CN210528490U - 一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，包括底板、搅拌单元、配比单元、监测单元和加热单元，底板的上表面中部固定连接有反应筒，反应筒的侧壁内部设置有空腔，底板的上表面设有四个对称分布的支柱，支柱的上表面均与环形台板的下表面固定连接，底板的上表面固定连接有电动推杆，电动推杆位于反应筒的外侧，电动推杆的上表面设置有连接板，搅拌单元设置于连接板的下表面，配比单元设置于环形台板的上端，监测单元设置于反应筒的内部，加热单元设置于空腔的内部，该纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，结构新颖，功能多样，自动化程度高，可依次完成多到制备工序，减少了人工的劳动强度，使用方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及气凝胶制备技术领域，具体为一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置。
背景技术
纳米二氧化硅气凝胶是一种新型轻质多孔材料，具有低密度、高孔隙率、低热导率和高透光率、低折射率和低的声传播速度，是一种新型高效透光隔热保温和隔音材料。本产品具有高透光率和低热导率，特别适合用于太阳能光热低温平板热水器、中温平板集热器、建筑玻璃窗等既要求透光又要求高效保温的运用场所，现有的纳米二氧化硅气凝胶装置功能单一，多为人工添加原材料进行制备，由于纳米二氧化硅气凝胶制备所需原料较多且需要按一定的比例配置，严重增加了人们的劳动强度，配比精度不高，影响产品质量，而且制备过程中需要移动装置，过程繁琐，为此，我们提出了一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置解决上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，结构新颖，功能多样，自动化程度高，可依次完成多到制备工序，减少了人工的劳动强度，使用方便，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，包括底板、搅拌单元、配比单元、监测单元和加热单元；
底板：所述底板的上表面中部固定连接有反应筒，所述反应筒的侧壁内部设置有空腔，所述底板的上表面设有四个对称分布的支柱，所述支柱的上表面均与环形台板的下表面固定连接，所述底板的上表面固定连接有电动推杆，所述电动推杆位于反应筒的外侧，所述电动推杆的上表面设置有连接板；
搅拌单元：所述搅拌单元设置于连接板的下表面；
配比单元：所述配比单元设置于环形台板的上端；
监测单元：所述监测单元设置于反应筒的内部；
加热单元：所述加热单元设置于空腔的内部；
其中：还包括PLC控制器，所述PLC控制器固定连接于环形台板的上表面，所述PLC控制器的输入端电连接外部电源，所述PLC控制器的输出端电连接电动推杆的输入端，采用正硅酸乙酯作为制备硅气凝胶的前驱体，八个储液罐中分别存放正硅酸乙酯、丙酮、无水乙醇、水、稀盐酸、稀氨水、三甲基硅烷和正己烷，通过PLC控制器分别打开硅酸乙酯、丙酮、无水乙醇和水所在储液罐对应的数显流量控制阀，使其以一定的比例混合，通过PLC控制器打开电机，电机通过转轴带动搅拌叶片旋转，对混合溶液进行搅拌，搅拌均匀后通过PLC控制器打开稀盐酸所在储液罐对应的数显流量控制阀加入稀盐酸，并通过PH测量仪检测溶液的PH，PH达到所需标准后PLC控制器关闭稀盐酸所在储液罐对应的数显流量控制阀使溶液进行反应，然后打开稀氨水所在储液罐对应的数显流量控制阀加入稀氨水调整PH为中性，然后通过PLC控制器打开电动推杆，电动推杆带动连接板上升，连接板带动搅拌叶片、转轴和电机上升至反应筒上方，PLC控制器打开电热丝并通过温度传感器实时检测加热温度，电热丝通电发热对混合液进行加热使溶液进行静置老化成为凝胶，老化完成后通过PLC控制器分别打开三甲基硅烷和正己烷所在储液罐对应的数显流量控制阀，加入三甲基硅烷和正己烷进行表面疏水处理，最后通过电热丝通电加热进行烘干制得纳米二氧化硅气凝胶，该纳米二氧化硅气凝胶的制备装置结构新颖，功能多样，自动化程度高，可依次完成多到制备工序，减少了人工的劳动强度，使用方便。
