一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统的制作方法

本实用新型涉及一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，属于感应透热技术领域。

背景技术：

料筒是塑料制品制造装备行业中的重要零部件，在塑料产品成型过程中，融化的塑料粒子会与料筒内壁发生剧烈摩擦与挤压，料筒内壁容易磨损导致寿命缩短，产品质量不可控、原料浪费等隐患。随着塑料产品在各行各业的应用范围越来越广泛，大容量、高寿命的料筒成为制约塑料产品产量、质量提升的关键因素。目前行业中使用的料筒，小号规格一般是外径小于150mm，长度小于1500mm。中号料筒规格一般是外径小于300mm,长度小于3500mm。大号料筒一般是外径小于500mm，长度小于5500mm。本实用新型案例中提到的重载料筒，即大型号的料筒，具体规格为料筒外径470mm，长度为5000mm,重量达到5000kg,在行业中也极为少见。为提升料筒的寿命及耐磨性，提升质量产量与质量，料筒内壁需经过特殊工艺处理。

目前行业比较认可及流行的方法是制作双金属料筒。所谓双金属料筒，即是在普通料筒内壁形成高结合强度、耐高温且高硬度的合金层。实现此特殊工艺的第一步就是将高温合金粉加热至熔化并均匀的附着在料筒内壁上，且在高温合金粉熔化的同时料筒本体不能过烧或熔化。用重载料筒制作双金属料筒，目前行业普遍采用的加热炉有燃气炉、燃油炉、燃煤炉及工业电阻炉。燃气炉、燃油炉、燃煤炉是采用天然气、煤油、汽油、煤炭等有机燃料作为加热能源一种加热炉，而工业电阻炉则是将上述各种有种能源替换成电能的一种加热炉。而不管是燃气炉、燃油炉、燃煤炉还是工业电阻炉，都是在炉堂内对工作进行加热。由于将料筒内的高温合金粉熔化所需的温度较高，一般需达到1200℃左右，而上述各种加热炉的的加热效率低，升温慢，因此需制作完全密闭的炉堂来保温。这种加热方法的最大特征在于：炉堂内的气氛被先加热，再通过热传导、对流的方式来捂热料筒，料筒发热也是从表面逐渐透到芯部，芯表温差要达到一致的程度，需高温时在炉堂内保温较长一段时间，料筒本身容易过热而导致脱炭严重和产生大量的氧化皮，材料浪费较重。上述方法存在着加热效率低、材料浪费大、生产节拍长，还会带来环境污染等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，能够满足料筒内高温合金粉末快速升温熔化并均匀附着在内壁上的工艺要求，同时提高生产节拍、节能减排，降低环境污染。

实现上述目的的技术方案是：一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，包括中频感应电源、加热机床、水泵站、冷却水管路和控制台，其中：

所述中频感应电源分为两部分，分别为第一中频感应电源和第二中频感应电源；

所述加热机床包括机架及设置在所述机架上的气动控制模块、进回水管路、连接铜排和铜排防护罩；

所述机架上从左至右依次设置有若干个感应线圈；最左端的感应线圈的左侧和最右端的感应线圈的右侧分别设置有一个端门隔热罩；每相邻的两个感应线圈之间均设置有一个隔热罩；

所述感应线圈由中空铜管绕制而成，所述感应线圈的中空铜管与所述进回水管路相连；

所述机架上从左至右依次设置有若干个托辊装置，且所述托辊装置的数目比所述感应线圈的数目多一个，所述托辊装置与所述感应线圈交替布置；

所述端门隔热罩包括隔热罩本体、铰链门和气缸，所述隔热罩本体由顶板和前后侧板围成倒U形结构，所述隔热罩本体的一侧开口与感应线圈相邻，所述铰链门设置在所述隔热罩本体的另一侧开口，所述气缸与所述铰链门相连；

所述隔热罩由顶板和前后侧板围成倒U形结构；

所述端门隔热罩的隔热罩本体的前后侧板和所述隔热罩的前后侧板上分别开设有光电开关检测孔；

所述端门隔热罩的前后侧和所述隔热罩的前后侧分别设置有光电测温装置，所述光电测温装置通过支架设置在所述机架上，且所述光电测温装置与光电开关检测孔相对应设置；

所述气动控制模块设置在所述机架的前部，所述气动控制模块与所述端门隔热罩的气缸相连；

所述连接铜排设置在所述机架的后部，所述连接铜排的输入端分别通过电源连接冷却线缆与所述第一中频感应电源和第二中频感应电源相连，所述连接铜排的输出端分别与所述若干感应线圈相连；

