Патронные ТЭНы (ТЭНП) в Москве — одноконцевые пальчиковые нагреватели

Что такое патронный ТЭН (ТЭНП)

Патронный ТЭН (сокращённо ТЭНП) — относительно молодое изделие в линейке трубчатых электронагревателей. При изготовлении используются те же принципы, что и для обычных трубчатых ТЭНов, но с двумя важными отличиями:

• Выход токоподводящих элементов только с одной стороны — отсюда название «одноконцевой»;
• Повышенная удельная мощность — за счёт особой внутренней конструкции достигает 25–50 Вт/см² против 10–12 Вт/см² у обычных ТЭНов.

Из названия понятно: патронный ТЭН вставляется в отверстие с одной стороны, как патрон в гильзу. В простонародии приобрёл название пальчиковый ТЭН — за сходство с пальцем по форме и пропорциям.

Строение патронного нагревателя

Патронный нагреватель состоит из нескольких частей, собранных в герметичную цилиндрическую оболочку:

• Резистивная проволока — нихром (NiCr), фехраль (FeCrAl) или другой сплав с высоким удельным сопротивлением;
• Керамический сердечник — служит каркасом для укладки проволоки и обеспечивает электрическую изоляцию от корпуса;
• Порошковый диэлектрик (периклаз) — заполняет пустоты между проволокой и оболочкой, обеспечивая теплопередачу и электроизоляцию.

Главное в патронных нагревательных элементах — геометрия. Критически важно, чтобы нагреватель был подогнан по диаметру и имел ровную цилиндрическую форму. Для этого после сборки проводится калибровка с допуском по H7 согласно ГОСТ 25347-82. Калибровка достигается ковкой или опрессовкой на специальном оборудовании, иногда дополнительно шлифуется поверхность. В итоге нагреватель получает идеальные геометрические параметры по диаметру и прямолинейности — это позволяет надёжно установить его в посадочное отверстие с минимальным тепловым сопротивлением.

Две конструкции: низконагруженные и высоконагруженные ТЭНП

В зависимости от требуемой удельной мощности патронный ТЭН изготавливается одним из двух способов — они отличаются способом укладки проволоки из нихрома или фехрали.

Низконагруженные патронные нагреватели изготавливаются путём протягивания спирали в каналах керамического сердечника, проходящих вдоль оси нагревателя. Это старая конструкция. Она не позволяет качественно передавать тепло со спирали на нагреваемую деталь: между проволокой и оболочкой находится слой керамики, который работает как тепловое сопротивление. Поэтому такие патронные нагреватели не могут иметь высокую удельную мощность — обычно до 10–15 Вт/см².

Высоконагруженные патронные нагревательные элементы имеют спираль, равномерно намотанную на поверхности керамического сердечника — максимально близко к оболочке ТЭНа. Конструкция хорошо передаёт тепло, работает стабильно при высоких мощностях. Именно она позволяет достичь удельных мощностей в 25–50 Вт/см².

Эта же конструкция позволяет создать равномерный разброс мощности по длине. Известно, что равномерная намотка проволоки приводит к разной температуре нагрева на каждом участке из-за концентрации температуры в середине ТЭНа (на концах есть «холодные зоны»). В высоконагруженных ТЭНП производится распределение: у торцов мотается больше витков, в середине — меньше. Получается равномерный нагрев по всей длине патронника.

В ряде случаев, наоборот, требуется увеличить холодные зоны — когда нагреватель не полностью погружается в посадочный колодец, или когда нужно прогреть именно определённый участок оборудования. Это тоже решается компоновкой витков.

ТЭНП со встроенной термопарой

Для управления температурными режимами ТЭНП может быть изготовлен со встроенной термопарой. В процессе работы термопара удерживает температуру самого нагревателя на допустимом уровне, предотвращая перегрев. Такие нагреватели используются совместно с внешним терморегулятором.

Чаще всего в ТЭНП встраивают термопары:

• ТЖК (J-тип) — железо-константан, до 750 °C;
• ТХА (K-тип) — хромель-алюмель, до 1100 °C, самая универсальная;
• ТХК (L-тип) — хромель-копель, до 600 °C, высокая чувствительность;
• Термосопротивления PT50, PT100 — для точных измерений в диапазоне –200 до +600 °C.

Большинство современных терморегуляторов совместимы с термопарами перечисленных типов. Выбор конкретного типа делается по рабочей температуре и требуемой точности.

Размер патронного нагревателя

В патроннике есть два важных параметра: диаметр и длина.

Стандартный ряд диаметров у большинства производителей: 6,5 · 8 · 10 · 12,5 · 16 · 20 · 25 мм. Длина — от 35 мм до 300 мм с шагом 10 мм.

В уникальных случаях возможны нестандартные размеры: диаметр от 3 мм до 32 мм с шагом 0,1 мм, длина до 2 метров (при определённой зависимости от диаметра — тонкие длинные нагреватели склонны к деформации).

