電弧法富勒烯高效生產裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開一種電弧法富勒烯高效生產裝置，包括真空爐，該真空爐內安裝一個以上的獨立的電弧源，每一電弧源包括陽極、陰極和陰極觸發體，所述陽極、陰極和陰極觸發體組成一個回形導流回路，各電弧源的陽極與陰極觸發體可同時產生電弧而產生含有富勒烯的混合物。本發明能很好的解決現有電弧法生產富勒烯由實驗室科研轉為工業化批量生產問題，能自動、連續、高效生產富勒烯及金屬富勒烯。
【專利說明】電弧法富勒烯高效生產裝置
【技術領域】
[0001]本發明公開一種電弧法富勒烯高效生產裝置，按國際專利分類表(IPC)劃分屬于富勒烯生產裝置制造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]富勒烯是碳，石墨等同素異形體，最常見的有C60，C70等空心富勒烯及包含其他元素的金屬富勒烯，目前富勒烯的制備還停留在實驗室克級生產階段，隨著富勒烯及其金屬富勒烯的應用推廣，市場對富勒烯及金屬富勒烯需求大量增加，原有實驗室科研裝置已經無法滿足要求。
[0003]電弧法制備富勒烯是目前常用的方法，是由電弧合成爐通過陰陽電極電弧放電，將石墨電極蒸發形成，冷卻后制得，陰陽電極相對設置且穿設于爐體內，爐體內的陰陽電極是線性排列的分散布局，因此，一個合成爐安裝一個陰陽電極組成的弧源，效率低產量低，達不能工業生產的要求。
[0004]中國文獻CN201010591761.0公開一種制備富勒烯納米材料的旋轉電弧合成爐，其弧源的陽極電極和陰極電極相對設置且相連接的陰極桿及陽極推桿沿相反方向延長并穿過爐體左、右側；中國文獻CN 200510124525.7公開一種在溫控電弧爐中生產富勒烯的方法，其中電弧爐采用了安裝I — 6根的消耗陽極棒的陽極轉盤，但弧源陰、陽電極的布局與前述文獻相同，其產能和效率均較低。

【發明內容】

[0005]針對現有技術的不足，本發明提供一種電弧法富勒烯高效生產裝置，能自動、連續、高效生產富勒烯及金屬富勒烯。
[0006]為達到上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的:
一種電弧法富勒烯高效生產裝置，包括真空爐，該真空爐內安裝一個以上的獨立的電弧源，每一電弧源包括陽極、陰極和陰極觸發體，所述陽極、陰極和陰極觸發體組成一個回形導流回路，各電弧源的陽極與陰極觸發體可同時產生電弧而產生含有富勒烯的煙灰混合物。
[0007]進一步，所述真空爐自上而下逐層安裝電弧源，每層電弧源的數量至少一個并沿真空爐周向分布，各電弧源是通過爐體安裝板或法蘭固定在真空爐的對應接口處。
[0008]進一步，所述陰極觸發體固定在陰極一端，陽極和陰極固定在爐體安裝板上，陽極前端為觸發端能前后移動以保持其與陰極觸發體的相對位置。
[0009]進一步，所述陽極的觸發端為石墨棒，該石墨棒與陽極推進軸相連以實現前后移動，該推進軸穿過爐體安裝板并由線性滑動模組控制，所述線性滑動模組置于爐體外側。
[0010]進一步，所述線性滑動模組與伺服電機組成自動推進系統推動陽極推進軸，從而推進安裝在陽極上的石墨棒，陽極推進軸采用陽極絕緣固定裝置固定在滑塊上并與線性滑動模組相連，陽極推進軸位于爐體內的部分設有陽極保護套。[0011]進一步，所述陰極觸發體為石墨板材或棒材或其他石墨形體，其置于陽極的石墨棒的前端，優選方式陰極觸發體與石墨棒垂直設置。
[0012]進一步，所述陰極觸發體與陰極軸相連，該陰極軸穿過爐體安裝板并向外延伸形成陰極外端。
[0013]進一步，所述陽極推進軸及陰極軸內設有冷卻通道及通道口形成冷卻水嘴。
[0014]進一步，所述真空爐上設有抽真空接口，真空爐的爐門上設有觀察窗。
[0015]進一步，所述真空爐底部出口連接自動收集煙灰管道，管道出口連接到下一生產工藝進行分離煙灰混合物，自動收集煙灰管道安裝電磁閥控制開關，通過高速抽風機從自動收集管道將真空爐內煙灰抽走收集。
