المنت فشنگی چیست؟

المنت فشنگی چیست؟

یکی از پرکاربردترین تجهیزات در صنایع، المنت های حرارتی هستند. المنت فشنگی و یا المنت کارتریجی (cartridge heater) یکی از انواع مختلف المنت های حرارتی است. المنت های حرارتی یا المنت های گرمایی، در واقع سیم هایی هستند که دارای مقاومت الکتریکی هستند.

سیم ها به دور یک استوانه نارسانا و عایق پیچیده شده اند. این استوانه ها، اغلب از جنس سرامیک و یا خاک نسوز هستند. با عبور جریان برق از استوانه المنت حرارتی، گرما تولید می شود.
در این مقاله، به شرح و بررسی المنت های فشنگی، سازوکار و کاربرد آن ها، خواهیم پرداخت.

المنت فشنگی – بررسی المنت فشنگی

المنت های فشنگی. به لحاظ شکل ظاهری، لولهای شکل بوده و سنگین وزن هستند. المنت های فشنگی که به آن ها، المنت موشکی نیز گفته می شود، عموما به صورت سفارشی ساخته  می شوند. این المنت ها، بر اساس نوع کاربرد، با چگالی وات متفاوت تولید می شوند. ظاهر این قطعات، معمولا با دیگر المنت های حرارتی، متفاوت است.

همان گونه که ذکر گردید. این المنت ها، به شکل یک لوله گرد با سطح مقطع دایره ای هستند. علت این نوع طراحی، ‌سهولت در قرارگیری المنت درون سوراخ ها و حفره های فلزی است. المنت های فشنگی با قطرها و ابعاد مختلف ساخته می شوند. این قطعات، در شرایط کاری مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. جنس این نوع المنت ها از فولاد ضد زنگ است.

درون المنت  فشنگی و یا المنت ته بسته ، یک سیم پیچ تعبیه شده است که موجب افزایش بار الکتریکی می شود. این سیم پیچ مانند یک مقاومت عمل می کند و باعث افزایش دما می شود. المنت های متراکم توانایی رسیدن به چگالی وات تا سقف ۵۰ وات بر سانتی‌متر مکعب را نیز دارا هستند.

برخی از طرح های ویژه با درجه حرارت بالا قابلیت رسیدن به ۱۰۰ وات بر سانتی‌متر مربع را نیز دارند. برای استفاده از المنت فشنگی، ابتدا باید سوراخ هایی را با استفاده از یک دریل استاندارد حفاری کرد. بی شک، قطر سوراخ حفر شده، متناسب با قطر المنت مورد استفاده خواهد بود.

ساختار المنت فشنگی

ساختار اصلی یک المنت ته بسته را می‌توان به هفت قسمت اصلی زیر تقسیم کرد:

-سیم پیچ حرارتی:

پیش تر، در رابطه با سیم پیچ توضیحاتی ارائه گردید. متداولترین آلیاژ به کاربرده شده در این قسمت، ترکیب نیکل و کروم است که به آن نیکروم می گویند. این سیم، به دور هسته سرامیکی پیچیده می‌شود. تعداد پیچ‌های سیم به دور هسته، به عدد تراکم (چگالی) وات وابسته است. جریان متناوب دوفاز یا سه فاز وارد شده به سیم پیچ نیکرومی، باعث گرم شدن غلاف المنت فشنگی می¬شود.

-غلاف:

غلاف المنت فشنگی، وظیفه تماس با موادی را برعهده دارد که قرار است گرم شوند. معمولا غلاف از جنس های مختلفی ساخته می شود که از جمله آن¬ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
-فولاد ضدزنگ شماره ۳۰۴
-فولاد ضدزنگ شماره ۳۱۶
-اینکولوی (Incoloy) شماره ۸۰۰ که دارای بالاترین گستره دمایی بوده و یک ابر آلیاژ است.

-عایق:

وظیفه عایق، ممانعت و جلوگیری از تماس سیم پیچ نیکرومی با بخش غلاف است. هرگونه تماس این دو بخش با هم، منجربه به وجود آمدن مدار کوتاه میشود. نتیجه این امر، ذوب شدن غلاف و از کار افتادن و آسیب جدی تجهیزات است.

جهت جلوگیری از اتصال سیم پیچ به بخش غلاف، در زمان وارد کردن سیم پیچ به داخل آن، به سرعت غلاف را با اکسید منیزیم پر می‌کنند. معمولا برای کسب اطمینان از این که اکسید منیزیم همه فضای میان سیم پیچ و غلاف را پر می‌کند، المنت را در حالت ارتعاش پر می‌کنند.

