Плоские нагреватели

22.06.2021

Если стержневые ТЭНы не подходят, выбирают плоские электронагреватели.

Их используют на термопластавтоматах, экструдерах, машинах для литья пластмассы, шкафах термической сушки,  гладильных агрегатах и прочем оборудовании, где нужно создавать стабильную температуру.

Продукция может иметь квадратную, прямоугольную, П- и Г-образную форму. При необходимости мы разрабатываем сложную конфигурацию, которая в наилучшей мере решает поставленную задачу. Такое разнообразие объясняется желанием увеличить КПД, что возможно, если ТЭН будет соответствовать конфигурации нагреваемой плоскости. 

О промышленных нагревателях в целом

Нагреватели, выпускаемые для производственных целей, используют резистивные элементы в виде проволоки, ленты. Термический диапазон, который способен поддерживать ТЭН, зависит от составляющих компонентов и условий эксплуатации. Следует учитывать, что на некоторые позиции оказывает пагубное влияние повышенный пылевой фон,  избыточная влажность, регулярные вибрационные воздействия.

Нагревательный комплект состоит из резистивного компонента,  изолирующего материала, корпуса и контактного подключения. Мы изготавливаем нагреватели под заказ с созданием проектного чертежа и расчётами, учитывая  необходимость разработки продукции под требования клиентов.


1_1.jpeg

Задать вопрос

Токопроводящий элемент

Для подачи напряжения с целью дальнейшего подогрева деталей применяют материал, который умеет выдерживать без разрушения высокое термическое воздействие. Чаще всего это нихромовая проволока и аналог из медно-марганцевого сплава.

Они обладают значительным удельным сопротивлением, медленно окисляются в ходе функционирования, плавятся при температурах, которые значительно выше рабочего диапазона (нихром теряет свои свойства при t=+1400˚C, медно-марганцевый состав – при t>1100˚C). Что касается расхода материалом, то меди требуется на изготовление нагревателей больше, чем хрома или никеля.

Идея по использованию сплавов возникла давно и до сих пор проводятся изыскания, чтобы получить резистентные компоненты, которые окажутся недорогими, термостойкими, тугоплавкими. Оптимизация затрат на экономное использование хрома и никеля была сделана с помощью железа. Цена снизилась, с ней вместе – и показатель пластичности и длительности применения.

Когда придумали фехралевый спиральный элемент, для которого использовали специально подобранные пропорции алюминия, железа и хрома, получили запроектированные показатели термической устойчивости ТЭНов. Но пришлось пожертвовать показателем плотности, который у фехраля оставляет желать лучшего.

На сегодняшний день были сделаны выводы: чтό бы ни применяли в деле компоновки материалов для токопроводящих решений, в каждом отыщется 1-2 недостатка, которые будут снижать общий эффект от применения. Создание многокомпонентных составов устранило слабые стороны меди никеля и фехраля, поэтому качество нагрева стало более стабильным.

Изоляция

Миканит изготавливают из тонких слюдяных листков, поочерёдно склеиваемых смолой (полимерным лаком). Количество слоёв определяется достижением нужной толщины. Материал бывает прессованным или без прессования.

Миканит служит изолятором в нагревателях. Он не расслаивается, сохраняя плотную структуру при воздействии температур. Выдерживает деформации без порчи, применяется в виде самостоятельного изолятора оборудования или в комплекте ТЭНов. Когда нужно повысить прочность слюдяного продукта, приклеивают с обеих сторон пластины микалентную бумагу.

Корпусная часть

Недорогие виды нагревателей из миканита сделаны без металлического корпуса: роль обкладки выполняет изолятор, а сам комплект состоит из слюдяной пластины, проволочного токоприёмника и контактного подключения выводов. Имея малую прочность, такой вариант ТЭНа востребован в ограниченной области применения.

Гораздо чаще  применяют аналоги в металлическом корпусе, при этом стоимость их уже будет выше. Металл служит защитным элементом и показывает, какой максимально возможное значение температуры он выдерживает. Для эксплуатации устанавливают рабочий термический диапазон, который на 10-15% ниже граничного показателя нагрева.

Стальной корпус из нержавейки не окисляется, нейтрален к нагрузке, вибрации, контактному действию, равномерно передаёт тепловой фон. Миканитовая изоляция блокирует попадание тока на наружную часть нагревателя.

Если выбирать продукцию с керамическим корпусом (он же выполняет и роль диэлектрика), то полýчите значительную прочность. Но в материале отсутствует пластичность, поэтому ТЭНы делаются определённой конфигурации и размеров.
Для производства с высокими требованиями к термоустойчивости  изготавливают углеграфитовые нагреватели. Они оставляют далеко позади себя сталь алюминий, керамику и миканит, так как способны функционировать в режиме +2000˚-+2800˚С (критичное значение достигает  +3000˚С).

