Verwarmingselementen, thermische sensoren en weerstandsthermometers voor industriële toepassingen.
Tips voor selectie naar behoefte.
Dit artikel gaat over het leveren en bewaken van temperaturen. Verwarmingselementen, thermosensoren en weerstandsthermometers zijn onderdelen van de elektrische thermotechniek. Zij behoren tot de functionele sleutelcomponenten van talloze producten, systemen, processen en technologieën. Op bijna alle gebieden van het moderne leven maken zij de nauwkeurige en veilige regeling, besturing en bewaking van thermodynamische processen mogelijk. Zij zijn meestal onzichtbaar geïnstalleerd en worden aangetroffen in huishodelijke apparaten en auto’s, in kunststoffen en verpakkingssystemen, in medische en laboratoriumapparatuur, in elektrotechnische en micro-elektronische systemen, alsmede in talrijke toepassingen in de industriële automatisering, de machinebouw, de vloeistoftechnologie en de werktuigbouw.
Verwarmingselementen worden gebruikt voor de doelgerichte, homogene toevoer van gedefinieerde warmte en thermische waarden in componenten, gereedschappen, processen en producten. Zij zijn verkrijgbaar in diverse uitvoeringen voor vele inbouwposities en taken.
Thermische sensoren en weerstandsthermometers daarentegen worden gebruikt voor de snelle detectie, meting en bewaking van temperatuur(grens)waarden. Zij bestrijken een breed prestatiespectrum en zijn, afhankelijk van het ontwerp, geschikt voor diverse aansluitings- en inbouwsituaties.
Zowel op het gebied van verwarmingselementen als op het gebied van thermokoppels/weerstandsthermometers gaat de technische ontwikkeling gestaag vooruit. Naast de toenemende eisen op het gebied van kwaliteit, energie-efficiëntie en flexibiliteit van de producten en toepassingen, geeft ook de trend naar miniaturisering van assemblages een innovatieve impuls. Verwarmingselementen, thermosensoren en weerstandsthermometers behoren tot de componenten die zeer gemakkelijk in compacte en ruimtebesparende ontwerpen kunnen worden geïntegreerd, waardoor zeer efficiënte thermodynamische processen kunnen worden gerealiseerd. Niet in de laatste plaats om die reden dienen zij als fundamentele systeemcomponenten voor industriële automatisering en kwaliteitsborging.
Verwarmingselementen – slanke patronen en flexibele buizen
Verwarmingspatronen, flexibele buisverwarmers en opgerolde buisverwarmingspatronen zijn de voornaamste typen verwarmingselementen en bestrijken een breed scala van technische toepassingen.
Patroonverwarmers zijn staafvormige verwarmingselementen van verschillende lengtes, diameters, geometrieën en verbindingstypes. Zij hebben diverse VDE-certificaties, voldoen aan de UL- en CSA-normen en worden ook aangeboden in beschermingsklasse IP67 (stof-/waterdicht). Afhankelijk van de uitvoering zijn ze geschikt voor maximumtemperaturen tot 750° C. Zij verschillen wat betreft de materialen van hun omhulsel (b.v. nikkel, roestvrij staal) en hun elektrische eigenschappen.
Patroonverwarmers van de hotrod® productfamilie behoren tot de centrale onderdelen van de hotrunnersystemen van vele matrijzen voor kunststofspuitgieten. Typische toepassingen zijn ook het verhitten van snijmessen in textielverwerkende bedrijven, van sealbanen in filmverpakkingsmachines en van warmstempelmatrijzen in de identificatietechnologie. Andere toepassingen zijn de inwendige verwarming van spuitmondjes voor spuitgieten, de verwarming van reliëfrollen in papierverwerkingsmachines en de temperatuurregeling van laboratoriumapparatuur.
Gieterij verwarmingselementen
Gieterij-elementverwarmers worden hoofdzakelijk gebruikt in gieterijen. Een van hun belangrijkste taken is te zorgen voor een optimale temperatuurregeling van de smelt die door de giethals in de matrijs vloeit. Voor een gemakkelijke installatie hebben ze hoekblokken, pijpschalen of metalen verbindingsslangen.
Krachtige patroonverwarmers
Patroonverwarmers met hoog vermogen worden niet alleen gekenmerkt door hun compacte, slanke ontwerp, maar ook door hun geschiktheid voor werktemperaturen van meer dan 750° C. Zij zijn het domein van de hoge-temperatuurpatronen. Hun domein zijn hoge-temperatuurtoepassingen zoals die welke worden aangetroffen in krachtcentrales, hoogovens of in de turbine- en raketbouw. Zij genieten ook de voorkeur bij onderzoek- en ontwikkelingsprojecten.
