Jak sestavit správný topný pás, nebo desku pro danou aplikaci
Základní charakteristiky, obecná pravidla
Slídové a keramické topné desky a pásy jsou kontaktní odporová topná tělesa. Přítlak k ohřívané součásti je u těchto těles zásadní a dokáže ovlivnit životnost topného tělesa kladně, ale i záporně. Jde především o přenos tepelné energie z topného tělesa do ohřívané součásti, teplo by se mělo rovnoměrně v ploše přenášet dále. V případě lokálního přehřátí (špatný odvod tepla, větší příkon na jednotku plochy) může dojít v tomto místě k přehřátí odporového vinutí a následnému přehoření. Na nerezovém plášti potom podle teploty zůstávají teplotní mapy (barevná změna vlivem teploty). Topné pásy a desky se dělí na slídové a keramické. Ve většině případů záleží na samotné konstrukci, ale dá se říci, že slídové topné desky a pásy jsou pro teploty do +350 °C a keramické topné pásy a desky jsou pro teploty až +500 °C. Z praxe víme, že dokáží pracovat až za svými teplotními limity. Toto dělení souvisí částečně i s maximálním povrchovým zatížením, u slídových topných desek a pásů je povrchová hodnota zatížení do 3,5 W/cm 2, u keramických topných pásů a desek je tato hodnota 6-7 W/cm2. Tyto hodnoty jsou spjaté s hodnotou zatížení povrchu topné spirály nebo topného pásku. Nad rámec těchto hodnot zatížení jsou vyráběny zejména náhradní díly topných desek a pásů bez záruky na zničení vlivem přetížení. Díky tomu, že se jedná o náhradní díly již provozovaných topných těles, se životností nebývá problém i v případě, kdy zatížení několikanásobně převyšuje hodnoty maximálního doporučeného zatížení. Jsou to již odzkoušené kusy, které pracují za jistých, předem daných podmínek. U nových aplikací, kdy se topné těleso teprve navrhuje, je výhodnější se řídit maximálním doporučeným příkonem pro topnou oblast. Pro topná tělesa je všeobecně výhodnější, aby podléhala teplotní regulaci a ohřev byl postupný. Jedná se totiž o odporové topné těleso, které samo o sobě topí na maximum, tak jak je navržené.
Návrh slídového a keramického pásu
Návrh podoby topného pásu, ať už se jedná o slídový anebo keramický, vychází z požadavků a představ zákazníka, ovšem i tady jsou limity. Topné pásy jsou určeny svým průměrem a šířkou. Počet stahovacích prvků je závislý především na šíři topného pásu. Stahovací prvky jsou uvedeny v bodě 2.1. Pro slídové topné pásy jsou většinou určeny stahovací prvky bez pružin, pro keramické topné pásy jsou stahy s pružinou. Nejlepší umístění elektrické krabičky (bez svorkovnice, se svorkovnicí) je v místě naproti stahům (poloha 180°), v případě potřeby je možné krabičku umístit i do jiné polohy. Důležité je, aby krabička nezasahovala do jiných prvků topného pásu nebo aby nebyla příliš v kraji topného pásu. Dále je nutné navolit jak dlouhý kabel, případně vodiče, zákazník potřebuje. V případě, že má mít topný pás elektrickou krabičku s keramickou svorkovnicí, může být dodán pás bez kabelu. Dle délky a požadovaného příkonu se stanoví požadovaný průřez vodičů/kabelů. V drtivé většině případů se jedná o niklové jádro, průřez bývá o něco silnější, než v případě měděného jádra. Niklové jádro se díky většímu odporu může mírně zahřívat. To lze eliminovat ještě větším průřezem vodičů. V elektrických krabičkách s keramickou svorkovnicí jsou použita kabelová oka do vysokých teplot (niklová). Ukázka krabiček je v bodě 2.2. Velikost a druh krabičky vychází z rozměru topného pásu a požadovaného směru vývodů. Zákazník může provést preferenci krabičky, v případě, že bude vyhovující, bude použita v konstrukci, v opačném případě se použije nejlepší možná varianta. Topné pásy mohou být vybaveny prvkem pro podporu snímání teploty, viz bod 2.3. Ukončení vodičů a kabelů je znázorněno v bodě 2.4, nejpoužívanější způsob je provedení UK 3 – konec kabelu BM-NVS.
Konstrukce slídové a keramické topné desky
U topných desek je zapotřebí definovat ohřevnou plochu, nejčastěji tvaru obdélníku, ale je možné vyrobit topnou desku kruhového tvaru, případně desky tvarové, s výkusy apod. V případě, že se jedná o desky, které jsou přišroubovány k ohřívané součásti, je nutné definovat polohy a rozměry otvorů pro šroubové spoje a také je třeba definovat samotnou tloušťku topné desky. V případě, že je deska přišroubovaná k ohřívané součásti bez roznášecí (přítlačné) desky, je vhodnější tuto desku zapravit rovnou do slídové topné desky a potom místo obvyklých 4-5 mm tloušťky může mít deska 8-12 mm. Tento rozměr je závislý na rozměru samotné topné desky. Plocha cívky se úměrně zmenšuje s počtem a velikostí šroubů, které drží topnou desku. S tím je nutné počítat při návrhu topné desky. U topných desek je podobná varianta elektrického vývodu přes elektrické krabičky, ale je možné použití přímého vývodu pomocí vodičů NVS přímo z topné desky z hrany topné desky.
