Un riscaldatore a cartuccia è un dispositivo di riscaldamento a forma di tubo sottile utilizzato per riscaldare internamente la macchina e componenti di processo come piastre, matrici e stampi e barre di saldatura. Il riscaldatore è costituito da un tubo metallico cavo con un elemento riscaldatore resistivo avvolto incorporato in un composto isolante al suo interno. Una termocoppia o un controller fornisce alimentazione all’elemento riscaldatore tramite una serie di cavi che escono da un’estremità del tubo. Il riscaldatore a cartuccia viene inserito in un foro aderente del materiale e, una volta attivato, lo riscalda dall’interno. I riscaldatori a cartuccia sono disponibili come swagged o non swagged e in una varietà di dimensioni e potenze nominali.
Le macchine o le parti di processo come le piastre di goffratura, gli stampi termoplastici e le matrici di estrusione richiedono il riscaldamento per funzionare correttamente e, nella maggior parte dei casi, è meglio riscaldarle internamente. I riscaldatori a cartuccia sono dispositivi comunemente utilizzati per realizzare questo riscaldamento interno e sono incorporati direttamente nel corpo della parte interessata. Il riscaldatore a cartuccia è costituito da un tubo metallico termicamente conduttivo, cavo al centro e chiuso a un’estremità. Un elemento riscaldatore a resistenza elettrica è avvolto attorno a un nucleo isolante, tipicamente un composto ceramico, e inserito nel tubo metallico. Lo spazio tra l’elemento riscaldatore e il tubo viene quindi riempito con polvere come ossido di magnesio che isola elettricamente l’elemento ma conduce bene il calore.
Questo dispositivo può quindi essere modellato o lasciato così com’è. Swagging comporta la compressione del tubo metallico per costringerlo contro il conduttore termico in polvere garantendo il massimo potenziale di trasferimento di calore. Sebbene vantaggioso fino a un certo punto, la swagging è costoso e molti riscaldatori a cartuccia a basso costo non vengono lasciati swag. I due cavi di alimentazione dell’elemento riscaldatore escono dall’estremità aperta del tubo. Questi cavi possono essere assiali per installazioni in linea retta o radiali per applicazioni che richiedono un orientamento dei cavi di 90°.
Il riscaldatore a cartuccia viene installato tramite un foro aderente praticato nel corpo della parte riscaldata. Il tubo deve adattarsi saldamente al foro per garantire la massima efficienza del riscaldatore e con le specifiche medie del produttore che richiedono una differenza di 0.010 pollici (0.25 mm) tra il diametro del tubo e del foro. L’uscita del riscaldatore a cartuccia è controllata da una termocoppia montata in superficie o da un microcontrollore remoto che mantiene la parte a una temperatura ottimale. Questi riscaldatori sono disponibili in una gamma di dimensioni da 1/4 di pollice (6.35 mm) a 1 pollice (25.4 mm) di diametro. I riscaldatori a cartuccia hanno una potenza nominale in unità di “densità di watt” in base al diametro, alla lunghezza e alla potenza del riscaldatore.