Виды нагревателей

Изделия отличаются видом изолятора. В зависимости от выбранного материала нагреватели выпускают разной толщины. Чем она меньше, тем лучше и быстрее переходит передача тепловой энергии объекту.

Плоский миканитовый

1.jpg

ТЭН имеет 5-тислойную структуру. Снаружи сделана оболочка из металла, под ней находятся 2 обкладки из миканита, а внутри помещена резистентная нихромовая  лента, чувствительная к действию тока. Удобство крепежа выражено в определённом количестве сквозных отверстий. Использование термопары поможет определить точный показатель нагрева (она предлагается в нескольких конструктивных вариациях).

Керамический

2.jpg

Используется для плоских и цилиндрических деталей. Резистивная проволока располагается в продольно выполненных отверстиях. Способность к плавному изгибу используется для плотного обхвата нагреваемых поверхностей. Позиции, имеющие защитный кожух из нержавеющей стали (алюминия), получают дополнительную защиту для внутреннего содержимого. В них делают отверстия, чтобы крепче  фиксировать ТЭН на округлой поверхности. Контактные выводы  производят из термостабильного провода, дополненного элементами из керамики.

Алюминиевый

3.jpg

Производится в индивидуальном порядке, чтобы продублировать все контуры и отверстия детали, под которую он предназначен. Может быть круглым, квадратным, прямоугольным. Угол загиба делается в том случае, когда  это обусловлено определёнными условиями размещения. С помощью литых ТЭНов удаётся собрать большую конструкцию нагрева. При монтаже применяют термостойкую пасту, конечная фиксация производится  зажимами и другими типами крепежа.

Миканитовый плоский, без обкладки из металла

4.jpg

Выполняет одновременно 2 функции: служит корпусом и является изолирующим слоем. Невысокая цена определяет повышенную потребность в продукции. Требуют бережного отношения, так как не имеют надёжного корпуса.

Состоит из пластин, которые прошли стадию опрессовки при жёстких термических условиях, благодаря чему ТЭН становится жаропрочным, с повышенной теплоотдачей. Крепится прижимными пластинами. Располагается в тех местах, где отсутствует механическая  и ударная нагрузка, а также повышенная влажность. Не допускается попадание на поверхность нагревателя расплава, так как изоляция и корпус выполнены из слюдопласта.

 Металлический плоский нагреватель (миканит) 

 Керамический нагреватель 

 Алюминиевый нагреватель 

Миканитовый нагреватель со слюдой

Линейные размеры, B и L, м

0,02 – 1

0,04 - 1

0,05 – 0,4

0,12 – 1,2

0,025 – 1

0,04 – 0,5

0,02 – 1

0,040 - 1

Толщина, мм

3-4

12

12-14

3-4

 Удельная мощность, Вт/см2

4

9

2

4

 Напряжение в сети, В

12 - 400

 Max рабочая температура, оС 

350

500

400

400

Тип нагрева

Лента токопроводящая

Проволока резистивная

ТЭН электрический

Лента токопроводящая

Использование термопары

делается

делается

не всегда

делается

Отверстия

да

Вид подключения

1-11

1, 4 (на коробе), 5, 6, 8

1, 4, 8

1

Добавочные элементы

Пластина для прижатия, система креплений

Система креплений

Пластина для прижатия, защитный кожух

О схемах подключения

Самое большое количество предложений по монтажу получили миканитовые нагреватели в металлическом корпусе. Рассмотрим более подробно.

 TPNew1-01-1-1.png №1. Термостойкий провод. Выдерживает значения до +600˚С. При желании добавляется  изоляция бусами из керамики или силиконом. Провод располагается в самом нагревателе или подсоединяется в вертикальном направлении. Если диэлектриком выбрана кольцевая керамика, подходят только бусы из аналогичного материала.

 TPNew1-02-1-1.png

№2. Аналогичный провод в температуроустойчивой оплётке. Добавлена фиксирующая ножка. Оплётка применяется с целью допущения перегибов провода, а также сохранения его целостности при механической нагрузке.

