一种石墨烯工业化生产用加热装置及其加热方法

技术领域

本发明属于石墨烯加热生产领域，具体为一种石墨烯工业化生产用加热装置及其加热方法。

背景技术

石墨烯是一种由碳原子以六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

现有的石墨烯工业化生产用加热装置存在一些弊端，现有的石墨烯工业化生产用加热装置往往结构简单只能进行加热处理，需要在石墨烯生产前对基底进行多步骤处理浪费了大量时间；现有的石墨烯工业化生产用加热装置在生产过程中容易对基底进行表面接触造成基底污染导致石墨烯的质量减低；现有的石墨烯工业化生产用加热装置在生产时会产生大量热能，但却缺少有效的热能回收能力且生产的过程中产生的气体之间排出也容易造成危害。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种石墨烯工业化生产用加热装置，有效的解决了现有的石墨烯工业化生产用加热装置往往结构简单只能进行加热处理，需要在石墨烯生产前对基底进行多步骤处理浪费了大量时间；现有的石墨烯工业化生产用加热装置在生产过程中容易对基底进行表面接触造成基底污染导致石墨烯的质量减低；现有的石墨烯工业化生产用加热装置在生产时会产生大量热能，但却缺少有效的热能回收能力且生产的过程中产生的气体之间排出也容易造成危害的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种石墨烯工业化生产用加热装置，包括操作箱，所述操作箱的顶端安装有预处理柜与加热箱，所述加热箱位于预处理柜的一侧，所述加热箱的前端开设有排风口，所述操作箱的前端安装有操作板；

所述预处理柜的内部安装有清洗臂与封闭阀门，所述封闭阀门位于清洗臂的下方，所述预处理柜的前端安装有柜门，且预处理柜的底端安装有清洗槽，贯穿所述清洗槽与预处理柜的底端安装有旋转环。

作为本发明的进一步方案：所述清洗臂包括连接架，连接架的一端安装有折叠架，折叠架的一端与柜门固定连接，柜门的底端安装有转轴，柜门通过转轴与预处理柜活动连接，连接架的底端安装有底座，底座的一端安装有传动杆，传动杆与底座之间安装有驱动轴，底座的内部安装有电机一，电机一与驱动轴传动连接。

作为本发明的进一步方案：所述传动杆的一端安装有传动轴，传动轴的顶端与底端均安装电机二，传动轴远离传动杆的一端安装有连接臂，连接臂呈剪刀形设置且包括两组前肢与连接杆，前肢的一侧安装有挤压层，挤压层为橡胶等具有一定弹性势能的材料，两组电机二分别于两组前肢传动连接。

作为本发明的进一步方案：所述加热箱的内部安装有加热炉与回收组件，回收组件位于加热炉的一侧，加热炉的外侧安装有升降器，升降器与加热炉固定连接，加热炉的底端安装有真空抽取机，贯穿加热炉的外侧安装有传输接头一，且加热炉的内部安装有电热圈，加热炉的底端安装有辅助内环与辅助外环，辅助外环的直径大于加热炉的底端直径，加热炉的底端直径大于辅助内环的直径，且加热箱的底端设置有基底台，基底台的两侧均开设有凹槽。

作为本发明的进一步方案：所述回收组件包括热交换管，热交换管的外侧安装有传热管，传热管呈螺旋状设置，传热管的一端安装有传输接头二，传热管的另一端安装有过滤管，过滤管的一端内侧安装有抽气机，热交换管的一侧安装有循环管，循环管的一端安装有循环水箱，过滤管的内部安装有过滤层，过滤层为活性炭等具有吸附性的物质构成。

作为本发明的进一步方案：所述清洗槽的一端安装有进水口与排水口，操作板与清洗臂和电热圈通电连接，加热炉的内侧安装有温度传感器，温度传感器与操作板通信连接，预处理柜的内部安装有两组伸缩杆，伸缩杆的一端安装有液压缸，伸缩杆与液压缸传动连接，加热箱的前端开设有箱门。

