CN1078040A - 感应干燥机及磁力分离器 - Google Patents
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Abstract
一种在中频工作,以感应方法加热金属罐盖的装
置,具有部分或全部围绕罐头封闭物缠绕的多匝感应
线圈。既无需聚热芯子,也无需用水冷却导电体。罐
底可连成一串地送入。各罐盖利用磁力分离并同时
通过顺序开关的电磁铁推动向前,罐体可在传送通过
感应加热装置的同时,利用分开的传送带使之旋转。
此外,还可以采用闭环温度控制装置控制输入的交流
电功率,且当生产线发生停机事件时,能防止罐头封
闭物过热。
Description
本发明涉及利用加热或其他方法处理金属物体的方法,尤其涉及一种利用感应加热或其他方法处理金属罐盖(封闭物、罐底)或罐体,用于干燥、固化或其他目的,在被处理的各物体之间保持一间隙,并沿一路径传送被处理物体的方法及其装置。
用于金属饮料容器的封闭物通常为圆形,具有称为卷边的凸缘周边。这种封闭物通常由铝或钢制成,而卷边则用来通过接缝操作将封闭物连结到罐体上。为了有助于罐体与封闭物之间如此形成的密封的完整性,通常的做法是在封闭物制造期间,将密封剂或粘合剂(“化合物”)垫圈加在卷边内。也可以有选择地或普遍地将不同类型的涂料涂到罐盖和罐体上,以用于各种其他用途,例如修复损坏的涂层。在本说明书中,涂料、密封剂和粘合剂都被认为是“液体”而应用于工件上。
在该制造过程中所产生的一个问题就是这种液体的固化或干燥。近来,容器制造业对采用水基密封剂的兴趣有所增加,但这种密封剂需3-4天才能干燥到允许将封闭物施加到罐体上的状态。对于溶剂基液体,这不是一个严重的问题,因为挥发性溶剂能很快地蒸发,并典型地能在48小时内干燥到容许将封闭物施加到罐体上。
过去,金属罐封闭物典型地通过红外辐射或对流传热进行加热,以加快干燥或固化过程。这些系统,尤其是对流传热系统往往体积大、笨重且由于能量利用率低而操作费用高。
用感应法加热金属罐底已有过一些尝试。导电物品的感应加热包括使振荡电流通过一工作线圈,从而产生一振荡磁场,导电工件则置于该磁场中。通过磁场在工件中感应环流所产生的涡流损耗,而导致在工件中产生热量。
图1表示一个用于感应加热的典型电路,它包括一个直流电源110以及跨接在其输出端的一个H型电桥130。H型电桥130由四个可控硅112、114、116和118组成,而一个与限流电感器122串联的并联谐振回路120跨接在H型电桥上。谐振回路120包括工作线圈124,以等效电阻126表示的负载以及电容器128,它们均并联连接。
在稳态工作中,能量反复耦合于电容器128与电感器124之间,从而在谐振回路120两端产生振荡电压。为了补偿在等效电阻126上的能量损耗,控制电路(图中未画出)周期性地作用于H型电桥的可控硅上,以将补充的能量输送到谐振回路120中。振荡电压的频率在任一给定的时刻,随加热器内的负载(即工件)而略有变化,但现有的系统在确定什么时候启动可控硅时没有考虑到这一点,只是采用一般的方法,在较长的时间内提供能量。
有时候接入串联电感器122是为了当可控硅作用时减小进入谐振电路120中的电流峰值,以及在发生故障时防止大电流冲击。然而,流经可控硅的电流仍可能非常大,需要用水(或液体)冷却可控硅本身和连接电源110到H型电桥130之间以及H型电桥130至谐振回路120之间的导线。
由于MOSFETS(金属一氧化物一半导体场效应晶体管)能够极快地导通和截止,因此,一个典型的工作在高频(为100KHZ数量级)范围的感应加热电路可以采用功率MOSFETS作为H型电桥中的开关。能工作在电压较高的感应加热电路中的MOSFETS是有较高的导通电阻,因而,它们也仍需要用水冷却。有些感应加热电路可以在H型电桥中采用可控硅,但尽管可控硅可以很快地导通和关断,却很难加以控制。双极晶体管运行时需要较大的基极电流放大器,并且不能理想地工作于高速转换和大电流下,而在图1所示的电路中H型电桥又必须载有大电流。
对于可用来加热金属罐封闭物的现有的感应加热方法来说,由于过去典型地运行于高频下(100KHZ数量级),由此而产生的问题是,这将使得在金属罐封闭物中所产生任何电流的深度减到最小。这就意味着,在传输导体和在工作线圈中的振荡电流主要是沿着这些导体的外表层传输(即“趋肤效应”)。因此,在这些导体外表层的电流密度很大,由此产生过热并不得不采用水冷却。实际上,这些导体都典型地用铜管构成,其中间有冷却水流过。
利用感应加热罐底也很难,因为它们都是由薄金属片制成的。高频感应加热产生了加热不均匀的问题。薄金属工件的各个部分会取决于离线圈的远近和其它因素而被加热到很不相同的温度。因此,甚至在工件的其余部分尚未加热到所要求的温度时,就可能并且往往真正发生局部过热现象。柯林斯的第4,017,704号美国专利设想通过将金属罐的罐底平放在传送带上,并使它们在普通的具有几匝绕组、其中心区域敞开的高频感应加热线圈下面通过,在邻近线圈中心处设置有蝴蝶结形芯子,以使能量更均匀地集中到罐底,从而来解决上述问题。即使柯林斯的技术能成功地均匀加热罐底,然而,该项技术仍然需要聚热芯子和用水冷却导线(铜管)以及开关。
除了柯林斯外,还有许多一般的感应加热装置已由下列美国专利所披露,虽然它们未必针对金属罐底和罐体等特定问题。其中包括Miller的第4,339,645号,Maurice的第4,481,397号,Beckert的第4,296,294号,Nozaki的第4,849,598号,Scheffler的第4,160,891号,Scheffler的3,449,539号,Kurata的4,307,276号,Curtin的4,582,972号,Nuns的4,673,781号,Camus的4,531,037号,Chaboseau的4,775,772号,Wicker的4,810,843号以及Iton的3,727,982号美国专利。尽管上述专利所揭示的某些系统也可用于加热金属罐封闭物,但它们均非最佳。尤其是它们的体积庞大、笨重、要求水冷却,当应用于金属罐底时,还存在加热不均匀等缺陷。
金属罐封闭物典型地采用两种方法之一传送到热处理装置中。它们可以通过传送带传送,在这种情况下,封闭物平放在传送带上,涂覆面或复合面朝上;或者,也可以将它们叠放在轨道或笼子内,互相面对面贴近接触(“连成一串”)。前一种技术在柯林斯的专利中已作了例证。在后一种技术中,封闭物沿其表面的横向被推动通过加热装置。由于金属罐底以成串方式推入而作热处理时,给定长度的轨道上可装有多得多的罐底,因而只需较小的厂房面积。然而,由于对流的气流不能直接加热金属罐底的表面,故这种技术并不常用。
萨利文的第4,333,246号美国专利试图解决这个问题,但它仍局限于对流干燥技术范围内。在萨利文的专利中,工件被推动通过一条由固定宽度的轨道机件所确定的曲线通道,允许工件以接近较短半径的那部分为轴而转动,由此,各工件接近于较长半径的部分就象扇子那样分离开来。萨利文采用这种轨道机件,以便部分地分开各金属罐盖,并用热空气吹向分离的部分。
萨利文的技术存在许多重大缺陷。首先,即使每个工件有一部分与其它工件分离,但该工件的另一部分(接近于较短半径的部分)却总是接触其它的工件。各工件仅仅象扇子那样展开,并没有真正相互分离。这样,如果该装置被用来固化有选择地涂施到罐盖上的液体,它只能应用于有选择涂施的液体被涂在罐盖边沿以外的地方的情况,因为各罐盖的边沿可能互相接触。此外,由于推动罐盖沿轨道输送的力而在各罐盖互相接触的部分上所产生的压力,可能软化和/或损坏罐盖的金属部分或其涂层。而且,萨利文的装置只能在各罐盖作扇形展开的部分之间产生有限的分离,因为更大的分离要求轨道机件具有更弯曲的曲线,而这样反过来又要求在推动罐盖沿轨道输送的设备中产生更大的作用力和采用强度更高的材料。由于同样的原因,即使轨道曲线比较平缓,该技术也不能用于较长的传送路径。更进一步说,萨利文的技术也不能很理想地适用于具有拉环的罐盖,因为这些罐盖不能合适地套叠在一起,如果发生接触很可能互相擦伤。
无论金属罐底是平放还是连成一串传送,干燥装置的传送速度和长度应选择得可以确保当每个罐头的封闭物从该装置送出时,涂施的液体中所含的水或溶剂已被充分排出。不过,如果生产线由于某种原因发生停机或发生堵塞时,问题就产生了。在这种情况下,位于加热装置中的罐头封闭物将在装置中比原来预想的停留更长的时间,由此而使其产生过热,并有可能造成损坏。过去是利用闭环机构来处理这种情况的,但这些机构都只监视炉中的空气温度。迄今还未有监视罐头封闭物本身温度的闭环机构。更进一步说,对于红外系统和高温对流系统而言,即使采用这些机构,也很难以足够快的速度停止加热过程以避免损坏。确实存在可避免过度加热罐盖的危险的较低温度的对流加热系统,这仅仅是因为它们不会产生足以发生损坏的热量,但是这种较低的温度是不能令人满意的,且需要较长的干燥时间和较长的传送路径。
因此,本发明的目的在于提供一种能克服上述若干或全部缺点的罐体和罐头封闭物加热装置。
根据本发明,概括地说,是通过将金属罐封闭物置于由部分围绕或全部围绕罐头封闭物的多匝感应线圈所产生的中频振荡磁场中,而对其进行感应加热。由于采用中频磁场,涡流能较深地发生于罐底内,从而形成一个能更为均匀地加热整个工件的储热部分。不需要聚热芯子,导体可以对流冷却。罐底也可以连成一串送入通过该装置。更进一步,减少后的电流还允许在逆变器H电桥中采用较便宜的对流冷却开关。
本发明的另一特点,是提供一种适用于感应加热系统的、用于逆变器开关的控制系统,该系统能使流经开关的峰值电流达到最小,由此可省去通常用来限制电流的串联电感器。控制系统监视谐振电路电压相位角并操纵开关的开和关,以实现最佳响应。
本发明的又一特点,是当若干圆盘状物体由顺序开关的电磁铁驱动时,利用磁力使它们分离开来。
本发明再一个特点,是当罐体被传送通过感应加热装置时,可用分立的传送带旋转。
本发明还有一个特点,是该装置提供对罐头封闭物的闭环温度控制,它感测罐盖本身的温度,一旦温度超出预定临界值就关断加热装置。
以下将参照各个实施例和附图,对本发明作进一步的详细描述。
图1是现有技术感应加热电路的示意图;
