CN109703162A - 一种双钢带压机电磁加热装置 - Google Patents

Abstract

一种双钢带压机电磁加热装置，涉及复合材料加工设备的技术领域。本申请包括钢带，还包括机架，沿机架的长度方向自上而下依次设置上传热板、下传热板，上传热板的上部设置上电磁感应线圈，下传热板的下部设置下电磁感应线圈，上传热板、下传热板相对的侧面镶入导热石墨，导热石墨与上下钢带接触。本申请实现了结构简单，可以时钢带短时间内迅速加热，同时加热效率高，节能环保，并保证钢带加温均匀性的目的。

Description

一种双钢带压机电磁加热装置

技术领域

本申请涉及复合材料加工设备的技术领域。

背景技术

目前连续生产复合材料（例如PP增强玻纤材料），一般应用连续式双钢带压机或特氟龙带压机。传统的双钢带压机一般采用加热辊对钢带进行预加热，但由于工艺布置原因，下钢带在入口段可能伸长，即上下入口加热辊并不平齐，使得上下钢带加热温度不一致。加热方式主要有导热油加热或是蒸汽加热等。在加热的需要同时对物料表面施加压力。以导热油加热为例，在导热油炉中通过电加热丝将导热油加热，在热压板上加工流道并通过油泵将导热油循环到热压板之中。通过导热油在流道中循环，将热量传递到热压板上，进而通过辐射和热传导的方式将热量传递到钢带或特氟龙带上。

蒸汽加热由于蒸汽相变的原因，温度控制不稳定，仅能应用对温度要求不高的场合。目前导热油加热是双钢带压机加热的主要加热方式，然而导热油的加热效率只有百分之五十到六十，尽管管路及油炉有保温措施，但无法避免热量的流失，同时循环泵的做功也是不可忽略的能耗。当设备启动时，需要将热压板从室温升温到工艺温度，然而升温速度大多很慢，耗时较长，同理设备降温时亦是如此。导热油在较高温度时还会产生烟气，不利于环保。并且一旦出现泄露会对环境造成污染，同时导热油伴有较高的温度会造成安全隐患。

现有的电磁感应加热很少应用与钢带直接加热，由于钢带厚度仅有1mm左右，并存在前后的张力，电磁感应如果直接作用于钢带，在钢带表面形成涡流，由于加热速度过快，温度场分布不均匀，在钢带横截面上会出现明显的波浪，双钢带压机将无法进行使用。

还有辊压式双钢带压机采用电磁辊对钢带加压加热，但电磁辊与钢带的接触仅为线接触，虽然辊子的加热速度快，但接触面积过小导致传热效率极低。

目前连续生产增加复合材料（例如PP增强玻纤，尼龙增强碳纤等）的主要是采用等静压式双钢带压机，通过热压和冷压使材料成型，如图1所述，钢带1由位于入口处的加热轮毂2预热，多层物料单向带3经由钢带1进入等静压热压区域，随后进入等静压冷压区域成型。等静压的产生是由热压板4内加流体压力，通过密封系统保压，将压力传递到钢带背面，同时传递给物料。同时热压板内的循环导热油将热压板加热，并通过传热片及热辐射将热量传递到钢带上，随之传递给物料。但有时由于生产工艺原因，物料原材料有可能有粉末状材料，需要同过撒粉机播撒到钢带上，并连同物料一起加温加压，这样双钢带压机就布置成为如图2所示，下入口辊要突出于上入口辊，如果此时仍然采用入口加热辊，下钢带12的温度就会由于长时间暴露在空气中而冷却，导致上下钢带温度差别很大，难以使物料成型，并且效率低下。如果不用加热辊预热，由于钢带的比热和重量较大的原因，钢带从室温升到物料熔融所需温度时间会延长很多，物料的生产速度就会大幅降低，严重影响产量。

发明内容

本申请目的是提供一种结构简单，可以时钢带短时间内迅速加热，同时加热效率高，节能环保，并保证钢带加温均匀性的双钢带压机电磁加热装置。

一种双钢带压机电磁加热装置，包括钢带，还包括机架，沿机架的长度方向自上而下依次设置上传热板、下传热板，上传热板的上部设置上电磁感应线圈，下传热板的下部设置下电磁感应线圈，上传热板、下传热板相对的侧面镶入导热石墨，导热石墨与上下钢带接触。

