CN204046852U - 一种电磁感应加热辊 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电磁感应加热辊，其特征在于，包括：辊体，其包括：辊壁，该辊壁形成具有中空腔体的圆筒状；加热装置，设置于该中空腔体内，对该辊壁进行加热；导热层，设置于该辊壁中或该辊壁的外周上，将热量沿该辊壁的长度方向传递。本实用新型可以有效避免现有加热辊工作中表面温差大的现象。

Description

一种电磁感应加热辊

技术领域

本实用新型涉及加热辊，具体地，涉及一种辊壁带均温导热层的电磁感应加热辊装置。

背景技术

加热辊被广泛应用于激光膜、纸张、无纺布、板材、纤维、橡胶、塑料等各行业的平整压光，加热辊的加热方式主要有导热油加热传导以及电磁感应加热等方式，而电磁感应加热辊依靠其电磁加热节能、无污染、温度更均匀、维护方便等一系列优点逐渐取代传统的导热油加热辊。

目前，电磁感应加热辊通常由辊体、高频感应线圈、电源装置(高频逆变电源)、温控系统等组成，其加热的工作原理是：

电源装置(高频逆变电源)将380V(220V)50Hz的工频交流电整流逆变成20～30kHz高频交变电流，高频交变电流经过安装在辊体内的高频感应线圈产生交变磁场，交变磁场的电磁感应作用使辊体内壁产生密闭的感应电流——涡流，由于辊体的阻抗特性及涡流的流动，使辊体产生强大的热能，从而达到直接加热辊体的目的。

辊体表面温度的均匀性会直接影响到产品的质量。现有电磁感应加热辊中，单根辊体内部线圈排布可以为一个或多个，辊体表面温度均匀性的控制大多是靠电磁场密度的分布进行的，通常在辊体内部线圈排布中，不论沿辊体的圆周横向排布或者是沿辊体的长度方向纵向排布，都不可能做到磁场密度一致，从而影响到辊体表面温度的均匀性。例如，当一支辊体内设有多个线圈的情况下，线圈与线圈之间产生的磁场相互抵消，将会使整体磁场密度的一致性较差；又比如，工作过程中，随着辊体温度的变化，线圈电感值的变化与电源装置匹配引起的电流值的变化，也都会影响到电流磁场密度的一致性。而即使在辊体内部的磁场密度相对一致的情况下，也会因辊面负载的待加工产品的宽幅不同，导致辊体的负载区与非负载区温度不一致，从而影响到辊体负载的待加工产品边缘的加工温度。在使用现有结构的情况下辊体表面的温度差会达到6-10℃或是更大。这些情况都会影响到产品的质量。

实用新型内容

本实用新型提供一种电磁感应加热辊，可以有效解决现有技术中加热辊表面温差大的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种电磁感应加热辊，其特征在于，包括：辊体，其包括：辊壁，该辊壁形成具有中空腔体的圆筒状；加热装置，设置于该中空腔体内，对该辊壁进行加热；导热层，设置于该辊壁中或该辊壁的外周上，将热量沿该辊壁的长度方向传递。

优选地，该导热层包括第一导热层，该第一导热层与该辊壁相贴。

优选地，该导热层包括第一导热层和第二导热层，该第二导热层设置于该第一导热层的外侧。

优选地，该导热层还包括第一金属层，该第一金属层设置于该第一导热层与该第二导热层之间，该第一金属层的内侧与该第一导热层的外侧相贴，该第一金属层的外侧与该第二导热层的内侧相贴。

优选地，该第一导热层以及第二导热层由铜铝金属混合的复合型导热纤维材料、石墨导热材料、碳纤维材料、碳化硅、银或铜制成；该第一金属层由钢材、铜材、铝材、复合纤维材料中的任一种制成。

优选地，该导热层设置于该辊壁的外周上，该导热层的内侧与该辊壁的外周相贴，该电磁感应加热辊还包括：第二金属层，贴附于该导热层的外侧。

优选地，该第二金属层由钢材、铜材、铝材、复合纤维材料中的任一种制成。

优选地，还包括一安全阀门，该安全阀门设置于该导热层的一端的辊壁中。

优选地，该加热装置包括：内轴，设置于该中空腔体内；线圈，设置于该内轴的外周上。

借由上述技术特征，本实用新型可以有效避免现有加热辊工作中表面温差大的现象，此外，还至少具有如下有益效果：

1、结构简单，操作方便；

2、大大提高产品的质量；

3、有效避免物料的浪费，节约成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型的电磁感应加热辊的纵截面结构示意图；以及

图2为本实用新型的电磁感应加热辊的横截面结构示意图。

具体实施方式

依据本实用新型的主旨构思，电磁感应加热辊包括：辊体、加热装置、导热层。该辊体包括：辊壁，该辊壁形成具有中空腔体的圆筒状。该加热装置设置于该中空腔体内，对辊壁进行加热。该导热层设置于该辊壁中或该辊壁的外周上，将热量沿该辊壁的长度方向传递。

