本实用新型属于纳米SiO2气凝胶领域，具体涉及一种纳米SiO2气凝胶的制备装置。
背景技术：
纳米SiO2气凝胶是一种新型轻质多孔材料，具有低密度、高孔隙率、低热导率和高透光率、低折射率和低的声传播速度，是一种新型高效透光隔热保温和隔音材料。本产品具有高透光率和低热导率，特别适合用于太阳能光热低温平板热水器、中温平板集热器、建筑玻璃窗等既要求透光又要求高效保温的运用场所。
目前国内外制备纳米SiO2气凝胶主要采用溶胶凝胶法，通过超临界干燥技术进行气液置换后形成气凝胶，生产效率较低，生产成本高。美国ASPEN公司对气凝胶隔热的研究较早，主要针对柔性气凝胶隔热产品的开发和应用。国内同济大学侧重于气凝胶基础研究，所制备的气凝胶隔热材料力学强度较小，成形性较差，只有少量的实际应用；北京科技大学利用硅酸钙石二次粒子与气凝胶复合制备隔热复合材料，仍处于实验室阶段，无工程应用；纳诺高科为代表的国内从事气凝胶隔热材料研究、生产的企业起步较晚，技术力量薄弱，且全部采用溶胶-凝胶法。由于目前国内外溶胶凝胶法生产的SiO2气凝胶工艺流程长，生产效率较低，且因国外的技术封锁国内产品品质较差、成本高，极大制约了该产品的广泛应用。中国是太阳能光热应用的大国，而目前相关研究已证实：纳米SiO2气凝胶是未来高效低温热水器和中、高温平板集热器革命性的关键核心材料，有广阔的市场前景。为了更高效的制备纳米SiO2气凝胶，研发出通过等离子束蒸-凝法制备纳米SiO2气凝胶的方法。
目前没有针对等离子束蒸-凝法制备纳米SiO2气凝胶的专用设备，导致了纳米SiO2气凝胶制备的效率以及质量受到影响。
技术实现要素：
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提出了纳米SiO2气凝胶的制备装置，实现了专用于等离子束蒸-凝法制备纳米SiO2气凝胶的目的。
为了达到上述技术效果，本实用新型采用了以下技术方案：
纳米SiO2气凝胶的制备装置，其特征在于：包括依次连接的层流等离子体发生装置、汽化装置、冷凝装置和静电吸附成型装置；所述层流等离子体发生装置包括依次连接的气路结构、发生器和电弧通道结构，其特征在于：所述气路结构包括依次连接的气体输入管、气体混合腔和可调节直径大小的气体输出管；所述发生器包括阳极结构和阴极结构；所述阳极结构包括阳极柱、阳极帽以及在阳极帽内依次安装的密封绝缘垫片、螺旋导电弹簧和阳极喷嘴；所述阴极结构包括阴极柱和阴极罩；所述阳极结构位于中心，沿阳极结构周围环形等距离设置至少三个阴极结构；所述汽化装置包括送粉器、蒸发管和汽化管，其特征在于：所述送粉器从蒸发管的侧面通入；所述蒸发管位于所述汽化管的下方；所述蒸发管与汽化管连接且两者的连接之处为分隔网；所述蒸发管与层流等离子体发生装置的连接处设置有热源通孔；所述汽化管上方横向弯曲，弯曲处连接加压装置；所述汽化管和冷凝装置连接；所述静电吸附成型装置包括送粉器、蒸发管和汽化管，其特征在于：所述送粉器从蒸发管的侧面通入；所述蒸发管位于所述汽化管的下方；所述蒸发管与汽化管连接且两者的连接之处为分隔网；本实用新型所述气体输出管包括多个按照直径大小递减依次连接的伸缩节。
本实用新型所述送粉器包括粉末均匀室、粉末烘干室、出粉通道和送粉嘴。
本实用新型所述粒子进口端从上至下逐渐变窄；所述粒子进口端的宽度大于等于基板的宽度。
本实用新型带来的有益效果有：
