Mitkä ovat kiilteen lämpö- ja mekaaniset ominaisuudet eristimenä lämmityslevyrakenteessa?

Monien teollisuuslämpölevyjen sisällä on ohutta hiutalemateriaalia, joka eristää aktiivisen lämmityselementin maadoitetusta metallirungosta. Tämä materiaali on kiilleä ja se on välttämätön joissakin lämmitinmalleissa sen ainutlaatuisen sähköeristyksen ja korkean lämpötilan stabiilisuuden yhdistelmän ansiosta. Tietäen kiillen lämpö- ja mekaaniset ominaisuudet, insinöörit voivat valita sopivan eristemateriaalin nauhalämmittimille, nauhalämmittimille, patruunalämmittimille ja levylämmitysjärjestelmille.

Mikä on kiille kiille? Luonnossa esiintyvä eristekiille on sarja luonnossa esiintyviä silikaattimineraaleja, jotka hajoavat ohuiksi, elastisiksi, läpinäkyviksi levyiksi. Kaksi suosituinta sähkölämmityssovelluksissa käytettyä lajiketta ovat

Muskoviittikiille (kaliumalumiinisilikaatti) - Yleisin laatu, jolla on hyvät sähköiset ominaisuudet ja lämmönkestävyys.

Muotoile lause uudelleen

Palaa alkuperäiseen lauseeseen

Kopioi lause

Synonyymit

kiille

kiille

kiille

mineraalikiille

mineraali kiille

kvartsi

se

kiille kiille

kimaltelevaa kiilleä

pieni kiille

kiilleä

kiille-kuten

mineraali

tämä mineraali

kiillen uuttaminen

keraaminen kiille

kiille{0}}pohjainen

mineraali

pigmentti

jalokiviä

mineraaleja

kiillen käyttöön

mineraaleja, kuten kiille

hopea kiille

metallinen kiille

värillinen kiille

hohtava

kiillehiukkasia

kimallus

metallinen

materiaalia

Flogopiittikiille (magnesiumalumiinisilikaatti) – dielektrinen lujuus hieman pienempi, mutta jatkuva lämpötila korkeampi, käytetään korkean lämpötilan teollisuuslämmittimissä.

Kiille louhitaan ja prosessoidaan levyiksi, kalvoiksi tai muotoillaan. Se voidaan pilkkoa, lävistää tai muovata lämmityslaitteiden ympärille. Kiillelevyt ovat yleisiä ja päällekkäin vastuslangalla, kuten nikromilla tai vastaavalla, lämmittimien kiillelämmityselementtikokoonpanon valmistamiseksi.

Lämpöominaisuudet: Keskinkertainen johtavuus ja korkean lämpötilan kestävyys
Kiillen perusominaisuus on sen kyky kestää korkeita lämpötiloja hajoamatta, kaasuttamatta tai menettämättä sähköeristyskykyään.

Jatkuvat enimmäiskäyttölämpötilat vaihtelevat eri kiilletyypeillä:

Muskoviittikiille: 932-1112 astetta F (500-600 astetta)

Phlogopite Mica: 700 - 800 astetta (1292 - 1472 astetta F)

Lyhytkin altistuminen korkeammille lämpötiloille (esim. flogopiitille 900–1000 astetta) on ajateltavissa, mutta jatkuvan rajan yli pitkäaikainen käyttö johtaa asteittaiseen mekaanisen eheyden menettämiseen ja eristysresistanssin heikkenemiseen.

Kiillen lämmönjohtavuus on noin 0,5-0,7 W/m·K. Tämä on paljon suurempi kuin useimmat polymeerieristeet (esim. PTFE 0,25 W/mK), mutta vähemmän kuin keraamiset eristeet (esim. alumiinioksidi 25-30 W/mK). Välinjohtavuus sallii lämmön virrata vastuslangasta kiillekerroksen läpi metalliseen lämmittimen runkoon, mutta tarjoaa silti sähköisen eristyksen.

Lämpölaajenemiskerroin - Kiillellä on kerrostettu kiderakenne ja se laajenee siten anisotrooppisesti. Laajentuminen arkkien tasoa pitkin on merkittävää, laajeneminen poikittain levyihin nähden on pienempi. Tämä anisotropia soveltuu yleensä hyvin metallisten lämmityselementtien käyttöön hyvissä rakenteissa.

