Câble chauffant
Voir les produits
Chauffages et systèmes industriels
Voir les produits
Component Technologies Products
Technologies des composants
Voir les produits

Sélection des cartouches chauffantes, applications et instructions d’installation

COMPOSANTS - Cartouches chauffantes

Instructions d’utilisation

  • Jusqu’à 1,297 po de diamètre
  • Jusqu’à 60 po de long
  • Jusqu’à 11 500 watts
  • 120 et 240 Volts
  • Jusqu’à 1400 °F maximum de température de travail
  • Modification possible afin de se conformer aux habitudes d’utilisation

Logo RLLogo-CSA

Les cartouches chauffantes de type CIR sont utilisées le plus souvent pour réchauffer des pièces métalliques dans lesquelles elles sont insérées via des trous percés. Pour faciliter l’installation, les éléments chauffants sont d’une taille légèrement inférieure à leur diamètre nominal.

Déterminer l’ajustement – À des densités haute puissance, il est important d’avoir un ajustement serré. L’ajustement correspond à la différence entre le diamètre minimum de l’élément chauffant et le diamètre maximum du trou. Par exemple, une cartouche chauffante de type CIR de 1/2 po de diamètre mesure en réalité 0,498 po, plus ou moins 0,005 po. Si cet élément chauffant est placé dans un trou percé et alésé d’un diamètre de 0,503 po, alors l’ajustement sera de 0,01 po (0,503 po - 0,493 po = 0,01 po).

image03

Déterminer la densité de puissance – La densité de puissance fait référence à la vitesse de mise en chauffe ou à la charge de surface. Cela correspond au nombre de watts par pouce carré de surface chauffée. À des fins de calculs, les extrémités des cartouches chauffantes CIR en stock ne sont pas chauffées sur une longueur de 1/4 po. Ainsi, pour un élément chauffant de 1/2 po x 12 po d’une puissance de1 000 watts, le calcul de la densité de puissance serait le suivant :

Densité de puissance = W/p x D x LC

Dans lequel :

  • W = puissance électrique = 1 000 W ; D = diamètre = 0,5 po.
  • LC = longueur chauffée = 11,5 po.
  • Densité de puissance = 1 000 / 3,14 x 0,5 x 11,5 = 55 W/po 2

Sélectionner les dimensions et les caractéristiques de puissance — Le calcul des besoins totaux de chauffage pour une application.

Déterminer la quantité, les dimensions et les caractéristiques de puissance — Une fois les besoins totaux en chauffage déterminés, la quantité, les dimensions et les caractéristiques de puissance des cartouches chauffantes peuvent être définies. Prévoyez suffisamment d’éléments chauffants pour maintenir une température uniforme dans la pièce lors du réchauffage et du fonctionnement. Le capteur de contrôle de la température doit être placé à proximité de la surface de travail pour plus de précision.

Calculer la densité de puissance et l’ajustement — Une fois la puissance de chaque réchauffeur déterminée, on peut calculer la densité de puissance et l’ajustement. Puis utilisez le graphique G-235 afin de vous assurer que la densité de puissance se situe dans les limites autorisées. Par exemple, la densité de puissance d’un élément chauffant CIR de 1/2 po x 12 po d’une puissance nominale de 1 000 W est de 55 W/po 2. S’il venait à être utilisé dans une pièce présentant une température de service de 1 000 °F avec un ajustement de 0,01 po, la densité de puissance autorisée selon le graphique serait de 90 W/po 2. La densité de puissance réelle de 55 W/po 2 est donc bien en dessous du maximum autorisé. Il existe une marge de sécurité conséquente et l’on peut attendre une excellente fiabilité du système.

Si l’élément chauffant sélectionné avait une densité de puissance plus élevée que celle autorisée par le graphique, pensez à effectuer les modifications suivantes.

  1. Employer plus d’éléments chauffants d’une densité de puissance inférieure.
  2. Utiliser des éléments chauffants plus longs ou d’un diamètre supérieur.
  3. Améliorer l’ajustement.
  4. Réduire les besoins de chauffage en diminuant les pertes de chaleur ou en autorisant un temps de chauffe plus long.

