感應發熱輥裝置的製作方法
2023-11-30 21:36:16 1
專利名稱：感應發熱輥裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及感應發熱輥裝置，特別涉及冷卻性能優異的感應發熱輥裝置。
背景技術：
以往，例如在塑料膜、紙、布、無紡布、合成 纖維、金屬箔等片材或織物材料、線(絲)材料等連續材料的連續熱處理工序等中使用感應發熱輥裝置，該感應發熱輥裝置在轉動的輥主體內設置有感應發熱機構，由此通過感應電流使輥主體周壁發熱。近年來，伴隨例如改變連續材料的種類，要求以短時間進行輥主體的加熱溫度的變更。另外，在拉伸處理工序結束後，從安全衛生的觀點出發，如果輥主體的溫度不下降到一定溫度以下，則操作者不能從工作現場離開。因此，需要在儘可能短的時間內冷卻輥主體。此外，不僅僅把感應發熱輥裝置用於連續材料的加熱，有時也把感應發熱輥裝置用於冷卻，因此需要使感應發熱輥裝置具有冷卻功能。作為使感應發熱輥裝置具有冷卻功能的技術，可以考慮如專利文獻I所示的技術，在輥主體的周壁內，沿中心軸向在周向上等間隔地設置多個冷卻介質通道，通過使冷卻介質在該冷卻介質通道內循環，從而使輥主體冷卻。但是，為了使冷卻介質在冷卻介質通道內循環，需要通過輥主體或與輥主體一體設置在輥主體端部的軸部(軸頸部)，從外部提供冷卻介質。由於輥主體或軸頸部是轉動體，需要旋轉連接器或機械密封件等轉動密封機構。這樣的話，由於所述的密封機構都是由接觸密封機構構成的，所以隨著密封部的磨損、熱劣化以及化學劣化的發展，不能避免冷卻介質洩露等問題。此外，為了避免這樣的問題，需要定期地對所述轉動密封機構進行保養或更換。當然，為了對所述轉動密封機構進行保養或更換，必須停止感應發熱輥裝置，從而導致保養或更換也產生費用。另ー方面，作為不使用接觸密封機構的裝置，如專利文獻2所示，可以考慮下述裝置，該裝置包括冷卻介質導入機構，向輥主體內部導入冷卻介質；以及冷卻介質噴灑機構，將由所述冷卻介質導入機構導入的冷卻介質朝著輥主體的內周壁以水滴狀噴灑，通過噴灑的冷卻介質接觸到輥主體內周壁時汽化的汽化潛熱(汽化熱)來冷卻輥主體。冷卻介質噴灑機構具備噴出管，該噴出管設置為沿軸向從輥主體內周壁的一個端部延伸到另ー個端部，從設置在該噴出管的側壁上的噴出口以水滴狀噴灑冷卻介質。按照該結構，通過在以靜止狀態保持在輥主體內部的感應發熱機構的一部分上設置冷卻介質導入機構以及噴灑機構，完全不需要轉動密封機構就可以防止冷卻介質的洩露以及保養、更換的麻煩。但是，由於所述裝置將冷卻介質直接噴灑在輥主體的內周壁上，所以會導致含在冷卻介質中的雜質或不能蒸發的成分堆積在輥主體的內周壁上。具體地說，例如在冷卻介質是水的情況下，會有碳酸鈣成分等雜質和不能蒸發的成分堆積在輥主體的內周壁上、以及因溶解氯成分導致輥主體被腐蝕，從而導致該部位生鏽。如果冷卻介質是有機油，則熱分解的碳化物會堆積在輥主體的內周壁上。此外，如果冷卻介質中含有弓I起化學腐蝕的成分，則被噴灑了冷卻介質的輥主體的內周壁會因腐蝕而變薄。此外，由於冷卻介質噴灑機構的噴出管是通過微小的孔來噴灑冷卻介質，所以會因冷卻介質中所含的灰塵堵住微小的孔，從而導致噴灑機構堵塞，存在必須拆開感應發熱輥裝置來更換噴出管的問題。此外，對於感應發熱輥裝置而言，存在下述 情況，即交替發生以加熱連續材料為目的作為加熱輥使用的情況及以冷卻連續材料為目的作為冷卻輥使用的情況。