专利名称：一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种塑料加工设备的加热装置，具体地说是一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置。
背景技术：
在工业生产中，需要加热的地方很多，塑料加工、橡胶制品、医药制造以及冶炼、烘烤等均靠加热来完成。目前，这些工艺都是在料筒外侧扣上加热圈，加热圈通常是电阻丝或电阻块，通电后由电阻产生的热量传导给料筒。它的缺点是热效率低，加热圈寿命短，并且由于加热圈的50%—60%的热量都辐射到空气环境中，造成环境温度过高，工人在40°C— 50°C的高温下操作，工作环境十分差，对人身有极大的伤害。电磁感应加热是通过在感应线圈中通入一定频率的交变电流，在线圈周围产生交变磁场。交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流，即涡流。产生的涡流使金属直接发热，从而极大的减少了热量损失，提高了能量利用率。根据国家大力倡导的节能、环保原则，利用感应加热原理，使料筒直接产生热量，减少辐射，降低消耗。这种直热式工艺与原来的电阻热传导的间接加热方式相比，升温速度快，比原电热圈加热缩短预热时间三分之二，提高了生产效率；无热辐射，环境温度得到了明显改善；节电效果显著，比电热圈加热节省耗电量40%—60%。但是，现有的感应加热设备也有其缺陷，由于塑料加工设备所需的加热功率非常大，大功率的感应加热设备稳定性差，极易发生故障。因此，这一问题仍有待解决。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，具有运行稳定、故障率低，加热速度快的优点。本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，包括塑料加工设备的料筒、控制柜和加热线圈，加热线圈设置在料筒上，并与控制柜连接。控制柜内设有主控板、驱动变压器、驱动板、电源、电容器和四组IGBT， 电容器和加热线圈与四组IGBT组成的全桥逆变电路连接，第一组IGBT依次与电容器和加热线圈串接后与第四组IGBT连接，第二组IGBT依次与加热线圈和电容器串接后与第三组 IGBT连接，第一组IGBT和第二组IGBT输入端并接，第三组IGBT和第四组IGBT输出端并接；电源依次经过整流电路和滤波电路后与全桥逆变电路连接，主控板的控制端依次经过驱动变压器和驱动板与IGBT的控制极连接。所述的电容器和加热线圈的串联电路上还设有互感器，互感器的输出端与主控板的反馈信号检测端连接。所述的全桥逆变电路中，每组IGBT中均设有两个并联的IGBT。所述的滤波电路与全桥逆变电路的连接线路上设有过流传感器，过流传感器的输出端与主控板连接。所述的IGBT上设有水冷装置，水冷装置内设有水腔，水腔上设有进水口和出水[0009]所述的IGBT上设有温度传感器，所述水冷装置的进水口设有流量传感器，流量传感器和温度传感器的输出端与主控板的检测端连接。所述的加热线圈设置在冷却套管内，冷却套管的绕制方式与加热线圈的绕制方式相同，在冷却套管的一端设有套管进口，另一端设有套管出口。所述的整流电路为桥式整流电路，所述的滤波电路为RC滤波电路。所述的电源设有缺相检测电路和过压检测电路，缺相检测电路和过压检测电路的输出端分别与主控板连接。本实用新型的有益效果是本技术方案中，电源经过整流、滤波后，再由全桥逆变电路转变为交变电流。在全桥逆变电路中采用IGBT控制电流的导通与关断，提高了负载电路的稳定性和加热效率，并且简化了电路组成，降低了故障率。主控板的控制信号经过驱动变压器升压后由驱动板控制IGBT的开关，根据需要调整开关频率即可产生不同频率的交变电流，以适应不同工件的需要。在电容器和加热线圈的串联电路上设有互感器，主控板根据互感器检测到反馈信号实时调整电流频率，从而提高热处理效果。在本技术方案的全桥逆变电路中，每组IGBT中均设有两个并联的IGBT，两个并联的IGBT轮流导通，这种设置方式降低了单个IGBT的通断频率，不但可以使产生交变电流的最大频率成倍增加，还降低了 IGBT的损耗，提高了系统稳定性。为了保护IGBT，在滤波电路与全桥逆变电路的连接线路上设置过流传感器，过流传感器的输出端与主控板连接，一旦发生过流现象立刻关断电路， 防止方式以外。