本发明属于石墨烯制备技术领域，具体的说是一种规模化石墨烯生产设备。
背景技术
石墨烯由平面单层碳原子排列成二维蜂巢状结构，是只有一个碳原子厚度的超薄材料。石墨烯具有丰富的物理特性，比表面积达到2600m2/g；机械性能优异，断裂强度可达42n/m2，抗拉强度和弹性模量分别为130gpa和1.0tpa，弹性延展可达20％；导热性能好，在室温下高达5300w/(m·k)；透明度高，吸光率仅为2.3％。同时石墨烯还具有优异的电化学性能，常温下其电子迁移率超过15000cm2/(v·s)，高于碳纳米管。石墨烯因其独特的结构和优良的性能，成为研究的热点。
现有技术中也出现了一些石墨烯生产的技术方案，如申请号为cn201711095279.6的一项中国专利公开了本发明涉及一种具有搅拌和调节温度功能的石墨烯生产设备，包括外壳，外壳内设有升降块、移动块、散热箱、加热箱、反应池、进料管和出料管，开口内设有升降机构，移动块内设有平移机构，反应池内设有搅拌机构，加热箱内设有加热机构，散热箱内设有散热机构，散热机构包括第二水泵、散热管、气泵、出气管和喷头，该具有搅拌和调节温度功能的石墨烯生产设备，通过搅拌机构，能够有效的对石墨和浓硫酸的混合液体进行搅拌混合，使得石墨烯的产量增加，增加产率，降低了石墨烯的生产成本，不仅如此，通过加热机构和散热机构的配合，该设备能够较为精确地调节反应液的温度，使得石墨烯的产率满足工业化生产的要求，促进了石墨烯产业的发展。但是该方案对石墨和浓硫酸只能实现上下左右的移动搅动，对石墨还缺少破碎的设置，对于沉淀在底部的石墨不能进行翻动起来。
鉴于此，本发明所述的一种规模化石墨烯生产设备，既可以实现搅拌模块对石墨和浓硫酸上下左右前后的移动搅拌，全方位立体搅拌，还增加了对石墨进行破碎的设备，增大石墨和浓硫酸的接触面积，加快石墨烯的产能效率。
技术实现要素：
为了弥补现有技术的不足，本发明提出了一种规模化石墨烯生产设备，本发明主要用于规模化制备大面积、高质量石墨烯的设备，采用本装置制备石墨烯，可以实现对石墨和浓硫酸全方位立体搅拌，并对石墨进行破碎，提高石墨烯生产效率，本设备具有快速、连续的优点，可以进行大面积、高质量石墨烯的规模化生产，这将对石墨烯的众多应用及其产业化起到极大的推进作用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种规模化石墨烯生产设备，包括壳体和搅拌箱，还包括升降模块、驱动模块和搅拌模块，所述的壳体为圆筒形，所述的升降模块安装在壳体的上端，升降模块用于使搅拌模块上下移动；所述的驱动模块安装在升降模块上，驱动模块位于升降模块的下方，驱动模块用于使搅拌模块前后左右移动；所述的搅拌箱位于壳体的底部，搅拌箱内设有空心夹层，空心夹层能用于流淌热水，热水对搅拌箱内的浓硫酸和石墨加热，搅拌箱设有进料管和出料管；所述的搅拌模块位于搅拌箱内，搅拌模块用于对石墨和浓硫酸搅拌。
所述的升降模块包括电机一、转盘、滑块、竖杆和滑槽，所述的转盘安装在电机一的电机轴上；所述的竖杆的一端固定安装在转盘上；所述的滑块铰接在竖杆的另一端；所述的滑槽安装在壳体的上端，滑块位于滑槽内。工作时，电机一工作带动转盘转动，转盘通过竖杆带动滑块在滑槽中上下移动。
所述的驱动模块包括移动箱体、电机二、圆盘、固定板、横杆、滑块一、滑块二和连接块，所述的固定板安装在滑块上；所述的移动箱体安装在固定板上；所述的电机二安装在移动箱体的中间部位；所述的圆盘位于移动箱体的内部，圆盘固定安装在移动箱体内壁上，圆盘上开设有十字形凹槽，十字形凹槽下方开设有十字形滑道；所述的横杆安装在电机二的电机轴上；所述的连接块转动安装在横杆上；所述的滑块一位于十字形凹槽内，滑块一转动安装在连接块的一端；所述的滑块二位于十字形凹槽内，滑块二转动安装在连接块的另一端。工作时，电机二工作带动横杆转动，横杆使连接块转动，连接块带着滑块一和滑块二在圆盘的十字形凹槽内滑动；同时固定板跟随滑块上下移动，固定板带着移动箱上下移动。