图2和图3分别是本发明一个实施例的侧视图和截面图;
图4和图5表示根据本发明的激励技术;
图6和图7是根据本发明的装置的侧视图,表示其各个方面;
图8和图9分别表示本发明另一个实施例的侧视图和截面图;
图10和图12分别表示本发明又一个实施例的侧视图和截面图;
图11是图10和图12所示筒形电磁线圈的透视图;
图13是图10至12所示装置采用较小管子的截面图;
图14是图10至12所示装置一种变换结构的透视图;
图15是本发明再一个实施例的侧视图;
图16和17分别是本发明用以加热罐体的一个实施例的侧视图和透视图;
图18、19和21是根据本发明用以操纵感应加热装置的电路图;
图20是有助于解释图19所示电路工作的波形图;
图22和23分别是本发明还有一个实施例的侧视图和透视图;
图24是图18所示IGBT(绝缘栅双极晶体管)驱动器板的示意图。
图2表示根据本发明,用以加热钢质(或其它铁磁性、导电的)罐盖100的感应加热装置的侧视图,部分作了剖视。图3表示同一装置的截面图。各罐头封闭物端面相对地倚靠在一对导杆202和204上,还有两个导杆206和208以使封闭物固定就位。四个导杆202、204、206和208一起确定了一列封闭物100的传送路径210。导杆202、204、206和208在导管220的内表面圆周不同位置上沿轴向延伸。导轨与导管都由非导电材料诸如陶瓷或聚四氟乙烯制成。导管220最好还是隔热的,理由可在下文看到。在某些实施例中,导杆202、204、206和208也可省略,其功能由导管220本身所取代。
扁平感应线圈222缠绕在导管220的外表面上,并连接到交流电源68上。线圈222包括四个平行的螺旋部分223,每个部分在导管220圆周上所张的角度略小于四分之一的周长,并基本上沿着导管220内需要加热的整个长度而延伸,各独立的螺旋部分223形成扁平的“子线圈”,并围绕导管220的圆周部分包围着传送路径210。在本说明书中当线圈不是扁平设置在传送路径的一侧,而是弯曲的并部分地围绕传送路径,或者是平的,而在传送路径的不止一面配置有线圈的组成部分,就说线圈是部分围绕着传送路径。线圈绕组是由空气冷却的,不是水冷却,且其优点是可以用多股编织线。编织导线具有许多细的实心线股,每根线都有绝缘层,在高频下使用时有助于减少由趋肤效应所产生的热损耗。如果为了积木性或其它目的,线圈222也可以设置为一串沿轴向相邻的线圈部分。为了用尽可能小的电流产生一个强磁场,螺旋部分223绕成高匝数密度,例如绕45匝多股线。
注意,线圈222也可以设置成单个多匝线圈缠绕在导管220上,以替代各螺旋部分223。然而,由这种配置感应产生的磁力会使罐盖绕其直径旋转,故难以使其表面横对传送路径的方向。而且,这种配置会加热分离器永久磁铁,如以下所述,这是不理想的。因此,完全围绕工件而绕制的工作线圈最好用于罐盖成串送入的情况,(见下文关于图8和图9的说明)。
导管220在沿长度方向上的各个位置上具有若干通孔诸如224,用于内部的罐盖通风。空气可以循环通过这些孔,供作去除湿汽、冷却或其他处理。螺旋部分223缠绕时避开这些孔224。这将影响该点位置导管内部的交流感应磁场,但由于线圈实际上仍然延伸在导管220用以感应加热的整个长度上,故整个加热过程不会受到很大影响。
交流电源68以大约6-18KHz的中频振荡,对应于带负载的谐振电路的谐振频率。当金属罐封闭物100沿传送路径210移动时,在其中产生的交变涡流也以相同的频率振荡。采用中频是为了更深地加热封闭物,由此形成热能的储存,以更为均匀地加热封闭物。众所周知,较低的频率将会使罐头封闭物内更深的地方产生感应电流,而高频感应电流则只产生在比较浅的地方。最好,交流电源68能足够灵活地在每个方向上跟随谐振电路的谐振频率而变化约几千赫芝,以便适用于不同体积、形状、材料含量以及相对线圈222不同位置的罐头封闭物100,使能量转换效率达到最佳。
众所周知,可以在磁场中自由运动的多个磁性物体,将散布开来以均等分配整个磁场。W.R.Grace&Co.公司提供一种罐盖预热器,将这项技术应用来把罐盖分离开来成为相互面对面竖直排列,而热气则围绕罐盖循环。罐盖从垂直的一列的顶部进入该装置,而在底部取出。靠近该列垂直取向的永久磁铁将各个罐盖分隔开,以减缓罐盖落到底部并叠加在一起的重力趋势。然而,由于机内的高温、永久磁铁必须由具有极高的居里温度的昂贵的磁性材料制成。此外,由于罐盖会因与轨道部件或支撑其的其它装置摩擦而粘合在一起,故这一技术并不适用于水平地或基本上水平地以面对面方式传送罐盖。然而,这一概念却可以应用于根据本发明的装置里。
因此,许多轨条形或槽形永久磁铁230被设置在四个螺旋部分223之间的间隙内,并沿导管220的长度在轴向延伸。为了简明描述,图2中仅示出一根轨条磁铁230。永磁铁230的取向应围绕导管220的圆周提供南、北交替磁极。图3示出四根永磁铁230,但数量并不受限制。而且,永磁铁230可以每一根都延伸至导管的长度,或采用轴向邻接的若干段以实现积木化或其它目的。图2和图3所示的装置进一步包括一振动器240(仅在图2中表示),它能使永磁铁230沿轴向作机械振动。
操作中,当特定数量的罐盖100置于导管内时,它们将设法均等地分享由永磁铁230沿导管长度而产生的磁场。摩擦通过机械振动器240加以克服,该振动器使磁铁230沿轴向振动,因此也使由磁铁产生的磁场沿轴向振动。振动频率可约为60Hz,而波长应短于罐盖之间的间距。也可以利用其它方法实现振动,例如将导杆202、204、206和208安装在挠性构件上并使其沿轴向振动,或利用线圈222反向磁场中所固有的强迫振荡。另一种替换方法是绕导管220缠绕一线圈(未图示),以提供一个专用以振动罐盖100的较缓慢的振荡磁场。如果横向于传送方向,振动也将有效。
罐盖放入导管220内部并由永久磁铁230所产生的磁场分隔时,一中频交流电流被提供到线圈222。由此,在位于导管220内部的每个罐盖中产生一中频交流磁场,该磁场能形成涡流以加热和干燥罐盖。
显然,尽管在罐盖100本身中产生高温,但线圈222仍然是冷的。这样,就不必再对几匝感应线圈进行水冷却。而且,由于高温一般局限于罐盖100本身,且由于永磁铁230实际上位于螺旋部分223所形成的磁场外,故永磁体230可以用廉价的空气冷却的陶瓷磁铁取代昂贵的、由高居里温度材料制成的磁铁。还应注意,尽管图2和图3所示的是永磁体230,也可以采用交流或直流电磁铁而实现分隔。
只要没有施加其它的力,导管220中的罐盖100即可简单地分隔开,以分享永磁体230所产生的磁场。也可以进一步提供一个推力或推动装置,使罐盖沿着传送路径210纵向移动。施加这种推力的一种方式可以是将导管倾斜一个角度,使其进口端高于出口端。此方法利用重力使罐盖沿导管长度的分布不对称,这样,当罐盖朝出口移动时,它们彼此分隔得更近一些。当罐盖在出口处达到某一最大包装密度时,由永磁体230所产生的磁场强度将不足以克服使最靠近出口的罐盖落出导管外的重力作用。因此,给定了所要求的同时放在导管中的罐盖的数量,同时给定了分隔器磁铁所产生的磁场强度后,即可确定导管的倾斜角,在该角度下,当一个罐盖加到导管的入口时,另一罐盖即从该导管的出口落出。这样,只要提供一种克服摩擦的方法,即可维持罐盖连续流经感应干燥机。
也可以通过其它手段使罐盖100移动通过导管220,例如当每次将一个新的罐盖加进导管的入口处时,就通过机械方式从出口处取出一个处理后的罐盖。例如,图4表示将罐盖100输送到磁性堆垛器452的上游传送带450,它能周期性地将新的罐盖100加到导管220的入口。当每次加入这样一个新罐盖时,一磁性卸垛器454即将当时在导管220出口处的罐盖取出,并使其置于下游传送带456上作进一步处理。每次当一个罐盖加入到入口时,另一个罐盖就会从出口移出,留在导管内部的罐盖即自动调整其轴向位置,以均等分享由永磁体230(图4中未显示)所产生的磁场。也可以用一把旋转的刀(未图示)取代卸垛器454,来从导管220出口端取出单个的罐盖。
用以使罐盖在导管220中沿传送路径210移动的另一种方法,就是使它们象线性感应电动机的部件那样运动。如果螺旋部分223例如按三相电连接,并提供三相交流电流源68,这样,假定这些螺旋部分是适当间隔开的,则当电流源相位转变时一个给定的罐盖100将被重复吸引到下一个下程螺旋部分,而被前一个螺旋部分推开。各螺旋部分223可按任何所需匝数的位移量连接起来。
另外一种方法,是通过附加一个独立的、绕导管220缠绕的多相推动线圈,以推动罐盖100沿导管220内部传输路径移动。图5表示一个三相(A、B、C)推动线圈560。该推动线圈560可以工作于低频,例如60Hz。采用独立的推动线圈的缺点是需要附加绕组,但其优点是加热功能与推动功能的感应作用是相互独立的。这样,就可以利用一个独立的推动线圈,诸如560来推动罐盖通过导管220内不需感应加热的一段。这一特征可用于修补涂覆层的干燥机中,例如,在干燥机中,罐盖可以通过导管的感应加热部分移动,进入导管的一个热气吸入部分,再移到同一导管的一个冷却部分。在这样一个系统中,可以将推动线圈560绕在导管的一部分上,只在导管的感应加热部分才配备感应绕组222。由于感应绕组所产生的磁场可能在推动线圈中感应不想要的电流,反之亦然,故推动线圈最好不要装在导管220进行感应加热的同一部位上。
如果需要,可以通过对分离器磁铁230的关键性布局或定位来辅助上述推动技术的任一种。例如,在图6中,示出两根永磁体230从导管220向着其出口端斜出去。这样,就减小了在出口端导管内的分离磁场,由此使罐盖在靠近导管出口端处,其间隔更为稠密。用以控制罐盖100沿导管220长度上各点的密度的技术可以用于任何目的。例如,如果它能以任何方式简化罐盖从导管出口端移出过程,就可以用于该过程。
本发明允许在罐盖处理设备的设计中具有极大的灵活性。例如,由于永磁体230(图2和图3)无需具有高居里温度,故可以由软性材料制成。这样就允许采用弯曲的导管220,如图7所示。如图7中的导管700,尽管其主体呈水平,但在其入口端弯曲90°,以形成一垂直的通道。导管700的入口直接设置在传送带702上方,后者能将罐盖100输送到该位置。罐盖可通过永磁体704(图7中仅示出两个)逐个地吸入导管700中,永磁体按导管700的弯道设置。感应线圈诸如222(图2和图3)可设置在导管700上,或如图7所示设置在其某一部位上。这种技术有效地免除了对堆垛器的任何必要性。位于导管700出口端的同样弯曲部可以免去对卸垛器的需求。
