Proč topné spirály v elektrických pecích selhávají? Co můžeme udělat pro to abychom prodloužili jejich životnost a ušetřili náklady na opravy? Většina současných elektrických pecí užívá spirálové topné dráty, které se vyrábějí z vysokoteplotní slitiny železo-hliník-chrom. Hlavní výhodou této slitiny před slitinami užívanými v minulosti, je fakt, že vydrží velmi vysoké teploty (až do 1315C). To je částečně dáno tím, že na povrchu drátu se formuje pevná vrstva oxidu hliníku. Nevýhodou (či slabostí) této slitiny je, že se po výpalu stává velmi křehkou, drát nabývá na objemu, odpor slitiny se snižuje stářím a cokoli, co může porušit oxidovou vrstvu, ničí spirálu.
Maje tyto faktory na paměti, uživatel pece by měl bedlivě dbát aby nedošlo ke kontaminaci spirál. Redukční atmosféra, uhlíkové sloučeniny (které mohou být obsaženy v některých hlínách), glazury, kysličniky olova, prvky ze skupiny halogenů, fluoridy, křemíkové sloučeniny (jako např. nátěr na desky) budou ničit vrstvu oxidu hliníku. Redukční atmosféra způsobená vyhoříváním uhlíkatých materiálů v peci je věc, kterou by výrobci pecí nikdy nedoporučili. Redukční pálení by mělo být prováděno třeba v plynové peci. Dokonce i natahování spirál je kritické. Jak jsou jednou spirály v peci pálené, nelze jednoduše přetvarovávat. Pokud se stane, že se závity spirál nahrnou do jednoho místa, např. vlivem nevhodného počátečního natažení či vlivem toho, že ulpí na drsném povrchu vyzdívky v průběhu expanze a smrštění, spirála se přehřeje a přepálí v místě, kde se závity navzájem dotkly. Stav vyzdívky nebo podpěr držících spirály je také důležitý. Vyzdívka či podpěry držící spirály musí být čisté, beze stop od nátěru na pláty, glazur a bez odštěpených zlomků vyzdívky. Žlábky i držáky musí být v dobrém stavu. Protože je nesnadné opravovat žlábky od spirál, mnoho majitelů to přehlíží. Můžete přijít i o spirálu, která se prověsila v místě porušeného žlábku. Zachycení spirál špendlíky z odolné slitiny není ideálním řešením, protože špendlíky mají tendenci se z vyzdívky uvolňovat. Držáky spirál mají předně výhodu, že jsou pevnější a méně náchylné k poškození a také se snadněji vyměňují, pokud se zničí nebo kontaminují. Udržovat spirály co nejchladnější je věc, nad kterou by se měl majitel pece zamyslet. Životnost spirál se logaritmicky snižuje s teplotou. Spirály pálené na 1148C mohou vydržet dvakrát tolik, co spirály pálené na 1204C a čtyřikrát tolik, co spirály pálené na 1260C. Je velký rozdíl mezi teplotou závitu topné spirály a teplotou pece. Teplota závitu spirály může být o 10-65C vyšší, než pec. Rozdíl bude ovlivněn utažením pece při nakládce. Utaženější nakládka bude absorbovat více tepla a spirály budou muset vynaložit více práce (budou vyhřátější) aby dostaly do prostoru pece dost tepla. Neměli byste nikdy nakládat zboží blíž jak 15-25mm ke spirálám. Je velmi důležité držet nakládku dál od spirál. Potřebujete aby se teplo dostávalo od spirál a mohlo po peci cirkulovat. Zboží nebo pecní pláty, které jsou příliš blízko spirál zabraňují cirkulaci a odrážejí teplo zpět na spirály a tím způsobují jejich přehřívání. Pokud je spirála schovaná za izolačním refrakční cihlou, zahřeje se víc, než potřebujeme a její životnost se dramaticky sníží. Hustěji osazené podpěry spirál tomu mohou odpomoci, protože umožní lepší přenos tepla. Návrh osazení pece spirálami je tím nejdůležitějším faktorem pro jejich životnost. Tři nejdůležitější aspekty návrhu jsou: wattová hustota, t.j. poměr výkonu ve wattech k povrchu spirál (toto číslo by mělo být co nejmenší); protažitelnost spirál; poměr průřezu drátu k průměru závitu spirály. Bohužel s návrhem pece uživatel nic nenadělá a nezbyde mu než věřit výrobci. Nicméně mějte na paměti, že honba za ideálním návrhem dělá návrh složitějším a časově náročným. Uživatel by měl být na pozoru před levnými náhradami spirál od třetích stran, které nemusí odpovídat konstrukci pece a mohou selhat mnohem dřív. Na trhu se vyskytují také spirály ze slitiny nižší kvality a běžný uživatel nemůže rozpoznat, zda dostal spirály kvalitní (které jsou pro vysokoteplotní pece nezbytné). Nakupujte spirály pouze ze zdroje s dobrou pověstí. Pokud budete potřebovat přetvarovat spirálu (např. pokud se spirála dostane ze žlábku nebo podpěry a prověsí se), nemůžete ji napravovat když je chladná. Spirála by se měla nejprve nahřát (není třeba až do červeného žáru) a pak pečlivě přetvarovat nástrojem jako jsou jehlové kleště. Zahřátí spirálu změkčí. Dlouhé výdrže zrychlí proces stárnutí spirál, takže nedělejte výdrže na konečné teplotě delší, než je to nezbytně nutné. Ať děláte co děláte, spirály budou s časem zvyšovat svůj odpor. To je způsobeno tím, že ta část drátu, která opravdu vede proud se ztenčuje s tím, jak se více hliníku ze slitiny transformuje do oxidu. Odpor spirál se měří v Ohmech. Jak se odpor zvýší, průtok proudu se sníží a čas výpalu se prodlouží. Jediný možný způsob, jak zjistit které spirály potřebují vyměnit, je proměřit odpor každého prvku digitálním měřičem odporu. K měření se musí každý prvek odizolovat. Naměřené hodnoty se porovnají s těmi, které udává výrobce. Typický případ je, že pokud spirály zvýší odpor o 9%, je čas je vyměnit. Pokud máte pec s odstupňovanými prvky (spirály se liší ve výkonu aby se nemusely užívat spínače zón), budete asi potřebovat všechny prvky jako soupravu. U pecí se spínači jednotlivýchi zón můžete upravit prvky se změněným výkonem způsobeným změnou odporu. Tím, že budete udržovat spirály, držáky a žlábky v čistotě, používat kvalitní spirály, správně je instalovat a kontrolovat, že přenášejí teplo efektivně, tím můžete prodloužit životnost spirál a snížit si své náklady na údržbu.
Autor: J. Panková
Volný překlad článku autora STEPHENA J. LEWICKI (překladatelka nezná konstrukci pecí a předem se omlouvá za příp. nepřesnosti z toho plynoucí)