下面以本实用新型的优选实施例所示的电磁感应加热辊为例，结合附图和实施例对本实用新型的技术内容进行进一步地说明，可以理解的是，本实用新型的主要技术构思在于在电磁感应辊中增加了导热层，因此该技术构思同样可以应用于其他加热辊中，在此不予赘述。

请一并参见图1和图2，其分别示出了本实用新型的电磁感应加热辊的纵截面以及横截面结构示意图。图1省略了电磁感应加热辊中间部分的长度。在本实用新型的优选实施例中，该电磁感应加热辊包括辊体1、加热装置2、导热层3以及安全阀门4。

辊体1包括辊壁11，辊壁11形成具有中空腔体的圆筒状。辊壁11由钢材、铜材、铝材或者复合纤维材料等材料中的任一种制成。

加热装置2设置于辊壁11形成的腔体内，对辊壁11进行加热。在图1和图2所示的实施例中，加热装置2包括内轴21以及线圈22。内轴21设置于辊壁11形成的腔体内，且与辊壁11同轴设置。线圈22设置于内轴21的外周上。当高频交变电流经过设置在辊壁11内的线圈22后产生交变磁场，交变磁场的电磁感应作用使辊壁11的内壁产生密闭的感应电流(即涡流)，进而，由于辊壁11的阻抗特性及涡流的流动，使辊壁11产生强大的热能，达到加热辊壁11的目的。如图2所示，线圈22沿内轴21的长度方向设置于其外周上。而本领域技术人员理解，在一个变化例中，线圈22也可以沿内轴21的圆周方向设置于其外周上，此处不予赘述。

导热层3设置于辊壁11中或辊壁11的外周上，将热量快速沿辊壁11的长度方向传递。在图1所示的优选实施例中，导热层3设置于辊壁11中。导热层3包括第一导热层31。第一导热层31的两侧均与辊壁11相贴。第一导热层31的长度大致与辊壁11的长度相同。其中，第一导热层31优选地为固态导热层，其由石墨导热材料、碳纤维材料、铜铝金属混合的复合型导热纤维材料、碳化硅、银或铜等材料中的任一种制成。

在本实用新型的实施例中，优选地，第一导热层31使用石墨导热材料、碳纤维材料、铜铝金属混合的复合型导热纤维材料中任一种。当第一导热层31使用高导热的石墨导热材料时，其最薄厚度可以为0.01mm，因此，其沿辊体1的长度方向的导热系数可以达到1800W/m·K左右，沿辊面法线方向的导热系数约15W/m·K左右。当第一导热层31使用高导热系数的导纤维材料时，可以选用碳纤维复合材料，其沿辊体1的长度方向的导热系数可以达到700W/m·K，沿辊面法线方向的导热系数约为50W/m·K左右。当第一导热层31使用如与铜铝金属混合的复合型导热纤维材料时，其沿辊体1的长度方向的导热系数可达到600W/m·K，是金属铝的2.95倍、铜的1.75倍、碳化硅(SiC)的1.4倍。并且由于其抗拉强度可以达到3500Mpa以上，是钢的7-9倍，因此，其厚度最薄可以达到0.001mm。其厚度非常薄，基本不会影响热量沿辊面法线方向上传递。所以，从综合性能上看，复合型导热纤维材料(如铜、铝金属混合的复合型导热纤维材料)是最优选的。

另外，在一些变化例中，第一导热层31也可以根据不同的生产条件及工艺需求，而选用相对常见而效果相对略小的材料例如碳化硅(SiC)、银、铜等高导热系数材料。这些变化例均可予以实现，此处不予赘述。

综上所述，本领域技术人员理解，虽然导热层3的导热过程中既包括了沿辊壁11的长度方向的热量传递也包括了沿辊面法线方向的热量传递，但导热层3主要作用是将热量沿辊壁11的长度方向传递，因此，上述第一导热层31所使用的固态导热材料沿辊壁11的长度方向的导热系数均远大于沿辊面法线方向的导热系数，可以将热量快速地沿辊壁11的长度方向由辊壁11上温度较高的区域传递至温度较低的区域，其对保持辊面温度的均匀性方面相对于其他导热材料(例如水、乙醇等导热液体)具有更突出的效果。而在一些变化例中，第一导热层中也可以选用一些液态、或气液两态的导热介质。该导热介质可以是水、矿物油等常用导热介质。

在电磁感应加热辊实际的制造过程中，导热层3的嵌入方式可以为：在辊壁11上开设一个空腔，将导热层3填充入该空腔内，最后将该空腔的开口焊接封住。或者也可以是：将导热层3包覆于一层辊壁11的外周上，然后在导热层3的外周上再包覆一层与辊壁11相同的材料，最后对最外层的辊壁的接口进行焊接等处理。

