CN112062122A - 一种基于cvd法制备石墨烯的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，涉及石墨烯技术领域，包括工作台，且工作台由台面及设置于该台面内侧的机箱构成，台面的表面分别安装有快速制冷机构和风冷装置，风冷装置主要由安装台、整流罩、风机、进气扇、风冷罩和冷却道构成，其中整流罩、风冷罩和冷却道之间依次连通固定，风机和进气扇安装于整流罩的内侧，风冷罩的尾部位置安装有温度传感器，且温度传感器与机箱内部控制模块相连接，能够对石墨烯的冷却辊进行自动装卸，能够充分有效的对石墨烯的冷却辊进行常规冷却，且能够随意控制冷却时间和温度，从而有效缩短石墨烯金属箔片的冷却时长，提高整体生产线效率。

Description

一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，具体讲是一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置。

背景技术

CVD法制备石墨烯简单易行，可以获得高质量的石墨烯，是工业量产大面积石墨烯的有效方法，其大概过程是，首先把基底金属箔片放入炉中，通入氢气和氩气或者氮气保护加热至1000℃左右，稳定温度，保持20min左右；然后停止通入保护气体，改通入碳源(甲烷)气体，大约30分钟左右反应完成；随后切断电源，关闭甲烷气体，并通入保护气体排净甲烷气体，在保护气体的环境下使石墨烯在冷却辊中进行降温，随后取出金属箔片，得到金属箔片上的石墨烯。

在冷却过程中，由于石墨烯的冷却辊相对较为密封使其导热性效果一般，从而使石墨烯金属箔片的冷却速度较慢、冷却时间较长，导致整条生产线效率降低，同时较长时间的金属箔片氧化过程延长，影响石墨烯成型的质量也会导致保护气体存在一定程度泄漏的可能。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，不仅能够对石墨烯的冷却辊进行自动装卸，同时能够充分有效的对石墨烯的冷却辊进行常规冷却，且能够随意控制冷却时间和温度，从而有效缩短石墨烯金属箔片的冷却时长，提高整体生产线效率，更为重要的是，防止保护气体过长造成泄漏和消耗，同时防止金属箔片氧化过程延长造成石墨烯存在质量问题。

本发明是这样实现的，构造一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，包括工作台，且工作台由台面及设置于该台面内侧的机箱构成，台面的表面分别安装有快速制冷机构和风冷装置，风冷装置主要由安装台、整流罩、风机、进气扇、风冷罩和冷却道构成，其中整流罩、风冷罩和冷却道之间依次连通固定，风机和进气扇安装于整流罩的内侧，风冷罩的尾部位置安装有温度传感器，且温度传感器与机箱内部控制模块相连接，风冷罩的内前侧安装有支架，支架的后端设有隔道，且隔道将风冷罩内部分隔为外风冷涵道和内风冷涵道；快速制冷机构主要由空压机、制冷剂储存罐、冷凝段和干燥瓶、压力表构成，空压机与制冷剂储存罐通过铜管连通。

进一步的，台面的一侧底部设有送料机构，送料机构主要由伸缩台、挂架、搭载机构和电机B构成，其中挂架固定连接于台面底部，且伸缩台搭挂于挂架顶部，电机B固定安装于台面底部，且其传动轴连接有螺杆，伸缩台一端的表面安装有定位螺套，螺杆与定位螺套之间相适配，伸缩台另一端向上延伸并设有搭载机构。

进一步的，外风冷涵道沿着隔道表面缠绕设置有蒸发管，隔道与蒸发管接触的位置设有环状的开口，且在其内侧缠绕设置有毛细管，且蒸发管与毛细管之间相连通。

进一步的，搭载机构包括上网架、下网架、电动推杆及电机A，上网架与下网架的尾部铰接，且上网架与下网架尾部向外延伸并通过电动推杆相铰接，电机A安装于伸缩台端部，且电机A的传动轴与下网架侧面的中心位置相连接。

进一步的，台面侧面设有冷凝段，且冷凝段由冷凝管、风扇和通阀构成，风冷装置的一侧安装有干燥瓶和压力表。

进一步的，风冷罩的内侧壁设有保温层，隔道尾部与风冷罩之间形成有高压出口。

进一步的，空压机还分别具有高压气管、高压液管、低压液管和低压气管，其中空压机通过高压气管与冷凝管一端相连接，冷凝管的另一端通过高压液管分别与通阀、压力表和干燥瓶相连接，干燥瓶通过高压液管与蒸发管一端相连接，蒸发管另一端通过低压气管回流至空压机中。