进一步，本申请的上传热板的四个角分别通过导杆轴与机架连接。

进一步，本申请的导杆轴上设置自润滑铜套和碟簧。

进一步，本申请的上电磁感应线圈与上测温传感器连接；下电磁感应线圈与下测温传感器连接。

进一步，本申请的镶入上传热板、下传热板的导热石墨为螺栓式连接。

进一步，本申请的上传热板、下传热板为铜合金或碳钢中的一种。

进一步，本申请的导热石墨为石墨烯。

本申请将电磁感应线圈与传热板相对平行布置，磁感线垂直穿过传热板平面，通过高频电源改变磁感线方向，在传热板表面形成电流涡流，加热形成温度场。热量通过传热板传递到导热石墨表面，由于导热石墨的导热具有方向性，在水平方向的传热速度更快，可以使得水平方向的温度分布变得均匀。传热板通过碟簧压在钢带背面，形成滑块式等压预热区，由于石墨同时具有良好的润滑性和传热性，非常适合此处使用。压力可以使得石墨与钢带有良好的接触，表面载荷的增大有助于石墨和钢带之间的换热。结构简单，可以时钢带短时间内迅速加热，代替传统加热方式，缩短加热时间，加热效率高，节能环保，热损失很少，并保证钢带加温的均匀性。克服电磁加热温度分布不均匀的缺点，使得加热效率高加热速度快并且均匀成为了可能。

附图说明

图1是现有技术的一种结构示意图。

图2是现有技术的另一种结构示意图。

图3是本申请的结构示意图。

图4是本申请传热板与导热石墨安装结构的示意图。

具体实施方式

如图3、图4所示，一种双钢带压机电磁加热装置，包括钢带29，还包括机架24，沿机架24的长度方向自上而下依次设置上传热板22、下传热板28，上传热板22的上部设置上电磁感应线圈21，下传热板28的下部设置下电磁感应线圈28，上传热板22、下传热板28相对的侧面镶入导热石墨23，导热石墨23与上下钢带29接触。

如图3所示，将上电磁感应线圈21平行布置在上传热板22之上，上传热板22可以选用导热性好的金属如铜合金，或碳钢也可以(由于双钢带压机的钢带之间的间隙由于生产物料厚度不同的原因要进行调节，只能平行布置)，磁感线垂直穿过上传热板22平面，通过高频电源改变磁感线方向，在上传热板22上表面形成电流涡流，加热形成温度场，此时的温度场分布并不均匀。热量通过传热板传递到导热石墨23表面，由于导热石墨的导热具有方向性，在水平方向的传热速度更快，可以使得水平方向的温度分布变得均匀，具体计算可以由ansys等CAE软件仿真得出。在对导热均匀性极高的情况，可以选用石墨烯一类的导热石墨，在水平方向上导热系数可以超过5000W/mk。同样的道理，下传热板28下方的下电磁感应线圈27之间也是相同的工作原理。

传热板通过碟簧压在钢带背面，形成滑块式等压预热区，由于导热石墨同时具有良好的润滑性和传热性，非常适合此处使用。压力可以使得石墨与钢带有良好的接触，表面载荷的增大有助于导热石墨和钢带之间的换热。

本申请已应用在复合材料双钢带压机生产上，具体实施情况如下：上电磁感应线圈21连接高频电源，并平行布置在上传热板22之上，上电磁感应线圈21距上传热板22有一定的距离。同时下电磁感应线圈28同样平行布置在下传热板27之下。导热石墨23镶入上传热板22、下传热板27中，并与上下钢带29接触，导热石墨可以用螺栓固定在传热板之上，见图4。下传热板27固定在机架之上，上传热板22的四个角通过碟簧25套在导杆轴26之上，可沿导杆上下滑动。上传热板22通过螺母锁紧压在上钢带之上，对物料形成面压力。上测温传感器210、下测温传感器211分别监测上下钢带出口的温度，同时对高频电源进行反馈，来实现温度的控制。

本申请不仅可以应用在等静压压机的预热段，对于一些对压力要求不是很高的复合材料连续生产上，本申请的加热装置可以直接应用在双钢带压机的热压区，由于不受导热油的温度限制，本申请加热装置的温度可以上升到很高的温度，为一些高熔点树脂增强的复合材料的生产提供了新的生产方式。

Claims (7)

1.一种双钢带压机电磁加热装置，包括钢带，其特征在于：还包括机架（24），沿机架（24）的长度方向自上而下依次设置上传热板（22）、下传热板（28），上传热板（22）的上部设置上电磁感应线圈（21），下传热板（28）的下部设置下电磁感应线圈（28），上传热板（22）、下传热板（28）相对的侧面镶入导热石墨（23），导热石墨（23）与上下钢带（29）接触。

2.根据权利要求1所述的双钢带压机电磁加热装置，其特征在于上述上传热板（22）的四个角分别通过导杆轴（26）与机架（24）连接。

3.根据权利要求2所述的双钢带压机电磁加热装置，其特征在于上述导杆轴（26）上设置自润滑铜套和碟簧（25）。

4.根据权利要求1所述的双钢带压机电磁加热装置，其特征在于上述上电磁感应线圈（21）与上测温传感器（210）连接；下电磁感应线圈（28）与下测温传感器（211）连接。

5.根据权利要求1所述的双钢带压机电磁加热装置，其特征在于上述镶入上传热板（22）、下传热板（28）的导热石墨（23）为螺栓式连接。

6.根据权利要求1所述的双钢带压机电磁加热装置，其特征在于上述上传热板（22）、下传热板（28）为铜合金或碳钢中的一种。

7.根据权利要求1所述的双钢带压机电磁加热装置，其特征在于上述导热石墨（23）为石墨烯。