进一步地，在一些变化例中，导热层3还包括第二导热层，该第二导热层同样由石墨导热材料、碳纤维材料、铜铝金属混合的复合型导热纤维材料、碳化硅、银或铜等材料中的任一种制成。该第二导热层设置于第一导热层31的外侧。该第二导热层的具体设置方式为，该第二导热层的内侧贴附于第一导热层31的外侧。整个导热层3由第一导热层31与该第二导热层组成，设置于辊壁11中。在电磁感应加热辊实际的制造过程中，该第二导热层的嵌入方式为：当第一导热层31为封闭的圆筒形时，可以直接叠加于第一导热层31的外侧；当第一导热层31为具有缺口的不封闭的圆筒形时，也可以于第一导热层31的缺口处拼接，呈螺旋状包裹于第一导热层31的外侧。或者在另一个实施例中，导热层3还可以包括一第一金属层，该第一金属层设置于第一导热层31与该第二导热层之间，其内侧与该第一导热层31的外侧相贴，其外侧与该第二导热层的内侧相贴。其中，第一金属层可以由钢材、铜材、铝材、复合纤维材料等材料中的任一种制成。

类似地，在另一些变化例中，导热层还可以包括第三导热层，该第三导热层同样由石墨导热材料、碳纤维材料、铜铝金属混合的复合型导热纤维材料、碳化硅、银或铜等材料中的任一种制成。该第三导热层通过使用与第二导热层相同的设置方式设置于该第二导热层的外侧。本领域技术人员理解，这些变化例均可予以实现，生产过程中，可以根据实际的生产条件及工艺需求来决定材料的选择以及组合方式，此处不予赘述。

更进一步地，本领域技术人员理解，在另一些变化例中，导热层3也可以设置于辊壁11的外周上，第一导热层31的内侧与辊壁11的外周相贴。在此实施例中，电磁感应加热辊还包括第二金属层，该第二金属层贴附于导热层3的外侧。其中，该第二金属层可以由钢材、铜材、铝材、复合纤维材料等材料中的任一种制成。这些实施例同样可以予以实现，此处不予赘述。

如图1所示，优选地，该电磁感应加热辊还包括安全阀门4，安全阀门4设置于导热层3的一端的辊壁11中。当第一导热层31因温度变化而压力过大时，安全阀门4可以进行卸压排放。

综合上述图1以及图2所示的实施例，本领域技术人员理解，电磁感应加热辊因其加热温度均匀而逐渐取代传统加热辊，特别是应用于如薄膜复合等温度均匀性要求更高的加工工艺中。经发明人研究，在实际的加工过程中，电磁感应加热辊由于电磁场密度的一致性难以调整以及负载的待加工产品的宽幅不一致等问题，辊面仍然存在一定的温度差，影响到产品的质量。而本实用新型所提供的电磁感应加热辊由于设置了导热层，该导热层使用固态导热材料，其沿辊体的长度方向的导热系数均远大于沿辊面法线方向的导热系数，进而，在工作过程中，辊体表面的热量向外纵向传递的同时，热量也可以快速地沿辊体的长度方向传递(例如由辊体的两端非负载区域的向辊体中部的负载区域传递)，尽可能减小辊体表面的温度差，保持辊体表面的温度均匀，提高产品的质量，避免产品因质量问题而产生的浪费，节约成本。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (9)

1.一种电磁感应加热辊，其特征在于，包括：

辊体，其包括：

辊壁，该辊壁形成具有中空腔体的圆筒状；

加热装置，设置于该中空腔体内，对该辊壁进行加热；

导热层，设置于该辊壁中或该辊壁的外周上，将热量沿该辊壁的长度方向传递。

2.根据权利要求1所述的电磁感应加热辊，其特征在于，该导热层包括第一导热层，该第一导热层与该辊壁相贴。

3.根据权利要求1所述的电磁感应加热辊，其特征在于，该导热层包括第一导热层和第二导热层，该第二导热层设置于该第一导热层的外侧。

4.根据权利要求3所述的电磁感应加热辊，其特征在于，该导热层还包括第一金属层，该第一金属层设置于该第一导热层与该第二导热层之间，该第一金属层的内侧与该第一导热层的外侧相贴，该第一金属层的外侧与该第二导热层的内侧相贴。

5.根据权利要求4所述的电磁感应加热辊，其特征在于，该第一导热层以及第二导热层由铜铝金属混合的复合型导热纤维材料、石墨导热材料、碳纤维材料、碳化硅、银或铜制成；该第一金属层由钢材、铜材、铝材、复合纤维材料中的任一种制成。

6.根据权利要求1所述的电磁感应加热辊，其特征在于，该导热层设置于该辊壁的外周上，该导热层的内侧与该辊壁的外周相贴，该电磁感应加热辊还包括：

第二金属层，贴附于该导热层的外侧。

7.根据权利要求6所述的电磁感应加热辊，其特征在于，该第二金属层由钢材、铜材、铝材、复合纤维材料中的任一种制成。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的电磁感应加热辊，其特征在于，还包括一安全阀门，该安全阀门设置于该导热层的一端的辊壁中。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的电磁感应加热辊，其特征在于，该加热装置包括：

内轴，设置于该中空腔体内；

线圈，设置于该内轴的外周上。