阅读说明：本技术 一种圆管状基材内壁镀膜的装置 (Device for coating inner wall of tubular substrate ) 是由 姚博 尹乐艳 希治远 尹宇嘉 方泽波 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种圆管状基材内壁镀膜的装置,包括样品管、驱动组件、往复式横移组件、中空的支撑杆,所述驱动组件能够固定样品管和带动样品管转动,所述支撑杆与样品管同轴布置,所述往复式横移组件用于带动支撑杆沿着样品管长度方向往复式移动,所述支撑杆内包含有气溶胶导入管和尾气导出管,所述支撑杆伸入样品管的端部为截面呈扇形的喷涂单元。当温度到达预设工艺温度后,气溶胶导入管开始收入气溶胶(气溶胶为液体气溶胶,来自雾化源),气溶胶颗粒在加热元件与样品管的内壁形成的罅隙间向尾气导出管输运,由于温度作用,气溶胶颗粒在发生溶剂蒸发、溶质热分解反应,反应后的固态产物吸附沉积在样品管的内壁上形成薄膜。(The invention provides a device for coating a film on the inner wall of a tubular substrate, which comprises a sample tube, a driving assembly, a reciprocating transverse moving assembly and a hollow supporting rod, wherein the driving assembly can fix the sample tube and drive the sample tube to rotate, the supporting rod and the sample tube are coaxially arranged, the reciprocating transverse moving assembly is used for driving the supporting rod to move in a reciprocating mode along the length direction of the sample tube, an aerosol inlet tube and a tail gas outlet tube are contained in the supporting rod, and the end part of the supporting rod, which extends into the sample tube, is a spraying unit with a fan-shaped section. When the temperature reaches the preset process temperature, the aerosol inlet pipe starts to take in aerosol (the aerosol is liquid aerosol and comes from an atomization source), aerosol particles are transported to the tail gas outlet pipe in a crevice formed between the heating element and the inner wall of the sample pipe, and due to the temperature, the aerosol particles are subjected to solvent evaporation and solute thermal decomposition reaction, and solid products after the reaction are adsorbed and deposited on the inner wall of the sample pipe to form a thin film.)

一种圆管状基材内壁镀膜的装置

技术领域

本发明涉及镀膜技术领域，具体为一种圆管状基材内壁镀膜的装置。

背景技术

在科研和生产实践中，薄膜材料有非常广泛的用途。在基材表面制作一层薄膜可以实现防锈、耐磨、防腐、绝缘、导电、增强或者减弱反射等多种功能。基材的形状也非常多样，平面的、曲面的、不规则的等等。其中圆管状基材是非平面基材中较为常见的一种。现在已经发展出来几十种之多的薄膜制备方法，但没有哪种方法可以实现所有薄膜的制备，根据薄膜成分、结构、基材特点等情况选择恰当的制备方法是科研生产实践中基础性的工作。

在玻璃、石英、陶瓷材质的圆管状样品内壁上制备氧化物薄膜，特别是二氧化锡为主要成分的电热膜，用于各种需要加热、保温的场合是很常见的应用。采用物理气相方法制备，薄膜质量较高，但耗能大、成本高。采用湿化学方法制备，技术上可行，但薄膜往往不能在较高温度下使用，制备过称也存在较为严重的污染(废液、废气)。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于超生雾化热解喷涂技术的圆管状基材内壁镀膜的装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种圆管状基材内壁镀膜的装置，包括样品管、驱动组件、往复式横移组件、中空的支撑杆，所述驱动组件能够固定样品管和带动样品管转动，所述支撑杆与样品管同轴布置，所述往复式横移组件用于带动支撑杆沿着样品管长度方向往复式移动，所述支撑杆内包含有气溶胶导入管和尾气导出管，所述支撑杆伸入样品管的端部为截面呈扇形的喷涂单元，所述喷涂单元包括扇形壳体、加热元件、隔热填充层、气溶胶喷口和尾气吸收入口，所述气溶胶喷出口和尾气吸入口位于扇形壳体的两个角上且呈狭窄的矩形截面，所述加热元件位于扇形壳体的顶部，所述隔热填充层位于加热元件的内侧，所述气溶胶导入管的一端连接雾化源，另一端连接气溶胶喷口，所述尾气吸收入口的一端连接尾气吸入口，另一端延伸至支撑杆外，所述气溶胶喷口喷出的气体沿着加热元件与样品管内壁之间进入尾气吸入口形成扇形的回流通道。

优选的，所述加热元件与样品管相对应的一面为圆弧形，所述加热元件顶部的圆弧面与样品管的内壁间距为2±0.5mm。

优选的，所述扇形壳体的圆周角在30-45°之间。

优选的，所述加热元件包括了测温热电偶。

优选的，所述驱动组件包括两组轮，每一组轮包括了两个从动轮和一个驱动轮，所述样品管架设在两个从动轮和一个驱动轮之间，相邻两个驱动轮、从动轮之间通过驱动轮连接轴连接，所述驱动轮上同轴连接有驱动电机。

