一种连续全自动控制石墨烯粉体包裹系统的制作方法

本实用新型涉及石墨烯粉体包覆材料设备技术领域，具体涉及一种连续全自动控制石墨烯粉体包裹系统。

背景技术：

针对市场上现有碳材料包覆设备多采用真空气氛烧结设备，主要将基体粉末材料放入石英管内，通过反应在基体上生长出碳材料薄膜后，由于石英舱体内温度较高，需要先进行降温，取完样品后放入新的基体材料后，再进行升温反应，依次循环进行目标材料的制备。这样进一步延长了制备材料的工艺时间，而且反复升降温需要较大的电力消耗，极大的增加了制备成本。

除此之外，金属粉体在高温下由于团聚作用容易联结成块状，不利于反应气体的充分接触，裂解产生的碳原子在块状材料上沉积扩散生长成膜，由于团聚作用造成的颗粒粒度较大，比表面积相对较少，从而影响碳包覆材料的表面性能。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种连续全自动控制石墨烯粉体包裹系统，通过螺旋送料器带有延伸至异形石英炉管粗端内壁的螺旋送料杆，在异形石英炉管靠近收集罐的细端外壁设置有射频线圈，该种结构能够缩短了制备材料的工艺时间，通过射频线圈升降温并通过倾斜的包裹机构完成石墨烯粉体包裹；异形石英炉管内焊接的石英挡板，同时一对磁流体的内壁固定有延伸至异形石英炉管的内壁与石英挡板贴靠的聚四氟条，在聚四氟条与石英挡板碰撞的过程中，使得粉体材料无法进一步团聚成块，从而有效地保证粉体材料的表面性能。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种连续全自动控制石墨烯粉体包裹系统，包括包裹机构、操作平台、独立电器控制柜和台阶型支撑板，所述操作平台的一侧转动连接有台阶型支撑板，且台阶型支撑板底部与操作平台之间转动连接有液压伸缩杆，所述台阶型支撑板上部固定有包裹机构，所述包裹机构包括收集罐、射频线圈、双温区加热炉膛、异形石英炉管、储料罐、螺旋送料器、磁流体，所述台阶型支撑板的下台阶面固定有收集罐，所述台阶型支撑板的上台阶面固定有一对密封传动的磁流体，其中，靠近收集罐的一个磁流体的端口通过连接第一法兰与台阶型支撑板的下台阶面固定的收集罐的输入端连通，远离收集罐的另一个磁流体的端口通过连接第二法兰与台阶型支撑板的上台阶面固定的螺旋送料器的输出端连通，所述螺旋送料器的输入端与其上部的储料罐连通，所述第一法兰外壁连通有进气管，所述第二法兰的外壁连通有出气管；

所述一对磁流体之间活动连接有异形石英炉管，所述异形石英炉管为两头细中间粗的圆柱管体结构，其中，异形石英炉管的粗端外壁贯穿固定在台阶型支撑板上的双温区加热炉膛的内腔，所述异形石英炉管的两侧细端外壁均套设有固定在台阶型支撑板上的射频线圈，所述异形石英炉管远离收集罐的细端外壁卡接有环形齿轮，所述台阶型支撑板的上台阶面对应异形石英炉管远离收集罐的细端外壁所在位置处固定有步进电机，所述步进电机通过其电机轴外壁卡接的主动齿轮与对应位置异形石英炉管细端外壁卡接固定的环形齿轮啮合传动；

所述异形石英炉管的粗端内壁等角度焊接有六块石英挡板，两个所述射频线圈沿异形石英炉管轴线方向的的外壁均固定有敲击机构，所述敲击机构包括固定在射频线圈外壁的定位轴，所述定位轴的外壁转动连接有聚四氟条，且聚四氟条通过复位弹簧与射频线圈外壁连接，所述异形石英炉管的细端外壁焊接有与聚四氟条贴靠的直条板；

