本发明涉及新材料生产设备领域，特别涉及一种用于制备纳米级二氧化硅的反应装置。
背景技术：
二氧化硅玻璃粉是一种重要的无机化工填料，可用于橡胶、塑料、农药等行业，也可用于微晶存储器、功能性基体材料等，而纳米级二氧化硅是近年来才开始被注意、并正在逐步被研究开发的一种新兴材料，由于纳米级二氧化硅颗粒尺寸小、比表面大、表面能高、位于表面的原子比例大，与聚合物结合的介面能高，作为橡胶、塑料增强韧剂，使橡胶、塑料的耐热、拉绳和抗冲击强度明显提高，目前已有等离子法、化学气相沉积法、有机硅燃烧法、超重力法、溶胶-凝胶法等成功制备纳米级二氧化硅。
溶胶-凝胶法是一种用金属烷氧化物在温和条件下制备金属氧化物的方法，也是一种较为独特、成本低的陶瓷粉体制备方法。现有的装置采用溶胶-凝胶法制备纳米级二氧化硅时，整个溶胶-凝胶过程所需时间比较长，为了加快反应时间，会在反应溶液(通常选用正硅酸乙酯作为前驱体，同时加入适量的乙醇溶液)中通入二氧化碳气体，以二氧化碳为催化剂，从而加速反应效率，但是由于气管的位置固定，导致二氧化碳在反应液内的流动路径固定，催化剂的作用范围有限，从而使得现有的反应装置所提升的反应效率十分有限。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于制备纳米级二氧化硅的反应装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于制备纳米级二氧化硅的反应装置，包括底座、反应箱、控制器、储气箱、疏通机构、输气机构、网板、两个支柱和四个支脚，所述反应箱通过支脚固定在底座的上方，所述储气箱通过支柱固定在反应箱的上方，所述控制器固定在反应箱上，所述控制器内设有plc，所述输气机构设置在储气箱的下方，所述网板固定在反应箱内，所述网板上设有若干网孔；
所述输气机构包括进气管、输气管、支管、调速组件和两个喷头，所述进气管的顶端与储气箱连通，所述输气管套设在进气管的底端，所述输气管的底端与支管的中心处连通，两个喷头分别位于支管的两端，所述支管位于网板的下方，所述进气管内设有阀门；
所述调速组件包括第一电机、驱动块、转盘、调速框和升降单元，所述第一电机固定在储气箱的下方，所述第一电机与驱动块传动连接，所述驱动块的形状为圆锥形，所述转盘套设在输气管上，所述转盘抵靠在驱动块上，所述调速框的形状为u形，所述转盘的远离驱动块的一侧设置在调速框的u形开口内，所述升降单元与调速框传动连接，所述阀门和第一电机均与plc电连接；
所述疏通机构包括驱动组件和若干疏通组件，所述疏通组件均匀分布在网板的下方，所述驱动组件位于底座和反应箱之间，所述疏通组件包括固定杆和两个疏通单元，所述固定杆的两端分别固定在反应箱的两侧的内壁上，两个疏通单元分别位于固定杆的两侧，所述疏通单元包括若干往复单元，所述往复单元包括固定环、疏通杆和第一磁铁，所述固定环固定在固定杆上，所述固定环套设在疏通杆上，所述第一磁铁固定在疏通杆的底端，所述疏通杆的数量与网孔的数量相等，所述疏通杆与网孔一一对应。
作为优选，为了驱动第一磁铁上下移动，所述驱动组件包括驱动单元、两个翻转单元和两个传送带，所述驱动单元位于两个传送带之间，两个翻转单元分别位于驱动单元的两侧，所述翻转单元包括第二磁铁和两个支撑单元，两个支撑单元分别位于第二磁铁的两端，所述支撑单元包括连接杆、从动轮、转轴和轴承，所述第二磁铁通过连接杆与从动轮的一侧固定连接，所述从动轮的另一侧与转轴固定连接，所述轴承套设在转轴上，所述轴承固定在底座的上方，所述从动轮位于传送带的内侧。
作为优选，为了驱动传送带转动，所述驱动单元包括第二电机和两个动力单元，所述第二电机固定在底座的上方，所述第二电机与plc电连接，两个动力单元分别位于第二电机的两侧，所述动力单元与传送带一一对应，所述动力单元包括第二驱动轴和驱动轮，所述第二电机通过第二驱动轴与驱动轮传动连接，所述驱动轮位于传送带的内侧。
作为优选，为了辅助支撑第二驱动轴旋转，所述动力单元还包括支撑环，所述支撑环固定在底座的上方，所述支撑环套设在第二驱动轴上。
