CN117346507A - 在线型铝带低热电磁烘干装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提出一种在线型铝带低热电磁烘干装置，解决处传统铝带在线烘干设备体积较大，生产线受烘干设备限制加大，且传统电磁加热不能用于在线薄板铝带加热的问题。本方案首先采用低热式的电磁感应加热，主体结构大大简化，与传统具有明火的隧道式烘干式设备相比能够满足较小空间多条生产线并存的安装，而且体积大大缩小；另一方面本方案采用平面时电磁加热执行机构突破了传统环形或类环形电磁加热线圈的结构，其加热过程实现了清洁、低热、高效的效果，极大地改善了传统薄板式铝带在线烘干设备的线状，具有较大的应用推广前景。

Description

在线型铝带低热电磁烘干装置

技术领域

本发明涉及较薄铝带加热烘干领域，具体涉及在线型铝带低热电磁烘干装置。

背景技术

现在金属类的机动车车牌大多是铝制品，其基材为0.5-1.5mm薄板结构，车牌生产工序包括铝卷送料—清洗—烘干—喷涂—冲压。清洗工艺需要用到工业清洗剂，在清洗后必须经过彻底的烘干才能保证后续喷涂效果。目前铝卷上料机或放卷机实现铝卷的缓慢送料，铝带清洗设备通过设置清洗槽或清洗喷头实现清洗工艺，其中较为常用烘干设备为隧道式烘干设备，传统的隧道式烘干设备虽然烘干效果好，但是需要设置单独的热源，例如燃油式、燃煤式或燃气式等，而且隧道式烘干设备其烘干隧道对应清洗机的出料端，由于连续出料的原因，造成了一隧道烘干设备仅能对应一清洗机的现状，对于小型化生产线而言隧道烘干设备的利用率不高，且存在占地较大的情况。

事实上电磁烘干作为金属烘干的一种手段也存在于其他领域，但是传统的电磁烘干设备并不能直接用于本产品的烘干，原因在于车牌所使用铝带厚度为 .-.mm，而且铝带属于弱磁感应材料，使用电磁感应原理烘干较薄铝带时，不可避免的铝带各部分由于电磁感应分布不均匀造成各部分升温存在差异，极容易因为内部热应力分布不均而造成翘曲、变形，造成材料损毁或影响后续工艺；再一方面作为电磁烘干的有点之一，电磁烘干升温迅速，传统的电磁烘干很容易造成局部温度过高造成局部氧化变色，致使后续材料无法使用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种在线型铝带低热电磁烘干装置，解决处传统铝带在线烘干设备体积较大，生产线受烘干设备限制加大，且传统电磁加热不能用于在线薄板铝带加热的问题。

其技术方案是，包括发热单元和温控单元，所述发热单元产生热量用于烘干铝带表面水渍，所述温控单元用于控制发热单元保持适宜烘干的温度，还包括用于铝带通过的送料通道，所述发热单元,包括电磁烘干执行机构，所述电磁烘干执行机构包括用于产生交频电磁场的磁场发生部件，所述磁场发生部件包括回形或蛇形排布的铜排，所述铜排电性连接交频电流输入端子，形成经回形或蛇形排布的铜排发生交频电磁场的结构；

所述温控单元，包括位于磁场发生部件位置处的循环通道，所述铜排为空心管状结构，所述铜排经外部管道连通容器、循环泵，形成温控介质可经铜排、外部管道、容器、循环泵循环流通的结构；还包括用于采集铜排表面温度、所通过铝带表面温度的温度采集单元，还包括温度控制器，所述温度控制设定、存储铜排表面温度、铝带表面温度标准值，各所述温度采集单元采集温度信息与铜排表面温度、铝带表面温度标准值比较，当采集温度低于高于温度标准值时增加循环泵功率加大温控介质流量，当采集温度低于温度标准值时降低或保持循环泵功率降低或维持温控介质流量，同时增加磁场发生部件交频电磁场输出功率。