1、本实用新型公开了纳米SiO2气凝胶的制备装置，包括依次连接的层流等离子体发生装置、汽化装置、冷凝装置和静电吸附成型装置，实现了专用于等离子束蒸-凝法制备纳米SiO2气凝胶的目的。使得等离子束蒸-凝法制备纳米SiO2气凝胶能够连续化生产，一步到位。
2、本实用新型通过依次连接的气路结构、发生器和电弧通道结构，将层流等离子的产生和输送一步完成，中间不需要中断，减少能量的损失和危险系数。气路结构通过气体输入管输入气体，在气体混合腔进行混合，对气体进行混合且让气体压强稳定，提高层流等离子产生的稳定性。所述的气体输出管直径大小可以调节，调节范围在50-300㎜，通过调节气体输出管的直径从而调节层流等离子射束的直径，提高层流等离子的适用范围。本实用新型的螺旋导电弹簧通电时，形成一个电磁压缩环，起到压缩等离子电弧的作用，也能使等离子电弧着弧点处于动态均布状态，延长了阳极的寿命和层流稳定。阳极喷嘴对电弧等离子体进行机械压缩。本实用新型的密封绝缘垫片使得电弧等离子体稳定且集中，可形成高弧压小电流层流长束等离子弧，阳极和阴极工作寿命长。本实用新型的阴极结构围绕阳极结构等距离设置，增加反应的均匀性和稳定性。
3、本实用新型通过送粉器将纳米SiO2粉末从侧面送入蒸发管，纳米SiO2粉末量少时直接蒸发成液体再到气体到达汽化管，量多时混入已生成的液体中，受热更加均匀。在蒸发管内被层流等离子射束加热蒸发成液体，再加热到一定程度成为气体，气体通过分隔网向上，在加压装置的作用下通向横向的汽化管。本实用新型采用层流等离子射束，温度高、热量集中，能够快速地对纳米SiO2粉末进行汽化。本实用新型从热源进行控制，层流等离子射束的温度高且集中，使得纳米SiO2粉末迅速蒸发汽化，防止凝结，生成的纳米SiO2气凝胶质地均匀。再通过冷凝装置进行冷凝。
4、本实用新型采用高压发生器产生高压电场，通过静电发生器让基板带电荷，纳米SiO2粒子从粒子进口端进入，在静电吸附下在基板上成型。传送机构带动负载有纳米SiO2粒子的基板继续运动，下一个基板接着来吸附纳米SiO2粒子。从而实现连续化静电吸附成型纳米SiO2气凝胶的目的。本实用新型采用了密封绝缘结构，减少外界杂质的干扰，放置杂质被静电吸附到基板上。
附图说明
图1为本实用新型的示意图；
附图标记：1、发生器，2、电弧通道结构，3、气体输入管，4、气体混合腔，5、气体输出管，6、阳极结构，7、阴极结构，101、冷凝装置，10、蒸发管，11、汽化管，12、热源通孔，13、加压装置，16、粉末均匀室，17、粉末烘干室，18、出粉通道，19、送粉嘴，30、密封绝缘机构，31、高压发生器，32、静电发生器，33、基板，34、传送机构，35、粒子进口端，36、静电发射棒。
具体实施方式
实施例1
纳米SiO2气凝胶的制备装置，其特征在于：包括依次连接的层流等离子体发生装置、汽化装置、冷凝装置101和静电吸附成型装置；所述层流等离子体发生装置包括依次连接的气路结构、发生器1和电弧通道结构2，其特征在于：所述气路结构包括依次连接的气体输入管3、气体混合腔4和可调节直径大小的气体输出管5；所述发生器1包括阳极结构6和阴极结构7；所述阳极结构6包括阳极柱、阳极帽以及在阳极帽内依次安装的密封绝缘垫片、螺旋导电弹簧和阳极喷嘴；所述阴极结构7包括阴极柱和阴极罩；所述阳极结构6位于中心，沿阳极结构6周围环形等距离设置至少三个阴极结构7；所述汽化装置包括送粉器、蒸发管10和汽化管11，其特征在于：所述送粉器从蒸发管10的侧面通入；所述蒸发管10位于所述汽化管11的下方；所述蒸发管10与汽化管11连接且两者的连接之处为分隔网；所述蒸发管10