电弧法富勒烯高效生产装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种电弧法富勒烯高效生产装置，包括真空炉，该真空炉内安装一个以上的独立的电弧源，每一电弧源包括阳极、阴极和阴极触发体，所述阳极、阴极和阴极触发体组成一个回形导流回路，各电弧源的阳极与阴极触发体可同时产生电弧而产生含有富勒烯的混合物。本实用新型能很好的解决现有电弧法生产富勒烯由实验室科研转为工业化批量生产问题，能自动、连续、高效生产富勒烯及金属富勒烯。
【专利说明】电弧法富勒烯高效生产装置
【技术领域】
[0001]本实用新型公开一种电弧法富勒烯高效生产装置，按国际专利分类表(IPC)划分属于富勒烯生产装置制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]富勒烯是碳，石墨等同素异形体，最常见的有C60，C70等空心富勒烯及包含其他元素的金属富勒烯，目前富勒烯的制备还停留在实验室克级生产阶段，随着富勒烯及其金属富勒烯的应用推广，市场对富勒烯及金属富勒烯需求大量增加，原有实验室科研装置已经无法满足要求。
[0003]电弧法制备富勒烯是目前常用的方法，是由电弧合成炉通过阴阳电极电弧放电，将石墨电极蒸发形成，冷却后制得，阴阳电极相对设置且穿设于炉体内，炉体内的阴阳电极是线性排列的分散布局，因此，一个合成炉安装一个阴阳电极组成的弧源，效率低产量低，达不能工业生产的要求。
[0004]中国文献CN201010591761.0公开一种制备富勒烯纳米材料的旋转电弧合成炉，其弧源的阳极电极和阴极电极相对设置且相连接的阴极杆及阳极推杆沿相反方向延长并穿过炉体左、右侧；中国文献CN 200510124525.7公开一种在温控电弧炉中生产富勒烯的方法，其中电弧炉采用了安装I — 6根的消耗阳极棒的阳极转盘，但弧源阴、阳电极的布局与前述文献相同，其产能和效率均较低。
实用新型内容
[0005]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种电弧法富勒烯高效生产装置，能自动、连续、高效生产富勒烯及金属富勒烯。
[0006]为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0007]—种电弧法富勒烯高效生产装置，包括真空炉，该真空炉内安装一个以上的独立的电弧源，每一电弧源包括阳极、阴极和阴极触发体，所述阳极、阴极和阴极触发体组成一个回形导流回路，各电弧源的阳极与阴极触发体可同时产生电弧而产生含有富勒烯的烟灰混合物。
[0008]进一步，所述真空炉自上而下逐层安装电弧源，每层电弧源的数量至少一个并沿真空炉周向分布，各电弧源是通过炉体安装板或法兰固定在真空炉的对应接口处。
[0009]进一步，所述阴极触发体固定在阴极一端，阳极和阴极固定在炉体安装板上，阳极前端为触发端能前后移动以保持其与阴极触发体的相对位置。
[0010]进一步，所述阳极的触发端为石墨棒，该石墨棒与阳极推进轴相连以实现前后移动，该推进轴穿过炉体安装板并由线性滑动模组控制，所述线性滑动模组置于炉体外侧。
[0011]进一步，所述线性滑动模组与伺服电机组成自动推进系统推动阳极推进轴，从而推进安装在阳极上的石墨棒，阳极推进轴采用阳极绝缘固定装置固定在滑块上并与线性滑动模组相连，阳极推进轴位于炉体内的部分设有阳极保护套。[0012]进一步，所述阴极触发体为石墨板材或棒材或其他石墨形体，其置于阳极的石墨棒的前端，优选方式阴极触发体与石墨棒垂直设置。
[0013]进一步，所述阴极触发体与阴极轴相连，该阴极轴穿过炉体安装板并向外延伸形成阴极外端。
[0014]进一步，所述阳极推进轴及阴极轴内设有冷却通道及通道口形成冷却水嘴。
[0015]进一步，所述真空炉上设有抽真空接口，真空炉的炉门上设有观察窗。
[0016]进一步，所述真空炉底部出口连接自动收集烟灰管道，管道出口连接到下一生产工艺进行分离烟灰混合物，自动收集烟灰管道安装电磁阀控制开关，通过高速抽风机从自动收集管道将真空炉内烟灰抽走收集。
