SE454932B - Fluidumgenomtrengligt, porost, elektriskt vermeelement, forfarande for framstellning av elementet och anvendning av detsamma - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 454 952 IL II DE-OS 2 822 536).

Det är ofta nödvändigt att upphetta ett fluidum, antingen en gas eller en vätska, elektriskt och att utnyttja ett slutet flu- idumcirkulationssystem för överföring av detta värme till and- ra fluider eller en annan anläggning i ett värmeutbytessystem.

Ett särskilt exempel är användningen av en upphettad vätska, t.ex. olja eller vatten, för temperaturstyrningsändamål för for- mar, munstycken, sprutmaskiner och kalandrar, som användes in- om plastindustrin. I existerande utformningar av sådana tempe- raturstyrenheter har nedsänkta elektriska element av den mant- lade typen använts, varvid den genererade värmen i dessa element överförts genom konduktion genom mantelns metallvägg till den omgivande vätskan, som strömmar förbi elementet. Härvid finns en gräns för värmeöverföringskoefficienten, som kan utnyttjas vid denna typ av element, om oljenedbrytning skall undvikas, t.ex. 1-TO Watt/cmz för elementets ytarea. Denna faktor utövar en väsentlig effekt på storlek och vikt för uppvärmningssyste- met, särskilt vid höga kraftkapaciteter. Vidare är gensvaret för sådana enheter jämförelsevis långsamt, eftersom det finns en gräns för den mängd värme, som kan överföras till vätskan över ett kort tidsintervall. Detta kan ha en begränsande påver- kan pâ produktionscykeltiderna, när sådana enheter användes för uppvärmning av formar och munstycken vid en produktionskörning av identiska komponenter.

Uppfinningen övervinner i stor utsträckning dessa begränsning- ar genom att utesluta det mantlade metallelementet och ersät- ta detta med ett fluidumgenomträngligt, poröst, elektriskt vär- meelement och cirkulering av fluidet genom det porösa värme- elementets kropp istället för enbart över dess externa yta.

Krafttätheter på 1 kw/cm2 av värmeelementmaterialet kan uppnås och detta leder inte bara till en reduktion av storlek och vikt för uppvärmningsenheten för en given effekt, utan också en minskning av gen- svarstiden, så att systemet kan reagera i praktiken omedelbart på ett krav pà en stor stegvis ökning av det genererade värmet och överföring 10 15 20 25 30k 35 HO i 454 932 ~| 11 av detta till det cirkulerande fluidet.

Ett lämpligt element kan omfatta porös kiselkarbid med en hål- rumsvolym på 50-98% och en bulkdensitet på 50-750 kg/m3, í vilket de individuella värmeelementen består av fina fibrer med en diameter inom intervallet 3-150 pm. En termisk barriär/ fördelningsanordning kan användas i förening med värmeelemen- tet för att åstadkomma en enhetlig fluidumströmning, jämför GB-PS 1 H66 2U0.

Det kan vara önskvärt att upprätthålla en fluidumströmnings- hastighet genom elementet, som begränsar temperaturhöjníngen över elementet till icke mer än cirka 5000, men detta är icke nödvändigt och temperaturhöjningar på 2-30000 är möjliga med en elementväggtjocklek på 2-10 mm. Värmeelementet kan ha en förutbestämd elektrisk resistivitet vid en särskild tempera+ tur och kan vara lämpat för normalspänningsdrift utan att en transformator erfordras.

Systemkomponenterna innefattar en cirkulationspump, ett värme- elementaggregat, ventiler och rörledningar i vilka oljan passerar i serie genom elementet och den form, det munstycke, den sprutmaskin eller kalander som skall upphettas tillsam- mans med ett styrsystem. Sådana enheter har utformats och satts i drift för effekter på 1-15 kw för ovannämnda geometri och med en reaktionstid på ett fåtal sekunder. Mycket kompakta enheter kan åstadkommas och för högeffektenheter reducerar den lilla storleken konstruktionskostnaderna avsevärt jämfört med konventionella värmeöverföringssystem.