在上述或一些实施例中，所述送料通道包括位于上方沿送料方向排布的多个浮动辊，还包括位于浮动辊下方的水平布置的托板，所述托板浮动辊之间形成用于铝带通过空间；所述浮动辊活动安装于机架处，形成对通过铝带施加压力的结构，所述托板为固定于机架的结构。

在上述或一些实施例中，所述温控单元还包括位于所述铜排上方的保温单元以及位于保温单元下方的均热单元；所述保温单元由各浮动辊构成，所述均热单元由托板构成，所述浮动辊、托板均采用非金属绝缘材料制成；各所述浮动辊包括由陶瓷材料制成的圆筒状壳体，还包括位于壳体内部的芯柱，所述芯柱与壳体内壁之间形成用于放置螺旋缠绕于芯柱外周面的加热管，所述加热管进、出口连通外部温控介质，形成经循环动力驱动的循环进出结构；多个浮动辊的进出口经柔性管道连接于一多管路分配器；所述托板为氧化铝陶瓷板，所述托板与铜排紧密接触连接。

在上述或一些实施例中，所述机架包括用于安装浮动辊的竖向放置的安装板，所述安装板位于铜排的两侧，所述安装板设置与浮动辊两端轴径处配合的“∪”槽，当然地所述“∪”槽与所述浮动辊转动连接，形成各浮动辊对经过铝带滚压的结构。

在上述或一些实施例中，所述交频电流由逆变电路生成，所述逆变电路包括IGBT、谐振电容、变压器构成，三相V HZ交流电经过可控硅整流，电抗器，滤波电容滤波，转化为V平滑稳定的直流电，然后V直流电再经过IGBT模块，谐振电容，变压器，逆变为负载所需的高频交流电。

在上述或一些实施例中，所述机架包括框架式立方体结构，所述框架式立方体结构中部由中间梁分割形成上部空间和下部空间，所述上、下部空间之间由中间梁、隔板分隔，所述铜排位于上部空间内，所述铜排经绝缘桁架固定于所述隔板上表面处，所述变压器固定安装于下层空间的底板上表面，还包括位于变压器上方的谐振电容；所述下层空间中部还设置安装背板，所述安装背板用于安装主控板、电抗器、滤波电容、可控硅模块。

本方案首先采用低热式的电磁感应加热，主体结构大大简化，与传统具有明火的隧道式烘干式设备相比能够满足较小空间多条生产线并存的安装，而且体积大大缩小；另一方面本方案采用平面时电磁加热执行机构突破了传统环形或类环形电磁加热线圈的结构，其加热过程实现了清洁、低热、高效的效果，极大地改善了传统薄板式铝带在线烘干设备的线状，具有较大的应用推广前景。

附图说明

图1是本发明一实施例的立体结构示意图。

图2为图1所示实施例的主视图。

图3为本发明中一实施例中铜排结构示意图。

图4为本发明一实施例中浮动辊的结构示意图。

图5为本发明一实施例中电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明采用铝带自加热的方式对铝带表面进行烘干，其原理为高频交流电经过磁场发生部件100产生高频磁场，当铝带处在一个高频交变磁场中，根据法拉第电磁感应定律，将在铝带内产生感应电动势，由于导体的电阻很小，从而产生强大的感应电流。由焦耳—楞次定律可知，交变磁场将使导体中电流趋向导体表面流通，引起集肤效应，瞬间电流的密度与频率成正比，频率越高，感应电流密度集中于导体的表面，即集肤效应就越严重，有效的导电面积减少，电阻增大，从而使导体迅速升温。铝带在进行电磁加热过程中会面临诸多的问题，例如标牌所使用铝带为薄板结构，厚度在0.5-1.5mm，一般传统的电磁加热采用环形线圈结构，将所需加热的部件置于环形线圈内，电磁线圈升温速度非常快，由于环形电磁线圈磁场空间分布并非均匀，在段时间内铝带加热部位的温度差就会拉大，温度差极容易造成因为内部热应力分布不均而造成翘曲、变形，造成材料损毁或影响后续工艺；再一方面作为电磁烘干的有点之一，电磁烘干升温迅速，传统的电磁烘干很容易造成局部温度过高造成局部氧化变色，致使后续材料无法使用，如果采用降低功率的方式对其进行温度控制，往往因为铝带薄板表面积大散热块的原因造成烘干不够，部分区域水渍存留的问题。

