Installation von Heizpatronen in Umgebungen mit hoher -Vibration
Ein Szenario, das bei mobilen Geräten, Verpackungsmaschinen und Luft- und Raumfahrtanwendungen regelmäßig auftritt, besteht darin, dass Heizgeräte nicht aufgrund von Überhitzung, sondern aufgrund mechanischer Beanspruchung ausfallen. Das Gerät vibriert. Die Heizung wackelt. Die Leitungen biegen sich. Mit der Zeit ermüden und brechen die inneren Verbindungen. Die Heizung funktioniert im ausgebautem Zustand möglicherweise einwandfrei, aber ein leichtes Klopfen zeigt, dass der Stromkreis zeitweise unterbrochen ist. Umgebungen mit starken Vibrationen erfordern einen anderen Ansatz bei der Auswahl und Installation von Heizpatronen.
Die erste Verteidigungslinie gegen Vibrationen ist die interne Konstruktion. Die eingesenkte Konstruktion, bei der die Leitungen im Heizkörper abgedichtet sind, verträgt Vibrationen besser als die gecrimpte Konstruktion. Das Fehlen einer externen Crimpverbindung eliminiert eine potenzielle Fehlerstelle. Die innere Verbindung wird durch das verdichtete MgO unterstützt, das Vibrationen dämpft und Bewegungen verhindert. Für extreme Vibrationsanwendungen bieten einige Hersteller Heizgeräte mit zusätzlichen internen Stützstrukturen an, beispielsweise keramische Abstandshalter, die den Widerstandsdraht an Ort und Stelle fixieren.
Auch das Mantelmaterial spielt eine Rolle. Dickwandigere Mäntel sind biege- und ermüdungsbeständiger als dünne Wände. Hochfeste Legierungen wie Incoloy® behalten ihre mechanischen Eigenschaften unter Vibration besser bei als herkömmlicher Edelstahl. Auch die Länge der Heizung spielt eine Rolle. Eine lange, nicht unterstützte Heizung fungiert als Ausleger, wobei das Abschlussende der größten Belastung ausgesetzt ist. Durch die Unterstützung des Heizgeräts an mehreren Punkten entlang seiner Länge wird diese Belastung verringert.
Bei Vibrationsanwendungen ist das Leitungsmanagement von entscheidender Bedeutung. Die Leitungen müssen so befestigt werden, dass sie weder am Heizkörper noch untereinander vibrieren. Eine Edelstahlpanzerung oder ein flexibles Kabelrohr schützen die Leitungen vor Abrieb und absorbieren einen Teil der mechanischen Energie. Die Leitungen sollten mit einer Serviceschleife -einer sanften Kurve- verlegt werden, die Spielraum für Bewegungen bietet, ohne Vibrationen auf den Abschluss zu übertragen. Zur Sicherung der Leitungen sollten in bestimmten Abständen Klemmen verwendet werden, die jedoch die Isolierung nicht zusammendrücken oder eine scharfe Biegung erzeugen dürfen.
Die Montage des Heizgeräts selbst muss vibrationsfest sein. Eine Heizung, die nur durch Reibung in einem Hohlraum gehalten wird, kann sich mit der Zeit lösen. Gewindeanschlüsse, Flansche oder Halterungen, die das Heizgerät formschlüssig fixieren, sind unerlässlich. Für Anwendungen, bei denen das Heizgerät häufig entfernt wird, verhindern Schnellverschlussanschlüsse mit formschlüssigem Verriegelungsmechanismus ein versehentliches Trennen. Die Montageteile sollten aus Materialien bestehen, die sich bei Vibrationen nicht lösen, z. B. Sicherungsscheiben aus rostfreiem Stahl oder Schraubensicherungsmittel.
Die Erfahrung zeigt, dass Vibrationsausfälle häufig charakteristische Anzeichen aufweisen. Die Leitungen können an Stellen, an denen sie scharfe Kanten berühren, durchgenutzt sein. Der Abschluss kann Anzeichen von Reibverschleiß aufweisen-ein feines schwarzes Pulver, das durch aneinander reibende Metalloberflächen entsteht. Möglicherweise weist die Heizung an der Stelle, an der sie an der Hohlraumwand reibt, eine polierte Stelle auf. Diese Anzeichen deuten auf die Notwendigkeit einer besseren Unterstützung, stärkerer Materialien oder eines anderen Montageansatzes hin.
Für Geräte, die in Umgebungen mit starken Vibrationen betrieben werden, reichen Standard-Heizpatronen selten aus. Die Spezifikation von Heizgeräten mit einer vibrationsfesten Konstruktion, der Schutz der Leitungen durch eine Panzerung, die Sicherung der Heizung durch formschlüssige Befestigung und die Verlegung der Leitungen zur Vermeidung von Spannungen tragen alle zu einem zuverlässigen Betrieb bei. Die zusätzlichen Kosten dieser Funktionen sind gering im Vergleich zu den Kosten wiederholter Ausfälle und unerwarteter Ausfallzeiten in Geräten, bei denen ständig Vibrationen auftreten.
