CN201550308U - 一种新型工业电磁感应加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种工业电磁感应加热装置，料筒的外圆设置有绝缘隔热层，电磁线圈绕制在绝缘隔热层上，在电磁线圈的外围设置有完整的电磁屏蔽层，电磁屏蔽层与电磁消除装置相连；还在电磁屏蔽层的外部罩有金属罩体，金属罩体与电磁消除装置相连。完整的闭合电磁屏蔽层及电磁辐射消除回路能高效率地消除电磁辐射，保证设备和人身安全。

Description

一种新型工业电磁感应加热装置

技术领域

本实用新型涉及电磁感应加热装置，具体涉及一种具有安全屏蔽装置的工业电磁感应加热设备。

背景技术

目前在塑料成型、吹塑、造粒等塑料加工行业，其加热方法是电阻红外加热，存在热效率低、温度控制误差大、初始启动加热时间长等缺点。

首先，电阻加热本身存在热效率低，电阻加热采取热传导的方式，热量通过电阻丝→绝缘层→料筒外壳→料筒内塑料的方式传导，速度慢，热损失大，仅电阻接触料筒一侧的热量得到了利用，另外一侧的热量散发到空气中，造成大量能源浪费，同时也增加了车间的温度，在有温度控制的洁净车间又增加了空调的负担，增大了能耗和空调设备的配置功率。

其次，由于测温元件紧靠电阻发热元件，测得的温度和料筒中塑料的温度有5～10度的误差，影响塑化的控制，从而影响产品的品质。

再次，初始启动加热时间长，由于传统电阻加热效率低，设备在初始启动时要等待1～2小时，影响了设备的利用效率。

电磁加热的原理是将交流电源经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换器使直流电变为10～99KHZ的高频交流电(虽然电磁感应加热的电热转换率和通过电磁线圈的电流I及电源的频率f成正比，但是根据科学研究超过100KHZ的高频电磁辐射不应在此类领域使用)，再将高频交流电加在电磁感应线圈上，由此产生高频交变磁场，其磁力线穿透绝缘的隔热层，直接作用在含氧铁材质的料筒和螺杆上，在料筒和螺杆内部因高频交变电磁感应产生涡电流，涡电流克服料筒和螺杆的内阻产生热源。

近年来，有采用电磁感应加热替代传统电阻加热的方式，但在设计方面均存在不足，特别是没有考虑到高频磁场在加热的同时造成的磁辐射对设备和周围人身的危害。由于现在电子控制技术的发展大部分设备都需要大量电路板或弱电元器件来控制，机器采用了大量的微电子控制线路板，长期处于强磁辐射环境内会造成设备控制系统的不稳定，甚至线路板的损坏。超强的电磁波已经被使用到军事领域来瞬间破坏敌方飞机的导航或其他电子设备；磁辐射同样对长期在设备周围工作的人身也会产生危害，科学证明电磁辐射能引起细胞化学平衡的改变，某些改变会引起癌变，也能引起体内细胞中遗传物质DNA的损伤，这种影响甚至可能传到下一代，导致新生一代畸形，先天白血病。因此在确定此类功率高达几十个KW的高频电磁感应加热设计方案的时候必须充分考虑到高频电磁对设备和人身的安全防护。

申请号为01114569.2的中国专利申请公开了螺杆式挤出设备电磁加热方法及装置，在设备料筒外增加“山”字型磁芯，浪费了高频磁场，会产生异常升温，没有考虑到磁辐射对设备和人身的危害。

申请号为200910045227.7的中国专利申请公开了工业用电磁感应加热安全屏蔽装置，该方案没有设置消除多于磁辐射的装置，并且这种电磁辐射屏蔽装置有漏磁间隙，存在着不能有效将电磁辐射屏蔽并消除的不足，其设计的屏蔽方案复杂，成本高。

专利号为200820010344.0的中国专利公开了一种超高频电源电磁加热装置，采用100KHZ～1MHZ的超高频电磁加热的方式，又没有采取充足的电磁防护措施，此方案非常危险，对设备和人身的危害极大，已经远超过国际和我国在防电磁辐射方面的相关规定。

专利号为200820044639.X的中国专利公开了塑胶机用电磁加热装置，采用电磁感应线圈均匀缠绕在料筒最外层，料筒外增加隔热层，用铝制或铜制的金属材料制作的冷却管道来冷却料筒的办法控制温度异常，采取的隔热层上加散热管道的做法更是造成效率低和对前期加热能源的浪费。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种新型工业电磁感应加热装置。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种新型工业电磁感应加热装置，料筒的外圆设置有绝缘隔热层，电磁线圈绕制在绝缘隔热层上，特点是：在所述电磁线圈的外围设置有完整的电磁屏蔽层，所述电磁屏蔽层与电磁消除装置相连。