Lze vyrobit i keramické topné desky, může být i kruhová s tím, že je samozřejmě nutné počítat s tím, že díky keramickým nosníkům vznikají na krajích hluchá místa. Keramické desky mají stejnou konstrukci jako keramické topné pásy, v tomto případě je ale možné použít ze strany keramických nosníků plášť. Konstrukce keramických topných desek je konstrukčně složitější oproti slídovým topným deskám a využívají se poměrně vzácně.
Standardní konstrukční prvky
Stahovací prvky
Pro stažení slídových nebo keramických topných pásů se používají topné stahy, které jsou uvedeny v bodě 2.1
ST 1 – Standardní stah zejména pro slídové topné pásy, podle mezery v pasu se volí velikost stahovacích šroubů, šíře 25 mm
ST 2 – Standardní stah s pružinou zejména pro keramické topné pásy, šrouby délky 80 a 100 mm; šíře 25 mm
ST 3 – Standardní stah zkrácený – vhodné pro topné pásy s šířkou menší jak 25mm, lze kombinovat i pro provedení s pružinou, šíře 20 mm
ST 4 – Stahy pro menší topné pásy v provedení s jedním nebo dvěma šrouby, pro starší typy výrobků, v dnešní době nahrazeno ST1, ST2, nebo ST 3
ST 5 – Rozpínací prvek pro slídové topné pásy, které jsou určeny pro vnitřní ohřevy trubek
Připojovací krabičky
Připojovací krabičky slouží ke krytí, ochraně oblasti připojení a k uchycení napájecího kabelu – ukázky standardního řešení krabiček, v případě nutnosti se zkonstruuje řešení zakázkové na míru. V bodě 2.2.
PK 1 – Připojovací krabička malá, pevné napojení kabelu s vývody topné spirály, tangenciální směr
PK 2 – Připojovací krabička s pevným napojením, radiální směr
PK 1 a PK 2 -zde je nutné uvést délku kabelu, jakou zákazník požaduje
PK 3 – Malá krabička s keramickou svorkovnicí, připojení pro L1, N a zemnění pomocí kabelových ok
PK 4 -Střední krabička s keramickou svorkovnicí, připojení pro L1, N a zemnění pomocí kabelových ok, možné vyvedení kabelu ze dvou stran
PK 5 - Velká krabička s keramickou svorkovnicí, připojení pro L1, L2, L3, (N) a zemnění pomocí kabelových ok, možné vyvedení kabelu ze dvou stran (tangenciální směr), krabička určená pro větší topné pásy, případně pro třífázové řešení topného pásu nebo komplikovanější vývod konců topných spirál
PK 6, PK 7 – Elektrická krabička s keramickou čokoládou pro propojení bez kabelových ok vhodná spíše pro topné desky díky svým zástavbovým rozměrům
PK 8 – Speciální elektrická krabička s keramickou svorkovnicí s komínkem, vhodná pro topné pásy, které jsou izolovány teplotní rohoží, anebo je zapotřebí krabičku oddálit od zdroje tepla
PK 9 – Speciální elektrická krabička vhodná zejména pro obří keramické topné pásy určené do vyšších teplot. Vývody jsou přímo zesílené konce topných spirál (není zde žádné napojení)
PK 10 – Krabička s kovovou mušlí (remoska)
PK 11 – Krabička s konektorem C22 se sponou, nebo bez spony (krabička C22 se sponou je kompletně nakupovaný kus)
PK 12 – Svorkovnicové připojení – vhodné pro vnitřní pásy, případně tam, kde nemusí být pevný kryt v podobě nerezové krabičky
Prvky pro podporu snímání teploty
Používané varianty jsou zobrazeny v bodě 2.3.
MT 1 – Otvor pro čidlo – průměr otvoru dle požadavku (vhodné pro slídové i keramické topné pásy a desky)
MT 2 – Otvor pro čidlo s upevňovacím třmenem, závit nejčastěji G1/4“, M10 a M12 nebo na poptání (vhodné pro slídové i keramické topné pásy a desky)
MT 3 – Příložný držák pro tyčová kapilární čidla, většinou pro průměry čidel 6 mm – jiné průměry na poptávku (vhodné pro slídové i keramické topné pásy)
Ukončení vodičů a kabelů
Používané varianty jsou zobrazeny v bodě 2.4.
UK 1 – Vodiče NVS (sklotextilní bužírka s niklovým jádrem) s teplotní odolnost do +350 °C, případně vodiče NVAS s teplotní odolností do +450 °C. Vhodné řešení vývodů bez elektrické krabičky pro slídové a keramické topné desky a pásy
UK 2 – Niklové zesílení topných spirál s keramickými korálky – teplotní odolnost nad 450 °C
UK 3 – Nejrozšířenější kabelové ukončení topných pasů a desek, jedná se o kabel BM-NVS (sklotextilní bužírka s niklovým jádrem) se třemi nebo čtyřmi vývody opatřený kovovým opletem jako mechanickou ochrannou, teplotní odolnost do +350 °C. Také je možné použít kabel do vyšších teplot BM-NVAS s teplotní odolností do +450 °C
UK 4 – Vidlice s kabelem na 230 V
UK 5 – Průmyslová vidlice tříkolíková na 230 V
UK 6 – Různé typy konektorů (pro poptání je nutné předat přesné označení, případně, kde se dá takový konektor, ukončení zakoupit – bez tohoto nabídneme ukončení UK 3)