Кольцевые нагреватели, имеющие воздушное охлаждение

Чтобы создать оперативный нагрев, а после достижения нужного значения быстрое снижение температуры, на металлическом оборудовании цилиндрической формы применяют кольцевые нагреватели с воздушным охлаждением. В систему входят нагреватель хомутового типа, изолятор из керамики (миканита), кожух из металла, вентилятор. Коммутационные выводы позволяют осуществить разные типы подключений.

ТЭНы применяются для изготовления пластиковой тары, упаковочных материалов, протяжки листового термопласта. Их применяют на сопловых участках, грануляторах, экструдерах, термопластавтоматах.

Не только нагрев

Принято считать, что в результате работы ТЭНов тепловая энергия аккумулируется. Есть ещё одна причина, формирующая избыточный термический потенциал.

Когда шнек экструдера включается в работу, его лопасти с большим усилием перемещают вязкие массы полуфабриката. Когда материал продвигается к фильерам, появляется трение пластикового концентрата о внутреннюю часть оборудования. Сдвиговые силы нагревают проталкиваемый продукт, повышая его температуру. А в это время сверху идёт подача энергии при помощи тока. Термический избыток опасен обжигом сырьевой массы, поэтому температуру приходится контролировать при помощи охлаждения.

Особенности функционала

По сравнению с обычными кольцевыми ТЭНами вентилятор помогает стабилизировать терморежим при увеличении температуры и необходимости быстрого охлаждения поверхностей. Это предупреждает перегрев деталей и дальнейший их выход из строя. Принудительный обдув выполняется только для цилиндрических поверхностей.

• Благодаря наличию термодатчика технологический процесс осуществляется с экономным расходом электроэнергии.
• Процесс изготовления пластиковых изделий происходит в заданном тепловом режиме.
• Повышение и сброс температуры происходят автоматически, без вмешательства человека.
• Оребрение повышает скорость выполнения процессов, а кожух и вентилятор нормализуют производственные параметры.

Разновидность ТЭНов хомутовых с вентилятором

Рабочие показатели зависят от материала изолятора.

№	Из чего сделан	Предельная температура, ℃	Максимальное значение удельной мощности, Вт/см2
1	Керамический	+700	9
2	Миканитовый	+350	4
3	Алюминиевый литой	+500	2

Керамические участвуют в высокотемпературных циклах. Они быстро нагреваются и умеют экономить энергию. Всегда задействованы вместе с термопарой.

Миканитовые устанавливают там, где необходимо применение тонких ТЭНов. В материале можно делать сквозные отверстия. Не следует этим злоупотреблять, чтобы сохранить проектный потенциал греющей поверхности.

Алюминиевые литые служат дольше остальных ТЭНов. Модели с оребрением оперативно нагревают цилиндры достаточно быстро отводят тепло при подаче воздуха.

Нагреватели изготовлены из пары полуколец, чтобы было удобно надевать на оборудование. Место из фиксации подвергается температурному, вибрационному воздействию, поэтому после завершения производственного цикла нужно проверять надёжность соединений. Неплотное примыкание опасно разницей температур на поверхности оборудования, что влечёт за собой несоблюдение правильного режима изготовления продукции и появления брака.

Чем охлаждать цилиндрические контуры

Когда термопара показывает, что температура на поверхности оборудования достигла установленного предела, нужно оперативно выполнить отключение нагревателя и активировать обдув вентилятором.

Существует 2 модели снижения температуры.

1. При помощи воды, подаваемой по трубкам.
2. Подачей мощной струи холодного воздуха.

Жидкостное охлаждение

Трубки отливаются, когда устанавливаются в алюминиевые литые ТЭНы. В иных случаях они располагаются в пазах цилиндра. Для подачи воды нужен насос, охлаждающий чиллер. Нагнетание воды создаёт условия для её циркуляции. Чиллер нейтрализует лишнюю тепловую энергию, чтобы вода не закипала от контактирования через тонкие трубы с экструдером. Перемещение воды допускается по открытому или закрытому контуру. В качестве ТЭНа выбирают литой алюминий.

