Budowa
Elementy grzejne sylitowe wykonane są na bazie sylitu tj. mieszaniny karborundu SiC, wolnego krzemu i gliceryny. Charakteryzują się dużą trwałością przy bardzo wysokich temperaturach pracy oraz wzrostem rezystancji (spadkiem mocy) wraz ze wzrostem temperatury.
W typowym wykonaniu, sylitowe elementy grzejne produkowane są w postaci prętów ze strefą grzejną umieszczoną w centralnej części oraz strefami zimnymi o obniżonej rezystancji po obu stronach. Przyłącze prądowe stanowią końcówki pokryte sproszkowanym aluminium.
Dostępne są grzałki ze strefą grzejną o mniejszej średnicy, niż strefy martwe, a także w wykonaniu o jednakowej średnicy na całej długości elementu grzejnego.
m – długość strefy martwej (część niegrzejna)
l – długość strefy czynnej (część grzejna)
L – długość całkowita
n – zasięg pokrycia sproszkowanym aluminium (część przyłączeniowa)
d – średnica części grzejnej
D – średnica części niegrzejnej
Wykonania nietypowe spiralne
Wykonania nietypowe U - kształtne
d – średnica elementu
l – długośc strefy grzejnej
m – długośc strefy zimnej
n – długośc strefy pokrytej aluminium
E – odległość pomiedzy trzpieniami
Wykonania nietypowe W - kształtne
L – długośc całkowita
L1 – długość strefy grzejnej
L2 – długośc strefy zimnej
L3 – długośc strefy pokrytej aluminium
L4 – odległośc do środka otworu mocującego
D1 – średnica strefy grzejnej
D2 -średnica łącznika
D3 – średnica otworu mocującego
H1 – odległość pomiędzy trzpieniami
Cechy
- zastosowanie w zakresie temperatur od 600°C do 1600°C,
- możliwość pracy zarówno w powietrzu, jak i innych atmosferach, przy czym maksymalna temperatura pracy zależna jest od rodzaju atmosfery w piecu
- wytrzymałość na znacznie większe obciążenia elektryczne, niż elementy metaliczne, przy zachowaniu wysokich osiągów, zarówno w ciągłych, jak i cyklicznych procesach grzewczych,
- możliwość montażu w pionie i poziomie
Zastosowanie
- począwszy od małych pieców laboratoryjnych, po wielkoprzemysłowe procesy grzewcze w szerokim zakresie temperatur,
- piece do obróbki termicznej szkła, ceramiki, metali i in. np. piece typu KO-14, KS-400, KS-520, KS-600, KS-800, PSK-1, PSK-7, PSK-31, PSR-O, PSR-1
Instalacja
Sylitowe elementy grzejne charakteryzują się małą udarnością (są kruche), z tego powodu, zarówno podczas transportu, jaki i instalacji, należy zwrócić szczególną uwagę na uszkodzenia mechaniczne.
Otwory montażowe muszą być zawsze umieszczone osiowo, aby nie wprowadzać naprężeń poprzecznych, na które sylitowe elementy grzejne są najbardziej wrażliwe.
Niedopuszczalny jest montaż elementu w taki sposób, aby strefa grzejna znajdowała się w otworach mocujących. Ponadto, otwory w obudowie pieca muszą mieć odpowiednio dużą średnicę, tak aby nie miały styku z elementami grzejnymi. Element grzejny może stykać się jedynie z tuleją montażową wykonaną z materiałów ceramicznych.
Wyprowadzenia prądowe w każdym przypadku powinny być wystawione poza kołnierz tulei, na odległość równą co najmniej dwukrotnej średnicy elementu grzejnego.
Zasady rozmieszczania
Minimalna odległość między osiami sąsiednich elementów grzejnych równa jest dwukrotnej ich średnicy, przy czym optymalna odległość wynosi 2,5÷3 krotności średnicy.Pozostałe zasady rozmieszczania elementów grzejnych w piecach przedstawia poniższy rysunek:
A = (1.5×D) – minimalny dystans pomiędzy osiami elementów grzejnych a ściankami pieca,
B = (2×D) – minimalny dystans między osiami elementów grzejnych,
C = (2×D) – minimalny dystans pomiędzy osiami elementów grzejnych a wsadem / topniskiem,
ΦD – średnica elementu grzejnego
W niektórych przypadkach może okazać się konieczne zwiększenie powyższych wartości.