Uppfinningen beskrives närmare nedan i exemplifierande syfte i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 visar en schematisk vy av ett värmeöverföringssystem för upphettning av en form, fig. 2 visar i förstorad skala en perspektivvy av formen, som användes i systemet enligt fig. 1, fig. 3 visar ett medialt tvärsnitt i förstorad skala av en elektrisk uppvärmningsanordning, för användning i systemet i fig. 1, fig. U visar i medialt tvärsnitt och i förstorad skala en 10 15 20 25 30 35 HO 454 932 u sidovy av en alternativ elektrisk uppvärmningsenhet, fíg. Ha visar en deltvärsnittsvy längs linjen Va-Va i fig. H, fig. 5 visar grafiska kurvor över temperatur mot tid för en- heten enligt fig. U, och fig. 6 visar en schematisk vy av en plasmaaktiverad ångut- fällningsanordning.

Med hänvisning till fig. 1 består värmeöverföringssystemet huvudsakligen av en form 10, exempelvis en sprutform, förbun- den genom rörledningar 11 till en kylenhet 13 och till en porös elektrisk värmeenhet 14. En värmeöverförande olja i rör- ledningen 11, t.ex. "British Petroleum (BP) Transcal N", är anordnad att cirkuleras genom systemet av en pump 15. Ett in- loppstermoelement 20 och ett utloppstermoelement 21 är an- ordnat vid formen 10 för avkänning av oljans temperatur i rörledningen 11, och ett formtemperaturstyrorgan 23 avkänner temperaturen i formen 10 och styr driften av kylenheten 13 och värmeenheten lä för att hålla formen 10 vid önskad tem- peratur. En by-pass-ledning 25 med en avlastningsventil 26 är förbunden med rörledningen 11 parallellt med formen 10.

Formen 10 visas i detalj i fig. 2, varav framgår att formen består av tvâ halvor 10a och 10b och är försedd med olje- kanaler 18 i serie med rörledningen 11 för cirkulation av olja genom formen 10, och ett anslutningsrör 11a för för- bindning av oljekanalerna 18 mellan halvorna 10a, 10b.

Med hänvisning till fig. 3 har den porösa elektriska värme- enheten lä väsentligen cirkulärt tvärsnitt, och omfattar ett fluidumgenomträngligt, p0rÖSt, fiberførmigt kisel- karbidvärmeelement 30 med ihålig cylíndrisk form och försedd med guldpläterade kopparelektroder 31 och 32 vid värmeele- mentets 30 övre och nedre ände. Den nedre elektroden 32 är försedd med en ändkåpa 3U av mässing, som är fastsatt på ett stålrör 33, som i sin tur är hårdlött på en kopparstång 35 som är förbunden med en ej närmare visad spänningskälla genom en klämformad anslutning 36. Två metalliska kylskivor 38 är anordnade runt stången 35 och hålles fast genom en “Starlock"- -stoppbricka H0, anordnad ovanför den översta kylskivan 38, tre "Schnorr"-brickor H1 mellan kylskivorna 38 upprätthåller 10 15 20 25 30 55 UO 5 454 932 en tryckkraft på ett mellanlägg H2, som är anordnad att vila mot en ansatsförsedd krage H3 av ett elektriskt isolerande material. En ansatsförsedd insats H5 av ett elektriskt iso- lerande material, såsom polyamiden Tufnol, är anbríngad i en urtagning H6 i ett hus 57 och uppbär en O-ringtätníng UB som är anordnad runt stången 35, och en plan, ringformíg, övre distansbricka U9 av samma material som i den ansatsförsedda insatsen H5, pressas mot O-ringtätningen UB av den ansatsför- sedda kragen H3.

Huset 37, som är förenat med den övre elektroden 31 har en inre kammare 52, förbunden med rörledningen 11, och inlopps- öppningar 53, av vilka två visas, förbinder den inre kammaren 52 med ett utrymme 50 mellan värmeelementets inneryta och rörets 33 ytteryta, varvid röret 33 har en övre öppning 55 och en nedre öppning 56, som förbinder rörets 33 inre hålrum med utrymmet 5U, och fungerar som en termisk fördelare.

