一种石墨烯屏蔽电缆加工设备及加工方法

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，具体为一种石墨烯屏蔽电缆加工设备及加工方法。

背景技术

石墨是一种由碳原子组成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。

零能隙的半导体主要是单层石墨烯，这种电子结构会严重影响到气体分子在其表面上的作用。单层石墨烯较体相石墨表面反应活性增强的功能是由石墨烯的氢化反应和氧化反应结果显示出来的，说明石墨烯的电子结构可以调变其表面的活性。另外，石墨烯的电子结构可以通过气体分子吸附的诱导而发生相应的变化，其不但对载流子的浓度进行改变，同时可以掺杂不同的石墨烯。

屏蔽电缆是在传输电缆外加屏蔽层方式形成的抗外界电磁干扰能力的电缆，通常由导体、屏蔽层、绝缘层、屏蔽层和护套组成。其中，这种电缆的屏蔽层大多采用编织成网状的金属线或采用金属薄膜，有单屏蔽和多屏蔽的多种不同方式。

单屏蔽是指单一的屏蔽网或屏蔽膜，其中可包裹一条或多条导线。多屏蔽方式是多个屏蔽网，屏蔽膜共处于一条电缆中。有的用于隔绝导线之间的电磁干扰，有的是为了加强屏蔽效果而采用的双层屏蔽。屏蔽的作用机理是将屏蔽层接地使之隔绝外接对导线的感应干扰电压。

而屏蔽层材料是近些年来人们关注和研究的热点。其中，由于石墨烯具有高的比表面积、电导率、导热率和良好的力学性能以及高电磁屏蔽特性，所以，也能应用于屏蔽电缆中上。

石墨烯屏蔽电缆在加工过程中，需要在电缆上设置石墨烯屏蔽层；石墨烯屏蔽层的形成方式有多种，其中一种形成方式是在绝缘带上涂布预先制备好的石墨烯屏蔽料，在屏蔽层制造完成后，再在电缆上进行绕包，从而形成石墨烯屏蔽层。

但是，现有的一些材料涂布装置在进行涂布时，通常是采用涂抹辊等结构，材料落到涂抹辊的表面，并随着绝缘带的运动而转动，从而使涂抹辊表面上的材料转移到绝缘带上，但是涂布辊的长度通常大于绝缘带的宽度，在涂抹过程中，多余的材料会从绝缘带的两侧下落，导致材料浪费等。

基于此，本发明设计了一种石墨烯屏蔽电缆加工设备及加工方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯屏蔽电缆加工设备及加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯屏蔽电缆加工设备，包括位于左右两侧的多个收卷轮和放卷轮，收卷轮和放卷轮一一对应，且对应的收卷轮和放卷轮上设有同一个绝缘带，并分别连接有电机，绝缘带的上方设有水平的固定板，固定板的左端向外延伸至收卷轮处，并设为弧形，且弧形段的圆心与收卷轮的中心重合，固定板的左侧段顶面固定有风机，底面固定有多个风管，风管的底部沿长度方向均匀设有多个出风口，风管与风机连接，且左侧段水平，右侧段对应设为弧形；

固定板的右侧段上固定有储料箱，储料箱的底部设为斗状，且底面中心处固定有下料管，下料管的左侧设有出料组件，且对应出料组件和风管右侧端之间的固定板两侧对称固定有竖直的侧板，侧板对应绝缘带的上方位置设有匀料组件。

优选的，出料组件包括与固定板固定板连接的活塞箱，活塞箱的底部右侧连通固定的进料管，并通过进料管与下料管的底部连通，活塞箱的底部左侧连通固定有出料管，出料管的左侧固定有主料管，且进料管和出料管中均设有单向阀，使材料只能沿进料管进入活塞箱中，并沿出料管排出，主料管上均匀固定有多个分料管，且分料管的底端朝下，并位于对应的绝缘带上方；

活塞箱中滑动连接有活塞板，活塞板的顶板对称固定有两个竖直的活塞杆，活塞箱的内侧壁上对应活塞杆的位置固定有凸台，两个活塞杆穿过对应的凸台，并共同固定有压板，压板的顶底面和凸台的顶面之间设有弹簧，且压板的顶面设有凸轮，凸轮连接有电机，电机固定于活塞箱的侧壁上。

