一种碳纳米管提纯旋转进料设备的制作方法

1.本发明涉及碳纳米管技术领域，具体为一种碳纳米管提纯旋转进料设备。


背景技术：

2.碳纳米管因其独特的力学、光学、电学等特性在物理、化学、材料、微电子等领域显示了诱人的应用前景，有望成为各种纳米器件的结构单元。碳纳米管的大规模制备为进一步的研究和应用提供了有利保证。但是，无论何种方法制备的碳纳米管，初产物中均会含有各种非管类碳杂质、金属催化剂颗粒以及碳管自身缺陷。这些杂质的存在严重制约了碳管的进一步研究和实际应用，空气中的热氧化、水热处理、水等离子体氧化、酸氧化、微孔过滤、高效液相色谱等各种方法也被人们用来尝试提纯碳纳米管。但是，这些提纯方法存在着许多的不足之处，如：过程复杂、步骤多、时间长、产率低等。为此我们提出一种碳纳米管提纯旋转进料设备用于解决上述问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种碳纳米管提纯旋转进料设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳纳米管提纯旋转进料设备，包括安装底板以及固定设置在安装底板上的进料筒，所述进料筒外表面呈螺旋形状固定覆盖一个螺旋进料腔，在进料筒外侧活动套接一个进气筒，所述进气筒的侧壁上开设有环形的气腔，且气腔通过进气管道连通氢气供应设备，在进气筒的内壁和螺旋进料腔的对应面上均开设有气孔，所述进气筒在安装底板上正反往复转动；
5.所述进料筒内侧活动插接一个筛料筒，所述筛料筒的内表面上呈螺旋形状固定安装一个筛料腔，所述螺旋进料腔的内侧面和筛料腔的外侧面上均开设有筛孔，所述筛料筒在安装底板上正反往复转动；
6.所述筛料腔上方端部密封连通一个竖直向下的铁粉收集管，所述铁粉收集管底部活动贯穿筛料筒底部、并通过软管连通收集箱；
7.所述筛料筒内部转动安装一个转动筒，所述转动筒外表面呈螺旋形状固定覆盖一个永磁铁，所述转动筒转动时，永磁铁沿着筛料腔内侧表面运动；
8.在进料筒顶部固定安装一个加热架，所述加热架底部设置若干个延伸到转动筒内部的电加热棒；
9.所述加热架内部固定插接一个震动机构。
10.优选的，所述螺旋进料腔的顶部设置有进料口、底部开设有外出料口，所述筛料腔的底部开设有内出料口、并通过软管连通原料收集设备；
11.螺旋进料腔的进料口通过软管密封连通输送设备，在螺旋进料腔和筛料腔上端部均密封连接有回气管道，所述回气管道的另一端固定连通进气管道。
12.优选的，所述螺旋进料腔的外侧表面均匀开设有贯穿的内进气孔，所述进气筒的
内壁上呈螺旋结构开设有若干个连通气腔的外进气孔。所述外进气孔和内进气孔之间大小一致，且两者之间可以重合或者错开，所述进气筒内的氢气可以经过外进气孔和内进气孔进入到螺旋进料腔内。
13.进一步的，外进气孔和内进气孔的开口均是逆向朝向进料方向，使得氢气是从下向上流动。
14.优选的，所述进气筒底部转动安装有外齿回转支承，所述外齿回转支承的外齿上啮合有第一齿轮，所述第一齿轮通过第一电机驱动。所述外齿回转支承的内圈与安装底板固定连接、外圈与进气筒底部固接，当第一电机带动第一齿轮转动时，进而带动外齿回转支承和进气筒转动。
15.优选的，所述筛料筒的内表面上呈螺旋形状固定安装一个筛料腔，所述筛料腔的外表面开设有若干个贯穿筛料筒外侧的内筛孔，所述螺旋进料腔的内侧面上开设有若干贯穿进料筒内表面的外筛孔，所述筛料筒在安装底板上正反往复转动，所述内筛孔和外筛孔之间保持重合或者错开。
16.优选的，所述筛料筒转动设置在安装底板上，且筛料筒底部设置一个活动贯穿安装底板的转轴，所述转轴上固定安装有第二齿轮，所述第二齿轮上啮合连接有第三齿轮，所述第三齿轮通过第二电机驱动。
