Die Heizpatrone, auch Single-End-Heizelement genannt, ist eine Art Rohrheizelement. In der chinesischen Elektroheizungsindustrie wird es seit langem mit der Modellbezeichnung M3 bezeichnet. In den späten 1990er Jahren, als Heizelemente in ganz China weit verbreitet waren und sich ihre Formen veränderten, wurde diese Art von Heizung, die zum Beheizen von Formen verwendet wurde und bei der die Leitungen an einem Ende austraten, in Südchina treffend als „Single-End-Heizelement“ bezeichnet.
International ist es als „Patronenheizung“ bekannt, ein ebenso anschaulicher Name, da das Patronengehäuse zylindrisch und an einem Ende versiegelt ist – ein Konzept, das perfekt mit der chinesischen Terminologie übereinstimmt. Diese Heizgeräte zeichnen sich durch ihre einfache Struktur, hohe mechanische Festigkeit, hervorragende thermische Effizienz, Sicherheit, Zuverlässigkeit, einfache Installation, lange Lebensdauer, keine Verschmutzung und Erschwinglichkeit aus. Weitere Vorteile sind Energieeinsparungen, sicherer Betrieb, die Möglichkeit, in verschiedene Formen gebogen zu werden, Tragbarkeit und einfache Demontage.
Heute werden wir die beiden gängigen Verkabelungsstrukturen für Heizpatronen untersuchen: die externe (gecrimpte) Verbindung und die interne (gestauchte) Verbindung.
Die Hauptunterschiede zwischen diesen beiden Strukturen sind wie folgt:
1. Der Herstellungsprozess ist unterschiedlich
Externer Anschluss: Der Anschlussstift (Kaltstift) und das Anschlusskabel werden außerhalb des Heizrohrs über einen Crimp-Anschluss oder einen ähnlichen Stecker verbunden. Dieser Verbindungspunkt wird häufig mit Glasfaserrohren ummantelt, um zusätzlichen Isolationsschutz zu bieten und die Verbindung vor übermäßiger Biegung zu schützen.
Interner Anschluss: Bei intern angeschlossenen Heizgeräten steht der Anschlussstift nicht hervor. Stattdessen wird der Hochtemperatur-Zuleitungsdraht vor dem endgültigen Versiegelungsprozess mit dem Anschlussstift im Rohrmund verbunden. Diese Verbindung wird dann mit Materialien wie Keramik oder speziellen Dichtungsmassen dauerhaft im Rohr abgedichtet und fixiert. Dieser Prozess ist komplexer und zeitaufwändiger als die externe Methode.
2. Das Material der Hochtemperatur-Anschlussdrähte ist unterschiedlich
Externe Verbindung: Da die Verbindung extern erfolgt, bleibt die Temperatur an der Verbindungsstelle relativ niedrig. Daher benötigt das Anschlusskabel typischerweise nur eine Temperaturbeständigkeit von etwa 200 Grad.
Interne Verbindung: Hier ist der Hochtemperatur-Zuleitungsdraht direkt mit dem Widerstandsdraht im Inneren des Rohrs und innerhalb der beheizten Zone verbunden. Folglich muss dieser Anschlussdraht viel höheren Temperaturen standhalten, normalerweise etwa 800 Grad oder mehr. Üblicherweise werden Materialien wie reiner Nickeldraht verwendet, was zu höheren Kosten führt.
Hauptvorteile der internen Verbindung:
Keine Crimpverbindung, biegefest-beständig, auslaufsicher-: Beseitigt das Risiko von schlechtem Kontakt, Kurzschlüssen, Überhitzung oder Drahtdurchbrennen an Crimpanschlüssen.
Ermöglicht eine höhere Leistungsdichte: Der Draht fungiert direkt als Leitung und ermöglicht Leistungsdichten von mehr als 25 W/cm², was mit externen Verbindungen schwer zu erreichen ist.
Überlegenes Drahtmaterial: Interne Verbindungen verwenden Hochleistungsdrähte.
Bei der externen Verbindung wird typischerweise Edelstahldraht als Leitung verwendet, der für Temperaturen bis etwa 350 Grad geeignet ist. Bei hohen Temperaturen oxidiert und karburiert Edelstahl jedoch schnell. Seine metallurgische Struktur verändert sich, die Antioxidationskapazität sinkt, was zu schneller Alterung, Aufkohlung, verringerter Heizeffizienz, niedrigeren Temperaturen, abnehmender elektrischer Leistung und schließlich zum Ausfall führt.
Bei der internen Verbindung wird Hochtemperaturdraht mit Nickel-kern oder mit Teflon-beschichteter Nickeldraht verwendet. Der Nickelkern besteht aus reinem Nickel oder mindestens einer 80Ni20Cr-Legierung und bietet stabile Leistung, hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit und dauerhafte Oxidationsbeständigkeit. Bei normaler Nutzung ist eine Aufkohlung erst nach mehr als fünf Jahren zu erwarten, was die Lebensdauer im Vergleich zu extern angeschlossenen Typen deutlich verlängert.
Auswahlempfehlungen für die beiden Strukturen:
A. Basierend auf der Oberflächenlast: Für Heizgeräte mit einer Oberflächenlast unter 6 W/cm² (geringere Leistung und Betriebstemperatur) ist der kostengünstigere externe Anschluss eine geeignete Wahl.
B. For Long Lead Wires (>500mm): Der externe Anschluss wird generell empfohlen, da interne Anschlüsse bei längeren Leitungen immer schwieriger und teurer herzustellen sind.
C. Bei sehr kurzen Rohren oder sehr kleinen Durchmessern: Entscheiden Sie sich nach Möglichkeit für den externen Anschluss.
D. Begrenzter Platz am Verbindungspunkt: Wählen Sie den internen Anschluss, wenn der Platz nach der Installation des Heizgeräts begrenzt ist.
E. Wo die Leitung gebogen oder häufig bewegt werden muss: Wenn die Leitungsdrahtwurzel nach der Installation gebogen werden muss oder während des Betriebs häufigen Bewegungen ausgesetzt sein kann, wird die interne Verbindung (mit ihrem integrierten, biegebeständigen Draht) empfohlen.
F. Umgebungen mit hoher Umgebungstemperatur: Wenn sowohl der Heizkörper als auch der Leitungsbereich hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wählen Sie den internen Anschluss. Kombinieren Sie es mit einem geeigneten Hochtemperatur-Zuleitungskabel entsprechend der spezifischen Betriebstemperatur.
G. Umgebungen mit Schweröl/Fett oder korrosiven Gasen: Der interne Anschluss wird empfohlen, idealerweise gepaart mit teflon{{1}isolierten Leitungen. Hinweis: Teflonleitungen dürfen nicht in Umgebungen mit hohen-Temperaturen verwendet werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es bei der Wahl zwischen interner und externer Verkabelung nicht darum geht, dass sie allgemein überlegen ist, sondern darum, das richtige Werkzeug für die jeweilige Aufgabe auszuwählen, basierend auf spezifischen elektrischen, thermischen, mechanischen und Umgebungsanforderungen.
