專利名稱：電磁感應(yīng)加熱輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種加熱輥，特別涉及一種輥筒內(nèi)部設(shè)有高頻電磁感應(yīng)線圈的加熱輥。
技術(shù)背景現(xiàn)代電磁感應(yīng)加熱技術(shù)近些年已經(jīng)有了很大進(jìn)步，并在各行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。目前國內(nèi)已有很多的廠家都在從事這項(xiàng)技術(shù)的研制開發(fā)并應(yīng)用在了生產(chǎn)中，對(duì)于節(jié)省用電提高生產(chǎn)效率改善工作環(huán)境都顯現(xiàn)出了非常好的前景。由于各家研發(fā)和推廣的行業(yè)不同，其技術(shù)和工藝也都有很大的差異。也有一些產(chǎn)品由于技術(shù)和工藝質(zhì)量問題，不能達(dá)到其預(yù)期的效果，以致于在某些領(lǐng)域還不能得到進(jìn)一步的推廣使用。目前對(duì)輥筒電磁感應(yīng)加熱有二種方式，一是在輥筒外部設(shè)置電磁加熱裝置，使用線圈繞組對(duì)輥筒表面進(jìn)行一定角度的包繞，在對(duì)線圈施加高頻電流后，線圈會(huì)產(chǎn)生高頻磁場(chǎng)，作用于鋼制的輥筒表面，這時(shí)的輥筒相當(dāng)于二次線圈，并且是閉合的回路，在受到高頻磁場(chǎng)作用時(shí)，就會(huì)在輥面的內(nèi)部產(chǎn)生感生電流，由于這個(gè)電流是短路的，這就形成了若干的小渦流而發(fā)出熱量，使電能轉(zhuǎn)化成了熱能在輥面內(nèi)進(jìn)行傳播。因?yàn)橛幸恍┹佂苍诠ぷ鲿r(shí)位置會(huì)有變化，造成線圈和輥筒的距離和角度發(fā)生變化，從而改變了磁場(chǎng)應(yīng)強(qiáng)度，輥體表面溫度不均勻不穩(wěn)定，還有由于工藝的原因輥體二端的溫度很難和中間段的溫度保持一致。這直接影響了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的效率。另外大部分電感線圈的磁場(chǎng)都是開路的，如沒有可靠的屏蔽設(shè)施會(huì)對(duì)環(huán)境造成電磁輻射污染。這是在輥筒外部加熱的缺點(diǎn)。另一種是在輥筒內(nèi)部采用電磁感應(yīng)加熱方式。這種方式比外部加熱有了很大的進(jìn)步，從外觀上看沒有安裝感應(yīng)線圈的裝置，由于加熱用的高頻電感線圈以及一些輔助裝置都在輥筒內(nèi)部，沒有高頻磁場(chǎng)對(duì)輥外部的輻射。對(duì)外部的工作環(huán)境不造成影響和障礙。給操作工清潔輥面，調(diào)整設(shè)備和撿驗(yàn)產(chǎn)品創(chuàng)造了良好的條件。這種熱輥需要選擇能耐受高溫的導(dǎo)線來制作電磁感應(yīng)線圈，要求線圈能在高溫下長(zhǎng)時(shí)間工作。另外，由于輥筒內(nèi)部的感應(yīng)線圈支撐裝置和其它的各種零部件要求在長(zhǎng)期高溫條件下使用。要盡量選用非導(dǎo)磁材料。如果在制造工藝上不采取有效措施，會(huì)有部分漏磁對(duì)靠近磁場(chǎng)的導(dǎo)磁零部件進(jìn)行磁化并使之發(fā)熱。這樣既容易損壞這些零部件同時(shí)也消耗掉了一部分電能
實(shí)用新型內(nèi)容
