Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 7238
(13) U
(46) 2011.04.30
(51) МПК (2009)
B 82B 3/00
(54) УСТАНОВКА ДЛЯ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНОГО НАНОМАТЕРИАЛА
(21) Номер заявки: u 20100831
(22) 2010.10.06
(71) Заявитель: Государственное науч-
ное учреждение "Институт тепло- и
массообмена имени А.В.Лыкова
Национальной академии наук Бела-
руси" (BY)
(72) Авторы: Турки Сауд Мохаммед Аль-
Сауд (SA); Мохаммед А.А.Бин Хусса-
ин (SA); Жданок Сергей Александро-
вич (BY); Крауклис Андрей Влади-
мирович (BY); Самцов Петр Петрович
(BY); Лозников Анатолий Иванович
(BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт тепло-
и массообмена имени А.В.Лыкова
Национальной академии наук Белару-
си" (BY)
(57)
Установка для синтеза углеродного наноматериала, содержащая плазмохимический
реактор, представляющий собой кварцевую трубку, в которой размещен катод, подклю-
ченный к источнику энергии, и анод с системой газоснабжения и центральным отверстием,
связывающим его с камерой осаждения, в которой коаксиально установлено центральное
тело, причем камера осаждения и центральное тело выполнены коническими, а централь-
ное отверстие анода в виде усеченного конуса является продолжением камеры осаждения,
а также термопары, расположенные на внутренней конусной поверхности камеры осажде-
ния и на наружной конической поверхности центрального тела, отличающаяся тем, что
BY7238U2011.04.30

2. BY 7238 U 2011.04.30
2
камера осаждения снабжена системой автоматического сбора получаемого углеродного
наноматериала и состоит из счищающих лопаток, расположенных в зазоре между камерой
осаждения и поверхностью центрального тела, при этом лопатки закреплены на коромыс-
ле, связанном с приводом вращения, а коромысло снабжено пятой, контактирующей с ко-
пиром кольцевой формы, которые установлены на кронштейне, жестко связанном с
камерой осаждения.
(56)
1. Патент РБ 5322, МПК B 82B 3/00, 2009.
Предлагаемое техническое решение относится к области изготовления и обработки
наноструктур, в частности к установкам для получения углеродных наноматериалов, со-
держащих многостенные углеродные нанотрубки, углеродные нановолокна и частицы на-
нографита, 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], выбранная в качестве
прототипа. Установка содержит плазмохимический реактор, состоящий из кварцевой
трубки, в которой размещен катод, подключенный к источнику энергии и анод с располо-
женной в нем системой газоснабжения и центральным отверстием, связывающим его с
камерой осаждения, с коаксиально установленным в ней центральным телом. Камера оса-
ждения и центральное тело выполнены коническими, соответственно центральное отвер-
стие анода выполнено в виде усеченного конуса и является продолжением камеры
осаждения, а термопары установлены на внутренней конусной поверхности камеры оса-
ждения и на наружной конической поверхности центрального тела.
Указанная установка работает следующим образом. В кварцевую трубку подается ра-
бочая газовая смесь через систему газоснабжения. Источник энергии обеспечивает зажи-
гание и дальнейшее горение разряда. Обработка рабочей газовой смеси происходит в зоне
между катодом и анодом плазмой высоковольтного разряда. После обработки разрядом
рабочей газовой смеси, синтезированный углеродный наноматериал, вместе с потоком га-
за направляется в камеру осаждения через отверстие в аноде. Образовавшийся углерод-
ный наноматериал осаждается на стенках камеры и центрального тела, а отработанный
горячие газы вбрасывается наружу. Когда слой полученного наноматериала достигает
определенной толщины, скорость образования углеродного наноматериала снижается.
Появляется необходимость траты времени на сбор полученного углеродного наноматери-
ала, включающей такие операции, как охлаждение установки, разборка-сборка камеры
осаждения и удаление углеродного наноматериала. Таким образом, недостатком указан-
ной установки является ее низкая производительность.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение производительности уста-
новки за счет осуществления автоматического сбора синтезированного наноматериала.
Задача решается следующим образом.
Известная установка для синтеза углеродного наноматериала, содержит плазмохимиче-
ский реактор, представляющий собой кварцевую трубку, в которой помещен катод, под-
ключенный к источнику энергии и анод с системой газоснабжения и центральным
отверстием, связывающим его с камерой осаждения, в которой коаксиально установлено
центральное тело, причем камера осаждения и центральное тело выполнены коническими,
а центральное отверстие анода в виде усеченного конуса является продолжением камеры
осаждения. Установка содержит также термопары, расположенные на внутренней конус-
ной поверхности камеры осаждения и на наружной конической поверхности центрального

3. BY 7238 U 2011.04.30
3
тела. Согласно предлагаемому техническому решению, камера осаждения снабжена си-
стемой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала, которая состоит
из счищающих лопаток, расположенных в зазоре между камерой осаждения и поверхно-
стью центрального тела, при этом лопатки закреплены на коромысле, связанном с приво-
дом вращения, а коромысло снабжено пятой, контактирующей с копиром кольцевой
формы, которые установлены на кронштейне, жестко связанным с камерой осаждения. Бла-
годаря такой конструкции системы автоматического сбора получаемого углеродного нанома-
териала, обеспечивающей полное счищение получаемого углеродного наноматериала с
поверхностей осаждения, производительность установки значительно повышается.
На фигуре изображен общий вид схемы предлагаемой установки.
Установка содержит плазмохимический реактор, который включает кварцевую трубку
1, в верхней части которой помещен катод 2, подключенный к источнику энергии 3. В
нижней части кварцевой трубки 1 расположен анод 4, имеющий форму диска с централь-
ным отверстием и элементы системы газоснабжения 5. Камера 6 осаждения углеродного
наноматериала и коаксиально установленное центральное тело 7 имеют коническую фор-
му. Элементы системы автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала
включают в себя счищающие лопатки 8, установленные в зазоре между центральным те-
лом 7 и стенкой камеры 6, которые закреплены на вращающемся от привода 9 коромысле
10. Контроль температуры осуществляется с помощью термопар 11. Кронштейн 12, жест-
ко связан с коромыслом 10 и корпусом 6 камеры осаждения, а на коромысле 10 непо-
движно установлен копир 13 кольцевой формы и опорная пята 14, контактирующая с
копиром 13. Установка работает следующим образом.
В кварцевую трубку 1 подается газовая смесь через систему газоснабжения 5. Зажига-
ние 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 угле-
родный наноматериал вместе с потоком газа направляется в камеру 6 осаждения углерод-
ного наноматериала через отверстие в аноде 4. Далее происходит осаждение углеродного
наноматериала на стенках камеры 6 и поверхности центрального тела 7, после чего его
счищают лопатками 8, закрепленными на вращающемся от привода 9 коромысле 10. При
вращении коромысла 10 опорная пята 14 контактирует с копиром 13, что обеспечивает
прижим лопаток 8 то к стенке камеры 6, то к поверхности центрального тела 7. После это-
го счищенный углеродный наноматериал поступает в накопительный бункер (на чертеже
не показан), а отработанные горячие газы выбрасываются наружу.
Таким образом, предлагаемая конструкция установки с системой автоматического сбо-
ра получаемого наноматериала не требует затрат времени на ее охлаждение, разборку-
сборку камеры осаждения для удаления углеродного наноматериала, что значительно по-
вышает производительность предлагаемой установки.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.