Der Einfluss thermischer Zyklen auf die Langlebigkeit von Heizpatronen
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Eine Heizpatrone, die die ganze Zeit über eine konstante Temperatur behält, kann jahrelang halten. Dasselbe Heizgerät könnte innerhalb weniger Monate kaputt gehen, wenn es in einer Anwendung verwendet wird, bei der es häufig ein- und ausgeschaltet wird. Über diese Diskrepanz besteht kein Zweifel. Dies geschieht, wenn sich die Heizung immer wieder aufheizt und abkühlt, was als Temperaturwechsel bezeichnet wird. Wenn Sie wissen, wie sich thermische Wechselwirkungen auf Heizpatronen auswirken, können Sie besser verstehen, warum einige Anwendungen die Heizpatronen stärker belasten als andere, und wie Sie die Lebensdauer verlängern können.
Jeder Teil einer Heizpatrone wird größer, wenn es heiß wird. Der Metallmantel, der Magnesiumoxid-Isolator und der Widerstandsdraht werden alle größer. Alle diese Teile werden kleiner, wenn die Heizung abkühlt. Dieses Wachstum und Schrumpfen geschieht jedes Mal. Die Teile im Inneren können sich nach Tausenden von Zyklen bewegen. Der Widerstandsdraht könnte sich im MgO etwas verschieben. Im MgO selbst können sich Mikrorisse bilden. Das Ende des Kabels, das mit den Leitungen verbunden ist, wird bei jedem Zyklus mechanischen Belastungen ausgesetzt.
Mehrere Faktoren beeinflussen, wie schlimm der Schaden durch thermische Zyklen ist. Die Temperaturänderung ist die wichtigste. Eine Heizung, die von 50 Grad auf 200 Grad und wieder zurück geht, ist weniger beansprucht als eine, die von 50 Grad auf 500 Grad und wieder zurück geht. Je stärker sich die Temperatur ändert, desto mehr dehnen sich die Dinge aus und ziehen sich zusammen. Auch das Tempo des Zyklus ist wichtig. Eine Heizung, die schnell aufheizt und abkühlt, ist stärker beansprucht als eine, die die Temperatur langsam ändert. Siegelbalken, die in Sekundenschnelle aufheizen und abkühlen, gehören zu den anspruchsvollsten Anwendungen.
Wie effektiv das Heizgerät thermischen Wechseln standhält, hängt davon ab, wie es gebaut wurde. Heizgeräte mit dicht gepacktem Magnesiumoxid haben weniger innere Bewegung als solche mit locker gepackter Isolierung. Durch die Verdichtung bleibt der Widerstandsdraht an Ort und Stelle, sodass er sich nicht bewegt, wenn sich die Heizung ausdehnt und schrumpft. Heizgeräte mit internen Stützsystemen wie keramischen Abstandshaltern oder Mittelstäben sind stabiler. Ebenso wichtig ist die Qualität des Endprodukts. Gestauchte -Konstruktionen, bei denen die Leitungen im Inneren des Heizgeräts abgedichtet sind, eignen sich besser für Temperaturwechsel als gecrimpte -Konstruktionen, bei denen der Anschluss außen liegt.
Die Art und Weise, wie das Heizgerät installiert wird, hat Einfluss darauf, wie sich Temperaturwechsel auf das Heizgerät auswirken. Eine Heizung, die sich in ihrem Hohlraum frei ausdehnen und zusammenziehen kann, weist weniger innere Spannungen auf als eine solche, die auf diese Weise begrenzt ist. Die Expansionskraft kann nicht entweichen, wenn die Heizung auf den Boden eines blinden Hohlraums trifft oder am Leitungsende festgeklemmt wird. Die Heizung muss diese Belastung aufnehmen, die zum Bruch des MgO oder zur Abnutzung des Widerstandsdrahtes führen kann. Diese Spannung wird verringert, indem man an der Spitze einen kleinen Spalt zur Ausdehnung lässt und eine Halterung verwendet, die eine leichte Bewegung des Elektrodenendes ermöglicht.
Wenn Sie ein Heizgerät verwenden müssen, das häufig für Temperaturwechsel verwendet wird, müssen Sie eines auswählen, das für den Wechselbetrieb geeignet ist. Dazu gehört die Auswahl eines Heizgeräts mit starker Innenstruktur, eines Mantelmaterials, das auch bei Temperaturschwankungen stabil bleibt, und eines Anschlusses, der wiederholten Belastungen standhält. Wenn es um Temperaturzyklen geht, sind Incoloy®-Hüllen oft besser als normaler Edelstahl, da sie ihre mechanischen Eigenschaften besser behalten. Nickelleitungen in gestauchter{3}}Konstruktion halten wiederholten Bewegungen besser stand als herkömmliche Leitungen in gecrimpter-Ausführung.
Temperaturschwankungen sind einer der häufigsten Gründe dafür, dass Heizungen vorzeitig ausfallen. Der Schaden häuft sich mit der Zeit und macht sich meist erst bemerkbar, wenn die Heizung ausfällt. Ein Heizgerät, das tausende Male verwendet wurde, mag äußerlich großartig aussehen, aber das MgO ist gerissen, der Draht hat sich verschoben und der Anschluss ist schwächer geworden. Wenn etwas schief geht, passiert es oft auf einmal. Aber das Verfahren begann bereits im ersten Zyklus. Wenn Sie wissen, wie dies funktioniert, können Sie Heizgeräte auswählen und Installationen entwerfen, die die Auswirkungen von Temperaturwechseln reduzieren, sodass sie selbst bei den anspruchsvollsten Zyklusanwendungen länger halten.
