Патронни нагреватели в среди с висок вакуум – специални съображения
Някои от най-взискателните приложения за патронни нагреватели включват среди с висок вакуум. При производството на полупроводници, отлагането на тънък слой и научните изследвания, нагревателите трябва да работят в камери, където налягането се измерва в милитори или по-малко. Правилата, които се прилагат за стандартните промишлени нагреватели, се променят при тези условия. Отделянето на газове, топлинното излъчване и електрическият срив се държат по различен начин, когато няма въздух, който да провежда топлина или да изолира компонентите.
Отделянето на газове е основната грижа при вакуумните приложения. Материали, които са напълно стабилни при атмосферно налягане, могат да отделят газове, когато са поставени под вакуум. Тези газове могат да замърсят процеса, да повлияят на нивото на вакуума или да се отложат върху чувствителни компоненти. Материалът на обвивката трябва да бъде избран за ниско отделяне на газове. Incoloy® и неръждаема стомана 316 са обичаен избор. Изолацията от магнезиев оксид вътре в нагревателя също може да отделя газ, ако не е правилно обработена. Вакуумните нагреватели използват специално обработен MgO, който е изпечен по време на производството за отстраняване на уловените газове.
Липсата на въздух променя начина, по който се пренася топлината. В стандартно приложение конвекцията помага за разпределянето на топлината далеч от нагревателя. Във вакуум конвекцията не съществува. Преносът на топлина се осъществява само чрез проводимост и излъчване. Ако нагревателят не е в добър контакт с радиатор, той ще излъчва топлина към околните повърхности. Това може да доведе до прегряване на близките компоненти, дори ако самият нагревател не работи с прекомерна мощност. Проектирането на вакуумни системи с подходящо управление на топлината-често с използване на щитове с водно охлаждане или стратегическо разполагане на нагреватели-е от съществено значение.
Електрическата изолация се държи различно във вакуум. Диелектричната якост на въздуха се губи, така че хлабината между проводниците става по-критична. Проводниците на нагревателя трябва да бъдат внимателно прокарани и поддържани, за да се предотврати образуването на дъга. Керамични захранващи канали или съединители, съвместими с вакуум, се използват за захранване в камерата. Самият нагревател трябва да има здрава изолация. Всички кухини или пукнатини в MgO могат да станат места за образуване на вътрешна дъга под вакуум, което води до внезапна повреда.
Измерването на температурата във вакуум представлява свои собствени предизвикателства. Термодвойките, които разчитат на контакт с нагревателя или детайла, работят нормално. Но инфрачервените сензори могат да бъдат повлияни от промени в повърхностната излъчвателна способност. Някои вакуумни приложения използват термодвойки, вградени в нагревателя или в инструментите, за да осигурят точни показания. Изборът на материали за термодвойки също трябва да вземе предвид отделянето на газове и съвместимостта с вакуумната среда.
Опитът показва, че стандартните патронни нагреватели не са подходящи за приложения с висок вакуум без модификация. Нагревател, който работи перфектно във фабрична среда, може да се повреди за часове във вакуумна камера. Производителите, които се специализират в нагреватели, съвместими с вакуум, предлагат версии с изпечен във вакуум MgO, полирани обвивки и специализирани конфигурации на оловото. Тези нагреватели обикновено са сертифицирани за отделяне на газове и са създадени, за да запазят целостта си при уникалните напрежения на работа във вакуум.
За изследователи и инженери, работещи с вакуумни системи, изборът на правилния патронен нагревател е нещо повече от мощност и размери. Става дума за гарантиране, че нагревателят няма да се превърне в източник на замърсяване или точка на повреда. Инвестирането във вакуумни нагреватели и спазването на правилни монтажни практики-включително изпичане на нагревателя преди инсталиране, ако е посочено-осигурява надеждна работа в една от най-предизвикателните среди, с които индустриалното отоплително оборудване може да се сблъска.