本方案中采用柜式结构机架400，包括由铝合金型材或型钢制成的框架式立方体结构，所述框架式立方体结构中部由中间梁403分割形成上部空间401和下部空间402，上部空间401上端盖设有透明材料制成的盖板，如亚克力等材料，所述上、下部空间402之间由中间梁403、隔板405分隔，所述铜排101位于上部空间401内，下层空间中部还设置安装背板407；所述上层空间形成铝带通过的空间。

本方案中交频电流由逆变电路生成，逆变电路包括由IGBT、谐振电容500、变压器600构成的三相全桥逆变电路，三相380V 50HZ交流电经过可控硅整流，电抗器，滤波电容滤波，转化为530V平滑稳定的直流电并做为三相全桥逆变电路的输入电路，然后530V直流电再经过IGBT模块，谐振电容500，变压器600，逆变为负载所需的高频交流电，高频交流电经变压器600副线圈感应得电传输至铜排101。本方案为了控制以及参数设置，还包括通过立柱安装于机架一侧的操作面板700。

在上述或一些实施例中，所述铜排101经绝缘桁架404固定于所述隔板405上表面处，绝缘桁架404可采用绝缘工程塑料制成，所述铜排101可经卡箍固定在所述绝缘桁架404处，变压器600固定安装于下层空间的底板406上表面，还包括位于变压器600上方的谐振电容500；所述安装背板407用于安装主控板、电抗器、滤波电容、可控硅模块。

与传统电磁感应加热不同，本方案中发热单元的产生交频电磁场的磁场发生部件100包括回形或蛇形排布的铜排101，该铜排101为平面排布，其电磁场分布为沿铜排101布置方向的环状包络体结构，铝带加热时作为板状结构的铝带同时通过N多电磁场，其结构大致可为沿铜排101布置方向部分长条状区域通过电磁场的结构，也就形成了多个类似条状区域的结构，被包裹的条状区域产生交变电场，进而铝带中电子无序运动发生热量，形成加热过程；由于本方案铜排101采用回形或蛇形分布，事实上其所形成交变电磁场能够覆盖铝带横截面方向大部分区域，此种结构由于不能实现全覆盖，其升温速度慢于传统环形电磁加热感应线圈。

为了更好的实现对铝带的加热，以及对加热过程中温度的控制，包括温度升温速度，温度升温幅度的控制，还包括用于铝带通过的送料通道所述温控单元，包括位于磁场发生部件100位置处的循环通道，所述铜排101为空心管状结构，所述铜排101经外部管道连通容器、循环泵，形成温控介质可经铜排101、外部管道、容器、循环泵循环流通的结构，为了实现铜排101与温控介质之间的绝缘，所述铜排101内表面涂设绝缘层102，其具体而言可采用热塑橡胶液态流经管道覆盖的形式实现。方案中温控介质可采用水等冷却液，外部管道与铜排之间可通过连接头实现连通，容器可采用水箱，水箱可固定安装于机架内部。还包括用于采集铜排101表面温度、所通过铝带表面温度的温度采集单元，还包括温度控制器，所述温度控制设定、存储铜排101表面温度、铝带表面温度标准值，各所述温度采集单元采集温度信息与铜排101表面温度、铝带表面温度标准值比较，当采集温度低于高于温度标准值时增加循环泵功率加大温控介质流量，当采集温度低于温度标准值时降低或保持循环泵功率降低或维持温控介质流量，同时增加磁场发生部件100交频电磁场输出功率。温度采集单元包括温度传感器，所述温度传感器布置于铜排与绝缘桁架之间，也设置在铝带经过的区域，温度传感器可采用非接触式红外温度传感器，如-50-700测量范围的OTP-638D2红外非接触温度传感器。

