CN102137521A

CN102137521A - 电加热装置

Info

Publication number: CN102137521A
Application number: CN2011100264260A
Authority: CN
Inventors: A·施利普夫
Original assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Current assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Priority date: 2010-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: CN102137521B; EP2348788B1; CA2728957C; US8809750B2; CA2728957A1; EP2348788A1; US20110180529A1; DE202010001370U1

Abstract

本发明涉及一种电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，尤其是用于加热构件的表面，所述电加热装置包含：一个内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)和一个外部的金属护套(14、24、34、44、64、74、84)，它们如此彼此相对设置，使得在内部的金属护套和外部的金属护套之间存在一个空间；至少一个至少部分设置在所述在内部的金属护套和外部的金属护套之间的空间内的加热导体(13、23、33、43、63、73、83)，其中，设置至少两个在加热导体和内部的金属护套之间布置的间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)，加热导体的部段经由所述间隔器被引导。

Description

电加热装置

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分特征的电加热装置以及一种用于制造这种电加热装置的方法。这种加热装置例如用于加热工具、机械部件和机器尤其用于加热塑料喷嘴。但是该加热装置的应用不限于这些目的，例如流体通过被引导穿过这种类型的加热装置可以达到期望的温度。替代地，静止的流体或膨胀蜡也可以被加热到期望的温度。

背景技术

这种加热装置的尤其受欢迎的实施形式是这些带有圆柱形的几何形状的加热装置。

这种已知的电加热装置通常由两个彼此隔开设置的护套面构成，在它们之间绝缘地设置至少一个加热导体。在此加热导体可以是带状或金属丝状的加热导体或其他的电阻丝。在该申请的范围内“内部的护套面”始终理解成这样的护套面，其与待加热的构件处于接触或通过待加热的构件自身形成；相应地“外部的护套面”背对待加热的构件。

由现有技术例如DE 103 33 206 B4已知将加热导体安装在一个绝缘的特别是管状的线圈架或支架上，其而后被设置在各边界面之间。

同时然而期望的是，将热导体的加热功率尽可能直接地且均匀地传递给内部的边界面并且达到一个尽可能节省空间的且紧凑的构造。这种目的然而在应用线圈架或支架的情况下仅仅能够受限地实现，因为它一方面必须具有必要的机械稳定性并且另外一方面必须具有足够高的制造公差，以便尽管线圈架或支架的圆形与理想形状的偏差、其弯曲或可能的在整个体长度上的直径波动，仍然允许将线圈架或支架安装到电加热装置中。特别是此外其内直径也必须具有如此大的间隙，使得能够承受内部的护套面的弯曲和非圆性。这可能导致在(一方面)线圈架或支架和(另外一方面)内部的护套面之间至少局部构成狭窄的间隙，这阻止加热功率的良好的且均匀的传递并且在压挤或压实加热元件时导致非均匀性。

即使当利用粉末或颗粒物实现填充时，通常也导致存留气垫。如果事后在配合芯体上实现压挤，这可能导致护套面的褶裥，这使得加热装置变得不可使用或使得对待加热的物体的传热变难。

发明内容

因此本发明的目的在于提出一种能有利制造的电加热装置，其具有非常小的横截面和在温度分布的可复制性方面具有高的精度。

上述目的通过具有权利要求1的特征的电加热装置解决。本发明有利的实施形式可见相应的从属权利要求。

按本发明的电加热装置具有一个内部的金属护套和一个外部的金属护套，它们如此彼此相对设置，使得在内部的金属护套和外部的金属护套之间存在一个空间。在此特别可能的是，电加热装置的内部的金属护套通过待加热的构件、特别是待加热的构件的金属表面构成。

此外电加热装置具有至少一个至少部分在内部的金属护套和外部的金属护套之间的空间内设置的加热导体。

根据本发明重要的是，设置至少两个在加热导体和内部的金属护套之间布置的间隔器，加热导体的部段经由所述间隔器被引导。

“经由间隔器的引导”在此指的是，加热导体的相关的部段在间隔器的外周缘的部段上延伸。

通过使用至少两个单独的间隔器，使得无需遵守在使用一个单个管形的间隔器时不可避免的制造公差，这带来紧凑的构造形式。这种设置的优点在于，加热导体与内部的和/或外部的金属护套的非常小的间距能够简单地实现，从而电加热装置能够以非常小的壁厚实现。