Sähköiset ominaisuudet Suuri dielektrinen lujuus Suuri eristysvastus
Kiille on arvostettu korkeasta dielektrisestä lujuudestaan. Kiillelle arvo on noin 20 kV/mm (kilovoltti paksuusmillimetriä kohti). Häiriöjännite on luokkaa 4000 volttia 0,2 mm:n vakiokiillelevylle, mikä on paljon korkeampi kuin teollisuuslämmittimissä käytetyt yleiset 240 V tai 480 V syöttöjännitteet.

Tilavuusvastus on erittäin korkea, yleensä luokkaa 10^13 - 10^15 Ω·cm huoneenlämpötilassa, laskee huomattavasti korkeammissa lämpötiloissa, mutta silti riittävä useimpiin lämmityskäyttöihin.

Kiillen dielektrisyysvakio (suhteellinen permittiivisyys) on luokkaa 6-8 ja stabiili laajalla taajuus- ja lämpötila-alueella.

Kiillettä käytetään myös eristeenä korkeissa lämpötiloissa toimiville vastuslangoille, jotka sulattavat tai hiiltävät polymeerieristeitä. Kiillellä on tähän tarkoitukseen sopivia sähköisiä ominaisuuksia.

Mekaaniset ominaisuudet: Joustavuus, hauras, herkkä kosteudelle
Ohuet kiillelevyt (0,05-0,5 mm) ovat joustavia, mutta paksut kiillelevyt ovat hauraita. Materiaali voi olla taipunut kaarteiden ympärille, mutta terävät rypyt saavat sen halkeilemaan. Lämmittimen valmistuksessa kiille on yleensä stanssattu tarkkoihin muotoihin, joissa on reikiä liitäntänastille tai uria vastuslangalle.

Vetolujuus on yleensä alhainen ja materiaali on heikkoa leikkausvoimaa. Kiillettä ei saa käyttää rakenneosana, vaan se on tuettava mekaanisesti metallisen lämmitinkotelon tai kiinnityslevyjen avulla.

Huono puoli on kosteuden imeytyminen. Kiille on hygroskooppinen materiaali. Kosteuden imeytyminen vähentää pinnan eristysvastusta ja voi aiheuttaa sähkövuotoja tai oikosulkuja. Siten kiillelämmittimet eivät sovellu uppokäyttöön tai korkeaan kosteusasetuksiin, ellei niitä ole suljettu hermeettisesti. Käytössä oleva kiillelämmitin on "paistettava" (ensimmäinen lämmitysjakso-) imeytyneen kosteuden poistamiseksi, koska alhaisia ​​eristyslukemia ei suositella.

Huono kulutuskestävyys. Karkean metallin reunat voivat naarmuttaa tai jauhata kiillepintoja. Kokoonpanon tulee olla tasaiset purseenpoistot oikein.

Kiille-, keraami- ja polymeerieristeet – mitä eroa niillä on?
Alla olevassa taulukossa verrataan kiilleä muihin yleisesti käytettyihin lämmityselementtien sähköeristysmateriaaleihin:

Kiinteistö kiille (muskoviitti) keraaminen (alumiinioksidi, steatiitti) polymeeri (PTFE, PEEK, silikoni)
Max. jatkuva lämpötila 500–600 astetta 800–1200 astetta (alumiinioksidi) PTFE: 260 astetta; PEEK: 250 astetta; Silikoni: 200 ºC
Lämmönjohtavuus (W/mK) 0.5 - 0.7 25 - 30 (alumiinioksidi) PTFE: 0,25; Silikoni: 0,2-0,3
Dielektrinen lujuus (kV/mm) ~20 10 - 15(alumiinioksidi)PTFE: ~20, PEEK: ~20, Silikoni: ~15
Joustavuus ohuissa levyissä Mekaaninen joustavuusJäykkä, hauras Joustava (erityisesti silikoni)
Kosteudenkestävyys Matala (hygroskooppinen) Erinomainen (ei imukykyinen)Erinomainen (vettä-hylkivä)
Yleisimmät lämmitintyypit Nauhalämmitin, nauhalämmitin, patruunalämmittimen ytimen eristys Upotuslämmittimet, korkea-lämpötila, valu-lämmittimet, putkimaiset lämmittimet Joustavat lämmityselementit, matalan-lämpöiset lämpötyynyt
Suhteellinen hinta Matalasta kohtalaiseen Keskikokoiseen korkeaan Keskikorkeaan (PEEK)
Kiilleeristyssovellukset lämmityslevyissä
Kiillettä käytetään tyypillisimmin lämmityslevyjen valmistuksessa.

