承，并 且该轴承嵌设于空腔结构23中；或者电极推杆22的端部设置一凸缘，在空腔结构23的端 部内壁上设置一凸缘以防止电极推杆22的凸缘滑出空腔结构，从而使电极推杆22无法向 外拉动电极M运动；或者在空腔结构23的内壁上设置一个环形槽，电极推杆22的端部设置一个环形凸缘，并使环形凸缘设于环形槽中。弹簧21套设于电极推杆22上，且弹簧21 的一端固定于电极推杆22上，另一端抵接于电极M的端面，这样可使电极M在移动时具 有一个缓冲，并渐进式的在电极M、41之间压紧碳棒。电极41位于密闭腔体1外部的一端 与驱动其旋转的驱动机构4连接，该驱动机构4包括电机和相应的传动机构。在本优选实施例中，驱动机构2可以使电极M做水平移动，驱动机构4可以使电 极41做旋转运动，为了能够使电极M、41可以同时翻转以将凹槽25、42中的碳棒卸载，电 极M位于密闭腔体1内部的一端的端部设有绝缘凸起26，电极41位于密闭腔体1内部的 一端的端部设有凹槽43，绝缘凸起41可插入凹槽43中以使电极M、41同步旋转。例如电 极M在驱动机构2的作用下向右移动，使绝缘凸起沈插入凹槽43中，绝缘凸起沈和凹槽 43的横截面形状吻合，例如可以类似于凹槽W的形状，并且绝缘凸起W的横截面形状不应 为圆形。这样当需要同时翻转电极对、41时，仅运行驱动机构4即可，驱动机构4使电极41 做旋转运动，凹槽43带动绝缘凸起沈同时旋转，由于电极M的外端为电极推杆22可旋转 的插入空腔结构23中，因此电极M也会随电极41同步旋转。绝缘凸起沈与凹槽之间应 是绝缘的，以防止电极M、41之间串联短路。以上所述电极M、41的驱动机构仅是例举，本发明应不以此为限，能够使电极Μ、 41靠近压紧碳棒，电极Μ、41通电活化碳棒之后，将碳棒卸载的驱动机构均可。例如可以在 电极Μ、41的外端分别设置使之移动和旋转的电机等，驱动机构也不仅限于电机，例如气 缸和油缸均可以作为水平运动的动力输出机构。为了能够使碳棒从凹槽25、42卸载之后，自动滑落至密闭腔体1的底部，如图2所 示，本优选实施例的密闭腔体1的横截面呈椭圆形。此外，底部还设有推进槽150，碳棒推杆 31的一端设于推进槽150中，碳棒输出口 15与推进槽150对中，设于推进槽150的一端。 密闭腔体1的顶部设有进样槽110，进样槽110与碳棒输入口 11对中，并且进样槽110和凹 槽25、42的轴线在同一竖直面内。本发明的密闭腔体的形状并不局限于图2所示，例如为 长方体，在底部增设用于将碳棒与碳棒推杆对准的碳棒位置校正装置即可使滑落的碳棒与 碳棒推杆31、碳棒输出口 15位于同一轴线上，在顶部增设碳棒位置校正或输送装置，则可 以将碳棒在任何方位准确的送至凹槽25、42中。若密闭腔体为扁平状的长方体结构，厚度 仅大于凹槽25的宽度，那么碳棒的活动受到极大限制，其输入、滑落、推出的位置都可以自 动校正，不必设置其他位置校正装置。为了降低活化碳棒时导致的密闭腔体1的高温，密闭腔体1的外部设有用于进行 水循环的密封套10，密封套10上设有进水口 13和出水口 12。在应用本优选实施例时，打开阀门111，碳棒从上一级反应容器里面进入碳棒输入 口 11，沿进样槽110移动然后落到两电极Μ、41的相应凹槽25、42中，关闭阀门111，同时 打开阀门141开始抽气，并打开进水口 13和出水口 12，进行冷却水循环。启动驱动机构2，推动电极M压紧碳棒，然后关闭驱动机构2，打开电源通电进行活化。活化结束后，关闭电源，启动驱动机构2推动电极M离开碳棒，但是保证绝缘凸起 26仍插入凹槽43中，启动驱动机构4的旋转功能，旋转电极41并带动电极M旋转，碳棒滑 落到推进槽150中。碳棒进入推进槽150后，启动驱动机构3，并打开阀门151，将碳棒送入下一级反应器中。综上，本发明集进样、固定、抽真空通电活化、出样于一体，具有连续性。