阅读说明：本技术 一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置及方法 (Alternating magnetic field melt heating device and method based on online algorithm ) 是由 徐志豪 王彰仪 吴静婷 靳汶谚 刘晨阳 于 2020-07-10 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置及方法,装置包括：电磁加热控制器、料筒、电磁加热箱体与螺旋电磁线圈；所述电磁加热控制器与所述螺旋电磁线圈电连接,所述电磁加热箱体的外壳采用绝缘材料制成；所述螺旋电磁线圈均匀环绕于所述电磁加热箱体内壁,所述螺旋电磁线圈的环绕方向一致；所述料筒贯穿所述电磁加热箱体的内部。本实施例结构简单,通过上述技术方案避免纺丝设备的元器件的损坏,延长设备的使用寿命,同时,电磁加热产生的热传递损失极小,而且加热迅速,提高加热效率。(The application discloses a device and a method for heating a melt of an alternating magnetic field based on an online algorithm, wherein the device comprises: the electromagnetic heating device comprises an electromagnetic heating controller, a charging barrel, an electromagnetic heating box body and a spiral electromagnetic coil; the electromagnetic heating controller is electrically connected with the spiral electromagnetic coil, and the shell of the electromagnetic heating box body is made of an insulating material; the spiral electromagnetic coils uniformly surround the inner wall of the electromagnetic heating box body, and the surrounding directions of the spiral electromagnetic coils are consistent; the charging barrel penetrates through the electromagnetic heating box body. This embodiment simple structure avoids the damage of spinning equipment's components and parts through above-mentioned technical scheme, prolongs the life of equipment, and simultaneously, the heat transfer loss that electromagnetic heating produced is minimum, heats rapidly moreover, improves heating efficiency.)

一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置及方法

技术领域

本申请涉及熔体静电纺丝设备技术领域，尤其涉及一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置及方法。

背景技术

静电纺丝是目前制备聚合物纳米纤维最简单高效的方法之一，以其装置简单、原料来源广泛、成本低廉等优点，受到国内外广泛的关注。静电纺丝技术的原理非常简单，将装有聚合物浓溶液或熔体的注射器的导电金属针尖与高电压发生器的正极相连，采用接地的金属平板作为接受装置。在针尖加高压静电，悬浮的带电液滴在电场力的作用下被拉伸形成一种泰勒锥(泰勒锥：溶液处于储液管中，在溶液与管壁的粘附力、本身的粘度和表面张力的作用下形成悬挂在管口的液滴，在电场力的作用下液滴表面布满了电荷，电荷之间的库仑力与液滴表面张力相反。随着电场力的增加，也滴逐渐被拉长，当所施加的电场力的数值与液滴表面张力相等时，液滴就形成了顶角为49.3°的圆锥，被命名为“泰勒锥”)。当电场力达到可以克服聚合物液滴的表面张力时，聚合物液滴表面开始形成喷射细流，细流在喷射过程中溶剂蒸发或固化，最终在收集板上得到固化的微纳米纤维。

在整个静电纺丝的过程中，聚合物的加热是很重要的一个步骤，而在现有技术下，在实现高压静电熔融纺丝时，大多将高压电的接线端与喷头端连接，之后再将电热丝缠绕于料筒，对料筒进行加热。而由于喷头端连接的高压电的电压通常是5～50KV左右，而电热丝连接的电压通常是220V，这种布置方式会使料筒上的电热丝距离喷口端的高压很近，很容易造成这两种电压互相干扰，进而很容易使得纺丝设备上的元器件被击穿，减少其装置的使用寿命。同时，用电热丝加热过程中，热量传递损耗较高，导致加热效率不高。

发明内容

本申请提供了一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置及方法，用于解决现有技术中纺丝设备的元器件易损坏，且加热效率不高的技术问题。

有鉴于此，本申请一方面提供了一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置，包括：电磁加热控制器、料筒、电磁加热箱体与螺旋电磁线圈；