17.优选的，所述转动筒顶部固定套接有齿环，所述齿环上啮合连接第四齿轮，所述第四齿轮通过第三电机驱动。
18.优选的，所述震动机构包括一个与安装底板固接的外壳，在外壳内转动安装一个偏心震动轴，带动偏心震动轴通过第四电机驱动，在外壳还设置有与加热架固接的端盖。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.本发明通过多层筒状的旋转进料装置，在碳管原料进料过程中，逆向注入氢气，通过还原催化剂抑制碳源热裂解和刻蚀非晶碳的作用，降低金属离子含量。同时进料设备为封闭式结构，可控制氢气流量，加大氢气流量可以缩短碳管生长时的停留时间从而减少热解炭的沉积。
附图说明
21.图1为本发明结构示意图；
22.图2为本发明的爆炸结构示意图；
23.图3为本发明部分结构爆炸示意图；
24.图4为本发明中筛料筒示意图；
25.图5为本发明中震动机构示意图；
26.图中：1、安装底板；101、罩板；
27.2、进气筒；201、外进气孔；202、进气管道；203、回气管道；204、外齿回转支承；205、第一齿轮；206、第一电机；
28.3、进料筒；301、螺旋进料腔；302、内进气孔；303、进料口；304、外出料口；305、外筛孔；
29.4、筛料筒；401、筛料腔；402、内筛孔；403、内出料口；404、铁粉收集管；405、第二齿轮；406、第三齿轮；407、第二电机；
30.5、转动筒；501、永磁铁；502、齿环；503、第四齿轮；504、第三电机；
31.6、加热架；601、电加热棒；
32.7、震动机构；71、外壳；7101、端盖；72、偏心震动轴；73、第四电机。
具体实施方式
33.下面将结合附图和实施例对本发明中的技术方案进行说明。
34.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种碳纳米管提纯旋转进料设备，包括安装底板1以及固定设置在安装底板1上的进料筒3，在安装底板1顶部还设置一个用于密封的罩板101，进料筒3外表面呈螺旋形状固定覆盖一个螺旋进料腔301，在进料筒3外侧活动套接一个进气筒2，进气筒2的侧壁上开设有环形的气腔，且气腔通过进气管道202连通氢气供应设备，在进气筒2的内壁和螺旋进料腔301的对应面上均开设有气孔，进气筒2在安装底板1上正反往复转动。
35.如图3所示，螺旋进料腔301的外侧表面均匀开设有贯穿的内进气孔302，进气筒2的内壁上呈螺旋结构开设有若干个连通气腔的外进气孔201。外进气孔201和内进气孔302之间大小一致，且两者之间可以重合或者错开，进气筒2内的氢气可以经过外进气孔201和内进气孔302进入到螺旋进料腔301内。
36.进一步的，外进气孔201和内进气孔302的开口均是逆向朝向进料方向，使得氢气是从下向上流动，通过逆向注入氢气，还原催化剂抑制碳源热裂解和刻蚀非晶碳的作用，降低原料中金属离子含量。
37.在本发明的一个实施例中，进气筒2底部转动安装有外齿回转支承204，外齿回转支承204的外齿上啮合有第一齿轮205，第一齿轮205通过第一电机206驱动。外齿回转支承204的内圈与安装底板1固定连接、外圈与进气筒2底部固接，当第一电机206带动第一齿轮205转动时，进而带动外齿回转支承204和进气筒2转动。通过第一电机206往复正反转，可以使得进气筒2在小幅度范围内正反转动，使得外进气孔201和内进气孔302之间重合的区域由小及大或者由大及小的逐渐变化，进而控制螺旋进料腔301内进入氢气的量。
38.如图3和4所示，进料筒3内侧活动插接一个筛料筒4，筛料筒4的内表面上呈螺旋形状固定安装一个筛料腔401，螺旋进料腔301的内侧面和筛料腔401的外侧面上均开设有筛孔，筛料筒4在安装底板1上正反往复转动。
