Установка для синтеза углеродного наноматериала

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТАНОВКА ДЛЯ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНОГО НАНОМАТЕРИАЛА(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт тепло- и массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Жданок Сергей Александрович Крауклис Андрей Владимирович Самцов Петр Петрович Лозников Анатолий Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт теплои массообмена имени А.В.Лыкова Национальной академии наук Беларуси(57) Установка для синтеза углеродного наноматериала, содержащая плазмохимический реактор, состоящий из кварцевой трубки с размещенным в ней катодом, подключенным к источнику энергии, элементов системы газоснабжения и анода, связанного с камерой осаждения углеродного наноматериала, снабженной установленным по центру телом и системой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала, включающей счищающую лопатку, закрепленную на коромысле, связанном с приводом вращения, Фиг. 1 67572010.10.30 причем лопатка расположена между установленным по центру телом и стенкой камеры осаждения, отличающаяся тем, что счищающая лопатка системы автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала выполнена в виде двух счищающих лопаток,снабженных отверстиями, посредством которых они связаны с дополнительно введенной стойкой, неподвижно установленной на коромысле, стойка, в свою очередь, снабжена закрепленными на ней поперечинами с клиновыми кронштейнами, связанными с отверстиями счищающих лопаток, причем наклонная поверхность клиновых кронштейнов контактирует с кромками отверстий счищающих лопаток со стороны поверхности камеры осаждения и с кромками отверстий счищающих лопаток со стороны поверхности установленного по центру тела.(56) 1. Патент РБ 5169, МПК 82 3/00. 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 создания полимерных нанокомпозитов,применяемых в машиностроении, приборостроении, химической промышленности,авиастроении, электронике, электротехнике и других отраслях народного хозяйства. Известна установка для синтеза углеродного наноматериала 1 (прототип), содержащая плазмохимический реактор, состоящий из кварцевой трубки, катода, подключенного к источнику энергии, элементов системы газоснабжения, анода с центральным отверстием, связанного с камерой осаждения с коаксиально установленным по центру телом. Камера осаждения снабжена системой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала, включающей счищающие лопатки, которые установлены между установленным по центру телом и стенкой камеры осаждения. Лопатки закреплены на коромысле,связанном с приводом вращения. Указанная установка работает следующим образом. В кварцевую трубку подается рабочая 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 чего синтезированный углеродный наноматериал с потоком газовой смеси поступает в камеру осаждения углеродного наноматериала через отверстие в аноде. Полученный углеродный наноматериал осаждается на стенках камеры и на поверхности установленного по центру тела. Образовавшийся слой углеродного наноматериала счищается лопатками, закрепленными на коромысле, которое связано с приводом вращения. Однако при эксплуатации установки в процессе наработки и очистки углеродного наноматериала со стенок камеры осаждения и поверхности установленного по центру тела происходит быстрый износ счищающих лопаток, поскольку образованный на стенках наноматериал содержит многостенные углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна и частицы аморфного углерода, представляющие собой абразивный материал. Это приводит к увеличению зазоров между счищающими лопатками, стенками камеры осаждения и установленного по центру тела. Из-за образования зазора ухудшается процесс счищения углеродного наноматериала, что приводит к остановке работы устройства из-за необходимости замены счищающих лопаток. Таким образом, уменьшается эффективность установки и процесса получения углеродного наноматериала. 67572010.10.30 Задачей изобретения является повышение эффективности установки для синтеза углеродного наноматериала за счет увеличения срока службы системы автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала. Задача решается следующим образом. Известная установка для синтеза углеродного наноматериала содержит плазмохимический реактор, состоящий из кварцевой трубки с размещенным в ней катодом, подключенным к источнику энергии, элементов системы газоснабжения и анода, связанного с камерой осаждения углеродного наноматериала. Камера осаждения углеродного наноматериала снабжена установленным по центру телом и системой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала, включающей счищающую лопатку, закрепленную на коромысле, связанном с приводом вращения, причем лопатка расположена между установленным по центру телом и стенкой камеры осаждения. Согласно предлагаемому техническому решению счищающая лопатка системы автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала выполнена в виде двух счищающих лопаток с выполненными в них отверстиями, посредством которых они связаны с дополнительно введенной стойкой, неподвижно установленной на коромысле. Стойка, в свою очередь, снабжена закрепленными на ней поперечинами, на которых установлены клиновые кронштейны, связанные с отверстиями лопаток, причем наклонная поверхность клиновых кронштейнов контактирует с кромками отверстий счищающих лопаток со стороны поверхности камеры осаждения и с кромками отверстий счищающих лопаток со стороны поверхности установленного по центру тела. На фиг. 1 показан общий вид схемы предлагаемой установки. На фиг. 2 показано расположение клиновых кронштейнов поперечин, контактирующих с отверстиями счищающих лопаток. 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 расположены анод 4 с центральным отверстием и элементы системы газоснабжения 5. Камера 6 осаждения углеродного наноматериала содержит установленное по центру тело 7 и элементы системы автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала. Система автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала включает счищающие лопатки 8, установленные между установленным по центру телом 7 и стенкой камеры 6 осаждения углеродного наноматериала. Лопатки 8 связаны с поперечинами 9, закрепленными на стойке 10, и снабжены отверстиями 11. Поперечины 9 оборудованы закрепленными на них клиновыми кронштейнами 12, входящими в отверстия 11. Наклонные кромки кронштейнов 12 при этом контактируют с кромками отверстий 11 счищающих лопаток 8 со стороны поверхности камеры осаждения 6 и с кромками отверстий 11 счищающих лопаток 8 со стороны поверхности установленного по центру тела 7. Стойка 10 жестко связана с коромыслом 13, которое, в свою очередь, связано с его приводом вращения 14. Установка работает следующим образом. В кварцевую трубку 1 через систему газоснабжения 5 подают рабочую газовую смесь. Зажигание и дальнейшее горение разряда обеспечивает источник энергии 3. В зоне между катодом 2 и анодом 4 происходит обработка рабочей газовой смеси плазмой высоковольтного разряда. После обработки разрядом рабочая газовая смесь поступает в камеру 6 осаждения углеродного наноматериала через отверстие в аноде 4. Полученный углеродный наноматериал осаждается на стенках камеры 6 и установленного по центру тела 7. При включении привода вращения 14 коромысло 13 приводит во вращение счищающие лопатки 8, связанные с поперечинами 9, закрепленными на стойке 10. Наклонные поверхности клиновых кронштейнов 12, контактирующие с кромками отверстий 11 лопаток 8, давят на них и прижимают лопатки 8 к счищающей поверхности стенки камеры 6, а также прижимают лопатки 8 к поверхности установленного по центру тела 7. Оптимальное усилие 3 67572010.10.30 прижатия лопаток 8 к счищаемым поверхностям камеры 6 и поверхности тела 7 выбирают подбором нужного угла наклона клиновых кронштейнов 12. Таким образом, предлагаемая установка более эффективна, так как увеличивается срок эксплуатации системы автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4