在該情況下，在作為冷卻輥使用後又作為加熱輥使用的情況下，滯留在冷卻介質噴灑機構的噴出管內的冷卻介質因來自輥主體的傳熱而被加熱，有時存在產生沸騰的問題。專利文獻I :日本專利公開公報特開2000-353588號專利文獻2 :日本專利公開公報特開2003-269442號在該情況下，本發明人考慮在輥主體與感應發熱機構之間讓霧狀冷卻介質流通。但是，已經確認到在向輥主體與感應發熱輥裝置之間供給霧狀冷卻介質的情況下，會發生液態冷卻介質殘留在輥主體的內部中的問題。認為如果殘留的液態冷卻介質接觸到感應發熱機構的感應線圈，則會產生感應線圈的絕緣惡化等問題，或者存在導致感應發熱機構被腐蝕等問題。
發明內容
鑑於所述的問題，本發明的主要目的在於提供一種感應發熱輥裝置，無需在輥主體內設置轉動密封機構就可以在抑制輥主體腐蝕的同時使輥主體冷卻，並且可以防止液態冷卻介質殘留在輥主體內。S卩，本發明提供一種感應發熱輥裝置，其包括輥主體，以轉動自如的方式被支承；感應發熱機構，配置在所述輥主體的內部，使所述輥主體感應發熱；冷卻機構，使霧狀冷卻介質在形成在所述輥主體和所述感應發熱機構之間的大體呈筒狀的間隙部流通；以及液態介質排出機構，將殘留在所述輥主體內部的液態冷卻介質排出到所述輥主體的外部。按照所述的感應發熱輥裝置，通過把霧狀冷卻介質導入到輥主體內，利用霧狀冷卻介質與輥主體內周壁接觸而蒸發時的汽化潛熱、霧狀冷卻介質在間隙部中溫度上升時的顯熱、以及霧狀冷卻介質在間隙部中汽化蒸發時的潛熱，可以冷卻輥主體及感應發熱機構。此外，由於使用了霧狀冷卻介質，所以可以減少與輥主體接觸的冷卻介質，從而可以抑制輥主體內壁的腐蝕及雜質堆積在輥主體內壁上等。此外，由於將殘留在輥主體內部的冷卻介質排出到外部，所以可以解決下述問題因液態冷卻介質滯留在輥主體內部並與感應發熱機構的感應線圈接觸而引起的絕緣惡化；以及感應發熱機構被腐蝕等問題。此外，優選的是，所述液態介質排出機構包括液態介質排出管，該液態介質排出管的抽吸口設置在所述間隙部的下部，該液態介質排出管延伸到所述輥主體的外部；以及抽吸泵，位於所述輥主體的外部，設置在所述液態介質排出管上，從所述抽吸口抽吸所述液態冷卻介質。由此，通過設置在輥主體外部的抽吸泵可以排出殘留在輥主體內的液態冷卻介質，從而可以使輥主體內部的結構簡単。此外，優選的是，在通過所述冷卻機構使所述霧狀冷卻介質在所述間隙部流通期間，所述抽吸泵從所述抽吸口抽吸所述液態冷卻介質。
此外，優選的是，所述液態介質排出機構包括液面傳感器，該液面傳感器檢測殘留在所述間隙部的所述液態冷卻介質的液面，當根據所述液面傳感器獲得的檢測信號得知所述液態冷卻介質的液面變成規定以上時，所述抽吸泵從所述抽吸口抽吸所述液態冷卻介質。按照本發明，通過向形成在輥主體及感應發熱機構之間的大體呈筒狀的間隙部供給霧狀冷卻介質來冷卻輥主體，因此無須在輥主體 內設置轉動密封機構就可以在抑制輥主體腐蝕的同時冷卻輥主體。
圖I是本發明的一個實施方式的感應發熱輥裝置的剖視圖。圖2是表示與圖I為相同實施方式的液態介質排出管以及溫度傳感器的配置的圖。圖3是變形實施方式的感應發熱輥裝置的剖視圖。附圖標記說明100…感應發熱棍裝置2…輥主體3…感應發熱機構X…間隙部8…冷卻機構9…液態介質排出機構91…液態介質排出管91a …抽吸口92…抽吸泵93…液面傳感器
具體實施例方式下面參照
