一种用于制备石墨烯的高效型烘干装置的制作方法

本发明涉及石墨烯生产设备领域，特别涉及一种用于制备石墨烯的高效型烘干装置。

背景技术：

石墨烯作为目前被研究的最热的二维材料之一，其制备技术已经非常成熟，目前主要有三种方法可以得到石墨烯：机械剥离法、化学气相沉积法和氧化还原法。其中氧化还原法是指首先通过使用硫酸、硝酸等化学试剂及高锰酸钾、双氧水等氧化剂将天然石墨氧化，增大石墨层之间的间距，在石墨层与层之间插入氧化物，制得氧化石墨(graphiteoxide)。然后将反应物进行水洗，并对洗净后的固体进行低温干燥，制得氧化石墨粉体。通过物理剥离、高温膨胀等方法对氧化石墨粉体进行剥离，制得氧化石墨烯。最后通过化学法将氧化石墨烯还原，得到石墨烯，而后将生成的固体放入到烘干装置中，在高温环境下进行烘干，去除产物中的水分，即可制得所要的产品。

现有的烘干装置在对产物进行干燥处理时，由于产物上含有水分，在烘干后容易粘附在烘干装置的内壁上，不易取下，且在烘干时，现有的设备仅对产物的单面进行加热处理，导致烘干效率低下，无法快速获得干燥的石墨烯产物，进而导致现有的石墨烯生产用烘干装置实用性降低。

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，提供一种用于制备石墨烯的高效型烘干装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于制备石墨烯的高效型烘干装置，包括底座、下壳、上壳、控制器、第一红外灯管、两个封闭管、两个驱动机构、两个支撑机构和若干支脚，所述下壳通过支架固定在底座的上方，所述控制器固定在底座的上方，所述控制器内设有plc，所述上壳与下壳相匹配，两个支撑机构分别位于上壳的两端，所述上壳内的顶部设有第二红外灯管，所述下壳内的底部设有第三红外灯管，所述第一红外灯管位于上壳和下壳之间，两个封闭管分别位于红外灯管的上下两侧，所述封闭管的形状为半圆柱形，所述封闭管的外周设有若干透气孔，所述通气孔内设有滤布，两个驱动机构分别位于封闭管的两端，所述第一红外灯管、第二红外灯管和第三红外灯管均与plc电连接；

所述支撑机构从上而下依次包括支架、平台和升降组件，所述平台通过支架与上壳固定连接，所述升降组件包括伸缩单元、伸缩架、滑环、滑杆和连接块，所述伸缩架的底端的两侧与伸缩单元连接，所述伸缩架的顶端的两侧分别与滑环和连接块铰接，所述滑环套设在滑杆上，所述平台的下方设有凹口，所述滑杆的两端固定在凹口的两侧的内壁上，所述连接块固定在平台的下方；

所述驱动机构包括第一电机、转盘、驱动室、驱动组件、连杆和两个移动组件，所述第一电机固定在下壳的内壁上，所述第一电机与plc电连接，所述第一电机与转盘传动连接，所述驱动室固定在转盘的远离第一电机的一侧，所述连杆的两端分别与第一红外灯管和驱动室固定连接，两个移动组件分别位于驱动室的两侧，所述移动组件与封闭管一一对应，所述驱动组件设置在驱动室内，所述驱动组件通过移动组件与封闭管传动连接。

作为优选，为了驱动伸缩架变形，所述伸缩单元包括液压缸，所述液压缸与plc电连接，所述液压缸的缸体固定在底座上，所述液压缸的缸体和液压缸的液压杆分别与伸缩架的底端的两侧铰接。

作为优选，为了带动两个封闭管移动，所述移动组件包括从动锥齿轮、转杆、平移块、连接板和限位单元，所述从动锥齿轮设置在驱动室内，所述驱动组件与从动锥齿轮传动连接，所述转杆的一端与从动锥齿轮固定连接，所述转杆的另一端设置在平移块内，所述平移块通过连接板与封闭管固定连接，所述连接板通过限位块单元与驱动室连接，所述平移块的与转杆的连接处设有与转杆匹配的螺纹。

作为优选，为了驱动从动锥齿轮转动，所述驱动组件包括第三电机和驱动锥齿轮，所述第三电机固定在驱动室内，所述第三电机与驱动锥齿轮传动连接，所述驱动锥齿轮与从动锥齿轮啮合，所述第三电机与plc电连接。