所述第二中频感应电源分别为最左端的感应线圈和最右端的感应线圈提供电源，所述第一中频感应电源为中间的感应线圈提供电源；

所述铜排防护罩罩接在所述连接铜排上；

所述冷却水管路的一端与所述水泵站相连，另一端与所述加热机床的进回水管路相连；

所述控制台分别与所述中频感应电源、加热机床和水泵站进行信号通讯。

上述的一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，其中，所述托辊装置包括底板、减速电机、托辊轴、托辊和两个轴承座，其中：

所述减速电机设置在所述底板的前端；

所述两个轴承座一前一后地设置在所述底板上；

所述轴承座与底板之间设置有绝缘板，所述绝缘板上设置有绝缘套，所述轴承座、绝缘套、绝缘板和底板通过螺栓固定在一起；

所述轴承座内开设有水冷通道，所述轴承座的水冷通道通过软管与所述进回水管路相连；

所述托辊轴跨接在所述两个轴承座之间；

所述托辊轴内沿其轴向开设有回水通道，所述托辊轴的前端通过绝缘联轴器与所述减速电机的输出轴相连；

所述托辊轴的后端设置有旋转接头，且所述旋转接头与所述托辊轴的回水通道连通，所述旋转接头通过软管与所述进回水管路相连；

所述托辊安装在所述托辊轴上；

所述托辊的两端分别通过哈夫环固定。

上述的一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，其中，所述轴承座的水冷通道的进出口分别设置有软管接头。

上述的一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，其中，所述托辊轴的轴线与所述感应线圈的轴线位于同一水平面内，所述托辊轴的轴线与所述感应线圈的轴线交叉设置，且所述托辊轴的轴线与感应线圈的轴线不相互垂直。

上述的一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，其中，所述托辊的外周面呈V 形形状，且最左端的所述托辊装置的托辊和最右端的托辊装置的托辊分别位于相应的端门隔热罩内；其余的托辊装置的托辊分别位于相应的隔热罩内。

上述的一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，其中，所述端门隔热罩和隔热罩上分别开设有观察窗；所述端门隔热罩和隔热罩的顶部分别设置有把手；所述端门隔热罩与相应的感应线圈之间以及所述隔热罩与相应的感应线圈之间分别存在有 3～5mm的装配间隙。

上述的一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，其中，所述光电测温装置包括光电开关和测温仪，所述光电开关和测温仪分别通过支架固定在所述机架上。

上述的一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，其中，所述感应线圈呈方箱形结构，所述感应线圈的内部预留有左右贯通的圆形过料孔。

上述的一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，其中，所述连接铜排上开设有冷却水通孔，所述冷却水通孔通过软管与所述进回水管路相连。

上述的一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，其中，所述气动控制模块包括气动三联件和与其相连的电磁换向阀；所述气缸的进出气口一一对应地与所述气动控制模块的电磁换向阀的进出气口通过气管相连接；所述气缸的进出气口分别安装有单向调速阀。

本实用新型的重载料筒旋转振荡式感应加热系统，具有体积小、感应线圈两端功率独立可调、加热快、内壁合金附着均匀、氧化脱炭少、加热工艺稳定等特点，还可节能降耗，提高生产效率，节省原材料与锻模成本，对环境无污染及工艺稳定的特点。

附图说明

图1为本实用新型的重载料筒旋转振荡式感应加热系统的结构图；

图2为本实用新型的重载料筒旋转振荡式感应加热系统的加热机床的左视图；

图3为本实用新型的重载料筒旋转振荡式感应加热系统的加热机床的主视图；

图4为图3的A-A向剖视图；

图5为加热机床的托辊装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细地说明：

请参阅图1至图5，本实用新型的最佳实施例，一种重载料筒旋转振荡式感应加热系统，包括中频感应电源2、加热机床1、水泵站3、冷却水管路4和控制台6。中频感应电源2分为两部分，分别为第一中频感应电源201和第二中频感应电源 202，第一中频感应电源201和第二中频感应电源202分别通过电源连接冷却线缆5 与加热机床1相连，冷却水管路4的一端与水泵站3相连，另一端与加热机床1的进回水管路15相连；控制台6分别与中频感应电源2、加热机床1和水泵站3进行信号通讯。控制台6为整个系统控制、显示的集成中心，操作人员可以方便的在控制台的大屏幕上了解到料筒在加热过程中的各种状态，如位置、速度、温度等有用信息，并控制加热机床各运动部件的动作，如及时打开与关闭铰链门等。加热机床 1与水泵站3通过冷却水管路4相连接，冷却水不断在加热机床1与水泵站3之间循环，将托辊轴、轴承座、加热线圈、连接铜排内的高温及时带走，保证了各关键部位的寿命与可靠运行。

