ТЭН патронный (ТЭНП)

Патронный ТЭН (сокращенно ТЭНП), как популярное изделие, появился относительно недавно. При изготовлении используются такие же принципы, как и при изготовлении обычных трубчатых нагревателей. Отличительной же чертой является 2 важных момента: выход токоподводящих элементов только с одной стороны, удельная мощность может быть выше, чем в простых ТЭНах за счет доработки его внутреннего строения. Исходя из названия можно понять, что это нагреватель, который вставляется в отверстие с одной стороны. В простонародии приобрели название пальчиковый ТЭН.

Строение патронного нагревателя

Патронный нагреватель, он же одноконцевой ТЭН, в зависимости от удельной мощности, может быть изготовлен двумя способами: низконагруженный и высоконагруженный. Разницу между ними составляет способ укладки проволоки из нихрома (NiCr), фехрали (FeCrAl) либо других резистивных сплавов.

Состоит патронный ТЭН из нескольких частей:

• металлическая трубка
• проволока из резистивного сплава
• керамический сердечник
• порошковый диэлектрик (периклаз)
• токоподвод
• торцевая заглушка

Главное в патронных нагревательных элементах это геометрия. Очень важно, чтобы нагреватель был подогнал по диаметру и имел ровную цилиндрическую форму. Для этого, после завершения сборки патронного ТЭНа проводится его калибровка согласно допуска по H7. Это достигается путем ковки или опрессовки на специальном оборудовании. Дополнительно может быть проведена шлифовка и калибровка поверхности. В итоге нагреватель получает абсолютно идеальные геометрические параметры по диаметру и прямолинейности.

Патронные нагреватели низконагруженные

Изготавливаются путем протягивания спирали в каналах керамического сердечника, проходящие вдоль оси нагревателя. Это старая конструкция и она не позволяет качественно передавать тепло со спирали к нагреваемому телу или среде. По этому данные патронные нагреватели не могут иметь высокую удельную мощность.

Патронные нагреватели высоконагруженные

Высоконагруженные патронные нагревательные элементы имеют спираль равномерно намотанную на поверхности керамического сердечника и находятся максимально близко к оболочке патронного ТЭНа. Конструкция очень хорошо передает тепло, за счет этого имеет большую стабильность работы при высоких мощностях.

Также данная конструкция позволяет создать равномерный разброс мощности. Всем известно, что равномерная намотка проволоки приводит к разной температуре нагрева на каждом участке патронного нагревателя. Это явление происходит из-за концентрации температуры в середине ТЭНа, поскольку на концах есть холодные зоны.

В таких случаях производится распределение мощности в виде усиления количества витков намотки ближе к торцам “патронника”. Такой способ помогает сделать нагрев более равномерным по все длине.

В ряде случаев требуется увеличения холодных зон патронного нагревателя. Например когда нагреватель не полностью погружается в посадочный колодец или при необходимости прогреть именно определенный участок в оборудовании.

Патронный нагревательный элемент со встроенной термопарой

Для управления температурными режимами можно изготавливать ТЭНП с встроенной термопарой. При работе это помогает удержать температуру самого нагревателя на допустимом уровне. Такие нагреватели используются совместно с терморегулятором. Чаще всего используются ТЭНП с термопарами ТЖК (J), ТХА (К), ТХК (L), либо термосопротивление PT50, PT100 и др. Большинство современных терморегуляторов совместимы с термопарами этих типов.

Размер патронного нагревателя

В патроннике есть два важных параметра: диаметр и длина. Некоторые производители используют патронные ТЭНы с определенными диаметрами, в итоге получили стандартный ряд:

• 6,5 мм - 1/4 дюйма
• 8 мм - 5/16 дюйма
• 10 мм - 3/8 дюйма
• 12,5 мм - 1/2 дюйма
• 16 мм - 5/8 дюйма
• 20 мм - 3/4 дюйма

Размер по длине при этом от 35 мм до 300 мм с шагом 10 мм.

В уникальных случаях диаметр может быть от 3 мм до 32 мм с шагом 0,1 мм, а длина ТЭНП может доходить до пары метров (при определенной зависимости от его диаметра).

В маркировке ТЭНП размер обозначается 2мя первыми цифрами, 1 - длина в сантиметрах, 2 - диаметр в миллиметрах. Пример: ТЭНП 21.10.0,6Н220 - нагреватель патронный с длиной 21 см и диаметром 10 мм.

Мощность ТЭНП

Как и в простых ТЭНах, мощность нагревателя патронного типа, в первую очередь, зависит от среды его работы. Для ТЭНП выделяют 3 основных зоны использования: воздух, вода, масла, металл. Работает тут все тот же ГОСТ 13268-88 с некоторыми поправками.