铝质罐盖和罐体因其不属铁磁材料,故基本上不能通过如230(图2和图3)一类的分隔器磁铁靠磁力分隔开。然而,由于它们能传导导管220外部的线圈在其中感应产生的涡流,故铝质罐盖依然可通过线圈222进行感应加热。由于工件中感应产生的涡流产生一个与线圈222所产生磁场互相排斥的磁场,故本发明的推动特征也适用于铝质工件。这样,工件与线圈222就形成一个互斥的直线电动机,沿导管220内部纵向推动工件。更进一步说,对于铁磁质工件,将工件拉向螺旋部分223的磁吸力可以如此强大,以致于可以抵消所产生的磁推力,而对于铝质罐盖来说却不是这样。于是,铝质工件将从导管的各侧被均匀地推向中心,使其被推向导管的中部,并由此当工件纵向推动时可使摩擦力减至最小。这样就最大程度地减少了对诸如240一类振动器的需要。铝质工件也可以由诸如图5中560所示一多相绕组形成的一个多相直线推力电动机推动。
图8和图9表示根据本发明的感应加热装置的另一个实施例,其中,罐头封闭物而对面叠在一起,并沿垂直封闭物主表面的方向成串地推入通过加热装置。除了未包括分离器磁铁230外,该装置与图2和图3所示的相类似,而且其工作线圈222是全部围绕导管220而缠绕的,而不是如图2所示的部分围绕方式。
图8表示该装置的侧视图,图9表示图8中沿9-9线的截面图。
与图2一样,该装置中一叠或一排中的每个罐头封闭物100都底靠底地倚靠在一对导杆202和204上。还可以进一步设置导杆206和208,以有助于封闭物定位。四根导杆202、204、206和208共同确定了一叠封闭物100的传送路径210。封闭物100相互紧贴,如果其形状允许可相互套叠在一起。采用此方法,整叠罐盖可仅用来自该堆叠后端的力沿传送路径210向前推进。
操作时,罐头封闭物用选择的涂层处理,并通常以磁轮或其它装置(未图示)推至上述堆叠的后端。将每个新的罐头封闭物推送至堆叠后端的动作,可有效地将整个堆叠向前推送一个罐头封闭物的宽度。而已加热的封闭物则以同样的速率从堆叠的前端取出。
当封闭物通过由线圈222产生的交流磁场时,在封闭物内部即产生中频交变电流,由此可以与上述图2所示装置几乎相同的方式加热封闭物。如同图2和图3所示装置一样,图8和图9所示的装置中也包括一交流电源68,且流经各绕组的电流以大约6-18KHz的频率振荡。
线圈222实际上用一对电气上和物理上并行的多股绞合线绕组,沿导管220二十二英寸长度上绕有55“匝”并行线对,匝密度为沿轴向每英寸2.5匝。一匝的内径约为3.25英寸,以适合罐盖的尺寸。由于本系统中采用中频,故比之现有技术的感应加热系统,线圈电流可以在很大程度上更为均匀地分布在每匝的横截面上。由于横截面上任一点的电流密度永远不会过度,故无需用水冷却,只需用对流冷却。在大约8.5KHz频率上,产生均方根值约300安培的谐振电流时,线圈中的功耗小于700W。
图10表示本发明的另一个实施例,其中,罐盖用磁力分隔开,并利用磁力沿传送路径移动,但此传送路径上不进行感应加热。在该装置中,罐盖100(图10中以象征性表示)以面向面的排列方向送入导管1020的入口1010。尽管无必要,图中还是显示导管1020的出口端1030稍低于入口端1010,这样,可利用重力来促使罐盖从入口移动到出口。因此,导管1020使罐盖排成一列,并由此确定一条传送路径。一分离器永久磁铁1032沿轴向设置在导管1020顶面之外,一连串电磁铁或螺线管1034沿轴向设置在导管1020的底面之外。
图11是一个螺线管1034的透视图。这些螺线管通过未图示的方法安装,在某种程度上,该方法允许将各螺线管单独调整到图10所示稍上或稍下的位置,以适合校准目的。
图12表示图10所示装置沿12-12线的端面图。除了罐盖100、永磁体1032、导管1020和一个螺线管1034外,图12还表示永磁体1032和螺线管1034的安装。尤其是,永磁体1032可连结在支架1210上,后者可以在托架1212中朝上或朝下滑动到不同位置。同样,螺线管1034可安装在支架1214上,后者可在托架1216中朝上或朝下滑动到不同位置。图13表示支架1210和1214的可调性如何与此支架的形状相配合,以适合于一种直径较小的导管1320,并由此适合于直径较小的罐盖。
再回到图10,该装置还配置一移动控制电路1036,它拥有多相输出,至少具有A、B、C三相。移动控制电路1036产生三相脉冲电流,用以按顺序交替方式驱动线圈1034。可以采用任意数量的相位和交替因数,但至少需要三相以确定运动的方向。
操作时,永磁体1032吸引罐盖100,后者为铁磁性的,故其边缘可接触到导管1020的内部顶面。永磁体1032还具有上述分离效果,但由于罐盖100与导管1020内部顶面之间的摩擦力,如果罐底在入口处送入,另一罐底在出口处取出,则罐盖100多半难以顺利地轴向移动。无论何时,只要来自移动控制电路1036的脉冲施加到一个螺线管1034上,该螺线管1034即在瞬间内将罐盖吸离导管1020的内部顶面。这样就帮助永磁体1032产生磁分离作用。此外,由于螺线管1034以多相交错方式被激励,故罐盖100沿传送路径逐步地移向出口1030。移动控制电路1036的脉冲频率可达20-250Hz数量级;通常,在一定限度内,频率越高则罐盖100将越快地移向出口1030。此外,如果想在螺线管1034使罐盖移动的同时感应加热罐盖100,加到电磁线圈1034上的每个脉冲可以包含一个中频脉冲群,而不是一个简单的方波脉冲。另一方面,可以将只在图12中所示的诸如1220一类的扁平线圈设置在导管外相对两侧。该线圈可以象上述线圈一样,部分围绕罐盖100缠绕,并可用上述相同的中频电流激励。
图14示出了另一种替换方法,其中,螺线管1034由一个基本上完全围绕导管1020圆周缠绕的扁平线圈1420所取代。尤其是,该扁平线圈对着传送路径的两相对侧面1422和1424以及底部1426。如果需要,线圈1420可以分成多个分别绕制的扁平子线圈,各子线圈边缘邻贴并围绕导管1020的圆周配置。而且,这些不同的线圈1420可以按螺线管1034那样的交错方式,围绕导管1020的轴向相邻部分缠绕,并可以按多相方式用中频脉冲群激励。采用这种方式,扁平线圈1420可同时把罐盖100拉离导管1020内部顶面以帮助各罐盖分离,使罐盖移向出口1030,并感应加热罐盖。
图15表示用以干燥涂施在罐盖100上的液体的一个完整系统。罐盖被推入加热区1512的入口1510,加热区例如为32英寸长。在加热区1512中,利用上述根据图8和图9例举的原理,将罐盖连成一串地感应加热。如以下所述,加热区1512还可以包括一个红外传感器1530。
然后,罐盖进入保温区1514,在保温区中,应用上述根据图10、图11和12的原理利用磁力将罐盖分隔开,并利用磁力使罐盖移向装置的出口1516。在保温区1514中不对罐盖进行感应加热,但采用以下将叙述的方式,在罐盖之间循环注入空气。然而,由于当罐盖在加热区1512时所产生的感应加热是以中频实现的,由此产生的热能储存于整个罐盖内,故当罐盖进入保温区1514时仍然是热的,有助于其在保温区1514中仍保持高温。该保温区1514例如可以是48英寸长。
当罐盖离开保温区1514后即进入冷却区1518,与保温区1514一样,该冷却区利用根据图10、图11和图12所述原理,利用磁力分离罐盖并利用磁力使其移向出口1516。
箭头1520表示图15所示装置中的空气流动方向。鼓风机1522在冷却区1518接近出口1516处将室温空气送入导管中。上述空气流向保温区1514途中,同时可冷却冷却区1518中的罐盖和取得用于保温区1514内的热能。上述空气当进入保温区1514时,即定向地通过内含罐盖的导管进入一个热交换器1528,由一电阻加热器1524加热后,从接近保温区1514的入口处返回到保温区。接着,热空气在保温区1514内以与罐盖移动相同的方向流经含有罐盖的导管,并在其中除去由罐盖散发的水汽。然后,气流从接近保温区1514下流端的部位上流出排气管1526。为了有助于节省能量,热交换器1528可用来将排气管1526中的热量耦合到流向电阻加热器1524的空气中。
如前所述,对于现有技术的罐头封闭物干燥装置来说,所存在的一个问题是当生产线因某种原因发生堵塞或停机时,将产生过热并损坏位于加热器内部的罐头封闭物。即使装置具备当生产线停止时能关断加热器的设施,但对罐头的加热仍然会持续一个并不希望要的长时期。
根据本发明的原理,提供一种能直接监视罐盖100温度的闭环温度控制。尤其是,如图15所示,将一个温度传感器(例如用普通的红外传感器)1530设置在加热区1512中的传送路径附近,以感测封闭物100的温度。只要封闭物100的温度高于预定温度,红外传感器立刻感知此情况,交流电源(图15中未示出)即自动切断。这样就停止了所有流经罐头封闭物的电流,由此几乎可立即防止封闭物变得更热。红外传感器对罐盖本身而并非对周围空气的快速响应结合感应加热器的快速切断性能,能迅速阻止进一步加热。即使不存在诸如生产线停机此类故障时,对罐盖的温度感测也可用作闭环温度控制的一部分,用于感应加热器的一般操作。例如,众所周知,当罐盖100已达到150-220°F温度时,涂在罐盖卷边处的一种特殊的水基密封胶在10分钟内已被有效地加热达到98%固态。因此,直接监视罐盖100温度的一个闭环温度传感系统可以装设在感应干燥机内,以便当每个封闭物达到阈值温度时,即关断交流电源。采用这种方法,具有不同体积、厚度、位置或方位的封闭物均可容纳,无需改变生产线感应干燥部分的结构。
