Картриджный нагреватель представляет собой трубчатый мощный промышленный джоулевый нагревательный элемент, используемый в промышленности технологического нагрева, обычно изготавливаемый по индивидуальному заказу с определенной плотностью ватт [1] в зависимости от его предполагаемого применения. [2] Компактные конструкции способны достигать плотности ватт до 50 Вт/см² [3], тогда как некоторые специальные высокотемпературные конструкции могут достигать 100 Вт/см². [4]
Картриджные нагреватели используются во многих приложениях, [5] таких как:
Конструкцию картриджного нагревателя можно разделить на 7 основных частей:
Нагревательная спираль представляет собой фактическое сопротивление, на котором возникает электрическая нагрузка. Наиболее распространенным типом металлического сплава, используемого для этой цели, является смесь никеля и хрома, также известная как нихром . Нихромовая проволока намотана на керамический сердечник, а количество витков на дюйм варьируется в зависимости от требуемой плотности ватт. Потенциал от источника переменного тока, который может быть двухфазным или трехфазным, протекает через спиральную нихромовую проволоку, нагревая проволоку, которая, в свою очередь, нагревает оболочку нагревателя картриджа.
Изоляция используется для предотвращения контакта нихромовой катушки с оболочкой, что может привести к заземлению сопротивления и вызвать катастрофическое короткое замыкание, приводящее к расплавлению оболочки и серьезному выходу оборудования из строя. Повреждения можно уменьшить, установив цепь прерывания замыкания на землю. Чтобы катушка не касалась оболочки, катушку вставляют в оболочку и сразу же заполняют оксидом магния (MgO). Чтобы обеспечить заполнение MgO пустого пространства между оболочкой и катушкой, картриджный нагреватель заполняется в условиях вибрации.
Оболочка — это часть картриджного нагревателя, которая контактирует с нагреваемым материалом или веществом. В зависимости от типа применения, например, в сильнокислых или агрессивных средах, используются несколько металлических сплавов. Наиболее распространенными типами оболочек являются нержавеющая сталь 304 , нержавеющая сталь 316 и инколой 800. Инколой имеет самый высокий температурный класс и считается суперсплавом .
После заполнения патронного нагревателя MgO на открытый конец патронного нагревателя (куда была введена нихромовая спираль) накладывают уплотнение. Это предотвращает выход змеевика и MgO наружу, а также предотвращает попадание в нагреватель таких загрязнений, как пластиковый мусор, воздух или влага.
Поскольку картриджные нагреватели устанавливаются на самые разные машины, производители должны проектировать нагреватели с учетом определенных зазоров. [6] Картриджные нагреватели могут заканчиваться выводами прямо или под прямым углом. Кроме того, производители должны следить за тем, чтобы выводы не подвергались воздействию температур, превышающих максимально допустимые значения для провода. Чтобы предотвратить повреждение провода от температуры, движения или загрязнения, его можно защитить металлическим кабелепроводом, металлической оплеткой или силиконовыми втулками. [7]
В зависимости от зазора и конструкции машины, куда будет вставлен картриджный нагреватель, тип используемой проволоки будет различаться. Стекловолокно обычно используется для картриджных нагревателей и других высокотемпературных устройств, таких как автомобильные жгуты проводов и промышленное оборудование. Другими используемыми вариантами являются стекловолокно, пропитанное силиконом , и силиконовая резина .
Некоторые из наиболее распространенных модификаций картриджных нагревателей включают: [8]
