Un riscaldatore a cartuccia è un elemento riscaldante industriale a forma di tubo che può essere inserito in fori praticati. I riscaldatori a cartuccia forniscono un riscaldamento localizzato e preciso e sono comunemente utilizzati nell'industria dei processi di riscaldamento. In genere, i riscaldatori a cartuccia vengono utilizzati per riscaldare un blocco di metallo dall'interno e possono essere prodotti su misura con una densità di potenza specifica in base ai requisiti dell'applicazione.
I riscaldatori a cartuccia sono utilizzati più frequentemente per il riscaldamento di parti metalliche mediante inserimento in fori praticati. Per facilitarne l'installazione, i riscaldatori sono realizzati con dimensioni leggermente inferiori rispetto al loro diametro nominale.
Come funziona un riscaldatore a cartuccia?
Un riscaldatore a cartuccia è costituito da una bobina di resistenza avvolta attorno a un nucleo ceramico circondato da un dielettrico e racchiuso in una guaina metallica. Il calore alimentato trasferito attraverso la bobina alla guaina provoca il riscaldamento della guaina stessa. Questo calore viene quindi trasferito alla parte metallica interna che richiede calore.
Per inserire un riscaldatore a cartuccia in un'applicazione a bassa o media temperatura (600 °F o meno), di solito sono sufficienti trapani per uso generico per praticare i fori. È possibile praticare fori da 0,003" a 0,008" oltre le dimensioni nominali del trapano, ottenendo accoppiamenti da 0,009" a 0,014". Sebbene questo accoppiamento sia leggermente più largo di quanto consentirebbe un trasferimento di calore ottimale, facilita l'installazione e la rimozione dei riscaldatori a cartuccia, in particolare quelli con guaine lunghe. A densità di potenza elevate, un accoppiamento stretto è molto più importante. I fori devono essere praticati e alesati piuttosto che semplicemente forati con una punta per uso generico. Con un accoppiamento più stretto, il riscaldatore funzionerà a temperature più basse e avrà una durata maggiore.
Quali sono le temperature di esercizio di un riscaldatore a cartuccia?
I riscaldatori a cartuccia possono funzionare a densità di potenza basse, medie e alte. Sono progettati per resistere a temperature di esercizio fino a 1400 °F. Tuttavia, la temperatura di esercizio ottimale dipenderà dall'applicazione per la quale si utilizza il riscaldatore a cartuccia.
È inoltre importante notare che esistono diversi fattori, quali la densità di potenza del riscaldatore a cartuccia, la tenuta della cartuccia all'interno del foro e la conducibilità termica del materiale da riscaldare, che possono influire sulla temperatura effettiva di un riscaldatore industriale e sulla temperatura monitorata di un materiale durante il ciclo di riscaldamento. Per applicazioni ad alta temperatura, come quelle superiori a 1000 °F, si raccomandano guaine in incoloy per garantire il massimo trasferimento di calore e la massima durata.
È inoltre importante considerare la terminazione elettrica di una cartuccia in relazione alla temperatura di esercizio. Quando i riscaldatori a cartuccia vengono utilizzati a temperature relativamente elevate, i terminali elettrici devono essere diversi dai comuni cavi conduttori per alte temperature oppure la cartuccia deve essere progettata in modo tale che la temperatura intorno ai cavi conduttori sia mantenuta a un livello inferiore al limite di temperatura del cavo conduttore.
A cosa servono i riscaldatori a cartuccia?
I riscaldatori a cartuccia sono utilizzati più frequentemente per riscaldare stampi, piastre, matrici e altre parti metalliche mediante inserimento in fori praticati. Possono essere utilizzati anche in applicazioni di immersione in liquidi. Di seguito sono riportati alcuni esempi di applicazioni specifiche:
- Riscaldamento di gas e liquidi
- Stampi a canale caldo
- Stampaggio a caldo
- Presse di laminazione
- Apparecchiature mediche
- Semiconduttori
- Stampaggio di materie plastiche
- Apparecchiature scientifiche
Regolatori di temperatura e sensori per riscaldatori a cartuccia
Anche il sensore per il controllo della temperatura è un fattore importante e deve essere posizionato tra la superficie di lavoro del pezzo e i riscaldatori. La temperatura del pezzo a circa 1/2" di distanza dai riscaldatori viene utilizzata per selezionare la densità di potenza massima consentita dal grafico. Il controllo della potenza è un fattore importante nelle applicazioni ad alta densità di potenza. Il controllo on-off è spesso utilizzato, ma può causare ampie escursioni di temperatura nel riscaldatore e nelle parti di lavoro. I controlli di potenza a tiristori sono utili per prolungare la durata dei riscaldatori ad alta densità di potenza, poiché eliminano efficacemente i cicli on-off. Esistono diversi regolatori di temperatura e sensori che è possibile utilizzare a seconda dell'applicazione. Uno dei tipi di sensori più diffusi per le applicazioni con riscaldatori a cartuccia sono i sensori di temperatura a montaggio in superficie.
Thyristor power controls are valuable in extending the life of high Watt density heaters, since they effectively eliminate on-off cycling. There are a variety of temperature controllers and sensors one can use depending on the application. One of the more popular sensor types for cartride heater applications are the surface mount temperature sensors. Termocoppia, RTD o Termistori sono disponibili con un supporto adesivo o con la possibilità di essere cementati alla superficie da riscaldare.