TPNew1-03-1-1.png

№3. Кабель из никеля в металлической защите. Обеспечивает надёжность в месте контакта пружины и провода под напряжением.
 TPNew1-04-1-1.png

№4. Выводящие болты. Крепёж служит для организации места вывода. Для кольцевой керамики болты размещают на коробе. В остальных случаях – и на коробе,  а в радиальном (тангенциальном) направлении.
 TPNew1-05-1-1.png

№5. Керамическая колодка на ножке П-типа. В кольцевых моделях требуется закрытая колодка, в остальных случаях она дважды изогнута по прямым углом и крепится никелевым проводом. 
 TPNew1-06-2-1.png №6. Керамоколодка в металлической обкладке. Питающий провод размещается  радиально, по осевому направлению, тангенциально. Сам он получил металлическую оплётку и выходит наружу через особый кабель. Для кольцевых ТЭНов рекомендована только колодка из керамики закрытого типа.
 TPNew1-07-1-1.png №7. Провод гибкий в оплётке из металла. Располагается в любом направлении, имеет закрытый стальной короб. 
 TPNew1-08-1-1.png

№8. Разъём на 2 контакта сетевой. Размещение РПС (WG-2) допускается тангенциально, в осевом  формате, радиально. Разъём термостабильный. 
 TPNew1-09-1-1.png №9. Вывод на 3 контакта. WG-3 также допускается ставить в 3-х вышеуказанных направлениях.

             TPNew1-10-1-1.png №10. Термостабильный кабель, используемый для вывода. Провод посредством гильзы фиксируется к корпусу ТЭНа. Кабель снабжён металлической оплёткой. Гильза ставится в 3-х направлениях.
 TPNew1-11-1-1.png №11. Колодка  из керамики на выносной ножке. Соединение с корпусом делается никелевым проводом. 3х-вариантное размещение (осевое, радиальное, тангенциальное). Для кольцевых нагревателей ставится ограничение в использовании сугубо закрытой колодки.

Достоинства плоских нагревателей

  • Возможность сделать ТЭН, повторяющий форму нагреваемой поверхности.

  • Выигрыш в весе по сравнению с обычными нагревателями. Пластина имеет толщину в 3 мм, что гораздо меньше, чем  у цилиндрических стержней.

  • Снижение на производстве  расхода энергетического компонента в 1,5-2 раза.

  • Обеспечение равномерной теплоотдачи.

  • Возможность сгибать и менять исходную форму ТЭНов в зонах с ограниченным местом размещения.

  • Высокий предел сопротивления  изменениям от воздействия температур.

Недостатки плоских нагревателей

  • Цена выше, чем на обычные нагреватели, но ощутимая денежная польза позволяет снизить срок окупаемости до 1 года

  • Температура токоподающего слоя не должна превышать +500˚.


Требования к ТЭНам

Наиболее требовательными к монтажу и дальнейшему использованию являются миканитовые нагреватели. Соблюдение определённых правил поможет грамотно их установить и пользоваться длительное время.

  • Плоскость в месте монтажа должна быть ровной, без загрязнений. Пыль, влага, налипания способны уменьшить контактную силу присоединения. Если на поверхности найдены мелкие разрушения в виде трещин, их следует предварительно замазать монтажной пастой с обязательно высокой термостойкостью.
  • Плотное присоединение в контактной зоне обеспечит безопасность поражения током, исключит недостаточную скорость нагрева ТЭНом детали. Сначала место контакта смазывается слоем термопасты, затем нагреватель крепко прижимается к поверхности, а в это время закручиваются до максимума болты. Металлу свойственно тепловое расширение, Поэтому после достижения температура нагрева более +200˚С ТЭНы отключают и ещё раз капитально завинчивают болты.
  • В точках подачи электричества нагреватель и контактные элементы должны быть заизолированы, чтобы предупредить последствия намокания и уберечь людей от непредумышленного прикосновения.
  • Для миканитовых ТЭНов в обязательном порядке устанавливают датчик температуры. Это связано с соблюдением точного теплового режима (если термопоказатель длительное время будет достигать +400˚С и выше, теплоподающее устройство перегорит).
  • Если нагреватель с содержанием миканита сгибать и разгибать, то это приведёт к его разрушению. Когда не подходят стандартные конфигурации, заказывают разработку индивидуальной модели.

Компания «Электронагрев» предоставит подходящие плоские ТЭНы, которые приближены к стандартным размерам или имеют иные параметры.


Последние статьи:

Расчет параметров нагревателей из нихрома и фехрали
Промышленный нагрев
Расчет параметров нагревателей из нихрома и фехрали
Очень удобно, когда есть специальный математический инструмент, в который вводишь необходимые состав...
27-09-2021
Керамические инфракрасные излучатели: преимущества и особенности
Промышленный нагрев
Керамические инфракрасные излучатели: преимущества и особенности
Масляные камины, UFO, дуйки, которые использовались для дополнительного нагрева помещений, использов...
27-09-2021
Примеры неправильного демонтажа
Промышленный нагрев
Примеры неправильного демонтажа
Термодинамика, изучающая трансформацию энергии в иные формы, помогает определить, какую её часть пол...
30-07-2021

Возврат к списку


Задать вопрос