Трубчатые (стержневые) карбидкремниевые нагреватели (КЭНВПС)

Стержневые (трубообразные, трубчатые) карбидкремниевые нагреватели выполнены, в зависимости от диаметра, в виде стержня, трубки. Элементы состоят из центрального нагревательного отдела, который называют ещё и зоной нагрева, и двух отделов на концах, которые называют холодными зонами.

Что касается карбидкремниевых элементов, то это тип линейных нагревателей, которые превращают электроэнергию, по Закону Джоуля, в тепло.

Зона нагрева элементов представлена самосклеивающимся карбидо-кремнием. 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.

Существует два вида стержневых КЭНов:

1. Цельный стержневой карбидкремниевый нагревательный элемент - холодные зоны наполнены металлическим кремнием.
2. Трехсостаной стержневой карбидкремниевый нагревательный элемент - холодные зоны - низкого сопротивления, припаянные к зоне нагрева.

Такие холодные концы низкого сопротивления заставляют использовать эти 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, около 24 г/см. Это увеличивает срок службы нагревательных элементов и делает их более крепкими.

Стержневые КЭН могут производиться любой длины - вплоть до 3300 мм. Максимальная рабочая (обогреваемая) длина - 2500мм (98 дюймов).

В воздушной или инертной аргоновой или гелиевой атмосфере "цельный" элемент будет работать при контрольных температурах печи, доходящих до 1700°C; трехсоставной элемент - до 1420°C. В восстановительной среде максимальная рабочая температура - 1350°C. На карбиде кремния есть защитное покрытие из диоксида кремния. Водород истончает эту оболочку и со временем нагревательный элемент начинает работать хуже. Срок службы кэнов также уменьшает очень сухой и очень мокрый водород.

Использование карбидкремниевых нагревателей в азотной среде ограничивается температурой 1350°C и 3.1-4.6 ватт на см (20-30 ваттами на квадратный дюйм) нагрузки на ед. поверхности. Слишком высокая температура на поверхности вызовет реакцию нитрида кремния. Термоизолирующий слой вокруг нагревательного элемента вызывает очень высокие температуры на поверхности, что повреждает элементы.

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