一種電磁感應加熱輥的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種電磁感應加熱輥，其特征在于，包括：輥體，其包括：輥壁，該輥壁形成具有中空腔體的圓筒狀；加熱裝置，設置于該中空腔體內，對該輥壁進行加熱；導熱層，設置于該輥壁中或該輥壁的外周上，將熱量沿該輥壁的長度方向傳遞。本實用新型可以有效避免現有加熱輥工作中表面溫差大的現象。
【專利說明】一種電磁感應加熱棍

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及加熱輥，具體地，涉及一種輥壁帶均溫導熱層的電磁感應加熱輥
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術】
[0002]加熱輥被廣泛應用于激光膜、紙張、無紡布、板材、纖維、橡膠、塑料等各行業的平整壓光，加熱輥的加熱方式主要有導熱油加熱傳導以及電磁感應加熱等方式，而電磁感應加熱輥依靠其電磁加熱節能、無污染、溫度更均勻、維護方便等一系列優點逐漸取代傳統的導熱油加熱輥。
[0003]目前，電磁感應加熱輥通常由輥體、高頻感應線圈、電源裝置(高頻逆變電源)、溫控系統等組成，其加熱的工作原理是:
[0004]電源裝置(高頻逆變電源)將380V (220V) 50Hz的工頻交流電整流逆變成20?30kHz高頻交變電流，高頻交變電流經過安裝在輥體內的高頻感應線圈產生交變磁場，交變磁場的電磁感應作用使輥體內壁產生密閉的感應電流一渦流，由于輥體的阻抗特性及渦流的流動，使輥體產生強大的熱能，從而達到直接加熱輥體的目的。
[0005]輥體表面溫度的均勻性會直接影響到產品的質量。現有電磁感應加熱輥中，單根輥體內部線圈排布可以為一個或多個，輥體表面溫度均勻性的控制大多是靠電磁場密度的分布進行的，通常在輥體內部線圈排布中，不論沿輥體的圓周橫向排布或者是沿輥體的長度方向縱向排布，都不可能做到磁場密度一致，從而影響到輥體表面溫度的均勻性。例如，當一支輥體內設有多個線圈的情況下，線圈與線圈之間產生的磁場相互抵消，將會使整體磁場密度的一致性較差；又比如，工作過程中，隨著輥體溫度的變化，線圈電感值的變化與電源裝置匹配引起的電流值的變化，也都會影響到電流磁場密度的一致性。而即使在輥體內部的磁場密度相對一致的情況下，也會因輥面負載的待加工產品的寬幅不同，導致輥體的負載區與非負載區溫度不一致，從而影響到輥體負載的待加工產品邊緣的加工溫度。在使用現有結構的情況下輥體表面的溫度差會達到6-10°C或是更大。這些情況都會影響到產品的質量。
實用新型內容
[0006]本實用新型提供一種電磁感應加熱輥，可以有效解決現有技術中加熱輥表面溫差大的問題。
[0007]根據本實用新型的一個方面，提供一種電磁感應加熱輥，其特征在于，包括:輥體，其包括:輥壁，該輥壁形成具有中空腔體的圓筒狀；加熱裝置，設置于該中空腔體內，對該輥壁進行加熱；導熱層，設置于該輥壁中或該輥壁的外周上，將熱量沿該輥壁的長度方向傳遞。
[0008]優選地,該導熱層包括第一導熱層，該第一導熱層與該棍壁相貼。
[0009]優選地，該導熱層包括第一導熱層和第二導熱層，該第二導熱層設置于該第一導熱層的外側。
[0010]優選地，該導熱層還包括第一金屬層，該第一金屬層設置于該第一導熱層與該第二導熱層之間，該第一金屬層的內側與該第一導熱層的外側相貼，該第一金屬層的外側與該第二導熱層的內側相貼。
[0011]優選地，該第一導熱層以及第二導熱層由銅鋁金屬混合的復合型導熱纖維材料、石墨導熱材料、碳纖維材料、碳化硅、銀或銅制成；該第一金屬層由鋼材、銅材、鋁材、復合纖維材料中的任一種制成。