优选的，所述驱动轮通过压杆和拉伸弹簧被以一定的压力压在样品管的外壁上。

(三)有益效果

本发明提供了一种圆管状基材内壁镀膜的装置。具备以下有益效果：

1、该圆管状基材内壁镀膜的装置，沿着气溶胶导入管输入一定流量的载气，尾气导出管同步开始工作。当温度到达预设工艺温度后，气溶胶导入管开始收入气溶胶(气溶胶为液体气溶胶，来自雾化源)，气溶胶颗粒在加热元件与样品管的内壁形成的罅隙间向尾气导出管输运，由于温度作用，气溶胶颗粒在发生溶剂蒸发、溶质热分解反应，反应后的固态产物吸附沉积在样品管的内壁上形成薄膜。

附图说明

图1为本发明的侧剖示意图；

图2为本发明的平面示意图；

图3为本发明的尾气吸入口与气溶胶喷口正视图。

图中：1压杆、2拉绳弹簧、3驱动轮、4样品管、5尾气吸入口、6气溶胶喷口、7隔热填充层、8加热元件、9从动轮、10驱动电机、11尾气导出管、12气溶胶导入管、13支撑杆、14驱动轮连接轴。

具体实施方式

本发明实施例提供一种圆管状基材内壁镀膜的装置，如图1-3所示，包括样品管4、驱动组件、往复式横移组件、中空的支撑杆13。

驱动组件能够固定样品管4和带动样品管4转动，驱动组件包括两组轮，每一组轮包括了两个从动轮9和一个驱动轮3，样品管4架设在两个从动轮9和一个驱动轮3之间，相邻两个驱动轮3、从动轮9之间通过驱动轮连接轴14连接，驱动轮3上同轴连接有驱动电机10。连接驱动轮3的驱动轮连接轴14的端部枢接在压杆1上，压杆1的底部与载体之间设置有拉伸弹簧2，驱动轮3通过压杆1和拉伸弹簧2被以一定的压力压在样品管4的外壁上。向上扳动压杆1可将驱动轮3与样品管4脱离。连接从动轮9的驱动轮连接轴14端部枢接在载体上。

支撑杆13与样品管4同轴布置，往复式横移组件用于带动支撑杆13沿着样品管4长度方向往复式移动，往复式横移组件可以是丝杠滑轨机构也可以是气缸。支撑杆13内包含有气溶胶导入管12和尾气导出管11，分别用于导入和导出气溶胶雾化溶液。支撑杆13伸入样品管4的端部为截面呈扇形的喷涂单元，喷涂单元包括扇形壳体、加热元件8、隔热填充层7、气溶胶喷口6和尾气吸收入口5，气溶胶喷出口6和尾气吸入口5位于扇形壳体的两个角上且呈狭窄的矩形截面，加热元件8位于扇形壳体的顶部，隔热填充层7位于加热元件8的内侧，气溶胶导入管12的一端连接雾化源，另一端连接气溶胶喷口6，尾气吸收入口5的一端连接尾气吸入口5，另一端延伸至支撑杆13外，加热元件8的导线也从中空的支撑杆13引出。气溶胶喷口6喷出的气体沿着加热元件8与样品管4内壁之间进入尾气吸入口5形成扇形的回流通道。

加热元件8与样品管4相对应的一面为圆弧形，加热元件8顶部的圆弧面与样品管4的内壁间距为2±0.5mm均匀间隙。扇形壳体的圆周角在30-45°之间。

加热元件8包括了测温热电偶。为现有的市售产品，用于监测加热元件8的温度。

工作原理：样品管4完成装夹固定后，在驱动电机10驱动下，驱动轮3通过与样品管4的外壁摩擦力驱动样品管以一定的角速度旋转，旋转方向如图1所示。沿着气溶胶导入管12输入一定流量的载气，尾气导出管11同步开始工作。当温度到达预设工艺温度后，气溶胶导入管12开始收入气溶胶(气溶胶为液体气溶胶，来自雾化源)，气溶胶颗粒在加热元件8与样品管4的内壁形成的罅隙间向尾气导出管11输运，由于温度作用，气溶胶颗粒在发生溶剂蒸发、溶质热分解反应，反应后的固态产物吸附沉积在样品管4的内壁上形成薄膜。反应后尾气通过尾气导出管11排出。尾气吸入口5和气溶胶喷口6在接近样品管4内部附近呈现喇叭口方向形状，且尾气吸入口5和气溶胶喷口6远离加热元件8的一侧边缘与样品管4的内壁间隙远小于加热元件8与样品管内壁4的间隙，此间隙在0.4-0.7mm(需要考虑最终沉积薄膜厚度，避免与薄膜发生刮擦)。通常样品管4长度大于喷涂单元长度，喷涂单元随着支撑杆13沿着样品管4轴线匀速运动，在样品管4内壁形成螺旋线样的扫描。根据实际产品要求，支撑杆13沿着样品管4轴向往复次数、速度都在一定范围内可以设定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。