一种石墨烯工业化生产用加热装置的加热方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤一：使用时首先将柜门将制备石墨烯的金属基底放入预处理柜中进行清理，抓住柜门的顶端将柜门旋转至水平打开，通过柜门与折叠架的连接将折叠架拉伸展开并带动连接架向外滑动，连接架带动底座向外滑动从而将连接臂与挤压层向外挤压从而伸出预处理柜，之后将基底放入两组挤压层中间，启动电机二转动带动传动轴转动，将两组挤压层向内挤压从而将基底抓住，之后关闭柜门配合连接架一并将清洗臂推入预处理柜中，之后启动底座中的电机一将传动杆向下旋转；

步骤二：打开封闭阀门让清洗臂中的基底进入清洗槽中，通过清洗槽外侧进水口向清洗槽中加入清洗液，之后开启旋转环转动让清洗液与基底充分接触进行，清洗完成后将传动杆回收，之后启动液压缸将两组伸缩杆向外侧伸长，从而将两组伸缩杆之间卡接的基底放入挤压层的下方，之后再次启动电机一旋转传动杆，将连照顾挤压层之间清洗好的基底放置于基底台的上方，启动电机二松开连接臂从而将基底放置于基底台之上；

步骤三：将基底台取出，放入加热箱中的辅助内环中部，之后开启升降器将加热炉放下，放置于辅助内环与辅助外环之间，之后启动真空抽取机将加热炉中抽至真空，通过传输接头一向加热炉中添加惰性气体和含碳气体，启动电热圈进行加热到一定温度通过沉积生长法让制备石墨烯，制备完成后开启传输接头二将加热炉的高温气体通过传热管，启动循环水箱让热交换管的充满循环水，利用传热管的螺旋状结构与热交换管进行热接触传递，之后气体进入过滤管中，经过过滤管中过滤层的吸附将惰性气体和反应气体进行吸附，之后从排风口排出，当负压耗尽是启动抽气机继续进行工作，之后将加热炉开启将基底台取出，完成整个装置的操作。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置清洗臂，通过柜门与折叠架的连接将折叠架拉伸展开并带动连接架向外滑动，连接架带动底座向外滑动从而将连接臂与挤压层向外挤压从而伸出预处理柜，之后将基底放入两组挤压层中间，启动电机二转动带动传动轴转动，将两组挤压层向内挤压从而将基底抓住，之后关闭柜门配合连接架一并将清洗臂推入预处理柜中，之后启动底座中的电机一将传动杆向下旋转，开启旋转环转动让清洗液与基底充分接触进行，实现了对基底的清洗预处理工作且清洗效果较高，配合挤压层的弹性势能抓取基底的过程也很稳定；

2、通过设置基地台，基地台两侧均开设有卡槽，通过两组伸缩杆卡接，清洗完成后将传动杆回收，之后启动液压缸将两组伸缩杆向外侧伸长，从而将两组伸缩杆之间卡接的基底放入挤压层的下方，之后再次启动电机一旋转传动杆，将连照顾挤压层之间清洗好的基底放置于基底台的上方，启动电机二松开连接臂从而将基底放置于基底台之上，减少对基底的触碰，在移动过程中只接触基地台进行移动，避免与处理完的基底接触从而减少污染保证石墨烯质量；

3、通过设置回收组件，制备完成后开启传输接头二将加热炉的高温气体通过传热管，启动循环水箱让热交换管的充满循环水，利用传热管的螺旋状结构与热交换管进行热接触传递，之后气体进入过滤管中，经过过滤管中过滤层的吸附将惰性气体和反应气体进行吸附，之后从排风口排出，当负压耗尽是启动抽气机继续进行工作，实现了对热能的回收同时减少了反应气体的外泄，减少安全隐患。