鑒于上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種輥筒內(nèi)部設(shè)有高頻電磁感應(yīng)線圈的加熱輥。該裝置利用電磁感應(yīng)加熱原理制造的熱輥來替代現(xiàn)在還在大量使用的有各種其它熱輥。電磁感應(yīng)加熱輥比起目前使用的蒸汽加熱、電阻絲、電熱管或是經(jīng)熱煤油加熱輥筒表面的方法更能節(jié)省電力消耗，提高輥表面的溫度穩(wěn)定性和精確度。本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案如下電磁感應(yīng)加熱輥，主體為一中空的輥體；所述輥體內(nèi)置有導(dǎo)磁鐵芯；所述導(dǎo)磁鐵芯的一端通過半軸連接電纜連接器；所述通過該電纜連接器向輥體內(nèi)引有外纏于導(dǎo)磁鐵芯的加熱線圈；所述通過電纜連接器向輥體內(nèi)引有外纏在導(dǎo)磁鐵芯兩端的補(bǔ)償加熱線圈；所述輥體的輥壁內(nèi)設(shè)有一層充水隔腔；所述輥體兩側(cè)的輥面上分別設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)用來排熱的通風(fēng)孔。上述方案中，所述導(dǎo)磁鐵芯兩端分別設(shè)有中空的帶耐高溫套筒軸承的半軸，一端通過內(nèi)置加熱線圈和補(bǔ)償加熱線圈連接電纜連接器，另一端連接一向輥體內(nèi)排風(fēng)的軸流式風(fēng)冷裝置。上述方案中，所述在輥壁內(nèi)安置有復(fù)數(shù)個(gè)內(nèi)埋式溫度傳感器，該溫度傳感器均勻分布，用來采集和搜集整個(gè)輥筒外表面的溫度。上述方案中，所述輥體兩端設(shè)有帶軸承的連接軸。本實(shí)用新型的有益效果如下1.本實(shí)用新型從根本上改變了以往輥筒加熱使用導(dǎo)熱油傳導(dǎo)加熱的工藝。相對(duì)比可以節(jié)電30%以上，減小了由于導(dǎo)熱油跑冒滴漏造成的環(huán)境污染以及火災(zāi)。極大的改善了車間的工作環(huán)境和安全生產(chǎn)的條件。2.本實(shí)用新型加熱線圈及其結(jié)構(gòu)的特殊制造決定了更好的節(jié)能效果、溫度的均勻性和對(duì)溫度的精確控制。目前國內(nèi)已有的電磁加熱輥大多是在外部加熱，加熱器的體積很大，防礙操作工對(duì)產(chǎn)品的撿驗(yàn)觀察和對(duì)輥筒的檫拭。本實(shí)用新型線圈的制造和安裝工藝使得加熱磁場(chǎng)的分布更加合理，使傳導(dǎo)到輥表面溫度的控制精度可以在士2°C以內(nèi)。3.本實(shí)用新型輥內(nèi)裝置采用了抗磁化和耐高溫材料，可以水冷卻的鐵芯加之輥內(nèi)有效的線圈散熱系統(tǒng)，使得輥表面工作溫度可以達(dá)到350°C的高溫而不會(huì)損壞輥內(nèi)裝置。早期的電磁加熱輥溫度一般只能達(dá)到200°C左右。4.本實(shí)用新型加熱輥表面溫度在需要降溫時(shí)，將自啟動(dòng)風(fēng)冷降溫系統(tǒng)對(duì)輥面進(jìn)行強(qiáng)制降溫。而目前其它形式的電磁加熱輥大都沒有降溫裝置，在生產(chǎn)時(shí)常有輥筒被高溫物料包裹而不能降溫的情況，強(qiáng)制降溫裝置的使用解決了這個(gè)難題。5.本實(shí)用新型加熱輥內(nèi)加熱裝置設(shè)置了合理的磁路系統(tǒng)，使得其漏磁最小，減小了磁阻增強(qiáng)了磁感應(yīng)強(qiáng)度，提高了能量轉(zhuǎn)換的效率。從而更多的節(jié)省了用電量。并有效地阻止了磁場(chǎng)對(duì)輥內(nèi)零部件的磁化，避免了因發(fā)熱而損壞。 6.本實(shí)用新型配套使用了最新研制的全數(shù)字型控制器，采用了雙DSP數(shù)字控制芯片，具有開機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)工作頻率以適應(yīng)被加熱體的導(dǎo)磁特征，自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出功率等多種功能和自撿測(cè)故障顯示及外部控制連接通訊口。使對(duì)輥筒的加熱具有更高的穩(wěn)定性和溫度精確性以及更好的節(jié)電效果。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。