进一步的，所述搅拌单元包括搅拌叶片、转轴和电机，所述电机的下表面与连接板的上表面左端固定连接，所述电机的输出轴穿过连接板左端的通孔，所述电机的输出轴与转轴的上端固定连接，所述转轴位于反应筒的内部，所述搅拌叶片为螺旋结构，所述搅拌叶片的内弧面与转轴的外弧面固定连接，所述搅拌叶片的中部设置有均匀分布的通孔，所述电机的输入端电连接PLC控制器的输出端，加速混合速率，提高反应速度。
进一步的，所述配比单元包括储液罐、输送管、数显流量控制阀，所述储液罐有八个且等角度设置于环形台板的上表面，所述输送管的进液口与储液罐的出液口固定连接，所述输送管穿过反应筒的侧壁并延伸至反应筒的底端，所述数显流量控制阀串联于输送管的上端，所述数显流量控制阀与PLC控制器双向电连接，对制备二氧化硅气凝胶的原料进行自动配比混合。
进一步的，所述监测单元包括PH测量仪和温度传感器，所述PH测量仪和温度传感器均与反应筒的侧壁内部固定连接，所述PH测量仪和温度传感器的输出端均电连接PLC控制器的输入端，对制备过程中的PH和温度进行监测，便于调节。
进一步的，所述加热单元包括电热丝和保温板，所述电热丝呈螺旋状设置于空腔的内部，所述保温板固定连接于空腔的底部，所述保温板位于电热丝的外侧，所述电热丝的输入端电连接PLC控制器的输出端，对反应筒进行加热，便于加速反应和干燥。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，具有以下好处：
1、采用正硅酸乙酯作为制备硅气凝胶的前驱体，八个储液罐中分别存放正硅酸乙酯、丙酮、无水乙醇、水、稀盐酸、稀氨水、三甲基硅烷和正己烷，通过PLC控制器分别打开硅酸乙酯、丙酮、无水乙醇和水所在储液罐对应的数显流量控制阀，使其以一定的比例混合，通过PLC控制器打开电机，电机通过转轴带动搅拌叶片旋转，对混合溶液进行搅拌，搅拌均匀后通过PLC控制器打开稀盐酸所在储液罐对应的数显流量控制阀加入稀盐酸，并通过PH测量仪检测溶液的PH，PH达到所需标准后PLC控制器关闭稀盐酸所在储液罐对应的数显流量控制阀使溶液进行反应，然后打开稀氨水所在储液罐对应的数显流量控制阀加入稀氨水调整PH为中性，然后通过PLC控制器打开电动推杆，电动推杆带动连接板上升，连接板带动搅拌叶片、转轴和电机上升至反应筒上方，PLC控制器打开电热丝并通过温度传感器实时检测加热温度，电热丝通电发热对混合液进行加热使溶液进行静置老化成为凝胶，老化完成后通过PLC控制器分别打开三甲基硅烷和正己烷所在储液罐对应的数显流量控制阀，加入三甲基硅烷和正己烷进行表面疏水处理，最后通过电热丝通电加热进行烘干制得纳米二氧化硅气凝胶，该纳米二氧化硅气凝胶的制备装置结构新颖，功能多样，自动化程度高，可依次完成多到制备工序，减少了人工的劳动强度，使用方便。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图中：1底板、2反应筒、3支柱、4环形台板、5 PLC控制器、6搅拌单元、61搅拌叶片、62转轴、63电机、7配比单元、71储液罐、72输送管、73数显流量控制阀、8监测单元、81PH测量仪、82温度传感器、9加热单元、91电热丝、92保温板、10电动推杆、11连接板、12空腔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，包括底板1、搅拌单元6、配比单元7、监测单元8和加热单元9；
底板1：底板1的上表面中部固定连接有反应筒2，反应筒2的侧壁内部设置有空腔12，底板1的上表面设有四个对称分布的支柱3，支柱3的上表面均与环形台板4的下表面固定连接，底板1的上表面固定连接有电动推杆10，电动推杆10位于反应筒2的外侧，电动推杆10的上表面设置有连接板11。