所述的搅拌模块包括电机三、转动轴二和搅拌叶片，所述的电机三固定安装在滑块一上；所述的转动轴二安装在电机三上，转动轴二上开设有凹槽，凹槽内安装有弹簧一，弹簧一的另一端固定连接有滑块三；所述的搅拌叶片开设有通孔，搅拌叶片的通孔内设有半球形凸起，搅拌叶片套在转动轴二上；所述的搅拌叶片安装在转动轴二上。工作时，电机三启动带动转动轴二转动；转动轴二上的滑块三和搅拌叶片的的半球形凸起摩擦带动搅拌叶片转动，对搅拌箱内的石墨和浓硫酸进行均匀搅拌，当滑块三受到摩擦力较大时，弹簧一受到压力，滑块三滑入到动轴二的凹槽内，实现动轴二和搅拌叶片的差速转动，对搅拌箱内的石墨和浓硫酸进行均匀搅拌。
所述的搅拌叶片上开设有圆孔一，圆孔一内安装有固定杆、圆球、横杆二和空心半球，所述的固定杆固定安装在圆孔一内；所述的圆球套在固定杆上，圆球能绕着固定杆转动；所述的横杆二安装在圆球的两侧；所述的半球安装在横杆二的另一端，空心半球对称布置，搅拌叶片的一侧空心半球朝下，搅拌叶片的另一侧空心半球朝上。当搅拌叶片上下运动时，搅拌叶片两侧的空心半球受力大小不同，横杆二绕着固定杆上下摆动，进一步对石墨和浓硫酸进行搅拌混匀，提高石墨剥离石墨烯的速度。
所述的空心半球还包括弹簧、支杆、固定块一和固定块二，所述的空心半球分为两半，分别为空心半球一和空心半球二；所述的固定块一安装在空心半球一底部；所述的弹簧的一端和固定块一连接；所述的固定块二和弹簧的另一端连接；所述的支杆固定在空心半球二上，固定块二和支杆固定连接。当空心半球受力过大时，弹簧被拉长，空心半球一和空心半球二分开，石墨和浓硫酸从空心半球一和空心半球二的缝隙中漏出，空心半球整体受力减小，避免横杆二受力过大折断。
所述的搅拌叶片还包括锥齿轮一、锥齿轮二、转动轴三和刀片，所述的搅拌叶片内开设有空心腔室和凹槽一；所述的锥齿轮一安装在转动轴二上；所述的锥齿轮二位于空心腔室内；锥齿轮二和锥齿轮一啮合；所述的转动轴三位于凹槽一内，锥齿轮二安装在转动轴三上；所述的刀片安装在转动轴三上，刀片为四棱刀片。锥齿轮一随着转动轴二转动，锥齿轮一和锥齿轮二啮合，锥齿轮二带着转动轴三转动，转动轴三带着刀片转动对石墨进行破碎，加快石墨烯的生产速度，刀片既自转又公转，四棱刀片有利于多角度对石墨进行破碎处理。
所述的转动轴二下部安装有圆锥块，圆锥块上设有螺纹。圆锥块随着转动轴二转动时，圆锥块将沉淀在底部的石墨翻动起来，使石墨和浓硫酸充分接触，加快石墨烯生产效率。
本发明的有益效果是：
1.本发明所述的一种规模化石墨烯生产设备，采用本设备制备石墨烯，可以实现大面积、高质量石墨烯的规模化生产，这将对石墨烯的众多应用及其产业化起到极大的推进作用，本设备搅拌箱对石墨和浓硫酸搅拌提供适宜的温度，有利于石墨烯的产生，通过升降模块和驱动模块配合实现搅拌模块的全方位立体移动，提高搅拌效果。
2.本发明所述的升降模块和驱动模块相互配合，进而实现搅拌模块的上下左右前后移动，使浓硫酸和石墨搅拌得更加均匀，提高石墨烯的生产效率，提高石墨烯的产能。
3.本发明所述的搅拌叶片上安装有锥齿轮一、锥齿轮二、转动轴三和刀片，实现对石墨的破碎，增大石墨和浓硫酸的接触面积，增快石墨和浓硫酸的反应，缩短石墨烯的生产时间，提高石墨烯生产效率，提高产能。
4.本发明所述的固定杆、圆球、横杆二和空心半球相互配合，实现搅拌叶片上下移动时，空心半球绕着横杆二摆动，对搅拌叶片夹角间的石墨和浓硫酸搅拌，为了防止横杆受力过大而发生折断，将空心半球分为两半，空心半球一上安装的弹簧、固定块一和固定块二，可以在空心半球受力多大时，弹簧拉长，石墨和浓硫酸从空心半球一和空心半球二的缝隙中漏出，空心半球整体受力减小，避免横杆二受力过大折断。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的主视图；
