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1、(10)申请公布号 CN 103313452 A (43)申请公布日 2013.09.18 CN 103313452 A *CN103313452A* (21)申请号 201310208484.4 (22)申请日 2013.05.30 H05B 6/14(2006.01) H05B 6/06(2006.01) (71)申请人 上海杜纳斯机电设备有限公司 地址 201206 上海市浦东新区金高路 311 号 6 幢 114 室 (72)发明人 蔡圣正 (74)专利代理机构 上海精晟知识产权代理有限 公司 31253 代理人 左祝安 (54) 发明名称 一种纳米碳纤维电磁感应加热辊装置 (57) 。
2、摘要 本发明公开了一种纳米碳纤维电磁感应加热 辊装置， 包括辊体， 在辊体内设置有中心轴， 在中 心轴的外侧缠绕电磁感应线圈， 所述电磁感应线 圈与辊体外部的电磁加热控制器连接 ； 所述辊体 包括筒体以及设置在其两端的金属端盖， 所述筒 体为纳米碳纤维复合材料筒体。本发明的有益效 果是 ： 纳米碳纤维复合材料筒体具有高比强度、 高导电、 耐高温、 低密度、 结构致密等特点 ； 整体 质量比铁制的降低了 70% ； 纳米碳纤维辊筒在高 速运转时惯量也随之减小了近 70%， 使辊体在运 行中同心度和跳动度有了精确保证。纳米碳纤维 复合材料筒体的传热性能好、 热稳定性好。 (51)Int.Cl. 权。
3、利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103313452 A CN 103313452 A *CN103313452A* 1/1 页 2 1. 一种纳米碳纤维电磁感应加热辊装置， 包括辊体， 在辊体内设置有中心轴， 在中心轴 的外侧缠绕电磁感应线圈， 所述电磁感应线圈与辊体外部的电磁加热控制器连接 ； 其特征 在于， 所述辊体包括筒体以及设置在其两端的金属端盖， 所述筒体为纳米碳纤维复合材料 筒体。 2. 根据权利要求 1 所述的纳米碳纤维电磁感应加热辊装置， 。
4、其特征在于， 所述纳米碳 纤维复合材料筒体的外表面镀上一层合金镀层。 3. 根据权利要求 1 所述的纳米碳纤维电磁感应加热辊装置， 其特征在于， 所述合金镀 层可以为铬钴合金、 镍铁合金、 碳化钨合金等中的一种或几种组合形式。 4. 根据权利要求 1 所述的纳米碳纤维电磁感应加热辊装置， 其特征在于， 在所述中心 轴和电磁感应线圈之间设置有磁屏蔽层。 5. 根据权利要求 1 所述的纳米碳纤维电磁感应加热辊装置， 其特征在于， 所述纳米碳 纤维复合材料筒体的内部设置有用以检测辊体的表面温度的温度传感器， 所述温度传感器 通过温度传输线与电磁加热控制器连接。 权 利 要 求 书 CN 103313。
5、452 A 2 1/3 页 3 一种纳米碳纤维电磁感应加热辊装置 技术领域 0001 本发明涉及一种加热辊， 特别涉及一种电磁感应加热辊装置。 背景技术 0002 加热辊被广泛应用于激光膜、 纸张、 无纺布、 板材、 纤维、 橡胶、 塑料等各行业的平 整压光， 目前加热辊的加热方式主流是导热油加热传导方式， 但国内部分企业已开始使用 电磁感应加热辊来代替导热油加热辊， 电磁感应加热辊依靠其电磁加热节能、 无污染、 温度 更均匀、 维护方便等一系列优点迅速将取代传统的导热油加热辊。 0003 目前电磁感应加热辊虽然在节能、 无污染、 温度更均匀、 维护方便方面取得了突破 性成果。 0004 中国。