圖1為本實(shí)用新型所述的電磁感應(yīng)加熱輥的剖面結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實(shí)用新型所述的電磁感應(yīng)加熱輥中線圈水冷卻示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。如圖1所示，圖中顯示的是本實(shí)用新型的最優(yōu)實(shí)施例，其中加熱輥的主體部分為一中空的，兩端設(shè)有帶軸承2的連接軸的輥體8，輥體8可以是剛制的。該輥體8內(nèi)置有導(dǎo)磁鐵芯4，導(dǎo)磁鐵芯4的兩端設(shè)有中空的帶耐高溫套筒軸承10的半軸11。其中一端通過半軸11連接電纜連接器12。從該電纜連接器12向輥體8內(nèi)引有外纏于導(dǎo)磁鐵芯4的加熱線圈5。并且從電纜連接器12向輥體8內(nèi)還引有外纏在導(dǎo)磁鐵芯4兩端的補(bǔ)償加熱線圈3。 上述加熱線圈5和補(bǔ)償加熱線圈3內(nèi)置于該端半軸11。另一端的半軸11連接一向輥體8 內(nèi)排風(fēng)的軸流式風(fēng)冷裝置1。另外，輥體8的輥壁內(nèi)設(shè)有一層充水隔腔6。同時(shí)在輥壁內(nèi)安置有復(fù)數(shù)個(gè)內(nèi)埋式溫度傳感器7，該溫度傳感器7均勻分布，用來采集和搜集整個(gè)輥筒外表面的溫度。通常在輥體8的兩端以及中段安置至少3個(gè)內(nèi)埋式溫度傳感器7。此外，輥體8兩側(cè)的輥面上分別設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)用來排熱的通風(fēng)孔9。根據(jù)上述方案，本實(shí)用新型的加熱輥的運(yùn)行過程如下首先，頻率為18 25KHZ的高頻低壓電源一路經(jīng)輸送電纜、電纜連接器12進(jìn)入輥體內(nèi)的加熱線圈5。在線圈的周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)作用于輥體時(shí)會(huì)在其內(nèi)部感生電流并形成若干小渦流而導(dǎo)致輥體發(fā)熱，這熱量會(huì)使充水隔腔6內(nèi)的純水蒸發(fā)為過熱蒸汽，它散發(fā)的熱量和外輥體直接得到的熱量混合，可有效調(diào)節(jié)均衡輥體外表面的溫度。在輥面溫度超過150°C時(shí)過熱蒸汽的壓力會(huì)很大，這時(shí)可在隔腔中改填為高溫導(dǎo)熱油，亦會(huì)有很好的均熱效果。該高頻低壓電源在對(duì)小直徑的高溫輥加熱時(shí)采用水循環(huán)冷卻。另一路電源經(jīng)由電纜連接器12進(jìn)入輥體內(nèi)的補(bǔ)償加熱線圈3。用來加熱輥筒的二側(cè)。內(nèi)埋式溫度傳感器7所撿測(cè)到的溫度電信號(hào)，反饋到電源端數(shù)字式溫度控制儀，由溫度控制儀輸出指令控制加熱電源的工作狀態(tài)。另外，輥體內(nèi)的導(dǎo)磁鐵芯4用來減小漏磁，增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)一步提高電磁轉(zhuǎn)換效率同時(shí)可以隔離磁場(chǎng)對(duì)輥筒內(nèi)導(dǎo)磁零部件的磁化發(fā)熱作用。而導(dǎo)磁鐵芯4兩端的半軸11 用來支撐整個(gè)加熱體裝置，可避免軸中間部分被磁化加熱。至于軸流式風(fēng)冷裝置1，其通過中空的半軸11給輥內(nèi)線圈散熱和外輥體降溫。通過向輥體內(nèi)進(jìn)行風(fēng)冷操作，使得熱風(fēng)從通風(fēng)孔9排出輥內(nèi)。需要指出的是，本實(shí)用新型具備以下特點(diǎn)；1.本實(shí)用新型采用耐高溫、高強(qiáng)度、高絕緣度的材料制造輥筒內(nèi)部件。是一種專門配制的工業(yè)微晶陶瓷制品。2.