Un calentador de cartucho es un elemento calefactor Joule industrial de alta resistencia con forma de tubo que se utiliza en la industria del calentamiento de procesos, generalmente fabricado a medida para una densidad de vatios específica, [1] según la aplicación prevista. [2] Los diseños compactos son capaces de alcanzar una densidad de vatios de hasta 50W / cm² [3] [4] mientras que algunos diseños especiales para altas temperaturas pueden alcanzar los 100w / cm². [5]
Calentador de cartucho | |
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Industria | Calentamiento de proceso |
Aplicaciones
Los calentadores de cartucho son útiles en muchas aplicaciones, [6] tales como:
- Barras de sellado
- Calentadores de torpedos para moldeo por inyección
- Colectores de moldeo por inyección
- Espectrometría de masas
- Moldeado de caucho
- La producción de alimentos
- Calentamiento del tanque de inmersión
- Compresores HVAC
- Celdas de combustible
- Semiconductores
- Dispositivos médicos
- Dispositivos de medición de sensores
- Extrusión
- Fundición a presión
- Adhesivos termofusibles
- Estacado de calor / perforador
- Soldadura de plástico
- Calentamiento de fluidos
- Impresoras 3D
Construcción
La construcción de un calentador de cartucho se puede dividir en 7 partes principales:
- Bobina de calentamiento
- Aislamiento
- Vaina
- Sellando
- Terminación
- Tipo de cable conductor
- Densidad de vatios
Bobina de calentamiento
La bobina de calentamiento es la resistencia real que es donde ocurre la carga eléctrica. El tipo más común de aleación de metal que se utiliza para este propósito es una mezcla de níquel-cromo, también conocida como nicromo . El alambre de nicromo se enrolla alrededor de un núcleo de cerámica y el número de espirales por pulgada varía según la densidad de vatios solicitada. El potencial de una fuente de corriente alterna, que puede ser bifásica o trifásica, fluye a través del alambre de nicromo enrollado, calentando el alambre, que a su vez, calienta la cubierta del calentador del cartucho.
Aislamiento
El aislamiento se utiliza para evitar que la bobina de nicromo entre en contacto con la funda, un evento que pondría a tierra la resistencia y podría producir un cortocircuito catastrófico, lo que provocaría una funda fundida y una falla importante del equipo. El daño se puede mitigar instalando un circuito de interrupción de falla a tierra. Para evitar que la bobina toque la funda, la bobina se inserta en la funda y se llena inmediatamente con óxido de magnesio (MgO). Para asegurarse de que el MgO llene el espacio vacío entre la funda y la bobina, el calentador de cartucho se llena bajo vibración.
Vaina
La vaina es la parte del calentador de cartucho que hace contacto con el material o sustancia a calentar. Se utilizan varias aleaciones metálicas, según el tipo de aplicación, como entornos muy ácidos o corrosivos. Los tipos más comunes de cubiertas son acero inoxidable 304, acero inoxidable 316 e incoloy 800. Incoloy tiene la clasificación de temperatura más alta y se considera una superaleación .
Sellando
Una vez que el calentador de cartucho se ha llenado con MgO, se aplica un sello al extremo abierto del calentador de cartucho (donde se introdujo la bobina de nicromo). Esto evita que salgan el serpentín y el MgO, así como también evita que entren contaminantes como desechos plásticos, aire o humedad en el calentador.
Terminación
Dado que los calentadores de cartucho se instalan en una amplia variedad de máquinas, los fabricantes deben diseñar los calentadores para cumplir con ciertos espacios libres. [7] Los calentadores de cartucho pueden terminar con los cables saliendo rectos o en ángulo recto. Además, los fabricantes deben tener cuidado de que los cables no estén expuestos a temperaturas superiores a la clasificación máxima del cable conductor. Para evitar daños en el cable conductor por temperatura, movimiento o contaminación, el cable conductor puede protegerse con un conducto de metal, metal trenzado o fundas de silicona. [8]
Tipo de cable conductor
Dependiendo del espacio libre y el diseño de la máquina donde se insertará el calentador de cartucho, el tipo de cable utilizado variará. La fibra de vidrio se usa comúnmente para calentadores de cartucho y otras aplicaciones de alta temperatura, como arneses de cableado automotrices y equipos industriales. Otras variantes utilizados son de silicona de fibra de vidrio impregnados y caucho de silicona .
Opciones de personalización
Algunas de las personalizaciones más comunes del calentador de cartucho incluyen: [9]
- Termopares internos
- Bridas
- Bujes roscados
- Sellos epoxi
- Opciones de terminación Leadwire
- Cables de cinta de mica
- Trenza o armadura de acero inoxidable
- Sellado del área de plomo
- Vataje distribuido
- Secciones sin calor
- Construcción trifásica
- Voltaje dual
- Calentadores por zonas
- Calentadores de cartucho cuadrado
Referencias
- ^ https://web.archive.org/web/*/http://www.omega.com/prodinfo/cartridgeheaters.html
- ^ http://www.process-heating.com/Articles/Feature_Article/154bd7dd2f268010VgnVCM100000f932a8c0____
- ^ https://web.archive.org/web/*/http://www.freek-heaters.com/products/cartridge_heaters/cartridge_heaters.php
- ^ https://web.archive.org/web/*/http://www.backermarathon.com/products/hotrod/
- ^ https://web.archive.org/web/*/https://www.tutco.com/cartridge-heaters/
- ^ https://web.archive.org/web/*/http://www.nexthermal.com/product/cartridge-heaters/high-watt-density-cartridge-heaters.aspx
- ^ "Calentadores de inserción" . Big Chief Inc. Archivado desde el original el 6 de febrero de 2011 . Consultado el 11 de marzo de 2011 .
- ^ https://web.archive.org/web/*/http://freek-heaters.com/products/cartridge_heaters/options_for_cartridge_heaters.php
- ^ https://web.archive.org/web/*/www.tutco.com/resources/engineer-insight/customize-your-cartridge-heater/