优选的，匀料组件包括竖直固定于两个侧板底部之间的匀料板，且匀料板包括多个均匀设置且相互固定的V形板，每个V形板位于对应的绝缘带正上方，且V形板的尖端部朝右，每个V形板的两侧段上对称套接有竖直的挡板，且挡板沿V形板对应侧的倾斜段滑动连接，位于同一个V形板上的两个挡板的顶部共同连接有调节组件，多个调节组件的顶部共同连接有驱动组件。

优选的，调节组件包括U形的调节卡板，调节卡板的开口朝下，且挡板的顶部滑动连接于调节卡板中，调节卡板的顶部固定有限位块，固定板上对应设有限位槽，且限位块滑动连接于限位槽，顶端伸出限位槽，并固定连接有限位板，通过限位块和限位板，使调节卡板只能沿限位槽方向滑动，对应的两个调节卡板相对侧面上分别固定有调节齿条，两个调节齿条之间啮合有同一个调节齿轮，调节齿轮与固定板转动连接，且多个调节齿轮与同一个驱动组件连接。

优选的，驱动组件包括与调节齿轮中心处固定连接的驱动轴，调节齿轮通过驱动轴与固定板转动连接，且驱动轴的顶端伸出固定板，并固定有齿形带轮，多个齿形带轮共同连接有有同一个齿形传动带，其中一个齿形带轮的顶部同轴固定有第一锥齿轮，第一锥齿轮啮合有第二锥齿轮，第二锥齿轮连接有电机，且电机固定于固定板的顶部。

优选的，两个侧板的底部之间设有两个平行的支撑轮，支撑轮的两端分别与两侧的侧板转动连接，支撑轮的顶部与绝缘带的底面接触，且匀料组件位于两个支撑轮之间，通过支撑轮为绝缘带提供支撑作用，使绝缘带的位置保持水平，并靠近匀料板，以便后续进行匀料。

优选的，储料箱的内腔中间设有搅拌轴，搅拌轴上沿轴向和径向均匀设置有多个搅拌叶，搅拌轴的顶部与储料箱的顶面转动连接，且顶端伸出储料箱，并连接有电机。

优选的，储料箱的顶面上沿圆周方向均匀固定有多个进料箱，且进料箱的底部伸入储料箱中，进料箱的内腔上部设有进料斗，进料斗的底面中间设有进料口，进料箱的中部对应进料口处设有筛选组件，且下部设有封口组件；

筛选组件包括位于进料口外侧的转动筒，转动筒与进料箱的的侧壁转动，且转动筒的外侧壁上部沿圆周方向均匀固定有齿牙，并通过齿牙啮合有转动齿轮，且转动齿轮连接有电机，转动筒中偏心固定有筛筒，筛筒中固定有筛网，进料口的底端伸入筛筒中，并与筛网接触。

优选的，封口组件包括固定于进料箱下部的下料台，下料台的顶面中心处设有下料口，且下料台的顶面向下料口处倾斜，下料台的底面两侧对称倾斜，且中部高于两侧，下料台的下方对应设有V形的封口板，且封口板两侧的倾斜角度与下料台底面两侧的倾斜角度相同；

进料箱的底部中间固定有固定腔，固定腔的顶面两侧对应设为倾斜面，封口板的底面两侧对称固定有竖直的弹簧杆，弹簧杆的底端伸入固定腔中，并共同固定有弹簧板，弹簧板的顶面两侧和固定腔的顶面之间设有弹簧，且弹簧板的顶面中间固定有第一电磁铁，固定腔的内腔中间对应固定有第二电磁铁，第一电磁铁和第二电磁铁电连接有电源开关。

一种基于石墨烯屏蔽电缆加工设备的加工方法，包括以下步骤：

S1、向储料箱中放入石墨烯材料，启动出料组件，使材料由下料管排出，落到对应的绝缘带上；

S2、启动放卷轮和收卷轮的电机，使绝缘带均匀移动，从而使材料均匀落到绝缘带上，并经过匀料组件，使材料在绝缘带的顶面均匀涂布；

S3、启动风机，通过风管和出风口向外送风，涂布有石墨烯材料的绝缘带随着收卷轮和放卷轮的转动，继续向左侧运动，并运动至风管处，从而通过风管对绝缘带上的石墨烯材料进行风干，加快材料固化；