4、本发明通过设置预处理柜实现了对基底的清洗预处理工作且清洗效果较高，配合挤压层的弹性势能抓取基底的过程也很稳定，且避免与处理完的基底接触从而减少污染保证石墨烯质量，同时实现了对热能的回收同时减少了反应气体的外泄，减少安全隐患。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种石墨烯工业化生产用加热装置的整体结构示意图。

图2是本发明一种石墨烯工业化生产用加热装置中预处理柜的剖视图。

图3是本发明一种石墨烯工业化生产用加热装置中的清洗臂的侧视图。

图4是本发明一种石墨烯工业化生产用加热装置中加热箱的剖视图。

图5是本发明一种石墨烯工业化生产用加热装置中回收组件的剖视图。

图中：1、操作箱；2、预处理柜；3、加热箱；4、排风口；5、操作板；6、清洗臂；7、旋转环；8、柜门；9、封闭阀门；10、清洗槽；11、连接架；12、折叠架；13、底座；14、传动杆；15、传动轴；16、连接臂；17、挤压层；18、加热炉；19、升降器；20、传输接头一；21、辅助内环；22、电热圈；23、基底台；24、辅助外环；25、回收组件；26、真空抽取机；27、传热管；28、热交换管；29、传输接头二；30、过滤管；31、抽气机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，一种石墨烯工业化生产用加热装置，包括操作箱1，操作箱1的顶端安装有预处理柜2与加热箱3，加热箱3位于预处理柜2的一侧，加热箱3的前端开设有排风口4，操作箱1的前端安装有操作板5；

预处理柜2的内部安装有清洗臂6与封闭阀门9，封闭阀门9位于清洗臂6的下方，预处理柜2的前端安装有柜门8，且预处理柜2的底端安装有清洗槽10，贯穿清洗槽10与预处理柜2的底端安装有旋转环7。

清洗臂6包括连接架11，连接架11的一端安装有折叠架12，折叠架12的一端与柜门8固定连接，柜门8的底端安装有转轴，柜门8通过转轴与预处理柜2活动连接，连接架11的底端安装有底座13，底座13的一端安装有传动杆14，传动杆14与底座13之间安装有驱动轴，底座13的内部安装有电机一，电机一与驱动轴传动连接。

传动杆14的一端安装有传动轴15，传动轴15的顶端与底端均安装电机二，传动轴15远离传动杆14的一端安装有连接臂16，连接臂16呈剪刀形设置且包括两组前肢与连接杆，前肢的一侧安装有挤压层17，挤压层17为橡胶等具有一定弹性势能的材料，两组电机二分别于两组前肢传动连接。

加热箱3的内部安装有加热炉18与回收组件25，回收组件25位于加热炉18的一侧，加热炉18的外侧安装有升降器19，升降器19与加热炉18固定连接，加热炉18的底端安装有真空抽取机26，贯穿加热炉18的外侧安装有传输接头一20，且加热炉18的内部安装有电热圈22，加热炉18的底端安装有辅助内环21与辅助外环24，辅助外环24的直径大于加热炉18的底端直径，加热炉18的底端直径大于辅助内环21的直径，且加热箱3的底端设置有基底台23，基底台23的两侧均开设有凹槽。

回收组件25包括热交换管28，热交换管28的外侧安装有传热管27，传热管27呈螺旋状设置，传热管27的一端安装有传输接头二29，传热管27的另一端安装有过滤管30，过滤管30的一端内侧安装有抽气机31，热交换管28的一侧安装有循环管，循环管的一端安装有循环水箱，过滤管30的内部安装有过滤层，过滤层为活性炭等具有吸附性的物质构成。

清洗槽10的一端安装有进水口与排水口，操作板5与清洗臂6和电热圈22通电连接，加热炉18的内侧安装有温度传感器，温度传感器与操作板5通信连接，预处理柜2的内部安装有两组伸缩杆，伸缩杆的一端安装有液压缸，伸缩杆与液压缸传动连接，加热箱3的前端开设有箱门。

