Zaptivanje i upravljanje vlagom – zanemareni način kvara u kriogenim grijačima uloška
U hladnjaču je ugrađen patronski grijač. Specifikacije su tačne. Gustoća u vatima je odgovarajuća. Materijali su pogodni za niske temperature. Ipak, u roku od nekoliko mjeseci grijač pokvari. Otporna žica je netaknuta. Na omotu nema vidljivih oštećenja. Kvar je električna struja curenja -, kvar na zemlji ili potpuni gubitak otpora izolacije.
Krivac je skoro uvek vlaga. U primjenama na ultra-niskim temperaturama, upravljanje vlagom nije samo važno - već je razlika između uspjeha i neuspjeha. Ipak, to ostaje jedan od najčešće zanemarenih aspekata specifikacije i instalacije grijača uloška.
Problem počinje sa osnovnim ponašanjem vazduha na niskim temperaturama. Kada se kriogena oprema otvori radi održavanja ili kada dođe do temperaturnih ciklusa, vlaga iz okolnog zraka kondenzira se na hladnim površinama. Ova kondenzacija pronalazi put do najmanjih praznina i pukotina. Standardne zaptivke grijača, savršeno adekvatne za suhe sredine, dozvoljavaju ulazak vode koji stvara električne opasnosti i ubrzava koroziju.
Nakon što vlaga uđe u tijelo grijača, posljedice su teške. Na -50 stepeni, svaka zarobljena voda se smrzava i širi. Ova ekspanzija stvara unutrašnji pritisak koji može pocijepati izolaciju od magnezijum oksida ili uzrokovati mikro-frakture u omotaču. Kada se grijač kasnije uključi i zagrije, smrznuta vlaga se topi, potencijalno stvarajući provodne puteve koji uzrokuju struju curenja ili kvarove na zemlji. Ciklus zamrzavanja i odmrzavanja se ponavlja sa svakim termičkim ciklusom, progresivno degradirajući izolaciju sve dok ne dođe do kvara.
Krajnja tačka je najranjivija oblast. Prijelaz sa tijela grijača na vodeće žice stvara višestruka sučelja gdje vlaga može ući. Standardne silikonske brtve postaju tvrde i lomljive na -40 stepeni. Razvijaju se pukotine koje omogućavaju prodiranje atmosferske vlage. Niskotemperaturne silikonske smjese ili keramičke brtve dizajnirane posebno za kriogene uvjete održavaju fleksibilnost i integritet zaptivanja u cijelom temperaturnom rasponu.
Vrhunski proizvođači rješavaju probleme s vlagom kroz više strategija. Hermetičko zaptivanje pomoću staklenih-na-metalnih ili keramičkih struktura u potpunosti sprječava prodor vlage. Unutrašnji sakupljači vlage apsorbuju svaku kondenzaciju koja se može stvoriti unutar uređaja. Vakuum{5}}procedure punjenja eliminišu praznine tokom proizvodnje u kojima bi se mogla akumulirati vlaga. Poslije-proizvodnje{8}}pečenja na temperaturi od 120 do 150 stepeni Celzijusa osiguravaju da se sva zaostala vlaga ukloni prije slanja.
Kvalitet same izolacije od magnezijum oksida igra ključnu ulogu. Magnezijum oksid visoke-čistoće pruža odličnu toplotnu provodljivost i električnu izolaciju, ali je higroskopan - i može apsorbovati vlagu iz vazduha. Svaka vlaga koja se apsorbira tokom proizvodnje, skladištenja ili ugradnje ugrožava njena dielektrična svojstva. Vrhunski proizvođači koriste magnezijum oksid visoke{5}}gustine sabijen kroz procese savijanja koji eliminišu praznine u kojima bi se mogla nakupiti kondenzacija.
Praksa instalacije značajno utiče na kvarove povezane sa vlagom. Kartušne grijače treba čuvati u zatvorenim posudama sa sredstvom za sušenje do trenutka ugradnje. Otvaranje pakovanja prerano izlaže izolaciju atmosferskoj vlazi koja se možda nikada neće u potpunosti ukloniti. Završetak treba da bude što je moguće suv tokom ugradnje, vodeći računa da se spreči ulazak vlage u ulaznu tačku žice.
Neke specifikacije zahtijevaju da dio grijača izlazi iz otvora za montažu - obično 5 milimetara ili više. Ova praksa drži završetak podalje od hladne zone, smanjujući rizik od kondenzacije. Same žice moraju biti specificirane za nisku{4}}uslugu. PVC izolacija postaje lomljiva i propada. Fiberglas sa teflonom ili silikonom održava dielektrična svojstva i fleksibilnost čak i na -50 stepeni.
Iskustvo pokazuje da se mnogi kvarovi povezani s vlagom{0}} prate do neadekvatnog brtvljenja završetaka. Pretpostavka da će standardni završetak funkcionirati jer se grijač koristi samo na niskim temperaturama zanemaruje realnost da kruženje temperature između hladnih i toplih uvjeta stvara kondenzaciju koju standardne brtve ne mogu podnijeti. Električna cijev za grijanje od -50 stepeni sa jednom-glavom zahtijeva završetak koji je dizajniran posebno za kriogeni rad, a ne završetak pozajmljen iz dizajna opće namjene.
Za primjene gdje je ulazak vlage poseban problem - prerada hrane, skladištenje lijekova, oprema na otvorenom izložena vremenskim utjecajima - hermetičko zatvaranje treba smatrati obaveznim, a ne opcionim. Dodatni troškovi zapečaćene konstrukcije su mali u poređenju sa troškovima preranog kvara, zastoja u proizvodnji i zamenskog rada.