进一步地，上述的一种新型工业电磁感应加热装置，所述电磁屏蔽层的外部罩有金属罩体，金属罩体与电磁消除装置相连。

更进一步地，上述的一种新型工业电磁感应加热装置，所述电磁消除装置为一根与电源零线或设备地线相连的连接线。

更进一步地，上述的一种新型工业电磁感应加热装置，所述电磁屏蔽层为金属板、金属喷涂材料、导电膜层、导电涂料层、导电炭浆层、导电布、导电纸、导电塑料等导电材料的一种或多种组成完整的电磁屏蔽层。所述绝缘隔热层的材质为柔性绝缘材料。

再进一步地，上述的一种新型工业电磁感应加热装置，所述电磁线圈的工作频率为10KHZ～99KHZ。

再进一步地，上述的一种新型工业电磁感应加热装置，所述电磁线圈以分段式单层或分段式多层排布在绝缘隔热层上，在每段电磁线圈的外围分别设置完整的电磁屏蔽层。

本实用新型技术方案的实质性特点和进步主要体现在：

本实用新型设计新颖，完整的闭合电磁屏蔽层及电磁辐射消除回路能高效率地消除电磁辐射，保证设备和人身安全；合理的线圈排布结构，简化了额外增加的散热设置，结构简洁、节能。该设备科替代目前食品、化工和塑料成型等行业的传统电阻加热方式，大大提高效率、节省能源，适用于需要加热的含氧铁物质的管道、内有螺杆的非氧铁物质管道或既有螺杆又有料筒的塑料成型、吹塑、造粒等塑料加工领域。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型整体式电磁屏蔽结构的示意图；

图2：本实用新型分体式电磁屏蔽结构的示意图；

图3：本实用新型装置的截面结构示意图。

图中各附图标记的含义见下表：

附图标记	含义	附图标记	含义	附图标记	含义
						1	螺杆	2	料筒	3	绝缘隔热层
4	电磁线圈	5	电磁屏蔽层	6	金属罩体
						7	地线	S1	温度测量元件	S2	温度测量元件
S3	温度测量元件	C1	电磁转化控制电路	C2	电磁转化控制电路
						C3	电磁转化控制电路

具体实施方式

如图1所示，具有安全屏蔽装置的工业电磁感应加热设备，螺杆1置于料筒2中，料筒2的外圆设置有绝缘隔热层3，电磁线圈4绕制在绝缘隔热层3上，电磁线圈4根据加热需求的热量不同采用不同的功率电磁线圈来加热，电磁线圈4的工作频率为10KHZ～99KHZ；在电磁线圈4的外围设置有完整的电磁屏蔽层5，电磁屏蔽层5在周向呈闭合的完整结构，而不是分段拼装组成，电磁屏蔽层5与电磁消除装置相连，电磁消除装置为一根与电源零线或设备地线相连的连接线，采用直接接地线或单相三爪电源插头的零线的方式连接；在料筒2上安装有温度测量元件S1、温度测量元件S2和温度测量元件S3，温度测量元件(S1、S2、S3、)直接与料筒2接触，确保测量的准确性，温度测量元件S1与电磁转化控制电路C1相连，温度测量元件S2与电磁转化控制电路C2相连，温度测量元件S3与电磁转化控制电路C3相连。如图3，电磁屏蔽层5的外部罩有金属罩体6，金属罩体6与电磁消除装置相连；地线7与电磁屏蔽层5及金属罩体6相连接，电磁线圈4产生的电磁辐射由完整的电磁屏蔽层5和金属罩体6吸收，再通过地线7连接大地进行泄放消除。其中，金属罩体6的外形可以是方形、圆形或其他异形，金属罩体选用导电的金属材料，具体有不锈钢、铝板、铁板、铜板、合金材质等。

如图2所示，电磁线圈4以分段式单层或分段式多层排布在绝缘隔热层3上，在每段电磁线圈的外围分别设置完整的电磁屏蔽层，根据需要对单个的电磁线圈进行电磁屏蔽，地线7连接大地进行泄放消除。