再请参阅图2、图3和图4，加热机床1包括机架7及设置在机架7上的气动控制模块14、进回水管路15、连接铜排8和铜排防护罩9。

机架7由框架结构构成，为安装各部件提供基础及支撑。

机架7上从左至右依次设置有若干个感应线圈11；最左端的感应线圈11的左侧和最右端的感应线圈11的右侧分别设置有一个端门隔热罩10；每相邻的两个感应线圈11之间均设置有一个隔热罩12。

感应线圈11由一定匝数的中空铜管绕制而成，感应线圈11的中空铜管与进回水管路15相连，感应线圈11可通水进行冷却。感应线圈11被制作成绝缘隔热的方箱形结构，感应线圈11内部预留有左右贯通的圆形过料孔，圆形过料孔可允许圆柱形的重载料筒通过。

机架7上从左至右依次设置有若干个托辊装置16，且托辊装置16的数目比感应线圈11的数目多一个，托辊装置16与感应线圈11交替布置。

端门隔热罩10包括隔热罩本体101、铰链门102和气缸103，隔热罩本体101 由顶板和前后侧板围成倒U形结构，隔热罩本体101的一侧开口与相应的感应线圈 11相邻，铰链门102设置在隔热罩本体101的另一侧开口，气缸103与铰链门102 相连；端门隔热罩10安装在机架7的支撑结构上。气缸103的进出气口分别与气动控制模块14上的电磁换向阀的进出气口通过气管相连接，通过控制台6可控制气缸 103动作，带动铰链门102的开合。料筒在加热机床1上加热时铰链门102需关闭，减少对周围空间的热量散失，提高加热效率，缩短加热节拍。料筒加热到所需温度后，铰链门102需打开，料筒将迅速离开加热机床1进入到下一个指定工位。

隔热罩12由顶板和前后侧板围成倒U形结构；端门隔热罩10的隔热罩本体101 的前后侧板和隔热罩12的前后侧板上分别开设有光电开关检测孔；端门隔热罩10 的前后侧和隔热罩12的前后侧分别设置有光电测温装置13，光电测温装置13通过支架设置在机架7上，且光电测温装置13与光电开关检测孔相对应设置。通过光电开关的开断情况，可准确判断料筒在感应线圈11中的实时位置，为控制料筒在感应线圈11中的各种动作提供准确的信息。

端门隔热罩10和隔热罩12上分别开设有观察窗，可随时观看料筒被加热的情况，还可以作为测温仪、手持式测温枪测量温度的窗口；端门隔热罩10和隔热罩 12的顶部分别设置有把手，可供搬运与吊装；端门隔热罩10与相应的感应线圈11 之间以及隔热罩12与相应的感应线圈11之间分别存在有3～5mm的装配间隙。

光电测温装置13包括光电开关和测温仪，光电开关和测温仪分别通过支架固定在机架7上。光电开关安装时需调整好相互间的位置，使之能通过相应的光电开关检测孔判断料筒在感应线圈11中的实时位置。测温仪安装时同样需调整好角度，使之能通过相应的观察窗测量到料筒的实时温度。光电测温装置13安装好后，在料筒被加热的过程中，能及时提供各种光电信号及温度信息给控制台6，为操作人员作出各种判断提供可靠的保证。

气动控制模块14设置在机架7的前部，气动控制模块14与端门隔热罩10的气缸103相连；气动控制模块14包括气动三联件和与其相连的电磁换向阀；气缸103 的进出气口一一对应地与气动控制模块14的电磁换向阀的进出气口通过气管相连接。气动控制模块14还可包括节流调速阀、单向阀、膜片式压力开关、接头和气管。气动控制模块14的入口端与工厂气源相连，压缩空气通过气动三联件过滤、调压、润滑后再通过电磁换向阀与气缸103相连。气缸103的进出气口分别安装有单向调速阀，可供调节气缸运动速度及断气、断电情况下保持气缸动作的作用，单向调速阀不仅使端门隔热罩10的铰链门102的开合速度可调，还可在断电、断气的情况下保持气缸103在原来位置，起到安全防护作用。