迄今为止,本发明主要描述了将罐盖按面对面关系放置的各个实施例。图22和23表示另一例装置,在该装置中,可以使本发明用于平躺在平台上的罐盖。图22是该装置的侧视图。图23是沿图22中23-23线的截面图。该装置包括平台2210,罐盖100在平台上沿传送路径并按箭头2212所示方向滑动。安装在平台2210底下的是支架2214,其顶面设置线圈2216。线圈2216采用螺旋式绕组,它们面对传送路径2212并顺序沿该路径排列。螺旋绕组2216按多相方式互连,具体说是每隔两个螺旋绕组连接在一起。交流电源(图22和23中未示出)的三相分别连接到螺旋绕组的三相A、B和C。正如前述其它实施例那样,当金属罐封闭物100沿传送路径移动时,图22和23所示的实施例将在其中产生高频振荡涡流。如另外更为详细描述过的,图22和23所示多相螺旋绕组的使用适合于提供推力;如果推力由其它装置例如移动传送带提供,那么单相配置就足够了。
图16和17表示本发明是如何用以加热罐体的。图16是本装置的侧视图,图17是沿箭头17-17的截面图。参见图16,一连串罐体1610通过传送带1612送入具有两个相对侧面(在图16中只能见到一个侧面1616)的管道1614。管道1614也具有一顶部1618。扁平线圈1620绕制在管道1614的两个相对侧面和顶面上,故部分地绕着罐体1610的传送路径缠绕。各螺旋绕组可以串联或并联或串并连接在一起。该装置还包括以1622表示的吸持装置,其目的将在后面叙述。
如图17所示,传送带1612实际上沿轴向分为两部分1710和1712。吸持装置1622也可以沿轴向分为两部分1714和1716。吸持装置1622吸住罐体1610,使之与传送带1612的两部分1710和1712保持摩擦接触。吸持装置可以真空为基础,或者若罐体1610至少部分为铁磁性时,吸持装置也可以是永磁体或电磁铁。传送带1612两部分1710和1712以不同速度运转,由此,当罐体通过管道1614时可使其产生旋转。这样就达到了更为均匀的加热。
图18描述上述用以驱动线圈的电路主要部分。在图18中,谐振电路1816包括一个工作线圈1810和一个并联电容1812。电容1812应选择得当把一个典型的工件放到适当位置上时,谐振电路将具有约为6-18KHz的谐振频率。电容1812在物理位置上接近于工作线圈1810。位于工作线圈1810附近还有一个电压传感变压器1814,其初级跨接在工作线圈1810上。使用时,图18所示的谐振电路例如可以在其两端产生400V有效值电压。
谐振电路1816由激励电路驱动,后者包括一个耦合至H桥电路1820的三相桥式整流器1818。H电桥1820包括四个NPN型IG-BT(绝缘栅双极晶体管)1822、1824、1826和1828,它们分别由IG-BT驱动器1830、1832、1834和1836驱动。每个IGBT1822、1824、1826和1828都有一个相应的二极管,其正极连接到IGBT的发射极,其负极连接到IGBT的集电极。组合成一个封装件IGBT/二极管可在市场购得,例如由在美国加利福尼亚州欧文市的“Toshiba Electronics Europe GmbH制造的MG400QIUSI。IGBT的集电极和发射极有时候在此称为IGBT的电流通路端,其基极有时候称为控制端。在H电桥1820中,桥式整流器1818的正输出端连接到IGBT 1822和1826的集电极,负输出端连接到IGBT 1824和1828的发射极。IGBT 1822的发射极连接到IGBT 1824的集电极,IGBT 1826的发射极连接到IGBT 1828的集电极。滤波电容1838跨接在H电桥上,即从IGBT 1822的发射极连到IGBT 1826的发射极。电容1838的两端还并联连接到谐振电路1816的两端。并将24V直流可调电源1839通过二极管1840连接于IGBT1822和1826的集电极。
整个系统控制由微计算机1842管理。在许多其它任务之外,微计算机1824接收来自感应加热炉的各个传感器的信号,包括代表工作线圈1810温度的输入,如上所述根据图15读得的红外温度,以及各罐底是否按要求移动的指示。如下将可见,这些传感输入允许微计算机1842在发生任何故障事件时停止装置运行。微计算机1842产生一个如线1844所表示的关机信号,该信号可以例如与消弧保安电路结合起来,操作继电器以控制连接至桥式整流器1818的交流电源。
图18所示的装置还包括一个激励控制器1846,它逐个脉冲地监视和调节通过H电桥1820提供的激励电流。为了完成这一任务,激励控制器1846接收来自电压传感变压器1814次级绕组的输入,并在线1848和1850上产生两个控制信号,以控制H电桥1820中的IGBT。具体地说,控制线1848连接到IGBT驱动器1830和1836的输入端,控制线1850连接到IGBT驱动器1834和1832的输入端。激励控制器1846还通过一连接于该控制器的电流感应线圈1852直接监视通过IGBT提供而流过H电桥1820的激励电流。激励控制器1846可以提供一个关机信号,通过线1854送到微计算机1842。
当图18所示的装置首先起动时,激励控制器1846通过线1854将一个信号提供给微计算机1842,微计算机1842就暂时关断激励电路的主电源。在此期间,激励电路由24V可调电源1839供电。这样就允许谐振电路1816在主电源接通之前达到稳态振荡。在一预定时期,例如5-10秒钟后,如果每一环节已进入正常状态,激励控制器1846即通过线路1854提示微计算机1842,主电源现在可以接通了。这样就自动地将二极管1840反向偏置,实质上将24V可调电源1839从系统上分离。
可以看到,激励控制器1846通过传感变压器1814监视谐振电路1816两端的电压,并仅在最佳的时间激励H电桥1820的IG-BT,以使必须流经IGBT的峰值电流减至最小。激励控制器1846响应于谐振电路1816两端的电压相位完成上述动作。还可发现,在主电源的桥式整流器1818与谐振电路1816之间,根本没有串联电感。对H电桥1820中IGBT的相位响应控制是保护器件以免电流过载的一种手段,另一种手段是由激励控制器1846通过感应线圈1852,直接监视流经IGBT的瞬时电流。任何时候,只要流经IGBT的电流超过预定的阈值,激励控制器1846即关断装置,防止损坏。而且,由于该装置通过电磁感应而不是通过红外辐射或热空气对流加热工件,故关机动作几乎可以立刻完成。
图19是激励控制器1846的H电桥控制部分的方块图。传感变压器1814(图18)的次级跨接在脉冲形成器1914的输入端1910和1912。脉冲形成器1914将基本为正弦波的输入电压转换为方波,并通过线路1916将信号提供给锁相环(PLL)1918的信号输入端。PLL 1918例如可以用National Semiconductor Corporation制造的4046。PLL 1918通过驱动信号线1920为低来指明已达到相位锁定,实际上使信号线1920成为高位有效的相位误差信号。相位误差信号1920可如以下所述那样利用。
压控振荡器(VCO)电容1922跨接在PLL 1918的VCO引脚C-和C+上,该两个引脚还连接到相应跟随器1924和1926的非反相输入端。跟随器1924的反相输入端连接到其输出端,而该输出端通过电阻1928连接到比较器1930的非反相输入端,并通过电阻1932连接到比较器1934的非反相输入端。跟随器1926的反相输入端连接到其输出端,该输出端还通过电阻1936连接到比较器1938的非反相输入端,并通过电阻1940连接到比较器1942的非反相输入端。比较器1930的输出通过电阻1944耦合反馈到其非反相输入端。同样,比较器1938的输出端通过电阻1946连接到其非反相输入端,比较器1934的输出通过电阻1948耦合反馈到其非反相输入端,比较器1942的输出通过电阻1950耦合反馈到其非反相输入端。比较器1930和1938的每个反相输入端相互连接并连接到共同的电位器1952,后者跨接在VCC与地之间。同样,比较器1934和1942的反相输入端也相互连接,并连接到共用的电位器1954,后者也跨接在VCC与地之间。
比较器1930的输出连接到一个单触发器1956的输入端,其输出端连接到一个D型触发器1958的预置输入端。比较器1938的输出端连接到单触发器1960的输入端,其输出端连接到D型触发器1962的预置输入端。比较器1934的输出端连接到D型触发器1958的清零输入端,比较器1942的输出端连接到触发器1962的清零输入端。上述单触发器1956和1960例如可以用National Semiconduc-tor Corp.制造的4538单稳态多谐振荡器,触发器1958和1962例如可以用National Semiconductor制造的4013双稳态多谐振荡器。可以发现,如果需要,D型触发器1958和1962也可以由其它类型的触发器,例如置位/复位触发器替换。
触发器1958的Q输出端连接至晶体管1964的基极,该晶体管的集电极连接至VCC。触发器1962的Q输出端连接至晶体管1966的基极,该晶体管的集电极连接至VCC。晶体管1964和1966均为NPN晶体管。晶体管1964的发射极通过一个由电阻1968和1970组成的电阻分压器耦合到地,晶体管1966的发射极通过由电阻1972和1974组成的电阻分压器耦合到地。电阻1968和1970之间的连结点形成控制信号端1848(图18),电阻1972与1974之间的连结点形成控制信号输出端1850(图18)。控制信号端1848和1850都连接到相应二极管1976和1978的正极,它们的负极相连并连接到端点1980。如以下更详细描述的,设置在激励控制器1846中的一个安全电路可以将端点1980的电压拉低,由此可立即关断用于H电桥1820中四个IGBT的驱动器。
根据图20所示的波形图,可以更好地了解图19所示H电桥控制电路的工作。在图20中,波形2010表示谐振电路1816两端的电压波形。该电压基本为正弦波,具有交替地反向的电压极限值以及位于每对极限值之间的电压零点。该波形由变压器1814取得并提供给脉冲形成器1914(图19),后者能在线路1916上产生如图20中波形2012所示的方波。波形2012具有与波形2010相同的相位,并在与波形2010零点的同一个时间产生边沿跃迁。