本發明的感應發熱輥裝置的一個實施方式。本實施方式的感應發熱輥裝置100用於例如塑料膜、紙、布、無紡布、合成纖維、金屬箔等片材或織物材料、線(絲)材料等連續材料的連續熱處理工序等中。具體地說，如圖I所示，感應發熱輥裝置100包括棍主體2，為中空圓筒狀，以轉動自如的方式被支承；以及感應發熱機構3，收納在輥主體2內。軸頸41通過0形環等密封部件SI安裝在輥主體2的兩端部。通過該密封部件SI可以防止後述的霧狀或液態的冷卻介質向外洩漏。此外，軸頸41與中空的驅動軸42構成一體，驅動軸42通過滾動軸承等軸承51以轉動自如的方式支承在機架52上。此外，輥主體2利用通過例如馬達等轉動驅動機構(未圖示)從外部施加的驅動カ而轉動。感應發熱機構3包括圓筒狀鐵芯31，呈圓筒形；以及感應線圈32，卷繞在所述圓筒狀鐵芯31的外側周面上。支承軸6分別安裝在圓筒狀鐵芯31的兩端部。該支承軸6分別貫通驅動軸42的內部，通過滾動軸承等軸承7以相對於驅動軸42轉動自如的方式被支承。由此，感應發熱機構3，在轉動的輥主體2的內部，相對於輥主體2保持為靜止狀態。在感應線圈32上連接有引線L2，在該引線L2上連接有用於施加交流電壓的交流電源V。此夕卜，在支承軸6的外側的面與驅動軸42的內側的面之間設置有油密封或迷宮式密封等密封機構S2，從而防止霧狀冷卻介質洩露到外面。通過所述的感應發熱機構3,如果向感應線圈32施加交流電壓則會產生交變磁通，該交變磁通通過輥主體2的側周壁21，由此在輥主體2中產生感應電流，因該感應電流輥主體2產生焦耳熱。本實施方式的感應發熱輥裝置100包括冷卻機構8，用於對輥主體2及感應發熱機構3進行冷卻；以及液態介質排出機構9，用於排出 殘留在輥主體2內的液態冷卻介質。如圖I所示，冷卻機構8從形成在輥主體2及感應發熱 機構3之間的大體呈筒狀的間隙部X的軸向的一個端部導入霧狀冷卻介質，並且從間隙部X的軸向的另ー個端部把冷卻介質排出到輥主體2的外部，由此對輥主體2及感應發熱機構3進行冷卻。另外，軸向指的是如圖I的箭頭所示的紙面的左右方向。具體地說，冷卻機構8包括霧生成裝置81，生成霧狀冷卻介質；壓縮空氣供給管路82，向霧生成裝置81供給壓縮空氣；冷卻介質供給管路83，向霧生成裝置81提供作為冷卻介質的水；冷卻介質導入通道84，從間隙部X的軸向的ー個端部導入來自所述霧生成裝置81的霧狀冷卻介質；以及冷卻介質導出通道85，用於把通過了所述間隙部X的冷卻介質從軸向的另ー個端部導出到外部。間隙部X具有氣密性，主要由大體圓筒狀的間隙Xl和大體圓環狀的間隙X2構成，所述間隙Xl是由輥主體2的內周壁面和感應發熱機構3的外側周面形成的，所述間隙X2是由設置在輥主體2的兩個端部的軸頸41的內側的面和感應發熱機構3的軸向端面形成的。霧生成裝置81將來自壓縮空氣供給管路82的壓縮空氣和來自冷卻介質供給管路83的水混合，生成霧狀(mist)的冷卻介質。該霧狀冷卻介質具有剛被噴射後不汽化蒸發程度的粒徑，並且該粒徑具有使霧狀冷卻介質在與空氣一起被運送的過程中不會因重力而落下、且在流路的彎曲處與壁面碰撞也不會液化的程度。具體地說，霧狀冷卻介質的粒徑在
30u m 100 u m的範圍內。壓縮空氣供給管路82包括壓縮空氣源821 ;壓縮空氣配管822，一端與壓縮空氣源821連接，另一端與霧生成裝置81連接；以及開關閥823，設置在所述壓縮空氣配管822上，用於控制向霧生成裝置81供給壓縮空氣或停止向霧生成裝置81供給壓縮空氣。冷卻介質供給管路83包括儲水罐831 ;冷卻介質配管832，一端與儲水罐831連接，另一端與霧生成裝置81連接；流量調節閥833，設置在所述冷卻介質配管832上，用於調節向霧生成裝置81供給的冷卻介質的流量；以及開關閥834，設置在所述流量調節閥833的下遊，用於控制向霧生成裝置81供給冷卻介質或停止向霧生成裝置81供給冷卻介質。設置在冷卻介質配管832上的流量調節閥833由控制部C控制調節冷卻介質的流量。埋設在輥主體2的周壁中的溫度傳感器2T的檢測信號通過放大器A輸入到控制部C，控制部C向流量調節閥833輸出電流信號。根據埋設在輥主體2的周壁中的溫度傳感器2T的檢測信號控制對感應線圈32施加的電壓。由此，根據輥主體2的周壁溫度可以無級地調節霧狀冷卻介質的供給量，可以容易地調節輥主體2的冷卻速度、冷卻性能。另外，來自溫度傳感器2T的檢測信號通過旋轉變壓器10向控制部C輸出。冷卻介質導入通道84包括配管84T,設置在支承軸6 (以下將其稱為支承軸6B)的內部，該支承軸6設置在感應發熱機構3的另ー個端部；以及孔，該孔形成在圓筒狀鐵芯31和設置在一個端部的支承軸6 (以下將其稱為支承軸6A)上。具體地說，冷卻介質導入通道84從另一方的支承軸6B通過感應發熱機構3的內部一直延伸到一方的支承軸6A的基端部，在該支承軸6A的基端部，通過貫通孔61H，使冷卻介質導入通道84的下遊開ロ與間隙部X的軸向的ー個端部連通。另外，在配管84T的位於支承軸6B的外部的端部，以朝向配管84T內部的方式安裝有霧生成裝置81的噴出口 81s。由此，把霧生成裝置81設置在當有堵塞等問題時可以容易地從感應發熱輥裝置100拆裝的位置。另外，通過密封結構(未圖示)以能夠拆裝的方式安裝有配管84T和霧生成裝置81。另外，冷卻介質導入通道84在支承軸6A的基 端部(感應發熱機構3 —側的端部)通過多個貫通孔61H與間隙部X連通。該貫通孔61H形成冷卻介質導入通道84的下遊開ロ。該貫通孔61H配置在間隙部X的軸向的一個端部(在本實施方式中是隙間X2)，在支承軸6A上沿徑向以等間隔的方式設置有多個貫通孔61H。冷卻介質導出通道85包括冷卻介質導出管85T，該冷卻介質導出管85T設置在支承軸6的內部，該支承軸6設置在感應發熱機構3的另ー個端部。該冷卻介質導出管85T摘入設直在中空部內，該中空部在支承軸6B的內部沿著中心軸形成，在支承軸6B的基端部(感應發熱機構3 —側的端部)朝著間隙部X開ロ，該開ロ成為冷卻介質導出通道85的上遊開ロ。此外，該上遊開ロ配置在間隙部X的軸向的另ー個端部(在本實施方式中為隙間X2)。此外，在支承軸6B的中空部內還設置有引線L2，該引線L2與所述感應線圈32連接。另外，在支承軸6B外部的冷卻介質導出管85T上設置有對間隙部X進行減壓的減壓裝置86。該減壓裝置86通過抽吸冷卻介質導出管85T上遊的空氣並將其排到外部，從而使間隙部X內減壓。由此，間隙部X被減壓，從而可以使導入到間隙部X的霧狀冷卻介質容易蒸發，變得容易對輥主體2進行冷卻，並且可以使汽化了的冷卻介質在輥主體2的內周壁及感應發熱機構3上難以結露。此外，減壓裝置86可以使霧狀冷卻介質以規定的流速通過間隙部X。具體地說，通過使在間隙部X中的霧狀冷卻介質的流速在0. 3m/s以上，可以得到聞的熱導率，從而可以大幅提聞對棍主體的冷卻效率。另外，由於把所述的霧狀冷卻介質供給到間隙部X，所以在形成間隙部X的部件的表面，具體地說在輥主體2的內周壁面、軸頸41的內側的面以及支承軸6的外周面上進行了防鏽處理。此外，為了防止因冷卻介質而產生電氣故障，在感應發熱機構3的外側周面上大體在整體上設置有防水膜F。