连接铜排8设置在机架7的后部，连接铜排8的输入端分别通过电源连接冷却线缆5与第一中频感应电源201和第二中频感应电源202相连，连接铜排8的输出端分别与若干感应线圈11相连；第二中频感应电源202分别为最左端的感应线圈和最右端的感应线圈提供电源，第一中频感应电源201为中间的感应线圈提供电源；连接铜排8由高纯度的导电铜排构成，连接铜排8上输入端子的数量与中频感应电源2的数量相对应，连接铜排8上输出端子的数量与感应线圈11的数量相对应。连接铜排8具有传递振荡电流的作用。连接铜排8上开设有冷却水通孔，该冷却水通孔通过软管与进回水管路15相连。

铜排防护罩9罩接在连接铜排8上，铜排防护罩9由具有较好强度的绝缘材料构成，安装在加热机床1的机架7上。具上隔绝带电体与人员，保护人身安全的特点。

请参阅图5，托辊装置16包括底板27、减速电机17、托辊轴20、托辊21和两个轴承座19，减速电机17设置在底板27的前端；两个轴承座19一前一后地设置在底板27上；轴承座19与底板27之间设置有绝缘板26，绝缘板26上设置有绝缘套25，轴承座19、绝缘套25、绝缘板26和底板27通过螺栓固定在一起，既保证了轴承座19的固定强度，又起到了隔绝轴承座19与机架7之间感应电流的作用。轴承座19内开设有水冷通道，轴承座19的水冷通道通过软管与进回水管路15相连，可通水进行冷却，轴承座19的水冷通道的进出口上分别设置有软管接头24；托辊轴20跨接在两个轴承座19之间；托辊轴20内沿其轴向开设有回水通道，托辊轴 20的前端通过绝缘联轴器18与减速电机17的输出轴相连；托辊轴20的后端设置有旋转接头23，且旋转接头23与托辊轴20的回水通道连通，旋转接头23通过软管与进回水管路15相连，托辊轴20可通水进行冷却；托辊21安装在托辊轴20上；托辊21的两端分别通过哈夫环22固定，通过键传递动力。托辊21为V形辊，即托辊21的外周面呈V形形状，且最左端的托辊装置16的托辊21和最右端的托辊装置16的托辊21分别位于相应的端门隔热罩10内；其余的托辊装置16的托辊21 分别位于相应的隔热罩12内。托辊21直接与料筒接触，可为料筒提供稳定的支撑。

托辊装置16与加热机床1水平呈一定角度安装，即托辊轴20的轴线与感应线圈11的轴线位于同一水平面内，且托辊轴20的轴线与感应线圈11的轴线交叉设置，且托辊轴20的轴线与感应线圈11的轴线不相互垂直。如此设置的主要特点是使料筒在托辊21上具有两个方向的运动，即沿料筒轴向的直线运动与沿料筒径向的圆周运动。使料筒既可直线运动，又可回转运动，在料筒被均匀加热的同时，还保证了内壁的合金层能均匀的附着，解决了双金属料筒制作的工艺难题。

减速电机17由调速电机与减速器构成，可提供料筒在感应线圈中运动所需的动力和不同速度调节。绝缘联轴器18由钢性联轴器与绝缘板构成，一端与减速电机 17的输出轴相连，一端与托辊轴20相连，通过键传递动力。绝缘联轴器的特点有两个：一是传递动力，二是绝缘作用，即隔绝托辊轴20上的感应电流。

轴承座19与底板27之间以及托辊轴20与减速电机17之间均设置了绝缘措施，可避免料筒在托辊21上加热时产生打火的情况，同时还防止了电磁力对减速电机 17的影响，提高了减速电机17的寿命，提升了设备的可靠性。所有托辊21、托辊轴20的材料均为消磁奥氏体不锈钢，减少了电磁力对托辊、托辊轴的影响。托辊轴 20可通水冷却，保证了托辊轴20的寿命。

加热机床1上的轴承座19、托辊轴20、感应线圈11、连接铜排8均可与进回水管路15连通，进行通水冷却。进回水管路15上设置有进回水压力、温度、压差监测仪器，并且各监测仪器与控制台6通讯，可实时监测水路情况，及时发现问题，防患于未然。