波形2014表示PLL 1918的C+输出。可以发现,当谐振电压高于零时,波形2014基本上为正向上升的斜坡;当谐振电压低于零时,该波形跃变为平坦的零电位。同样,波形2016表示PLL 1918C-输出端的电压。当谐振电压低于零时,波形2016为正向上升的斜坡;当谐振电压上升到零以上时,该波形跃变为零电压。这些波形2014和2016不需要是完美的斜坡,但对于这一电路而言在所示时期中应当是单调的。
波形2018表示比较器1930的输出。该器件实际上用以比较C-斜坡输出的瞬时电压与人工通过电位器1952设定的阈值电压。当C-斜坡电压超过阈值电压时,比较器1930的输出变为高。当C-斜坡电压跃变回到零时,比较器1930的输出也跃变回到零。因此,比较器1930的输出是一串脉冲,其上升沿可以用电位器1952预置,当谐振电压达到其同期的一预定相位时即产生上升沿,当谐振电压达到紧随其后的零交叉点时即产生下降沿。比较器1930的输出提供给单触发器1956的输入,后者的输出用波形2020描述。实际上,单触发器1956仅在波形2018每个脉冲的上升沿产生一个短的正向尖峰脉冲。
C-斜坡信号还提供给比较器1934,其输出以图20中的波形2022描述。同比较器1930一样,比较器1934比较斜坡电压与可通过电位器1954预置的一个阈值电压,并仅当该斜坡电压超过预置的阈值时,才使其输出为高。当C-斜坡电压跃变回到零电压时,比较器1934的输出再次变为低。因此,比较器1934的输出是一串脉冲,其上升沿可以人工设定在谐振电压周期内可预置的某一相位产生,其下降沿则当谐振电压降到零以下时产生。注意,对比较器1930和1934,电位器1952和1954的设定值只能表示每个谐振电压周期第一个半周期内的相位,即谐振电压为正的相位。根据下文可见的理由,电位器1952应当设定表示谐振电压周期第一个90°时的相位,电位器1954应当设定表示谐振电压周期第二个90°时的相位。
单触发器1956和比较器1934的输出分别提供给触发器1958的预置和清零输入端。因此,如波形2024所示,触发器1958将在其Q输出端产生一个具有一串正向脉冲的波形,其每一个脉冲在由电位器1952指定的谐振电压相位起始,并在由电位器1954指定的谐振电压相位结束。
触发器1962采用与触发器1958相同的方法产生输出,因此这里就不再详细描述。然而,可以发现触发器1962的输出将具有与波形2024(图20)类似的波形,只是与谐振电压相移180°,如波形2026所示,为表示清楚将其叠加在波形2024上。显然,波形2026中每个脉冲的起始是由设定波形2024中每个脉冲起始的同一个电位器1952设定的,它表示谐振电压负半周内的相位,与波形2024中每个脉冲的起始点所对应的谐振电压正半周内的相位一样。同样,波形2026中每个脉冲的结尾响应于电位器1954设定的同一阈值,该阈值确定波形2024中每个脉冲的结尾。波形2026中每个脉冲的结尾发生在谐振电压负半周内的一个相位上,该相位与谐振电压正半周内波形2024中每个脉冲的结尾发生处的相位相同。
触发器1958的Q输出通过某种驱动电路或利用控制线1848提供给H电桥1820(图18)的驱动板1830和1836。因此,IGBT 1822和1828仅在波形2024的高触发脉冲期间导通,将电流传导给谐振电路1816。同样,触发器1962的输出通过驱动电路和控制线1850提供给IGBT驱动器1834和1832。因此,相应的IGBT 1826和1824将仅在波形2026的高触发脉冲期间导通,并将电流传导给谐振电路1816。在后一情况下,流过谐振电路1816的电流方向与前一情况相反。
为了使H电桥1820中IGBT上的损耗和消耗减至最小,最好设定电位器1952和1954使必须流经这些IGBT的峰值电流达到最小。因此,最好在IGBT1822和1828启动期间包括这样一个时间,即在每个周期的谐振电路1816两端的电压达到最大值的时间。在该时刻,IGBT 1822的集电极至发射极之间的电压降将达到最小值,由此,使流经其的电流达到最小。同样,IGBT 1828集电极与发射极之间的电压降也将在此时达到最小,由此使流经IGBT 1828的电流减至最小。因此,应通过电位器1952和1954使IGBT 1822和1828的导通周期的起始点和结束点分别设定在谐振电路1816每一周期最大电压之前和之后的适当相位处。同样,由于同样的理由,为了使流经IGBT 1826和1824的峰值电流减至最小,电位器1952和1954应设定得使这些IGBT在谐振电路1826波形的最小电压值前后导通一段合适的时间。
波形2028(图20)描述了当设定电位器1952和1954使IGBT正好在每个电压极限值之前导通,并正好在每个电压极限值之后截止时,H电桥两端的电流波形。由图可见,该波形包括一串交替的正、负向脉冲,其有效期间具有一个振幅,该振幅开始时上升到最大值,接着在谐振电压波形达到极限值的同时降到最小值,然后再次上升直至脉冲的结尾时截止。申请人发现,当调节电位器1952和1954,使每个脉冲正好当电流振幅再次达到该脉冲起始部分期间所达到的最大值时截止,可以使流经IGBT的峰值电流减至最小。在另一个实施例中,提供另一种H电桥控制电路,它能在上述脉冲的起始部分中自动取样和保持峰值,并当峰值再次达到时终止脉冲。
如前所述,激励控制器1846(图18)还包括某些安全特征,该安全特征有助于防止不想要的电流波动,而过去它是由例如图1所示的一串联电感来解决的。图21表示具有这些安全特征的电路。
图21中,电流感应线圈1852连接至差分信号调节器2102的两个输入端。信号调节器2102主要滤除感应信号中的噪声,并使其降低到正常许可范围。差分信号调节器2102的输出端连接到比较器2104的反相输入端,后者的输出端则通过电阻2106反馈耦合到比较器2104的非反相输入端。比较器2104的非反相输入端还通过电阻2108连接到耦合在VCC与地之间的电阻分压器2110的结点。差分调节器2102的输出端还通过电阻2112连接到另一个比较器2114的非反相输入端,后者的输出端通过电阻2116反馈连接到其非反相输入端。比较器2114的反相输入端连接到耦合在地与VEE之间的电阻分压器2118的结点。在该电路中,VCC可为+15V,VEE可为-15V。比较器2104的输出端连接到二极管2120的负极,其正极连接到结点2122。同样,比较器2114的输出端连接到二极管2124的负极,后者的正极连接到结点2122。
来自PLL 1918(图19)的相位误差信号1920通过一个模拟开关2126耦合到另一个比较器2128的反相输入端,并通过电阻2130接地。比较器2128的输出端通过电阻2132反馈连接到其非反相输入端,并连接到耦合于VCC与地之间的电阻分压器2134的结点。比较器2128的输出端连接到二极管2136的负极,该二极管的正极连接到接点2122。
接点2122通过电阻2138耦合到VCC,并通过电阻2140耦合到晶体管2142的基极。晶体管2142的基极还连接到二极管2144的负极,此二极管的正极接地。晶体管2142的发射极接地,集电极通过负载电阻2146连接到VCC,并连接到D型触发器2148的清零输入端。
比较器2150的反相输入端接地,其非反相输入端连接到至VCC的电容器2152与至VEE的电阻器2154之间的接点上。电容2152、电阻2154和比较器2150结合提供约为5-10秒的通电延迟时间。比较器2150的输出端连接到二极管2156的正极,并通过电阻器2158连接到VCC。二极管2156的负极通过电阻2160接地,并连接到D型触发器2148的预置输入端。二极管2156的负极还连接到模拟开关2126的控制输入端。
触发器2148的Q输出端通过电阻2162连接到晶体管2164的基极,并通过电阻2166连接到晶体管2168的基极。晶体管2164和2168的发射极接地。晶体管2164的集电极通过一连接到VCC的提升电阻2170提升到高位,并通过电阻2172连接到另一晶体管2174的基极。晶体管2174的发射极接地,其集电极为图19所示的关断线1980。晶体管2168的集电极通过模拟开关2182连接到一个光电隔离器2184中LED(发光二极管)的负极,后者的正极通过电阻2186连接到VCC。至模拟开关2182的控制输入端连接到二极管2156的负极。光电隔离器2184中NPN输出晶体管的集电极连接到PNP晶体管2188的基极,后者的发射极连接到VCC。光电隔离器2184中输出晶体管的发射极连接到晶体管2188的集电极,并形成关断信号1854提供给微计算机1842(图18)。模拟开关2126和2182可以在National Semiconductor Corp.制造的4016芯片中实现,当控制信号为低时接成闭合,当控制信号为高时断开。
操作时,当电源接通后,比较器2150提供一个输出信号,该输出信号在5-10秒内为高,此后为低。这样就预置了触发器2148,使之断开关断信号1980。
如前根据图19所示,线路1980上的低电压使H电桥1820中的所有IGBT维持截止,但是当线路1980断开后,IGBT即可正常工作。而且在这开始通电期间,由于至模拟开关2182的控制输入为高位,故开关断开,晶体管2188截止。至微计算机1842的信号1854通过微计算机1842中的降压电阻(未图示)被拉低。模拟开关2126此时也断开,并通过电阻2130被拉低。因此,比较器2128的输出为高,二极管2136为反向偏置。相位误差信号1920此时在结点2122上无作用。比较器2104和2114的输出此时也可以假设为高,由此使二极管2120和2124反向偏置。结点2122由此通过电阻2138提高,导致一个无效(低)值提供给触发器2148的清零输入端。然而,此时即使将有效(高)值提供给触发器2148的清零输入端,只要预置输入维持为高,它也不能起作用。
当电容2152充足电后,比较器2150的输出降为低电压。与降压电阻2160相配合,二极管2156的负极由此变为低,允许模拟开关2126和2182导通。这样也就终止了对触发器2148的预置。除非立刻清零,触发器2148的Q输出端仍维持为高,并引起晶体管2168导通。这样,激发了隔离器2184中的LED,由此使线路1854电压提高,并发信号给微计算机1842,使其接通主电源。