Huset 37 har en rördel 58 med en utvändig fläns 59, som är fastspänd mot en utvändig fläns 62 på ett rörformígt inner- hölje 63, i vilket värmeelementet 30 är anordnat, varvid en 'O-ríngtätning 65 är anordnad i en ringformig urtagning 66, och en jordanslutning 60 är fastsatt i flänsen 62.

En värmeisolering, såsom Kaowool, är anordnad som en skydds- mantel 70 mellan innerhöljet 63 och ett yttre hölje 71. Rör- ledningen 11 sträcker sig genom den nedre delen av ytter- höljet 71 och skyddsmanteln 70 till den nedre änden på inner- höljet 63 och ett luftavdragningsrör 63 sträcker sig genom den övre delen av ytterhöljet 71 och skyddsmanteln 70 till inner- höljet 63.

Vid användning av formen 10 för formning av plastdetaljer hålles formen 10 vid önskad driftstemperatur genom oljan, som cirkuleras genom formen av pumpen 15. Temperaturstyrorganet 23 avkänner formens 10 temperatur och justerar flödeshastig- heten för ett kylmedium, t.ex. vatten, genom kylenheten 13 och värdet på strömmen till den porösa elektriska värmeen- heten lä för styrning av oljans temperatur och för att så- lunda hålla formen 10 vid den önskade driftstemperaturen. 10 15 20 25 30 35 NO 454 932 6 ..- Termoelementen 20, 21 för oljetemperaturen ger ytterligare övervakningskapacitet och kan påverka värmeenheten lä vid någon viss förutbestämd temperaturdifferans.

Ett mer kompakt värmeelement kan användas för att öka oljans hastighet genom elementen, såsom visas i fig. Ä. I fig. Ä visas sålunda en elektrisk värmeenhet lfla, som innfattar ett värmeelement 80 av fluidumgenomtränglig, porös, fiberformig kiselkarbid, med ihålig cylindrísk form och typiskt cirka H5 mm ytterdiameter,.35 mm innerdiameter och 10 mm långt. Guld- pläterade, ringformiga kopparelektroder 81 och 82 är anordna- de vid värmeelementets 80 respektive ändar, och varje elektrod 81, 82 uppbäres på en klack 83, 8ü från en ringformig bär- skiva 85 respektive 86 av rostfritt stål. Bärskivan 85 upp- bäres på en ansats 87 från en ringformig elektrisk isolator 88 av polyamiden Tufnol, och bärskivan 86 uppbäres på liknan- de sätt på en ansats 89 från en ríngformig isolator 90 av polyamiden Tufnol. Tunna packningar, som ej visas närmare, av ett deformerbart material såsom grafit, koppar eller alu- minium, kan vara anordnade mellan ändarna på elementet 80 och elektroderna 81 och 82.

Ett fördelarrör (dispenser rod) 96 av rostfritt stål sträcker sig genom och uppbär isolatorerna 88, 90 och är för- sedd med en cirkulär fläns 97. Isolatorn 90 hålles mot flänsens 97 ena sida genom verkan av en tryckfjäder 98 vars ena ände passar över en utskjutande del 110 från en hatt 99.

Den utskjutande delen 110 är anbringad runt fördelarrörets 96 ena ände och hatten 99 är fastsatt på fördelarröret 96 genom en skruv 111. Fjäderns 98 andra ände anligger mot isolatorn 88 och pressar isolatorerna 88, 90, elektroderna 81, 82 och isolatorn 90 tätt tillsammans. Ett axiellt hål 112 sträcker sig i fördelarröret 96 från två axiellt åtskilda uppsättningar av fyra, av vilka endast tre är visade, på lika avstånd radiellt liggande utloppshål 113, 11ü, och varvid det axiella hålet 112 sträcker sig i en riktning mot fördelarrörets 96 andra ände.