本實(shí)用新型所采用的鐵芯為高飽和導(dǎo)磁材料，其良好的導(dǎo)磁特性起到了磁隔離及減小漏磁增強(qiáng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的作用。在頻率為工頻時(shí)可選用硅鋼片，高頻率時(shí)可選用坡莫合金、鐵基非晶合金和鐵基納米晶合金來制作。3.本實(shí)用新型的電感線圈采用特殊方法繞制，精確的裝配使其磁場(chǎng)分布更加均勻合理。250°C以上溫度時(shí)可啟動(dòng)低壓線圈水冷系統(tǒng)。加熱線圈的導(dǎo)線為中空導(dǎo)線，可以在導(dǎo)線內(nèi)加注循環(huán)冷卻水，該導(dǎo)線上分別設(shè)有進(jìn)水口 21和出水口 22，使線圈在合理的溫度下工作(參見圖2)。4.本實(shí)用新型采用風(fēng)冷和水冷系統(tǒng)對(duì)輥內(nèi)鐵心、輥體進(jìn)行降溫使之在高溫時(shí)保護(hù)線圈和鐵芯，并可快速降低輥面溫度。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.電磁感應(yīng)加熱輥，主體為一中空的輥體；其特征在于，所述輥體內(nèi)置有導(dǎo)磁鐵芯；所述導(dǎo)磁鐵芯的一端通過半軸連接電纜連接器；所述通過該電纜連接器向輥體內(nèi)引有外纏于導(dǎo)磁鐵芯的加熱線圈；所述通過電纜連接器向輥體內(nèi)引有外纏在導(dǎo)磁鐵芯兩端的補(bǔ)償加熱線圈；所述輥體的輥壁內(nèi)設(shè)有一層充水隔腔；所述輥體兩側(cè)的輥面上分別設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)用來排熱的通風(fēng)孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱輥，其特征在于，所述導(dǎo)磁鐵芯兩端分別設(shè)有中空的帶耐高溫套筒軸承的半軸，一端通過內(nèi)置加熱線圈和補(bǔ)償加熱線圈連接電纜連接器，另一端連接一向輥體內(nèi)排風(fēng)的軸流式風(fēng)冷裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱輥，其特征在于，所述在輥壁內(nèi)安置有復(fù)數(shù)個(gè)內(nèi)埋式溫度傳感器，該溫度傳感器均勻分布，用來采集和搜集整個(gè)輥筒外表面的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)加熱輥，其特征在于，所述輥體兩端設(shè)有帶軸承的連接軸。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種輥筒內(nèi)部設(shè)有高頻電磁感應(yīng)線圈的加熱輥。主體為一中空的輥體；所述輥體內(nèi)置有導(dǎo)磁鐵芯；所述導(dǎo)磁鐵芯的一端通過半軸連接電纜連接器；所述通過該電纜連接器向輥體內(nèi)引有外纏于導(dǎo)磁鐵芯的加熱線圈；所述通過電纜連接器向輥體內(nèi)引有外纏在導(dǎo)磁鐵芯兩端的補(bǔ)償加熱線圈；所述輥體的輥壁內(nèi)設(shè)有一層充水隔腔；所述輥體兩側(cè)的輥面上分別設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)用來排熱的通風(fēng)孔。該裝置利用電磁感應(yīng)加熱原理制造的熱輥來替代現(xiàn)在還在大量使用的有各種其它熱輥。電磁感應(yīng)加熱輥比起目前使用的蒸汽加熱、電阻絲、電熱管或是經(jīng)熱煤油加熱輥筒表面的方法更能節(jié)省電力消耗，提高輥表面的溫度穩(wěn)定性和精確度。
文檔編號(hào)H05B6/14GK202276488SQ20112030575
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者朱鵬 申請(qǐng)人:張家港市鵬氏電子科技有限公司