Charakterystyka elektryczna
Sylitowe elementy grzejne charakteryzują się wysoką opornością oraz dodatnim temperaturowym współczynnikiem rezystancji. Najwyższą oporność elementy osiągają w niskich temperaturach (temp. pokojowa), która maleje wraz ze wzrostem temperatury, osiągając minimum w temp. ok. 700°C. Powyżej tej temperatury oporność elementu stopniowo wzrasta. Pomiar rezystancji sylitowego elementu grzejnego wykonuje się w temp. 1000°C lub wyższej.
Zależność pomiędzy opornością a temperaturą elementu grzejnego przedstawia poniższy wykres:
Charakterystyka elektryczna
Najkorzystniejszą atmosferą dla pracy sylitowych elementów grzejnych jest czyste, suche powietrze. Możliwe jest jednakże zastosowanie innych atmosfer wymaganych w różnych procesach technologicznych.
Elementy sylitowe ulegają utlenianiu. Produkt utleniania – dwutlenek krzemu, tworzy amorficzną, stabilną warstwę ochronną na elementach grzejnych, co zabezpiecza je przed dalszym utlenianiem. Stąd, dla uzyskania procesu pasywnego utleniania, w atmosferze pieca niezbędna jest zawartość wolnego tlenu w ilości nie mniejszej niż 1%.
Bardzo negatywny wpływ na trwałość elementów grzejnych ma para wodna, która nawet w krótkim czasie może spowodować nieodwracalne uszkodzenie jego powierzchni. Przed zainstalowaniem grzałek w piecu, niezbędne jest jego uprzednie dokładne osuszenie. W przypadku, gdy konieczne jest suszenie pieca za pomocą elementów grzejnych, należy zapewnić właściwą wentylację pieca. Sylitowe elementy grzejne mogą być z powodzeniem stosowane także w atmosferach neutralnych i redukcyjnych, przy czym konieczne jest obniżenie temperatury ich pracy.
Maksymalne temperatury pracy w wybranych atmosferach przedstawione zostały w poniższej tabeli
Atmosfera
Najkorzystniejszą atmosferą dla pracy sylitowych elementów grzejnych jest czyste, suche powietrze. Możliwe jest jednakże zastosowanie innych atmosfer wymaganych w różnych procesach technologicznych.
Elementy sylitowe ulegają utlenianiu. Produkt utleniania – dwutlenek krzemu, tworzy amorficzną, stabilną warstwę ochronną na elementach grzejnych, co zabezpiecza je przed dalszym utlenianiem. Stąd, dla uzyskania procesu pasywnego utleniania, w atmosferze pieca niezbędna jest zawartość wolnego tlenu w ilości nie mniejszej niż 1%.
Bardzo negatywny wpływ na trwałość elementów grzejnych ma para wodna, która nawet w krótkim czasie może spowodować nieodwracalne uszkodzenie jego powierzchni. Przed zainstalowaniem grzałek w piecu, niezbędne jest jego uprzednie dokładne osuszenie. W przypadku, gdy konieczne jest suszenie pieca za pomocą elementów grzejnych, należy zapewnić właściwą wentylację pieca. Sylitowe elementy grzejne mogą być z powodzeniem stosowane także w atmosferach neutralnych i redukcyjnych, przy czym konieczne jest obniżenie temperatury ich pracy.
Maksymalne temperatury pracy w wybranych atmosferach przedstawione zostały w poniższej tabeli:
Uwagi
Gwałtowne nagrzewanie jest szkodliwe dla większości ceramicznych elementów grzejnych. Sylitowe elementy grzejne mają większą odporność na szok termiczny, jednakże należy zachować ostrożność przy ich rozruchu w niskich temperaturach i obniżyć podawane napięcie. Tym samym zmniejsza się szybkość ich nagrzewania.
Nigdy nie należy przekraczać napięcia testowego podanego przez producenta (zwykle w karcie katalogowej lub na elemencie grzejnym). Korzystne jest ograniczenie napięcia do minimum obliczonego na podstawie mocy i rezystancji znamionowej ze wzoru: U= √(P∙R), gdzie P – zaprojektowana moc [W], R – rezystancja nominalna (1000°C) [Ω].