Fördelarröret 96 är på andra sidan av flänsen 97 gängat vid 115 och är anordnat i ett motsvarande gängat hål 116 i en 10 15 20 25 30 35 NO 7 454 932 *v »- ihålig cylindrisk bussning 117 av polyamiden Tufnol för an- liggning mot en ansats 119, och hålles fast i det gängade hå- let 116 av en låsmutter 121 av rostfritt stål. Bussningen 117 är gängad på sin ytteryta för placering i ett på motsvarande sätt gängat hål 123, som sträcker sig från ena sidan av en fastsättningsdel 125 av rostfritt stål och vilar mot en an- sats 126, varvid bussningen 117 hålles fast däremot genom en låsmutter 128 av rostfritt stål. Ett cylindriskt hål 130 med relativt liten diameter vid ansatsens 119 axiella centrum och fastsättningsdelen 125 leder till ett gängat hål 132 vid fastsättningsdelens 125 andra sida, i vilket en tryckrörkopp- ling 13U är anordnad för förbindning av rörledningen 11 med fastsättningsdelen 125. Fastsättningsdelen 125 är utformad i ett stycke med en cirkulär fläns 137, som med ett flertal bultar 138, av vilka två visas, hålles fast mot en ring- formig fläns 1U0 på ettihåligt cylindriskt hölje 1U2, varvid en ringformig mjuk kopparpackning 1UU åstadkommer tätning mellan flänsarna 137 och 1U0. Två elektrodanordningar IÄ6, 1Ä7 är anbringade i respektive hål 1U8, 1ü9'i flänsen 137 och är svetsade till flänsen 137 för att åstadkomma en trycktät förbindning. Varje elektrodanordning 1ü6, 1ü7 åstadkommer en trycktät, elektrisk genomgång för respektive elektriska till- förselledningar 150, 151 till respektive flätade elektriska anslutningar 152, 153 av koppar, som var och en slutar vid respektive kopparanslutningsdel 155, 156, fastsatta såsom visas i fig. 5a till en ansats 157 på respektive elektrod 81, 82. Lämpliga sådana elektrodanordningar IU6, 1H7 kan er- hållas exempelvis från VG Electronics Limited, Hastings, Sussex, England eller Ferranti Limited, Hollinwood, Lancashire, England eller Friedrichsfeld GmbH, Mannheim, West Germany, (United Kingdom Agents: Bush Beach Engineering Limited, Cheadle, Cheshire, England).

En ändplatta 16Ö tillsluter höljet 1H2 och har ett gängat hål 162 för en termoelementanslutning 16ü, ett axiellt anord- nat gängat hål 166 för en annan tryckröranslutning 13ü för förbindning av höljets 142 inre med rörledningen 11, ett gångat hål 168 för en hydraulisk tryckavlastningsventil 169 och ett trångt gängat hål 171 för en automatisk luftavlast- ningsventil 172. Ett termiskt isolerande material 17U (t.ex. 10 15 20 25 30 35 HO 454 932 8 Kaowool) omger värmeenheten lüa, men visas endast partiellt fördelat däromkring i förtydligande syfte.

Vid drift med värmeenheten lüa istället för värmeenheten lä i värmeöverföringssystemet enligt fig. 1, strömmar olja genom rörledningen 11, t.ex. cirka 2,5 liter/minut, och inträder i det axiella hålet 112 i fördelarröret 96 för att strömma ut genom utloppshålen 113, llü, inne i värmeelementet 80. Efter strömning genom värmeelementet 80 inträder oljan i höljet 1U2 och avgår genom rörkopplingen 15U för att återinträda i rör- ledningen 11 och cirkulera genom formen 10. Med kablarna 150, 151 förbundna med en 2U0 volts växelströmskälla, som ej visas närmare på ritningen, åstadkommes en alstrad effekt från värmeelementet 80 för upphettning av oljan till en önskad temperatur, t.ex. 200-30000. Temperaturstyrorganet 23 avkän- ner formens 10 temperatur och slår på och av den elektriska inmatningen till värmeelementet 80 i beroende av temperaturen på oljan som strömmar genom värmeenheten iüa och håller så- lunda formen 10 vid den önskade driftstemperaturen. Beroende på det snabba gensvaret för värmeelementet 80, när den elektriska tillförseln kopplas på, erhålles en noggrann styr- ning av formens 10 temperatur, och ett exempel på detta visas grafiskt i fig. 5, som för ett kíselkarbidvårmeelement 80 med en effekt på 3,U kw vid 231,5°C illustrerar en kurva över temperatur mot tid för (1) (2) (3) olja in i formen 10 olja som lämnar formen 10 formens 10 temperatur.