Utiliser le graphique de densité de puissance maximale autorisée — Ce graphique est utile dans le choix des cartouches chauffantes de type CIR. Les courbes doivent être considérées comme des indicateurs et non comme des limites précises.

Le graphique prend pour référence une température de 1 600 °°F appliquée à un fil de résistance à l’intérieur d’une cartouche chauffante, elle-même installée dans un bloc oxydé d’acier doux. Les valeurs de densité de puissance portées au graphique devraient être réduites de 10 % au moins lorsque d’autres matériaux à plus faible conductivité thermique ou émissivité que l’acier doux oxydé sont employés. Contactez le bureau de vente Chromalox le plus proche.

Graphique G-235

Guide de sélection des cartouches chauffantes

Type CIR haute densité de puissance

image04

Conception interne avancée plus fils à estampillage — Le défi pour les ingénieurs Chromalox était de concevoir une cartouche chauffante dont les performances surpasseraient toute autre cartouche chauffante commercialisée — selon un ensemble de conditions spécifiques, et afin que le client soit assuré d’obtenir en continu les meilleurs résultats possible en chauffage et en durée de vie au regard de son investissement.

Cartouche chauffante de type CIR — Intègre de nombreux progrès significatifs en termes de technologie pour cartouche chauffante. Ses caractéristiques haute performance ne sont plus à prouver, que ce soit dans le laboratoire ou sur le terrain quant à certains problèmes d’installation sur les équipements clients, et pour des températures de fonctionnement de 1 500 °F et plus.°

Type C-LD, C-HD et C-DE

Densité de puissance moyenne

Cartouche chauffante de gros diamètre de type C — Pour les applications à faible et moyenne densité de puissance. L’isolant réfractaire fortement condensé permet un excellent transfert de chaleur vers l’épaisse paroi en acier inoxydable de la gaine. Cela signifie que le fil de résistance fonctionne à une température plus basse que les unités concurrentes contenant de l’isolant en vrac. Il a donc une durée de vie beaucoup plus longue. Cette fabrication robuste garantit également une puissance diélectrique élevée ainsi que la résistance nécessaire aux chocs et vibrations pour un grand nombre d’usages industriels.

Réchauffeur de pièces de fixation électrique de type CBH — Utilisé lors du serrage des boulons et goujons afin d’assurer un serrage fixe « par contraction »

Réchauffeur pour espace confiné de type SCB — Base à vis Edison placée dans une douille d’ampoule classique en porcelaine afin de chauffer les espaces très restreints.

Cartouches chauffantes : critères de sélection

Temp. max. applications de travail du modèle (°°F) Watts Dimensions (po) Longueur Diamètre Matériau de la gaine Temp. de la gaine en Fin de vie (°°F) Type Niveau Page
CIR Moules, étampes, platines, plaques chauffantes, scellement 1 400 75 - 5 000 1-1/4 - 48 1/4 - 3/4 INCOLOY® 1500 Fils à estampillage Supérieure A-102
SST QST Moules, étampes, platines, presses 1 400 Variable 5-120 3/8-1 INCOLOY® 1600 Fils flexibles Standard A-111
C-LD, C-HD, C-DE Étampes d’extrusion d’aluminium, éléments chauffants pour conteneurs 600 450 - 1 750 8-25 15/16-1-19/64 Acier inoxydable et laiton 750 Boulons Standard A-107
A-108
MZ Modelage du métal en presse à chaud, Contrôle de zone 1800 Variable 18-180 0,495 ; 0,685 ; 0,935 INCONEL® 600 2000 Fiche Standard A-109
CBH1 Renforcement du serrage 1200 1 150 - 11 500 18-60 0,553 - 1,106 Acier 1600 Boîtier octogonal standard avec poignée Standard A-115
SCB Chauffage des armoires et armoires de commande 600 50 - 200 4-3/4 1-3/8 Laiton 1000 Base à vis Edison (douille d’ampoule) Standard A-113
HTRC Revêtement anti-adhérent et transfert de chaleur A-101
Remarque — Non reconnu par la norme UL ni certifié CSA.

Application des cartouches chauffantes et recommandations d’installation

Applications

Application en densités haute puissance— Les cartouches chauffantes de type CIR sont conçues et fabriquées pour fournir des densités de puissance inégalées. Afin d’assurer la meilleure longévité possible du produit à la densité de puissance la plus élevée autorisée par la courbe G-235 dans les instructions d’utilisation, il est recommandé de faire particulièrement attention aux conseils d’utilisation.