本方案设备为在线使用，为了保持送料的稳定，以及送料过程中铝带更好贴合，所述送料通道包括位于上方沿送料方向排布的多个浮动辊200，还包括位于浮动辊200下方的水平布置的托板300，所述托板300浮动辊200之间形成用于铝带通过空间，使用时铝带通过浮动辊200与托板300之间，浮动辊200对铝带施加压力，使其完全贴合托板300，托板300完全贴合铜排101，一方面控制铝带与铜排101所产生交变电场的配合，另一方面铜排101在产生交变电场过程中也会产生副热，可利用托板300导热性能与铜排101接触实现温度的均匀分布，更进一步地使得铝带可获得均匀的低温加热；安装时，所述浮动辊200活动安装于机架400处，形成对通过铝带施加压力的结构，所述托板300为固定于机架400的结构。在上述或一些实施例中，所述机架400包括用于安装浮动辊200的竖向放置的安装板，所述安装板位于铜排101的两侧，所述安装板设置与浮动辊200两端轴径处配合的“∪”槽，当然地所述“∪”槽与所述浮动辊200转动连接，形成各浮动辊200对经过铝带滚压的结构。

为了更进一步实现对铝带烘干过程中温度场均匀的控制，以及为了更高效率利用热量，在上述或一些实施例中，所述温控单元还包括位于所述铜排101上方的保温单元以及位于保温单元下方的均热单元；所述保温单元由各浮动辊200构成，所述均热单元由托板300构成，所述浮动辊200、托板300均采用非金属绝缘材料制成；各所述浮动辊200包括由陶瓷材料制成的圆筒状壳体201，还包括位于壳体201内部的芯柱202，所述芯柱202与壳体201内壁之间形成用于放置螺旋缠绕于芯柱202外周面的加热管203，所述加热管203进、出口连通外部温控介质，形成经循环动力驱动的循环进出结构，各加热管可与铜排的出水口进行串联，形成经铜排加热后的水流经加热管进行辅助加热的结构，这样就形成了铜排自热的充分利用；多个浮动辊200的进出口经柔性管道连接于一多管路分配器；所述托板300为氧化铝陶瓷板，所述托板300与铜排101紧密接触连接。

在上述或一些实施例中，壳体201与芯柱202为一体的陶瓷结构，还包括封装壳体201一端的端盖204，端盖204可与壳体201端部螺纹连接，而托板300采用氧化铝陶瓷制成，螺旋缠绕于芯柱202外周面的加热管203为一整体结构，端盖204处设置用于加热管的进水端205、出水端206通过的中心孔，进水端205、出水端206通过一套筒，套筒与中心孔之间通过轴承形成转动连接，进水端205、出水端206延伸至外部通过接头连接液体分配器的进水、出水端206，使用时壳体、芯柱可进行转动实现对铝带的滚压；托板300通过螺栓固定安装于绝缘桁架404处。

本方案首先采用低热式的电磁感应加热，主体结构大大简化，与传统具有明火的隧道式烘干式设备相比能够满足较小空间多条生产线并存的安装，而且体积大大缩小；另一方面本方案采用平面时电磁加热执行机构突破了传统环形或类环形电磁加热线圈的结构，其加热过程实现了清洁、低热、高效的效果，极大地改善了传统薄板式铝带在线烘干设备的线状，具有较大的应用推广前景。

Claims (6)

1.在线型铝带低热电磁烘干装置，包括发热单元和温控单元，所述发热单元产生热量用于烘干铝带表面水渍，所述温控单元用于控制发热单元保持适宜烘干的温度，还包括用于铝带通过的送料通道，其特征在于：

