CH665740A5

CH665740A5 - Elektrisch betriebenes heizelement mit einem stroemungskanal fuer eine kunststoffschmelze.

Info

Publication number: CH665740A5
Application number: CH4689/84A
Authority: CH
Inventors: Walter Mueller
Original assignee: Ewikon Entwicklung Konstr
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1984-09-28
Publication date: 1988-05-31
Also published as: GB2147778A; FR2552706B1; FR2552706A1; CA1241515A; IT1180831B; IT8412612A0; ES281644Y; GB2147778B; US4580037A; DE3335279C2; JPS60105517A; GB8424093D0; ES281644U; DE3335279A1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch betriebenes Heizelement mit einem Strömungskanal für eine Kunststoffschmelze und einem mittigen Heizstab, der am vorderen, mit Ausströmöffnungen versehenen Ende des Heizelementes mit einem Aussenmantel verbunden ist.

Es ist ein elektrisch betriebenes Heizelement dieser Art bekannt (DE-PS 2 824 971), bei dem der Heizstab im Bereich seiner Spitze über Stege, die eine oder mehrere Austrittsöffnungen für die aus dem ringförmigen Strömungskanal austretende Kunststoffmasse begrenzen, mit dem Aussenmantel verbunde-nist, wobei zwischen der Spitze und dem Schaft des Heizstabes ein Bauteil mit grosser, von der im Bereich der Austrittsöffnungen austretenden Kunststoffmasse benetzter Oberfläche angeordnet ist und der maximale Querschnitt des Bauteils mit grosser Oberfläche gleich oder grösser ist als der Querschnitt des Schaftes des Heizstabes.

Der Strömungskanal für die Kunststoffmasse wird bei diesem Heizelement durch den mittigen Heizstab und durch den Aussenmantel des Heizelementes begrenzt. Der Querschnitt des Heizelementes setzt sich aus den Querschnitten des Heizstabes, des ringförmigen Strömungskanals und des Aussenmantels zusammen.

Es ist ferner ein elektrisch betriebenes Heizelement bekannt (US-PS 3 520 026), das in einen Kanal eines Heisskanalwerk-zeuges eingetaucht wird, durch den die Materialschmelze geführt wird. Dieses Heizelement weist einen mittigen Metallkern auf, der an dem dem elektrischen Anschluss abgewandten Ende mit einem Aussenmantel aus Metall verbunden ist, wobei ausserhalb der Verbindungsstelle zwischen dem Metallkern und dem Aussenmantel eine Isolierschicht angeordnet ist.

Der Metallkern wird aus Kupfer oder dgl. gefertigt und weist einen geringen effektiven elektrischen Widerstand auf, während der Aussenmantel aus einem Metall mit einem hohen effektiven elektrischen Widerstand hergestellt wird. An dem Aussenmantel liegt somit eine hohe Teilspannung an. Der Metallkern besitzt einen grossen Querschnitt, so dass der Gesamtquerschnitt des Heizelementes entsprechend gross ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch betriebenes Heizelement der eingangs genanntenArt so zu gestalten, dass es kleine Querschnittsabmessungen aufweist und im Strömungskanal geringe Strömungswiderstände und eine weitgehend laminare Strömung der Kunststoffschmelze vorhanden sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,

dass als Heizstab ein einen Strömungskanal bildendes Metallrohr vorgesehen ist, das am vorderen Ende im Bereich einer Spitze die Ausströmöffnungen aufweist und dass zwischen dem Aussenmantel und dem Metallrohr eine Isolierschicht angeordnet ist, die sich über den Aussenmantel hinaus erstreckt und eine Zwischenschicht zwischen dem Metallrohr und einem mit dem Metallrohr an einem Ende verbundenen Mantelteil bildet.

Die zwischen dem Aussenmantel und dem Metallrohr angeordnete Isolierschicht weist bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine Dicke auf, die im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm liegt. Die Isolierschicht kann aus einer Keramikmasse bestehen.

Das Metallrohr, das den Strömungskanal bildet und einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand aufweist, hat über die gesamte Länge einen gleichbleibenden Querschnitt, der sich ausschliesslich im Bereich des vorderen Endes, in dem Ausströmöffnungen vorgesehen sind, zu einer Spitze verjüngt.

Das als Heizleiter ausgebildete Metallrohr verliert infolge seiner Einbettung in einen Isolierstoffmantel und in einen Aussenmantel aus Metall kaum Wärme nach aussen. Infolge dessen kann der rohrförmige Heizleiter mit sehr kleinen elektrischen Leistungen betrieben werden. Dadurch kommt es in der Spitze, in der das Metallrohr mit dem Aussenmantel aus Metall verschweisst ist, zu keiner thermischen Überlastung der Kunststoffschmelze. Der rohrförmige Heizleiter wird in dem Umfang mit elektrischer Energie versorgt, wie es die durch die jeweilige Kunststoffschmelze gegebenen Bedingungen im Bereich der Spitze und damit der Ausströmöffnungen erfordern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein elektrisch betriebenes Heizelement im Vertikalschnitt und

Fig. 2 bis 4 Verfahrensschritte zum Herstellen einer Schweissverbindung zwischen dem als Heizleiter ausgebildeten Metallrohr und dem Aussenmantel des Heizelementes.