所述电磁加热控制器与所述螺旋电磁线圈电连接，所述电磁加热箱体的外壳采用绝缘材料制成；

所述螺旋电磁线圈均匀环绕于所述电磁加热箱体内壁，所述螺旋电磁线圈的环绕方向一致；

所述料筒贯穿所述电磁加热箱体的内部。

优选地，所述料筒采用钢材制成。

优选地，所述料筒的一端部设有喷头，所述喷头设于所述电磁加热箱体外侧。

优选地，还包括两个用于限制所述料筒位置的固定夹具，两个所述固定夹具对应设置。

优选地，所述固定夹具包括夹紧板、可伸缩弹簧、限位板与压杆；

所述夹紧板设于所述电磁加热箱体的内部，所述夹紧板与所述电磁加热箱体的内侧壁通过所述可伸缩弹簧固定连接；

当所述夹紧板与所述料筒侧壁相抵靠时，所述可伸缩弹簧处于缩紧状态；

所述电磁加热箱体开有两个对应设置的通孔，所述压杆通过所述通孔与所述夹紧板固定连接，所述通孔的规格与所述压杆相适配，所述压杆部分凸出至所述电磁加热箱体的外部；

所述限位板设于所述电磁加热箱体的外部，并与所述压杆侧壁固定连接，当所述可伸缩弹簧呈自然拉伸状态时，所述限位板与所述电磁加热箱体外壁相抵靠。

优选地，还包括温度传感器与所述温度显示器，所述温度传感器固定于所述电磁加热箱体外壁，所述温度传感器与所述温度显示器电连接。

优选地，所述温度显示器内设有报警器，所述温度传感器与所述报警器电连接，所述温度显示器上设有与所述报警器电连接的扬声器。

本发明实施例还提供了一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热方法，应用上述的基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置，包括以下步骤：

步骤1：通过压杆将夹紧板向电磁加热箱体内壁拉近后，将所述电磁加热箱体套在料筒外侧，按照预设的所述电磁加热箱体与所述料筒的相对位置调整完毕后，松开所述压杆，使得所述夹紧板在可拉伸弹簧的形变作用下抵靠在所述料筒外壁，从而固定所述电磁加热箱体与所述料筒的相对位置；

步骤2：通过电磁加热控制器将三相交流电整流转变为直流电后，再将所述直流电转换为高频低压电流后，所述高频低压电流通入螺旋电磁线圈中，产生感应涡流，从而对所述料筒进行加热。

优选地，在所述步骤2中的所述三相交流电的电压为380V，电流频率为50HZ或60HZ；

所述高频低压电流的电压为380V，电流频率为10～30KHZ。

优选地，还包括步骤3：通过温度传感器采集所述电磁加热箱体的温度，并通过温度显示器进行显示，当所采集的温度大于预设的预设温度时，则驱动报警器通过扬声器进行警报声音提醒，从而通知工作人员调整所述电磁加热控制器的电流频率以控制加热温度。

从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：

本发明实施例提供的一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置，包括：电磁加热控制器、料筒、电磁加热箱体与螺旋电磁线圈；所述电磁加热控制器与所述螺旋电磁线圈电连接，所述电磁加热箱体的外壳采用绝缘材料制成；所述螺旋电磁线圈均匀环绕于所述电磁加热箱体内壁，所述螺旋电磁线圈的环绕方向一致；所述料筒贯穿所述电磁加热箱体的内部。本实施例结构简单，通过电磁加热控制器向螺旋电磁线圈导入高频电流，当钢制的料筒置于螺旋电磁线圈内时，料筒表面切割交变磁力线从而在料筒产生交变的电流，即产生感应涡流，感应涡流使料筒底部的载流子高速无规则运动，载流子相互碰撞、摩擦产生热能，从而起到加热熔体的效果。在电磁加热时，料筒外壁经高频电磁作用而发热，且电磁加热箱体的外壳采用绝缘材料制成，不会受到高压的干扰，进而避免纺丝设备的元器件的损坏，延长设备的使用寿命，同时，电磁加热产生的热传递损失极小，而且加热迅速，提高加热效率。

本发明实施例提供的一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热方法的有益效果与上述实施例一致。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置的固定夹具的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热方法的流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一

为了便于理解，请参阅图1，本实施例一提供的一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置，包括：电磁加热控制器1、料筒7、电磁加热箱体2与螺旋电磁线圈3；

电磁加热控制器1与螺旋电磁线圈3电连接，电磁加热箱体2的外壳采用绝缘材料制成；

螺旋电磁线圈3均匀环绕于电磁加热箱体2内壁，螺旋电磁线圈3的环绕方向一致；

料筒7贯穿电磁加热箱体2的内部。

需要说明的是，螺旋电磁线圈3的匝数为若干匝，螺旋电磁线圈3在电磁加热箱体2内壁由上至下均匀分布，同时，螺旋电磁线圈3采用了环形电缆结构，使用寿命长，减少维修成本；另外，电磁加热箱体2内侧为圆管状结构，同时，料筒7也置于螺旋电磁线圈3内。

