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Elektrische Heizelemente

Anwendungsgebiete von elektrischen Heizelementen

Elektrische Heizelemente (oder auch Heizpatronen) werden am häufigsten für das Beheizen von Objekten aus Metall verwendet. Dafür werden Bohrungen in die Objekte eingebracht, in die die Heizpatronen hineingesteckt werden. Um eine einfache Montage sicherzustellen, sind die Heizelemente mit einem gegenüber dem Nenndurchmesser geringfügig kleineren Durchmesser gefertigt.

Die meisten Anwendungen erfordern nicht die höchstmögliche Leistungsdichte. Wählen Sie deshalb lediglich eine dem tatsächlichen Bedarf entsprechende Leistungsdichte. Nutzen Sie den Sicherheitsspielraum, indem Sie eine Heizpatrone mit einer Leistungsdichte unterhalb des für Ihre Anwendung zulässigen Maximalwerts verwenden. Legen Sie bei der Auswahl der Heizpatronen größeren Wert auf eine gleichmäßige Wärmeabgabe als auf eine möglichst hohe Leistungsdichte.

Bei mittleren Leistungsdichten können die Bohrungen normalerweise mit Standardbohrern eingebracht werden. Diese liefern in der Regel Bohrungen, die gegenüber dem Nenndurchmesser um 0,08 bis 0,20 mm größer sind, sodass sich Spielanpassungen zwischen Bohrung und Heizpatrone von 0,3 bis 0,4 mm ergeben. Für eine gute Wärmeübertragung wäre natürlich eine möglichst spielfreie Passung wünschenswert, aber ein gewisses Spiel erleichtert das Einführen und Entnehmen der Heizpatronen, insbesondere bei längeren Modellen. Auch das vollständige Durchbohren des Metallobjekts erleichtert das spätere Entnehmen der Heizpatrone. Nach dem Bohren ist das Objekt zu reinigen bzw. zu entfetten, um Kühlschmierstoffe zu entfernen.

Bohrungen für hohe Leistungsdichten sind durch Bohren und Reiben statt durch einmaliges Bohren mit einem Standardbohrer herzustellen. Für hohe Leistungsdichten ist eine enge Passung notwendig. Die Passung ist die Differenz zwischen maximalem Bohrungsdurchmesser und minimalem Heizpatronendurchmesser. Zum Beispiel beträgt bei einer OMEGALUX-Heizpatrone mit einem Nenndurchmesser von 12,700 mm (1/2 Zoll) der Durchmesser tatsächlich 12,649 mm mit einem Toleranzbereich von -0,127 bis +0,000 mm. Wird diese Heizpatrone in eine Bohrung mit einem gebohrten und geriebenen Durchmesser von tatsächlich 12,776 mm eingeführt, so ergibt sich ein Spiel von 0,254 mm (12,776 mm - 12,522 mm).
Heizpatrone

Weitere Informationen über Heizpatronen

Temperaturregler und Sensoren für Heizpatronen

Auch der Sensor zur Temperaturregelung ist ein wichtiger Faktor. Er ist zwischen der Arbeitsfläche des Objekts und der Heizpatrone zu positionieren. Bei der Auswahl der maximal zulässigen Leistungsdichte anhand des Diagramms ist zu beachten, dass die angegebene Objekttemperatur für einen Abstand von ca. 12,7 mm (1/2 Zoll) von der Heizpatrone gilt. Bei Anwendungen mit hoher Leistungsdichte ist die Regelung der Spannungsversorgung ein wichtiger Aspekt. Häufig kommt eine Ein-Aus-Regelung zum Einsatz, sie kann jedoch zu großen Temperaturschwankungen bei Heizpatrone und Objekt führen. Eine thyristorgeregelte Versorgung bietet aufgrund der entfallenden Ein- und Ausschaltzyklen für Heizpatronen hoher Leistungsdichte den Vorteil einer längeren Lebensdauer. Je nach Anwendung gibt es eine Reihe von verwendbaren Temperaturreglern und Sensoren. Ein häufig anzutreffender Sensortyp für Heizpatronen ist der Temperaturfühler für die Oberflächenmontage. Thermoelemente, Pt100-Temperaturfühler oder Thermistoren stehen mit selbstklebender Unterseite oder der Möglichkeit zum Verkleben mit der beheizten Fläche zur Verfügung. Auch auf die Oberfläche anschraubbare oder magnetische Temperaturfühler sind lieferbar. Temperaturregler stehen in verschiedensten Größen und vielen optionalen Aus- und Eingängen bereit. Bei Thermoelement- und Widerstandsfühlereingängen wird meistens mit einem Logikausgang gearbeitet. Logikausgänge schalten die Heizelementschaltlast mit einem Halbleiterrelais und schonen somit die Heizelemente.