– ترمینیشن:

امکان خاموش شدن المنت‌های فشنگی، با خروج مستقیم یا زاویه دار سیم‌های سربی وجود دارد. یکی از ملاحظات در ساخت این قطعات، این است که در معرض دمای بالاتر از حداکثر درجه تعیین شده برای سیم قرار نگیرند. برای جلوگیری از آسیب سیم از دمای بالا، آلودگی و… سیم سربی را به وسیله یک لوله فلزی یا پوشش سیلیکونی می پوشانند.

-نوعی سیم سربی:

نوع سیم‌ استفاده شده در دستگاه، بسته به نوع طراحی و اینکه المنت فشنگی مد¬نظر در چه قسمتی از آن قرار دارد، متفاوت است. معمولاً برای المنت‌های فشنگی و سایر کاربردهای با دمای بالا در تجهیزات صنعتی از فایبرگلاس استفاده می‌شود. از انواع دیگر سیم های مورد استفاده در المنت ها، می توان به فایبرگلاس آغشته به سیلیکون و لاستیک سیلیکون اشاره کرد.

-درزگیر:

پس از پرکردن المنت فشنگی با اکسید منیزیم، درزگیر به بخش باز المنت یعنی قسمتی که سیم پیچ نیکروم در آن قرار دارد، اضافه می‌شود. این عملیات به منظور جلوگیری از موارد زیر انجام می شود:

-بیرون ریختن اکسید منیزیم

– ورود آلودگی‌هایی مانند بقایای پلاستیک، هوا و رطوبت از سیم¬پیچ به المنت

ساختار المنت فشنگی

-تراکم (چگالی وات)
کاربرد المنت فشنگی
همانگونه که اشاره شد، از المنت های فشنگی، برای گرم کردن قطعات فلزی که درون آنها سوراخ هایی حفر شده استفاده می شود. همچنین آنها در کاربردهایی مانند ساخت قالب‌های لاستیکی و پلاستیکی نیز کاربرد دارند.

از این رو به آن ها، المنت قالب نیز گفته می شود. از دیگر کاربردهای مهم این قطعات می توان موارد زیر را نام برد:

– تولید ابزارهای علمی و پزشکی
– تولید چسب‌های تفنگی
– حرارت دادن به مایعات
– پروژه‌های نیازمند به چگالی وات بالا
-تنظیم دمای هوا در داخل دستگاه‌هایی مانند پنل‌های کنترل که در معرض چگالش هستند.
-گرمایش مخازن
-میله‌های آب‌بندی
-پرینترهای سه بعدی
-فرایند جوش و گرمایش پلاستیک
-ابزار اندازه‌گیری حسگر
-ریخته‌گری و اکستروژن
-سلول‌های سوختی
-طیف‌سنج های جرمی
-تولید مواد غذایی
-کمپرسورهای تهویه مطبوع

مزایای استفاده از المنت فشنگی

المنت فشنگی از جمله تجهیزات صنعتی است که امروزه در صنعت کاربرد فراوانی دارد. بدیهی است هر قسمتی از دستگاه که در آن نیاز به ایجاد حرارت باشد از المنت استفاده می شود. از جمله مزایای استفاده از المنت های فشنگی شامل موارد زیر است:
-انتقال سریع حرارت
-استهلاک پایین
-کاهش هزینه‌های صنایع مختلف
– صرفه اقتصادی و قیمت پایین آن
-نصب و استفاده آسان در تجهیزات
-عملکرد عالی جهت بالا بردن حرارت در سیالات تراکم ناپذیر و کاهش ویسکوزیته سیال
-ضد زنگ بودن این نوع از المنت ها، باعث شده که در شرایط خاص مخصوصا در رطوبت بالای محیط از آن ها استفاده شود. به عنوان مثال داخل مخازن آب، می توان از المنت های فشنگی استفاده کرد.
-توان حرارتی بالای این المنت¬ها به علت وجود روکش باعث شده بتوانند دمایی بیش از ۸۰۰ درجه سانتی گراد ایجاد کنند.

cartridge heater

امروزه انواع مختلف المنت فشنگی شامل آلمانی، فرانسوی و … از جنس استیل با قطرهای متفاوت ۴ تا 20 میلی متر تولید می شوند.