[0012]優選地，該導熱層設置于該輥壁的外周上，該導熱層的內側與該輥壁的外周相貼，該電磁感應加熱輥還包括:第二金屬層，貼附于該導熱層的外側。
[0013]優選地，該第二金屬層由鋼材、銅材、鋁材、復合纖維材料中的任一種制成。
[0014]優選地，還包括一安全閥門，該安全閥門設置于該導熱層的一端的輥壁中。
[0015]優選地，該加熱裝置包括:內軸，設置于該中空腔體內；線圈，設置于該內軸的外周上。
[0016]借由上述技術特征，本實用新型可以有效避免現有加熱輥工作中表面溫差大的現象，此外，還至少具有如下有益效果:
[0017]1、結構簡單，操作方便；
[0018]2、大大提聞廣品的質量；
[0019]3、有效避免物料的浪費，節約成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0021]圖1為本實用新型的電磁感應加熱輥的縱截面結構示意圖；以及
[0022]圖2為本實用新型的電磁感應加熱輥的橫截面結構示意圖。

【具體實施方式】
[0023]依據本實用新型的主旨構思，電磁感應加熱輥包括:輥體、加熱裝置、導熱層。該輥體包括:輥壁，該輥壁形成具有中空腔體的圓筒狀。該加熱裝置設置于該中空腔體內，對輥壁進行加熱。該導熱層設置于該輥壁中或該輥壁的外周上，將熱量沿該輥壁的長度方向傳遞。
[0024]下面以本實用新型的優選實施例所示的電磁感應加熱輥為例，結合附圖和實施例對本實用新型的技術內容進行進一步地說明，可以理解的是，本實用新型的主要技術構思在于在電磁感應輥中增加了導熱層，因此該技術構思同樣可以應用于其他加熱輥中，在此不予贅述。
[0025]請一并參見圖1和圖2，其分別示出了本實用新型的電磁感應加熱輥的縱截面以及橫截面結構示意圖。圖1省略了電磁感應加熱輥中間部分的長度。在本實用新型的優選實施例中，該電磁感應加熱輥包括輥體1、加熱裝置2、導熱層3以及安全閥門4。
[0026]輥體I包括輥壁11，輥壁11形成具有中空腔體的圓筒狀。輥壁11由鋼材、銅材、鋁材或者復合纖維材料等材料中的任一種制成。
[0027]加熱裝置2設置于輥壁11形成的腔體內，對輥壁11進行加熱。在圖1和圖2所示的實施例中，加熱裝置2包括內軸21以及線圈22。內軸21設置于輥壁11形成的腔體內，且與輥壁11同軸設置。線圈22設置于內軸21的外周上。當高頻交變電流經過設置在棍壁11內的線圈22后產生交變磁場,交變磁場的電磁感應作用使棍壁11的內壁產生密閉的感應電流(即渦流)，進而，由于輥壁11的阻抗特性及渦流的流動，使輥壁11產生強大的熱能，達到加熱輥壁11的目的。如圖2所示，線圈22沿內軸21的長度方向設置于其外周上。而本領域技術人員理解，在一個變化例中，線圈22也可以沿內軸21的圓周方向設置于其外周上，此處不予贅述。
[0028]導熱層3設置于輥壁11中或輥壁11的外周上，將熱量快速沿輥壁11的長度方向傳遞。在圖1所示的優選實施例中，導熱層3設置于輥壁11中。導熱層3包括第一導熱層31。第一導熱層31的兩側均與輥壁11相貼。第一導熱層31的長度大致與輥壁11的長度相同。其中，第一導熱層31優選地為固態導熱層，其由石墨導熱材料、碳纖維材料、銅鋁金屬混合的復合型導熱纖維材料、碳化硅、銀或銅等材料中的任一種制成。
