Warum gebrochene Kohlefaser-Heizungsrohre nicht wiederverwendet werden können

Heute stieß ich beim Durchstöbern von Unterlagen auf die Frage eines Freundes, ob beschädigte Heizungsrohre wiederhergestellt werden können. Konkret: "Können gebrochene Außenrohre von Kohlefaser-Heizelementen wieder angeschlossen und weiter verwendet werden?" Lassen Sie uns analysieren, warum sowohl Kohlefaser-Heizelemente als auch Wolframdraht-Infrarot-Heizrohre nicht weiter verwendet werden können, wenn ihre Außenrohre brechen.

Beide Kohlefaser-Heizelemente und Wolframdraht-Infrarot-Heizrohre bestehen aus elektrischen Heizdrähten, die in Quarzrohren eingeschlossen sind und durch Vakuumversiegelung oder die Einleitung von Schutzgasen verarbeitet werden.

Die elektrischen Heizdrähte in diesen beiden Heizrohrtypen bestehen aus Kohlefaser bzw. Wolfram. Aufgrund der Eigenschaften dieser Materialien müssen sie unter Vakuum oder in einer Schutzgasumgebung betrieben werden, um ordnungsgemäß zu funktionieren.

An der Luft oxidiert Kohlefaser und verliert ihre physikalischen Eigenschaften, wenn sie eine bestimmte Oberflächentemperatur erreicht, was zu einem schnellen Ausbrennen führt. Sie können jedoch über längere Zeit in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen verwendet werden. Kohlenstofffaser-Silikondrähte, die in Fußbodenheizungen verwendet werden, arbeiten zum Beispiel bei Temperaturen unter 75 Grad Celsius. Kohlefaserdrähte eignen sich nur für zivile Anwendungen in Niedertemperaturbereichen wie Fußbodenheizungen, Wandheizungen, Niedertemperaturheizungen, Gesundheitsprodukte und Niedertemperatur-Physiotherapiegeräte.

In industriellen Anwendungen für elektrische Heizrohre genügen 75 Grad Celsius jedoch nicht den betrieblichen Anforderungen. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Kohlenstofffasern sind in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen sehr stabil, bei hohen Temperaturen jedoch instabil. In Vakuum- oder Schutzgasatmosphären weist die Kohlefaser stabile physikalische und chemische Eigenschaften auf, die Temperaturen bis zu 2700 Grad Celsius standhalten können. Aus diesem Grund müssen Kohlenstofffasern als elektrische Heizdrähte in einer Vakuum- oder Schutzgasumgebung verwendet werden.

Der elektrische Heizdraht in Wolframdraht-Infrarotheizröhren besteht aus Wolfram, einem Material, das Edison bei der Erfindung der Glühbirne ausgewählt hat. Wolfram kann in Vakuum- oder Schutzgasumgebungen glühen und Wärme und Licht emittieren.

Wolfram ist ein Refraktärmetall mit dem höchsten Schmelzpunkt. Metalle mit einem Schmelzpunkt über 1650 Grad Celsius und über dem Schmelzpunkt von Zirkonium (1852 Grad Celsius) werden als Refraktärmetalle bezeichnet. Typische Refraktärmetalle sind Wolfram, Tantal, Molybdän, Niob, Hafnium, Chrom, Vanadium, Zirkonium und Titan. Der Hauptvorteil von Wolfram liegt in seiner hervorragenden Hochtemperaturfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit gegenüber geschmolzenen Alkalimetallen und Dämpfen. Wolfram verflüchtigt sich und oxidiert erst oberhalb von 1000 Grad Celsius in Gegenwart von Sauerstoff. Allerdings weist es auch eine hohe Übergangstemperatur von duktil zu spröde auf und ist aufgrund seiner Plastizität bei Raumtemperatur schwer zu verarbeiten.

Refraktärmetalle wie Wolfram werden häufig in der Metallurgie, der chemischen Industrie, der Elektronik, als Lichtquelle und im Maschinenbau verwendet. In Gegenwart von Sauerstoff oxidiert Wolfram und verbrennt bei hohen Temperaturen.

Aufgrund seiner Neigung, bei hohen Temperaturen zu sublimieren und zu verdampfen, tritt bei Wolfram häufig ein gemeinsames Phänomen auf. Bei Glühbirnen, insbesondere bei solchen mit einer Leistung von mehr als 100 Watt, bildet sich beispielsweise nach einiger Zeit eine dunkle Substanz auf dem äußeren Glas, die durch Sublimation von Wolfram und Ablagerung auf der Quarzoberfläche entsteht.

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