  • A. Afin de permettre un ajustement et un transfert de chaleur optimaux, les trous doivent être percés et alésés, et non simplement percés jusqu’au diamètre définitif à l’aide d’un foret tout usage.
  • B. Le capteur de contrôle de la température doit être placé entre la surface de travail de la pièce et les éléments chauffants. La mesure de la température de la pièce à approximativement 1/2 po des éléments chauffants sert à choisir la densité de puissance maximum autorisée à partir du graphique.
  • C. Le contrôle de la puissance est d’une importance capitale dans l’application de hautes densités de puissance. La commande marche/arrêt est souvent actionnée, mais cela peut entraîner d’importantes fuites de chaleur dans l’élément chauffant et les pièces en fonctionnement. L’atout des commandes de puissance SCR est qu’elles augmentent la durée de vie des éléments chauffants à densité de puissance élevée en supprimant efficacement le cycle de mise en marche-arrêt.

Application à des densités de puissance moyennes — La courbe G-235 dans les instructions d’utilisation présente les densités de puissance maximales autorisées pour de nombreux ajustements et températures de service. La grande majorité des applications, cependant, ne nécessitent pas un rapport W/po 2 maximum. Utilisez une densité de puissance adaptée à vos besoins, et non supérieure. Tirez profit de la marge de sécurité disponible en utilisant des puissances inférieures au maximum autorisé. Sélectionnez et répartissez les éléments chauffants de manière à obtenir une chaleur plus uniforme plutôt que de choisir la puissance la plus élevée possible par élément chauffant.

Pour les densités de puissance moyenne, des forets tout usage conviennent généralement au perçage des trous. On obtient en général des trous dont le diamètre excède de 0,003 à 0,008 po la taille normale du foret, ce qui correspond à un ajustement compris entre 0,01 et 0,015 po. Bien sûr dans le cas d’un transfert de chaleur, l’ajustement le plus serré est préférable, mais en ce qui concerne la mise en place et le retrait de cartouches chauffantes, en particulier lorsqu’elles sont longues, un ajustement plus libre facilite la tâche. Il est recommandé de percer en totalité la pièce afin de faciliter le retrait de l’élément chauffant. Nettoyez après perçage

Fonctionnement sous vide — Lorsque les réchauffeurs sont utilisés dans un bloc sous vide d’air, la face interne des trous doit être pré-oxydée pour améliorer l’émissivité. Il est généralement nécessaire de réduire considérablement la densité de puissance maximum autorisée dans le cas d’un fonctionnement sous vide. Si possible, il faut mettre en place l’élément chauffant de sorte que le fil à son extrémité soit à l’extérieur de la partie sous vide. Si le fil à l’extrémité de l’élément chauffant est placé dans la partie sous vide, il est recommandé d’utiliser un voltage inférieur ou égal à 120 volts. Si l’élément chauffant n’est pas étanche, on peut s’attendre à des dégazages.

Fonctionnement dans des rainures carrées — Les cartouches chauffantes de type CIR peuvent être installées dans des rainures carrées ou en forme de V si cela s’avère approprié. L’intérieur de la rainure doit être traité afin d’améliorer son émissivité (soit par oxydation, soit par anodisation). Le rapport W/po 2 autorisé peut être estimé en se basant sur la ligne d’ajustement de 0,05 po. du graphique, à condition que le carré ait une largeur approximativement identique au diamètre nominal du réchauffeur.

Fonctionnement sur 480 V — Les cartouches chauffantes Chromalox de type CIR de 5/8 po de diamètre et plus peuvent être utilisées sur 480 V. Il existe deux approches différentes. La première est d’utiliser deux éléments chauffants standards de 240 volts et de les monter en série sur 480 volts. La seconde consiste à commander une cartouche chauffante conçue spécialement pour 480 volts. Demandez conseil à votre bureau de vente Chromalox local.