S4、绝缘带涂覆完成，并卷绕于收卷轮上，从而完成屏蔽电缆的石墨烯屏蔽层的制备。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过启动出料组件的电机，使凸轮与弹簧配合，带动活塞板上下往复移动，使材料由下料管进入活塞箱中，再排出至分料管中，石墨烯材料通过分料管间歇地排出，并均匀落到对应的绝缘带上；

2、本发明通过匀料板的底部使材料均匀平铺于绝缘带的顶面上，并通过两侧的挡板，避免材料落到绝缘带的外部导致材料浪费等问题，并在绝缘带运动过程中，通过匀料板的尖端部将多余材料向两侧推开，便于材料的均匀分布；

3、本发明通过驱动驱动使多个调节齿轮转动，并通过调节齿条使对应的调节卡板带动挡板移动，从而调节对应的两个挡板之间的距离，以便适应不同宽度的绝缘带，并且通过匀料板的形状以及多个分料管的设置，可同时对多个绝缘带进行石墨烯材料的涂布加工，提高加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明活塞箱的结构示意图；

图3为本发明匀料板和侧板的位置意图；

图4为本发明调节卡板的结构示意图；

图5为本发明匀料板和挡板的位置示意图；

图6为本发明匀料板的结构示意图；

图7为本发明储料箱的结构示意图；

图8为本发明进料箱的结构示意图；

图9为本发明转动筒的结构示意图；

图10为本发明固定腔的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-放卷轮，101-收卷轮，102-绝缘带；

2-固定板，201-风机，202-风管，203-侧板，204-支撑轮，205-限位槽；

3-活塞箱，301-凸轮，302-进料管，303-出料管，304-主料管，305-分料管，306-活塞板，307-活塞杆，308-压板；

4-储料箱，401-下料管，402-搅拌轴，403-搅拌叶；

5-匀料板，501-挡板，502-调节卡板，503-限位块，504-限位板，505-调节齿条，506-调节齿轮，507-第一锥齿轮；

6-进料箱，601-进料斗，602-进料口，603-筛网，604-下料台，605-下料口，606-筛筒，607-转动筒，608-转动齿轮；

7-封口板，701-固定腔，702-弹簧杆，703-弹簧板，704-第一电磁铁，705-第二电磁铁。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施例一

请参阅附图，本发明提供一种技术方案：一种石墨烯屏蔽电缆加工设备，包括位于左右两侧的多个收卷轮101和放卷轮1，收卷轮101和放卷轮1一一对应，且对应的收卷轮101和放卷轮1上设有同一个绝缘带102，并分别连接有电机，绝缘带102的上方设有水平的固定板2，固定板2的左端向外延伸至收卷轮101处，并设为弧形，且弧形段的圆心与收卷轮101的中心重合，固定板2的左侧段顶面固定有风机201，底面固定有多个风管202，风管202的底部沿长度方向均匀设有多个出风口，风管202与风机201连接，且左侧段水平，右侧段对应设为弧形；

固定板2的右侧段上固定有储料箱4，储料箱4的底部设为斗状，且底面中心处固定有下料管401，下料管401的左侧设有出料组件，且对应出料组件和风管202右侧端之间的固定板2两侧对称固定有竖直的侧板203，侧板203对应绝缘带102的上方位置设有匀料组件。

一种基于石墨烯屏蔽电缆加工设备的加工方法，包括以下步骤：

S1、向储料箱4中放入石墨烯材料，启动出料组件，使材料由下料管401排出，落到对应的绝缘带102上；

S2、启动放卷轮1和收卷轮101的电机，使绝缘带102均匀移动，从而使材料均匀落到绝缘带102上，并经过匀料组件，使材料在绝缘带102的顶面均匀涂布；

S3、启动风机201，通过风管202和出风口向外送风，涂布有石墨烯材料的绝缘带102随着收卷轮101和放卷轮1的转动，继续向左侧运动，并运动至风管202处，从而通过风管202对绝缘带102上的石墨烯材料进行风干，加快材料固化；