Verwarmers met spiraalpatroon
Verwarmers met spiraalpatroon zijn verkrijgbaar in stijve en flexibele versies. Speciaal ontworpen voor gebruik in de textiel- en filmverwerking zijn versies met snijmessen van hard metaal. Eenvoudige, stijve verwarmingspatronen worden beschouwd als een kosteneffectieve oplossing met een lange levensduur, terwijl de flexibele versies tot een lengte van 3.000 mm en een buigradius van 15 mm aan de gegeven omgeving kunnen worden aangepast.
Ook de buisverwarmingselementen van de hotflex®-serie kunnen zeer flexibel worden gelegd. Dankzij hun flexibiliteit zijn zij geschikt voor toepassingen waarbij hoge temperaturen tot 700° C via nauwe doorgangen moeten worden toegevoerd. Zij zorgen bijvoorbeeld voor een optimale, nauwkeurige warmteoverdracht in verwarmingsplaten of in tempereervlakken. Zij zijn verkrijgbaar in ronde en vierkante doorsneden van verschillende afmetingen. Zij kunnen zonder speciaal gereedschap in gefreesde uitsparingen worden aangebracht. Verschillende soorten aansluitingen zorgen voor hun ongecompliceerde integratie in verwarmings- en temperatuurregelingssystemen.Patronen voor opgerolde buizen
Een andere grote groep verwarmingselementen zijn de spiraalvormige patronen van de hotspring®-serie. Zij zijn ook verkrijgbaar in talrijke ontwerpen en maten met verschillende vermogensdichtheden en vermogensverdelingen. Afhankelijk van het ontwerp hebben zij ronde of platte doorsneden en verschillende verbindingsvarianten en klemmechanismen voor bevestiging in hun constructieve omgeving. Het type opspanmechanisme is van invloed op de efficiëntie van de warmteoverdracht tussen het verwarmingselement en het gereedschap of onderdeel.
Opgerolde buisvormige patronen bereiken een omhullingtemperatuur tot 750° C. Hun belangrijkste toepassingen zijn onder meer het verwarmen van de hotrunnerspuitmonden en de spruitstukken van matrijzen bij het spuitgieten van kunststoffen. In machines voor de productie van folie en zakjes worden zij gebruikt om de seallinialen en de sealkoppen te verhitten. In de gieterij- en procestechnologie worden zij gebruikt om machinespuitmonden te temperen.
Spiraalvormige patronen onderscheiden zich door het aantal en de geometrie van de wikkelingen. Zij kunnen cilindrisch, plaatvormig, meandervormig of kegelvormig zijn, en zeer dicht of open. Een ander selectiecriterium is de oppervlaktebelasting van de mantel van een spiraalbuispatroon in geïnstalleerde toestand.
Thermische sensoren en weerstandsthermometers
Het meten, bewaken en documenteren van temperatuurcurven en -waarden is een van de belangrijkste disciplines op bijna alle technische gebieden. Hiervoor worden de thermosensoren en weerstandsthermometers van de hotcontrol® productlijn gebruikt, die verkrijgbaar zijn in talrijke varianten voor vele aansluit- en inbouwsituaties. Zij worden gebruikt bij de vervaardiging van elektronische en elektrotechnische componenten, maar ook in de proces-, chemische, laboratorium- en procestechniek, in de kunststoftechnologie en in de werktuigbouw. Thermosensoren en weerstandsthermometers verschillen qua ontwerp en functie. Wat alle versies gemeen hebben, is dat zij in hun afmetingen DIN 2768-m volgen.
Thermosensoren (thermokoppels) bestaan uit twee draden van verschillende metallische materialen. Hun functie is gebaseerd op de afhankelijkheid tussen temperatuur en elektrische spanning. Als de temperatuur op het meetpunt verandert, verschuiven de elektrische ladingen van de draden op verschillende manieren, wat resulteert in een elektrische spanning die kan worden gemeten en geïnterpreteerd. Thermokoppels bestrijken een groot temperatuurbereik, maar zijn beperkt in nauwkeurigheid.Voor hogere eisen aan de meetnauwkeurigheid zijn weerstandsthermometers de betere keuze. Hier wordt de weerstand gemeten via een elektrische geleider, waarbij er een bepaalde relatie bestaat tussen de weerstand en de temperatuur. Dit kan worden weergegeven als een karakteristieke curve. Weerstandsthermometers voor kalibratietechniek, bijvoorbeeld, hebben draadgewonden meetweerstanden van platina. Zij bieden een detecteerbaar temperatuurbereik tot 400° C en scoren met grote nauwkeurigheid.