作为优选，为了支撑转杆转动，所述移动组件还包括两个夹板，所述夹板固定在转杆上，两个夹板分别抵靠在驱动室的内壁和外壁上。

作为优选，为了减小转杆转动时受到的阻力，所述夹板的靠近驱动室的内壁和外壁的一侧设有若干凹口，所述凹口内设有滚珠，所述滚珠与凹口相匹配，所述滚珠的球心位于凹口内，所述滚珠抵靠在驱动室上。

作为优选，为了固定平移块的移动方向，所述限位单元包括凸板和固定轴，所述凸板通过固定轴与驱动室固定连接，所述连接板套设在固定轴上。

作为优选，为了加强烘干效果，所述封闭管的制作材料为玻璃。

作为优选，为了实现转盘的稳定转动，所述驱动机构还包括环形槽和若干滑块，所述滑块周向均匀分布在转盘的靠近第一电机的一侧，所述环形槽固定在下壳的内壁上，所述滑块与环形槽滑动连接，所述环形槽为燕尾槽。

作为优选，为了便于将水分排出，所述上壳的两端的上方设有排气管，所述排气管内设有湿度计，所述湿度计与plc电连接。

本发明的有益效果是，该用于制备石墨烯的高效型烘干装置通过驱动机构可带动两个密封管相互靠近或者远离，并在烘干时带动封闭管转动，使得石墨烯转动保持转动的状态，方便石墨烯与封闭管内壁分离在烘干后取出，不仅如此，通过支撑机构可带动上壳升降移动，在烘干时上壳抵靠在下壳上，利用第一外红外灯管对封闭管内侧加热，而第二红外灯管和第三红外灯管对封闭管外侧加热，提高烘干效率，从而提高了设备的实用性。

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石墨烯的高效型烘干装置的结构示意图；

图2是本发明的用于制备石墨烯的高效型烘干装置的升降组件的结构示意图；

图3是本发明的用于制备石墨烯的高效型烘干装置的驱动机构的结构示意图；

图4是图3的a部放大图；

图中：1.底座，2.下壳，3.上壳，4.控制器，5.第一红外灯管，6.封闭管，7.支脚，8.第二红外灯管，9.第三红外灯管，10.滤布，11.支架，12.平台，13.伸缩架，14.滑环，15.滑杆，16.连接块，17.第一电机，18.转盘，19.驱动室，20.连杆，21.液压缸，22.从动锥齿轮，23.转杆，24.平移块，25.连接板，26.第三电机，27.驱动锥齿轮，28.夹板，29.滚珠，30.凸板，31.固定轴，32.环形槽，33.滑块，34.排气管，35.湿度计。

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，一种用于制备石墨烯的高效型烘干装置，包括底座1、下壳2、上壳3、控制器4、第一红外灯管5、两个封闭管6、两个驱动机构、两个支撑机构和若干支脚7，所述下壳2通过支架11固定在底座1的上方，所述控制器4固定在底座1的上方，所述控制器4内设有plc，所述上壳3与下壳2相匹配，两个支撑机构分别位于上壳3的两端，所述上壳3内的顶部设有第二红外灯管8，所述下壳2内的底部设有第三红外灯管9，所述第一红外灯管5位于上壳3和下壳2之间，两个封闭管6分别位于红外灯管的上下两侧，所述封闭管6的形状为半圆柱形，所述封闭管6的外周设有若干透气孔，所述通气孔内设有滤布10，两个驱动机构分别位于封闭管6的两端，所述第一红外灯管5、第二红外灯管8和第三红外灯管9均与plc电连接；

plc，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。

用户在使用该烘干装置时，将氧化还原制得的石墨烯产物放置在其中一个封闭管6内后，通过操作器控制设备运行，由驱动机构带动两个封闭管6相互靠近形成一个封闭的加热环境，封闭管6上，通过滤布10可方便透气，便于湿气从封闭管6的透气孔排出，利用支撑机构带动上壳3向下移动，使上壳3和下壳2相互抵靠后，plc控制第一红外灯管5、第二红外灯管8和第三红外灯管9同时启动，对两个封闭管6内的石墨烯产物辐射红外线，利用第一红外灯管5从封闭管6的内壁对石墨烯的内侧进行红外辐射，通过第二红外灯管8和第三红外灯管9对石墨烯的外侧辐射红外线，从而从石墨烯产物的两侧进行辐射，加强烘干效率，并利用驱动机构带动封闭管6转动，使得封闭管6内的石墨烯在两个封闭管6内旋转的同时，避免石墨烯干燥后粘结在封闭管6的内壁上，干燥完毕后，支撑机构带动上壳3向上移动，而后两个驱动机构带动封闭管6分开，方便取走两个封闭管6之间烘干完成的石墨烯。