Beispiellinks für Produkte der Regelung:

PID-Regler CNPT Platinum™ Temperatur- und Prozessregler mit PID-Regelung
Als Regelalgorithmen stehen 2-Punkt- oder PID-Regelungen (auch mit Heizen/Kühlen-Ausgängen) zur Verfügung. Die PID-Regelung beinhaltet eine Selbstoptimierungsfunktion; zusätzlich wird der PID-Algorithmus durch eine Fuzzy-Logik adaptiv optimiert. Mit dem Gerät lassen sich aus bis zu 16 Rampen- und Haltesegmenten bestehende Programme erstellen, wobei innerhalb jedes Segments verfügbare Aktionen durch Ereignisse ausgelöst werden können. Mit bis zu 99 Sollwertprogrammen und Möglichkeiten zur Verkettung der Programme lässt sich dieser Regler flexibel programmieren. Die Alarme lassen sich als Grenzwert- oder Bereichsalarme mit absoluten oder relativen Alarmsollwerten einrichten.

Mehr Informationen über Temperaturregler finden Sie hier.
Thermoelement SA1 Thermoelemente mit schnellem Ansprechverhalten und selbstklebender Rückseite
OMEGAs selbstklebende Thermoelemente wurden für schnelle Oberflächenmessungen entwickelt. Die Sensoren werden aus 0,25 mm Thermoelement-Leitung mit PTFE-Isolierung gefertigt, deren Messspitze zwischen Hochtemperatur-Polymeren und glasfaserverstärkten Polymeren eingebettet ist. Dies führt zu guter Wärmeleitfähigkeit und schnellem Ansprechen. Zur einfacheren Installation sind die Fühler mit einer selbstklebenden Rückseite ausgestattet.

Mehr Informationen über Thermoelemente finden Sie hier.
Thermoelement PT100-MA Pt100- oder Thermoelementfühler mit Magnethalterung
OMEGAs Temperaturfühler mit Magenthalterung sind als Thermoelement oder Pt100 sowie mit verschiedenen Isolierungs- und Anschlussarten lieferbar. Die maximale Temperatur beträgt 300°C für Thermoelement- und Pt100-Fühler.
Abmessungen der Magnethalterung bei Modell Pt100-MA: 25 × 40 × 25 mm (H x B x T)

Hier erfahren Sie mehr über Pt100.
Halbleiterrelais SSR330 und SSR660 Halbleiterrelais mit AC/DC-Steuereingang
Die Halbleiterrelais SSR330 und SSR660 von OMEGA sind einpolige Schließer, die die Last ohne mechanische Teile schalten und damit eine Lebensdauer von mehreren Millionen Schaltspielen erreichen. Bei anliegendem Steuersignal schaltet das Halbleiterrelais den AC-Laststrom "EIN", wie es auch bei einem mechanischen Relais mit bewegten Kontakten der Fall ist.