另外，本技术方案中IGBT和加热线圈上都设有水冷装置，采用冷却水进行冷却，该设置方式冷却效率高，极大的提高了设备的稳定性。综上所述，本技术方案的加热设备电路结构简单、故障率低，具有极高的稳定性和加热效率，能够根据需要调整交变电流的频率，调整简便且调整范围大。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型控制柜中的电路结构示意图。图3是本实用新型中全桥逆变电路的设置方式示意图。图4是本实用新型中加热线圈上冷却套管的设置方式示意图。图中标记1、料筒，2、控制柜，3、电容器，4、加热线圈，5、主控板，6、驱动变压器，7、 驱动板，8、电源，9、全桥逆变电路，10、第一组IGBT，11、第二组IGBT，12、第三组IGBT，13、第四组IGBT，14、整流电路，15、滤波电路，16、互感器，17、过流传感器，18、温度传感器，19、流量传感器，20、冷却套管，21、套管进口，22、套管出口，23、缺相检测电路，24、过压检测电路。
具体实施方式
如图所示，一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，包括塑料加工设备的料筒1、控制柜2和加热线圈4，加热线圈4设置在料筒1上，并与控制柜2连接。加热线圈的设置方式可以参照现有加热设备。控制柜2内设有主控板5、驱动变压器6、驱动板7、电源 8、电容器3和四组IGBT，电容器3和加热线圈4与四组IGBT组成的全桥逆变电路9连接。 如图3所示，全桥逆变电路9的设置方式为第一组IGBT 10依次与电容器3和加热线圈4串接后与第四组IGBT 13连接，第二组IGBT 11依次与加热线圈4和电容器3串接后与第三组IGBT 12连接，第一组IGBT 10和第二组IGBT 11输入端并接，第三组IGBT 12和第四组IGBT 13输出端并接。其中，第一组IGBT 10和第四组IGBT 13同时导通或关断，第二组 IGBT 11和第三组IGBT 12同时导通或关断。由此即可在加热线圈4和电容器3的串联电路中产生交变电流。电路的供电方式如图2所示，电源8依次经过整流电路14和滤波电路 15后与全桥逆变电路9连接，主控板5的控制端依次经过驱动变压器6和驱动板7与IGBT 的控制极连接。主控板5的控制信号经过驱动变压器6放大后，由驱动板7控制IGBT的导通和关断。控制信号的设置方式和控制电路的设置方式可以采用现有技术。为了实时调节通入加热线圈的电流频率和负载功率，在电容器3和加热线圈4的串联电路上设置互感器 16，互感器16的输出端与主控板5的反馈信号检测端连接。主控板5根据反馈信号进行控制。如图3所示，所述的全桥逆变电路9中，每组IGBT中均设有两个并联的IGBT。两个并联的IGBT轮流导通，这种设置方式降低了单个IGBT的通断频率，不但可以使产生交变电流的最大频率成倍增加，还降低了 IGBT的损耗，提高了系统稳定性。所述的滤波电路15与全桥逆变电路9的连接线路上设有过流传感器17，过流传感器17的输出端与主控板5连接。过流传感器17的输出端与主控板5连接。当电流超过设定值时主控板5控制电路关断，防止出现危险或损害。为了降低IGBT发热带来的损害，可以在IGBT上设置水冷装置，水冷装置内设有水腔，水腔上设有进水口和出水口，在水腔内通入循环水以降低IGBT的温度。为了防止意外情况导致IGBT过热带来的损害，在IGBT上设置温度传感器18，用于实时监测IGBT的温度。在IGBT的水冷装置的进水口设置流量传感器19，实时监测水冷装置的通水情况，防止意外断水。流量传感器19和温度传感器18的输出端与主控板5的检测端连接。由于对金属工件进行热处理时的功率非常高，设备发热量大，尤其是加热线圈4， 如不能及时降温，将会对设备造成很大的损害，降低使用寿命。如图4所示，所述的加热线圈4设置在冷却套管20内，冷却套管20的绕制方式与加热线圈4的绕制方式相同，在冷却套管20的一端设有套管进口 21，另一端设有套管出口 22。在冷却套管20内通入循环水进行冷却降温。这种冷却方式加热线圈4的导线与冷却水直接接触，降温效率高。所述的整流电路14为桥式整流电路，所述的滤波电路15为RC滤波电路。所述的电源8设有缺相检测电路23和过压检测电路M，缺相检测电路23和过压检测电路M的输出端分别与主控板5连接。