如图1-2所示，所述支撑机构从上而下依次包括支架11、平台12和升降组件，所述平台12通过支架11与上壳3固定连接，所述升降组件包括伸缩单元、伸缩架13、滑环14、滑杆15和连接块16，所述伸缩架13的底端的两侧与伸缩单元连接，所述伸缩架13的顶端的两侧分别与滑环14和连接块16铰接，所述滑环14套设在滑杆15上，所述平台12的下方设有凹口，所述滑杆15的两端固定在凹口的两侧的内壁上，所述连接块16固定在平台12的下方；

支撑机构中，通过升降组件可带动平台12进行升降移动，由于平台12通过支架11与上壳3保持固定连接，因此可实现上壳3的升降移动。升降组件运行时，plc控制伸缩单元运行，驱动伸缩架13的底端进行伸缩，使得伸缩架13伸缩变形的同时，伸缩架13的长度发生变化，伸缩架13的顶端的一侧，滑环14沿着固定在平台12凹口内的滑杆15移动，从而带动平台12进行升降移动，进而可实现上壳3的升降移动。

如图3所示，所述驱动机构包括第一电机17、转盘18、驱动室19、驱动组件、连杆20和两个移动组件，所述第一电机17固定在下壳2的内壁上，所述第一电机17与plc电连接，所述第一电机17与转盘18传动连接，所述驱动室19固定在转盘18的远离第一电机17的一侧，所述连杆20的两端分别与第一红外灯管5和驱动室19固定连接，两个移动组件分别位于驱动室19的两侧，所述移动组件与封闭管6一一对应，所述驱动组件设置在驱动室19内，所述驱动组件通过移动组件与封闭管6传动连接。

驱动机构中，通过驱动室19内的驱动组件运行，带动两侧的移动组件分别作用在两个封闭管6上，可带动两个封闭管6相互靠近或者相互远离，plc控制第一电机17启动，可带动转盘18旋转，使得驱动室19旋转，驱动室19通过移动组件带动封闭管6转动，便于在加热的过程中，使得封闭管6内侧的石墨烯保持旋转的状态，避免烘干后的石墨烯粘附在封闭管6的内壁上，通过保持封闭管6与石墨烯之间的相对转动，方便石墨烯干燥后从封闭管6内取下。

作为优选，为了驱动伸缩架13变形，所述伸缩单元包括液压缸21，所述液压缸21与plc电连接，所述液压缸21的缸体固定在底座1上，所述液压缸21的缸体和液压缸21的液压杆分别与伸缩架13的底端的两侧铰接。plc控制液压缸21启动，带动液压缸21的液压杆移动，使得液压杆与缸体之间的距离发生变化，进而作用在伸缩架13的底端，带动伸缩架13进行变形。

如图4所示，所述移动组件包括从动锥齿轮22、转杆23、平移块24、连接板25和限位单元，所述从动锥齿轮22设置在驱动室19内，所述驱动组件与从动锥齿轮22传动连接，所述转杆23的一端与从动锥齿轮22固定连接，所述转杆23的另一端设置在平移块24内，所述平移块24通过连接板25与封闭管6固定连接，所述连接板25通过限位块单元与驱动室19连接，所述平移块24的与转杆23的连接处设有与转杆23匹配的螺纹。

驱动组件带动移动组件中的驱动锥齿轮27旋转，使得转杆23发生旋转，转杆23通过螺纹作用在平移块24上，使得平移块24沿着转杆23的轴线进行移动，平移块24通过连接板25在限位单元的作用下沿着转杆23的轴线移动，从而实现封闭管6的移动。