Storleken på den alstrade effekten beror bland annat på elementets 80 densitet och ligger typiskt inom intervallet 1-15 kw.

Baden av korta vertikala linjer, som hänför sig till tempera- turen på den olja, som inträder i formen, när ett stabilt temperaturförhållande uppnåtts, indikerar_det snabba gen- svaret för värmeelementet 80 när elektricitetstillförseln upprepade gånger slås på och av för att hålla formen 10 vid den önskade driftstemperaturen, vilken i det i fig. 5 illu- strerade fallet är 22500. 10 15 20 25 30 35 454 932 kfl -l ul Det porösa kiselkarbidvärmeelementet kan åstadkommas från ett elektriskt värmeelement av poröst kol, som exempelvis kan fram- ställas såsom beskrives i ovannämnda patentskrifter, och be- lagt med kiselkarbid, lämpligen pâlagd genom en plasmaaktive- rad avsättningsprocess (PAVD). Exempel på PAVD-processer he- skrives i brittiska patentet 1 592 063, vilket motsvarar frans- ka patentskriften 2 392 508 och US patentet 4 212 933, och i "Preparation of Ceramic Films by Plasma Activated Vapour Depo- siton (PAVD)" av K.R.Linger, Proceedings of Conferens on "Ion Plating and Allied Techniques", sidorna 223-229, juni 1977, publicerad av CEP Consultants Limited, Edinburgh.

I PAVD användes en plasma som medium för kemisk reaktion och avsättning av en beläggning på ett substrat, och utnyttjar sön- derfallet av en gas i en elektriskt inducerad plasma. Närbe- släktade tekniker beskrives i "Codeposition of Glassy Silica and Germania inside a Tube by Plasma Activated CVD“ av D. Kup- pers et al, Journal of the Electrochemical Society,Vol 123, No. 7, sidorna 1079-1082, juli 1976.

En typ av anordning för genomförande av PAVD-beläggningspro- cessen visas i fig. 6, till vilken nu hänvisning göres. I fig. 6 uppbäres ett poröst elektriskt värmeelement 200 horisontellt av ett aluminiumrör 201, inuti det centrala omrâdet i urborr- ningen på ett cylindriskt kiselrör 202 med utvidgade ändar 204, 205, varvid aluminiumröret 201 sträcker sig axiellt inuti röret 201 från ett lock 203, som tillsluter den utvidgade änden 204.

Ett utloppsrör 206 från den utvidgade änden 204 är över en va- kuumventil 208 förbunden med en vakuumpump 209. Den andra utvid- gade änden 205 är tillsluten genom ett inloppslock 210, som har ett förbindelserör 212 till en kvicksilvermanometer 214, och ett inlopp 216 förbundet med ett grenrör 218, som matas av gastill- förselledningar 220, 222 och 224, vardera styrt genom en resp. ventil 221, 223 eller 225. Ett ringformigt kiselkärl 226 är rör- ligt längs rörets 202 utsida och visas omgivande rörets 202 centrala område. Kärlet 226 uppbär en elektriskt isolerad grafitsusceptor 228, och evakueras ned till ca 1 - 10 torr över en vakuumventil 230 genom en vakuumpump 232. Kärlet 226 omges 10 15 20 25 30 35 H0 4s4_9z2 .O i sig av en vattenkyld kopparspiral 236 med åtta varv och som är kopplad till en högfrekvensgenerator 238 för åstadkom- mande av ett frekvensintervall på 10”-108 hertz. Jordled- ningar 2U0, 2ü1 och 2U2 går till värmeelementet 200, locket 203 och den utvidgade änden 20U. Högfrekvensgeneratorn 238 är också jordad genom en ledning 2H6.

