一种锦纶螺杆挤出机的电磁感应加热系统的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种锦纶纺丝系统中的生产设备，特别涉及一种锦纶螺杆挤出机装置 中使用高频电磁感应加热系统，它属于锦纶纺丝机械技术领域，其特点是可广泛适用于熔 点在180°C -300°c范围的聚酰胺切片熔融纺丝装置。
【背景技术】：
[0002] 现有常规锦纶螺杆挤出机，其加热形式采用的都是50HZ工频电源，主要包括3种 形式：1、铸铝加热器，其加热能力约3W/cm2;2、铸铜加热器，其加热能力约5-6W/cm 2;3、陶瓷 加热器，其加热能力约7-8W/cm2。这3种形式均为电阻发热方式，然后通过中间载体（铸铝、 铸铜或陶瓷片等）将电阻发热的热量通过接触传递到螺杆套筒的外表面，从而完成套筒内 部及螺杆的加热过程。
[0003] 其基本加热流程为：50HZ工频电流一电阻丝一中间载体（铸铝、铸铜或陶瓷 片）一中间载体与套筒的接触面一套筒和螺杆。
[0004] 这种加热方式的最大缺点主要有三点：1)加热阻力大；2)热损失多；3)热效率仅 30 %左右。归结于这三个因素，在锦纶生产线上使用这类型加热方式的螺杆挤出机有五方 面的明显不足：
[0005] 1)螺杆套筒升温速度不均衡；
[0006] 2)热平衡时间长，至少需4小时以上；
[0007] 3)存在局部温度不均匀现象；
[0008] 4)传热效率很低；
[0009] 5)热量散发大，电耗费用明显增加，同时又使周围环境温度升高，加重空调负荷。
[0010] 本发明的目的是提高螺杆套筒的加热效率，让螺杆套筒本身直接发热。
[0011] 将高频发生源用于锦纶长丝螺杆挤出机的螺杆套筒加热还没有报道，本发明通过 实验发现，将交变磁场直接在套筒材料上产生涡流状感应电流，不需通过接触传热就可以 使套筒直接加热，由此即提高了热效率，又降低了能源消耗，使螺杆温度更加均匀，保证了 锦纶长丝的质量。本发明对现有锦纶螺杆挤出机的加热装置进行了改进，使用高频源发生 器加热替换现有的电加热方式，其不仅能够节能环保，而且产出的锦纶质量高于现有技 术。
【发明内容】
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[0012] 本发明涉及一种锦纶纺丝系统中的生产设备，特别涉及一种锦纶螺杆挤出机装置 中的高频电磁感应加热系统。
[0013] 本发明的锦纶螺杆挤出机的高频电磁感应加热系统，是在现有锦纶螺杆挤出机中 采用一种高频电磁感应加热装置，所述电磁感应加热装置由八部分组成；包括：挤出机套 筒1、套筒隔热层2、高频线圈3、非导磁金属铝板4、测温元件5、带计算机监控的温度控制系 统6、高频源发生器7、挤出机整体罩壳8,其中，螺杆套筒1的外层使用套筒隔热层2进行全 覆盖；高频线圈3缠绕在套筒隔热层2的外面；在高频线圈3的外层装配有非导磁金属铝板 4,测温元件5安装在挤压机套筒1上，和带计算机监控的温度控制系统6以及高频源发生 器7连接；螺杆挤出机最外部装配有挤出机整体罩壳8。
[0014] 本发明的加热系统，适用于以下规格的锦纶挤出机：螺杆直径范围 小45111111-<1)200111111，套筒长度1000111111-6000111111，套筒加热区按工艺要求划分为5-6区，每区加 热功率2-18KW。
[0015] 本发明的加热系统，其中所述的挤出机套筒1，根据工艺对螺杆分区要求，对应进 料段、压缩段和计量段，在套筒长度上划分为5-6区段，每区段的中心设置一个温度传感器 孔，为保证测温准确，该孔底部离套筒内壁4-10_。
[0016] 本发明的加热系统，其中所述的套筒隔热层2,套筒隔热层厚度10_25mm，最佳为 20_，隔热层材料为玻璃纤维绷带或芳纶带，以及稀土硅酸盐等材料组成，最外层采用玻璃 纤维绷带缠紧，保证在套筒长度方向上各区隔热层厚度一致。