图2是本发明图1中a-a剖视图；
图3是本发明图1中b-b剖视图；
图4是本发明中空心半球的结构示意图；
图5是本发明中图2中c处放大图；
图中：壳体1、升降模块2、转盘22、滑块23、竖杆24、滑槽25、驱动模块3、移动箱体31、圆盘32、固定板33、横杆34、滑块一35、滑块二36、连接块37、搅拌模块4、电机三41、转动轴二42、搅拌叶片43、圆锥块44、弹簧一45、滑块三46、圆孔一431、固定杆432、圆球433、横杆二434、空心半球435、弹簧436、支杆437、固定块一438、固定块二439、空心半球一440、空心半球二441、锥齿轮一442、锥齿轮二443、转动轴三444和刀片445、搅拌箱5、进料管6、出料管7。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图5所示，本发明所述的一种规模化石墨烯生产设备，包括壳体1和搅拌箱5，还包括升降模块2、驱动模块3和搅拌模块4，所述的壳体1为圆筒形，所述的升降模块2安装在壳体1的上端，升降模块2用于使搅拌模块4上下移动；所述的驱动模块3安装在升降模块2上，驱动模块3位于升降模块2的下方，驱动模块3用于使搅拌模块4前后左右移动；所述的搅拌箱5位于壳体1的底部，搅拌箱5内设有空心夹层，空心夹层能用于流淌热水，热水对搅拌箱5内的浓硫酸和石墨加热，搅拌箱5设有进料管6和出料管7；所述的搅拌模块4位于搅拌箱5内，搅拌模块4用于对石墨和浓硫酸搅拌。
所述的升降模块2包括电机一、转盘22、滑块23、竖杆24和滑槽25，所述的转盘22安装在电机一的电机轴上；所述的竖杆24的一端固定安装在转盘22上；所述的滑块23铰接在竖杆24的另一端；所述的滑槽25安装在壳体1的上端，滑块23位于滑槽25内。工作时，电机一工作带动转盘22转动，转盘22通过竖杆24带动滑块23在滑槽25中上下移动。
所述的驱动模块3包括移动箱体31、电机二、圆盘32、固定板33、横杆34、滑块一35、滑块二36和连接块37，所述的固定板33安装在滑块23上；所述的移动箱体31安装在固定板33上；所述的电机二安装在移动箱体31的中间部位；所述的圆盘32位于移动箱体31的内部，圆盘32固定安装在移动箱体31内壁上，圆盘32上开设有十字形凹槽，十字形凹槽下方开设有十字形滑道；所述的横杆34安装在电机二的电机轴上；所述的连接块37转动安装在横杆34上；所述的滑块一35位于十字形凹槽内，滑块一35转动安装在连接块37的一端；所述的滑块二36位于十字形凹槽内，滑块二36转动安装在连接块37的另一端。工作时，电机二工作带动横杆34转动，横杆34使连接块37转动，连接块37带着滑块一35和滑块二36在圆盘32的十字形凹槽内滑动；同时固定板33跟随滑块23上下移动，固定板33带着移动箱上下移动。
所述的搅拌模块4包括电机三41、转动轴二42和搅拌叶片43，所述的电机三41固定安装在滑块一35上；所述的转动轴二42安装在电机三41上，转动轴二42上开设有凹槽，凹槽内安装有弹簧一45，弹簧一45的另一端固定连接有滑块三46；所述的搅拌叶片43开设有通孔，搅拌叶片43的通孔内设有半球形凸起，搅拌叶片43套在转动轴二42上；所述的搅拌叶片43安装在转动轴二42上。工作时，电机三41启动带动转动轴二42转动；转动轴二42上的滑块三46和搅拌叶片43的的半球形凸起摩擦带动搅拌叶片43转动，对搅拌箱5内的石墨和浓硫酸进行均匀搅拌，当滑块三46受到摩擦力较大时，弹簧一45受到压力，滑块三46滑入到动轴二42的凹槽内，实现动轴二42和搅拌叶片43的差速转动，对搅拌箱5内的石墨和浓硫酸进行均匀搅拌。