Under drift evakueras röret 202 ned till cirka 0,01 torr genom vakuumpumpen 219 och fylles sedan med argon genom gastillför- selledningen 220 till ett vakuumtryck inne i röret 202 på mellan 0,1 och 100 torr. Högfrekvensgeneratorn 238 matas typiskt med 1-U kV och U x 105 bygges upp runt värmeelementet 200, under det att susceptorn hertz, och ett plasmaskikt 228 uppvärmes genom elektrisk induktion och värmer värmeele- mentet 200. Efter cirka 15-30 minuter, när värmeelementet 200 nått temperaturjämvikt och dess yta rengjorts genom jon- bombardemang från det joniserade gasformiga argonet, inmatas den utvalda reaktantgasen eller -gaserna genom lämpliga gas- tillförselledningar 222 och/eller 22Ä in i röret 221, och trycket inne i röret 202 hålles inom intervallet 0,1-100 torr genom justering av lämplig ventil 223, 225 och genom använd- ning av vakuumventilen 208 och vakuumpumpen 209. En belägg- ning pålägges nu på värmeelementet 200 genom reaktantgasen eller -gaserna med en tjocklek som är proportionell mot tiden. Exempelvis kan en beläggning på 1-5 }nn avsättas inom cirka 2U timmar. Ventilerna 221, 223 och 225 stänges sedan, högfrekvensgeneratorn 238 slås ifrån, under det att röret 202 fortsätter att evakueras genom vakuumpumpen 209 för att tillåta värmeelementet 200 att kylas av under vakuumbetingel- ser, t.ex. 0,01 torr, varefter värmeelementet 200 avlägsnas från röret 202.

Därefter avlägsnas det fiberformiga kolet genom oxidation i luft vid en temperatur över 30000, så att en kiselkarbid- struktur kvarstår för de fiberformiga rören. En lämplig vär- mebehandling kommer därefter att göra kiselkarbiden elektriskt ledande. Beläggningen på det fiberformiga kolvärmeelementet kan genomföras i anordningen enligt fig. 6, under användning av en sílan/etylen-blandning som reaktantgaser för avsätt- ning av en kiselkarbidbeläggning på det fiberformiga kol- 10 15 20 25 30 35 U0 11 454 932 _... substratet. Fosfingas kan användas tillsammans med silan7etylen- -blandningen, om så önskas, som dopningsmedel för att med- verka i att göra kiselkarbidbeläggningen elektriskt ledande efter värmebehandling genom samtidig avsättning av fosfor i kiselkarbidbeläggningen. Andra lämpliga dopningsmedel kan vara bor eller arsenik. Den åtföljande värmebehandlingen av kiselkarbiden utföres normalt vid 1200-190000 och kan utnyt- tjas för att uppnå en särskild resistivitet för kiselkarbiden vid en förutbestämd temperatur. Användning av fosfingas som dopníngsmedel möjliggör att värmebehandlingstemperaturen för uppnående av en särskild resistivitet kan reduceras till 800- -100000. Ett exempel på framställningen av ett sådantkisel- karbidvärmeelement genom PAVD-processen är enligt följande: Exempel Värmeelement karbonisérat från utgångsmaterial vid en lämp- lig temperatur (650-1ooo°c) värmeelement längd 120 mm värmeelement ytterdiameter UH mm värmeelement innerdiameter 35 mm Gasströmningsbetingelser Typiskt värde Intervall 60% silan/U0% etylen- blandning 40 ml/min 10-200 ml/min argon 260 ml/min 100-500 ml/min 2% fosfin/argon-blandning 10-20 ml/min 5-50 ml/min reaktantgastryck 1-2 torr 0,1-10 torr Värmeelementet placeras i röret 202 enligt fig. 6, och röret 202 evakueras därefter ned till ett vakuumtryck på cirka 0,01 torr. Argon släppes in genom gastillförselledníngen 220 till ett vakuumtryck inne i röret 202 på cirka 1,0 torr. Hög- frekvensgeneratorn 238 aktiveras därefter och efter cirka 1 timme införes silan/etylen-Élandningen, som skall avsätta kiselkarbiden, in i röret 202 genom gastillförselledningen _ 222 och fosfin/argon-blandningen införes i röret 202 genom gastillförselledningen 220, varvid vakuumtrycket inne i röret 202 upprätthålles vid ca 1,0 torr. Efter ett lämpligt tids- íntervall, t.ex. M8 timmar, beroende på den erforderliga tjockleken på kiselkarbidbeläggningen, typiskt 0,5 g/timme 10 15 20 25 BO 35 H0 454 932 12 _.. _. utfälles, stänges ventilerna 221, 223 och 225, röret 202 evakueras till cirka 0,01 torr och högfrekvensgeneratorn slås ifrån för att tillåta att det belagda värmeelementet kyles av under vakuumbetíngelser. Värmeelementet avlägsnas därefter från röret 202 och skäres till lämpliga längder för att passa användningen och vilka sedan upphettas i luft vid cirka 900°C under cirka H timmar för att avlägsna det ursprungliga porösa kolet från värmeelementet genom oxidation därav. Denna värme- behandling av varje värmeelement modifierar också strukturen för kiselkarbídbeläggningen, varigenom den blir elektriskt ledande och ger den erforderliga elektriska resistiviteten som en funktion av tiden vid nämnda temperatur. Det skall no- teras, att avsättningen av kiselkarbid ej behöver vara enhet- lig utmed hela värmeelementets längd och de kan vara nödvän- digt att justera värmebehandlingstemperaturen från en element- sektion till en annan, för att uppnå den erforderliga elekt- riska resistansen. Denna justering utföres bäst i en stegvis process i vilken resistansen reduceras i steg till det önska- de värdet genom progressiv ökning av värmebehandlingstempera- turen.