[0029]在本實用新型的實施例中，優選地，第一導熱層31使用石墨導熱材料、碳纖維材料、銅鋁金屬混合的復合型導熱纖維材料中任一種。當第一導熱層31使用高導熱的石墨導熱材料時，其最薄厚度可以為0.0lmm,因此，其沿輥體I的長度方向的導熱系數可以達到1800ff/m.K左右，沿輥面法線方向的導熱系數約15W/m.K左右。當第一導熱層31使用高導熱系數的導纖維材料時，可以選用碳纖維復合材料，其沿輥體I的長度方向的導熱系數可以達到700W/m*K，沿輥面法線方向的導熱系數約為50W/m*K左右。當第一導熱層31使用如與銅鋁金屬混合的復合型導熱纖維材料時，其沿輥體I的長度方向的導熱系數可達到600ff/m.Κ，是金屬鋁的2.95倍、銅的1.75倍、碳化硅(SiC)的1.4倍。并且由于其抗拉強度可以達到3500Mpa以上，是鋼的7-9倍，因此，其厚度最薄可以達到0.0Olmm0其厚度非常薄，基本不會影響熱量沿輥面法線方向上傳遞。所以，從綜合性能上看，復合型導熱纖維材料(如銅、鋁金屬混合的復合型導熱纖維材料)是最優選的。
[0030]另外，在一些變化例中，第一導熱層31也可以根據不同的生產條件及工藝需求，而選用相對常見而效果相對略小的材料例如碳化硅(SiC)、銀、銅等高導熱系數材料。這些變化例均可予以實現，此處不予贅述。
[0031]綜上所述，本領域技術人員理解，雖然導熱層3的導熱過程中既包括了沿輥壁11的長度方向的熱量傳遞也包括了沿輥面法線方向的熱量傳遞，但導熱層3主要作用是將熱量沿輥壁11的長度方向傳遞，因此，上述第一導熱層31所使用的固態導熱材料沿輥壁11的長度方向的導熱系數均遠大于沿輥面法線方向的導熱系數，可以將熱量快速地沿輥壁11的長度方向由輥壁11上溫度較高的區域傳遞至溫度較低的區域，其對保持輥面溫度的均勻性方面相對于其他導熱材料(例如水、乙醇等導熱液體)具有更突出的效果。而在一些變化例中，第一導熱層中也可以選用一些液態、或氣液兩態的導熱介質。該導熱介質可以是水、礦物油等常用導熱介質。
[0032]在電磁感應加熱輥實際的制造過程中，導熱層3的嵌入方式可以為:在輥壁11上開設一個空腔，將導熱層3填充入該空腔內，最后將該空腔的開口焊接封住。或者也可以是:將導熱層3包覆于一層輥壁11的外周上，然后在導熱層3的外周上再包覆一層與輥壁11相同的材料，最后對最外層的輥壁的接口進行焊接等處理。
[0033]進一步地，在一些變化例中，導熱層3還包括第二導熱層，該第二導熱層同樣由石墨導熱材料、碳纖維材料、銅鋁金屬混合的復合型導熱纖維材料、碳化硅、銀或銅等材料中的任一種制成。該第二導熱層設置于第一導熱層31的外側。該第二導熱層的具體設置方式為，該第二導熱層的內側貼附于第一導熱層31的外側。整個導熱層3由第一導熱層31與該第二導熱層組成，設置于輥壁11中。在電磁感應加熱輥實際的制造過程中，該第二導熱層的嵌入方式為:當第一導熱層31為封閉的圓筒形時，可以直接疊加于第一導熱層31的外側；當第一導熱層31為具有缺口的不封閉的圓筒形時，也可以于第一導熱層31的缺口處拼接，呈螺旋狀包裹于第一導熱層31的外側。或者在另一個實施例中，導熱層3還可以包括一第一金屬層，該第一金屬層設置于第一導熱層31與該第二導熱層之間，其內側與該第一導熱層31的外側相貼,其外側與該第二導熱層的內側相貼。其中，第一金屬層可以由鋼材、銅材、鋁材、復合纖維材料等材料中的任一種制成。
[0034]類似地，在另一些變化例中，導熱層還可以包括第三導熱層，該第三導熱層同樣由石墨導熱材料、碳纖維材料、銅鋁金屬混合的復合型導熱纖維材料、碳化硅、銀或銅等材料中的任一種制成。該第三導熱層通過使用與第二導熱層相同的設置方式設置于該第二導熱層的外側。本領域技術人員理解，這些變化例均可予以實現，生產過程中，可以根據實際的生產條件及工藝需求來決定材料的選擇以及組合方式，此處不予贅述。