正常工作时,图21所示的电路始终通过电流传感器1852监视流经H电桥1820中IGBT并输入谐振电路1816的电流。任何时候若瞬时电流超出由电阻分压器2110设定的最大阈值,比较器2104就将结点2122电压拉低,由此使晶体管2142截止,并对触发器2148产生清零输入。同样,在任何时候若瞬时电流低于由电阻分压器2118设定的负向阈值,比较器2114就将结点2122电压拉低,并对触发器2148产生清零输入。而且,若锁相环1918(图19)在任何时候检测到相位误差,它就激活相位误差线1920,结果使结点2122电压拉低,并对触发器2148产生清零输入。
当触发器2148清零时,晶体管2168和2164均截止。这样就可通过微计算机1842中的降压电阻将线路1854上的信号拉低,并有效地将线路1980上的信号拉低。线路1854上的低电压值向微计算机1842发出信号,使其关断系统,同时,线路1980上的低电压也如上所述使H电桥1820中的所有IGBT截止。采用这种方法,可以保护系统避免过载电流通过H电桥1820,甚至无需一串联电感。
图24是图18所示一个IGBT驱动板1830的示意图。其它的驱动板1832、1834和1836与它相同。驱动器1830包括一个光电隔离器2410,该光电隔离器具有一对输入线,分别连接于激励控制器1846的控制信号线1848(图18)和地。光电隔离器2410的输出侧连接到驱动板上一独立的电源(未图示)的+/-15V输出端,并在线路2412上提供一输出信号。线2412通过电阻2414连接到NPN晶体管2416的基极,该管的集电极连接到+15V电源。晶体管2416的基极也连接到PNP晶体管2418的基极,后者的集电极连接到晶体管2416的发射极。晶体管2418的发射极连接到-15V电源。晶体管2416发射极与晶体管2418集电极之间的连接点,通过电阻2420耦合到IGBT 1822(图18)的基极。IGBT 1822的基极还通过反向串联连接的15V齐纳二极管2422耦合到地。IGBT 1822的发射极也耦合到地。IGBT 1822的集电极通过电阻2424耦合到100V齐纳二极管2426的负极,后者的正极连接到另一个NPN晶体管2428的基极。晶体管2428的发射极通过电阻2430耦合到-15V电源,并耦合到NPN晶体管2432的基极。晶体管2428和2432的集电极连在一起,并连接到晶体管2416和2418的基极。
正常工作时,线路1848上接收的脉冲由光电隔离器2410作为一正向脉冲发送在线路2412上。该信号由晶体管2416和2418缓冲,在用于IGBT 1822的基极线路上提供一正向脉冲。齐纳二极管2422提供一级附加的保护,防止基极引线超过+或-15V。此外,如果IGBT 1822的集电极超过85V,那么齐纳二极管2426将击穿,且晶体管2428和2432将把晶体管2416和2418的基极电压拉低接近-15V。当IGBT两端的电压超过大约85V时,不管到达线路1848上的信号是怎样的,附加的这一级保护作用将保持IGBT 1822的基极驱动电流截止。
感应加热系统在电学上可能是噪声干扰非常多的,除了上述方法以外,在电子控制电路的设计中还应采用通常的措施以控制这种噪声。例如,在任何可能的场合都采用屏蔽双扭线。
上述装置和方法可用以达到高达90%或更高的效率(定义为耦合于工件中的能量与从交流电源所得能量之比),尽管一个实际的系统可能局限于大约70-80%。这一数值与现有技术相比已有很大提高,后者通常低于70%。
本发明已根据其具体的实施例作了叙述,在本发明的范围内还可能有许多种变化。例如,本发明并不局限于金属罐封闭物,而且可适用于其它最好但不一定要是平的导电工件。作为另一个例子,也可以用单相激励电路替换上述的双相激励电路。同样,除了H电桥外,可以采用其它类型的电路连接到谐振电路,而且,如果允许的话还可以用其它类型开关替换IGBT。作为另一例,上述电路中为各种目的而监视电流或电压的做法,也可以对电路作适当变换而改为分别监视电压或电流。而且,虽然上述所示扁平线圈尽可能围绕传送路径缠绕,但如果线圈在相当程度上有别于现有技术中仅安装在工件一侧的平线圈时,本发明的各种优点仍可达到。线圈对传送路径围绕得越完全越好,但若绕到传送路径圆周的3/4,甚至2/3时已经见效。根据本发明还可以作出许多其它显而易见的变换。
Claims (106)
1、一种用以加热沿传送路径移动的导电工件的装置,其特征在于包括:
至少部分包围所述传送路径的一段轴向部分的感应线圈;以及
耦合至所述感应线圈的中频振荡电流源。
2、如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述感应线圈包括至少一根完全围绕所述传送路径的所述轴向部分缠绕的导线。
3、如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述感应线圈包括至少部分围绕所述传送路径的所述轴向部分缠绕的平卷线圈。
4、如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述平卷线圈至少围绕所述传送路径的所述轴向部分的周围的3/4。
5、如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述平卷线圈包括多个分别绕制的平卷子线圈,所述各平卷子线圈彼此相邻地围绕在所述传送路径的所述轴向部分周围。
6、如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述感应线圈采用对流冷却。
7、如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置没有任何用以将来自所述感应线圈的能量聚集到所述工件上的芯子。
8、如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置用以加热多个所述导电工件,所述工件包括相互面对面接触的平板状物体,所述物体沿所述传送路径连成一串移动。
9、一种用以加热多数个导电罐头底部的装置,所述的每个罐底是圆盘状的并具有围绕其周边的卷边,其特征在于包括:
至少部分包围传送路径的一段轴向部分的感应线圈;以及
用以使所述罐头底部沿所述传送路径的所述轴向部分连成一串地移动的装置。
10、一种用以加热沿传送路径移动的导电工件的装置,其特征在于包括:
至少部分包围所述传送路径一轴向部分的平卷线圈,所述平卷线圈至少包括一个平卷子线圈;以及
连接至所述至少一个平卷线圈的交变电流源。
11、如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述平卷线圈包括多个分别绕制的平卷子线圈,所述各子线圈彼此相邻地围绕在所述传送路径的所述轴向部分周围。
12、如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述平卷线圈采用对流冷却。
13、如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述装置没有任何用以将来自所述平卷线圈的能量聚集到所述工件的芯子。
14、如权利要求10所述的装置,其特征在于进一步包括其圆周包围所述传送路径的所述轴向部分的导管,所述平卷线圈基本上完全围绕所述导管的所述圆周。
15、如权利要求10所述的装置,其特征在于进一步包括:
具有一管壁且其圆周包围所述传送路径的所述轴向部分的导管;以及
占据所述导管所述圆周一部分弧度的磁铁;所述平卷线圈基本上完全围绕在所述导管除所述磁性体所占据的部分之外的圆周上。
16、如权利要求15所述的装置,其特征在于,所述磁铁为沿所述导管轴向延伸的一种槽形永磁体。
17、如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述平卷线圈设置在至少两个对立面且位于所述传送路径之下。
18、如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述平卷线圈设置在至少两个对立面且位于所述传送路径之上。
19、如权利要求18所述的装置,其特征在于进一步包括设置在所述传送路径之下、用以使所述工件沿所述传送路径移动的推动装置。
20、如权利要求10所述的装置,其特征在于所述装置用以加热多个所述工件,所述平卷线圈设置在所述传送路径的两个相对的侧面,所述装置进一步包括设置在所述传送路径之下、用以沿所述传送路径移动所述工件的推动装置,以及设置在所述传送路径之上、用以使所述各工件沿所述传送路径分离开来的磁力分离装置。
21、一种用以固化涂施于导电工件上的液体的感应加热装置,其特征在于包括:
至少部分包围所述工件的感应线圈;以及
用以在所述感应线圈中产生一振荡频率为6KHZ至18KHZ之间的电流的电源装置。
22、如权利要求21所述的装置,其特征在于,所述电源装置提取产生所述电流的能量,所述感应线圈将能量耦合于所述工件,且耦合于所述工件的能量与所述电源装置所提取的能量之比至少为70%。
23、如权利要求21所述的装置,其特征在于,所述电源装置提取产生所述电流的能量,所述感应线圈将能量耦合于所述工件,且耦合于所述工件的能量与所述电源装置所提取的能量之比至少为90%。
24、一种用以固化导电性罐底上涂层的感应加热装置,所述罐底具有表面和内部,其特征在于包括:
用以在所述罐底的所述内部感应产生涡流的感应装置,所述涡流大到足以产生所需的加热速率且其深度足以产生所需的加热均匀度,以避免局部过热;以及
通过所述感应装置移动所述罐底的装置。
25、一种用以加热导电罐体的感应加热装置,所述罐体具有基本为圆柱形的罐壁,其特征在于包括:
用以在所述罐壁内感应产生涡流的感应装置,所述涡流大到足以产生所需的加热速率且其深度足以产生所需的加热均匀度,以避免局部过热;以及
通过所述感应装置移动所述罐体的装置。
26、如权利要求25所述的装置,其特征在于进一步包括使所述罐体通过所述感应装置移动时产生旋转的装置。
27、一种感应加热装置,其特征在于包括:
