Utjecaj spojnih elemenata na toplinsku efikasnost i distribuciju topline
Uobičajena zabrinutost među inženjerima je da li dodavanje zatvarača grijaču uloška utječe na njegove toplinske performanse. Grejač je dizajniran da isporučuje toplotu ravnomerno duž svoje dužine. Matica, prirubnica ili držač pričvršćeni na tijelo grijača mogu djelovati kao hladnjak, odvodeći toplinu iz predviđene zone. Ili može stvoriti hladnu tačku koja utiče na ujednačenost temperature. Razumijevanje načina na koji pričvršćivači stupaju u interakciju sa termalnim sistemom pomaže u dizajniranju instalacija koje održavaju performanse uz sticanje prednosti sigurne montaže.
Primarni termički efekat pričvršćivača je odvođenje toplote. Velika metalna matica ili prirubnica odvode toplinu od tijela grijača. Ova toplota se zatim raspršuje u okolni vazduh ili u okvir mašine. Rezultat je lokalni pad temperature na mjestu zatvarača. Ako se zatvarač nalazi u grijanoj zoni, ovaj pad temperature može biti značajan-ponekad 20 do 50 stepeni niži od ostatka grijača. Upravljački sistem može reagirati povećanjem snage grijača, što može uzrokovati pregrijavanje drugih dijelova.
Rješenje je postavljanje zatvarača u hladnu zonu grijača. Hladna zona je nezagrijani dio na olovnom kraju, tipično dugačak 15 do 30 milimetara. U ovoj regiji, žica unutrašnjeg otpora ne stvara toplinu. Temperatura omotača u hladnoj zoni je niža jer se zagrijava samo provođenjem iz aktivne zone. Spojnica postavljena ovdje će imati minimalan utjecaj na toplinski profil aktivne dužine. Zbog toga većina pričvršćenih patronskih grijača ima spoj zavaren blizu izlaza za vod, a ne u sredini grijača.
Za primjene gdje se zatvarač mora nalaziti unutar grijane zone-možda zato što dizajn šupljine ne ostavlja mjesta za hladnu zonu-potrebne su posebne mjere. Jedan pristup je korištenje manjeg zatvarača s manjom termičkom masom. Tanka matica ili niskoprofilna prirubnica odvode manje topline od debele. Drugi pristup je korištenje učvršćivača napravljenog od materijala niske toplinske provodljivosti, kao što je titan ili keramika. Titanijum ima oko jednu petinu toplotne provodljivosti od nerđajućeg čelika, tako da odvlači manje toplote. Keramički zatvarači imaju vrlo nisku toplotnu provodljivost, ali su lomljivi.
Prema iskustvu, orijentacija zatvarača je također važna. Matica koja je izložena pokretnom zraku će povući više topline od one koja je zatvorena. Prirubnica koja je pričvršćena za veliki metalni okvir će provoditi toplinu u taj okvir, stvarajući značajan hladnjak. U takvim slučajevima, dodavanje termalne barijere između prirubnice i okvira-kao što je tanak sloj liskuna ili keramičke podloške-smanjuje gubitak topline. Sami vijci također mogu provoditi toplinu; korištenje dužih vijaka ili dodavanje izolacijskih rukava pomaže.
Još jedan termički faktor je učinak zatvarača na razmak između grijača i šupljine. Sam zatvarač je većeg promjera od grijača. To može spriječiti grijač da se potpuno ubaci u šupljinu ako otvor šupljine nije izvrnut da prihvati pričvršćivač. Dizajn treba osigurati da zatvarač ne ometa šupljinu. Provrt ili udubljenje u okviru mašine omogućava pričvršćivanje, a istovremeno omogućava grijaču da dostigne odgovarajuću dubinu.
Ukratko, pričvršćivači mogu uticati na termičku efikasnost i distribuciju toplote, ali se efektima može upravljati. Stavite zatvarače u hladnu zonu kad god je to moguće. Ako moraju biti u grijanoj zoni, minimizirajte toplinsku masu, koristite materijale niske provodljivosti i dodajte toplinske barijere. Uvjerite se da zatvarač ne ometa umetanje šupljine. Kada se slijede ove smjernice, grijač s ulošcima s pričvršćivanjem isporučuje iste termalne performanse kao grijač glatkog tijela, uz dodatnu prednost bezbedne montaže. U aplikacijama gdje je precizna ujednačenost temperature kritična, dobro dizajnirani pričvršćeni grijač u potpunosti je sposoban ispuniti zahtjeve.