[0035]更進一步地，本領域技術人員理解，在另一些變化例中，導熱層3也可以設置于輥壁11的外周上，第一導熱層31的內側與輥壁11的外周相貼。在此實施例中，電磁感應加熱輥還包括第二金屬層，該第二金屬層貼附于導熱層3的外側。其中，該第二金屬層可以由鋼材、銅材、鋁材、復合纖維材料等材料中的任一種制成。這些實施例同樣可以予以實現,此處不予贅述。
[0036]如圖1所示，優選地，該電磁感應加熱輥還包括安全閥門4，安全閥門4設置于導熱層3的一端的輥壁11中。當第一導熱層31因溫度變化而壓力過大時，安全閥門4可以進行卸壓排放。
[0037]綜合上述圖1以及圖2所示的實施例，本領域技術人員理解，電磁感應加熱輥因其加熱溫度均勻而逐漸取代傳統加熱輥，特別是應用于如薄膜復合等溫度均勻性要求更高的加工工藝中。經發明人研究，在實際的加工過程中，電磁感應加熱輥由于電磁場密度的一致性難以調整以及負載的待加工產品的寬幅不一致等問題，輥面仍然存在一定的溫度差，影響到產品的質量。而本實用新型所提供的電磁感應加熱輥由于設置了導熱層，該導熱層使用固態導熱材料，其沿輥體的長度方向的導熱系數均遠大于沿輥面法線方向的導熱系數，進而，在工作過程中，輥體表面的熱量向外縱向傳遞的同時，熱量也可以快速地沿輥體的長度方向傳遞(例如由輥體的兩端非負載區域的向輥體中部的負載區域傳遞)，盡可能減小輥體表面的溫度差，保持輥體表面的溫度均勻，提高產品的質量，避免產品因質量問題而產生的浪費，節約成本。
[0038]以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本實用新型的實質內容。
【權利要求】
1.一種電磁感應加熱輥，其特征在于，包括: 輥體，其包括: 輥壁，該輥壁形成具有中空腔體的圓筒狀； 加熱裝置，設置于該中空腔體內，對該輥壁進行加熱； 導熱層，設置于該輥壁中或該輥壁的外周上，將熱量沿該輥壁的長度方向傳遞。
2.根據權利要求1所述的電磁感應加熱輥，其特征在于，該導熱層包括第一導熱層，該第一導熱層與該棍壁相貼。
3.根據權利要求1所述的電磁感應加熱輥，其特征在于，該導熱層包括第一導熱層和第二導熱層，該第二導熱層設置于該第一導熱層的外側。
4.根據權利要求3所述的電磁感應加熱輥，其特征在于，該導熱層還包括第一金屬層，該第一金屬層設置于該第一導熱層與該第二導熱層之間，該第一金屬層的內側與該第一導熱層的外側相貼，該第一金屬層的外側與該第二導熱層的內側相貼。
5.根據權利要求4所述的電磁感應加熱輥，其特征在于，該第一導熱層以及第二導熱層由銅鋁金屬混合的復合型導熱纖維材料、石墨導熱材料、碳纖維材料、碳化硅、銀或銅制成；該第一金屬層由鋼材、銅材、招材、復合纖維材料中的任一種制成。
6.根據權利要求1所述的電磁感應加熱輥，其特征在于，該導熱層設置于該輥壁的外周上，該導熱層的內側與該輥壁的外周相貼，該電磁感應加熱輥還包括: 第二金屬層，貼附于該導熱層的外側。
7.根據權利要求6所述的電磁感應加熱輥，其特征在于，該第二金屬層由鋼材、銅材、鋁材、復合纖維材料中的任一種制成。
8.根據權利要求1至5中任一項所述的電磁感應加熱輥，其特征在于，還包括一安全閥門，該安全閥門設置于該導熱層的一端的輥壁中。
9.根據權利要求1至6中任一項所述的電磁感應加熱輥，其特征在于，該加熱裝置包括: 內軸，設置于該中空腔體內； 線圈，設置于該內軸的外周上。
【文檔編號】H05B6/14GK204046852SQ201420495248
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】文元慶, 鄒斌 申請人:上海聯凈電子科技有限公司