Керамічний нагрівальний елемент

Керамический нагревательный элемент, включающий корпус, заполненный материалом, состоящим из смеси электропроводящих и электроизоляционных компонентов, отличающийся тем, что корпус выполнен газонепроницаемым и заполнен инертным газом при пониженном давлении, а электропроводящий материал представляет собой смесь порошков электрографита и оксида алюминия дисперсностью 10 - 50 мкм в соотношении, вес. процент: электрографит 40 - 50 оксид алюминия 45 - 60. Зоя (13) 39097 (11) UA ратурного коэффициента сопротивления, что дает основание считать предлагаемый нагреватель высокоэкономичным и стабильным, поскольку в среде аргона графит (углерод) не будет окисляться до углекислого газа (СО2) или угарного газа (СО). На чертеже фиг.1 представлен заявляемый нагревательный элемент, а на фиг.2 – график зависимости электрического сопротивления (R) электропроводящего материала от температуры (Т). Нагреватель включает в себя газонепроницаемые цилиндрический корпус 1 и втулку 3, выполненные из алюмооксидного керамического материала марки ВК94-1 а Я0.027.002 ТУ и электропроводящего материала 2. В корпус и втулку герметично впаяны штыри 4 и 5 посредством стекла молибденовой группы. Размеры и форма элементов спая не имеют принципиального значения. Втулка закрепляется газонепроницаемо в корпусе с помощью грунтовой эмали при температуре 900оС. Устройство заполняется аргоном в процессе нагрева для спекания эмали в печи с защитной атмосферой путем временного снижения температуры с 500оС до 300оС. Герметичность обеспечивается за счет спекания стекла и эмали с керамикой. Нагревательный элемент работает следующим образом. К штырям 4 и 5 подается необходимое напряжение. При прохождении электрического тока через электропроводящий материал выделяется тепло, однако спекание и окисление его в герметичной камере не происходит из-за высоких (19) Изобретение относится к электронагревательным приборам и может быть использовано в электронной, приборостроительной и электротехнической промышленности. Известен выбранный в качестве прототипа электронагреватель (см. патент США № 4633064, Н05 В 3/12, ИСМ № 10, вып. 137, 1987), имеющий корпус из спеченной керамики, заполненный резистивным спекаемым материалом, состоящим из смеси электропроводных частиц. Известный нагреватель отличается высокой энергоемкостью, которая возрастает с увеличением температуры прибора, и большими трудозатратами, связанными со спеканием электропроводящего материала. При использовании прототипа невозможно добиться необходимого снижения энергопотребления, так как его негерметичный корпус не позволяет применить порошкообразный графит в качестве электропроводящего материала. Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в получении экономичного нагревателя. Это достигается за счет выполнения корпуса нагревателя герметичным для заполнения его полости электропроводящим материалом, представляющим собой смесь сыпучих порошков из электрографита (С) с удельным сопротивлением 20±5 ом мм2/м и алюмооксидного компонента (Al2O3) в среде инертного газа (аргона). Компоненты заполняемого материала представляют собой порошки с фракциями от 10 до 50 мкм. Исследование электропроводности применяемого материала в зависимости от температуры показало наличие отрицательного темпе C2 _______________________ 39097 температур плавления компонентов, находящихся в среде аргона (для С – 3700оС, для Al2O3 – 2200оС). Исследования проводились при напряжении 220 В на нагревателе с камерой диаметром 8 мм и длиной 100 мм, заполненной смесью порошков из электрографита и алюмооксидного материала в весовом процентном соотношении, необходимом для получения заданной мощности. Данные электропроводности и мощности приведены в нижеследующей таблице (см. также график на фиг.2): Т1 = 20оС R1 = 1,5 кОм Р1 = 32 Вт Т2 = 100оС R2 = 0,7 кОм Р2 = 69 Вт R3 = 0,65 кОм Р3 = 74,5 Вт Т4 = 300 С R4 = 0,6 кОм Р4 = 80,5 Вт Т5 = 486оС R5 = 0,58 кОм Р5 = 83,5 Вт Т6 = 600 С R6 = 0,57 кОм Р6 = 85 Вт Т7 = 800оС R7 = 0,61 кОм Р7 = 79 Вт R8 = 0,63 кОм Р8 = 77 Вт Т9 = 900 С R9 = 0,72 кОм Р9 = 67 Вт Т10 = 1000оС R11 = 0,75 кОм Р10 = 64,5 Вт о Т3 = 200 С о о о Т8 = 850 С о Стабильность непрерывной работы нагревателя данной конструкции определялась в течение 40 суток в закрытом объеме (V ~ 10000 см3). Погрешность измерений при этом не превышала ± 5%. Применение заявляемого устройства позволит получить нагревательный элемент с низкой энергоемкостью, высокой надежностью и долговечностью. Фиг. 1 2 39097 Фиг. 2 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 –03 3 39097 4