Sono disponibili anche sensori di temperatura di tipo magnetico e con montaggio in superficie. I regolatori di temperatura digitali sono disponibili in diverse dimensioni con molte opzioni di uscita e ingresso. Gli ingressi termocoppia e RTD sono i più diffusi con un'uscita a impulsi in corrente continua. Le uscite a impulsi in corrente continua consentono all'utente di passare a un relè più grande per commutare il carico del riscaldatore e utilizzare un controllo proporzionale anziché un controllo on/off che può ridurre la durata del riscaldatore.
Scegli il riscaldatore giusto
Riscaldatori a cartuccia con diametro di 1/4"
I riscaldatori a cartuccia ad alta densità di potenza della serie OMEGALUX™ CIR sono prodotti secondo i più elevati standard industriali utilizzando solo materiali di prima qualità. Sono stati progettati per durare più a lungo e superare qualsiasi altro riscaldatore a cartuccia di altre marche sia in applicazioni di laboratorio che industriali. La loro struttura resistente offre un'elevata resistenza dielettrica e resistenza agli urti e alle vibrazioni.
Riscaldatori a cartuccia con diametro di 1/2"
I riscaldatori a cartuccia ad alta densità di potenza della serie OMEGALUX™ CIR sono particolarmente adatti per l'uso in applicazioni che coinvolgono stampi, matrici, piastre, piastre riscaldanti e operazioni di sigillatura.
Riscaldatori a cartuccia con diametro di 3/8"
I riscaldatori a cartuccia ad alta densità di potenza della serie OMEGALUX™ CIR sono particolarmente adatti per l'uso in applicazioni che coinvolgono stampi, matrici, piastre, piastre riscaldanti e operazioni di sigillatura. Sono disponibili in lunghezze da 1 a 24".
Riscaldatori a cartuccia con diametro di 3/4"
I riscaldatori a cartuccia ad alta densità di potenza della serie OMEGALUX™ CIR sono particolarmente adatti per l'uso in applicazioni che coinvolgono stampi, matrici, piastre, piastre riscaldanti e operazioni di sigillatura. Sono disponibili in lunghezze da 2 1/4" a 48".
Riscaldatori a cartuccia per impieghi gravosi
I riscaldatori a cartuccia per impieghi gravosi della serie C OMEGALUX™ sono particolarmente adatti per l'uso in applicazioni che prevedono piastre riscaldanti, stampi, matrici, piastre e riscaldamento di contenitori.
Riscaldatori elettrici per prigionieri
I riscaldatori della serie CBH sono costituiti da robusti elementi tubolari rivestiti in metallo combinati in modo omogeneo con un manicotto metallico accuratamente dimensionato per garantire un gioco adeguato e facilitare l'inserimento in fori di dimensioni standard, in modo che bulloni o prigionieri di grandi dimensioni possano essere rapidamente espansi e serrati con una chiave inglese, fornendo una "tenuta a caldo" quando sono freddi. Utili nell'assemblaggio di grandi compressori, presse, turbine, blocchi stampo, cilindri, testate motore, recipienti a pressione, ecc. Il riscaldamento rapido è importante per evitare la dispersione di calore del metallo circostante. I riscaldatori CBH sono generalmente utilizzati in set per consentire il serraggio uniforme delle parti di accoppiamento.
Domande frequenti
Determinazione della densità di potenza
Il termine "densità di potenza" si riferisce alla portata termica o al carico superficiale. È il numero di Watt per pollice quadrato di superficie riscaldata. Ai fini del calcolo, i riscaldatori a cartuccia di serie hanno una lunghezza non riscaldata di 1/4" a ciascuna estremità. Pertanto, per un riscaldatore da 1/2" x 12" con una potenza nominale di 1000 Watt, il calcolo della densità di potenza sarebbe il seguente:
Densità di potenza = W / (Π x D x HL)
Dove:
W= potenza = 1000 W
Π = pi greco (3,14)
D= Diametro = 0,5 pollici
HL = Lunghezza riscaldata = 11,5 pollici
Densità di potenza = 1000/(3,14 x 0,5 x 11,5) = 55 W/pollice
La maggior parte delle applicazioni non richiede il massimo watt/pollice². Utilizzare una densità di potenza solo quanto necessario. Sfruttate il margine di sicurezza fornito utilizzando valori inferiori al massimo consentito. Scegliete riscaldatori per ambienti che garantiscano una distribuzione del calore più uniforme piuttosto che la potenza massima possibile per riscaldatore.
A densità di potenza medie, i trapani per uso generico sono solitamente adeguati per praticare fori. In genere, il risultato è la formazione di fori da 0,003" a 0,008" oltre le dimensioni nominali del trapano, con accoppiamenti da 0,010" a 0,015". Naturalmente, dal punto di vista del trasferimento di calore è preferibile un accoppiamento più stretto, ma accoppiamenti leggermente più larghi facilitano l'installazione e la rimozione dei riscaldatori a cartuccia, specialmente quelli lunghi. Si consiglia di praticare fori completi che passano attraverso il pezzo per facilitare la rimozione del riscaldatore. Dopo la foratura, pulire o sgrassare il pezzo per rimuovere i lubrificanti da taglio.
In caso di elevate densità di potenza, i fori devono essere forati e alesati, piuttosto che semplicemente forati fino al diametro finale con una punta per uso generico. In caso di elevate densità di potenza, è importante un accoppiamento stretto. L'accoppiamento è la differenza tra il diametro minimo del riscaldatore e il diametro massimo del foro. Ad esempio, con un diametro di 1/2", un riscaldatore a cartuccia OMEGALUX misura in realtà 0,498" più 000" meno 0,005". Se questo riscaldatore viene inserito in un foro che è stato forato e alesato con un diametro di 0,503" - 0,493" = 0,010").
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