碳棒的输 入、固定、输出都避免人工操作，密闭腔体可以通过真空阀门连通真空泵，用于在活化时提 供真空环境，提高活化效率；反应器腔体周围有冷却水循环系统，能够控制活化过程中的炉 体温度，延长使用寿命。可见，本发明不但减少了人工操作，提高了作业效率，而且改善了碳 棒的活化环境，避免碳棒受到外界污染，提高了活化质量。由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方 案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所 有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
权利要求
1.一种碳棒活化器，其特征在于，包括密闭腔体、碳棒推杆、轴向对中的两电极，所述两 电极分别可活动的穿过所述密闭腔体的端壁，且所述两电极位于所述密闭腔体的一端的端 部上设有用于容置碳棒的凹槽，所述两电极位于所述密闭腔体外部的一端分别与驱动机构 连接以驱动所述两电极旋转和/或移动；所述密闭腔体的上方和下方分别设有碳棒输入口 和碳棒输出口，所述密闭腔体上还设有抽真空口用于对所述密闭腔体抽真空；所述碳棒推 杆的一端连接有驱动机构用于驱动所述碳棒推杆移动，另一端伸入所述密闭腔体内部并与 所述碳棒输出口对中以将活化之后的碳棒推出所述碳棒输出口 ；所述碳棒输出口、碳棒输 入口和抽真空口上均设有阀门。
2.根据权利要求1所述的碳棒活化器，其特征在于，所述密闭腔体的横截面呈椭圆形。
3.根据权利要求1所述的碳棒活化器，其特征在于，所述密闭腔体的外部设有用于进 行水循环以降低所述密闭腔体的温度的密封套，所述密封套上设有进水口和出水口。
4.根据权利要求1所述的碳棒活化器，其特征在于，所述密闭腔体的底部设有推进槽， 所述碳棒推杆的一端设于所述推进槽中，且所述推进槽与所述碳棒输出口对中。
5.根据权利要求1所述的碳棒活化器，其特征在于，所述密闭腔体的顶部设有进样槽， 所述进样槽与所述碳棒输入口对中。
6.根据权利要求1所述的碳棒活化器，其特征在于，所述两电极分别为第一电极和第 二电极，所述第一电极位于所述密闭腔体外部的一端包括一空腔结构，所述第一电极的驱 动机构包括一电极推杆，所述电极推杆的一端可旋转的插入所述空腔结构中以使所述第一 电极轴向移动。
7.根据权利要求6所述的碳棒活化器，其特征在于，所述电极推杆上套设有弹簧。
8.根据权利要求6所述的碳棒活化器，其特征在于，所述第二电极的位于所述密闭腔 体外部的一端与驱动所述第二电极旋转的驱动机构连接；所述第一电极位于所述密闭腔体内部的一端的端部设有一绝缘凸起，所述第二电极位 于所述密闭腔体内部的一端的端部设有一凹槽，所述绝缘凸起可插入所述凹槽中以使所述 第一电极和第二电极同步旋转。
9.根据权利要求1所述的碳棒活化器，其特征在于，所述驱动机构均包括电机。
全文摘要
一种碳棒活化器，其包括密闭腔体、碳棒推杆、轴向对中的两电极，两电极分别可活动的穿过密闭腔体的端壁，且两电极位于密闭腔体的一端的端部上设有用于容置碳棒的凹槽，两电极位于密闭腔体外部的一端分别与驱动机构连接用于驱动两电极旋转和/或移动；密闭腔体的上方和下方分别设有碳棒输入口和碳棒输出口，密闭腔体上还设有抽真空口用于对密闭腔体抽真空；碳棒推杆的一端连接有驱动机构用于驱动碳棒推杆移动，另一端伸入密闭腔体内部并与碳棒输出口对中用于将活化之后的碳棒推出碳棒输出口；碳棒输出口、碳棒输入口和抽真空口上均设有阀门。本发明可以提高碳棒活化效率和活化质量。
文档编号C01B31/02GK102092707SQ201010592188
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者孙宝云, 杨尚元, 董金泉, 赵宇亮 申请人:中国科学院高能物理研究所