Das elektrisch betriebene Heizelement weist als Heizleiter ein Metallrohr 1 auf, das aus einem Werkstoff mit einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand, z.B. aus einem Chrom-Nickel-Stahl, gefertigt ist. Dieses Metallrohr bildet einen Strömungskanal 2 für eine Kunststoffschmelze, die durch eine Einströmöffnung 3 in den Strömungskanal 2 eingeführt wird.

Der Strömungskanal weist über seine gesamte Länge einen gleichbleibenden Querschnitt auf und verjüngt sich am vorderen Ende zu einer Spitze, in deren Bereich Durchströmöffnungen 4 vorgesehen sind, von denen aus die Kunststoffschmelze durch Ausströmöffnungen 5 des Heizelementes in eine Vorkammer 6 gelangt und von dort durch eine Düsenöffnung 7 strömt.

Zwischen dem Metallrohr 1 und dem im Bereich der Spitze mit dem Metallrohr verschweissten Aussenmantel 8 ist eine Isolierschicht 9 vorgesehen. Diese Isolierschicht erstreckt sich über den Aussenmantel hinaus und bildet auch eine Zwischenschicht zwischen dem Metallrohr 1 und einem hinteren Metallteil 10 aus Metall, das am äusseren Ende 11 mit dem Metallrohr 1 verschweisst ist. Durch dieses Mantelteil erfolgt über eine Anschlussscheibe 12 und einen Steckkontakt 13 die Stromzufüh-

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ruiig zu dem Metallrohr 1. Die Anschlussscheibe 12 ist zwischen Isolierscheiben 14 und 15 in einem Gehäuseoberteil 16 gelagert, das über eine Schraubverbindung mit einem Gehäuseunterteil 17 verbunden ist, in dem die Düsenöffnung 7 vorgesehen ist. Die Isolierscheibe 15 ruht auf einem Flansch 18 des Aussen-mantels 8. Der Aussenmantel besteht aus einem Werkstoff mit einem geringen spezifischen und effektiven elektrischen Widerstand und kann z.B. aus einem Baustahl oder einem anderen Stahl gefertigt sein. Die Isolierschicht 9 weist eine Dicke auf, die im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm liegt. Die Isolierschicht kann aus einer Keramikmasse bestehen.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Metallrohr am vorderen Ende zu einer Spitze geformt und weist Durchströmöffnungen 4 auf. Der Aussenmantel 8 ist mit zwei zu einer Spitze abgewinkelten Stegen 19 ausgerüstet, die seitliche Ausströmöffnungen 5 begrenzen. Aus den Fig. 2 bis 4 ergibt sich, dass das Metallrohr 1 in der Weise in den Aussenmantel

5 eingeschoben wird, dass die Stege 19 um 90° zu den Durchströmöffnungen 4 versetzt liegen. Nach dem vollständigen Einführen des Metallrohres 1 in den Aussenmantel 8 werden die Stege 19 mit der Spitze des Metallrohres durch Schweissnähte 20 verbunden.

io Der Aussenmantel 8 des Heizelementes liegt an der Wandung einer Bohrung des Gehäuseunterteils 17 an, die sich am freien Ende des Gehäuseunterteils zu einer Vorkammer 6 verjüngt, die mit einer Düsenöffnung 7 versehen ist.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Elektrisch betriebenes Heizelement mit einem Strömungskanal für eine Kunststoffschmelze und einem mittigen Heizstab, der am vorderen, mit Ausströmöffnungen versehenen Ende des Heizelementes mit einem Aussenmantel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizstab ein einen Strömungskanal (2) bildendes Metallrohr (1) vorgesehen ist, das am vorderen Ende im Bereich einer Spitze die Ausströmöffnungen aufweist und dass zwischen dem Aussenmantel (8) und dem Metallrohr (1) eine Isolierschicht (9) angeordnet ist, die sich über den Aussenmantel (8) hinaus erstreckt und eine Zwischenschicht zwischen dem Metallrohr (1) und einem mit dem Metallrohr an einem Ende verbundenen Mantelteil (10) bildet.

2. Elektrisch betriebenes Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (1) am vorderen Ende zu einer Spitze geformt ist und Durchströmöffnungen (4) aufweist und dass vom Aussenmantel (8) abgewinkelte Stege, die um 90° zu den Durchströmöffnungen (4) versetzt sind, mit der Spitze des Metallrohres verschweisst sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Elektrisch betriebenes Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen dem Aussenmantel (8) und dem Metallrohr (1) angeordnete Isolierschicht (9) eine Dicke aufweist, die im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm liegt.

4. Elektrisch betriebenes Heizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (1) aus einem Chrom-Nickel-Stahl und der Aussenmantel (8) aus einem Baustahlgefertigt sind.

5. Elektrisch betriebenes Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenmantel (8) an der Wandung einer Bohrung eines Gehäuseunterteils (17) anliegt, die sich am freien Ende zu einer mit einer Düsenöffnung (7) versehenen Vorkammer (6) verjüngt.