Efter värmebehandling hade värmeelement med längder på 10 mm och 30 mm nedanstående elektriska egenskaper för en kiselkar- bidbeläggníngstjocklek på mellan 3 och ölpmz elektrisk resistans (ohm) 1,36 vid 230°C per 10 mm längd uteffekt (kw) (i) 3,U vid 68 volt (a.c.) för ett 10 mm långt element 1U,1 vid 2U0 volt (a.c.) för ett 30 mm långt element (ii) Genom lämpligt val av värmebehandlingstemperatur och uppe- hållstiden vid denna, kan kiselkarbíd-värmeelement med er- forderliga resistiviteter produceras. Även om beläggningen av det porösa kolet beskrivits i_anslut- till PAVD, kan givetvis lämpliga, alternativa beläggnings- processer utnyttjas.

De porösa elektriska värmeelementen kan ha andra former eller 10 454 952, 13 'I IV storlekar, än de som beskrivits ovan.

Vidare skall införstås, att uppfinningen i de ovan beskrivna utföríngsformerna också kan användas i alternativa tillämp- ningar, exempelvis där värmeöverföringsfluidet utgöres av en gas.

Vidare kan ovan beskrivna porösa elektriska värmeelement an- vändas vid alternativa tillämpningar för uppvärmning av ett fluidum.

Det skall noteras, att uppfinningen innefattar ett fluidum- genomträngligt poröst elektriskt värmeelement, som omfattar elektriskt ledande, fíberformiga kiselkarbidrör.

Claims (7)

454 932 ~ Vi *I .n Patentkrav

1. Fluidumgenomträngligt, poröst, elektriskt värmeelement, k ä n n e t e c k n a t av att värmeelementet (80) omfattar elektriskt ledande, fiberformiga kiselkarbidrör.

2. värmeelement enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att de individuella fiberformiga kiselkarbidrören har ett hål på cirka 10-20 um och en väggtjocklek på mellan 3 och 6 pm.

3. Förfarande för framställning av ett fluidumgenomträngligt, poröst, elektriskt värmeelement enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a t av bildning av ett fibröst, poröst kolutgângsma- terial, pâläggning på utgângsmaterialet av en beläggning, som omfattar kiselkarbid och ett dopmedel, som medverkat till att göra beläggningen elektriskt ledande, och uppvärmning av det belagda utgângsmateríalet i en syreinnehållande miljö vid en sådan temperatur, att det fiberformiga kolet avlägsnas genom oxidation'och för att åstadkomma en modifiering av beläggning- ens struktur, så att beläggningen blir elektriskt ledande.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen produceras genom sönderfall av en blandning av en beläggningsgas och en gas innehållande dopmedlet i ett elekt- riskt inducerat plasma. _

5. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att beläggningsgasen omfattar en silan och etylen, och att den dop- medelsinnehâllande gasen utgöres av fosfin och argon.

6. Förfarande enligt krav 4, k ä n n e t e c k n a t av att temperaturen är mellan 800 och 1000°C.

7. Användning av värmeelement enligt något av kraven 1 och 2 för fluiduppvärmning. .ll al: