Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6757
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
B 82B 3/00
(54) УСТАНОВКА ДЛЯ СИНТЕЗА УГЛЕРОДНОГО НАНОМАТЕРИАЛА
(21) Номер заявки: u 20100341
(22) 2010.04.06
(71) Заявитель: Государственное науч-
ное учреждение "Институт тепло- и
массообмена имени А.В.Лыкова
Национальной академии наук Бела-
руси" (BY)
(72) Авторы: Жданок Сергей Александро-
вич; Крауклис Андрей Владимирович;
Самцов Петр Петрович; 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, состоящий из кварцевой трубки с размещенным в ней катодом, подключенным к
источнику энергии, элементов системы газоснабжения и анода, связанного с камерой оса-
ждения углеродного наноматериала, снабженной установленным по центру телом и си-
стемой автоматического сбора получаемого углеродного наноматериала, включающей
счищающую лопатку, закрепленную на коромысле, связанном с приводом вращения,
Фиг. 1
BY6757U2010.10.30

2. BY 6757 U 2010.10.30
2
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 за-
крепленными на ней поперечинами с клиновыми кронштейнами, связанными с отверсти-
ями 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 уста-
новленного по центру тела.
(56)
1. Патент РБ 5169, МПК B82B 3/00.
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] (прототип), содержа-
щая плазмохимический реактор, состоящий из кварцевой трубки, катода, подключенного
к источнику энергии, элементов системы газоснабжения, анода с центральным отверсти-
ем, связанного с камерой осаждения с коаксиально установленным по центру телом. Ка-
мера осаждения снабжена системой автоматического сбора получаемого углеродного
наноматериала, включающей счищающие лопатки, которые установлены между установ-
ленным 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 происхо-
дит обработка рабочей газовой смеси плазмой высоковольтного разряда в зоне между ка-
тодом 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 по-
верхности установленного по центру тела.
Образовавшийся слой углеродного наноматериала счищается лопатками, закреплен-
ными 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 приво-
дит 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 необходи-
мости замены счищающих лопаток. Таким образом, уменьшается эффективность установ-
ки и процесса получения углеродного наноматериала.

3. BY 6757 U 2010.10.30
3
Задачей изобретения является повышение эффективности установки для синтеза угле-
родного наноматериала за счет увеличения срока службы системы автоматического сбора
получаемого углеродного наноматериала.
Задача решается следующим образом.
Известная установка для синтеза углеродного наноматериала содержит плазмохими-
ческий реактор, состоящий из кварцевой трубки с размещенным в ней катодом, под-
ключенным к источнику энергии, элементов системы газоснабжения и анода, связанного с
камерой осаждения углеродного наноматериала. Камера осаждения углеродного нанома-
териала снабжена установленным по центру телом и системой автоматического сбора по-
лучаемого 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 авто-
матического сбора получаемого углеродного наноматериала выполнена в виде двух счи-
щающих 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 сто-
роны 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, контактирую-
щих 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 ниж-
ней 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 свя-
заны с поперечинами 9, закрепленными на стойке 10, и снабжены отверстиями 11. Попе-
речины 9 оборудованы закрепленными на них клиновыми кронштейнами 12, входящими в
отверстия 11. Наклонные кромки кронштейнов 12 при этом контактируют с кромками от-
верстий 11 счищающих лопаток 8 со стороны поверхности камеры осаждения 6 и с кром-
ками отверстий 11 счищающих лопаток 8 со стороны поверхности установленного по
центру тела 7. Стойка 10 жестко связана с коромыслом 13, которое, в свою очередь, связа-
но 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 высоковольт-
ного разряда. После обработки разрядом рабочая газовая смесь поступает в камеру 6 оса-
ждения 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 лопат-
ки 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 прижи-
мают лопатки 8 к поверхности установленного по центру тела 7. Оптимальное усилие

4. BY 6757 U 2010.10.30
4
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 наноматери-
ала.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.