与层流等离子体发生装置的连接处设置有热源通孔12；所述汽化管11上方横向弯曲，弯曲处连接加压装置13；所述汽化管11和冷凝装置101连接；所述静电吸附成型装置包括密封绝缘机构30、高压发生器31、静电发生器32、基板33、传送机构34和粒子进口端35；所述基板33位于传送机构34上且随传送机构34做水平运动；所述粒子进口端35设置在密封绝缘机构30的顶部且位于基板33上方；所述静电发生器32包括静电发射棒36和直流高压电源；所述静电发射棒36在水平方向上均匀排列且相互之间有间隙。
实施例2
纳米SiO2气凝胶的制备装置，其特征在于：包括依次连接的层流等离子体发生装置、汽化装置、冷凝装置101和静电吸附成型装置；所述层流等离子体发生装置包括依次连接的气路结构、发生器1和电弧通道结构2，其特征在于：所述气路结构包括依次连接的气体输入管3、气体混合腔4和可调节直径大小的气体输出管5；所述发生器1包括阳极结构6和阴极结构7；所述阳极结构6包括阳极柱、阳极帽以及在阳极帽内依次安装的密封绝缘垫片、螺旋导电弹簧和阳极喷嘴；所述阴极结构7包括阴极柱和阴极罩；所述阳极结构6位于中心，沿阳极结构6周围环形等距离设置至少三个阴极结构7；所述汽化装置包括送粉器、蒸发管10和汽化管11，其特征在于：所述送粉器从蒸发管10的侧面通入；所述蒸发管10位于所述汽化管11的下方；所述蒸发管10与汽化管11连接且两者的连接之处为分隔网；所述蒸发管10与层流等离子体发生装置的连接处设置有热源通孔12；所述汽化管11上方横向弯曲，弯曲处连接加压装置13；所述汽化管11和冷凝装置101连接；所述静电吸附成型装置包括密封绝缘机构30、高压发生器31、静电发生器32、基板33、传送机构34和粒子进口端35；所述基板33位于传送机构34上且随传送机构34做水平运动；所述粒子进口端35设置在密封绝缘机构30的顶部且位于基板33上方；所述静电发生器32包括静电发射棒36和直流高压电源；所述静电发射棒36在水平方向上均匀排列且相互之间有间隙。
本实用新型所述气体输出管5包括多个按照直径大小递减依次连接的伸缩节。
实施例3
纳米SiO2气凝胶的制备装置，其特征在于：包括依次连接的层流等离子体发生装置、汽化装置、冷凝装置101和静电吸附成型装置；所述层流等离子体发生装置包括依次连接的气路结构、发生器1和电弧通道结构2，其特征在于：所述气路结构包括依次连接的气体输入管3、气体混合腔4和可调节直径大小的气体输出管5；所述发生器1包括阳极结构6和阴极结构7；所述阳极结构6包括阳极柱、阳极帽以及在阳极帽内依次安装的密封绝缘垫片、螺旋导电弹簧和阳极喷嘴；所述阴极结构7包括阴极柱和阴极罩；所述阳极结构6位于中心，沿阳极结构6周围环形等距离设置至少三个阴极结构7；所述汽化装置包括送粉器、蒸发管10和汽化管11，其特征在于：所述送粉器从蒸发管10的侧面通入；所述蒸发管10位于所述汽化管11的下方；所述蒸发管10与汽化管11连接且两者的连接之处为分隔网；所述蒸发管10与层流等离子体发生装置的连接处设置有热源通孔12；所述汽化管11上方横向弯曲，弯曲处连接加压装置13；所述汽化管11和冷凝装置101连接；所述静电吸附成型装置包括密封绝缘机构30、高压发生器31、静电发生器32、基板33、传送机构34和粒子进口端35；所述基板33位于传送机构34上且随传送机构34做水平运动；所述粒子进口端35设置在密封绝缘机构30的顶部且位于基板33上方；所述静电发生器32包括静电发射棒36和直流高压电源；所述静电发射棒36在水平方向上均匀排列且相互之间有间隙。