进一步地，料筒7采用钢材制成。

进一步地，料筒7的一端部设有喷头70，喷头70设于电磁加热箱体2外侧。

进一步地，还包括两个用于限制料筒7位置的固定夹具4，两个固定夹具4对应设置。

进一步地，请参考图2，固定夹具4包括夹紧板41、可伸缩弹簧42、限位板43与压杆44；

夹紧板41设于电磁加热箱体2的内部，夹紧板41与电磁加热箱体2的内侧壁通过可伸缩弹簧42固定连接；

当夹紧板41与料筒7侧壁相抵靠时，可伸缩弹簧42处于缩紧状态；

电磁加热箱体2开有两个对应设置的通孔，压杆44通过通孔与夹紧板41固定连接，通孔的规格与压杆44相适配，压杆44部分凸出至电磁加热箱体2的外部；

限位板43设于电磁加热箱体2的外部，并与压杆44侧壁固定连接，当可伸缩弹簧42呈自然拉伸状态时，限位板43与电磁加热箱体2外壁相抵靠。

需要说明的是，固定夹具4设于电磁加热箱体2上端；同时，限位板43的位置设定不影响可伸缩弹簧42的缩紧变形，也使得压杆44不会掉落。

进一步地，还包括温度传感器5与温度显示器6，温度传感器5固定于电磁加热箱体2外壁，温度传感器5与温度显示器6电连接。

进一步地，温度显示器6内设有报警器，温度传感器5与报警器电连接，温度显示器6上设有与报警器电连接的扬声器。

可以理解的是，电磁线圈不同于电阻丝加热，电磁线圈本身不发热，同时，电磁线圈热阻滞小、热惯性低，使得料筒7内外壁温度一致，在电磁加热箱体2上通过温度传感器5以及与其电连接的温度显示器6可以实现熔体加热温度的实时、精确控制，明显改善了纺丝的质量。

在现有技术中，通过将电热丝缠绕于料筒7之上，之后再给电热丝加上电压，在电流的热效应下，电热丝发热，之后进一步由热传递将热量传递至料筒7，整个加热的过程中，是电能转化为热能；而在本实施例中，是在加热的过程中，借助高速变化的高频电流产生的交变磁场，使料筒7产生涡流，进而让料筒7自身发热，进而达到加热熔体的目的，整个加热过程中，磁能转化为热能，电磁加热产生的热传递损失极小，而且加热迅速，提高加热效率，同时，电磁加热箱体的外壳采用绝缘材料制成，不会受到高压的干扰，进而避免纺丝设备的元器件的损坏，延长设备的使用寿命。而本实施例中的对料筒7的预设加热温度是经过各种熔体的加热温度数据训练出来的模型产生的，即将需加热的熔体种类作为输入，模型在接收到输入后，通过在线算法推算得出加热温度作为输出，温度显示器在接收到输出后将其作为预设温度。由于采用了模型调用在线算法来输出预设温度的方式，相比于现有的凭借经验来确定加热温度阈值的方式，减小了人为的经验误差，提高了预设加热温度的精确性。

实施例二

为了方便理解，参考图3，本发明实施例二提供了一种基于在线算法的交变磁场的熔体加热方法，应用实施例一的基于在线算法的交变磁场的熔体加热装置，包括以下步骤：

步骤1：通过压杆44将夹紧板41向电磁加热箱体2内壁拉近后，将电磁加热箱体2套在料筒7外侧，按照预设的电磁加热箱体2与料筒7的相对位置调整完毕后，松开压杆44，使得夹紧板41在可拉伸弹簧的形变作用下抵靠在料筒7外壁，从而固定电磁加热箱体2与料筒7的相对位置；

步骤2：通过电磁加热控制器1将三相交流电整流转变为直流电后，再将直流电转换为高频低压电流后，高频低压电流通入螺旋电磁线圈3中，产生感应涡流，从而对料筒7进行加热。

进一步地，在步骤2中的所述三相交流电的电压为380V，电流频率为50HZ或60HZ；高频低压电流的电压为380V，电流频率为10～30KHZ。

进一步地，还包括步骤3：通过温度传感器5采集电磁加热箱体2的温度，并通过温度显示器6进行显示，当所采集的温度大于预设的预设温度时，则驱动报警器通过扬声器进行警报声音提醒，从而通知工作人员调整电磁加热控制器1的电流频率以控制加热温度。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。