所述操作平台的正面嵌入安装有射频控制器，所述操作平台配套设置有独立电器控制柜，所述独立电器控制柜的正面自上而下依次嵌入安装有工控电脑、气体控制阀、真空计和电机控制器。

进一步在于：所述台阶型支撑板的旋转角度为0-15°。

进一步在于：所述射频控制器的输出端与射频线圈的输入端电性连接。

进一步在于：所述螺旋送料器包括送料器壳体、驱动电机和螺旋送料杆，所述送料器壳体的外壁固定有驱动电机，所述驱动电机传动连接有横穿一侧磁流体、第二法兰并延伸至异形石英炉管粗端的螺旋送料杆。

进一步在于：所述螺旋送料杆的外壁包裹有金属套筒。

进一步在于：所述送料器壳体外壁依次通过波纹管和手动挡板阀与固定在台阶型支撑板上台阶面的真空机械泵连通。

本实用新型的有益效果：

1、将包裹机构与操作平台转动连接，并通过液压伸缩杆控制包裹机构与操作平台实现15°翻转，包裹机构的投料端由储料罐和螺旋送料器组成，而螺旋送料器带有延伸至异形石英炉管粗端内壁的螺旋送料杆，在异形石英炉管细端外壁设置有射频线圈，该种结构能够缩短了制备材料的工艺时间，通过射频线圈升降温并通过倾斜的包裹机构完成石墨烯粉体包裹，降低电力消耗，极大的减少了制备成本；

2、异形石英炉管内焊接的石英挡板，在异形石英炉管回转的过程，石英挡板阻碍粉体的整体运动，促进了粉体材料的均匀混合，粉体材料在高温下由于挡片的阻碍抑制了粉体的团聚作用，同时异形石英炉管细端外壁固定有直条板，在射频线圈的外壁固定有围绕定位轴转动并于异形石英炉管外壁敲击的聚四氟条，在聚四氟条与石英挡板碰撞的过程中，使得粉体材料无法进一步团聚成块，从而有效地保证粉体材料的表面性能。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型一种连续全自动控制石墨烯粉体包裹系统的主视图；

图2是本实用新型配套的独立电器控制柜的主视图；

图3是本实用新型异形石英炉管内部截面图；

图4是本实用新型敲击机构与直条板连接结构示意图；

图5是本实用新型螺旋送料器与异形石英炉管连接结构示意图。

图中：1、收集罐；3、射频线圈；4、双温区加热炉膛；5、环形齿轮；6、异形石英炉管；61、直条板；62、石英挡板；7、储料罐；8、螺旋送料器；81、送料器壳体；82、驱动电机；83、螺旋送料杆；9、磁流体；10、工控电脑；11、气体控制阀；12、真空计；13、电机控制器；14、射频控制器；15、出气管；16、进气管；17、操作平台；18、独立电器控制柜；19、台阶型支撑板；20、第一法兰；21、第二法兰；22、液压伸缩杆；23、敲击机构；231、复位弹簧；232、聚四氟条；233、定位轴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5所示，一种连续全自动控制石墨烯粉体包裹系统，包括包裹机构、操作平台17、独立电器控制柜18和台阶型支撑板19，操作平台17的一侧转动连接有台阶型支撑板19，且台阶型支撑板19底部与操作平台17之间转动连接有液压伸缩杆22，台阶型支撑板19上部固定有包裹机构，包裹机构包括收集罐1、射频线圈3、双温区加热炉膛4、异形石英炉管6、储料罐7、螺旋送料器8、磁流体9，台阶型支撑板19的下台阶面固定有收集罐1，台阶型支撑板19的上台阶面固定有一对密封传动的磁流体9，其中，靠近收集罐1的一个磁流体9的端口通过连接第一法兰20与台阶型支撑板19的下台阶面固定的收集罐1的输入端连通，远离收集罐1的另一个磁流体9的端口通过连接第二法兰21与台阶型支撑板19的上台阶面固定的螺旋送料器8的输出端连通，螺旋送料器8的输入端与其上部的储料罐7连通，第一法兰20外壁连通有进气管16，第二法兰21的外壁连通有出气管15；