В маркировке ТЭНП размер обозначается двумя первыми цифрами: первая — длина в сантиметрах, вторая — диаметр в миллиметрах. Пример: ТЭНП 21.10.0,6Н220 — нагреватель патронный длиной 21 см и диаметром 10 мм.

Мощность и удельная мощность

Как и в обычных ТЭНах, мощность патронного нагревателя в первую очередь зависит от среды его работы. Для ТЭНП выделяют три основные зоны использования: воздух, вода, масла, металл. Работает тот же ГОСТ 13268-88 с некоторыми поправками.

Мощность напрямую зависит от размера — это так называемая удельная мощность (Вт/см²). Чем больше размер ТЭНП, тем выше может быть его мощность. Важно помнить: удельная мощность обратно пропорциональна долговечности нагревателя. ТЭНП на 50 Вт/см² прослужит в разы меньше, чем тот же нагреватель на 15 Вт/см².

В некоторых случаях удельная мощность может превышать допустимую за счёт сильного отвода тепла — чаще при прогреве массивных металлических деталей. В таких условиях некоторые производители освоили производство ТЭНП с удельной мощностью до 50 Вт/см². Но работают такие сверхмощные нагреватели только при соблюдении трёх обязательных условий:

1. Посадочное отверстие сделано с допуском по H7 (ГОСТ 25347-82) — то есть зазор минимальный;
2. Между поверхностями использована специальная термопаста для лучшего теплового контакта;
3. Работа только совместно с терморегулятором — нагреватель не должен работать без контроля температуры.

В маркировке мощность обозначается третьей цифрой в киловаттах. Пример: ТЭНП 33.10.0,85Н48 — патронник мощностью 0,85 кВт.

Напряжение ТЭНП

Стандартно нагреватели изготавливаются из расчёта рабочего напряжения 230 В. По заказу возможно изготовление патронника на любое напряжение от 6 В до 600 В, как постоянного, так и переменного тока.

Важный нюанс: малые напряжения требуют большей силы тока. При значениях выше 20 А возможны отгорания питающих проводов — нужно использовать провод большего сечения и проверить режим работы. В маркировке напряжение обозначается четвёртой цифрой в вольтах: ТЭНП 10.15.0,4Н230 — патронник на 230 В.

Материалы оболочки

В подавляющем большинстве случаев оболочка патронных нагревательных элементов изготавливается из нержавеющих сталей разных марок — AISI 304, AISI 316, 10Х18Н10Т (с титаном). Выбор конкретной марки зависит от среды нагрева.

В редких случаях, для работы при температурах свыше 500–600 °C, для оболочки используются трубки из жаростойких сплавов типа Incoloy 800/825 — никелевые сплавы с высокой коррозионной стойкостью и термостабильностью до 1000 °C. Такие ТЭНП применяются в литье алюминия и в высокотемпературной обработке сталей.

Способы подключения ТЭНП

Стандартно для подключения к источнику питания используются провода в термостойкой изоляции длиной 250 мм. От температурных условий зависит термостойкость проводов:

• Медный провод в силиконовой оболочке — до 200 °C (бытовые и промышленные применения);
• Медно-никелевый провод в стекловолоконной оболочке — до 350 °C (высокотемпературная работа вблизи нагревателя).

Место соединения проводов с токоведущей жилой самого нагревателя может быть как снаружи, так и внутри патронника — оговаривается в чертеже. Соединение и фиксация производится обжимом металлической втулкой.

Для дополнительной защиты провода от механических повреждений вывод может быть помещён в металлическую оплётку или гофрированный металлический шланг (металлорукав D4/D6).

При работе в условиях постоянных вибраций или движения рекомендуется дополнительная фиксация провода выше места соединения — металлической скобой с зажимом. Скоба приваривается к ТЭНП вдоль оси или под углом 90°.

Заказ патронного ТЭНа в Москве

Чтобы заказать ТЭНП или купить патронный нагреватель со склада, потребуется определиться с параметрами:

• Диаметр и длина (плюс H7-посадка, если есть);
• Требуемая мощность и напряжение;
• Способ крепления (плотная посадка, фланец, резьба, штуцер);
• Длина питающего провода и тип изоляции (силикон до 200 °C или стекловолокно до 350 °C);
• Среда работы — для правильного выбора максимальной удельной мощности.

Если есть чертёж оборудования или фото старого ТЭНа — пришлите, мы рассчитаем замену. На сайте есть форма заказа, в которой описаны все необходимые данные.

Изготовление в Москве — от 3 дней, от 1 штуки. Доставка в пределах МКАД — 1 день после изготовления, в регионы — транспортной компанией «Деловые линии» (3–5 дней). Гарантия 1 год. Компания работает с 2010 года, среди клиентов — «Газпром», IKEA, AHMAD TEA.