Карбидокремниевые электронагреватели_DF

Улучшенное соотношение холодной и горячей зон.

Стержневые трубообразные КЭНы - это карбидокремниевый нагревательный элемент, выполненный в виде стержня или трубки в зависимости от диаметра. В таких элементах есть центральный нагревательный отдел, называемый зоной нагрева, и два отдела на концах - холодные зоны.

Есть два подтипа стержневых КЭНов:

Тип 1 - Цельный - холодные зоны наполнены металлическим кремнием.

Тип 2 - Трехсоставной - холодные зоны низкого сопротивления, припаянные к зоне нагрева. Такие холодные концы низкого сопротивления заставляют использовать кремне-карбидные нагреватели при более низкой температуре. Концы элементов металлизируются алюминием, устанавливая контактную область более низкого сопротивления, к которой подводятся электрические соединения, выполненные в косичковой алюминиевой обмотке.

Отличное быстродействие обеспечивается высокой плотностью этого типа нагревателей, ок. 24 г/см3. Это увеличивает срок службы элементов и делает их более крепкими.

Могут производиться любой длины вплоть до 130 дюймов (3300 мм). Максимальная длина зоны обогрева - 2500 мм (98 дюймов).

В воздушной или инертной аргоновой или гелиевой атмосфере "цельный" элемент будет работать при контрольных температурах печи, доходящих до 1700°C (3100°F); трехсоставной элемент - до 1425°C (2600°F). В восстановительной среде максимальная рабочая температура - 1370°C (2500°F). На карбиде кремния есть защитное покрытие из диоксида кремния. Водород истончает эту оболочку и элемент работает хуже. Срок службы также уменьшает очень сухой и очень мокрый водород.

Использование в азотной среде ограничивается температурой 1370°C (2500°F) и 20-30 ваттами на квадратный дюйм (3.1-4.6 ватт на см2) нагрузки на ед. поверхности. Слишком высокая температура на поверхности вызовет реакцию нитрида кремния. Термоизолирующий слой вокруг элемента вызывает очень высокие температуры на поверхности, что повреждает элементы.

Карбидокремниевый элемент - это тип линейного нагревателя, превращающий электрическую энергию в тепловую (по закону Джоуля).

Зона нагрева элемента - это самосклеющийся карбидо-кремний. Решетчатая структура или связи, удерживающие частицы карбидо-кремния вместе образуются при рекристаллизации карбидо-кремния при очень высоких температурах. Элементы производятся из зеленого карбидо-кремния, считающегося отличным электронным типом полупроводников.

Элементы нельзя размещать ближе, чем на два диаметра таких элементов др.к др. или ближе, чем на 1.5 диаметра к стене или другого отражающего тела. Если элемент не имеет возможности равномерно рассеивать энергию по всем направлениям, это может привести к местному перегреву и возможной поломке.

Основные характеристики

Высокоплотные стержневые карбидокремниевые нагреватели

Стержневые КЭНы с высокой плотностью используют в крайне тяжелых условиях, например, в коррозионно-активной атмосфере или где стандартные стержневые карбидокремниевые нагреватели не обеспечивает надлежащий срок службы.

Данные КЭНы имеют стандартную плотность 10 -12 %, это более высокий показатель чем у стандартных моделей. Более высокая плотность приводит к замедленному окислению и износу, что и является результатом увеличения срока службы высокоплотных стержневых КЭНов.

Размеры и электрические свойства КЭНов с высокой плотностью аналогичны размерам стандартных стержневых нагревателей, поэтому дают возможность взаимозаменяемости. Стержневой КЭН высокой плотности может быть более подвержен термическим скачкам во время установки в горячие печи.

При укладке и нагревании следует соблюдать особую осторожность при работе с новыми нагревательными элементами.

Гантелеобразные карбидокремниевые элементы - аналог КЭН АП

Гантелеобразные нагреватели состоят из средней нагреваемой зоны и двух холодных концов с различными диаметрами. Холодные концы размещают в изолирующую зону / стенки печи, чтобы обеспечить электрическое подключение снаружи. Кроме того, изнутри наружу температура сильно снижается. Нагреваемая зона - это участок, в котором электрическая энергия преобразуется в тепло.

Данные нагреватели могут быть установлены как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Однако обычно гантелеобразные элементы устанавливают горизонтально. Таким образом, они могут служить для нагрева стенок, крышек или дна. Преимуществом этих нагревателей является то, что они являются свободнолежащими на больших расстояниях без дополнительных промежуточных опор.