在一个特别优选的实施方式中，至少在挤压电加热装置之前分别在两个被引导的加热导体部段之间存在一个不被引导的加热导体部段，在该加热导体部段中加热导体不经由其中一个间隔器引导。设置这种类型的不被引导的部段使得可能的是，存在一个空间，填充材料能够通过该空间可靠地渗入可能的气隙中，从而在接下来的压挤或压实时实现均匀的填充，而无气隙。

在加热装置制成中能够通过在制造过程中的压挤或压实，特别是在一个配合芯体(Passdorn)上的压挤，导致各间隔器彼此直接或近乎直接的接触，从而未被引导的部段仅可被识别为缝。

在为了获得沿着待加热的构件的周缘特别均匀的热分布，特别有利地在使用多个间隔器的情况下间隔器彼此等距布置。

一种特别简单的用于固定间隔器的可能性在于，间隔器通过加热导体的机械应力被固定在电加热装置的内部的护套面上。加热导体的处于拉力下的缠绕导致构件组(其包含内部的护套面、间隔器和加热金属丝线圈)的简单和可靠的固定。这在制造技术方面是特别重要的，因为由此确保这些构件的固定，除了通过填充和压挤加热装置得到的补充固定之外。

沿着待加热的构件的整个周缘的特别简单和良好的热传导能够如此确保，即，在各间隔器之间的区域内，在所述位于内部的金属护套和外部的金属护套之间的空间完全或部分地利用材料、特别是利用粉末或颗粒物填充。同样当电加热装置被完全或部分压挤或压实时可以有助于这样的效果。这特别优选在校准芯体或配合芯体上发生。

特别有利的是，被压挤的加热装置的间隔器彼此以尽可能小的间距设置并且特别是当间隔器在压挤后彼此接触时。由此获得高的安全性，防止从加热导体向内部的护套面的电压击穿。

在材料(粉末或颗粒物由该材料组成)方面特别合适的方式在于，粉末或颗粒物由金属氧化物、特别是氧化镁、石英砂或陶瓷材料制成。

特别有利的是，间隔器由电绝缘的材料制成。所使用的材料优选此外是耐高温的且尽可能良好导热的，特别是考虑陶瓷、云母板、聚酰亚胺或类似的材料。特别是这样的陶瓷是特别合适的，其优选仍然是局部多孔的或多孔的并且不是密封烧结的。

当至少一个间隔器具有至少一个钻孔，所述钻孔使得加热导体或至少一个与加热导体处于电接触的导体可以被绝缘地回导至接头。当在其中至少一个间隔器中设置钻孔时，加热导体的至少一个端部被容纳在所述钻孔中，那么使得加热导体线圈在卷绕之后保持固定在拉状态上并且不会弹开。这种固定是特别良好的，即，当加热导体的两个端部分别被导入一个钻孔中。一种建立与加热导体的电接触的特别良好的方式在于，为此目的提供至少一个辅助金属丝，其优选具有良好的电导和/或较大的横截面，其与通常高阻的加热导体处于紧密接触。这特别是如此获得，即加热导体与所述辅助金属丝彼此绞合、焊接、压接(Verkrimpen)或压力接触。

在加热导体的一个有利的构造中，加热导体具有两个连接导体，在所述连接导体上能够给加热导体接上供电电压。替代地，电压供给利用保护电压确保，即仅仅设置一个连接导体用于接上供电电压并且内部的或外部的壳体面能够用作回路导体(Rückleiter)。

特别有利的是，在电加热装置上设置热电偶。有利的是将热电偶设置在所述间隔器或其中一个间隔器的钻孔中。

当设置多于一个加热导体时，在可获得的温度分布方面得到特别的灵活性。由此能够给加热装置的各单个区域彼此分离地加热。也可能的是，将多个加热金属丝线圈优选彼此并联布置。

一个允许特别精确地确定加热导体与内部的或外部的金属护套的间距的实施方式能够如此实现，即间隔器的贴靠在所述内部的或外部的金属护套上的侧面的表面与所述内部的或外部的金属护套的轮廓相适配。

在一个实施方式中给出特别良好地防止可能的电压击穿的方案，其中间隔器的贴靠在所述内部的或外部的金属护套上的侧面的组合起来的表面一起几乎完全覆盖所述内部的或外部的金属护套。

附图说明

下面借助于附图详细阐述本发明。其中：

图1：本发明的电加热装置的第一实施例的视图，其包含移除的外部的金属护套并且无填充材料；

图2：图1的实施例的横向剖视图；

图3：电加热装置的第二实施例的视图，其包含移除的金属护套且无填充材料；

图4：图3的实施例的横向剖视图；

图5：电加热装置的第三实施例的视图，其包含移除的金属护套并且无填充材料；

图6：图5的实施例的横向剖视图；

图7：电加热装置的第四实施例的视图，其包含移除的金属护套并且无填充材料；

图8：图7的实施例的横向剖视图；

图9根据第一实施例的电加热装置的集成到喷嘴中的变型的分解视图；

图10：电加热装置的第三实施例的一个变型的分解视图；以及

图11用于加热导体的优选的接触可能性的详细视图。

具体实施方式

在所有附图中相同的附图标记用于相同实施例的相同结构元件。除了在附图10和11中之外，加热导体的接头始终未示出，以便不防碍视图的清楚。

图1示出电加热装置10，其具有一个圆柱形的内部的金属护套11，在该金属护套上这样设置五个圆柱形构成的间隔器12，使得在每两个相邻的间隔器12之间存在同样的间隔，从而在此涉及各间隔器12的等距设置。一个加热导体13围绕间隔器12螺旋形盘绕，该加热导体处于拉应力下，从而对间隔器12施加一个径向压力，该径向压力将间隔器12固定。为了清楚示出该结构，同样圆柱形的且与内部的金属护套11同轴布置的外部的金属护套14按照分解图后撤地示出并且未通过间隔器12或加热导体13填充的空间的利用在此未示出的电绝缘的材料的填充在此未示出。

同样未示出的是，加热导体13与电接头处于接触，其由加热装置延伸出来。这相应适用于附图3、5和7。

图2示出图1的电加热装置10在组装状态下的横向剖视图。可以看到，在这个附图中除了内部的金属护套11和设置在其上的五个圆柱形的间隔器12之外，还示出加热导体13的螺旋线的单个线圈，其中螺旋线的升程未示出，以便不防碍视图的清楚，所述升程由此导致螺旋线的该线圈实际上非精确地位于同一平面(如所示的剖视平面)内。在此附图中此外可以看出，加热导体13交替地具有被引导的部段13a(在其中加热导体在各间隔器12上被引导)和未被引导的部段13b(在其中加热导体不在间隔器12上被引导)，从而在每两个被引导的部段13a之间存在一个未被引导的间隔13b。同样可见外部的金属护套14。在根据图2的视图中，可以特别好地识别存在于在内部的金属护套11和外部的金属护套14之间的、然而在附图中由于填充而在附图中不可识别的空间通过在此电绝缘构成的材料15的填充。

图3和4示出电加热装置10的一个第二实施方式。该实施方式基本上与在图1和2中示出的第一实施方式在如下方面基本上相对应，即，在内部的金属护套31和外部的金属护套34、五个圆柱形的间隔器32和加热导体33以及仅仅在附图4中示出的填充材料35的设置方面。它与在图1和2中示出的第一实施方式的区别仅仅在于，设置五个其它的间隔器36，其设置在加热导体33和外部的金属护套24之间。该布置是特别有利的，即，由此特别强烈的压紧力能够被引导至相应的间隔器32、36，这确保了间隔器32、36与内部的护套面21的较小的均匀的间距。

图5示出电加热装置20的一个第三实施方式，其具有圆柱形的内部的金属护套21，在该金属护套上设置四个间隔器22，使得在每两个相邻的间隔器22之间存在同样的间隔，从而在此涉及各间隔器22的等距的布置。间隔器22在此构成为管壁的分段的形状，从而形成在附图5中不可识别的在间隔器22和内部的金属护套21之间的接触面，其与内部的金属护套21的轮廓相适配。加热导体23围绕间隔器22螺旋形地盘绕地引导，其处于拉应力下，从而对间隔器22施加径向压力，该径向压力将间隔器固定在内部的金属护套21上。为了清楚示出该构造，同样圆柱形的且与内部的金属护套21同轴布置的外部的金属护套24按照分解图后撤地示出并且未通过间隔器12或加热导体13填充的空间利用在此未示出的电绝缘的材料的填充在此未示出。