[0016]本發明可以根據需求及爐體大小安裝多個電弧源裝置，電弧源裝置通過爐體安裝板或法蘭固定在真空爐上，從而使電弧放電發生在真空環境下，多個電弧源裝置同時工作，產量及效率大大提高，本發明裝備能很好的解決現有電弧法生產富勒烯由實驗室科研轉為工業化批量生產問題，能自動、連續、高效生產富勒烯及金屬富勒烯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發明示意圖。
[0018]圖2是本發明電弧源示意圖。
[0019]圖3是本發明整體裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
實施例:請參閱圖1至圖3，一種電弧法富勒烯高效生產裝置，包括真空爐1，該真空爐I內安裝一個以上的獨立的電弧源2，每一電弧源包括陽極21、陰極22和陰極觸發體23，所述陽極21、陰極22和陰極觸發體23組成一個回形導流回路，各電弧源2的陽極21與陰極觸發體23可同時產生電弧而產生含有富勒烯的混合物。真空爐I自上而下逐層安裝電弧源2，每層電弧源2的數量至少一個并沿真空爐周向分布，圖1中該層真空爐安裝四個電弧源，各電弧源是通過爐體安裝板3或法蘭固定在真空爐的對應接口處，圖3中電弧源裝置安裝法蘭盤102。
[0021]請參閱圖1、圖2及圖3，本發明電弧源2的陰極觸發體23固定在陰極一端，陽極和陰極固定在爐體安裝板3上，陽極21前端為觸發端能前后移動以保持其與陰極觸發體23的相對位置。陽極的觸發端為石墨棒213，該石墨棒與陽極推進軸211相連以實現前后移動，該推進軸穿過爐體安裝板并由線性滑動模組24控制，所述線性滑動模組24置于爐體外偵牝線性滑動模組24與伺服電機25組成自動推進系統推動陽極推進軸211，從而推進安裝在陽極上的石墨棒213，陽極推進軸211采用陽極絕緣固定裝置26固定在滑塊27上并與線性滑動模組24相連，陽極推進軸211位于爐體內的部分設有陽極保護套212，陽極推進軸211內有冷卻通道及通道口形成冷卻水嘴2110。
[0022]請參閱圖2，本發明電弧源2的陰極觸發體23為石墨板材或棒材或其他石墨形體，其置于陽極的石墨棒的前端，優選方式陰極觸發體23與石墨棒213垂直設置。陰極觸發體23與陰極軸220相連，該陰極軸220穿過爐體安裝板3并向外延伸形成陰極外端，陰極軸220內有冷卻通道及通道口形成陰極冷卻水嘴2200。
[0023]請參閱圖1，本發明的真空爐上設有抽真空接口 101，真空爐的爐門11上設有觀察窗 110。
[0024]請參閱圖3，本發明真空爐I安裝在底座支架4上，真空爐底部出口連接自動收集煙灰管道5，管道出口連接到下一生產工藝進行分離煙灰混合物，自動收集煙灰管道安裝電磁閥6控制開關，通過高速抽風機從自動收集管道將真空爐內煙灰抽走收集。
[0025]本發明電弧法富勒烯高效生產裝置采用石墨電弧法生產富勒烯，包含真空爐1，電弧源裝置等，真空爐上有多個電弧源裝置安裝接口法蘭，自動收集煙灰裝置，抽真空系統接口，真空表接口，冷卻水接口，爐門，爐門上的觀察窗。通過抽真空系統接口可對真空爐抽真空，真空可以抽到1.0X10_2Pa。
[0026]自動收集煙灰裝置由自動收集管道和電磁閥構成，打開電磁閥，自動收集管道連接到下一生產工藝裝置，利用高速抽風機從自動收集管道將真空爐內煙灰抽走收集。
[0027]本發明電弧源裝置由伺服電機，線性滑動模組，陽極，陰極，陰極石墨板組成。伺服電機與線性滑動模組組成的自動推進系統推動陽極，從而推進安裝在陽極上的石墨棒。陽極推進軸與線性滑動模組采用陽極絕緣固定裝置固定在滑塊上，陽極推進軸爐體內部分安裝陽極保護套，隔絕爐體內電弧產生的高溫。
[0028]電弧源裝置通過爐體安裝板(法蘭)固定在真空爐上，從而使電弧放電發生在真空環境下。陽極、石墨棒與陰極、陰極石墨板在爐體內組成一個回形導流回路，石墨棒與陰極石墨板接觸后產生電弧放電現象，電弧放電現象將使石墨棒迅速在電弧中迅速蒸發消耗產生含有富勒烯的混合物。陽極陰極電弧放電期間，通過冷卻水嘴對陰極陽極進行冷卻。
