具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例

为解决现有技术中存在的原材料加热与载荷传递无法协同工作的技术问题，参考图1-图4所示，本发明实施例提供一种旋转感应加热装置，包括：载荷传递轴1，设有用于容纳原料容器的空腔11；原料容器，用于放置金属原材料；具有冷却通道的感应加热线圈10，包括：金属管，用于绕设在空腔外以加热空腔内的原料容器，位于载荷传递轴与原料容器之间的空腔内以当载荷传递轴转动时金属管随载荷传递轴转动；冷却通道，设于金属管的中空结构内，用于冷却金属管，冷却通道的进口和出口分别设有导电连接管8；以及水冷导电装置，包括：壳体，用于通过轴承套设于载荷传递轴外侧；环形轨道，用于设于壳体内，设有导电部；导电滑环13，与导电连接管的侧部密封连接，设于环形轨道内并与导电部滑动接触，导电滑环的远离金属管的一侧与环形轨道滑动密封连接；以及冷却水环形槽6，位于壳体与导电滑环的远离金属管的一侧之间，用于与导电连接管的端部连通以使冷却通道与冷却水环形槽连通。

从而，通过在载荷传递轴旋转的同时，通过具有冷却通道的感应加热线圈实现了对空腔中金属原料的加热和对冷却通道的感应加热线圈的冷却，通过水冷导电装置实现了对具有冷却通道的感应加热线圈的导电和冷却水循环冷却，从而，本发明实施例解决了现有技术中存在的原材料加热与载荷传递无法协同工作的技术问题。

具体地，参考图1所示，旋转感应加热装置包括载荷传递轴1，可选地，载荷传递轴具有用于放置原料容器的空腔11，载荷传递轴包括用于将空腔打开的端盖。可选地，空腔设于存放部内，端盖与载荷传递轴存放原料容器的部分可拆卸连接，便于取放原料容器；为便于取放原料容器，可选地，原料容器为管状结构；可选地，原料容器采用Al₂O₃陶瓷材质，从而可使原料容器的耐温达到1000℃以上，便于加热钢、钛、镍合金等高熔点金属材料。可选地，载荷传递轴由40Cr等高强钢制造，经调质处理，用于承载扭矩和轴向力。

载荷传递轴采用两段式设计，方便原料容器安装。芯管采用Al₂O₃陶瓷制造，满足钢、钛、镍等高熔点金属材料加热至1000℃的耐热要求。装置运作时，原料容器随载荷传递轴一起旋转，原料容器在工作过程中不承载扭矩与轴向力，仅用于容纳经感应加热后的高温金属原材料。

容纳金属原材料的原料容器由陶瓷加工成管状，安置于载荷传递轴内部。感应加热线圈位于原料容器与载荷传递轴的间隙之间，线圈主体设计为中空结构，选材为紫铜，装置运作时，感应加热线圈与载荷传递轴一起旋转，并通过导电连接管与水冷导电装置连接。水冷导电模块同轴安装于载荷传递轴外围，其主要功能是在装置运作时，实现轴体动态旋转条件下的导电与循环冷却功能。

载荷传递轴与原料容器之间的空腔11内设有具有冷却通道的感应加热线圈10，感应加热线圈套在原料容器外，或者说，感应加热线圈的金属管绕在原料容器外。具体地，感应加热线圈包括绕设在原料容器外的金属管和位于金属管中空结构内的冷却通道。从而，感应加热线圈可以通过对金属管通电，在载荷传递轴旋转的情况下，通过旋转感应加热原料容器；又可以在加热原料容器之后通过金属管内的冷却通道用冷媒介质冷却金属管。

为了在载荷传递轴旋转的情况下，实现感应加热线圈的加热和冷却功能；冷却通道的进口和出口分别通过导电连接管与水冷导电装置连接。

具体地，参考图1所示，载荷传递轴的侧壁开设有孔，感应加热线圈10的进口通过载荷传递轴的侧壁的孔连有进口导电连接管，感应加热线圈的出口通过载荷传递轴的侧壁的孔连有出口导电连接管，可选地，进口导电连接管与第一水冷导电装置2连接；出口导电连接管与第二水冷导电装置3连接；从而，通过第一水冷导电装置和第二水冷导电装置实现了对感应加热线圈的加热和冷却。

导电连接管选择具有较高强度和导电性能的钨铜合金制造，设计为中空结构，一端位于载荷传递轴内部，载荷传递轴与感应线圈上下导电接口采用螺纹连接，另一端位于载荷传递轴外部，与导电滑环采用螺纹连接。导电滑环为环状结构，选材为钨铜合金；两个导电滑环除与导电连接管连接外，导电滑环整体还位于环状轨道内部。环形轨道上侧和下侧安装的钨铜合金材质的导电滚针，运作时，载荷传递轴旋转带动感应线圈与导电连接管旋转，导电连接管带动导电滑环在环状轨道内部旋转，从而实现感应线圈的旋转协同运动。