权利要求1.一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，包括塑料加工设备的料筒(1)、控制柜(2)和加热线圈(4)，加热线圈(4)设置在料筒(1)上，并与控制柜(2)连接，其特征在于控制柜(2)内设有主控板(5)、驱动变压器(6)、驱动板(7)、电源(8)、电容器(3)和四组 IGBT，电容器(3)和加热线圈(4)与四组IGBT组成的全桥逆变电路(9)连接，第一组IGBT (10)依次与电容器(3)和加热线圈(4)串接后与第四组IGBT (13)连接，第二组IGBT (11) 依次与加热线圈(4)和电容器(3)串接后与第三组IGBT (12)连接，第一组IGBT (10)和第二组IGBT (11)输入端并接，第三组IGBT (12)和第四组IGBT (13)输出端并接；电源(8) 依次经过整流电路(14)和滤波电路(15)后与全桥逆变电路(9)连接，主控板(5)的控制端依次经过驱动变压器(6)和驱动板(7)与IGBT的控制极连接。
2.如权利要求1所述的一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，其特征在于所述的电容器(3)和加热线圈(4)的串联电路上还设有互感器(16)，互感器(16)的输出端与主控板(5)的反馈信号检测端连接。
3.如权利要求1所述的一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，其特征在于所述的全桥逆变电路(9)中，每组IGBT中均设有两个并联的IGBT。
4.如权利要求1所述的一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，其特征在于所述的滤波电路(15)与全桥逆变电路(9)的连接线路上设有过流传感器(17)，过流传感器 (17)的输出端与主控板(5)连接。
5.如权利要求1所述的一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，其特征在于所述的IGBT上设有水冷装置，水冷装置内设有水腔，水腔上设有进水口和出水口。
6.如权利要求5所述的一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，其特征在于所述的IGBT上设有温度传感器(18)，所述水冷装置的进水口设有流量传感器(19)，流量传感器(19)和温度传感器(18)的输出端与主控板(5)的检测端连接。
7.如权利要求1所述的一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，其特征在于所述的加热线圈(4)设置在冷却套管(20)内，冷却套管(20)的绕制方式与加热线圈(4)的绕制方式相同，在冷却套管(20)的一端设有套管进口(21)，另一端设有套管出口(22)。
8.如权利要求1所述的一种用于加热金属工件的电磁感应加热装置，其特征在于所述的整流电路(14)为桥式整流电路，所述的滤波电路(15)为RC滤波电路。
9.如权利要求1所述的一种用于加热金属工件的电磁感应加热装置，其特征在于所述的电源(8)设有缺相检测电路(23)和过压检测电路(24)，缺相检测电路(23)和过压检测电路(24)的输出端分别与主控板(5)连接。
专利摘要一种用于塑料加工设备的电磁感应加热装置，包括塑料加工设备的料筒、控制柜和加热线圈，加热线圈设置在料筒上，并与控制柜连接。控制柜内设有主控板、驱动变压器、驱动板、电源、电容器和四组IGBT，电容器和加热线圈与四组IGBT组成的全桥逆变电路连接；电源依次经过整流电路和滤波电路后与全桥逆变电路连接，主控板的控制端依次经过驱动变压器和驱动板与IGBT的控制极连接。本技术方案的加热设备电路结构简单、故障率低，具有极高的稳定性和加热效率，能够根据需要调整交变电流的频率，调整简便且调整范围大。
文档编号H05B6/42GK202168231SQ201120217209
公开日2012年3月14日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者孙凯, 孙建国 申请人:平顶山市鸿发物资贸易有限公司