Kiillenauhalämmittimet - Kaarevien arkkien muodossa oleva kiille on kiedottu sylinterimäisen pinnan ympärille, kiillen päälle on kierretty vastuslanka ja päällä toinen kiillekerros. Koko rakenne on kiinnitetty metallinauhalla.

Kiillenauhalämmittimet - Litteät tai kaarevat kiillekokoonpanot, joita käytetään levyjen, meistien ja puristuslevyjen lämmittämiseen.

Patruunan lämmittimen ytimet - Vastuslanka on kierretty uriin keraamisessa sydämessä tai karassa, joka on koteloitu kiillelevyyn. Kiille eristää sähköisesti langan ulkopuolelta metallivaipasta.

Ilmanlämmittimet. Kiilleä käytetään kanavalämmittimissä avoimien-kelavastusjohtojen eristämiseen polymeerieristyksen rajoitukset korkeammissa lämpötiloissa.

Kiillettä käytetään tyypillisesti korkean lämpötilan lämmittimien suunnittelussa, kun käyttölämpötila ylittää PTFE:n tai piin 200-260 C rajan, mutta vaaditaan ohut, muovattava eriste. Yli 800 C:ssa käytetään yleensä keraamisia eristeitä (alumiinioksidia tai steatiittia), jotka eivät kuitenkaan ole joustavia.

Suunnittelun huomioiminen ja rajoitukset
On syytä huomata, että kiillellä on lukuisia rajoituksia, jotka on otettava huomioon lämmittimen suunnittelussa.

Kosteusherkkyys - Kosteassa ympäristössä säilytettyjä kiillelämmittimiä tulee "paistaa" alhaisessa lämpötilassa (100-150 astetta) useita tunteja ennen kuin täysi teho otetaan käyttöön. Suljetut päätteet ja kapselointi auttavat vähentämään kosteuden sisäänpääsyä.

Hauraita mekaanisessa rasituksessa - Kiillelevyt voivat särkyä, jos lämmittimen koteloa kiristetään liikaa tai jos lämpölaajenemisen epätasapaino aiheuttaa puristusjännitystä. Riittävä välys ja jousikuormitettuja kiinnityslaitteita suositellaan.

Korkean lämpötilan lasku eristysresistanssista - Kiille on edelleen erinomainen eriste korkeissa lämpötiloissa, mutta sen tilavuusresistanssi pienenee useita suuruusluokkia. Erittäin korkean jännitteen sovelluksissa (esim. 1000 V+) voidaan tarvita enemmän kuin yksi kerros kiilleä tai paksumpaa kiilleä.

Ei upotettaviksi - Kiille ei saa koskaan olla suorassa kosketuksessa nesteiden kanssa. Vettä pääsee sisään, eristys pettää nopeasti ja sähkö vuotaa ulos. Upotuslämmittimet valmistetaan sen sijaan magnesiumoksidijauheesta (MgO) tai PTFE:stä.

Johtopäätös: Aika{0}}testattu eriste useisiin korkean lämpötilan-lämpölevymalleihin
Mica tarjoaa ainutlaatuisen yhdistelmän korkean lämpötilan sähköeristystä ohuessa, muovattavassa levyssä. Kiille voi täyttää matalien lämpötilojen polymeerien ja jäykän korkean lämpötilan keramiikan välisen aukon jatkuvalla käyttölämpötilalla 500–600 astetta (muskoviitti) tai 700–800 astetta (flogopiitti), dielektrisellä lujuudella noin 20 kV/mm ja lämmönjohtavuudella 0,5–0,7 W/m·K.

Se soveltuu erittäin hyvin nauhalämmittimiin, nauhalämmittimiin ja patruunalämmittimiin, joissa tarvitaan joustavuutta, ohutta profiilia ja lämmönkestävyyttä. Sen hauraus, kosteuden imeytyminen ja kyvyttömyys toimia kosteissa olosuhteissa on kuitenkin voitettava huolellisella suunnittelulla ja sovelluksella. Eristysmateriaalin valinta on tärkeää sähköturvallisuuden ja lämpösuorituskyvyn kannalta, ja kiille on edelleen hyväksi todettu valinta monenlaisiin teollisuuden lämpölevyihin, jotka toimivat kuivissa ja korkeissa lämpötiloissa.