作为优选，为了驱动从动锥齿轮22转动，所述驱动组件包括第三电机26和驱动锥齿轮27，所述第三电机26固定在驱动室19内，所述第三电机26与驱动锥齿轮27传动连接，所述驱动锥齿轮27与从动锥齿轮22啮合，所述第三电机26与plc电连接。plc控制第三电机26启动，可带动驱动锥齿轮27旋转，驱动锥齿轮27作用在与之啮合的从动锥齿轮22上，使得从动锥齿轮22发生转动。

作为优选，为了支撑转杆23转动，所述移动组件还包括两个夹板28，所述夹板28固定在转杆23上，两个夹板28分别抵靠在驱动室19的内壁和外壁上。利用两个固定在转杆23上的夹板28分别从驱动室19的内外两侧抵靠在夹板28上，防止转杆23沿着自身轴线滑动，进而可支撑转杆23进行稳定的转动。

作为优选，为了减小转杆23转动时受到的阻力，所述夹板28的靠近驱动室19的内壁和外壁的一侧设有若干凹口，所述凹口内设有滚珠29，所述滚珠29与凹口相匹配，所述滚珠29的球心位于凹口内，所述滚珠29抵靠在驱动室19上。转杆23在旋转时，带动夹板28转动，由于夹板28凹口内的滚珠29抵靠在驱动室19上，使得滚珠29紧贴驱动室19的内外两侧在凹口内滚动，通过滚珠29的滚动减小了转杆23旋转时来自驱动室19的阻力，方便转杆23转动。

作为优选，为了固定平移块24的移动方向，所述限位单元包括凸板30和固定轴31，所述凸板30通过固定轴31与驱动室19固定连接，所述连接板25套设在固定轴31上。利用固定在驱动室19上的固定轴31，固定了连接板25的移动方向，由于连接板25与平移块24固定连接，从而固定了平移块24的移动方向，利用凸板30防止连接板25脱离固定轴31。

作为优选，为了加强烘干效果，所述封闭管6的制作材料为玻璃。封闭管6采用玻璃制成，方便红外线穿过封闭管6，对内部的石墨烯进行加热烘干，从而提高烘干效率。

作为优选，为了实现转盘18的稳定转动，所述驱动机构还包括环形槽32和若干滑块33，所述滑块33周向均匀分布在转盘18的靠近第一电机17的一侧，所述环形槽32固定在下壳2的内壁上，所述滑块33与环形槽32滑动连接，所述环形槽32为燕尾槽。利用固定在下壳2内壁上的环形槽32，固定了滑块33的转动轨迹，由于环形槽32为燕尾槽，使得滑块33保持稳定的滑动，进而支撑转盘18进行稳定的转动。

作为优选，为了便于将水分排出，所述上壳3的两端的上方设有排气管34，所述排气管34内设有湿度计35，所述湿度计35与plc电连接。通过排气管34方便将加热石墨烯产物时，石墨烯内部的水分排出到上壳3的外部，利用湿度计35检测排出的空气的湿度，并将湿度数据传递给plc，plc检测到湿度数据低时，表明烘干操作完成。

该烘干装置运行时，将石墨烯放置在其中一个封闭管6中，通过移动组件带动两个封闭管6相互靠近后，在由升降组件带动上壳3向下移动与下壳2接触，而后由第一红外灯管5从封闭管6的内侧对石墨烯照射红外线，并通过第二红外灯管8和第三红外灯管9从封闭管6的外侧照射红外线，增加石墨烯的受热面积，加快烘干效率，并通过第一电机17带动转盘18转动，使得封闭管6转动，带动石墨烯与封闭管6发生相对转动，避免烘干后石墨烯粘附在封闭管6的内壁上，通过使石墨烯保持旋转的状态，方便石墨烯与封闭管6内壁之间保持相对分离，便于烘干后取出石墨烯，从而提高了设备的实用性。

与现有技术相比，该用于制备石墨烯的高效型烘干装置通过驱动机构可带动两个密封管相互靠近或者远离，并在烘干时带动封闭管6转动，使得石墨烯转动保持转动的状态，方便石墨烯与封闭管6内壁分离在烘干后取出，不仅如此，通过支撑机构可带动上壳3升降移动，在烘干时上壳3抵靠在下壳2上，利用第一外红外灯管对封闭管6内侧加热，而第二红外灯管8和第三红外灯管9对封闭管6外侧加热，提高烘干效率，从而提高了设备的实用性。

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。