S4、绝缘带102涂覆完成，并卷绕于收卷轮101上，从而完成屏蔽电缆的石墨烯屏蔽层的制备，以便后续进行屏蔽层的绕包加工。

实施例二

本实施例的结构与实施例一基本相同，不同之处在于，出料组件包括与固定板2固定板2连接的活塞箱3，活塞箱3的底部右侧连通固定的进料管302，并通过进料管302与下料管401的底部连通，活塞箱3的底部左侧连通固定有出料管303，出料管303的左侧固定有主料管304，且进料管302和出料管303中均设有单向阀，使材料只能沿进料管302进入活塞箱3中，并沿出料管303排出，主料管304上均匀固定有多个分料管305，且分料管305的底端朝下，并位于对应的绝缘带102上方；

活塞箱3中滑动连接有活塞板306，活塞板306的顶板对称固定有两个竖直的活塞杆307，活塞箱3的内侧壁上对应活塞杆307的位置固定有凸台，两个活塞杆307穿过对应的凸台，并共同固定有压板308，压板308的顶底面和凸台的顶面之间设有弹簧，且压板308的顶面设有凸轮301，凸轮301连接有电机，电机固定于活塞箱3的侧壁上。

匀料组件包括竖直固定于两个侧板203底部之间的匀料板5，且匀料板5包括多个均匀设置且相互固定的V形板，每个V形板位于对应的绝缘带102正上方，且V形板的尖端部朝右，每个V形板的两侧段上对称套接有竖直的挡板501，且挡板501沿V形板对应侧的倾斜段滑动连接，位于同一个V形板上的两个挡板501的顶部共同连接有调节组件，多个调节组件的顶部共同连接有驱动组件。

调节组件包括U形的调节卡板502，调节卡板502的开口朝下，且挡板501的顶部滑动连接于调节卡板502中，调节卡板502的顶部固定有限位块503，固定板2上对应设有限位槽205，且限位块503滑动连接于限位槽205，顶端伸出限位槽205，并固定连接有限位板504，通过限位块503和限位板504，使调节卡板502只能沿限位槽205方向滑动，对应的两个调节卡板502相对侧面上分别固定有调节齿条505，两个调节齿条505之间啮合有同一个调节齿轮506，调节齿轮506与固定板2转动连接，且多个调节齿轮506与同一个驱动组件连接。

驱动组件包括与调节齿轮506中心处固定连接的驱动轴，调节齿轮506通过驱动轴与固定板2转动连接，且驱动轴的顶端伸出固定板2，并固定有齿形带轮，多个齿形带轮共同连接有有同一个齿形传动带，其中一个齿形带轮的顶部同轴固定有第一锥齿轮507，第一锥齿轮507啮合有第二锥齿轮，第二锥齿轮连接有电机，且电机固定于固定板2的顶部。

当出料组件工作时，启动出料组件的电机，使凸轮301转动，并与弹簧配合，使压板308带动活塞杆307和活塞板306上下往复移动，使材料由下料管401和进料管302进入活塞箱3中，并通过出料管303和主料管304运动至分料管305中，石墨烯材料通过分料管305间歇地排出，并均匀落到对应的绝缘带102上；

当绝缘带102运动至匀料组件处时，通过匀料板5的底部使材料均匀平铺于绝缘带102的顶面上，并通过两侧的挡板501避免材料落到绝缘带102的外部，导致材料浪费，并在绝缘带102运动过程中，通过匀料板5的尖端部将多余材料向两侧推开，便于材料的均匀分布；

当需要根据绝缘带的宽度调整两个挡板501之间的距离时，启动驱动组件的电机，并通过第二锥齿轮使第一锥齿轮507转动，然后通过多个齿形带轮和齿形传动带的传动，使多个调节齿轮506转动，从而使对应的两个调节齿条505带动调节卡板502同时向内或同时外移动，并带动挡板501移动，从而调节对应的两个挡板501之间的距离，以便适应不同宽度的绝缘带，且本申请可同时对多个绝缘带进行石墨烯材料的涂布加工，提高加工效率。