一对磁流体9之间活动连接有异形石英炉管6，异形石英炉管6为两头细中间粗的圆柱管体结构，其中，异形石英炉管6的粗端外壁贯穿固定在台阶型支撑板19上的双温区加热炉膛4的内腔，异形石英炉管6的两侧细端外壁均套设有固定在台阶型支撑板19上的射频线圈3，异形石英炉管6远离收集罐1的细端外壁卡接有环形齿轮5，台阶型支撑板19的上台阶面对应异形石英炉管6远离收集罐1的细端外壁所在位置处固定有步进电机，步进电机通过其电机轴外壁卡接的主动齿轮与对应位置异形石英炉管6细端外壁卡接固定的环形齿轮5啮合传动；

异形石英炉管6的粗端内壁等角度焊接有六块石英挡板62，两个射频线圈3沿异形石英炉管6轴线方向的的外壁均固定有敲击机构23，敲击机构23包括固定在射频线圈3外壁的定位轴233，定位轴233的外壁转动连接有聚四氟条232，且聚四氟条232通过复位弹簧231与射频线圈3外壁连接，异形石英炉管6的细端外壁焊接有与聚四氟条232贴靠的直条板61；

操作平台17的正面嵌入安装有射频控制器14，操作平台17配套设置有独立电器控制柜18，独立电器控制柜18的正面自上而下依次嵌入安装有工控电脑10、气体控制阀11、真空计12和电机控制器13。

台阶型支撑板19的旋转角度为0-15°，射频控制器14的输出端与射频线圈3的输入端电性连接，螺旋送料器8包括送料器壳体81、驱动电机82和螺旋送料杆83，送料器壳体81的外壁固定有驱动电机82，驱动电机82传动连接有横穿一侧磁流体9、第二法兰21并延伸至异形石英炉管6粗端的螺旋送料杆83，螺旋送料杆83的外壁包裹有金属套筒，送料器壳体81外壁依次通过波纹管和手动挡板阀与固定在台阶型支撑板19上台阶面的真空机械泵连通。

工作原理：使用时，将干燥后的sic粉体注入储料罐7中，密封储料罐7后关闭第一法兰20和第二法兰21，关闭各进出气阀门启用真空机械泵保证真空度在0.1pa以内，然后启动驱动电机82，通过螺旋送料器8内的螺旋送料杆83将sic粉体送入到异形石英炉管6的粗端位置后，接着通过进气管16通入40sccm的h2，控制双温区加热炉膛4加热，将双温区加热炉膛4温度升高到700-800℃，同时控制步进电机驱动异形石英炉管6旋转，旋转速度为3r/min，待达双温区加热炉膛4温度达到目标温度时，通过进气管16通入60sccm的ch4，通过射频控制器14调节射频线圈3的功率在80w使辉光区至最大化，裂解的碳原子沉积在粉体材料表面形核扩散形成石墨烯薄膜，然后待反应进行30min后，依次关闭ch4、射频线圈3和双温区加热炉膛4，待降至室温时关闭h2、步进电机和真空机械泵，使得设备冷却至室温状态，接着通过控制液压伸缩杆22将台阶型支撑板19及其上部固定的包裹机构一同倾斜15°，启动步进电机带动主动齿轮与对应位置异形石英炉管6细端外壁卡接固定的环形齿轮5啮合传动，从而带动异形石英炉管6旋转，同时由于聚四氟条232与异形石英炉管6细端外壁的直条板61相互敲击，从而使得粉体材料无法进一步团聚成块，从而有效地保证粉体材料的表面性能，接着粉体材料在重力作用下，通过第一法兰20进入到收集罐1存储。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。