进一步的，挂架的内侧安装有对称的限位轮，伸缩台的底部开设有对称的限位槽，且限位轮在限位槽内保持滑动。

进一步的，风机的尾部设有支架，支架的一侧安装有除湿棒。

本发明的具体优点体现为：

优点1：通过设置的送料机构为自动驱动，需要冷却时将石墨烯的冷却辊通过搭载机构进行盛装，并由送料机构送入冷却道中进行风冷，从而使石墨烯的冷却辊表面温度降低，最后通过人工或者卸料机器人拿取，促使石墨烯的冷却辊持续进行降温并使石墨烯金属箔片的冷却速度提高，提高后续石墨烯剥离效率。

优点2：通过设置的电动推杆体型较小，且自配有电池和无线执行模块和收发模块并与机箱中的控制中心进行信号连接，控制电动推杆撑开和收缩后即可将上网架与下网架分别实现合拢和撑开，上网架和下网架由钨网制成，其耐热性和导热性较佳，能够将石墨烯的冷却辊进行夹持，同时由电机A可带动网架进行转动，循环冷却，提高冷却效率。

优点3：通过设置的限位槽可在限位轮顶部限位移动实现伸缩台保持平稳的伸缩，当电机B驱动螺杆进行转动使定位螺套携带伸缩台实现相对运动，通过机箱内的PLC控制***控制空压机、风扇、风机、电机B、电动推杆、电机A和电机B的控制端，实现自动装料和降温制冷。

附图说明

图1是本发明基于CVD法制备石墨烯的冷却装置结构示意图；

图2是本发明风冷装置的结构示意图；

图3是本发明中图2的剖面图；

图4是本发明送料机构的示意图；

图5是本发明快速制冷机构的俯视图；

图6是本发明图5的A-A示意图。

图例说明格式：快速制冷机构1、空压机11、高压气管111、高压液管112、低压液管113、低压气管114、制冷剂储存罐12、冷凝段13、冷凝管131、风扇132、通阀133、干燥瓶14、压力表15、风冷装置2、安装台20、整流罩21、风机22、进气扇23、风冷罩24、保温层241、毛细管242、蒸发管243、外风冷涵道25、内风冷涵道26、隔道261、除湿棒262、支架263、高压出口27、冷却道28、温度传感器29、送料机构3、伸缩台31、定位螺套311、限位槽312、挂架32、限位轮321、搭载机构33、上网架331、下网架332、电动推杆333、电机A334、电机B34、螺杆341、工作台4、机箱41、台面42。

具体实施方式

下面将结合附说明书附图对本发明进行详细说明，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；此外，术语“第一”、“第二”、“第三”“上、下、左、右”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。同时，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间机构间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明通过改进在此提供一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，如说明书附图所示，可以按照如下方式予以实施；包括工作台4，且工作台4由台面42及设置于该台面42内侧的机箱41构成，台面42的表面分别安装有快速制冷机构1和风冷装置2，风冷装置2主要由安装台20、整流罩21、风机22、进气扇23、风冷罩24和冷却道28构成，其中整流罩21、风冷罩24和冷却道28之间依次连通固定，风机22和进气扇23安装于整流罩21的内侧，风冷罩24的尾部位置安装有温度传感器29，且温度传感器29与机箱41内部控制模块相连接，风冷罩24的内前侧安装有支架263，支架263的后端设有隔道261，且隔道261将风冷罩24内部分隔为外风冷涵道25和内风冷涵道26；快速制冷机构1主要由空压机11、制冷剂储存罐12、冷凝段13和干燥瓶14、压力表15构成，空压机11与制冷剂储存罐12通过铜管连通。

本发明中，如图4所示，台面42的一侧底部设有送料机构3，送料机构3主要由伸缩台31、挂架32、搭载机构33和电机B34构成，其中挂架32固定连接于台面42底部，且伸缩台31搭挂于挂架32顶部，电机B34固定安装于台面42底部，且其传动轴连接有螺杆341，伸缩台31一端的表面安装有定位螺套311，螺杆341与定位螺套311之间相适配，伸缩台31另一端向上延伸并设有搭载机构33，通过设置的送料机构3为自动驱动，需要冷却时将石墨烯的冷却辊通过搭载机构33进行盛装，并由送料机构3送入冷却道28中进行风冷，从而使石墨烯的冷却辊表面温度降低，促使石墨烯的冷却辊持续进行降温并使石墨烯金属箔片的冷却速度提高，提高后续石墨烯剥离效率。

如图3所示，外风冷涵道25沿着隔道261表面缠绕设置有蒸发管243，隔道261与蒸发管243接触的位置设有环状的开口，且在其内侧缠绕设置有毛细管242，且蒸发管243与毛细管242之间相连通，通过设置的蒸发管243前段为多个毛细管242，当液态的制冷剂经毛细管242进入蒸发管243时空间突然增大、压力同时急剧减小，使液态的制冷剂发生汽化，变成气态低温的氟利昂,从而吸收大量的热量，使蒸发器蒸发管243的温度降低形成优秀的制冷效果；