含有一工作线圈的谐振电路;
用以将电流耦合到所述谐振电路,以补偿损耗的激励装置;以及
用以监视由所述激励装置耦合到所述谐振电路的瞬时电流,以及当所述瞬时电流超过一预定阈值时用以关断所述激励装置的限流装置。
28、如权利要求27所述的装置,其特征在于,所述激励装置包括:
具有第一和第二电源接线端的电源装置;以及
用以在第一所需时间使自所述第一电源接线端通过所述工作线圈到所述第二电源接线端的第一电流通路接通的第一开关装置,所述第一电源通路除所述工作线圈外基本上不含电感。
29、如权利要求28所述的装置,其特征在于,所述谐振电路进一步包括一跨接于所述工作线圈两端的电容器。
30、如权利要求28所述的装置,其特征在于,所述限流装置包括:
围绕所述第一电流通路而缠绕的感应线圈;
用以比较所述感应线圈两端电压与表示所述阈值的电压,并用以产生电流过载信号的比较器装置;以及
用以响应所述电流过载信号关断所述电源装置的关断装置。
31、如权利要求27所述的装置,其特征在于,所述激励装置包括具有一电源接线端以及连接于所述电源接线端与所述谐振电路之间的一串联导线的电源装置;所述限流装置包括:
缠绕在所述串联导线上的感应线圈;
用以比较所述感应线圈两端电压与表示所述阈值的电压,并用以产生一电流过载信号的比较器装置;以及
用以响应所述电流过载信号关断所述电源装置的关断装置。
32、如权利要求30所述的装置,其特征在于进一步包括用以在第二所需时间,使自所述第一电源接线端以与所述第一电流通路相反的方向,通过所述工作线圈到所述第二电源接线端的第二电流通路接通的第二开关装置;所述第二电流通路除所述工作线圈基本上不含电感;所述感应线圈围绕所述第二电流通路而缠绕。
33、如权利要求28所述的装置,其特征在于,所述工作线圈具有第一和第二接线端;所述第一开关装置包括具有第一和第二电流通路接线端子和控制端的第一IGBT;所述第一IGBT的第一电流通路接线端连接于所述第一电源接线端,所述第一IGBT的第二电流通路接线端连接于所述工作线圈的第一接线端。
34、如权利要求32所述的装置,其特征在于,所述工作线圈具有第一和第二接线端;所述第一开关装置包括:
具有第一和第二电流通路接线端的第一IGBT,所述第一IG-BT的第一电流通路接线端连接于所述第一电源接线端,所述第一IGBT的第二电流通路接线端连接所述工作线圈的所述第一接线端;以及
具有第一和第二电流通路接线端的第二IGBT,所述第二IG-BT的所述第一电流通路接线端连接于所述工作线圈的所述第二接线端,所述第二IGBT的所述第二电流通路接线端连接于所述第二电源接线端;所述第二开关装置包括:
具有第一和第二电流通路接线端的第三IGBT,所述第三IG-BT的所述第一电流通路接线端连接于所述第一电源接线端;所述第三IGBT的第二电流通路接线端连接于所述工作线圈的第二接线端;以及
具有第一和第二电流通路接线端的第四IGBT,所述第四IG-BT的第一电流通路接线端连接于所述工作线圈的第一接线端,所述第四IGBT的第二电流通路接线端连接于所述第二电源接线端。
35、一种感应加热装置,其特征在于包括:
含有一工作线圈的谐振电路,所述谐振电路具有第一和第二接线端;
具有第一和第二接线端的电源装置;以及
具有第一和第二电流通路接线端的第一IGBT,所述第一IG-BT的第一电流通路接线端连接于所述电源装置的第一接线端,所述第一IGBT的第二电流通路接线端连接于所述谐振电路的第一接线端。
36、如权利要求35所述的装置,其特征在于进一步包括第二、第三和第四IGBT,每个IGBT都具有第一和第二电流通路接线端,所述第二IGBT的第一电流通路接线端连接于所述工作线圈的第二接线端,所述第二IGBT的第二电流通路接线端连接于所述第二电源接线端,所述第三IGBT的第一电流通路接线端连接于所述第一电源接线端,所述第三IGBT的第二电流通路接线端连接于所述工作线圈的第二接线端,所述第四IGBT的第一电流通路接线端连接于所述工作线圈的第一接线端,所述第四IGBT的第二电流通路接线端连接于所述第二电源接线端。
37、如权利要求35所述的装置,其特征在于进一步包括:
将所述第一IGBT的第一电流通路接线端连接到所述电源第一接线端的第一电流通路;
将所述第一IGBT的第二电流通路接线端连接到所述谐振电路的第一接线端的第二电流通路;以及
将所述谐振电路的第二接线端连接到所述电源的第二接线端的第三电流通路,所述第一、第二和第三电流通路都基本上不含电感。
38、一种感应加热装置,其特征在于包括:含有一工作线圈的谐振电路,所述谐振电路具有第一和第二接线端,且在所述第一接线端具有相对于所述第二接线端的振荡电压,所述振荡电压具有交替地反向的电压极限值以及位于所述两个极限值之间的零电压点;以及
用以仅在耦合期间将能量耦合到所述谐振电路的激励装置,该耦合期间至少包括一个所述的电压极限值,但不包括所述的零电压点。
39、如权利要求38所述的装置,其特征在于,所述耦合期间至少包括一个隔一个的电压极限值。
40、如权利要求38所述的装置,其特征在于,所述耦合期间包括全部所述的电压极限值。
41、如权利要求39所述的装置,其特征在于,所述振荡电压具有多数个周期,每个周期具有两个相邻的所述电压极限值,所述激励装置包括:
用以监视所述振荡电压并响应于每个周期产生一个指示所述耦合期间的控制信号的监视装置;以及
用以响应于所述控制信号,将能量耦合到所述谐振电路的耦合装置。
42、如权利要求39所述的装置,其特征在于,所述耦合期间包括延伸于每隔一个的所述电压极限值之前和之后的一预定时期,不包括从每隔一个所述电压极限值之前的零电压至每隔一个所述电压极限值之后的零电压的所有其它时期。
43、如权利要求38所述的装置,其特征在于,当在所述给定的一个电压极限值耦合一预定的总能量时,所述耦合时间使在所述给定的一个电压极限值期间流经所述激励装置的峰值电流最小。
44、一种感应加热装置,其特征在于包括:
含有一工作线圈的谐振电路,所述谐振电路具有第一和第二接线端,且在所述第一接线端具有相对于所述第二接线端的振荡电压,所述振荡电压的每个周期具有两个反向的电压极限值;
具有第一和第二接线端的电源装置,每个接线端具有一电压;
用以使从所述第一电源接线端通过所述工作线圈到所述第二电源接线端的第一电流通路接通的第一开关装置;以及
用以仅在所述振荡电压每个周期内的第一启动期间启动所述第一开关装置的控制装置;所述第一启动期间包括所述每个周期内的第一电压极限值,但不包括所述每个周期的另一电压极限值;所述每个周期内所述的第一电压极限值为最接近于所述第一电源接线端电压的电压极限值。
45、如权利要求44所述的装置,其特征在于,所述第一电源接线端的电压高于所述第二电源接线端的电压,所述每个周期内的第一电压极限值为所述每个周期内的最大电压值,所述每个周期内的另一电压极限值为所述每个周期内的最小电压值。
46、如权利要求44所述的装置,其特征在于,所述第一开关装置包括:
串联连接于所述第一电源接线端与所述谐振电路的第一接线端之间的第一开关;以及
串联连接于所述第二电源接线端与所述谐振电路的第二接线端之间的第二开关。
47、如权利要求44所述的装置,其特征在于,所述振荡电压在每两个所述电压极限值之间具有零电压;所述每个周期内的启动期在所述第一电压极限值之前最接近的零电压后开始,而在所述电压极限值之后最接近的零电压前结束。
48、如权利要求44所述的装置,其特征在于,所述控制装置包括用以在每一所述的第一电压极限值之前的一预定的第一时间启动所述第一开关装置,并在每一所述的第一电压极限值之后的一预定的第二时间使所述第一开关装置无效的装置。
49、如权利要求48所述的装置,其特征在于,所述第一和第二时期是作为所述每个周期内所述振荡电压的相位的函数而预置的。
50、如权利要求48所述的装置,其特征在于,当所述第一开关装置启动时,一开关电流流经所述第一电流通路,所述开关电流在每一所述第一电压极限值之前的所述第一时期具有一峰值,所述第二时期是预定得使所述开关电流在所述第二时期达到所述峰值时即基本结束。
51、如权利要求50所述的装置,其特征在于,所述第一和第二时期是作为每个所述周期内所述振荡电压相位的函数而预置的。
52、如权利要求50所述的装置,其特征在于,所述控制装置进一步包括一峰值检测器,该检测器用以检测和保持一表示所述峰值的信号,并用以在所述第二时期内当所述开关电流达到所述峰值时响应于该峰值而使所述第一开关装置无效。
53、如权利要求50所述的装置,其特征在于,所述第一开关装置包括-IGBT。
54、一种用以控制第一开关的装置,所述第一开关连接于具有第一和第二接线端的电源装置的第一接线端与具有第一和第二接线端的谐振电路的第一接线端之间,所述第一开关具有一控制输入端,其特征在于包括:
跨接于所述谐振电路两端并具有输出端的电压检测电路;
耦合于所述电压检测电路的输出端并具有第一输出的一锁相环,所述第一输出当所述电压检测电路的输出电压为正时呈单调增加。
用以提供第一可预置电压的第一电位器;
耦合到所述锁相环第一输出端和所述第一电位器,并具有输出的第一比较器,当所述锁相环的第一输出端的电压高于所述第一电位器的第一可预置电压时,所述第一比较器的输出为有效;
用以提供第二可预置电压的第二电位器;
耦合至所述锁相环的第一输出端和所述第二电位器并具有输出的第二比较器,当所述锁相环的第二输出端的电压高于所述第二电位器的第二可预置电压时该第二比较器的输出为有效;以及
响应于所述第一比较器输出变为有效而使第一开关接通,并响应于所述第二比较器输出变为有效而使第一开关无效的装置。
55、如权利要求54所述的装置,其特征在于该装置进一步控制连接于所述电源装置的第一接线端与所述谐振电路的第二接线端之间的第二开关,所述第二开关具有一控制输入端,
所述锁相环进一步包括第二输出,所述第二输出当所述电压检测电路的输出电压为负时呈单调增加,
所述装置进一步包括:
耦合至所述锁相环和所述第一电位器并具有输出的第三比较器,当所述锁相环的第一输出端的电压高于所述第一电位器的第一可预置电压的幅度时即所述第三比较器的输出为有效;
