Установка для синтеза углеродного наноматериала

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНОГО НАНОМАТЕРИАЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Жданок Сергей Александрович Крауклис Андрей Владимирович Самцов Птр Петрович Лозников Роман Анатольевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена им. А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Установка для синтеза углеродного наноматериала, содержащая плазмохимический реактор с элементами системы газоснабжения, верхняя часть которого состоит из кварцевой трубки, в которой помещен катод, соединенный с источником энергии, и анод, связанный входным патрубком со стаканом осаждения углеродного наноматериала, снабженного системой автоматического сбора углеродного наноматериала, включающей шнек, связанный с электродвигателем и емкость для сбора полученного углеродного наноматериала,отличающаяся тем, что лопатки шнека системы автоматического сбора углеродного наноматериала и стакан осаждения выполнены коническими, причем шнек дополнительно снабжен пружиной, постоянно прижимающей его к стенкам камеры осаждения. 47552008.10.30 Предлагаемое техническое решение относится к области изготовления и обработки наноструктур, в частности к установкам для получения углеродных наноматериалов, содержащих многостенные углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна и частицы нанографита и может быть использовано для получения полимерных нанокомпозитов,используемых в машиностроении, приборостроении, химической промышленности, авиастроении, электронике, электротехнике и других отраслях народного хозяйства. Известна установка для синтеза углеродного наноматериала 1 (прототип). Установка содержит плазмохимический реактор, верхняя часть которого состоит из кварцевой трубки, в которую помещен катод, соединенный с источником энергии, и анод, а также стакан осаждения углеродного наноматериала, систему газоснабжения. Стакан осаждения снабжен системой автоматического сбора углеродного наноматериала, включающей шнек,вращающиеся лопатки которого осуществляют сбор полученного углеродного наноматериала, связанный с электродвигателем и стаканом (емкостью) для сбора этого материала,причем стакан осаждения дополнительно снабжен входным патрубком, соединяющим его с верхней частью плазмохимического реактора (с кварцевой трубкой реактора). Указанная установка работает следующим образом. В кварцевую трубку подается газовая смесь через систему газоснабжения. Зажигание и дальнейшее горение разряда обеспечивает источник энергии. Далее происходит обработка рабочей газовой смеси плазмой высоковольтного разряда в зоне между катодом и анодом. После обработки разрядом рабочей газовой смеси, синтезированный углеродный наноматериал, вместе с потоком газа направляется в стакан осаждения через отверстие анода и входной патрубок. Образовавшийся углеродный наноматериал осаждается на стенках стакана и счищается лопатками вращающегося шнека, после чего подается в емкость для сбора полученного углеродного наноматериала. Отработанная газовая смесь выходит из реактора и направляется в систему охлаждения отработанного газового потока и выбрасывается в атмосферу. Однако при счищении углеродного наноматериала со стенок стакана лопатками вращающегося шнека происходит износ лопаток шнека, поскольку осажденный на стенках наноматериал содержит многостенные углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна и частицы аморфного углерода представляющие собой абразивный материал. Из-за образовавшегося зазора между стенкой стакана и лопатками шнека ухудшается процесс счищения углеродного наноматериала, что приводит к необходимости замены шнека. Это требует затраты времени на охлаждение, разборку-сборку установки, что приводит к снижению производительности. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение срока службы установки,и повышение ее производительности. Задача решается следующим образом. Известная установка для синтеза углеродного наноматериала, содержит плазмохимический реактор с элементами системы газоснабжения, верхняя часть которого состоит из кварцевой трубки, в которой помещен катод, соединенный с источником энергии, и анод. Стакан осаждения углеродного наноматериала,связанный входным патрубком с кварцевой трубкой, снабжен системой автоматического сбора углеродного наноматериала, включающей шнек, соединенный с электродвигателем и емкость для сбора полученного углеродного наноматериала. Согласно предлагаемому техническому решению лопатки шнека системы автоматического сбора углеродного наноматериала и стакан осаждения выполнены коническими, причем шнек дополнительно снабжен пружиной, постоянно прижимающей его к стенкам камеры осаждения. На фигуре показана схема общего вида предлагаемой установки. Установка содержит плазмохимический реактор, который включает кварцевую трубку 1, в верхней части которой размещен катод 2, подключенный к источнику энергии 3. В нижней части кварцевой трубки 1 расположен заземленный анод 4, имеющий форму диска с центральным отверстием и элементы системы 5 газоснабжения. Стакан осаждения углеродного наноматериа 2 47552008.10.30 ла 6 выполнен коническим и связан входным патрубком 7 с кварцевой трубкой 1 с одной стороны и с системой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала - с другой. Система автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала представлена шнеком 8, один конец которого крепится к валу электродвигателя 9, и емкостью 10 для сбора углеродного наноматериала. Стакан осаждения и лопатки шнека выполнены в виде конуса, причем шнек с помощью пружины 11 постоянно прижат к стенкам стакана осаждения, что исключает образование зазора при износе шнека. Установка работает следующим образом. В кварцевую трубку 1 через систему 5 газоснабжения подается газовая смесь. Зажигание и дальнейшее горение разряда обеспечивает источник энергии 3. Далее происходит обработка рабочей газовой смеси плазмой высоковольтного разряда в зоне между катодом 2 и анодом 4. После обработки разрядом рабочей газовой смеси, синтезированный углеродный наноматериал вместе с потоком газа через входной патрубок 7 направляется в стакан осаждения 6, где лопатками шнека 8, вращающегося с помощью электродвигателя 9, счищается со стенок стакана 6 и подается в емкость 10. Пружина 11 постоянно прижимает шнек 8 к стенкам стакана осаждения 6, что исключает образование зазора при износе шнека в процессе работы. Таким образом, за счет выполнения стакана осаждения и лопаток шнека в виде конусов, прижатых друг к другу пружиной, исключается образование между ними зазора в процессе работы, что повышает срок службы установки для синтеза углеродного наноматериала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3