En raison des tensions élevées à l’intérieur de l’élément chauffant, seules des densités de puissance maximales inférieures sont autorisées dans les applications sous 480 volts, aussi bien dans le cas de deux éléments chauffants de 240 volts montés en série que dans le cas d’une unité spécialement conçue pour 480 volts. Afin de déterminer la densité maximum de puissance autorisée sous 480 volts, reportez-vous à la courbe de valeur G-235 correspondant à une valeur supérieure de 200 °F à la température réelle de fonctionnement. Il est conseillé de ne pas dépasser une température maximum de fonctionnement de 1 000 °F.

Recommandations d’essai des cartouches chauffantes

Recommandations d’essai—Il est conseillé de réaliser un test dans les conditions d’utilisation simulées lorsque les fabricants d’équipement conçoivent de nouveaux produits. On fait fonctionner les cartouches chauffantes de la taille appropriée sur un transformateur variable jusqu’à ce que la production de chaleur atteigne le niveau voulu. Puis on mesure la tension et les valeurs du courant afin de calculer le taux de puissance nécessaire. Les éléments chauffants de puissance adaptée au produit sont alors commandés.

Recommandations d’installation des cartouches chauffantes

  1. Sur une machine mobile, veillez à ancrer solidement les fils. Dans la mesure du possible, il faut éviter au maximum les mouvements près de la sortie des fils implantés dans l’élément chauffant. Faire une boucle avec le fil conducteur prolonge généralement sa durée de vie. Si le fil subit une flexion constante en raison des conditions d’application, munissez les fils de la cartouche chauffante d’un embout qui suive le mouvement de l’ensemble chauffé. C’est alors l’extension de fils, plus économique à remplacer, qui subira la flexion.
  2. Dans le cas d’un équipement générant des vibrations rapides, utilisez l’embout mentionné ci-dessus. Évitez que les fils provenant de l’élément chauffant ne soient bloqués ou ne subissent trop de pression afin que le fil conducteur ne bouge pas en raison de la vibration.
  3. Protégez les fils contre les projections, l’huile et l’abrasion. Les liquides et vapeurs contaminants peuvent pénétrer dans les cartouches chauffantes non étanches et entraîner une dégradation de l’isolant.
  4. Ne mettez pas d’adhésif sur les fils à la sortie de la cartouche chauffante. La colle de certains rubans adhésifs peut pénétrer dans l’élément chauffant et se transformer en carbone, qui est un conducteur électrique. Si l’utilisation d’un ruban en fibre de verre est inévitable, préférez-en un dont l’adhésif est à base de silicone.
  5. Concevez l’installation de sorte que la température ambiante subie par les fils n’excède pas la valeur supportée par leur isolant (soit 842 °°F pour les fils standard). Si nécessaire en raison des températures, utilisez un fil en nickel ou en cuivre nickelé avec un isolant en fluoropolymère, en fibre de verre imprégnée de silicone ® ou un isolant Rockbestos ® afin d’allonger les fils.
  6. Il n’est généralement pas conseillé d’utiliser du graphite ou d’autres lubrifiants pour faciliter l’insertion de la cartouche chauffante dans le trou. Ces produits sont des conducteurs électriques et à moins de prendre d’extrêmes précautions, il est possible qu’il s’en écoule sur l’extrémité du fil de l’élément chauffant. Utilisez le revêtement anti-adhérent et transfert de chaleur Chromalox.
  7. À mesure que la température de fonctionnement augmente, l’isolant thermique sur la partie chauffée retient de plus en plus la chaleur. L’isolation thermique réduit le besoin de puissance et donc la densité de puissance sur les éléments chauffants. Des températures de travail plus uniformes ainsi qu’une amélioration de la sécurité et du confort de l’opérateur sont d’autres de ses avantages.
  8. Les fils ne doivent pas s’enfoncer dans le trou contenant la cartouche chauffante. En général, l’extrémité des fils de la gaine de la cartouche doit être au même niveau que la surface du trou ou ne pas la dépasser de plus de 1/16e de pouce.

Modifications des cartouches chauffantes et options

Les cartouches chauffantes sont facilement modifiables afin de s’adapter à toute demande d’application particulière. Il vous suffit de choisir parmi une large gamme d’options et de caractéristiques pour obtenir l’élément chauffant personnalisé adapté à vos besoins. Vous désirez d’autres options ou une conception personnalisée ? Contactez votre conseiller Chromalox pour une réponse rapide adaptée à vos exigences.