可选地，第一水冷导电装置和第二水冷导电装置的结构相同，以第一水冷导电装置为例，包括壳体；参考图3所示，壳体依次通过轴承17和绝缘套筒16与载荷传递轴1的外侧连接，可选地，所述轴承为隔离轴承。从而，可使载荷传递轴转动时，壳体可以保持相对静止。

可选地，壳体包括导电端盖14以及固定导电底座15，固定导电底座15设有环形轨道，固定导电底座15用于与导电端盖14可拆卸连接。

环形轨道上设有导电部用于与导电连接管连接从而为感应加热线圈供电。

进一步的，所述导电部包括：

多个导电滚针，用于与导电滑环滑动接触，所有的导电滚针均匀分布在环形轨道上。

参考图2所示，可选地，导电部包括环形轨道的上侧和下侧分别设有的由多个导电滚针9均匀分布成的环形结构；导电连接管通过导电滑环设于环形轨道内；导电滑环13的上侧与环形轨道上侧的导电滚针滑动接触，导电滑环13的下侧与环形轨道下侧的导电滚针滑动接触，从而，导电连接管在载荷传递轴的带动下转动时，带动导电滑环在环形轨道内以载荷传递轴为旋转中心旋转，从而实现在载荷传递轴旋转的状态下为感应加热线圈加热。

可选地，导电滑环的远离金属管的一侧通过环形密封圈与环形轨道滑动密封连接。

参考图4右侧所示，导电滑环的右侧设有密封圈12，从而使导电滑环与环形轨道滑动密封连接。

由于加热时流经感应线圈的高频交变电流较大，必须对感应线圈进行冷却，避免线圈在焦耳热作用下高温熔化，因此必须考虑线圈的冷却功能。本发明实施例可实现线圈在旋转运动状态下的实时冷却与导电两项功能。①冷却功能：当高压冷却水通过固定导电座上的冷却水进口进入冷却水环形槽，冷却水环形槽内的冷却水在压力作用下进入导电连接管，经导电连接管流进感应加热线圈内部，然后从感应加热线圈出水口流入另一冷却水环形槽内，最后从另一固定导电座上的出水口流出，完成一次冷却循环。当导电滑环旋转时，其侧壁的孔一直处于环形水槽空间内，不影响冷却水的流入与流出，因此可实现旋转感应线圈的实时冷却。②导电功能：固定导电座、导电滚针、导电滑环、连接管、感应线圈连接组成电流回路，整个电路通过绝缘套筒与载荷传递轴隔离。在导电滑环旋转时，通过导电滚针的滚动接触实现导电滑环与固定导电座之间的动态导电，通过冷却水路的冷却水对电流回路进行实时冷却。

为了便于感应加热线圈在加热后的冷却。可选地，壳体还设有冷却水环形槽6；冷却水环形槽设于壳体与导电滑环外侧之间，为了防止冷却水环形槽内的液体进入环形轨道，所述导电滑环13靠近冷却水环形槽内的一侧与环形轨道通过环形密封圈滑动密封连接，从而使在导电滑环转动的情况下防止了冷却水环形槽中的液体进入环形轨道。

导电连接管的自由端从导电滑环的远离金属管的一侧穿出以用于与冷却水环形槽连通。

为了便于供水，壳体还设有冷却水进口4和冷却水出口5，冷却水进口和冷却水出口分别通过冷却水环形槽与进口导电连接管连通，导电连接管从导电滑环靠近冷却水环形槽内的一侧穿出或者在导电滑环上开设连接通道7，从而实现冷却水进口与进口导电连接管连通，冷却水出口与出口导电连接管连通(所有靠近冷却水环形槽内的连接结构均设置密封结构)，从而当冷却水充满冷却水环形槽后，在水压的作用下冷却水进口通过冷却水环形槽与冷却水进口连通；而后在水压的作用下，感应加热线圈通过冷却通道后经过冷却水环形槽与冷却水出口连通。

从而，通过水冷导电装置、感应加热线圈10和导电部的设置，实现了原材料加热与载荷传递的协同进行，即在不影响载荷传递轴旋转的情况下，实现了对载荷传递轴中的原料容器的加热和冷却。

工作过程如下：启动冷却功能，冷却水流经冷却通道对装置进行冷却；②开启送料，粉末、颗粒、屑、丝、棒体等形式的金属原材料充满原料空腔；③启动载荷传递轴，轴体旋转(可同时施加轴向力)；④启动感应加热功能，对陶瓷芯管内部金属原材料进行加热，完成送料过程原材料的快速加热与轴向载荷的传递。由于装置采用了Al₂O₃耐高温陶瓷芯管及冷却设计，加热温度可达1000℃以上，满足钢、钛、镍等高熔点合金的增材成形送料过程的快速预热及后续加工要求。

结束时：①关闭感应加热功能，停止加热；②停止载荷传递轴旋转动作；③待整个装置冷却至室温后停止送料；④关闭冷却功能。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。