169028. lajstromszámú szabadalom • Fűtőelem és eljárás a fűtőelem előállítására

3 169028 4 kivezetések és a tekercsvégek csatlakozásának helyén túlhevülést okoz. A kivezetés a hőhatással túlterhelt szakaszban van, aminek következtében ezen a helyen a fűtőelem gyakran meghibásodik. A vékonyfalú hővezető fémhüvely alkalmazása már korábban ismert volt (lásd pl. a francia 494 547 lajstromszámú 21 h 11 osztályú szabadalmi leírást). Az összes ismert fűtőelemeknél hátrányos a hőátadás módja. A konstrukciók zömében konvekcióval van a hőátadás biztosítva. A hőenergia először sugárzással terjed, majd a szerkezeti elemekben tárolódik. Az ismert fűtőelemek nagy méretűek, nagy tömegűek és hőátadásuk nem kielégítő. Emiatt a felfűtéshez túl hosszú idő szükséges és a fűtő tekercset túl kell hevíteni. A tekercsek elhelyezéséhez szükséges nagy felületek, a porcelán és kerámia hordozótestek alkalmazásának általános tendenciája és további elemek pl. szigetelőszalag alkalmazása a fűtőelemek tömegének növelését okozzák és a fűtőelemek egyes szakaszainak túlhevülését idézik elő, ami a fűtőelemek élettartamát, különösen a fűtőtekercs élettartamát — de a pákabetét élettartamát is- kedvezőtlenül befolyásolja. _ Az ismert fűtőelemek a megengedhető legnagyobb árammal üzemelnek, a fűtőelemek tekercse a tápfeszültség ingadozásaira érzékeny. A porcelán keramikus hordozótestű fűtőelemek tekercse oxidált huzalból készül, amely rázásnak kitett fűtőelemhez csak korlátozottan alkalmas. Ha ilyen tekercsre nedvesség jut, helyi menetzárlatok lépnek fel. Ezen túlmenően a porcelán hordozótestek a nagy belső feszültség miatt gyakran tönkremennek. Mindezen tényezők csökkentik a fűtőelem élettartamát és üzembiztosságát. A fűtőelemek egységességének hiánya nem teszi lehetővé a korszerű alkalmazási követelmények gazdaságos kielégítését. így a jelenleg használatos forrasztópákák általában túlhevülnek, ami az üzemi alkalmazhatóságukat rontja. A használatos forrasztópákák hővesztesége nagy. A forrasztópákákban alkalmazott fűtőelemek élettartama néhányszáz óra, általában legfeljebb 200-500 óra. Ez a villamos forrasztópákák és fűtőelemek konstrukciós problémáiból, a fűtőelemek magas üzemi hőmérsékletéből és a hőenergia konvekciós átadásából adódik. Mindez annak a következménye, hogy a fűtőelemben túl sok ballaszt tömeg van, amely a hőkicserélődés folyamatában passzívan vesz részt, amelynek felfűtéséhez azonban jelentős energia és idő szükséges. Az ismert fűtőelemek előállítására alkalmas ismert eljárásban hőálló anyagú huzalt, — amelynek keresztmetszetét a kívánt teljesítmény eléréséhez szükséges áram függvényében választják meg — kerámia vagy porcelán hordozótestre tekercselnek állandó menetemelkedéssel egy rétegben, vagy a hordozótest hornyaiba spirál alakba tekercselt huzalt helyeznek. Az ilyen eljárás eredménye a nagytömegű hordozótestű fűtőelem, amelynek hőtehetetlensége jelentős. Ismeretes továbbá eljárás oxidált huzalnak porcelán vagy más keramikus hordozótestre egyrétegben történő feltekercselésére. Az ilyen eljárások nem oldják meg a jelentős 5 hőveszteség problémáját, a nagy hőellenállású zónák kialakulását nem küszöbölik ki. A hordozótest nagy tömege miatt a tekercs egyes szakaszainak túlhevülése következik be üzemi állapotban. Mindez a hőátadást lassúvá teszi, és a fűtött berendezés 10 megbízható tartós üzemét — eltekintve az alacsony hőfokú berendezésektől, pl. teaforralóktól, ahol a felfűtési idő hosszú lehet — nem biztosítja. Ugyancsak ismertek olyan eljárások, amelyben oxidált huzalt porcelán vagy kerámiai hordozó-15 testre szorosan tekercselnek több sorban, ahol a sorok között szigetelést nem alkalmaznak és a fűtőelem menetsorait párhuzamosan kapcsolják. így nagy teljesítmény viszonylag kis méretek mellett érhető el. Ilyen tekercselési eljárást ipari ellenállás-20 fűtésű kemencék készítésénél alkalmaznak. A hátrány az, hogy kis méretekben konstrukciós okok miatt — a kivezetések elkészítésének problémái miatt — nem készíthetők ily módon fűtőtestek. Hátrány továbbá, hogy az ily módon készített 25 fűtőtest alsó menetsora a hőátadást megnehezíti, a hőátadás sugárzással történik. Emiatt az alsó menetsorok túlhevülése áll elő, ami gyakori meghibásodáshoz vezet. Számos hűtőelem-konstrukciónál nincs megoldva 30 a fűtőelem cserélhetősége, emiatt a villamos melegítő készülékek a legkülönbözőbb formájúak. így villamos forrasztópákák konstrukciójában vastagfalú csövet alkalmaznak, amelyet a fűtő-35 elemre helyeznek. Ennek a csőnek az átmelegitése jelentős teljesítményt emészt fel üzembehelyezéskor. A vastagfalú cső a hőt a fogantyúhoz is elvezeti, emiatt ennek szárát hosszabbra és így nagyobb tömegűre készítik, ami miatt további hő-40 veszteség lép fel. A villamos forrasztópákák fogantyúját az emberi kéz munka közbeni viselkedésének, az ezzel kapcsolatos követelmények figyelmenkívül hagyásával alakítják ki, ami többlet erőkifejtést és csuklómozgást igényel a dolgozótól, 45 aminek következménye a munka termelékenységének, illetve a munkateljesítménynek a csökkenése. Az ilyen forrasztópákák forrasztó pákabetétje 50 kistömegű és a helyi túlhevülés miatt gyorsan elhasználódik az oxidáció következtében. Emiatt a pákabetét gyakori cseréje és a páka fokozott karbantartása válik szükségessé. A pákabetétek élettartamának növelésére közve-55 tett oxidációvédelmet alkalmaznak, a pákabetétet krómozzák vagy nikkelezik. Ezek az intézkedések azonban nem elég hatásosak. ismeretes olyan pákabetét is (lásd angol 1 251 221 kl. B 23k 3/02 sz. szabadalom), amely 60 rézrúd, amelyre acélcsövet húznak rá, majd krómozzák, vagy nikkelezik. A nikkel vagy a króm hőtágulási tényezője azonban több mint kettőször kisebb, mint a rézé és egy ilyen bevonat akkor is hamar tönkremegy, ha a rézrúdra húzott acélcső 65 felülete van nikkelezve vagy krómozva. 2