  • Types de fil conducteur
  • Options de joint terminal
  • Options de fil
  • Options de montage
  • Thermocouple intégré

Types de fil conducteur

Description Volts (°°F) (°°C) Température de fonctionnement
Isolant en mica et fibre de verre® 300 V standard 600 V 842 450
Fluoropolymère 300 V 600 V 392 200

Options d’étanchéité

Type Description/Application
Époxyde Joint époxyde disponible sur les fils ci-dessus en évidant l’extrémité de la gaine pour la remplir d’époxyde afin de former une barrière contre l’humidité.
Fluoropolymère Joint estampé qui garantit une résistance supplémentaire à l’humidité.
RTV Pour les applications nécessitant une protection contre l’humidité.
Hermétique Le joint céramique-métal convient pour des éléments sous des températures allant jusqu’à 1 000 °°F. Précisez la longueur de l’élément chauffant au-delà du joint. La partie métallique du joint dépasse de 3/16 po la gaine de l’élément chauffant.
MR SEOT2 Conforme aux normes UL, dossier SEOT2.SA 12768

Limites de température du joint terminal

Description (°°F) (°°C) Température de fonctionnement
Ciment à entraîneur d’air standard 1000 538
Joint époxyde 194 90
Joint fluoropolymère 392 200
Joint RTV 284
392
140
200
Joint hermétique 1000 538
MR-SEOT2 374 190

Options de joint terminal

Joint hermétique
Le joint céramique-métal convient pour des éléments sous des températures allant jusqu’à 1 000 °F. Précisez la longueur de l’élément chauffant au-delà du joint. La partie métallique du joint dépasse de la gaine de l’élément chauffant. À utiliser pour les aérothermes.
Joint hermétique

Options de fil

Fils flexibles à 90°
Fils flexibles à 90°

Serre-câbles
Le serre-câbles soutient les fils afin de réduire la flexion, la déformation et la casse.
Serre-câble

Conduit flexible en acier inoxydable
Le conduit flexible en acier inoxydable protège les câbles de l’abrasion et des bords tranchants et permet une manipulation plus facile dans les environnements hostiles. Disponible pour les angles à 180 ° et 90 °.
Conduit flexible en acier inoxydable

Ressort de protection
Disponible à la fois pour les angles à 180° et 90°, le ressort de protection assure une protection forte mais flexible des fils contre la flexion, l’usure et la tension.
Ressort de protection

Enveloppe métallique
Une enveloppe métallique en acier inoxydable protège les fils contre l’abrasion et les bords tranchants, tout en maintenant leur flexibilité et leur facilité d’installation. L’enveloppe métallique est disponible à la fois pour les angles à 180 ° et 90 °.
Enveloppe métallique

Billes céramique
Il est possible de demander un isolant en billes céramique pour protéger les câbles des températures ambiantes élevées jusqu’à 1 200 °F (649 °C). Pour commander, merci de préciser la longueur des billes céramique ainsi que la longueur de fil supplémentaires désirées.
Billes céramique

Bornes à tige filetée
Les bornes de poste assurent une connexion solide et sûre aux barres omnibus ou aux cosses à sertir à fourche ou à anneau. Disponibles uniquement sur les éléments chauffants de diamètre 5/8 po et 3/4 po.
Bornes à tige filetée

Options de montage

Tiges filetées
Les tiges filetées permettent l’installation facile du réchauffeur dans un trou fileté pour les applications en immersion. Disponible en tiges à simple ou double filetage. La tige dépasse de 1/4 po de la gaine de l’élément chauffant. Précisez « laiton ».
Tiges filetées

Tailles de tiges filetées
Diamètre nom. de l’élément chauffant (po) Taille NPT (po) Taille du bouchon à six pans (po)
1/4 1/8 - 27 7/16
3/8 1/4 - 18 9/16
1/2 3/8 - 18 11/16
5/8 1/2 - 14 7/8
3/4 3/4 - 14 1-1/16

Bride de fixation
L’option bride de fixation permet un montage facile et un positionnement particulier
Bride de fixation

Fil de tirage
Le fil de tirage aide au retrait du réchauffeur.
Fil de tirage

Téléchargez le guide de sélection, d’application et d’installation des cartouches chauffantes