Dejavniki, ki vplivajo na življenjsko dobo ogrevalne cevi iz ogljikovih vlaken

Ogrevalne cevi iz ogljikovih vlaken so nova vrsta električnih grelnih elementov, ki se razlikujejo od običajnih grelnih cevi iz kovinske žice. Kot material grelnega elementa uporabljajo ogljikova vlakna, kot zunanjo lupino pa kremenčeve cevi. Njihove prednosti so dolga življenjska doba, visoka stopnja elektrotermične pretvorbe, ogrevanje z infrardečim sevanjem, odpornost proti kislinam in lugom ter odpornost na toplotne udarce. Te cevi se pogosto uporabljajo v industrijskih tunelskih pečeh, industrijskih pečeh, industrijskih sušilnikih ter postopoma nadomeščajo halogenske grelne cevi in grelne cevi iz uporovne žice v gospodinjskih grelnikih.

Ogrevalne cevi iz ogljikovih vlaken lahko razvrstimo v številne vrste glede na njihovo obliko, material kremenčeve cevi in tehnologijo obdelave. Glavne metode razvrščanja vključujejo:

1. Material grelnega elementa
2. Plinsko polnjenje v kvarčni cevi
3. Zunanja kremenova cev
4. Metoda ožičenja
5. Celotna oblika grelne cevi

Ker ima več kot sto različnih imen, jih tu ne bomo naštevali. Namesto tega se bomo osredotočili na dejavnike, ki vplivajo na zmogljivost in življenjsko dobo linearnih infrardečih grelnih cevi iz ogljikovih vlaken.

Trenutno so najpogostejše oblike grelni elementi iz ogljikovih vlaken vključujejo ogljikov filc, tkani trak iz ogljikovih vlaken in spiralno oblikovane grelne žice. Vsaka vrsta ima svoje prednosti in načine uporabe ter uporabnikom prinaša različne koristi.

Pri uporabi ogrevalnega elementa iz ogljikovih vlaken se pojavijo manjše težave z nestabilnostjo napajanja. To je predvsem posledica proizvodnega postopka, saj je zaradi značilnosti klobučevine iz ogljikovih vlaken težko zagotoviti enakomerno debelino. Poleg tega predstavlja izziv tudi natančen nadzor med rezanjem, kar povzroča nestabilnost moči grelnega elementa.

Pri obdelavi tkanega traku iz ogljikovih vlaken se vlakna zlahka potegnejo in pretrgajo, zaradi česar se na izhodu grelnega elementa pojavijo oprimki. To lahko med uporabo povzroči svetle lise na mestih preloma. Z uporabo več vlaken ogljikovih vlaken, stkanih v spiralo, pa lahko izboljšamo električne lastnosti grelnega elementa, zmanjšamo površinsko temperaturo in znatno podaljšamo življenjsko dobo grelne cevi.

Med proizvodnjo grelni elementi iz ogljikovih vlaken, je surova preja iz ogljikovih vlaken najprej stkana v vrvi ali trakove, nato pa je navita okoli trna, da nastane spiralno oblikovana grelna žica. Po navijanju se grelna žica toplotno obdela, pri čemer nastaneta dve vrsti grelnih cevi iz ogljikovih vlaken: votle in polne (s sredico palice).

Pri votlih grelnih ceveh iz ogljikovih vlaken, pri katerih se jedrna palica odstrani po tem, ko je filament pripravljen, je količina lepila, uporabljenega med postopkom pritrjevanja, zelo odvisna.

1. Prekomerno lepilo:
   • Po toplotni obdelavi lahko nastanejo nečistoče, ki povzročijo onesnaženje znotraj kvarčne cevi in vplivajo na videz.
   • Grelna žica postane preveč toga, kar povzroči krhkost in morebitne zlome ali poškodbe med nadaljnjimi postopki, kot sta narezovanje navojev ali tesnjenje.
2. Nezadostna količina lepila:
   • Lahko povzročijo odrgnine ali ohlapne pramene, zaradi česar se lahko med delovanjem zlomijo na mestih okvar.
   • Posledica je nezadostna togost, zaradi česar grelna žica izgubi spiralno obliko in se dotakne zunanje kremenove cevi, kar skrajša njeno življenjsko dobo.
3. Neenakomerno lepilo:
   • Med delovanjem se pojavijo lokalne svetle točke, kar vpliva na življenjsko dobo grelne cevi.

Debelina grelne žice ima pomembno vlogo pri življenjski dobi grelne cevi. Pri ceveh z enako močjo pomeni tanjša grelna žica krajšo dolžino ogljikovih vlaken in manjšo gostoto navitja, kar pomeni relativno krajšo življenjsko dobo. Na življenjsko dobo neposredno vplivajo tudi parametri, kot sta število zavojev in naklon spirale. Za optimalno izbiro so potrebne praktične izkušnje proizvajalca, pri čemer se je treba zavedati, da večja poraba materiala poveča proizvodne stroške.