[0017] 本发明的加热系统，其中所述的高频线圈3的绕制是多股线单根绕制，按照绕线 形式有绕圈圆筒形、半圆瓦片型、扁平型三种规格，最终电感值应在60~300微亨之间。
[0018] 本发明的加热系统，其中所述的非导磁金属铝板4,采用金属铝作为隔磁材料，即 对磁力线有导向作用，又可以阻隔绝磁力线外泄。
[0019] 本发明的加热系统，其中所述的测温元件5,采用双支PT100铠装式型钼电阻，测 温头部的外径比测温孔内径小〇. 2-0. 4mm为佳。
[0020] 本发明的加热系统，其中所述的带计算机监控的温度控制系统6,采用单回路仪表 与计算机系统通讯连接，实现计算机的监控与操作，同时详细记录螺杆温度曲线，单回路仪 表的PID参数选择要与不同直径的螺杆套筒进行匹配，以实现升温和降温速率的平稳。
[0021] 本发明的加热系统，其中所述的高频源发生器7,采用全桥式大功率高频发生源， 使用软开关控制输出功率，配备短路、断路、过压、过流等安全保护措施。
[0022] 本发明的加热系统，其中所述的高频源发生器7,高频频率使用范围为8~40kHZ， 最佳范围为10_25kHZ。
[0023] 本发明的加热系统，其中所述的挤出机整体罩壳8,采用耐高温树酯材质，并在其 内部衬铝箔保温板，以实现阻隔磁力线外泄的作用，同时减少热量的损失。
[0024] 本发明的加热系统的结构如下：螺杆套筒1的外层使用套筒隔热层2进行全覆盖； 高频线圈3缠绕在套筒隔热层2的外面；在高频线圈3的外层装配有非导磁金属铝板4,以 实现磁力线的导向，并隔离磁力线向周围环境泄漏，确保操作环境的安全；测温元件5按工 艺要求安装在挤压机套筒1的不同部位上，它通过带计算机监控的温度控制系统6和高频 源发生器7,最终实现对螺杆挤压机的温度控制与稳定；螺杆挤出机最外部装配有挤出机 整体罩壳8,它整体使用铝箔衬底的有机玻璃流线型隔离罩，以保护其内部的电磁感应加热 各元器件。
[0025] 进一步的，
[0026] 其中所述的挤出机套筒1，其内部为耐磨材料，套壁材质含镍低于6%，符合高频 电磁加热对材质的要求。根据工艺对螺杆分区要求，对应进料段、压缩段和计量段，在套筒 长度上划分为5-6区段，每区段的中心设置一个温度传感器孔，为保证测温准确，该孔底部 离套筒内壁4-10mm。
[0027] 其中所述的套筒隔热层2,作为优选，套筒隔热层厚度10-25mm，最佳为20mm，隔热 层材料为玻璃纤维绷带或芳纶带，以及稀土硅酸盐等材料组成，最外层采用玻璃纤维绷带 缠紧，保证在套筒长度方向上各区隔热层厚度一致。
[0028] 其中所述高频线圈3,它通过高频感应交变磁场直接作用于螺杆套筒，使其材料自 身产生无数涡流，直接加热螺杆套筒1。高频线圈3的导线经优选为多股镀银铜丝，外表温 度不大于80°C。本发明可以快速地将锦纶螺杆挤出机的挤出机螺杆套筒加热到工艺温度， 并且使其升温和平衡的时间更短，可以更稳定地、精确地控制锦纶螺杆各区温度，温度控制 精度小于±0. 2°C。见附图2与附图3中不同加热形式的锦纶螺杆温度控制曲线图（24小 时）的比较。
[0029] 为确保上述温度和偏差，本发明对高频线圈3的设计和应用进行了多方面的研 究，最终采用的高频线圈3的绕法有：绕圈圆筒型，半圆瓦片型和扁平型三类。绕圈圆筒型 最易构成完整磁场；半圆瓦片型要先在模具上绕制再预以定型，其特点是可方便拆卸；扁 平型绕法适合加热法兰等部件。根据被加热对象的外形，确定高频线圈的绕法及其组合，最 终使电感范围值在60-300微亨，优选80-150微亨，更佳为90-150微亨。见附图4。
[0030] 其中所述的非导磁金属铝外壳4,作为优选，采用非晶和非导磁材