作为优选，为了保证第二电机的驱动力，所述第二电机为直流伺服电机。
作为优选，为了通过转盘带动输气管转动，同时输气管便于沿着转盘上下滑动，所述输气管的外周设有若干凸板，所述凸板周向均匀分布在输气管的外周，所述转盘的内侧设有若干凹槽，所述凹槽均匀分布在转盘的内侧，所述凹槽的数量与凸板的数量相等，所述凹槽与凸板一一对应，所述凸板与凹槽滑动连接。
作为优选，为了带动调速框升降，所述升降单元包括第三电机、第一连杆、第二连杆、滑环和滑杆，所述第三电机固定在储气箱的下方，所述第三电机与plc电连接，所述滑杆的顶端固定在第三电机上，所述滑环套设在滑杆上，所述第三电机与第一连杆传动连接，所述第一连杆通过第二连杆与滑环铰接，所述滑环与调速框固定连接。
作为优选，为了减小转盘旋转所受的摩擦，所述调速框的两侧的内壁上均设有凹口，所述凹口内设有滚珠，所述凹口与滚珠相匹配，所述滚珠的球心位于凹口内，所述滚珠抵靠在转盘上。
作为优选，为了便于疏通杆向上移动时能够穿过网孔，所述疏通杆的顶端的形状为半球形。
作为优选，为了遥控操作设备，所述控制器内设有蓝牙。
本发明的有益效果是，该用于制备纳米级二氧化硅的反应装置通过输气机构向反应箱内输入二氧化碳气泡，使气泡作为催化剂作用在反应箱的各处，加速了正硅酸乙酯的水解缩聚过程，提高了生产效率，与现有的输气机构相比，该输气机构作用范围更广，不仅如此，通过疏通机构使得疏通杆上下往复移动，穿过网孔，防止胶堆积在网孔上，保证二氧化碳气泡能够通过网孔，从而提高了该反应装置的实用性，与现有的疏通机构相比，该疏通机构的驱动组件位于反应箱的下方，通过第一磁铁和第二磁铁之间的作用力实现了疏通杆的往复移动，使该疏通机构更为稳定可靠。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的用于制备纳米级二氧化硅的反应装置的结构示意图；
图2是本发明的用于制备纳米级二氧化硅的反应装置的输气机构的结构示意图；
图3是本发明的用于制备纳米级二氧化硅的反应装置的输气管与转盘的连接结构示意图；
图4是本发明的用于制备纳米级二氧化硅的反应装置的疏通单元的结构示意图；
图5是本发明的用于制备纳米级二氧化硅的反应装置的驱动组件的结构示意图；
图中：1.底座，2.反应箱，3.控制器，4.储气箱，5.网板，6.支柱，7.支脚，8.进气管，9.输气管，10.支管，11.喷头，12.第一电机，13.驱动块，14.转盘，15.调速框，16.固定杆，17.固定环，18.疏通杆，19.第一磁铁，20.传送带，21.第二磁铁，22.连接杆，23.从动轮，24.转轴，25.轴承，26.第二电机，27.第二驱动轴，28.驱动轮，29.支撑环，30.凸板，31.第三电机，32.第一连杆，33.第二连杆，34.滑环，35.滑杆。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种用于制备纳米级二氧化硅的反应装置，包括底座1、反应箱2、控制器3、储气箱4、疏通机构、输气机构、网板5、两个支柱6和四个支脚7，所述反应箱2通过支脚7固定在底座1的上方，所述储气箱4通过支柱6固定在反应箱2的上方，所述控制器3固定在反应箱2上，所述控制器3内设有plc，所述输气机构设置在储气箱4的下方，所述网板5固定在反应箱2内，所述网板5上设有若干网孔；
该反应装置中，将正硅酸乙酯导入反应箱2内，以其为前驱体，同时反应箱2中加入乙醇溶液，而后由输气机构将二氧化碳气体通入反应溶液中，以二氧化碳气体为催化剂，从而加速正硅酸乙酯的水解缩聚过程，提高纳米级二氧化硅的生产效率，同时通过疏通机构对网板5上的网孔进行疏通，防止凝胶堵在网孔上，造成二氧化碳空气流通不畅，保证溶胶-凝胶反应顺利进行，从而提高了设备的实用性。
如图2所示，所述输气机构包括进气管8、输气管9、支管10、调速组件和两个喷头11，所述进气管8的顶端与储气箱4连通，所述输气管9套设在进气管8的底端，所述输气管9的底端与支管10的中心处连通，两个喷头11分别位于支管10的两端，所述支管10位于网板5的下方，所述进气管8内设有阀门；