6、专利号: CN03227607.9 、 CN201210282420.4、 CN200810030777.7都公开了 一种电磁加热辊装置， 辊筒材质均为金属材质， 在实际应用中大多为铁、 钢以及合金材料 ； 通过交变的电流产生电磁场， 让金属导体在磁场内产生涡流， 利用金属固有的电阻存在来 产生热能， 使辊筒被磁场加热 ； 以上发明专利或实用新型专利在加热方式上取得了突破性 的成果， 在节能环保上也起到了实质性的发明创造， 但在实践生产中却仍存在以下不可避 免的缺点 ： 1、 电磁加热辊筒装置的材质为金属基材， 总体质量偏大， 在设备中高速运转的情况下， 惯性很大， 从而很难实现电磁加热辊筒在。
7、高速运行下的同心度和跳动度的精度要求 ； 2、 金属制成的电磁加热辊在高温状态下， 受热膨胀系数大， 强度下降， 容易产生热变 形， 影响设备的精度， 阻碍了高性能产品的生产。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种纳米碳纤维电磁感应加热辊装置， 以解决上述存在的 诸多问题。 0006 为了实现上述目的， 本发明的技术方案如下 ： 一种纳米碳纤维电磁感应加热辊装置， 包括辊体， 在辊体内设置有中心轴， 在中心轴的 外侧缠绕电磁感应线圈， 所述电磁感应线圈与辊体外部的电磁加热控制器连接 ； 其特征在 于， 所述辊体包括筒体以及设置在其两端的金属端盖， 所述筒体为纳米碳纤维复合材料筒 体。 。
8、0007 在本发明的一个实施例中， 所述纳米碳纤维复合材料筒体的外表面镀上一层合金 镀层。进一步， 所述合金镀层可以选用铬钴合金、 镍铁合金、 碳化钨合金等中的一种或几种 组合形式。 0008 在本发明的一个实施例中， 在所述中心轴和电磁感应线圈之间设置有磁屏蔽层。 0009 在本发明的一个实施例中， 所述纳米碳纤维复合材料筒体的内部设置有用以检测 辊体的表面温度的温度传感器， 所述温度传感器通过温度传输线与电磁加热控制器连接。 0010 本发明的有益效果是 ： 说 明 书 CN 103313452 A 3 2/3 页 4 1、 将电磁感应加热辊的筒体金属材料改用纳米碳纤维复合材料， 纳米碳纤。
9、维复合材料 具有高比强度 （7GPa） 、 高导电 (55cm)、 耐高温 （1000以上） 、 低密度 (2.1g/cm3)、 结 构致密等特点 ； 铁的密度是 7.6g/cm3， 改用纳米碳纤维复合材料做筒体后， 筒体的质量比铁 制的降低了 70% ； 纳米碳纤维辊筒在高速运转时惯量也随之减小了近 70%， 使辊体在运行中 同心度和跳动度有了精确保证。 0011 2、 纳米碳纤维复合材料的传热性能好 (1950W/mK) ； 铁的导热系数常温为 ： 80W/ mK， 改用纳米碳纤维复合材料做筒体后， 辊体的筒体传热性能明显提高， 最主要的是纳米 碳纤维复合材料在径向上温度非常均匀， 不存在。
10、温度差。 0012 3、 纳米碳纤维复合材料的热稳定性好 （200400时热膨胀系数为零） 、 改用纳米 碳纤维复合材料做辊体筒壁后， 在 400以内工作的辊筒不会因形变， 使生产的产品厚度达 到非常均匀的性能。 0013 4、 在纳米碳纤维复合材料筒体的外表面镀上一层合金镀层后， 增强了筒体表面对 电磁波的吸收功能， 有利于电能磁场向热能转化， 也增强了纳米碳纤维的表面的强度和耐 磨性能。 0014 5、 由于纳米碳纤维复合材料长径比大 (500-1000)， 所以能制成 10m 以上的辊筒， 也不会形变。 0015 6、 由于纳米碳纤维复合材料质量轻， 运行需要的电能减少， 生产节能效果明。
11、显。 0016 本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了 解。 附图说明 0017 图 1 为本发明的结构示意图。 具体实施方式 0018 为了使本发明实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下面结 合具体实施例进一步阐述本发明。 0019 如图1所示， 一种纳米碳纤维电磁感应加热辊装置， 包括中心轴1， 中心轴1的外表 面包覆一层磁屏蔽材料层4， 电磁感应线圈5绕制在包覆有磁屏蔽材料层的中心轴1的外表 面， 电磁感应线圈5穿过中心轴与外部的电磁加热控制器8相连接， 通电后电磁加热控制器 8 产生高频电流接到电磁感应线圈 5 上， 形成强烈的交变。
