一种工业化生产石墨烯的坩埚自动填料装置的制作方法

本实用新型涉及石墨烯领域，具体涉及工业化生产石墨烯填装进坩埚的装置。

背景技术：

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。

在高温煅烧石墨烯时，一般先将石墨烯填装进坩埚内再进行煅烧，但是由于石墨烯具有堆积密度低(密度为0.03-0.06kg/l)、易飞扬等特点，填装进坩埚的量较少，且容易向外飘，导致高温煅烧时容易造成产能低下、粉尘严重污染。

背景技术部分的内容仅仅是实用新型人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现要素：

针对现有技术存在问题中的一个或多个，本实用新型提供一种工业化生产石墨烯的坩埚自动填料装置，使石墨烯被压实在坩埚中，不易造成粉尘污染、产能低下。

本实用新型提供的工业化生产石墨烯的坩埚自动填料装置包括第一喂料装置、压实装置、除尘腔室、除尘装置、坩埚和坩埚升降机构；所述第一喂料装置与所述压实装置连接，所述压实装置与除尘腔室连通，所述坩埚可自由取放于除尘腔室中，所述除尘腔室与除尘装置连接，所述坩埚通过坩埚升降机构在除尘腔室中上下运动；

所述压实装置包括压实腔室、压实头和液压杆，所述压实腔室的底部与除尘腔室连通，所述压实腔室与所述压实头的大小相适配，所述压实头通过液压杆的驱动可以在压实腔室内上下运动。

第一喂料装置用于向压实装置内输送石墨烯，坩埚通过坩埚升降机构在除尘腔室中上下运动，当坩埚向上运动时，坩埚与压实腔室形成密闭空间，压实头将石墨烯填装至坩埚中，当坩埚向下运动时，可取出坩埚，除尘装置将除尘腔室内剩余的石墨烯粉尘清除，防止石墨烯粉尘飞扬。

根据本实用新型的一个方面，所述压实头包括滤网、缓冲腔室和排气通道，所述滤网设置在缓冲腔室的底部，所述滤网的网眼大小小于石墨烯的粒径大小。

优选地，所述排气通道设置在缓冲腔室的顶部。

坩埚向上运动后，与压实腔室形成密闭空间，由于压实腔室与压实头的大小相适配，在将石墨烯压入坩埚中时，石墨烯不容易跑飞。又由于处于不流动的密闭空间内，腔室内部气体不易流动，不容易将石墨烯压入坩埚中。因此，在压实头上设置滤网、缓冲腔室和排气通道，使气体穿过滤网，进入缓冲腔室，最终从排气通道穿出，使整个密闭空间内各部分的压力相差不大。而滤网的网眼大小小于石墨烯的粒径大小，石墨烯不能穿过滤网进入缓冲腔室，而是随着压实头向下运动，被压实头压入坩埚中。

根据本实用新型的一个方面，所述坩埚自动填料装置还包括第一机械手和第二机械手，所述第一机械手设置于所述除尘腔室外，用于将坩埚推入所述除尘腔室；所述第二机械手设置于所述除尘腔室内，用于将坩埚推出所述除尘腔室。

根据本实用新型的一个方面，所述坩埚自动填料装置还包括闸阀和第二喂料装置，所述第二喂料装置设置在第一喂料装置和压实装置之间，用于向压实装置填充石墨烯；所述闸阀设置在第一喂料装置和第二喂料装置之间。

优选地，所述坩埚自动填料装置还包括称量装置，所述称量装置设置在所述第一喂料装置和闸阀之间。

在第一喂料装置和压实装置之间设置闸阀和称量装置，可以先对石墨烯进行称重，当达到一定重量时，打开闸阀，通过第二喂料装置将石墨烯输送至压实腔室内进行填装。

优选地，所述第二喂料装置采用螺旋喂料机。

进一步优选地，所述闸阀采用气动闸阀。

根据本实用新型的一个方面，所述第一喂料装置采用螺旋喂料机。

根据本实用新型的一个方面，所述除尘腔室设有进气孔、出气孔和闸门，所述出气孔与所述除尘装置连接。进气孔和出气孔配合，将除尘腔室内剩余的石墨烯粉尘除去。闸门可打开或关闭，使坩埚可进出除尘腔室。

优选地，所述进气孔位于所述除尘腔室的底部。

根据本实用新型的一个方面，所述坩埚升降机构位于所述压实头的正下方。

坩埚升降机构位于压实头的正下方，使压实头正好能将石墨烯压入位于坩埚升降机构上的坩埚中。

根据本实用新型的一个方面，所述除尘装置采用脉冲除尘器。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型体用一种工业化生产石墨烯的坩埚自动填料装置，可以定量地装入石墨烯，而且由于石墨烯压实在坩埚中，避免了粉尘的飞扬。具体通过以下几点对本实用新型的优越性进行描述：

(1)将石墨烯压实在坩埚中，单个坩埚的填装量比未压实时的填装量提升3倍以上，提高了产能，还能避免坩埚中的石墨烯过度飞扬；

(2)在压实石墨烯前对石墨烯进行称量，称量精度高，能够有效控制误差在±10g以内，有利于工业上的量产；

(3)填装石墨烯的过程在密闭的腔室中完成，后续还对腔室内的粉尘进行清除，使设备无粉尘外泄，保证环境的清洁卫生；

(4)本装置设置机械手，使从喂料、压实到取放坩埚都为自动化过程，自动化程度高，减少了人工的干预。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型第一种实施方式的坩埚自动填料装置的结构示意图；