Спиральные карбидокремниевые элементы с двумя выводами

Спиральные элементы сделаны из высокоплотного реакционносвязанного карбидокремния. Спиральная часть зоны нагрева уменьшает область поперечного сечения, что обеспечивает баланс электрического сопротивления, позволяющий держать концы холодными, а зону нагрева - горячей. Для обеспечения контакта с поверхностью низкого сопротивления концы металлизируются алюминием. Электрические соединения делаются с плоскими алюминиевыми косичками и зажимов с пружинками.

Тип 1 - для более высоких температур Тип 2 - для ограниченных космических сред

Тип 2 похож на Тип 1, но здесь тонкая стенка, и внутренний диаметр раскрыт с одного конца на другой. Тонкая конструкция стенки нагревателя делает такой тип элементов пригодным для использования в трубчатых печах.

При 2.7 г/см3 такой элемент высокой плотности, низкой пористости пригоден для использования в тяжелых внешних условиях. Высокая плотность не позволяет внутренней решетчатой конструкции окисляться.

В воздушной или инертной аргоновой или гелиевой атмосфере Тип 1 и Тип 2 типы могут работать при температуре печи до 1650°C (3000°F). В восстановительной среде максимальная рабочая температура 1371°C (2500°F).

Спиральные карбидокремниевые нагреватели можно использовать прямо на линии (постоянное напряжение) при температурах до 1370°C (2500°F). Для компенсации недостаточности мощности со временем старения элементов или повышения из сопротивления, в печь изначально закладывается на 25 - 50% больше мощности. Такой способ делает ненужным применение дорогого оборудования для изменения напряжения и показал себя хорошо во многих сферах. Не рекомендуется, когда требуется температурный контроль в точных процессах.

В процессе использования у элементов постепенно нарастает сопротивление, что является следствием следующего:

Нет никаких ограничений по установке элементов, хотя обычной является горизонтальная или вертикальная позиция. Однако, особенно внимательным при установке нужно избегать установки слишком плотно и жестко. Должна быть определенная свобода, чтобы дать печи и элементу расширяться и сжиматься независимо.

При установке элементов вертикально их нужно поддерживать снизу электрически изолированной подпоркой. При расположении элементов нужно центрировать их зоны нагрева в печи так, чтобы никакая часть зоны нагрева при расширении не попадала на стенку печи. Там, где наружу выходит нагреватель, на каждой внутренней стенке печи можно расположить выемку, коническую или вида усеченного конуса, глубиной 13 мм. Это позволит зоне нагрева излучать правильно и поможет поддержать однородную температуру в печи.

Тип 1

Тип 2

Спиральные карбидокремниевые элементы с односторонним выводом

Сделанные из высокоплотного реакционно-связанного карбидокремния тип 1 - это трубка, электрические соединения у которой расположены на одном конце. Зона нагрева образована разрезом двойной спиральной области, что уменьшает область сечения, через которую идет поток, что создает большую сопротивляемость по сравнению с холодным концом. Холодный конец образуется разрезом двух продольных частей по длине трубки. Элемент поставляется с керамическим горлышком, присоединенного к обоим концам холодных зон. Холодный конец элемента примерно с расстояния 2-х дюймов покрывается из распылителя алюминием и закрепляется огнем.

U- и W-образные карбидокремниевые нагревательные элементы

Могут работать при температурах печи до 2600°F(1425°C). Ограничения по температуре связаны с холодной зоной элемента. Если необходимо использовать температуры выше 2600°F(1425°C), холодные концы нужно защитить от полных температур печи.

Максимальную рабочую температуру нужно снижать и в условиях невоздушных применений. Только аргон и гелий можно использовать без снижения максимальных рабочих температур. Восстанавливающие среды - водород или разложившийся аммиак особенно с низкой точкой росы удаляют защитный оксид кремния, который естественным образом образуется на карбидокремнии. В таких средах контрольная температуры не может превышать 1370°C (2500°F).

Применение в азотной среде ограничено температурой 1370°C (2500°F) и 20-30 ватт на квадратный дюйм (3.1 - 4.6 ватт на квадратный сантиметр) максимум нагрузки в ваттах. Слишком высокая температура вызовет реакцию нитрида кремния.