在由於輥主體2內部的霧濃度所決定的露點溫度與冷卻エ作時的感應發熱機構3的關係存在有結露可能的情況下，需要所述防水膜F。但是，當確定感應發熱機構3的溫度在所述露點溫度以上時，可以省略所述防水膜F。下面對液態介質排出機構9進行說明。所述液態介質排出機構9把殘留在輥主體2內部的液態冷卻介質(下面也稱為殘留水)排出到輥主體2的外部。所述液態介質排出機構9包括液態介質排出管91，用於排出液態冷卻介質；抽吸泵92，設置在該液態介質排出管91上；液面傳感器93，檢測輥主體2內部的液態冷卻介質的液面；以及泵控制部94，通過來自所述液面傳感器93的檢測信號控制所述抽吸慄92。在間隙部X的下部配置有作為液態介質排出管91的前端開ロ的抽吸口 91a，並且該液態介質排出管91延伸設置到輥主體2的外部。具體地說，如圖I所示，液態介質排出管91從一方的支承軸6A導入間隙部X的軸向的一個端部(在本實施方式中是隙間X2)內。如圖2所示，所述抽吸ロ 91a配置在間隙部X的最下端部，且位於最下端部的感應發熱機構3的外側周面下端和輥主體2的內側周面下端之間。另外,如圖I所示,液態介質排出管91設置成通過一方的支承軸6A、圓筒狀鐵芯31的內部及另一方的支承軸6B並延伸到輥主體2的外部。抽吸泵92在輥主體2外部設置在液態介質排出管91上，從抽吸口 91a抽吸殘留水，由後述的泵控制部94控制。如圖2所示，液面傳感器93從另一方的支承 軸6B導入到間隙部X的軸向的另ー個端部(在本實施方式中是隙間X2)，配置在間隙部X的最下端部，用於檢測在該最下端部中的感應發熱機構3的外側周面下端和輥主體2的內側周面下端之間的殘留水的液面。具體地說，液面傳感器93在輥主體2的內部，檢測不與感應發熱機構3的感應線圈32接觸的高度的殘留水的液面。另外，作為液面傳感器93，可以考慮使用例如浮標式、超音波式、電容式、光學式或者壓カ式的傳感器。泵控制部94例如由繼電器電路構成，根據來自所述液面傳感器93的檢測信號，如果判斷輥主體2內部的殘留水的液面在規定的上限值以上，則向抽吸泵92輸出啟動信號，使抽吸泵92啟動。另外，在此所說的規定的上限值是指在殘留水不與感應發熱機構3的感應線圈32接觸的範圍內所設定的液面高度。此外，可以考慮使控制部94進行下述控制等，即在啟動抽吸泵92後，在規定時間後使抽吸泵92停止，或者當由液面傳感器93獲得的檢測信號在規定的下限值以下時使抽吸泵92停止。另外，在此所說的規定的下限值是指例如殘留水在輥主體2內實質上沒有了的程度。本實施方式的效果按照所述結構的本實施方式的感應發熱輥裝置100，通過把霧狀冷卻介質導入到輥主體2內，利用霧狀冷卻介質接觸到輥主體2的內周壁蒸發時的汽化潛熱、霧狀冷卻介質在輥主體2內溫度上升時的顯熱、以及霧狀冷卻介質在輥主體2內汽化蒸發時的潛熱，可以冷卻輥主體2和感應發熱機構3。此外，從形成在輥主體2及感應發熱機構3之間的大體呈筒狀的間隙部X的軸向的端部導入霧狀冷卻介質，並且從間隙部X的軸向的端部把冷卻介質排出到輥主體2外部，由此可以使霧狀冷卻介質遍布整個間隙部X。另外，由於使用霧狀冷卻介質，所以可以減少與輥主體2接觸的冷卻介質，從而可以抑制輥主體2內壁的腐蝕及雜質堆積在輥主體2的內壁上等。另外，在由液面傳感器93檢測到液態冷卻介質變成規定的上限值時，啟動抽吸泵，將殘留在輥主體2內部的液態冷卻介質排出，因此可以解決液態冷卻介質滯留在輥主體2的內部以及因液態冷卻介質與感應發熱機構3的感應線圈32接觸而引起的絕緣惡化等問題。