实施例三

本实施例的结构与实施例二基本相同，不同之处在于，储料箱4的内腔中间设有搅拌轴402，搅拌轴402上沿轴向和径向均匀设置有多个搅拌叶403，搅拌轴402的顶部与储料箱4的顶面转动连接，且顶端伸出储料箱4，并连接有电机。

向储料箱4中投入石墨烯粉料、粘合剂、水以及其他添加材料等，启动搅拌轴402的电机，使搅拌轴402带动搅拌叶403转动，对材料进行充分混合，以便制备石墨烯材料，便于后续进行绝缘带102的涂覆加工，可在储料箱4的侧壁中设有电加热层，且电加热层电连接有电源和开关，并通过电加热层对材料进行加热，使材料融合，其中，在容器壁面中设置加热层，是本领域常用技术手段，本申请对其不再进行赘述。

实施例四

本实施例的结构与实施例三基本相同，不同之处在于，储料箱4的顶面上沿圆周方向均匀固定有多个进料箱6，且进料箱6的底部伸入储料箱4中，进料箱6的内腔上部设有进料斗601，进料斗601的底面中间设有进料口602，进料箱6的中部对应进料口602处设有筛选组件，且下部设有封口组件；

筛选组件包括位于进料口602外侧的转动筒607，转动筒607与进料箱6的的侧壁转动，且转动筒607的外侧壁上部沿圆周方向均匀固定有齿牙，并通过齿牙啮合有转动齿轮608，且转动齿轮608连接有电机，转动筒607中偏心固定有筛筒606，筛筒606中固定有筛网603，进料口602的底端伸入筛筒606中，并与筛网603接触。

封口组件包括固定于进料箱6下部的下料台604，下料台604的顶面中心处设有下料口605，且下料台604的顶面向下料口605处倾斜，下料台604的底面两侧对称倾斜，且中部高于两侧，下料台604的下方对应设有V形的封口板7，且封口板7两侧的倾斜角度与下料台604底面两侧的倾斜角度相同；

进料箱6的底部中间固定有固定腔701，固定腔701的顶面两侧对应设为倾斜面，封口板7的底面两侧对称固定有竖直的弹簧杆702，弹簧杆702的底端伸入固定腔701中，并共同固定有弹簧板703，弹簧板703的顶面两侧和固定腔701的顶面之间设有弹簧，且弹簧板703的顶面中间固定有第一电磁铁704，固定腔701的内腔中间对应固定有第二电磁铁705，第一电磁铁704和第二电磁铁705电连接有电源开关。

通过进料箱6添加石墨烯粉料或其他颗粒状材料时，材料通过进料斗601和进料口602落到筛网603上，使材料通过筛网603进行过滤，除去杂质等，通过电机使转动齿轮608转动，并通过齿牙使转动筒607转动，从而使转动筒607带动筛筒606和筛网603转动，筛筒606和筛网603相对于转动筒607和下料口605偏心设置，使筛网603相对于材料运动，加快材料过滤效果；

通过过滤的材料沿下料台604顶面进入下料口605中，并落到封口板7上，沿封口板7两侧的倾斜面下落，进入储料箱4中，以便后续混合，当材料筛选完成后，固定腔701中的第一电磁铁704和第二电磁铁705通电相吸，使弹簧板703压缩弹簧，带动弹簧杆702和封口板7上移，使封口板7的顶面与下料台604的底面接触，从而将下料口605封闭，停止进料，此外，在进行加热时，封口还可以避免后续加热时的热量从下料口605向外扩散，减小热量浪费。

实施例五

本实施例的结构与实施例二基本相同，不同之处在于，两个侧板203的底部之间设有两个平行的支撑轮204，支撑轮204的两端分别与两侧的侧板203转动连接，支撑轮204的顶部与绝缘带102的底面接触，且匀料组件位于两个支撑轮204之间，通过支撑轮204为绝缘带102提供支撑作用，使绝缘带102的位置保持水平，并靠近匀料板5，以便后续进行匀料。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。