De patroonverwarmer, ook bekend als een enkel- verwarmingselement, is een soort buisvormig verwarmingselement. Binnen de Chinese elektrische verwarmingsindustrie wordt het al lang aangeduid met de modelaanduiding: M3. Aan het eind van de jaren negentig, toen verwarmingselementen in heel China op grote schaal werden gebruikt en hun vormen steeds gevarieerder werden, werd dit type verwarmingselement dat werd gebruikt voor het verwarmen van mallen, met leidingen die aan één uiteinde uitkwamen, in Zuid-China levendig 'verwarmingselement met één uiteinde' genoemd.
Internationaal staat het bekend als een ‘patroonverwarmer’, een even beschrijvende naam, omdat de patroonbehuizing cilindrisch is en aan één uiteinde afgedicht is – een concept dat perfect aansluit bij de Chinese terminologie. Deze verwarmers worden gekenmerkt door hun eenvoudige structuur, hoge mechanische sterkte, uitstekende thermische efficiëntie, veiligheid, betrouwbaarheid, installatiegemak, lange levensduur, gebrek aan vervuiling en betaalbaarheid. Bijkomende voordelen zijn onder meer energiebesparing, veilige bediening, de mogelijkheid om in verschillende vormen te worden gebogen, draagbaarheid en eenvoudige demontage.
Vandaag zullen we de twee gebruikelijke bedradingsstructuren voor patroonverwarming verkennen: de externe (gekrompen) verbinding en de interne (swaged) verbinding.
De belangrijkste verschillen tussen deze twee structuren zijn als volgt:
1. Het productieproces verschilt
Externe aansluiting: De aansluitpin (koude pin) en de voedingsdraad worden buiten de verwarmingsbuis aangesloten met behulp van een gekrompen terminal of een soortgelijke connector. Dit verbindingspunt is vaak omhuld met glasvezelbuizen voor extra isolatiebescherming en om de verbinding te beschermen tegen overmatig buigen.
Interne aansluiting: Bij intern aangesloten verwarmers steekt de aansluitpin niet uit. In plaats daarvan wordt de hogetemperatuur-leidingdraad- vóór het definitieve afdichtingsproces aangesloten op de aansluitpin in de buismonding. Deze verbinding wordt vervolgens permanent afgedicht en in de buis gefixeerd met behulp van materialen zoals keramiek of gespecialiseerde afdichtingsmiddelen. Dit proces is complexer en tijdrovender- dan de externe methode.
2. Het materiaal van de geleidingsdraden bij hoge temperatuur- verschilt
Externe aansluiting: Omdat de aansluiting extern wordt gemaakt, blijft de temperatuur bij de verbinding relatief laag. Daarom heeft de voedingsdraad doorgaans slechts een temperatuurbestendigheid van ongeveer 200 graden nodig.
Interne verbinding: Hier is de hogetemperatuurdraad- rechtstreeks verbonden met de weerstandsdraad in de buis en in de verwarmde zone. Bijgevolg moet deze voedingsdraad bestand zijn tegen veel hogere temperaturen, meestal rond de 800 graden of meer. Materialen zoals puur nikkeldraad worden vaak gebruikt, wat bijdraagt aan hogere kosten.
Belangrijkste voordelen van de interne verbinding:
Geen gekrompen verbinding, buigzaam-bestendig, lekbestendig-: elimineert het risico van slecht contact, kortsluiting, oververhitting of doorbranden van draden bij krimpaansluitingen.
Maakt een hogere vermogensdichtheid mogelijk: De draad fungeert direct als leiding, waardoor vermogensdichtheden van meer dan 25 W/cm² mogelijk zijn, wat moeilijk te bereiken is met externe verbindingen.
Superieur draadmateriaal: interne verbindingen maken gebruik van hoogwaardige- draden.
Externe verbinding maakt doorgaans gebruik van roestvrij staaldraad als leiding, geschikt voor temperaturen tot ongeveer 350 graden. Bij hoge temperaturen oxideert en verkolt roestvrij staal echter snel. De metallurgische structuur verandert, het antioxiderende vermogen keldert, wat leidt tot snelle veroudering, carbonisatie, verminderde verwarmingsefficiëntie, lagere temperaturen, afnemende elektrische prestaties en uiteindelijk falen.
Interne verbinding maakt gebruik van nikkel-kerndraad met hoge- hoge temperatuur of teflon-gecoate nikkeldraad. De nikkelkern, gemaakt van puur nikkel of ten minste een 80Ni20Cr-legering, biedt stabiele prestaties, uitstekende weerstand tegen hoge- temperaturen en langdurige weerstand tegen oxidatie. Bij normaal gebruik is het onwaarschijnlijk dat carburatie gedurende meer dan vijf jaar zal optreden, waardoor de levensduur aanzienlijk wordt verlengd in vergelijking met extern aangesloten typen.
Selectieaanbevelingen voor de twee structuren:
A. Gebaseerd op oppervlaktebelasting: voor verwarmingen met een oppervlaktebelasting van minder dan 6 W/cm² (lager vermogen en lagere bedrijfstemperatuur) is de meer kosteneffectieve externe aansluiting een geschikte keuze.
B. For Long Lead Wires (>500 mm): De externe aansluiting wordt over het algemeen aanbevolen, omdat interne aansluitingen steeds moeilijker en duurder worden om te vervaardigen met langere kabels.
C. Voor zeer korte buizen of zeer kleine diameters: Kies waar mogelijk voor de externe aansluiting.
D. Beperkte ruimte op het aansluitpunt: Kies de interne aansluiting als de ruimte beperkt is na de installatie van de verwarming.
E. Waar de lead moet worden gebogen of regelmatig moet worden verplaatst: Als de wortel van de leaddraad na-installatie moet worden gebogen of tijdens gebruik veelvuldig kan bewegen, wordt de interne verbinding (met de integrale, buig-bestendige draad) geadviseerd.
F. Omgevingen met hoge omgevingstemperaturen: Als zowel het verwarmingslichaam als het leidinggedeelte worden blootgesteld aan hoge temperaturen, selecteert u de interne aansluiting. Combineer hem met een geschikte draad voor hoge- temperaturen op basis van de specifieke bedrijfstemperatuur.
G. Omgevingen met zware olie/vet of corrosieve gassen: De interne aansluiting wordt aanbevolen, idealiter gecombineerd met teflon-geïsoleerde kabels. Opmerking: Teflon-kabels mogen niet worden gebruikt in omgevingen met hoge- temperaturen.
Samenvattend gaat het er bij de keuze tussen interne en externe bedrading niet om dat iemand universeel superieur is, maar om het selecteren van het juiste gereedschap voor de klus op basis van specifieke elektrische, thermische, mechanische en omgevingsvereisten.