一种石墨烯工业化生产用加热装置的加热方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤一：使用时首先将柜门8将制备石墨烯的金属基底放入预处理柜2中进行清理，抓住柜门8的顶端将柜门8旋转至水平打开，通过柜门8与折叠架12的连接将折叠架12拉伸展开并带动连接架11向外滑动，连接架11带动底座13向外滑动从而将连接臂16与挤压层17向外挤压从而伸出预处理柜2，之后将基底放入两组挤压层17中间，启动电机二转动带动传动轴15转动，将两组挤压层17向内挤压从而将基底抓住，之后关闭柜门8配合连接架11一并将清洗臂6推入预处理柜2中，之后启动底座13中的电机一将传动杆14向下旋转；

步骤二：打开封闭阀门9让清洗臂6中的基底进入清洗槽10中，通过清洗槽10外侧进水口向清洗槽10中加入清洗液，之后开启旋转环7转动让清洗液与基底充分接触进行，清洗完成后将传动杆14回收，之后启动液压缸将两组伸缩杆向外侧伸长，从而将两组伸缩杆之间卡接的基底放入挤压层17的下方，之后再次启动电机一旋转传动杆14，将连照顾挤压层17之间清洗好的基底放置于基底台23的上方，启动电机二松开连接臂16从而将基底放置于基底台23之上；

步骤三：将基底台23取出，放入加热箱3中的辅助内环21中部，之后开启升降器19将加热炉18放下，放置于辅助内环21与辅助外环24之间，之后启动真空抽取机26将加热炉18中抽至真空，通过传输接头一20向加热炉18中添加惰性气体和含碳气体，启动电热圈22进行加热到一定温度通过沉积生长法让制备石墨烯，制备完成后开启传输接头二29将加热炉18的高温气体通过传热管27，启动循环水箱让热交换管28的充满循环水，利用传热管27的螺旋状结构与热交换管28进行热接触传递，之后气体进入过滤管30中，经过过滤管30中过滤层的吸附将惰性气体和反应气体进行吸附，之后从排风口4排出，当负压耗尽是启动抽气机31继续进行工作，之后将加热炉18开启将基底台23取出，真空抽取机26、温度传感器的型号分别为KDSX01-24、SXX24K-X1，完成整个装置的操作。

本发明通过设置清洗臂6，通过柜门8与折叠架12的连接将折叠架12拉伸展开并带动连接架11向外滑动，连接架11带动底座13向外滑动从而将连接臂16与挤压层17向外挤压从而伸出预处理柜2，之后将基底放入两组挤压层17中间，启动电机二转动带动传动轴15转动，将两组挤压层17向内挤压从而将基底抓住，之后关闭柜门8配合连接架11一并将清洗臂6推入预处理柜2中，之后启动底座13中的电机一将传动杆14向下旋转，开启旋转环7转动让清洗液与基底充分接触进行，实现了对基底的清洗预处理工作且清洗效果较高抓取过程也很稳定；通过设置基地台23，基地台23两侧均开设有卡槽，通过两组伸缩杆卡接，清洗完成后将传动杆14回收，之后启动液压缸将两组伸缩杆向外侧伸长，从而将两组伸缩杆之间卡接的基底放入挤压层17的下方，之后再次启动电机一旋转传动杆14，将连照顾挤压层17之间清洗好的基底放置于基底台23的上方，启动电机二松开连接臂16从而将基底放置于基底台23之上，减少对基底的触碰，在移动过程中只接触基地台23进行移动，避免与处理完的基底接触从而减少污染保证石墨烯质量；通过设置回收组件25，制备完成后开启传输接头二29将加热炉18的高温气体通过传热管27，启动循环水箱让热交换管28的充满循环水，利用传热管27的螺旋状结构与热交换管28进行热接触传递，之后气体进入过滤管30中，经过过滤管30中过滤层的吸附将惰性气体和反应气体进行吸附，之后从排风口4排出，当负压耗尽是启动抽气机31继续进行工作，实现了对热能的回收同时减少了反应气体的外泄，减少安全隐患。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，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，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。