所述的搅拌叶片43上开设有圆孔一431，圆孔一431内安装有固定杆432、圆球433、横杆二434和空心半球435，所述的固定杆432固定安装在圆孔一431内；所述的圆球433套在固定杆432上，圆球433能绕着固定杆432转动；所述的横杆二434安装在圆球433的两侧；所述的半球安装在横杆二434的另一端，空心半球435对称布置，搅拌叶片43的一侧空心半球435朝下，搅拌叶片43的另一侧空心半球435朝上。当搅拌叶片43上下运动时，搅拌叶片43两侧的空心半球435受力大小不同，横杆二434绕着固定杆432上下摆动，进一步对石墨和浓硫酸进行搅拌混匀，提高石墨剥离石墨烯的速度。
所述的空心半球435还包括弹簧436、支杆437、固定块一438和固定块二439，所述的空心半球435分为两半，分别为空心半球一440和空心半球二441；所述的固定块一438安装在空心半球一440底部；所述的弹簧436的一端和固定块一438连接；所述的固定块二439和弹簧436的另一端连接；所述的支杆437固定在空心半球二441上，固定块二439和支杆437固定连接。当空心半球435受力过大时，弹簧436被拉长，空心半球一440和空心半球二441分开，石墨和浓硫酸从空心半球一440和空心半球二441的缝隙中漏出，空心半球435整体受力减小，避免横杆二434受力过大折断。
所述的搅拌叶片43还包括锥齿轮一442、锥齿轮二443、转动轴三444和刀片445，所述的搅拌叶片43内开设有空心腔室和凹槽一；所述的锥齿轮一442安装在转动轴二42上；所述的锥齿轮二443位于空心腔室内；锥齿轮二443和锥齿轮一442啮合；所述的转动轴三444位于凹槽一内，锥齿轮二443安装在转动轴三444上；所述的刀片445安装在转动轴三444上，刀片445为四棱刀片。锥齿轮一442随着转动轴二42转动，锥齿轮一442和锥齿轮二443啮合，锥齿轮二443带着转动轴三444转动，转动轴三444带着刀片445转动对石墨进行破碎，加快石墨烯的生产速度，刀片445既自转又公转，四棱刀片有利于多角度对石墨进行破碎处理。
所述的转动轴二42下部安装有圆锥块44，圆锥块44上设有螺纹。圆锥块44随着转动轴二42转动时，圆锥块44将沉淀在底部的石墨翻动起来，使石墨和浓硫酸充分接触，加快石墨烯生产效率。
具体工作流程如下：
将石墨颗粒和浓硫酸通过进料管6中加入到搅拌箱5内，开启电机一，电机一工作带动转盘22转动，转盘22通过竖杆24带动滑块23在滑槽25中上下移动，滑块23通过移动箱体31带动搅拌模块4上下移动；
开启电机二，电机二工作带动横杆34转动，横杆34使连接块37转动，连接块37带着滑块一35和滑块二36在圆盘32的十字形凹槽内滑动，滑块一35上安装的搅拌模块4随着滑块一35前后左右移动，提高石墨和浓硫酸的搅拌效果，加快石墨烯的产出效率；
开启电机三41，电机三41启动带动转动轴二42转动；转动轴二42上的滑块三46和搅拌叶片43的的半球形凸起摩擦带动搅拌叶片43转动，对搅拌箱5内的石墨和浓硫酸进行均匀搅拌，当滑块三46受到摩擦力较大时，弹簧一45受到压力，滑块三46滑入到动轴二42的凹槽内，实现动轴二42和搅拌叶片43的差速转动，对搅拌箱5内的石墨和浓硫酸进行均匀搅拌；当搅拌叶片43上下运动时，搅拌叶片43两侧的空心半球435受力大小不同，横杆二434绕着固定杆432上下摆动，进一步对石墨和浓硫酸进行搅拌混匀，提高石墨剥离石墨烯的速度；当空心半球435受力过大时，弹簧436被拉长，空心半球一440和空心半球二441分开，石墨和浓硫酸从空心半球一440和空心半球二441的缝隙中漏出，空心半球435整体受力减小，避免横杆二434受力过大折断；锥齿轮一442随着转动轴二42转动，锥齿轮一442和锥齿轮二443啮合，锥齿轮二443带着转动轴三444转动，转动轴三444带着刀片445转动对石墨进行破碎，加快石墨烯的生产速度，刀片445既自转又公转，四棱刀片有利于多角度对石墨进行破碎处理。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。