Waarom 1000 mm patroonverwarmers in het midden falen en hoe u dit kunt voorkomen

Er is een situatie die maar al te vaak voorkomt in fabrieken. In een diepe mal of een lang extrusievat zit een patroonverwarmer van 1000 mm. De eerste paar weken gaat alles goed. De machine werkt perfect, met constante temperaturen en voorspelbare cyclustijden. Na een tijdje, of soms plotseling, stopt de verwarming met werken. De schade bevindt zich meestal altijd op hetzelfde gebied wanneer deze wordt uitgetrokken: dichtbij het midden, niet aan de punt of het uiteinde van het lood. Het eerste wat mensen doen is de kachel de schuld geven, een nieuwe kopen die hetzelfde is, en het dan helemaal opnieuw doen. Die methode werkt daarentegen altijd.

De reden waarom patroonverwarmers van 1000 mm zo vaak in het midden falen, is vanwege een mix van thermische dynamiek en mechanische realiteit die alleen geldt voor ultra-lange verwarmingselementen. Deze lange patroonverwarmer is niet alleen een grotere versie van een kortere. Wanneer de lengte een hele meter of meer nadert, veranderen de interne spanningen, de manier waarop warmte door de huls beweegt en de manier waarop deze in wisselwerking staat met de holte eromheen.


Thermische uitzetting is een van de belangrijkste dingen. Wanneer een roestvrijstalen verwarmer van 1000 mm wordt verwarmd van kamertemperatuur naar 500 graden, wordt deze ongeveer 8 mm langer. Die groei moet ergens heen. Als de verwarmer in een blind compartiment wordt geplaatst dat geen uitzetting toestaat, duwt de punt tegen de bodem en het uiteinde van de draad tegen datgene wat hem vasthoudt. Het centrale deel, dat de spanning niet kan verlichten, haalt het meeste uit de drukkracht. De mantel kan een beetje buigen, de interne weerstandsdraad kan bewegen en de magnesiumoxide-isolatie kan breken. Deze mechanische spanning zorgt ervoor dat de verwarmer in het midden zwak wordt na veel thermische cycli. Dat zwakke punt verandert in een hotspot, die vervolgens in een faalpunt verandert.

Een ander ding om over na te denken is hoe warmte zich verspreidt. De temperatuuromgeving is niet altijd hetzelfde in een holte van 1000 mm diep. De punt van de holte, vooral als deze zich dicht bij het uiteinde van de mal bevindt, verliest warmte aan de lucht eromheen. Er zit een groot stuk metaal rond het centrale deel dat als thermisch reservoir werkt. Het machineframe of de bewegende lucht kunnen het uiteinde van de draad afkoelen. Een patroonverwarmer met een gelijkmatige wattdichtheid, wat betekent dat hij over de hele lengte dezelfde hoeveelheid stroom per oppervlakte-eenheid afgeeft, zal in het midden natuurlijk heter worden omdat dat deel beter geïsoleerd is van het materiaal eromheen. De uiteinden zijn koeler omdat ze gemakkelijker warmte verliezen. Het resultaat is een temperatuurprofiel dat het hoogst is in het midden, waar ook de storing optreedt.

De ervaring leert dat deze problemen een nieuwe manier vereisen om specificaties te schrijven en te installeren. Het eerste dat u moet doen, is ervoor zorgen dat de holte ruimte heeft om te groeien. Dat is heel eenvoudig: maak de spouwdiepte iets dieper dan de verwarmde lengte van de kachel, waarbij u aan het gesloten uiteinde een ruimte van 1 tot 2 millimeter overlaat. In dit gebied kan de verwarmer zich over de hele lengte ontwikkelen zonder de bodem te raken. Het uiteinde van de beëindiging moet ook vrij kunnen bewegen in plaats van strak ingesnoerd te zijn. Een montagesysteem dat kleine bewegingen mogelijk maakt, voorkomt dat expansiekrachten in de interne krimpverbindingen terechtkomen.

De tweede stap is om opnieuw na te denken over het wattdichtheidsprofiel. U kunt een gezoneerd ontwerp kiezen in plaats van een ontwerp met hetzelfde uitgangsvermogen over de gehele lengte van 1000 mm. De hogere wattdichtheid aan de punt compenseert de warmte die daar op natuurlijke wijze ontsnapt. Het midden heeft een iets lagere wattdichtheid, waardoor hij niet te heet wordt omdat het metaal eromheen ervoor zorgt dat de warmte niet ontsnapt. Voor deze aangepaste methode is informatie van de fabrikant nodig over de exacte vorm van de caviteit en hoe deze zal worden gebruikt. Het eindresultaat is een verwarming die een constante temperatuur afgeeft in plaats van een verwarming die in het midden het hoogst is.

Hoe je dingen installeert, maakt ook uit. Een verwarming van 1000 mm heeft een spouw nodig die absoluut recht is. Elke bocht of tapsheid die goed zou zijn voor een kortere verwarming is een groot probleem bij deze lengte. Voordat u het inbrengt, moet u de holte onderzoeken met een meetpen. U moet al het vuil of verouderde anti-vastloopmiddel volledig verwijderen. U dient de kachel met de hand in te steken en voorzichtig te draaien, nooit forceren. Een kachel die veel kracht nodig heeft om in te zetten, is al kapot voordat hij stroom krijgt.

De koude zone aan de voorkant is iets anders om over na te denken, dat belangrijker wordt naarmate de lengte toeneemt. Een heater van 1000 mm stuurt veel warmte terug naar het einde. De stroomdraden en krimpverbindingen worden te heet als er geen correct gebouwde koude zone is, die meestal 15 tot 30 millimeter onverwarmde lengte heeft aan het uiteinde van de kabel. Mensen denken soms dat dit een probleem is met de verwarming zelf, terwijl dit in werkelijkheid een regelmatige oorzaak van storingen is. Door een koude zone in te stellen die past bij de installatievereisten blijven de elektrische aansluitingen behouden en gaat de kachel langer mee.

Een volledig overzicht en technische blik op cartridge heaters.jpg

Mensen die lange verwarmingspatronen hebben gehad, gaan keer op keer kapot en zien vaak dezelfde trend. De vervangingen worden besteld met dezelfde specificaties als de originelen, en ze gaan op dezelfde manier kapot. Om dat patroon te doorbreken, moet je kijken naar het systeem waarin de verwarming zich bevindt, en niet alleen naar de verwarming zelf. De vorm van de spouw, de hoeveelheid uitzettingsruimte, het wattdichtheidsprofiel en het ontwerp van de koude zone zijn allemaal net zo belangrijk als de kwaliteit van de materialen. Wanneer aan deze zaken wordt voldaan, wordt een patroonverwarming van 1000 mm een ​​betrouwbaar onderdeel dat honderden uren lang constante warmte afgeeft. De tijd nemen om de holte te meten, erachter te komen hoeveel deze zal uitzetten en een aangepast energieprofiel te creëren, levert minder uitvaltijd en minder vervangingen op. Door deze zaken goed te regelen, wordt een mogelijk probleemgebied een betrouwbaar onderdeel van het productieproces bij diepe spuitgietmatrijzen, lange extrusievaten en uitgebreide afdichtingstoepassingen.