Thermokoppels – universalisten voor vele sensortoepassingen
Thermokoppels worden gekalibreerd volgens verschillende criteria. Wijdverbreid zijn de types J, K, T en E. Zeldzamer en ontworpen voor toepassingen bij hoge temperaturen zijn de types R, S, en B. Thermokoppels kunnen grote temperatuurbereiken detecteren en zijn geschikt voor toepassingen met eenvoudige en gemiddelde nauwkeurigheden. Zij kunnen ook worden ontworpen volgens de Amerikaanse ANSI-norm.
Mantelthermokoppels nemen in de thermosensoren een grote ruimte in. Zij worden aangeboden in vele diameters (0,6 tot 6,0 mm) en met verschillende aansluitdraden, waarbij de afmetingen voldoen aan de tolerantiespecificaties van EN 61515. Afhankelijk van kalibratie, draadmateriaal en normalisatie (IEC, DIN, ANSI) kunnen zij worden gebruikt voor meetbereiken van -40°C tot 760°C of -40°C tot 1.100°C. Mineraal geïsoleerde thermokoppels behoren tot de thermosensoren met de grootste en hoogste meetbereiken.
Er zijn ook thermokoppels waarvan de speciale uitvoeringen aan verschillende inbouw- en montagesituaties zijn aangepast. Hiertoe behoren zowel versies voor stekkers als thermokoppels met bajonetsluiting. Er zijn ook hoekthermokoppels, oppervlakte-thermokoppels en varianten met klembandgeometrie, met bevestigingsringen of ook voor flensmontage. Afhankelijk van de variant voldoen ze aan DIN- of IEC-normen en zijn ze geschikt voor metingen van 0°C tot 260°C, 0°C tot 360°C of 0°C tot 400°C.Weerstandsthermometers – platina oplossing voor zeer hoge nauwkeurigheden
Van de weerstandsthermometers zijn de ommantelde weerstandsthermometers van bijzonder belang. Zij hebben elektrische geleiders van platina en verschillen in het type verbindingskabel (PFA, GLS, siliconen) en de aansluitmogelijkheden. Platina omhulde weerstandsthermometers van het type Pt100, die een elektrische weerstand hebben van 100 Ω bij 0° C, worden veel gebruikt. Het tweede belangrijke type heeft een elektrische weerstand van 1.000 Ω bij 0° C en wordt Pt1000 genoemd. Beide types zijn geschikt voor meetbereiken van -60° tot 600°C.
Verder zijn er ook verschillende uitvoeringen binnen de weerstandsthermometers, die zijn aangepast aan de montagemogelijkheden van verschillende constructieve omgevingen. Van belang zijn hier varianten met een schuine meetkop, zowel voor inpluggen als induwen, en met diverse bajonetsluitingen. Afhankelijk van het ontwerp bestrijken deze weerstandsthermometers meetbereiken van 0° C tot 360° C of 0° C tot 400° C.
Thermokoppels en weerstandsthermometers voor de automobielindustrie
Er zijn thermokoppels en weerstandsthermometers voor de automobieltechniek, die geschikt zijn voor gebruik in motorcompartimenten, katalysatoren, turboladers, oliepannen en uitlaatkanalen. Hiertoe behoren in het bijzonder gebruiksklare thermokoppels met mantel en weerstandsthermometers met platina mantel, met wartelmoeren en om in te schroeven voor meetbereiken van -40° C tot 1.100° C of -60° C tot 600° C.
Ook op maat gemaakt voor gebruik in de automobielindustrie zijn draadthermokoppels en zelfklevende versies voor eenvoudige oppervlaktemontage voor meetbereiken van 0° C tot 260° C. Voor hogere meetbereiken van 0° C tot 860° C zijn versies met veerbelaste meetkoppen, wrijvingssensoren en insteekbare thermokoppels geschikt voor het bewaken van temperaturen op remschijven.
Thermische sensoren met hoge weerstand en weerstandsthermometers
Thermokoppels en weerstandsthermometers met overgangshulzen van een innovatief hybride materiaal zijn beschikbaar voor toepassingen die een hoge thermische en mechanische stabiliteit vereisen, vooral in de overgangszone tussen de meetpunt en de aansluitkabel. Met een overgangsbus die hittebestendig is tot 400° C, bieden ze een hoge bedrijfszekerheid en een lange levensduur, zelfs onder extreme omstandigheden.
Foto’s: HOTSET, Adobe Stock