Воздушное охлаждение

Прикрепляемый к кожуху вентилятор, термопара для цилиндра, датчик проверки температуры для нагревателя и ТЭН создают систему сброса температуры. Такой вариант на100-150% дешевле, чем организация системы водяного охлаждения. Здесь используют керамические и миканитовые нагреватели.

Сравнение двух моделей терморегуляции

Изначально при производстве пластмасс температуру расплава корректировали только ТЭНы из литого алюминия. Было много факторов, которые не до конца устраивали, однако альтернативные методы отсутствовали. Перечислим их по порядку.

•  Установка занимает больше времени, чем ТЭНы с вентилятором.
•  Для размещения всех составляющих нужно выделять немало места.
•  Потери носителя в контуре.
•  Не самый точный замер температуры.
•  Более высокие затраты в ходе применения.
•  Появление трещин на трубках подачи носителя, забивание соляными отложениями, периодическая необходимость замены составляющих системы.

Сравнение стоимости

Для воздушной системы изготовлены ТЭН, вентилятор с кожухом, охлаждающие рёбра. Для водяной версии потребуется литой нагреватель, а из более дорогих компонентов – чиллер, помпа, водопроводные коммуникации.

Энергетические затраты

Чтобы при технологическом процессе жидкость полноценно выполняла свои функции, нужна постоянная работа насоса (иначе она перегреется и закипит, что внесёт необратимые изменения в изготовление пластиковой продукции). В среднем затраты отличаются на 10-80% (при производстве полиэтилена низкой плотности они ниже, чем для обычного ПЭТ). Есть и фактические доказательства: для охлаждения поверхности экструдера диаметром 3,5 дюйма при подаче воздуха энергии тратится почти на 25% меньше, чем при водном снижении температуры.

Место под установку

Для теплообменника, водяного насоса, водоподведения требуется отдельная площадь. В небольших цехах это может стать проблемой.

Сервисные работы

Трубки требуют очищения, ведь внутри скапливаются минеральные отложения, пыль. Рекомендуется применять дистиллированную воду, но не каждый производитель прислушивается к дельным советам. А если произойдёт закупорка каналов, то сразу выйдут из строя ТЭНы, а позднее – перегреется экструдер. Вентилятору очистительные работы не нужны.

Качественное, равномерное и надёжное охлаждение

Водяной контур не сможет обеспечить равномерность температур на технологическом оборудовании: в начале шнека более низкий показатель, а ближе к концу – более высокий. Поэтому характеристики готового продукта будут ниже, чем при вентилируемом охлаждении. Хотя и в этой схеме наблюдаются некоторые отклонения от 100%-го контроля температуры на участках, но они гораздо ниже и малочисленны.

Что, кроме вентилятора, помогает лучшему отводу тепла в ТЭНах с воздушным охлаждением

В корпусе спрятаны специальные ребристые пластинки-«ёжики». Их задача заключается в отборе аккумулированного тепла и отводе его от экструдера (другого цилиндрического оборудования). Располагают вставки между ТЭНами, производят разного диаметра, ширины и толщины. Материалом для изготовления служит медь, латунь или алюминий.
Наиболее дешёвым является Al. В процессе повышения температуры он на 25% быстрее срабатывает, чем латунь. А медь на 35% обгоняет по скорости нагрева сталь. Аналогичные показатели наблюдаются и в ходе остывания рёбер.
При термическом значении нагрева, равном +300…+350℃ советуем заказать алюминиевые рёбра: выйдет недорого и эффективно. Металлические охлаждающие «помощники» функционируют при температуре не более +450℃.

Разбор составляющих

Рассмотрим более подробно элементы конструкции с воздушным охлаждением. Системы отличаются универсальностью и широким подбором компонентов по геометрическим размерам.

