Éléments chauffants tubulaires droits et profilés

• MACHINES DE FORMAGE
• CHAUFFAGE DE MOULES ET DE PLATINES
• IMMERSION DANS DES LIQUIDES
• CHAUFFAGE RADIANT ET PAR CONVECTION
• ENFONCÉS OU COULÉS DANS UN MÉTAL

Les deux facteurs les plus critiques avec incidence sur la durabilité d’un élément chauffant tubulaire sont:

• Le matériel utilisé pour la gaine
• La puissance surfacique

La corrosivité du milieu de fonctionnement et sa température sont deux facteurs essentiels dans le choix du matériau de la gaine. Le tableau 1 répertorie divers matériaux de gaine, les températures maximales admissibles et les milieux dans lesquels l’utilisation de ces matériaux est recommandée.

La puissance surfacique détermine la température qu'une gaine d'élément chauffant atteindra selon des conditions d'application spécifiques.

La puissance surfacique est calculée à l’aide de la formule suivante :

Facteurs à considérer lors de la détermination de la puissance surfacique

• Température de l’application
• Conditions de l’application
• Températures maximales admissibles, selon le matériau de la gaine (tableau 1)
• La puissance surfacique recommandée selon le matériau à chauffer. Le tableau 2 montre quelques matériaux usuels, leurs températures de fonctionnement et les puissances surfaciques maximales recommandées.
• En cas de dépôt de tartre ou d’autres minéraux, les éléments chauffants devraient fonctionner à des puissance surfaciques inférieures.
• Lors d’applications avec serrage, le graphique 1 (page 3) montre la relation entre la puissance surfacique des éléments chauffants, la température de fonctionnement requise et la température maximale de la gaine.
• Lors du chauffage de gaz, la vitesse du gaz entrant et sa température de sortie doivent être prises en compte lors des calculs de la puissance surfacique. Les graphiques 2, 3, 4 et 5 (page 3) illustrent la relation entre le débit d’air, sa température de sortie, la température de la gaine de l’élément chauffant choisi et la puissance surfacique correspondante.
• En cas de fonctionnement sous vide, la puissance surfacique doit être réduite de 20% à 30%. En raison de l'absence d'air, les éléments chauffants dans un vide produisent la chaleur principalement par rayonnement.

Puissances surfaciques pour diverses solutions

Pliage

Les éléments chauffants tubulaires recuits peuvent être formés. Le rayon intérieur de courbure ne doit pas être inférieur aux mesures de rayons recommandées dans le tableau ci-dessous. Pour des résultats optimaux, la flexion doit commencer au centre d'un élément chauffant tubulaire et se déplacer progressivement vers les extrémités. Il faut veiller à ce que la connexion entre la broche froide et la bobine ne se situe pas dans la zone courbée. Un dégagement minimum d’un demi-pouce doit séparer la connexion du coude. Le croquis suivant fournit les directives nécessaires.

Formes standard

Recompactage

Au cours du processus de courbage des éléments chauffants tubulaires, le matériau isolant dur (MgO) peut se fissurer (surtout dans le cas de courbures à faible rayon). Ces fissures et ces fractures sont des points faibles qui entraînent une surchauffe et des défaillances au niveau de la rigidité diélectrique. Ce problème devient plus accentué dans des conditions de haute puissance ou de température élevée. Afin de rétablir la compacité et d’éviter les défaillances, il est nécessaire de recompacter l’élément au niveau de l’emplacement de la courbure.

Conseils pour le montage d’éléments chauffants tubulaires

• Les éléments chauffants tubulaires se dilatent lorsqu'ils sont chauffés. Au moins 1% de la longueur de l'élément doit être alloué comme espace de dilatation et un dégagement adéquat doit être respecté au moment de la conception du montage.
• Lorsqu'un élément chauffant tubulaire est fixé à une surface, les vis de serrage centrales doivent être serrées complètement. Cependant, les vis de serrage aux extrémités doivent être suffisamment serrées pour fixer l’élément et permettre la dilatation en même temps. Cette procédure empêchera l’élément chauffant tubulaire de se détacher de la surface pendant le cycle de chauffage.
• Lorsque les éléments chauffants tubulaires sont placés dans des rainures, la profondeur de celles-ci doit être inférieure de 0,008 à 0,010 pouce du diamètre de l’élément chauffant, afin de garantir un serrage adéquat.
• Les matériaux isolants (le cas échéant) ne doivent jamais être en contact direct avec les éléments chauffants. Un espace d'air doit séparer la gaine de l’élément chauffant du matériau isolant.
• Les terminaisons électriques d’éléments chauffants tubulaires ne doivent pas être placées dans un endroit sous vide ou chauffé.

Joints d'étanchéité résistant à l'humidité

Le milieu isolant à base de MgO contenu dans un élément de chauffage tubulaire est hautement hygroscopique et peut absorber l’humidité par ses extrémités. Les joints d'étanchéité résistant à l'humidité sont des barrières qui empêchent l'humidité et la contamination.

Résine de silicone

Ce joint d'étanchéité est une résine à base de silicone qui est appliquée aux terminaisons des éléments chauffants tubulaires. Le joint pénètre légèrement dans l'isolant en MgO et le transforme en un médium résistant à l'humidité et à la contamination, adapté à des températures inférieures à 390 °F.

Joint VTA

Ce joint à vulcanisation à température ambiante (VTA) en silicone peut résister à l’humidité et à la contamination jusqu’à 450°F.

Joint en époxy

Il s'agit d'une résine liquide qui est durcie thermiquement pour atteindre un état solide. Cette barrière à l'humidité est adéquate pour des températures allant jusqu'à 250°F.