风机22带动进气扇23将空气吸入，同时进气扇23的内侧为压气扇，提高空气吸入量，从而可通过改变风机22的功率控制冷却道28尾端冷气喷出量的大小。

如图4所示，搭载机构33包括上网架331、下网架332、电动推杆333及电机A334，上网架331与下网架332的尾部铰接，且上网架331与下网架332尾部向外延伸并通过电动推杆333相铰接，电机A334安装于伸缩台31端部，且电机A334的传动轴与下网架332侧面的中心位置相连接，通过设置的电动推杆333体型较小，且自配有电池和无线执行模块和收发模块并与机箱41中的控制中心进行信号连接，控制电动推杆333撑开和收缩后即可将上网架331与下网架332分别实现合拢和撑开，上网架331和下网架332由钨网制成，其耐热性和导热性较佳，能够将石墨烯的冷却辊进行夹持，同时由电机A334可带动网架进行转动，循环冷却，提高冷却效率。

如图1、5、6所示，台面42侧面设有冷凝段13，且冷凝段13由冷凝管131、风扇132和通阀133构成，风冷装置2的一侧安装有干燥瓶14和压力表15，当空压机11将气态的制冷剂压缩为高温高压的气态，通过冷凝管131进行冷却同时通过风扇132降温，经冷却后变成中温高压的液态制冷剂进入通阀133，通阀133为四通阀，中温高压的液态制冷剂随后通过高压液管112进入干燥瓶14中进行干燥，最后通过低压液管113进入毛细管242；

通阀133为一个立式的四通阀，分别与冷凝管131出口的高压液管112段、将通阀133与压力表15之间连接的高压液管112段、蒸发管242出口的低压气管114段、以及从回通阀133返回空压机11的低压气管114段分别进行连接，压力表15为立式压力表用于监测高压液管112内的压力是否正常，干燥瓶14为吸附式干燥罐将气液混合体(液体多)尽可能吸收。

如图3所示，风冷罩24的内侧壁设有保温层241，隔道261尾部与风冷罩24之间形成有高压出口27，通过设置的保温层341防止风冷罩24温度向外扩散，同时进气扇23的内侧为压气扇，将气流压入外风冷涵道25中，由于外风冷涵道25内壁的平滑构造使空气快速流通至尾部的高压出口27形成环形鼓风，同时内风冷涵道26中紧挨着蒸发管243的侧壁开设有环状孔，部分流动空气经过蒸发管243将冷气带出，喷涌而出的空气将冷气包裹在内，对其中的搭载机构33内的石墨烯冷却辊进行有效降温，同时通过温度传感器29将温度在机箱41侧面的显示屏上进行显示。

如图1、5、6所示，空压机11还分别具有高压气管111、高压液管112、低压液管113和低压气管114，其中空压机11通过高压气管111与冷凝管131一端相连接，冷凝管131的另一端通过高压液管112分别与通阀133、压力表15和干燥瓶14相连接，干燥瓶14通过高压液管112与蒸发管243一端相连接，蒸发管243另一端通过低压气管114回流至空压机11中，通过设置的空压机11将制冷剂储存罐12中的制冷剂进行压缩，同时使制冷剂压缩为高温高压的气态，并通过高压气管111送至冷凝管131通过风扇132进行冷却并压缩为液态，经冷却后的液态制冷剂变成中温高压通过高压液管112依次流经通阀133、压力表135和干燥瓶134，并通过干燥瓶134进行过滤与去湿，需要补充的是，干燥瓶134末端设置有膨胀阀，已经变为中温液态的制冷剂经膨胀阀节流降压，变成低温低压的气液混合体随后通过低压液管113吸收空气中的热量而汽化并进入毛细管242，由于毛细管242进入蒸发管243时的空间突然增大、压力减小，同时液态的氟利昂就会汽化吸收大量的热量使蒸发管243变冷，最后再通过低压气管114回回空压机11中继续压缩，继续循环进行制冷。

如图1、4所示，挂架32的内侧安装有对称的限位轮321，伸缩台31的底部开设有对称的限位槽312，且限位轮321在限位槽312内保持滑动，通过设置的限位槽312可在限位轮321顶部限位移动实现伸缩台31保持平稳的伸缩，当电机B34驱动螺杆341进行转动使定位螺套311携带伸缩台31实现相对运动，通过机箱41内的PLC控制***控制空压机11、风扇132、风机22、电机B34、电动推杆333、电机A334和电机B34的控制端，实现自动装料和降温制冷。