[0029]本發明工作方式:裝好石墨棒，對真空爐抽真空到設定真空，充入保護性惰性氣體，開啟電弧源直流電源，石墨棒與陰極石墨板放電產生電弧，通過自動推進石墨棒維持電弧。待石墨棒消耗完，關閉電弧源電源。打開自動收集煙灰裝置上的電磁閥，通過自動收集管道將真空爐內煙灰抽走，煙灰內含電弧放電產生的石墨、不定型碳、富勒烯組成的混合物，對混合物進行后續處理分離出富勒烯。
[0030]本發明電弧源裝置可以根據需求及爐體大小安裝多個，單機產量提高十多倍，從而實現高效批量生產富勒烯。
[0031]以上所記載，僅為利用本創作技術內容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創作所做的修飾、變化，皆屬本創作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。
【權利要求】
1.一種電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:包括真空爐，該真空爐內安裝一個以上的獨立的電弧源，每一電弧源包括陽極、陰極和陰極觸發體，所述陽極、陰極和陰極觸發體組成一個回形導流回路，各電弧源的陽極與陰極觸發體可同時產生電弧而產生含有富勒烯的煙灰混合物。
2.根據權利要求1所述的電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:所述真空爐自上而下逐層安裝電弧源，每層電弧源的數量至少一個并沿真空爐周向分布，各電弧源是通過爐體安裝板或法蘭固定在真空爐的對應接口處。
3.根據權利要求1或2所述的電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:所述陰極觸發體固定在陰極一端，陽極和陰極固定在爐體安裝板上，陽極前端為觸發端能前后移動以保持其與陰極觸發體的相對位置。
4.根據權利要求3所述的電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:所述陽極的觸發端為石墨棒，該石墨棒與陽極推進軸相連以實現前后移動，該推進軸穿過爐體安裝板并由線性滑動模組控制，所述線性滑動模組置于爐體外側。
5.根據權利要求4所述的電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:所述線性滑動模組與伺服電機組成自動推進系統推動陽極推進軸，從而推進安裝在陽極上的石墨棒，陽極推進軸采用陽極絕緣固定裝置固定在滑塊上并與線性滑動模組相連，陽極推進軸位于爐體內的部分設有陽極保護套。
6.根據權利要求1所述的電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:所述陰極觸發體為石墨板材或棒材。
7.根據權利要求1所述的電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:所述陰極觸發體與陰極軸相連，該陰極軸穿過爐體安裝板并向外延伸形成陰極外端。
8.根據權利要求4所述的電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:所述陽極推進軸及陰極軸內設有冷卻通道及通道口形成冷卻水嘴。
9.根據權利要求1所述的電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:所述真空爐上設有抽真空接口，真空爐的爐門上設有觀察窗。
10.根據權利要求1至9之一所述的電弧法富勒烯高效生產裝置，其特征在于:所述真空爐底部出口連接自動收集煙灰管道，管道出口連接到下一生產工藝，自動收集煙灰管道安裝電磁閥控制開關，通過高速抽風機從自動收集管道將真空爐內煙灰抽走收集。
【文檔編號】B01J19/08GK103585942SQ201310559199
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】朱常鋒 申請人:廈門福納新材料科技有限公司