电磁线圈4排布采用分段式单层或多层均匀排布，由于成型机工作中料筒2上的各段温度需求是不同的，一般来说分为三段，塑化段、预热段和加料段，其中塑化段温度最高达到250摄氏度左右，预热段相对较低，加料仓的需求温度更低，根据所需热量的不同，在料筒外分段式排布不同的电磁线圈，分别控制其温度。根据功率的大小电磁线圈可以单层也可以多层排布，注塑机塑料的塑化所需要的能量除电加热部分外，在正常工作中主要的热量来源于螺杆旋转和移动带来的摩擦和剪切，由于螺杆1和料筒2是热的良导体，料筒内螺杆的旋转和移动时其温度与料筒内塑料的温度相差不大，螺杆1和料筒2均采用膨胀系数相同或相近的合金材料制成，在加热情况下螺杆的直径和料筒的内径会同时膨胀，并不会因为加热而造成螺杆和料筒的卡死。电磁线圈4分段式均匀排布，可以避免温度需求的不同而增加空气或冷却水金属管道散热。

电磁线圈4缠绕在含氧铁材质的料筒或非氧铁材质的料筒外，塑料成型机料筒和螺杆均为含氧铁成分的合金材料，电磁线圈内部只要有含铁等金属物质的材料就可加热。

绝缘隔热层3为隔热效果非常好的柔性绝缘材质，内不含导电成份。在使用中硬质的绝缘材料不容易在料筒外形成完整的保温层，制造和安装均不方便，所以采用柔性的比较适宜。

电磁转化控制电路可单独的控制单一的电磁线圈，也可采用多组线圈采用一个控制器。其中在安装测温元件的同时对测温元件采取保护的元件也形成对电磁线圈的定位作用。

电磁屏蔽层5的材料为金属板、金属喷涂材料、导电膜层、导电涂料、导电炭浆、导电布、导电纸、导电塑料等导电材料的一种或多种组成完整的电磁屏蔽层。

电磁屏蔽消除装置可整体式或分体式安装使用，采用直接接地线或单相三爪电源插头的零线进行接地的方式连接，消除屏蔽装置中的电磁辐射。

电磁线圈4的工作频率在10KHZ～99KHZ，虽然电磁感应加热的电热转换率和通过电磁线圈的电流I及电源的频率f成正比，但是根据科学研究超过100KHZ的高频电磁辐射不应在此类领域使用，电磁屏蔽层和电磁消除设置可以消除电磁辐射对设备和周围人身的危害。

综上所述，本实用新型提供一个安全的电磁加热装置，不仅加热线圈的排布更加合理，而且全闭合的电磁屏蔽层和电磁辐射消除回路能低成本高效率地消除电磁辐射，确保设备和人身安全，该设备可安全应用于工业生产中，替代目前食品、化工和塑料成型等行业的传统电阻加热方式，提高效率、节省能源，适用于需要加热的含氧铁物质的管道、内有螺杆的非氧铁物质管道或既有螺杆又有料筒的塑料成型、吹塑、造粒等塑料加工领域。

需要理解到的是：以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型工业电磁感应加热装置，包括料筒(2)和电磁线圈(4)，在料筒(2)的外圆设置有绝缘隔热层(3)，电磁线圈(4)绕制在绝缘隔热层(3)上，其特征在于：在所述电磁线圈(4)的外围设置有完整的电磁屏蔽层(5)，所述电磁屏蔽层(5)与电磁消除装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种新型工业电磁感应加热装置，其特征在于：所述电磁屏蔽层(5)的外部罩有金属罩体(6)，所述金属罩体(6)与电磁消除装置相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种新型工业电磁感应加热装置，其特征在于：所述电磁消除装置为一根与电源零线或设备地线相连的连接线。

4.根据权利要求1所述的一种新型工业电磁感应加热装置，其特征在于：所述电磁屏蔽层(5)由金属板、金属喷涂材料、导电膜层、导电涂料层、导电炭浆层、导电布、导电纸、导电塑料中的一种或多种组成。

5.根据权利要求1所述的一种新型工业电磁感应加热装置，其特征在于：所述绝缘隔热层(3)的材质为柔性绝缘材料。

6.根据权利要求1所述的一种新型工业电磁感应加热装置，其特征在于：所述电磁线圈(4)的工作频率为10KHZ～99KHZ。

7.根据权利要求1所述的一种新型工业电磁感应加热装置，其特征在于：所述电磁线圈(4)以分段式单层或分段式多层排布在绝缘隔热层(3)上，在每段电磁线圈的外围分别设置完整的电磁屏蔽层。

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