• Долгое время в качестве нагревателей применяли бронзу, медь и латунь. Но слишком высокая стоимость и значительная масса сделали их малопригодными после применения алюминиевых изделий. Также было предложено ещё одно решение – миканитовые и керамические ТЭНы.

Более лёгкие по весу миканитовые нагреватели не имеют теплоизоляционного слоя. Для замены предложен стальной кожух из листового металла, который оптимизирует нагревание/охлаждение экструдера. Рядом устанавливается вентилятор, который нагнетает воздух в сторону кожуха. После завершения обдува воздух выводится из-под кожуха.

• Кольцевые керамические ТЭНы также производят в облегчённом виде, без изоляции. Наружная часть состоит из листа с перфорацией для более быстрого осуществления терморегуляции. Керамическая лента накрывается кожухом, к которому подсоединён вентилятор.
• Кожух, представленный в виде двух створок из стали, разбивает узконаправленный поток вентилируемого воздуха, который затем попадает и на ТЭН, и на цилиндр. Фиксация фланцами позволяет качественно установить на кожух мотор вентилятора.
• Вентиляторы центробежного типа дополнены решёткой. Это блокирует попадание внутрь посторонних включений, способных повредить лопасти. Следует выбирать правильное расстояние от нагнетающего устройства до цилиндра с ТЭНом. Вентилятор крепят в одной точке: двойное крепление приведёт к быстрой поломке. Монтаж делается на выдувном фланце, кронштейне мотора или промежуточном фланце.

Методы подключения кольцевых ТЭНов

 

Разработаны разные типы активации нагревателей с резистивными элементами.

• Металлический токопроводящий болт с гайками. Удобен тем, что размещается с любой стороны нагревателя в радиальном или тангенциальном направлении.
• Керамическая колодка на ножке. Крепится по оси или аналогично болтовому типу. Провода подключения с никелевым проводником закрыты изоляционными бусами. После установки нуждается в аккуратной эксплуатации.
• Колодка из керамического материала, помещённая в наружный металлический кожух. Повод располагается в плотной оплётке, что исключает его перетирание в зоне контакта.
• Провод в силиконовой оснастке, выдерживающий диапазон температур +250…+600℃. Активный конец монтируется в толщину ТЭНа.
• Допускается использование другого типа подключения, заказанного клиентом.
• Керамическая коробка с П-подобной ножкой. Требует периодической проверки плотности контакта и осторожного использования после монтажа.
• 2-х- и 3-хконтактные элементы подключения. Размещаются в любом направлении, не допускают появления короткого замыкания.

Правильность подключения кольцевого нагревателя

Когда тепловое устройство смонтировано правильно, оно без зазоров прилегает к оборудованию. Если вы не уверены в том, что установка сделана верно, ознакомьтесь с нижеуказанным алгоритмом действий.

• Отсоедините электрическое подключение, проложенное от сети к ТЭНу.
• Проверьте, какие значения мощности и напряжения тока указаны на этикетке (выгравированы на нагревателе).
• Сделайте замеры сопротивления. В зависимости от типа подключения выберите 2 клеммы или пару проводов.
• Полученные значения запишите и сравните с тем, которые можно найти по формуле:

R = U : W, где

R – сопротивление;

U – напряжение;

W – мощность.

• Замерьте омметром фактические данные.

Данные последнего замера не должны превышать расчётные характеристики на 5% или быть ниже более, чем на 10%.

Intmax: производитель линейки товаров для организации тепловых процессов

Заказать кольцевые ТЭНы с воздушным охлаждением советуем у производителя. «Интмакс» специализируется на выпуске нагревателей разного типа. Выполняем расчёт, изготовление продукции «с привязкой» к реальным производственным условиям.

У нас вы сумеете купить под заказ кольцевые ТЭНы с вентиляторами на оборудование, выпускающее пластиковую продукцию. Звоните менеджерам, чтобы выслать исходные данные, после чего мы приступим к проектированию необходимых деталей.