搅拌单元6：搅拌单元6包括搅拌叶片61、转轴62和电机63，电机63的下表面与连接板11的上表面左端固定连接，电机63的输出轴穿过连接板11左端的通孔，电机63的输出轴与转轴62的上端固定连接，转轴62位于反应筒2的内部，搅拌叶片61为螺旋结构，搅拌叶片61的内弧面与转轴62的外弧面固定连接，搅拌叶片61的中部设置有均匀分布的通孔，电机63通过转轴62带动搅拌叶片61旋转，对混合溶液进行搅拌，加速混合速率，提高反应速度。
配比单元7：配比单元7包括储液罐71、输送管72、数显流量控制阀73，储液罐71有八个且等角度设置于环形台板4的上表面，八个储液罐71中分别存放正硅酸乙酯、丙酮、无水乙醇、水、稀盐酸、稀氨水、三甲基硅烷和正己烷，正硅酸乙酯、丙酮、无水乙醇和水为制备纳米二氧化硅气凝胶的原材料，稀盐酸和稀氨水用于调节制备过程中的PH值，三甲基硅烷和正己烷分别作为表面疏水处理的成分和溶剂，输送管72的进液口与储液罐71的出液口固定连接，输送管72穿过反应筒2的侧壁并延伸至反应筒2的底端，数显流量控制阀73串联于输送管72的上端，数显流量控制阀73与PLC控制器5双向电连接，数显流量控制阀73内的传感发讯器与流量机芯内的叶轮感应检测液体流量，并将信号传送给PLC控制器5，当PLC控制器5检测到流量达到设定值时关闭流量控制阀73内部的自动阀芯，对制备二氧化硅气凝胶的原料进行自动配比混合。
监测单元8：监测单元8包括PH测量仪81和温度传感器82，PH测量仪81和温度传感器82均与反应筒2的侧壁内部固定连接，对制备过程中的PH和温度进行监测，便于调节。
加热单元9：加热单元9包括电热丝91和保温板92，电热丝91呈螺旋状设置于空腔12的内部，保温板92固定连接于空腔12的底部，保温板92位于电热丝91的外侧，对反应筒2进行加热，便于加速反应和干燥，保温板92用于对内部进行保温隔热。
其中：还包括PLC控制器5，PLC控制器5固定连接于环形台板4的上表面，PLC控制器5的输入端电连接外部电源，PLC控制器5的输出端分别电连接电机63、电热丝91和电动推杆10的输入端，PH测量仪81和温度传感器82的输出端均电连接PLC控制器5的输入端。
在使用时：采用正硅酸乙酯作为制备硅气凝胶的前驱体，八个储液罐71中分别存放正硅酸乙酯、丙酮、无水乙醇、水、稀盐酸、稀氨水、三甲基硅烷和正己烷，通过PLC控制器5分别打开硅酸乙酯、丙酮、无水乙醇和水所在储液罐71对应的数显流量控制阀73，数显流量控制阀73内的传感发讯器与流量机芯内的叶轮感应检测液体流量，并将信号传送给PLC控制器5，当PLC控制器5检测到流量达到设定值时关闭流量控制阀73内部的自动阀芯，使其以一定的比例混合，通过PLC控制器5打开电机63，电机63通过转轴62带动搅拌叶片61旋转，对混合溶液进行搅拌，搅拌均匀后通过PLC控制器5打开稀盐酸所在储液罐71对应的数显流量控制阀73加入稀盐酸，并通过PH测量仪81检测溶液的PH，PH达到所需标准后PLC控制器5关闭稀盐酸所在储液罐71对应的数显流量控制阀73使溶液进行反应，然后打开稀氨水所在储液罐71对应的数显流量控制阀73加入稀氨水调整PH为中性，然后通过PLC控制器5打开电动推杆10，电动推杆10带动连接板11上升，连接板11带动搅拌叶片61、转轴62和电机63上升至反应筒2上方，PLC控制器5打开电热丝91并通过温度传感器82实时检测加热温度，电热丝91通电发热对混合液进行加热使溶液进行静置老化成为凝胶，老化完成后通过PLC控制器5分别打开三甲基硅烷和正己烷所在储液罐71对应的数显流量控制阀73，加入三甲基硅烷和正己烷进行表面疏水处理，最后通过电热丝91通电加热进行烘干制得纳米二氧化硅气凝胶。
值得注意的是，本实施例中所公开的PLC控制器5具体型号为西门子S7-200，电机63、数显流量控制阀73、电热丝91、电动推杆10、PH测量仪81和温度传感器82则可根据实际应用场景自由配置，电机63建议选用上海至宝电机有限公司出品的立式高速比齿轮减速电机，电动推杆10可选用无锡市名尧电液推杆厂出品的平行滚珠丝杆式电动推杆，PLC控制器5控制电机63、数显流量控制阀73、电热丝91、电动推杆10、PH测量仪81和温度传感器82工作采用现有技术中常用的方法。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，其特征在于：包括底板(1)、搅拌单元(6)、配比单元(7)、监测单元(8)和加热单元(9)；