图2是压实头22的结构示意图；

图3是本实用新型第二种实施方式的坩埚自动填料装置的结构示意图；

其中，1—第一喂料装置，2—压实装置，21—压实腔室，22—压实头，221—滤网，222—缓冲腔室，223—排气通道，23—液压杆，3—除尘腔室，31—进气孔，32—出气孔，33—阀门，4—除尘装置，5—坩埚，6—坩埚升降机构，7—第一机械手，8—第二机械手，9—第二喂料装置，10—闸阀，11—称量装置。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"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，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

作为本实用新型的第一种实施方式，展示了一种工业化生产石墨烯的坩埚自动填料装置，如图1所示，包括：第一喂料装置1、压实装置2、除尘腔室3、除尘装置4、坩埚5和坩埚升降机构6。第一喂料装置1与压实装置2连接，压实装置2与除尘腔室3连通，坩埚5可自由取放于除尘腔室3中，除尘腔室3和除尘装置4连接，坩埚5通过坩埚升降机构6在除尘腔室3中上下运动。

压实装置2包括压实腔室21、压实头22和液压杆23，压实腔室21的底部与除尘腔室3连通，压实腔室21与压实头22的大小相适配，压实头22通过液压杆23的驱动可以在压实腔室21内上下运动。

如图2所示，压实头22包括滤网221、缓冲腔室222和排气通道223，滤网221设置在缓冲腔室222的底部，滤网221的网眼大小小于石墨烯的粒径大小，排气通道223设置在缓冲腔室222的顶部。

第一喂料装置1用于向压实装置2内输送石墨烯，坩埚5通过坩埚升降机构6在除尘腔室3中上下运动，当坩埚5向上运动时，坩埚5与压实腔室3形成密闭空间，压实头22将石墨烯填装至坩埚5中，当坩埚5向下运动时，可取出坩埚5，除尘装置4将除尘腔室3内剩余的石墨烯粉尘清除，防止石墨烯粉尘飞扬。

坩埚5向上运动后，与压实腔室2形成密闭空间，由于压实腔室2与压实头21的大小相适配，在将石墨烯压入坩埚5中时，石墨烯不容易跑飞。又由于处于不流动的密闭空间内，压实腔室2内部气体不易流动，不容易将石墨烯压入坩埚5中。因此，在压实头21上设置滤网221、缓冲腔室222和排气223通道，使气体穿过滤网221，进入缓冲腔室222，最终从排气通道223穿出，使整个密闭空间内各部分的压力相差不大。而滤网221的网眼大小小于石墨烯的粒径大小，石墨烯不能穿过滤网221进入缓冲腔室222，而是随着压实头21向下运动，被压实头21压入坩埚5中。

坩埚自动填料装置还包括第一机械手7和第二机械手8，第一机械手7设置于除尘腔室3外，用于将坩埚5推入除尘腔室3；第二机械手8设置于除尘腔室3内，用于将坩埚5推出除尘腔室3。

除尘腔室3设有进气孔31、出气孔32和闸门33，出气孔31与除尘装置4连接。进气孔32位于除尘腔室3的底部。进气孔31和出气孔32配合，将除尘腔室4内剩余的石墨烯粉尘除去。闸门33可打开或关闭，使坩埚5可进出除尘腔室3。坩埚升降机构6位于压实头22的正下方，使压实头22正好能将石墨烯压入位于坩埚升降机构6上的坩埚5中。除尘装置4采用脉冲除尘器。

作为优选的实施方式，坩埚自动填料装置可以与煅烧炉自动循环系统紧密配合，在将装填完毕的坩埚5推出除尘腔室3后，可将坩埚5直接推入煅烧炉的循环轨道，实现填装-煅烧的一体化。

作为本实用新型的第二种实施方式，展示了一种工业化生产石墨烯的坩埚自动填料装置，此装置与第一种实施方式的坩埚自动填料装置基本相同，不同的是，如图3所示，此装置还包括设置在第一喂料装置1和压实装置2之间的第二喂料装置9、闸阀10和称量装置11，闸阀10设置在第一喂料装置1和第二喂料装置9之间，称量装置11设置在第一喂料装置1和闸阀10之间。在第一喂料装置1和压实装置2之间设置闸阀10和称量装置11，可以先对石墨烯进行称重，当达到一定重量时，打开闸阀10，将石墨烯输送至压实腔室2内进行填装。第一喂料装置1和第二喂料装置9均采用螺旋喂料机，闸阀10采用气动闸阀。

采用第二种实施方式的坩埚自动填料装置的运行过程如下：

(1)准备阶段：开启除尘装置4；

(2)进料阶段：闸阀10关闭，开启第一喂料装置1，石墨烯进入称量装置11，使重量达到设定值后停止第一喂料装置1的喂料，并开启闸阀10，完成进料准备工作；

(3)坩埚定位阶段：开启除尘腔室3的闸门31，第一机械手7将坩埚5推入除尘腔室3内，并位于坩埚升降机构6的上方，第一机械手7退出除尘腔室3后关闭闸门31；开启坩埚升降机构6，坩埚升降机构6带动坩埚5向上运动，使坩埚5与压实腔室21形成密闭空间；

(4)填装阶段：开启第二喂料装置9，使石墨烯进入压实腔室31中；开启液压杆23，驱动压实头22将石墨烯按压至坩埚内，按压一定时间后，压实头22退回；坩埚升降机构6带动坩埚5向下运动，开启除尘腔室3的闸门31，第二机械手8将坩埚5推出除尘腔室3内，第二机械手8退回除尘腔室3后关闭闸门31。

(5)重复步骤2-4，可实现向坩埚自动循环填装石墨烯。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。