所述调速组件包括第一电机12、驱动块13、转盘14、调速框15和升降单元，所述第一电机12固定在储气箱4的下方，所述第一电机12与驱动块13传动连接，所述驱动块13的形状为圆锥形，所述转盘14套设在输气管9上，所述转盘14抵靠在驱动块13上，所述调速框15的形状为u形，所述转盘14的远离驱动块13的一侧设置在调速框15的u形开口内，所述升降单元与调速框15传动连接，所述阀门和第一电机12均与plc电连接；
输气机构运行时，由plc打开进气管8内的阀门，储气箱4内的二氧化碳气体依次通过进气管8、输气管9和支管10，在支管10的两端，从喷头11喷出，而后二氧化碳气体从网板5的网孔中向上浮动，作用在反应液上，加速正硅酸乙酯的水解缩聚，为了扩大二氧化碳气泡的作用范围，由plc控制第一电机12启动，带动驱动块13旋转，驱动块13作用在转盘14上，使得转盘14带动输气管9转动，进而使输气管9底端的支管10带动喷头11旋转，同时升降单元带动调速框15在竖直方向上做往复运动，使得转盘14的高度位置发生变化，由于驱动块13各个高度位置的线速度不同，进而随着转盘14的升降，转盘14的转速发生变化，进而改变了输气管9的转速，使得输气管9底端的喷头11做变速的旋转，从而使喷头11喷出的气泡具有不同的初速度，使得二氧化碳气泡沿着不同的轨迹进行上浮，作用在反应液的各个位置，由于二氧化碳气体具有催化作用，从而加速了正硅酸乙酯的水解缩聚的过程，提高了纳米级二氧化硅的生成速率。
如图1和图4所示，所述疏通机构包括驱动组件和若干疏通组件，所述疏通组件均匀分布在网板5的下方，所述驱动组件位于底座1和反应箱2之间，所述疏通组件包括固定杆16和两个疏通单元，所述固定杆16的两端分别固定在反应箱2的两侧的内壁上，两个疏通单元分别位于固定杆16的两侧，所述疏通单元包括若干往复单元，所述往复单元包括固定环17、疏通杆18和第一磁铁19，所述固定环17固定在固定杆16上，所述固定环17套设在疏通杆18上，所述第一磁铁19固定在疏通杆18的底端，所述疏通杆18的数量与网孔的数量相等，所述疏通杆18与网孔一一对应。
plc控制驱动组件运行，作用在往复单元上的第一磁铁19上，使得第一磁铁19带动疏通杆18移动，由于固定环17套设在疏通杆18上，而后固定环17通过固定杆16实现了固定，从而使得疏通杆18在竖直方向上往复运动，使得疏通杆18穿过网板5上的网孔，防止网孔上堆积凝胶，使二氧化碳气泡能够顺利通过网孔对正硅酸乙酯的反应起到催化作用。
如图5所示，所述驱动组件包括驱动单元、两个翻转单元和两个传送带20，所述驱动单元位于两个传送带20之间，两个翻转单元分别位于驱动单元的两侧，所述翻转单元包括第二磁铁21和两个支撑单元，两个支撑单元分别位于第二磁铁21的两端，所述支撑单元包括连接杆22、从动轮23、转轴24和轴承25，所述第二磁铁21通过连接杆22与从动轮23的一侧固定连接，所述从动轮23的另一侧与转轴24固定连接，所述轴承25套设在转轴24上，所述轴承25固定在底座1的上方，所述从动轮23位于传送带20的内侧。
plc控制驱动单元运行，作用在两侧的传送带20上，使得传送带20内侧的从动轮23转动，从动轮23通过转轴24和轴承25进行辅助支撑，并通过连接杆22带动第二磁铁21旋转，第二磁铁21旋转过程中，与第一磁铁19之间产生作用力，由于第二磁铁21处于旋转的状态，因此第一磁铁19受到的作用力随第二磁铁21的方向发生变化，当第二磁铁21与第一磁铁19相吸时，第一磁铁19带动疏通管向下移动，当第二磁铁21与第一磁铁19相斥时，第二磁铁21对第一磁铁19产生推力，使疏通杆18向上移动疏通网板5上的网孔。
作为优选，为了驱动传送带20转动，所述驱动单元包括第二电机26和两个动力单元，所述第二电机26固定在底座1的上方，所述第二电机26与plc电连接，两个动力单元分别位于第二电机26的两侧，所述动力单元与传送带20一一对应，所述动力单元包括第二驱动轴27和驱动轮28，所述第二电机26通过第二驱动轴27与驱动轮28传动连接，所述驱动轮28位于传送带20的内侧。