底板(1)：所述底板(1)的上表面中部固定连接有反应筒(2)，所述反应筒(2)的侧壁内部设置有空腔(12)，所述底板(1)的上表面设有四个对称分布的支柱(3)，所述支柱(3)的上表面均与环形台板(4)的下表面固定连接，所述底板(1)的上表面固定连接有电动推杆(10)，所述电动推杆(10)位于反应筒(2)的外侧，所述电动推杆(10)的上表面设置有连接板(11)；
搅拌单元(6)：所述搅拌单元(6)设置于连接板(11)的下表面；
配比单元(7)：所述配比单元(7)设置于环形台板(4)的上端；
监测单元(8)：所述监测单元(8)设置于反应筒(2)的内部；
加热单元(9)：所述加热单元(9)设置于空腔(12)的内部；
其中：还包括PLC控制器(5)，所述PLC控制器(5)固定连接于环形台板(4)的上表面，所述PLC控制器(5)的输入端电连接外部电源，所述PLC控制器(5)的输出端电连接电动推杆(10)的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，其特征在于：所述搅拌单元(6)包括搅拌叶片(61)、转轴(62)和电机(63)，所述电机(63)的下表面与连接板(11)的上表面左端固定连接，所述电机(63)的输出轴穿过连接板(11)左端的通孔，所述电机(63)的输出轴与转轴(62)的上端固定连接，所述转轴(62)位于反应筒(2)的内部，所述搅拌叶片(61)为螺旋结构，所述搅拌叶片(61)的内弧面与转轴(62)的外弧面固定连接，所述搅拌叶片(61)的中部设置有均匀分布的通孔，所述电机(63)的输入端电连接PLC控制器(5)的输出端。
3.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，其特征在于：所述配比单元(7)包括储液罐(71)、输送管(72)、数显流量控制阀(73)，所述储液罐(71)有八个且等角度设置于环形台板(4)的上表面，所述输送管(72)的进液口与储液罐(71)的出液口固定连接，所述输送管(72)穿过反应筒(2)的侧壁并延伸至反应筒(2)的底端，所述数显流量控制阀(73)串联于输送管(72)的上端，所述数显流量控制阀(73)与PLC控制器(5)双向电连接。
4.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，其特征在于：所述监测单元(8)包括PH测量仪(81)和温度传感器(82)，所述PH测量仪(81)和温度传感器(82)均与反应筒(2)的侧壁内部固定连接，所述PH测量仪(81)和温度传感器(82)的输出端均电连接PLC控制器(5)的输入端。
5.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅气凝胶的制备装置，其特征在于：所述加热单元(9)包括电热丝(91)和保温板(92)，所述电热丝(91)呈螺旋状设置于空腔(12)的内部，所述保温板(92)固定连接于空腔(12)的底部，所述保温板(92)位于电热丝(91)的外侧，所述电热丝(91)的输入端电连接PLC控制器(5)的输出端。
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Cited By (3)
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| CN114395873A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-26 | 青岛末未纺织品有限公司 | 一种天然抑菌含棉莫代尔壳聚糖纤维混纺针织布的制备装置及方法 |
| CN115007011A (zh) * | 2022-08-09 | 2022-09-06 | 华陆(天津)新材料科技有限公司 | 一种纳米孔气凝胶绝热保温涂层的制备工艺 |
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