如图3所示，风机22的尾部设有支架263，支架263的一侧安装有除湿棒262，通过设置的除湿棒262内置为包裹有活性炭的吸附海绵，用于将蒸发管243产生的水气进行吸收。

综上所述；本发明所述基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，与现有制备石墨烯的冷却装置相比，不仅能够对石墨烯的冷却辊进行自动装卸，同时能够充分有效的对石墨烯的冷却辊进行常规冷却，且能够随意控制冷却时间和温度，从而有效缩短石墨烯金属箔片的冷却时长，提高整体生产线效率，更为重要的是，防止保护气体过长造成泄漏和消耗，同时防止金属箔片氧化过程延长造成石墨烯存在质量问题。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，包括工作台(4)，且工作台(4)由台面(42)及设置于该台面(42)内侧的机箱(41)构成，其特征在于：所述台面(42)的表面分别安装有快速制冷机构(1)和风冷装置(2)，所述风冷装置(2)主要由安装台(20)、整流罩(21)、风机(22)、进气扇(23)、风冷罩(24)和冷却道(28)构成，其中整流罩(21)、风冷罩(24)和冷却道(28)之间依次连通固定，所述风机(22)和进气扇(23)安装于整流罩(21)的内侧，所述风冷罩(24)的尾部位置安装有温度传感器(29)，且温度传感器(29)与机箱(41)内部控制模块相连接，所述风冷罩(24)的内前侧安装有支架(263)，支架(263)的后端设有隔道(261)，且所述隔道(261)将风冷罩(24)内部分隔为外风冷涵道(25)和内风冷涵道(26)；所述快速制冷机构(1)主要由空压机(11)、制冷剂储存罐(12)、冷凝段(13)和干燥瓶(14)、压力表(15)构成，所述空压机(11)与制冷剂储存罐(12)通过铜管连通。

2.根据权利要求1所述一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，其特征在于：所述台面(42)的一侧底部设有送料机构(3)，所述送料机构(3)主要由伸缩台(31)、挂架(32)、搭载机构(33)和电机B(34)构成，其中挂架(32)固定连接于台面(42)底部，且伸缩台(31)搭挂于挂架(32)顶部，电机B(34)固定安装于台面(42)底部，且其传动轴连接有螺杆(341)，伸缩台(31)一端的表面安装有定位螺套(311)，所述螺杆(341)与定位螺套(311)之间相适配，所述伸缩台(31)另一端向上延伸并设有搭载机构(33)。

3.根据权利要求1所述一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，其特征在于：所述外风冷涵道(25)沿着隔道(261)表面缠绕设置有蒸发管(243)，所述隔道(261)与蒸发管(243)接触的位置设有环状的开口，且在其内侧缠绕设置有毛细管(242)，且所述蒸发管(243)与毛细管(242)之间相连通。

4.根据权利要求2所述一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，其特征在于：所述搭载机构(33)包括上网架(331)、下网架(332)、电动推杆(333)及电机A(334)，所述上网架(331)与下网架(332)的尾部铰接，且上网架(331)与下网架(332)尾部向外延伸并通过电动推杆(333)相铰接，所述电机A(334)安装于伸缩台(31)端部，且电机A(334)的传动轴与下网架(332)侧面的中心位置相连接。

5.根据权利要求1所述一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，其特征在于：所述台面(42)侧面设有冷凝段(13)，且冷凝段(13)由冷凝管(131)、风扇(132)和通阀(133)构成，所述风冷装置(2)的一侧安装有干燥瓶(14)和压力表(15)。

6.根据权利要求1所述一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，其特征在于：所述风冷罩(24)的内侧壁设有保温层(241)，所述隔道(261)尾部与风冷罩(24)之间形成有高压出口(27)。

7.根据权利要求5所述一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，其特征在于：所述空压机(11)还分别具有高压气管(111)、高压液管(112)、低压液管(113)和低压气管(114)，其中空压机(11)通过高压气管(111)与冷凝管(131)一端相连接，所述冷凝管(131)的另一端通过高压液管(112)分别与通阀(133)、压力表(15)和干燥瓶(14)相连接，所述干燥瓶(14)通过高压液管(112)与蒸发管(243)一端相连接，所述蒸发管(243)另一端通过低压气管(114)回流至空压机(11)中。

8.根据权利要求2所述一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，其特征在于：所述挂架(32)的内侧安装有对称的限位轮(321)，所述伸缩台(31)的底部开设有对称的限位槽(312)，且所述限位轮(321)在限位槽(312)内保持滑动。

9.根据权利要求1所述一种基于CVD法制备石墨烯的冷却装置，其特征在于：所述风机(22)的尾部设有支架(263)，所述支架(263)的一侧安装有除湿棒(262)。

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