Мощность ТЭНП на прямую зависит от его размера, так называемая удельная мощность, которая измеряется в Вт/см2. Т.е. чем больше размер ТЭНП, тем выше может быть его мощность. Главное не забывать, что удельная мощность обратнопропорцианальна долговечности нагревателя!

Некоторых случаях удельная мощность может превышать допустимую при сильном отводе тепла. Чаще всего это происходит при прогреве массивных металлических деталей. В таком случае некоторые производители освоили производство ТЭНП с удельной мощностью до 50 вт/см2. Естественно такие сверхмощные нагреватели должны устанавливаться строго со значением допуска по H7 по ГОСТ 25347-82. Это означает, что отверстие должно быть заранее подготовлено и откалибровано. Для лучшего контакта между поверхностями рекомендуется использование специальной термопасты. И последнее обязательное условие работы, это контроль температуры нагрева, т.е. использовать ТЭНП с терморегулятором совместно.

При изготовлении патронного нагревателя мощность выбирает заказчик в диапазоне рабочей среды. При превышении допустимой мощности по желанию заказчика, он обязан обеспечить достаточный теплосъем самостоятельно.

В маркировке ТЭНП мощность обозначается 3й цифрой в киловаттах. Пример: ТЭНП 33.10. 0,85 Н48 - нагреватель патронный с мощностью 0,85 кВт.

Напряжение ТЭНП

Стандартно нагреватели изготавливаются из расчета рабочего напряжения в 230 в. При необходимости возможно изготовление патронника с рабочими напряжениями от 6 в до 600 в. При этом нужно понимать, что малые напряжения требуют большей силы тока, а при достижении значения выше 20А возможны отгорания питающих проводов.

В маркировке ТЭНП напряжение обозначается 4й цифрой в вольтах. Пример: ТЭНП 10.15.0,4Н230 - нагреватель патронный с рабочим напряжением 230 В.

Особенности вида и способы крепления ТЭНП

Для работы в металлических формах нагреватель должен крепиться за счет плотной посадки, но иногда требуется дополнительная фиксация. Для этого к нагревателю приваривается крепежный фланец, или лепесток, с отверстиями. В случаях, когда нагреватель устанавливается в ограниченном пространстве часто используют Г-образный ТЭНП, в этом случае питающий провод крепится к нагревателю под углом 90 градусов.

Для установки патронников в другие среды, к примеру газы и жидкости, актуально использование ТЭНП со штуцером.

Материалы оболочки ТЭНП

В подавляющем большинстве случаев оболочка патронных нагревательных элементов изготавливается из нержавеющих сталей разных марок, в зависимости от среды нагрева. В редких случаях, для работы при температурах свыше 500 - 600 градусов для оболочки используется трубки из жаростойких сплавов типа Incoloy.

Способы подключения ТЭНП

Для подключения нагревателей к источнику питания стандартно используется провода в термостойкой изоляции длиной 250 мм. От температурных условий зависит термостойкость устанавливаемых проводов (медный провод в силиконовой оболочке до 200С или медно-никелевый провод в стекловолоконной оболочке до 350С)

Место подсоединения проводов с токоведущей жилой самого нагревателя может быть как снаружи, так и внутри патронника. Соединение и фиксация проводов производится путем обжима металлической втулкой.

Для дополнительной защиты провода от физических повреждений вывод может быть помещен в металлическую оплетку или гофрированный металлический шланг.

При работе в условиях постоянных вибраций или движения рекомендуется дополнительная фиксация провода выше места соединения проводов. Это производится путем установки металлической скобы с зажимом. Скоба может быть приварена к ТЭНП вдоль оси или под углом 90 градусов.

Применение патронных нагревательных элементов

На данный момент патронные нагреватели применяются как в промышленных, так и в бытовых сферах. В большей степени в производстве изделий из полимеров, для нагрева штампов и пресс-форм. Также применяется в различных станках для склеивания пленки, кромкооблицовочном оборудовании, штампы-выжигатели и т.д. В бытовой сфере они менее известны, но применяются в радиаторах, полотенцесушителях, в твердотопливных котлах для розжига и др.

Купить ТЭНП

Чтобы заказать ТЭНП, или купить патронный нагреватель со склада потребуется определиться с размерными и электрическими характеристиками. Подобрать необходимую длину питающего провода и определиться со способом крепления нагревателя. Также, основное, нужно знать в какой среде будет работать ТЭНП, чтобы определиться с максимально допустимой величиной мощности. На сайте можно скачать форму заказа, в котором описаны все необходимые данные для заказа ТЭНП.