其他的變形實施方式另外，本發明不限於所述實施方式。例如，在所述實施方式中，通過利用液面傳感器檢測殘留的液態冷卻介質的液面來控制抽吸泵的啟動時機，但是，如圖3所示，也可以不使用液面傳感器。S卩，也可以在通過冷卻機構8使霧狀冷卻介質在間隙部X流通期間，總是從液態介質排出管91的抽吸口 91a抽吸液態冷卻介質，這樣就可以省略液面傳感器。另外，由於總是排出液態冷卻介質，所以可以儘可能地防止感應線圈與液態冷卻介質接觸。另外，在所述實施方式中，從配置空間的角度出發，在軸向的一個端部的間隙X2中配置液態介質排出管91的抽吸口 91a，並在軸向的另ー個端部的間隙X2中配置液面傳感器93，但是也可以將抽吸口 91a和液面傳感器93配置在相同的間隙X2中。在所述實施方式中，雖然對應用於 雙支承方式的感應發熱輥裝置的情況進行了說明，但是本發明也適用於所謂的懸臂式感應發熱輥裝置。此外，在所述實施方式中，向間隙部供給霧狀冷卻介質，但是也可以在感應發熱機構內部設置配管，使霧狀冷卻介質在該配管內流通，從而可以優先冷卻感應發熱機構。由此，可以防止構成感應線圈的電線和鐵芯的性能劣化。此外，在所述實施方式中，從間隙部的軸向的一個端部導入霧狀冷卻介質，並從軸向的另ー個端部排出，但是也可以從間隙部的軸向的ー個端部導入，並從軸向的同一個端部排出。此外，本發明當然不限於所述實施方式，在不脫離本發明宗g的範圍內當然可以進行各種變形。
權利要求
1.一種感應發熱輥裝置，其特徵在於包括 輥主體，以轉動自如的方式被支承； 感應發熱機構，配置在所述輥主體的內部，使所述輥主體感應發熱； 冷卻機構，使霧狀冷卻介質在形成在所述輥主體和所述感應發熱機構之間的大體呈筒狀的間隙部流通；以及 液態介質排出機構，將殘留在所述輥主體內部的液態冷卻介質排出到所述輥主體的外部。
2.根據權利要求I所述的感應發熱輥裝置，其特徵在於，所述液態介質排出機構包括液態介質排出管，該液態介質排出管的抽吸口設置在所述間隙部的下部，該液態介質排出管延伸到所述輥主體的外部；以及抽吸泵，位於所述輥主體的外部，設置在所述液態介質排出管上，從所述抽吸ロ抽吸所述液態冷卻介質。
3.根據權利要求2所述的感應發熱輥裝置，其特徵在於，在通過所述冷卻機構使所述霧狀冷卻介質在所述間隙部流通期間，所述抽吸泵從所述抽吸口抽吸所述液態冷卻介質。
4.根據權利要求2所述的感應發熱輥裝置，其特徵在於，所述液態介質排出機構包括液面傳感器，該液面傳感器檢測殘留在所述間隙部的所述液態冷卻介質的液面， 當根據所述液面傳感器獲得的檢測信號得知所述液態冷卻介質的液面變成規定以上時，所述抽吸泵從所述抽吸ロ抽吸所述液態冷卻介質。
全文摘要
本發明提供一種感應發熱輥裝置，無需在輥主體上設置轉動密封機構，就可以在抑制輥主體的腐蝕的同時冷卻輥主體，並且可以消除因液態冷卻介質殘留在輥主體內而引起的問題。所述感應發熱輥裝置包括輥主體(2)；感應發熱機構(3)，配置在輥主體(2)的內部，使輥主體(2)感應發熱；冷卻機構(8)，使霧狀冷卻介質在輥主體(2)和感應發熱機構(3)之間的間隙部(X)中流通；以及液態介質排出機構(9)，把殘留在輥主體(2)內部的液態冷卻介質排出到外部。
文檔編號H05B6/14GK102769949SQ20121012501
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月25日 優先權日2011年5月2日
發明者岡本幸三, 北野孝次 申請人:特電株式會社