Faktory ovlivňující životnost topných trubek z uhlíkových vláken

Topné trubky z uhlíkových vláken jsou novým typem elektrického topného tělesa, které se liší od tradičních kovových drátěných topných trubek. Jako materiál topného tělesa používají uhlíková vlákna a jako vnější plášť křemenné trubičky. Mezi jejich přednosti patří dlouhá životnost, vysoká rychlost elektrotepelné přeměny, ohřev infračerveným zářením, odolnost vůči kyselinám a zásadám a odolnost vůči tepelným šokům. Tyto trubice se široce používají v průmyslových tunelových pecích, průmyslových pecích, průmyslových sušárnách a postupně nahrazují halogenové topné trubice a topné trubice z odporového drátu v domácích topných tělesech.

Topné trubky z uhlíkových vláken lze rozdělit do mnoha typů podle tvaru, materiálu křemenné trubice a technologie zpracování. Mezi hlavní metody klasifikace patří:

1. Materiál topného tělesa
2. Plynová náplň v křemenné trubici
3. Vnější křemenná trubice
4. Způsob zapojení
5. Celkový tvar topné trubky

Existuje více než stovka různých názvů, a proto zde nebudeme uvádět jednotlivé názvy. Místo toho se zaměříme na faktory, které ovlivňují výkon a životnost lineárních infračervených topných trubic z uhlíkových vláken.

V současné době jsou nejčastějšími formami topné prvky z uhlíkových vláken patří karbonová plsť, tkaná páska z uhlíkových vláken a spirálové topné dráty. Každý typ má své výhody a použití a přináší uživatelům různé výhody.

Při použití plsti z uhlíkových vláken jako topného prvku se vyskytují drobné problémy s nestabilitou výkonu. To vyplývá hlavně z výrobního procesu, protože přirozené vlastnosti plsti z uhlíkových vláken ztěžují zajištění rovnoměrné tloušťky. Kromě toho představuje problém také přesná kontrola během řezání, což vede k nestabilitě výkonu topného prvku.

Při zpracování pásky tkané z uhlíkových vláken může snadno dojít k vytažení a přetržení vláken, což způsobí otřepy na výstupu topného tělesa. To může při používání způsobit vznik světlých míst v místech přerušení. Použití více vláken uhlíkových vláken tkaných do spirály však může zlepšit elektrické vlastnosti topného prvku, snížit povrchovou teplotu a výrazně prodloužit životnost topné trubice.

Během výroby topné prvky z uhlíkových vláken, je surová příze z uhlíkových vláken nejprve spletena do provazů nebo pásů a poté navinuta na trn, čímž vznikne spirálovitý topný drát. Po navinutí prochází topný drát tepelným zpracováním, jehož výsledkem jsou dva typy topných trubek z uhlíkových vláken: duté a plné (s jádrovou tyčí).

Duté topné trubice z uhlíkových vláken, u nichž se po zatuhnutí vlákna odstraní jádrová tyč, jsou do značné míry závislé na množství lepidla použitého během procesu fixace.

1. Nadměrné množství lepidla:
   • Po tepelném zpracování mohou vznikat nečistoty, které způsobují znečištění uvnitř křemenné trubice a ovlivňují vzhled.
   • Ohřívací drát je příliš tuhý, což vede ke křehkosti a možnému zlomení nebo poškození při následných procesech, jako je řezání závitů nebo těsnění.
2. Nedostatečné množství lepidla:
   • Může způsobit otřepy nebo uvolnění vláken, což vede k jejich zlomení na vadných místech během provozu.
   • Výsledkem je nedostatečná tuhost, která způsobuje, že topný drát ztrácí svůj spirálovitý tvar a dotýká se vnější křemenné trubice, což zkracuje jeho životnost.
3. Nerovnoměrné lepidlo:
   • Vede k lokálním světlým místům během provozu, což ovlivňuje životnost topné trubice.

Tloušťka topného drátu hraje významnou roli v životnosti topné trubky. U trubek se stejným výkonem znamená tenčí topný drát kratší délku uhlíkových vláken a nižší hustotu vinutí, což má za následek relativně kratší životnost. Životnost přímo ovlivňují také parametry, jako je počet závitů a rozteč spirály. Optimální výběr vyžaduje praktické zkušenosti výrobce s vědomím, že vyšší spotřeba materiálu zvyšuje výrobní náklady.