[0017]本实用新型可以根据需求及炉体大小安装多个电弧源装置，电弧源装置通过炉体安装板或法兰固定在真空炉上，从而使电弧放电发生在真空环境下，多个电弧源装置同时工作，产量及效率大大提高，本实用新型装备能很好的解决现有电弧法生产富勒烯由实验室科研转为工业化批量生产问题，能自动、连续、高效生产富勒烯及金属富勒烯。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型示意图。
[0019]图2是本实用新型电弧源示意图。
[0020]图3是本实用新型整体装置示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0022]实施例:请参阅图1至图3，一种电弧法富勒烯高效生产装置，包括真空炉1，该真空炉I内安装一个以上的独立的电弧源2，每一电弧源包括阳极21、阴极22和阴极触发体23，所述阳极21、阴极22和阴极触发体23组成一个回形导流回路，各电弧源2的阳极21与阴极触发体23可同时产生电弧而产生含有富勒烯的混合物。真空炉I自上而下逐层安装电弧源2，每层电弧源2的数量至少一个并沿真空炉周向分布，图1中该层真空炉安装四个电弧源，各电弧源是通过炉体安装板3或法兰固定在真空炉的对应接口处，图3中电弧源装置安装法兰盘102。
[0023]请参阅图1、图2及图3，本实用新型电弧源2的阴极触发体23固定在阴极一端，阳极和阴极固定在炉体安装板3上，阳极21前端为触发端能前后移动以保持其与阴极触发体23的相对位置。阳极的触发端为石墨棒213，该石墨棒与阳极推进轴211相连以实现前后移动，该推进轴穿过炉体安装板并由线性滑动模组24控制，所述线性滑动模组24置于炉体外侧，线性滑动模组24与伺服电机25组成自动推进系统推动阳极推进轴211，从而推进安装在阳极上的石墨棒213，阳极推进轴211采用阳极绝缘固定装置26固定在滑块27上并与线性滑动模组24相连，阳极推进轴211位于炉体内的部分设有阳极保护套212，阳极推进轴211内有冷却通道及通道口形成冷却水嘴2110。
[0024]请参阅图2，本实用新型电弧源2的阴极触发体23为石墨板材或棒材或其他石墨形体，其置于阳极的石墨棒的前端，优选方式阴极触发体23与石墨棒213垂直设置。阴极触发体23与阴极轴220相连，该阴极轴220穿过炉体安装板3并向外延伸形成阴极外端，阴极轴220内有冷却通道及通道口形成阴极冷却水嘴2200。
[0025]请参阅图1，本实用新型的真空炉上设有抽真空接口 101，真空炉的炉门11上设有观察窗110。
[0026]请参阅图3，本实用新型真空炉I安装在底座支架4上，真空炉底部出口连接自动收集烟灰管道5，管道出口连接到下一生产工艺进行分离烟灰混合物，自动收集烟灰管道安装电磁阀6控制开关，通过高速抽风机从自动收集管道将真空炉内烟灰抽走收集。
[0027]本实用新型电弧法富勒烯高效生产装置采用石墨电弧法生产富勒烯，包含真空炉1，电弧源装置等，真空炉上有多个电弧源装置安装接口法兰，自动收集烟灰装置，抽真空系统接口，真空表接口，冷却水接口，炉门，炉门上的观察窗。通过抽真空系统接口可对真空炉抽真空，真空可以抽到1.0X10_2Pa。
[0028]自动收集烟灰装置由自动收集管道和电磁阀构成，打开电磁阀，自动收集管道连接到下一生产工艺装置，利用高速抽风机从自动收集管道将真空炉内烟灰抽走收集。
[0029]本实用新型电弧源装置由伺服电机，线性滑动模组，阳极，阴极，阴极石墨板组成。伺服电机与线性滑动模组组成的自动推进系统推动阳极，从而推进安装在阳极上的石墨棒。阳极推进轴与线性滑动模组采用阳极绝缘固定装置固定在滑块上，阳极推进轴炉体内部分安装阳极保护套，隔绝炉体内电弧产生的高温。
[0030]电弧源装置通过炉体安装板(法兰)固定在真空炉上，从而使电弧放电发生在真空环境下。阳极、石墨棒与阴极、阴极石墨板在炉体内组成一个回形导流回路，石墨棒与阴极石墨板接触后产生电弧放电现象，电弧放电现象将使石墨棒迅速在电弧中迅速蒸发消耗产生含有富勒烯的混合物。阳极阴极电弧放电期间，通过冷却水嘴对阴极阳极进行冷却。