12、磁场， 中心轴 1 由于受到磁屏蔽材 料层 4 的保护而不会被加热。 0020 辊体包括筒体以及设置在其两端的金属端盖 2， 筒体为纳米碳纤维复合材料筒体 3。 纳米碳纤维复合材料具有高比强度 （7GPa） 、 高导电(55 cm)、 耐高温 （1000以上） 、 低密度 (2.1g/cm3)、 结构致密等特点 ； 铁的密度是 7.6g/cm3， 改用纳米碳纤维复合材料做筒 体后， 筒体的质量比铁制的降低了 70% ； 纳米碳纤维辊筒在高速运转时惯量也随之减小了 近 70%， 使辊体在运行中同心度和跳动度有了精确保证。纳米碳纤维复合材料的传热性能 好 (1950W/mK) ； 铁的导热系数常温。
13、为 ： 80W/mK， 改用纳米碳纤维复合材料做筒体后， 辊 体的筒体传热性能明显提高， 最主要的是纳米碳纤维复合材料在径向上温度非常均匀， 不 存在温度差。 纳米碳纤维复合材料的热稳定性好 （200400时热膨胀系数为零） 、 改用纳米 说 明 书 CN 103313452 A 4 3/3 页 5 碳纤维复合材料做辊体筒壁后， 在 400以内工作的辊筒不会因形变， 使生产的产品厚度达 到非常均匀的性能。 0021 在纳米碳纤维复合材料筒体 3 的外表面镀上一层合金镀层 9， 合金镀层通过化学 沉淀法电镀在纳米碳纤维复合材料筒体 3 的外表面， 合金镀层主要成份为 Fe、 Co、 Ni 合金，。
14、 也可是铬钴合金、 镍铁合金、 碳化钨合金等多种组成形式 ； 镀层厚度为 50-100nm, 因为在此 厚度合金镀层9对电磁波的吸收是峰值， 可达90%。 在纳米碳纤维复合材料筒体的外表面镀 上一层合金镀层后， 增强了筒体表面对电磁波的吸收功能， 有利于电能磁场向热能转化， 也 增强了纳米碳纤维的表面的强度和耐磨性能。 0022 温度传感器 6 插入式安装在纳米碳纤维复合材料筒体 3 的内部， 通过温度传输线 7 与电磁加热控制器 8 相连接。温度传感器 6 将辊筒的表面温度及时通过温度传输线 7 传 回到电磁感应加热器 8， 经计算机控制对电流的大小进行进行控制调节， 从而改变磁场变化 来实。
15、现对辊筒表面温度的精确控制。 0023 交变磁场只与纳米碳纤维筒体 3 形成磁回路， 此电流通过纳米碳纤维筒体 3 自身 电阻作用转化为热能， 与此同时合金镀层 9 对电磁波有超强的吸附作用也产生热能， 由于 纳米碳纤维良好的导热性能从而使辊筒的表面迅速产生热量， 而且纳料碳纤维径向温度均 匀无差异性， 使的辊筒表面的温度非常均匀。 0024 由于纳米碳纤维辊筒 3 的密度很小， 即使在高速旋转下， 产生的惯性较小， 使辊筒 在运行中同心度和跳动度有了精确保证。 0025 纳米碳纤维复合材料为 PAN 基或沥青基纳米级复合材料， 是在纳米碳纤维中加入 少量的环氧树脂 （约 3%） 。 0026 以上显示和描述了本发明的基本原理、 主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是本发明 的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进， 这些变化和 改进都落入要求保护的本发明的范围内。 本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其 等同物界定。 说 明 书 CN 103313452 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103313452 A 6 。