plc控制第二电机26启动，通过第二驱动轴27带动驱动轮28旋转，驱动轮28作用在传送带20上，使得传送带20发生转动。
作为优选，为了辅助支撑第二驱动轴27旋转，所述动力单元还包括支撑环29，所述支撑环29固定在底座1的上方，所述支撑环29套设在第二驱动轴27上。利用支撑环29对第二驱动轴27进行辅助支撑，使第二驱动轴27沿着支撑环29的轴线旋转，进而保证了第二驱动轴27的平稳转动。
作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第二电机26的驱动力，所述第二电机26为直流伺服电机。
如图3所示，所述输气管9的外周设有若干凸板30，所述凸板30周向均匀分布在输气管9的外周，所述转盘14的内侧设有若干凹槽，所述凹槽均匀分布在转盘14的内侧，所述凹槽的数量与凸板30的数量相等，所述凹槽与凸板30一一对应，所述凸板30与凹槽滑动连接。
凸板30与凹槽滑动连接，从而便于转盘14沿着输送管的轴线上下滑动，而当转盘14旋转时，凹槽的内壁作用在凸板30上，带动凸板30转动，从而使得输气管9转动。
如图2所示，所述升降单元包括第三电机31、第一连杆32、第二连杆33、滑环34和滑杆35，所述第三电机31固定在储气箱4的下方，所述第三电机31与plc电连接，所述滑杆35的顶端固定在第三电机31上，所述滑环34套设在滑杆35上，所述第三电机31与第一连杆32传动连接，所述第一连杆32通过第二连杆33与滑环34铰接，所述滑环34与调速框15固定连接。
plc控制第三电机31启动，带动第一连杆32转动，第一连杆32通过第二连杆33作用在滑环34上，使得滑环34沿着滑杆35的轴线进行移动，进而使滑环34带动调速框15实现升降。
作为优选，为了减小转盘14旋转所受的摩擦，所述调速框15的两侧的内壁上均设有凹口，所述凹口内设有滚珠，所述凹口与滚珠相匹配，所述滚珠的球心位于凹口内，所述滚珠抵靠在转盘14上。
利用滚珠将调速框15与转盘14之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而减小了转盘14转动所受的摩擦力，从而使转盘14旋转更为顺畅。
作为优选，为了便于疏通杆18向上移动时能够穿过网孔，所述疏通杆18的顶端的形状为半球形。通过将疏通杆18的顶端设计为半球形，可减小疏通杆18的顶端的尺寸，便于疏通杆18向上移动时能够穿过网孔。
作为优选，为了遥控操作设备，所述控制器3内设有蓝牙。利用蓝牙方便用户将手机等遥控设备与该反应装置无线连接，便于远程操控设备运行。
该反应装置运行过程中，通过调速组件改变输气管9的旋转速度，使支管10两端的喷头11以不同的水平速度喷出二氧化碳气泡，便于二氧化碳气泡作为催化剂作用在反应箱2内的各个位置，加速了正硅酸乙酯的水解缩聚过程，提高了纳米级二氧化碳的生产效率，不仅如此，利用驱动单元带动传送带20转动，使得各个第二磁铁21保持旋转的状态，第二磁铁21作用在反应箱2内底部的第一磁铁19上，使得第一磁铁19带动疏通杆18，在固定环17的导向作用下，沿着竖直方向上下移动，疏通网板5上的网孔，防止凝胶堆积在网孔上，从而保证了二氧化碳气泡能够通过网孔，进而提高了该反应装置的实用性。
与现有技术相比，该用于制备纳米级二氧化硅的反应装置通过输气机构向反应箱2内输入二氧化碳气泡，使气泡作为催化剂作用在反应箱2的各处，加速了正硅酸乙酯的水解缩聚过程，提高了生产效率，与现有的输气机构相比，该输气机构作用范围更广，不仅如此，通过疏通机构使得疏通杆18上下往复移动，穿过网孔，防止胶堆积在网孔上，保证二氧化碳气泡能够通过网孔，从而提高了该反应装置的实用性，与现有的疏通机构相比，该疏通机构的驱动组件位于反应箱2的下方，通过第一磁铁19和第二磁铁21之间的作用力实现了疏通杆18的往复移动，使该疏通机构更为稳定可靠。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。