所述发热单元,包括电磁烘干执行机构，所述电磁烘干执行机构包括用于产生交频电磁场的磁场发生部件（100），所述磁场发生部件（100）包括回形或蛇形排布的铜排（101），所述铜排（101）电性连接交频电流输入端子，形成经回形或蛇形排布的铜排（101）发生交频电磁场的结构；

所述温控单元，包括位于磁场发生部件（100）位置处的循环通道，所述铜排（101）为空心管状结构，所述铜排（101）经外部管道连通容器、循环泵，形成温控介质可经铜排（101）、外部管道、容器、循环泵循环流通的结构；还包括用于采集铜排（101）表面温度、所通过铝带表面温度的温度采集单元，还包括温度控制器，所述温度控制设定、存储铜排（101）表面温度、铝带表面温度标准值，各所述温度采集单元采集温度信息与铜排（101）表面温度、铝带表面温度标准值比较，当采集温度低于高于温度标准值时增加循环泵功率加大温控介质流量，当采集温度低于温度标准值时降低或保持循环泵功率降低或维持温控介质流量，同时增加磁场发生部件（100）交频电磁场输出功率。

2.根据权利要求1所述的在线型铝带低热电磁烘干装置，其特征在于，所述送料通道包括位于上方沿送料方向排布的多个浮动辊（200），还包括位于浮动辊（200）下方的水平布置的托板（300），所述托板（300）浮动辊（200）之间形成用于铝带通过空间；所述浮动辊（200）活动安装于机架（400）处，形成对通过铝带施加压力的结构，所述托板（300）为固定于机架（400）的结构。

3.根据权利要求2所述的在线型铝带低热电磁烘干装置，其特征在于，所述温控单元还包括位于所述铜排（101）上方的保温单元以及位于保温单元下方的均热单元；所述保温单元由各浮动辊（200）构成，所述均热单元由托板（300）构成，所述浮动辊（200）、托板（300）均采用非金属绝缘材料制成；各所述浮动辊（200）包括由陶瓷材料制成的圆筒状壳体（201），还包括位于壳体（201）内部的芯柱（202），所述芯柱（202）与壳体（201）内壁之间形成用于放置螺旋缠绕于芯柱（202）外周面的加热管（203），所述加热管（203）进、出口连通外部温控介质，形成经循环动力驱动的循环进出结构；多个浮动辊（200）的进出口经柔性管道连接于一多管路分配器；所述托板（300）为氧化铝陶瓷板，所述托板（300）与铜排（101）紧密接触连接。

4.根据权利要求3所述的在线型铝带低热电磁烘干装置，其特征在于，所述机架（400）包括用于安装浮动辊（200）的竖向放置的安装板，所述安装板位于铜排（101）的两侧，所述安装板设置与浮动辊（200）两端轴径处配合的“∪”槽，当然地所述“∪”槽与所述浮动辊（200）转动连接，形成各浮动辊（200）对经过铝带滚压的结构。

5.根据权利要求1-3任一所述的在线型铝带低热电磁烘干装置，其特征在于，所述交频电流由逆变电路生成，所述逆变电路包括IGBT、谐振电容（500）、变压器（600）构成，三相380V 50HZ交流电经过可控硅整流，电抗器，滤波电容滤波，转化为（530）V平滑稳定的直流电，然后（530）V直流电再经过IGBT模块，谐振电容（500），变压器（600），逆变为负载所需的高频交流电。

6.根据权利要求5所述的在线型铝带低热电磁烘干装置，其特征在于，所述机架（400）包括框架式立方体结构，所述框架式立方体结构中部由中间梁（403）分割形成上部空间（401）和下部空间（402），所述上、下部空间（402）之间由中间梁（403）、隔板（405）分隔，所述铜排（101）位于上部空间（401）内，所述铜排（101）经绝缘桁架（404）固定于所述隔板（405）上表面处，所述变压器（600）固定安装于下层空间的底板（406）上表面，还包括位于变压器（600）上方的谐振电容（500）；所述下层空间中部还设置安装背板（407），所述安装背板（407）用于安装主控板、电抗器、滤波电容、可控硅模块。