[0031]本实用新型工作方式:装好石墨棒，对真空炉抽真空到设定真空，充入保护性惰性气体，开启电弧源直流电源，石墨棒与阴极石墨板放电产生电弧，通过自动推进石墨棒维持电弧。待石墨棒消耗完，关闭电弧源电源。打开自动收集烟灰装置上的电磁阀，通过自动收集管道将真空炉内烟灰抽走，烟灰内含电弧放电产生的石墨、不定型碳、富勒烯组成的混合物，对混合物进行后续处理分离出富勒烯。
[0032]本实用新型电弧源装置可以根据需求及炉体大小安装多个，单机产量提高十多倍，从而实现高效批量生产富勒烯。
[0033]以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。
【权利要求】
1.一种电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:包括真空炉，该真空炉内安装一个以上的独立的电弧源，每一电弧源包括阳极、阴极和阴极触发体，所述阳极、阴极和阴极触发体组成一个回形导流回路，各电弧源的阳极与阴极触发体可同时产生电弧而产生含有富勒烯的烟灰混合物。
2.根据权利要求1所述的电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:所述真空炉自上而下逐层安装电弧源，每层电弧源的数量至少一个并沿真空炉周向分布，各电弧源是通过炉体安装板或法兰固定在真空炉的对应接口处。
3.根据权利要求1或2所述的电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:所述阴极触发体固定在阴极一端，阳极和阴极固定在炉体安装板上，阳极前端为触发端能前后移动以保持其与阴极触发体的相对位置。
4.根据权利要求3所述的电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:所述阳极的触发端为石墨棒，该石墨棒与阳极推进轴相连以实现前后移动，该推进轴穿过炉体安装板并由线性滑动模组控制，所述线性滑动模组置于炉体外侧。
5.根据权利要求4所述的电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:所述线性滑动模组与伺服电机组成自动推进系统推动阳极推进轴，从而推进安装在阳极上的石墨棒，阳极推进轴采用阳极绝缘固定装置固定在滑块上并与线性滑动模组相连，阳极推进轴位于炉体内的部分设有阳极保护套。
6.根据权利要求1所述的电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:所述阴极触发体为石墨板材或棒材。
7.根据权利要求1所述的电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:所述阴极触发体与阴极轴相连，该阴极轴穿过炉体安装板并向外延伸形成阴极外端。
8.根据权利要求4所述的电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:所述阳极推进轴及阴极轴内设有冷却通道及通道口形成冷却水嘴。
9.根据权利要求1所述的电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:所述真空炉上设有抽真空接口，真空炉的炉门上设有观察窗。
10.根据权利要求1至9之一所述的电弧法富勒烯高效生产装置，其特征在于:所述真空炉底部出口连接自动收集烟灰管道，管道出口连接到下一生产工艺，自动收集烟灰管道安装电磁阀控制开关，通过高速抽风机从自动收集管道将真空炉内烟灰抽走收集。
【文档编号】B01J19/08GK203620620SQ201320710396
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】朱常锋 申请人:厦门福纳新材料科技有限公司