Par Craig Moller, ingénieur en chef pour Ipsen USA
L'isolation spécialisée joue un rôle clé en aidant fours sous vide fonctionnent efficacement et produisent des résultats constants. Il s'agit d'un composant caché de votre four qui peut faire une grande différence dans le temps d'arrêt de la pompe, qui aide à s'assurer que votre four peut atteindre et maintenir la température de manière fiable à chaque fois, et qui protège le reste de votre four de la chaleur intense à l'intérieur de la zone chaude.
Lorsque vous examinez la coupe transversale d'une zone chaude isolée au graphite, vous pouvez trouver l'une des deux variétés de matériaux suivantes : le panneau de graphite ou le feutre de graphite. Ces matériaux sont souvent protégés par une face chaude constituée d'une feuille de graphite ou d'une feuille de carbone renforcée par des fibres de carbone (également appelée "feuille de graphite").feuille de carbone-carbone").
Le panneau de graphite à 1150 °C a 0,25 W/mK. Le feutre de graphite à 1150 °C a une conductivité thermique de 0,14 W/mK. Par conséquent, le feutre graphite a 0,11 W/mK de moins que le carton graphite, soit 44% de perte de chaleur en moins en raison de la réduction de la conductivité thermique.
(W/mK, ou watts par mètre Kelvin, est l'unité qui mesure le taux de transfert de chaleur à travers un matériau)
Pendant de nombreuses années, les sections d'isolation des fours Ipsen contenaient souvent des panneaux de graphite de 1" et deux sections de ½" de feutre de graphite entre la face chaude et le plenum. Une fine couche de feuille de graphite protégeait la face chaude. La feuille et le panneau de graphite constituaient ensemble une couche rigide conçue pour résister aux dommages causés par les petites pièces qui tombent dans la zone chaude pendant le chargement et le déchargement.
Si vous regardez un nouveau four sous vide Ipsen, vous remarquerez que nos normes ont changé. Les fours Ipsen d'aujourd'hui sont proposés avec quatre couches de feutre graphite de ½" derrière une fine couche de feuille de carbone-carbone pour la face chaude. Un bouclier en carbone-carbone peut être installé sur le bord avant de la zone chaude pour prévenir les dommages causés par l'érosion éolienne dans certains fours Ipsen, si nécessaire.
Les exploitants de fours qui cherchent à remplacer leur zone chaude sont souvent encouragés à opter pour un ensemble d'isolation de zone chaude entièrement en feutre, bien qu'une zone chaude en carton et en feutre puisse être fournie à la demande d'un client. De nombreux utilisateurs ont demandé : pourquoi faire ce changement ?
Arguments en faveur d'une isolation tout feutre
L'isolation thermique fonctionne mieux lorsque la densité est moindre - les isolants de faible densité sont plus efficaces pour limiter le transfert d'énergie thermique que les matériaux de densité plus élevée. Bien que les panneaux de graphite soient conçus pour être poreux, les interstices plus importants dans le matériau en tissu du feutre de graphite réduisent considérablement le transfert d'énergie thermique par conduction. Ainsi, le feutre permet à moins de flux de chaleur d'atteindre le plenum et la paroi froide de la chambre, les protégeant ainsi plus efficacement.
Et la différence est significative. En comparant l'utilisation d'une combinaison de carton et de feutre à celle d'une solution entièrement en feutre, nos ingénieurs ont observé qu'il y a approximativement un 10% augmentation globale de la perte de chaleur pour une isolation de 1" de feutre et de 1" de panneau par rapport à une installation similaire utilisant exclusivement 2" de feutre graphite.
La différence globale de 10% dans la perte de chaleur se réfère à la réduction de la perte totale de chaleur à travers toute la zone chaude. L'amélioration de l'isolation thermique de 44% apportée par l'isolation tout feutre fait une grande différence dans la perte de chaleur, mais ne dit pas tout.
La perte de chaleur est due à deux facteurs : 1) la conduction de la chaleur à travers l'isolation et 2) la conduction de la chaleur le long des pénétrations (supports d'éléments, buses de refroidissement, poteaux de foyer) à travers l'isolation. En gros, la perte de chaleur à travers l'isolation représente environ 60% de la perte de chaleur totale, et la perte de chaleur le long des pénétrations représente les 40% restants.
N'oubliez pas non plus que la nouvelle norme ne remplace qu'un pouce d'isolant en panneaux par du feutre, quelle que soit son épaisseur.
Le feutre graphite a également une élasticité suffisante pour résister à la dilatation thermique et s'est avéré plus facile à entretenir. Le remplacement du feutre peut être aussi simple que de retirer la face chaude en fibre de carbone, de découper le feutre endommagé à l'aide d'une paire de ciseaux ou d'un couteau d'atelier, et de remplacer la section par un nouveau morceau de feutre coupé à la bonne taille. Il est également plus facile de manœuvrer le feutre autour des points de montage et des buses. Un outil de coupe manuel permet d'effectuer des coupes précises autour des points d'entrée lors de l'installation. Un rouleau de feutre graphité conservé à portée de main peut être utilisé pour les réparations d'urgence.
La dilatation et la contraction thermiques peuvent occasionnellement provoquer des fissures dans certaines sections des panneaux en graphite. Avec le temps, ces fissures peuvent s'agrandir au point de nécessiter le remplacement du panneau. Le panneau de graphite étant un matériau plus rigide et plus dense, il doit être soigneusement usiné pour correspondre à la pièce qu'il remplace.
Les fibres tissées dans la feuille de carbone-carbone la rendent beaucoup plus résistante à la déchirure et à la fragilité que le foil, tandis que la compressibilité du feutre permet de mieux absorber le choc de la chute des pièces et de les faire rebondir. Les planches sont également plus sensibles à l'érosion éolienne dans les fissures et les trous, ce qui a un effet négatif sur la longévité de la planche.
Êtes-vous prêt pour une nouvelle zone sensible ?
Vous saurez qu'il est temps d'envisager le remplacement de votre ancienne zone chaude en feutre et en panneaux par une nouvelle zone chaude entièrement en feutre si.. :
- Votre fourneau ne pompe plus efficacement vers le bas
- Vous avez du mal à atteindre les points de consigne que vous aviez l'habitude d'atteindre régulièrement à des températures plus élevées.
- Votre niveau de puissance constante a augmenté par rapport au moment où la zone chaude était nouvelle.
- Vous observez des points chauds à l'extérieur de votre four.
- Votre appareil de chauffage ne fonctionne pas Les enquêtes sur l'uniformité de la température
- Vous constatez une contamination par le graphite sur les surfaces des pièces
- Ou vous remarquez des fissures et une érosion de vos panneaux d'isolation en graphite.
Pour obtenir un devis pour une nouvelle zone chaude, ou pour réparer votre zone chaude actuelle, contactez le service client d'Ipsen en appelant le 844-464-7736 ou en envoyant un courriel à retrofits@ipsenusa.com.
Résumé des avantages d'un
zone chaude entièrement feutrée :
- Réduction de la consommation d'énergie
- Réduction des pertes de chaleur
- Meilleure uniformité
- Rampage plus rapide
- Un contrôle plus strict des processus
- Moins de particules de carbone en suspension au fil du temps
- Coût d'entretien réduit
- Plus facile à entretenir
Tout cela se traduit par un retour sur investissement accru.