[实用新型]一种高速旋转铝合金热辊

说明书

本实用新型具体涉及一种高速旋转铝合金热辊，本高速旋转铝合金热辊包括：电机机构、感应发热机构、铝合金辊体和温度控制单元；其中所述高速永磁电机驱动电机轴转动，以带动铝合金辊体转动，并由温度控制单元控制感应发热机构对铝合金辊体感应加热；本实用新型通过不锈钢连接锥套与铝合金辊体之间采用固定连接方式，热管孔的内表面经过降低摩擦系数并进行防蚀表面处理,同时保证每个热管孔到铝合金辊体表面的距离相等，在铝合金辊体的加热段设置一个与之紧密联接的铁素体不锈钢钢套，作为感应电流作用下的发热源，进而利用铝合金材质铝合金辊体的高传热性能，将热量传递给热管孔中的热媒介质并汽化，通过导热来实现铝合金辊体均匀升温的效果。

技术领域

本实用新型属于高速牵伸用热辊技术领域，具体涉及一种高速旋转铝合金热辊。

背景技术

目前化纤行业的牵伸热辊的加热方式都是采用电磁感应加热，辊体采用钢体材料，输入高频电流的感应线圈产生交变磁场对辊体加热，属于高效的直接加热方式。感应线圈和辊体的排列方式有如下几种，一种是单区感应线圈加热，其感应线圈轴向长度和辊体长度相当，直接对辊体内表面加热，再通过辊体传热至辊体外表面。这种方式由于磁场分布均匀度不好，而且热辊轴向长度受到限制（小于170mm）， 故有如中国专利CN2258173Y多区感应式热牵伸辊的改进，它由导丝盘、多区感应线圈、多路测温传感器、多路温度变送器组成；可根据工作区长度的要求(120～280mm)，分别选用2-7区感应线圈直接对热辊辊体加热，再由多路温度变送器将测温传感器检测到的各区的温度送入控制系统，以使各测量点温度在设定的工作温度上达到平衡。它可使辊体表面温度均匀性达到±1～2℃的要求，可用在民用丝、工业丝纺牵联合机上的纺丝速度 1000-6000m/min工业生产中。

另一种是蒸气夹套式，使用电磁感应加热辊体，使夹套内的液体受热后的气化，并达到气-液相变的平衡，借助气相快速传输热量的方式来保证工作区温度的均匀，温度差异可达到土1℃以下。但它仍属于单区感应式热牵伸辊装置，即感应线圈长度和辊体长度相当，辊体质量大，对电机轴的应力大，辊体轴向长度受到限制。

感应加热的深度与交变电流的频率有反向关系，即频率高，加热深度浅。在蒸汽夹套加热传热方式中，热辊高速旋转后由于离心力的作用，夹套中的液体处于辊体外侧，感应加热处于辊体内侧，为了达到对液体有效加热，加热深度必须有要求，所以这种方式一般都采用工频50Hz的交变电流，但它会影响加热效率，当局部辊面热负荷一旦增加很多，辊面温度也难均匀。

另外，以上都属于热辊全长度加热方式，热辊是钢制材料，绕制线圈的铁芯的比重也很大，其质量随辊体长度是线性关系，但对电机轴所受到的应力却是平方关系，因此辊体的长度受到极大的限制。

再一种方式是在感应加热原理不变的前提下，减小感应加热段的长度，例如其长度控制在热辊轴向长度的二分之一以下。热辊一端封闭，另一端打有众多热管斜孔，每个热管斜孔根部联通，整体封口。热辊的感应加热铁素体不锈钢钢套长度为辊体总长的30～45%，加热方式为高频电磁加热，加热对象为液态介质。

并且，热管采用斜孔设计，热管斜孔的角度是加热段的B端斜孔在靠近辊面外侧（半径大），A端在靠近辊面内侧（半径小）。理论上，在热辊高速运行过程中，A端冷凝下来的热媒液体受离心力作用可以快速流回B端加热段，重新接受热量进行气化。

但这个技术方案还存在如下问题：辊体仍然是可以由感应线圈加热的钢体，质量仍然很大；钢质材料辊体的传热差。

热管斜度与热媒液体回流速度有关，斜度小，离心力小，回流速度就慢；特别的，当由于半径差异获得的离心力小到不能克服液体在热管壁的摩擦力时，回流就不能进行。因此，斜孔的最小斜度受热管壁对液体的摩擦系数限制，而增加热媒液体回流速度的最大斜度又受到钢质材料的传热系数和辊体质量的制约