图6示出图5的电加热装置10在组装状态下的横向剖视图。可以看到，在这个附图中除了内部的金属护套21和设置在其上的四个管壁分段形状的间隔器22之外，还示出加热导体23的螺旋线的单个线圈，其中螺旋线的升程未示出，以便不防碍视图的清楚，所述升程由此导致螺旋线的该线圈实际上非精确地位于同一平面(如所示的剖视平面)内。在此附图中此外可以看出，加热导体23交替地具有被引导的部段23a(在其中加热导体在各间隔器22上被引导)和未被引导的部段23b(在其中加热导体不在间隔器22上被引导)，从而在每两个被引导的部段23a之间存在一个未被引导的间隔23b。同样可见外部的金属护套24。在根据图6的视图中，可以特别好地识别存在于在内部的金属护套21和外部的金属护套24之间的、然而在附图中由于填充而在附图中不可识别的空间通过在此电绝缘构成的材料25的填充。

图7和8示出电加热装置40的一个第四实施方式。该实施方式基本上与在图5和6中示出的实施方式在如下方面基本上相对应，即内部的金属护套41和外部的金属护套44、四个间隔器42和加热导体43以及仅仅在附图8中示出的填充材料45的设置方面。它与在图5和6中示出的第一实施方式的区别仅仅在于，间隔器42的形状在此如此选择，使得内部的金属护套41近乎完全被覆盖。这带来这样的优点，即在加热导体43和内部的金属护套41之间的可能的电击穿的风险被显著减小。理想的是，在通过加热导体43压紧的状态下在彼此相邻的间隔器42之间的间距尽可能小，特别是小于1mm，或者在被压挤的加热装置的情况下彼此贴靠。

图9示出根据第一实施例的电加热装置的集成在喷嘴中的变型的分解图，该变型例如可以用于注射成型。电加热装置60的内部的护套面61通过喷嘴体构成，该喷嘴体被用于待注射的材料的通道66穿过。优选借助于螺纹67可拧入通道66中的具有注射孔68a和68b(其与通道66处于连通)的喷嘴体68构成通道66的封闭件。

加热导体63和间隔器62在内部的护套面61上的设置与在附图1和2中阐述的布置是相同的。这个设置被外部的护套面64包围，护套面64在端侧通过垫圈69封闭。在内部的护套面61和外部的护套面64之间的空间被填充未示出的电绝缘的粉末或颗粒物。

图10示出电加热装置的第三实施例的一个变型的分解图。电加热装置70示出内部的金属护套71和外部的金属护套74、间隔器72、72′和加热导体73，它们对应于上述借助于附图5和6描述的构造。它与在图5和6中示出的实施方式的区别仅仅在于，一个间隔器72′具有两个钻孔76a、76b，所述钻孔沿着间隔器72′的通过圆柱形构成的加热装置70的纵向轴线预定的延伸方向穿过间隔器72′。由加热装置70延伸出来的接头73a、73b与加热导体73处于电接触。

此外在图10中示出垫圈78、79，其构成在内部的金属护套71和外部的金属护套74之间的前端的或末端的封闭并且构成一种机械保护并且构成防止介质渗入的保护。接头侧的封闭盘79具有一个用于接头73a、73b的贯通孔77。

图11是用于加热导体的一个优选的接触可能性的详细视图。可以看出电加热装置80的横截面，该电加热装置包含内部的护套面81、同心地包围内部的护套面81的外部的护套面84、垫圈88和89，所述垫圈在前端或接头侧将内部的护套面81和外部的护套面84彼此连接并且封闭在它们之间构成的空间R，该空间优选利用未示出的电绝缘的粉末或颗粒物填充。间隔器82、82′通过螺旋形盘绕的加热导体83的机械应力被压紧到内部的护套面81的面对外部的护套面84的表面上。

接头86、87穿过垫圈89中的开口被引导并且转入一个由具有高电导的材料制成的辅助金属丝88，该辅助金属丝被导入间隔器82′中的钻孔中。同样加热导体83的一个末端部段83a在该钻孔中被引导。通过加热导体83的作用在间隔器82′上的机械应力确保了在辅助金属丝88和加热导体83的末端部段83a之间的紧密接触。字母B表示辅助金属丝88的导入区域的局部放大图。字母A表示这样的区域的局部放大图，在该区域中加热导体83离开钻孔并且开始围绕间隔器82、82′盘绕。