本实用新型所述送粉器包括粉末均匀室16、粉末烘干室17、出粉通道18和送粉嘴19。
实施例4
纳米SiO2气凝胶的制备装置，其特征在于：包括依次连接的层流等离子体发生装置、汽化装置、冷凝装置101和静电吸附成型装置；所述层流等离子体发生装置包括依次连接的气路结构、发生器1和电弧通道结构2，其特征在于：所述气路结构包括依次连接的气体输入管3、气体混合腔4和可调节直径大小的气体输出管5；所述发生器1包括阳极结构6和阴极结构7；所述阳极结构6包括阳极柱、阳极帽以及在阳极帽内依次安装的密封绝缘垫片、螺旋导电弹簧和阳极喷嘴；所述阴极结构7包括阴极柱和阴极罩；所述阳极结构6位于中心，沿阳极结构6周围环形等距离设置至少三个阴极结构7；所述汽化装置包括送粉器、蒸发管10和汽化管11，其特征在于：所述送粉器从蒸发管10的侧面通入；所述蒸发管10位于所述汽化管11的下方；所述蒸发管10与汽化管11连接且两者的连接之处为分隔网；所述蒸发管10与层流等离子体发生装置的连接处设置有热源通孔12；所述汽化管11上方横向弯曲，弯曲处连接加压装置13；所述汽化管11和冷凝装置101连接；所述静电吸附成型装置包括密封绝缘机构30、高压发生器31、静电发生器32、基板33、传送机构34和粒子进口端35；所述基板33位于传送机构34上且随传送机构34做水平运动；所述粒子进口端35设置在密封绝缘机构30的顶部且位于基板33上方；所述静电发生器32包括静电发射棒36和直流高压电源；所述静电发射棒36在水平方向上均匀排列且相互之间有间隙。
本实用新型所述粒子进口端35从上至下逐渐变窄；所述粒子进口端35的宽度大于等于基板33的宽度。
实施例5
纳米SiO2气凝胶的制备装置，其特征在于：包括依次连接的层流等离子体发生装置、汽化装置、冷凝装置101和静电吸附成型装置；所述层流等离子体发生装置包括依次连接的气路结构、发生器1和电弧通道结构2，其特征在于：所述气路结构包括依次连接的气体输入管3、气体混合腔4和可调节直径大小的气体输出管5；所述发生器1包括阳极结构6和阴极结构7；所述阳极结构6包括阳极柱、阳极帽以及在阳极帽内依次安装的密封绝缘垫片、螺旋导电弹簧和阳极喷嘴；所述阴极结构7包括阴极柱和阴极罩；所述阳极结构6位于中心，沿阳极结构6周围环形等距离设置至少三个阴极结构7；所述汽化装置包括送粉器、蒸发管10和汽化管11，其特征在于：所述送粉器从蒸发管10的侧面通入；所述蒸发管10位于所述汽化管11的下方；所述蒸发管10与汽化管11连接且两者的连接之处为分隔网；所述蒸发管10与层流等离子体发生装置的连接处设置有热源通孔12；所述汽化管11上方横向弯曲，弯曲处连接加压装置13；所述汽化管11和冷凝装置101连接；所述静电吸附成型装置包括密封绝缘机构30、高压发生器31、静电发生器32、基板33、传送机构34和粒子进口端35；所述基板33位于传送机构34上且随传送机构34做水平运动；所述粒子进口端35设置在密封绝缘机构30的顶部且位于基板33上方；所述静电发生器32包括静电发射棒36和直流高压电源；所述静电发射棒36在水平方向上均匀排列且相互之间有间隙。
本实用新型所述气体输出管5包括多个按照直径大小递减依次连接的伸缩节。
本实用新型所述送粉器包括粉末均匀室16、粉末烘干室17、出粉通道18和送粉嘴19。
本实用新型所述粒子进口端35从上至下逐渐变窄；所述粒子进口端35的宽度大于等于基板33的宽度。