Heizpatrone - Cartridge heater
| Heizpatrone | |
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 Von oben nach unten: Quadratische Heizpatrone, Heizpatrone mit NPT-Gewindeanschluss (kegeliges Gewinde), Heizpatrone "Mini".
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| Industrie | Prozessheizung |
Eine Heizpatrone ist ein rohrförmiges, hochbelastbares, industrielles Joule-Heizelement , das in der Prozessheizungsindustrie verwendet wird und normalerweise auf eine bestimmte Wattdichte basierend auf seiner beabsichtigten Anwendung kundenspezifisch hergestellt wird. Kompakte Designs können eine Wattdichte von bis zu 50 W/cm² erreichen, während einige spezielle Hochtemperaturdesigns 100 W/cm² erreichen können.
Anwendungen
Heizpatronen sind in vielen Anwendungen nützlich, wie zum Beispiel:
- Siegelleisten
- Torpedoheizungen für Spritzguss
- Spritzgussverteiler
- Massenspektrometer
- Gummiformteil
- Lebensmittelproduktion
- Tauchbeckenheizung
- HLK-Kompressoren
- Brennstoffzellen
- Halbleiter
- Medizinische Geräte
- Sensormessgeräte
- Extrusion
- Druckguss
- Schmelzklebstoffe
- Heißverstemmung / Locher
- Kunststoffschweißen
- Flüssigkeitsheizung
- 3D-Drucker
Kalte Heizpatrone
Heiße Heizpatronen
Konstruktion
Der Aufbau einer Heizpatrone kann in 7 Hauptteile unterteilt werden:
- Heizschlange
- Isolierung
- Mantel
- Abdichtung
- Beendigung
- Anschlusskabeltyp
- Wattdichte
Heizschlange
Die Heizwendel ist der eigentliche Widerstand, an dem die elektrische Belastung auftritt. Die hierfür am häufigsten verwendete Metalllegierung ist ein Nickel-Chrom-Gemisch, auch Nichrom genannt . Der Nichrom-Draht ist um einen Keramikkern gewickelt und die Anzahl der Spiralen pro Zoll variiert je nach gewünschter Wattdichte. Potenzial von einer Wechselstromquelle, die entweder zweiphasig oder dreiphasig sein kann, fließt durch den gewendelten Nichromdraht und erwärmt den Draht, der wiederum die Heizpatronenhülle erwärmt.
Isolierung
Eine Isolierung wird verwendet, um zu verhindern, dass die Nichrom-Spule den Mantel berührt, ein Ereignis, das den Widerstand erden würde und einen katastrophalen Kurzschluss verursachen könnte, der zu einem geschmolzenen Mantel und einem größeren Geräteausfall führen könnte. Schäden können durch die Installation einer Erdschluss-Unterbrechungsschaltung gemildert werden. Um zu verhindern, dass die Spule die Hülle berührt, wird die Spule in die Hülle eingeführt und sofort mit Magnesiumoxid (MgO) gefüllt . Um sicherzustellen, dass das MgO den leeren Raum zwischen der Hülle und der Spule füllt, wird die Heizpatrone unter Vibration gefüllt.
Mantel
Die Ummantelung ist der Teil der Heizpatrone, der mit dem zu erwärmenden Material oder Stoff in Kontakt kommt. Abhängig von der Art der Anwendung werden verschiedene Metalllegierungen verwendet, beispielsweise in stark sauren oder korrosiven Umgebungen. Die gebräuchlichsten Arten von Ummantelungen sind Edelstahl 304, Edelstahl 316 und Incoloy 800. Incoloy hat die höchste Temperaturbewertung und gilt als Superlegierung .
Abdichtung
Nachdem die Heizpatrone mit MgO befüllt wurde, wird das offene Ende der Heizpatrone (wo die Nichrom-Spule eingeführt wurde) versiegelt. Dadurch wird verhindert, dass die Spule und das MgO austreten, sowie das Eindringen von Verunreinigungen wie Kunststoffablagerungen, Luft oder Feuchtigkeit in das Heizgerät.
Beendigung
Da Heizpatronen in einer Vielzahl von Maschinen installiert sind, müssen die Hersteller die Heizpatronen so auslegen, dass sie bestimmte Abstände einhalten. Die Heizpatronen können mit geraden oder rechtwinklig herausgeführten Leitungen abgeschlossen werden. Außerdem müssen die Hersteller darauf achten, dass die Leitungen keinen Temperaturen ausgesetzt werden, die über der maximalen Nennleistung des Anschlusskabels liegen. Um Beschädigungen des Anschlusskabels durch Temperatur, Bewegung oder Verschmutzung zu vermeiden, kann das Anschlusskabel mit einem Metallschlauch, Metallgeflecht oder Silikonhüllen geschützt werden.
Anschlusskabeltyp
Je nach Freiraum und Ausführung der Maschine, in die die Heizpatrone eingesetzt wird, variiert die Art des verwendeten Drahtes. Fiberglas wird häufig für Heizpatronen und andere Hochtemperaturanwendungen wie Fahrzeugkabelbäume und Industrieanlagen verwendet. Weitere Varianten verwendet werden , sind Silikon imprägniertes Fiberglas und Silikonkautschuk .
Anpassungsoptionen
Einige der gebräuchlicheren Anpassungen von Heizpatronen umfassen:
- Interne Thermoelemente
- Flansche
- Gewindebuchsen
- Epoxid-Dichtungen
- Anschlussoptionen für Ableitungskabel
- Glimmerbandleitungen
- Geflecht oder Rüstung aus Edelstahl
- Versiegelung des Bleibereichs
- Verteilte Leistung
- No-Heat-Sektionen
- Dreiphasiger Aufbau
- Doppelspannung
- Zonenheizer
- Quadratische Heizpatronen