附图标记列表

10、20、30、40、60、70、80电加热装置

11、21、31、41、61、71、81内部的金属护套

12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′间隔器

13、23、33、43、63、73、83加热导体

13a、23a、33a、43a被引导的部段

13b、23b、33b、43b不被引导的部段

14、24、34、44、64、74、84外部的金属护套

15、25、35、45电绝缘的材料

66通道 67螺纹 68喷嘴体

68a、b喷嘴孔

69、78、79、88、89垫圈

73a、b接头

76a、b钻孔

77贯通孔

83a末端部段

86、87接头

88辅助金属丝

A、B放大的局部视图

Claims

1.电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，尤其是用于加热构件的表面，所述电加热装置包含：

一个内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)和一个外部的金属护套(14、24、34、44、64、74、84)，它们如此彼此相对设置，使得在内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)和外部的金属护套(14、24、34、44、64、74、84)之间存在一个空间；

至少一个至少部分设置在所述在内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)和外部的金属护套(14、24、34、44、64、74、84)之间的空间内的加热导体(13、23、33、43、63、73、83)，

其特征在于，设置至少两个在加热导体(13、23、33、43、63、73、83)和内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)之间布置的间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)，加热导体(13、23、33、43、63、73、83)的部段经由所述间隔器被引导。

2.按权利要求1所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：分别在加热导体(13、23、33、43、63、73、83)的两个被引导的部段(13a、23a、33a、43a)之间存在加热导体(13、23、33、43、63、73、83)的一个不被引导的部段(13b、23b、33b、43b)，在该不被引导的部段中加热导体(13、23、33、43、63、73、83)不经由其中一个间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)引导。

3.按权利要求1或2所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)彼此等距地布置。

4.按上述权利要求之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)通过加热导体(13、23、33、43、63、73、83)的机械应力被固定在电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)的内部的护套面(11、21、31、41、61、71、81)上。

5.按上述权利要求1至4之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：在各间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)之间的区域内，所述在内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)和外部的金属护套(14、24、34、44、64、74、84)之间的空间完全或部分地利用一种材料、特别是利用粉末或颗粒物(15、25、35、45)填充。

6.按权利要求5所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)完全或部分地被压挤、特别是在校准芯体上被压挤。

7.按权利要求6所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：被压挤的加热装置的间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)彼此接触。

8.按权利要求6或7所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：粉末或颗粒物(15、25、35、45)是金属氧化物、特别是氧化镁、石英砂或陶瓷材料。

9.按上述权利要求之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)由电绝缘的材料制成。

10.按上述权利要求之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：至少一个间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)具有至少一个钻孔，至少一个与加热导体(13、23、33、43)处于电接触的接头通过所述钻孔由电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)中被引导出来。

11.按上述权利要求之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：至少一个间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)具有至少一个钻孔，加热导体的至少一个端部被容纳到该钻孔中。

12.按上述权利要求之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：为了加热导体(13、23、33、43、63、73、83)的接通，设置至少一个辅助金属丝(88)，加热导体(13、23、33、43、63、73、83)与所述辅助金属丝处于紧密接触、特别是绞合、焊接、压接或压力接触。

13.按上述权利要求之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：加热导体(13、23、33、43、63、73、83)具有两个接头(73a，73b)，在所述接头上能够给加热导体(13、23、33、43、63、73、83)接上供电电压。

14.按上述权利要求1至13之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：加热导体(13、23、33、43、63、73、83)具有仅仅一个连接导体，在该连接导体上能够接上一个保护电压作为供电电压，并且所述内部的护套面(11、21、31、41、61、71、81)或外部的护套面(14、24、34、44、64、74、84)能够用作回路导体。

15.按上述权利要求之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)具有热电偶。

16.按权利要求15所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：热电偶在其中一个间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)的钻孔中被引导。

17.按上述权利要求之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：设置多于一个加热导体(13，23，33，43，63，73，83)。

18.按上述权利要求之一项所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)的贴靠在所述内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)上的侧面的表面与所述内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)的轮廓相适配。

19.按权利要求18所述的电加热装置(10、20、30、40、60、70、80)，其特征在于：间隔器(12、22、32、36、42、62、72、72′、82、82′)的贴靠在所述内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)上的侧面的组合起来的表面几乎完全覆盖所述内部的金属护套(11、21、31、41、61、71、81)。