Wählen Sie die ideale Heizpatrone für Ihre Anwendung

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Heizpatronen mit Nenndurchmesser 6,3 mm (1/4 Zoll) Heizpatronen mit Nenndurchmesser 6,3 mm (1/4 Zoll)
Die Heizpatronen mit hoher Leistungsdichte der CIR-Serie von OMEGALUX® sind ausschließlich aus Premiumwerkstoffen gefertigt und erfüllen die höchsten Industriestandards. Ihre Konzeption ist auf eine lange Lebensdauer und höchste Leistungsfähigkeit sowohl in Labor- als auch in Industrieanwendungen ausgerichtet. Auf hohe Beanspruchung ausgelegt, bieten sie eine hohe Durchschlagsfestigkeit und sind widerstandsfähig gegen Stöße und Vibrationen.
Heizpatronen mit Nenndurchmesser 12,7 mm (1/2 Zoll) Heizpatronen mit Nenndurchmesser 12,7 mm (1/2 Zoll)
Die Heizpatronen mit hoher Leistungsdichte der CIR-Serie von OMEGALUX® eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen Gießformen, Gesenke, Werkzeugplatten oder Heizplatten zum Einsatz kommen, sowie für Versiegelungsverfahren.
Heizpatronen mit Nenndurchmesser 9,5 mm (3/8 Zoll) Heizpatronen mit Nenndurchmesser 9,5 mm (3/8 Zoll)
Die Heizpatronen mit hoher Leistungsdichte der CIR-Serie von OMEGALUX® eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen Gießformen, Gesenke, Werkzeugplatten oder Heizplatten zum Einsatz kommen, sowie für Versiegelungsverfahren. Sie sind in Längen zwischen 25,4 mm (1 Zoll) und 610 mm (24 Zoll) verfügbar.
Heizpatronen mit Nenndurchmesser 19 mm (3/4 Zoll) Heizpatronen mit Nenndurchmesser 19 mm (3/4 Zoll)
Die Heizpatronen mit hoher Leistungsdichte der CIR-Serie von OMEGALUX® eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen Gießformen, Gesenke, Werkzeugplatten oder Heizplatten zum Einsatz kommen, sowie für Versiegelungsverfahren. Sie sind in Längen zwischen 57 mm (2 1/4 Zoll) und 1220 mm (48 Zoll) verfügbar.
Hochleistungsheizpatronen Hochleistungsheizpatronen
Die Hochleistungsheizpatronen der C-Serie von OMEGALUX® eignen sich besonders für Anwendungen, bei denen Heizplatten, Gießformen, Gesenke oder Werkzeugplatten zum Einsatz kommen, sowie für Behälterheizungen.
Elektrische Bolzenheizer Elektrische Bolzenheizer
Bolzenheizer der CBH-Serie bestehen aus einem robusten, rohrförmigen Heizelement mit Metallmantel, der seinerseits homogen in eine Metallhülse eingebettet ist. Diese genau dimensionierte Hülse gewährleistet ein angemessenes Spiel zum Einführen des Bolzenheizers in Bohrungen gängiger Standarddurchmesser. Dies ermöglicht eine zügige Wärmeausdehnung großer Bolzen und das mühelose Anziehen dieser Bolzen mit einem Schraubenschlüssel, bevor durch die anschließende Abkühlung eine kraftschlüssige Schrumpfpassung entsteht. Dieses Verfahren empfiehlt sich für die Montage großer Kompressoren, Pressen, Turbinen, Gesenkblöcke, Zylinder, Zylinderköpfe, Druckbehälter etc. Zur Minimierung des Wärmeabflusses an die umliegenden Metallbereiche muss das Aufheizen der Bolzen binnen kürzester Zeit erfolgen. Um ein gleichmäßiges Anziehen der zu montierenden Bauteile zu erlauben, kommen normalerweise mehrere Bolzenheizer der CBH-Serie gleichzeitig zum Einsatz.

Häufig gestellte Fragen

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Ausrechnen der Leistungsdichte

Der Begriff „Leistungsdichte“ beschreibt die Wärmestromrate oder den Wärmegehalt einer Oberfläche. Diese Heizflächenleistung wird als Leistung pro Fläche in W/in2 angegeben. Für die Berechnung ist zu beachten, dass die Standardheizpatronen an jedem Ende eine unbeheizte Länge von je 6,35 mm (1/4 Zoll) aufweisen.

Beispiel

Für eine 305 mm (12 Zoll) lange Heizpatrone mit einem Durchmesser von 12,7 mm (1/2 Zoll) und einer Nennleistung von 1000 Watt berechnet sich die Leistungsdichte wie folgt:

Leistungsdichte = W / (Πx D x HL)

Dabei gilt:
W = 1000 W
Π= Pi (3,14)
D = Durchmesser = 0,5 Zoll
Länge = beheizte Länge = 11,5 Zoll

Leistungsdichte = 1000 / (3,14 x 0,5 x 11,5) = 55 W/in