39.筛料筒4的内表面上呈螺旋形状固定安装一个筛料腔401，筛料腔401的外表面开设有若干个贯穿筛料筒4外侧的内筛孔402，螺旋进料腔301的内侧面上开设有若干贯穿进料筒3内表面的外筛孔305，筛料筒4在安装底板1上正反往复转动，内筛孔402和外筛孔305之间保持重合或者错开。
40.在本发明的一个实施例中，筛料筒4转动设置在安装底板1上，且筛料筒4底部设置一个活动贯穿安装底板1的转轴，转轴上固定安装有第二齿轮405，第二齿轮405上啮合连接有第三齿轮406，第三齿轮406通过第二电机407驱动。第二电机407往复正反转动，通过第三齿轮406和第二齿轮405的传动结构带动筛料筒4在安装底板1上小幅度的正反转动，控制内筛孔402和外筛孔305之间重合的区域由小及大或者由大及小的逐渐变化，进而控制连通螺旋进料腔301和筛料腔401之间筛孔的大小。将螺旋进料腔301内不同尺寸的颗粒原料进行筛分，确保大颗粒的原料保留在螺旋进料腔301内，小颗粒的原料进入到筛料腔401内。
41.进一步的，螺旋进料腔301的顶部设置有进料口303、底部开设有外出料口304，筛料腔401的底部开设有内出料口403、并通过软管连通原料收集设备；
42.螺旋进料腔301的进料口303通过软管密封连通输送设备，在螺旋进料腔301和筛料腔401上端部均密封连接有回气管道203，回气管道203的另一端固定连通进气管道202。
43.碳纳米管的颗粒原料从进料口303进入到螺旋进料腔301内，并通过筛孔将部分小颗粒分流到筛料腔401内，分别通过不同的出料口输出。其中位于螺旋进料腔301和筛料腔401内的部分未反应的氢气由于密度低，流入到顶部的回气管道203中，并回流到进气管道202内。实际中在回气管道203和进气管道202之间的连通位置设置单向阀，防止进气管道202内的氢气直接进入到回气管道203内。
44.如图4所示，筛料腔401上方端部密封连通一个竖直向下的铁粉收集管404，铁粉收集管404底部活动贯穿筛料筒4底部、并通过软管连通收集箱，筛料筒4内部转动安装一个转动筒5，转动筒5外表面呈螺旋形状固定覆盖一个永磁铁501，转动筒5转动时，永磁铁501沿着筛料腔401内侧表面运动。
45.转动筒5顶部固定套接有齿环502，齿环502上啮合连接第四齿轮503，第四齿轮503通过第三电机504驱动。当第三电机504转动时，通过第四齿轮503和齿环502的传动结构带动转动筒5转动，转动筒5外表面螺旋分布的永磁铁501沿着筛料腔401内侧表面运动，使得筛料腔401内的铁粉沿着永磁铁501的运动方向进入到铁粉收集管404内，其中铁粉收集管404采用本领域中常规的隔磁材质，确保铁粉能够经过铁粉收集管404进入到安装底板1下方的收集箱内。
46.同样的，由于铁粉的尺寸较小，会先经过筛孔进入到筛料腔401内，再经过筛料腔401进入到铁粉收集管404内。
47.在进料筒3顶部固定安装一个加热架6，加热架6底部设置若干个延伸到转动筒5内部的电加热棒601。通过电加热棒601保证进料过程处于固定温度范围内，同时提高还原催化剂抑制碳源热裂解和刻蚀非晶碳的效率。
48.加热架6内部固定插接一个震动机构7。震动机构7包括一个与安装底板1固接的外壳71，在外壳71内转动安装一个偏心震动轴72，带动偏心震动轴72通过第四电机73驱动，在外壳71还设置有与加热架6固接的端盖7101。
49.第四电机73启动时带动偏心震动轴72转动，从而通过震动机构7带动整个进料设备震动，便于螺旋进料腔301和筛料腔401内的原料沿着由上到下的方向运动。
50.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。