耦合至所述锁相环的第一输出端和所述第二电位器,并具有输出的第四比较器,当所述锁相环的第二输出端的电压高于所述第二电位器的第二可预置电压的幅度时,所述第四比较器的输出为有效;以及
响应于所述第三比较器输出变为有效而使所述第二开关接通,并响应于所述第四比较器输出变为有效而使所述第二开关无效的装置。
56、一种用以处理多个铁磁性罐头底部的装置,其特征在于包括:
用以将所述各罐底基本上托持在水平位置的装置;以及
以磁力将所述各罐底分隔开来的磁性装置。
57、如权利要求56所述的装置,其特征在于进一步包括用以使空气在所述各罐底之间流通的装置。
58、如权利要求56所述的装置,其特征在于,所述磁性装置维持所述罐底面对面间隔开。
59、如权利要求56所述的装置,其特征在于进一步包括:
与所述罐底相贴的一表面;以及
用以克服所述罐底与所述表面之间摩擦的装置。
60、如权利要求58所述的装置,其特征在于,所述罐底形成一列,所述磁性装置包括一沿该列轴向延伸的槽形磁铁。
61、如权利要求58所述的装置,其特征在于,所述罐底形成一列,所述磁性装置包括沿该列轴向延伸的柔性永磁体。
62、如权利要求60所述的装置,其特征在于进一步包括沿所述列轴向延伸的表面,所述磁铁将所述罐底吸引到所述表面,所述装置进一步包括用以将所述罐底振离所述表面,以便于利用所述磁铁实行磁力分隔的振动装置。
63、如权利要求56所述的装置,其特征在于进一步包括用以使所述罐底沿基本上水平的路径移动的推动装置。
64、如权利要求63所述的装置,其特征在于,所述路径稍向下倾斜,所述推动装置至少部分利用重力运行。
65、如权利要求63所述的装置,其特征在于,所述托持装置具有一入口端和一出口端,所述推动装置包括:
用以将罐底加到所述托持装置的所述入口端的装置;以及
用以将罐底移出所述托持装置的所述出口端的装置。
66、如权利要求62所述的装置,其特征在于,所述振动装置进一步沿所述各罐底间隔分开的长度方向以磁力纵向地推动各罐底。
67、一种用以处理多个铁磁性罐底的装置,其特征在于包括:
用以托持所述罐底使它们形成与水平方向成一特定角度倾斜向下的一列的装置;
用磁力将所述各罐底分隔开来的磁性装置;以及
用以将罐底加到所述列的较高端的装置,所述特定角度选择得使每个罐底加到所述列的较高端同时有一个罐底从所述列的较低端落出。
68、一种用以使一列多个工件分隔开来的装置,其特征在于包括:
沿所述列轴向延伸的磁铁;以及
用以固定所述磁铁,使磁铁在沿所述列的第一纵向位置上较靠近所述工件列,而在沿所述列的第二纵向位置上离所述列较远的固定装置。
69、如权利要求68所述的装置,其特征在于,所述工件为罐底,所述列基本上保持为水平。
70、一种用以将多个铁磁性罐底分隔开来的装置,其特征在于包括:
用以沿一弯曲通道托持所述罐底,使它们呈面对面关系的装置;以及
沿所述弯曲通道轴向设置的柔性永磁体。
71、一种用以处理多个罐底的装置,其特征在于包括:
用以处理所述罐底的装置;以及
用磁力沿传送路径推动所述罐底的磁力推动装置。
72、如权利要求71所述的装置,其特征在于,所述磁力推动装置包括:
沿所述传送路径轴向设置的多个电磁铁;以及
用以顺序激励所述各电磁铁的控制装置。
73、如权利要求72所述的装置,其特征在于,所述控制装置至少以三种相位激励所述各电磁铁。
74、如权利要求72所述的装置,其特征在于,所述罐底是铁磁性的,所述控制装置激励所述各电磁铁的方式是将每个所述罐底吸引至按顺序的下一个所述电磁铁。
75、如权利要求72所述的装置,其特征在于,所述罐底为铝质,所述控制装置激励所述各电磁铁的方式是将每个所述罐底从一个所述电磁铁推斥至按顺序的下一个所述电磁铁。
76、如权利要求71所述的装置,其特征在于进一步包括用以托持所述罐底使它们基本上呈面对面关系的装置。
77、如权利要求72所述的装置,其特征在于,所述每个电磁铁包括位于所述传送路径下面并面向所述传送路径设置的一扁平线圈,所述装置进一步包括位于所述各电磁铁上面并沿所述传送路径设置、用以支承所述罐底平躺其上的支承装置。
78、如权利要求72所述的装置,其特征在于进一步用以感应加热所述罐底,所述控制装置包括用交流脉中串顺序激励所述各电磁体的装置。
79、如权利要求78所述的装置,其特征在于,所述交流脉冲串具有约6KHz至18KHz之间的频率。
80、一种用以处理多个铁磁性罐底的装置,其特征在于包括:
用磁力将所述罐底分隔开来的分隔装置;以及
用磁力沿传送路径推动所述罐底的推动装置。
81、如权利要求80所述的装置,其特征在于进一步包括当所述罐底被分隔开来与推动时,用以托持所述各罐底使它们基本上成水平关系的装置。
82、如权利要求80所述的装置,其特征在于,所述分隔装置包括沿所述传送路径轴向延伸的槽形磁铁,所述罐底保持面对面关系并沿所述传送路径间隔分开,所述装置进一步包括沿所述传送路径轴向延伸的一表面,所述磁铁将所述罐底吸引至所述表面,所述推动装置包括沿所述传送路径轴向设置的多个顺序激励的电磁铁,每个所述电磁体当其受激时即可将至少一个所述罐底吸离所述表面。
83、如权利要求82所述的装置,其特征在于,所述表面包括所述槽形磁铁的表面。
84、如权利要求82所述的装置,其特征在于,所述表面包括沿所述传送路径轴向延伸,且实际上包围所述传送路径的导管的一部分内表面。
85、一种用以干燥多个罐盖中每个罐盖卷边内胶合剂的方法,其特征在于包括以下步骤:
加热连成一串的所述罐盖;
接着将所述各罐盖间隔分开;以及
使空气在所述间隔开的罐盖之间流通。
86、如权利要求85所述的装置,其特征在于,所述加热步骤包括用感应方法加热所述罐盖的步骤。
87、如权利要求86所述的装置,其特征在于,所述分隔步骤包括以磁力将所述罐盖间隔分开的步骤。
88、如权利要求85所述的装置,其特征在于,所述分隔步骤包括以磁力将所述罐盖间隔分开的步骤。
89、如权利要求85所述的装置,其特征在于进一步包括以磁力沿传送路径推动所述分隔开的罐盖的步骤。
90、一种用以处理多个罐盖的方法,其特征在于包括如下步骤:
加热连成一串的所述罐盖;以及
同时以磁力推动连成一串的所述罐盖。
91、一种用以处理多个罐盖的方法,其特征在于包括以下步骤:
用感应方法加热相互呈面对面关系的所述罐盖;以及
同时以磁力将所述罐盖间隔分开。
92、一种用以处理罐体的装置,其特征在于包括:
轴向分离为第一和第二部分的传送带,所述第一部分比之所述第二部分移动更快,所述罐体底部放置在所述传送带上并与所述传送带的两部分相接触;以及
用以将所述罐体的所述底部吸向所述传送带的所述第一和第二部分的吸引装置,从而利用所述罐头的所述底部与所述传送带的以不同速度运动的所述两部分之间的摩擦力使所述罐体旋转。
93、如权利要求92所述的装置,其特征在于进一步包括当所述罐体在所述传送带上运动时,用以加热所述罐体的感应加热装置。
94、如权利要求92所述的装置,其特征在于,所述吸引装置包括在所述传送带中的抽气孔。
95、如权利要求92所述的装置,其特征在于,所述罐体至少部分为铁磁性的,所述吸引装置包括一磁铁。
96、一种用以干燥一连串罐头封闭物的装置,其特征在于包括:
用以沿传送路径传送所述封闭物的传送装置;
用以当所述封闭物沿所述传送路径运动时加热所述封闭物的加热装置;以及
用以响应所述封闭物的温度控制所述加热装置的闭环温度控制装置。
97、如权利要求96所述的装置,其特征在于,所述闭环温度控制装置包括当所述封闭物的温度超过一预定的阈值温度时,用以关断所述加热装置的装置。
98、如权利要求96所述的装置,其特征在于,所述罐头封闭物为金属,所述加热置包括当所述罐头封闭物沿所述传送路径运动时,用以在所述封闭物内感应产生交变电流的装置。
99、如权利要求98所述的装置,其特征在于,所述闭环温度控制装置包括耦合至所述感应产生交变电流的装置,且当所述金属罐封闭物沿所述传送路径运动时,能感测至少一个所述封闭物温度的温度传感器。
100、一种用以干燥罐头封闭物的方法,其特征在于包括以下步骤:
沿传送路径移动所述封闭物;以及
当所述封闭物沿所述传送路径移动时,以响应于所述罐头封闭物温度的方式加热所述封闭物。
101、一种用以加热沿传送路径排列的多个薄型导电工件的装置,其特征在于包括:
一电源;
包括一工作线圈的谐振电路,所述工作线圈基本上包围所述传送路径的一轴向部分,所述谐振电路带负载时的谐振频率为约6KHz至18KHz之间,所述谐振电路具有第一和第二接线端且在所述第一接线端上具有相对于所述第二接线端以所述谐振频率振荡的电压;
耦合于所述电源与所述谐振电路所述第一接线端之间的IGBT开关,所述IGBT开关确定一激励电流路径;
用以当所述谐振电路所述第一接线端上的所述振荡电压在每个周期内达到第一预定相位时,使所述IGBT启动的装置;以及
用以当所述谐振电路所述第一接线端上的所述振荡电压达到每个周期内的第二预定相位时,使所述IGBT截止的装置。
102、如权利要求101所述的装置,其特征在于进一步包括用以监视所述激励电流路径中的瞬时电流,且用以当所述瞬时电流超过一预定阈值时关断所述装置的限流装置。
103、如权利要求102所述的装置,其特征在于,所述工件为沿所述传送路径以面对面关系排列的铁磁性罐底,所述装置进一步包括:
沿所述传送路径轴向延伸的永磁体;
沿所述传送路径轴向延伸的表面,所述永磁体将所述罐底吸引至所述表面;以及
多个沿所述传送路径轴向设置的可反复激励的电磁铁,每个所述电磁铁设置成当其受激励时可将至少一个所述罐底吸离所述表面。
104、如权利要求103所述的装置,其特征在于进一步包括用以顺序激励所述电磁铁,以便沿所述传送路径的预定方向推动所述罐盖的装置。
105、如权利要求102所述的装置,其特征在于进一步包括用以监视至少一个所述工件的温度,并响应于该温度而控制所述装置的闭环温度控制装置。
106、如权利要求102所述的装置,其特征在于,所述限流装置包括:
围绕所述第一电流路径缠绕的感应线圈;
用以比较所述感应线圈两端电压与指示所述阈值的电压,并产生一电流过载信号的比较装置;以及
用以响应所述电流过载信号关断所述第一电流路径的关断装置。
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