再请参阅图1，中频感应电源2由最新电子电力技术研发而成，具有功率因数高、启动快、无高次谐波干扰、对电网无污染、功率可无极调节、频率稳定等特点。通过连接冷却线缆5与加热机床1的连接铜排8相连，最终施加在加热机床的感应线圈11上，为加热料筒提供所需的高频率振荡交流电。中频感应电源2分为两部分，分别为第一中频感应电源201和第二中频感应电源202。第一中频感应电源201控制中间的感应线圈11，第二中频感应电源202控制两端的感应线圈11。由于端部效应，感应加热时料筒端部相比中部热得慢一些，为解决这一问题，本实施例中，特意将中频感应电源设置了两套，使控制中间的感应线圈的电源与控制端部的感应线圈的电源独立开来，可独立各自调节。在料筒加热的时候，将端部的感应线圈功率设置的比中间的感应线圈功率高一些，这样就使由于端部效应造成的加热不均现象得到了有效的解决。第一中频感应电源201和第二中频感应电源202分别通过电源连接冷却线缆5与加热机床1相连，加热机床1的感应线圈11得到中频振荡的交流电，当料筒在感应线圈中不断往复运动时，由于电磁感应现象而迅速升温发热。加热机床1的托辊装置16不仅为料筒提供往复运动所需的动力，还提供给料筒不断旋转的动力。因此料筒内的高温合金粉可以被迅速的加热熔化并均匀的附着在内壁上。为制作双金属料筒很好的解决了首要难题。加热机床1与水泵站3通过冷却水中4 相连接，冷却水不断在加热机床与水泵站之间循环，将托辊轴、轴承座、线圈和连接铜排8内的高温及时带走，保证了各关键部位的寿命与可靠运行。控制台6为整个系统控制、显示的集成中心，操作人员可以方便的在控制台的大屏幕上了解到料筒在加热过程中的各种状态，如位置、速度、温度等有用信息，并控制加热机床各运动部件的动作，如及时打开与关闭铰链门等。

水泵站3为整个系统提供冷却水，通过冷却水管路4与加热机床1上的进回水管路15相连。通过冷却水的循环，及时带走系统各关键部件的热量，为整个系统的可靠运行提供保障。

冷却水管路4，一端与水泵站3相连，一端与加热机床1上的进回水管路5相连。冷却水管路4由不锈钢总进、回水管、软管以及接头构成。冷却水管路4的不锈钢总进、回水管一一对应地与水泵站的出、回水口相连。感应线圈、连接铜排、托辊装置的托辊轴和轴承座所需的水均从不锈钢总进水管上的分支引出，用软管相连。各部分的冷却水最后均回到不锈钢总回水管，再经由不锈钢总回水管回到水泵站3进行循环冷却，保证各部分产生的热量均能被及时带走，不会由于过热而损坏。

电源连接冷却线缆，具有传输电力与通水冷却的特点，一端与中频感应电源2 相连，一端与加热机床1的连接铜排8相连，将中频感应电源2输出的以一定频率振荡的交流电通过连接铜排8最终传递给加热机床1上的感应线圈11。

控制台6为人机交互平台，集成整个系统的各种数据信息并在屏幕上显示，同时接受操作人员输入的指令，传达给系统各个运动执行元件执行。

本实用新型的重载料筒旋转振荡式感应加热系统，工作原理如下：中频感应感应电源2通电后，在感应线圈11的作用下，在运动的重载料筒内产生环状涡流，进而利用金属自身的电阻进行加热。托辊装置16设计成与料筒前进方向呈一定角度的布置方式，使料筒同时具有直线与回转两个方向的运动。保证了重载料筒在感应线圈11内被加热时内部熔化的金属粉均匀地附着在内壁上，而不致于产于堆积、厚薄不均的现象。中频感应电源2的双电源设计，使得端部的感应线圈与中间的感应线圈的功率可独立分别调节，从而有效的避免了因端部效应产生的料筒整体发热不均匀的现象，这种端部效应在重载料筒加热时表现的更为突出。通过调节各中频感应电源2的功率、加热时间与料筒运动速度，使重载料筒整体均匀升温至内部高温合金粉熔化并附着在内壁上，而料筒筒体本身氧化脱炭较少的情况下达到制作双金属料筒的最关键工艺要求。

本实用新型的重载料筒旋转振荡式感应加热系统，中频感应电源的双电源可以改为多电源，感应线圈的方箱形可以改为其它形状，端门隔热罩的铰链门控制方式可由气动控制改为其它种类的控制方式。

综上所述，本实用新型的重载料筒旋转振荡式感应加热系统，将引火板和铁丝网片有效的结合在一起，运用铁丝网片的透气效果，使密闭的引火板具有可视性，同时增强了引火板的透气性，而且铁丝网片能够替换。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。