DE2228090A1

DE2228090A1 - Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE2228090A1
Application number: DE19722228090
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P ist
Original assignee: GLENN ELECTRIC HEATER CORP
Current assignee: GLENN ELECTRIC HEATER CORP
Priority date: 1971-06-18
Filing date: 1972-06-09
Publication date: 1972-12-21
Also published as: GB1338534A; IT958417B; CA938648A; US3691347A

Description

2228090 Dr.-lng. Holzhäuser
Dipi.-MeL Goldbach

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OFFtiiL'ACH Λ νΐ MAIN
Herrnstr. 37 - Tel. 88 56 42

7. Juni 1972 WG/E¹

John J. Finn und

Glenn Electric Heater Corporation

2111 East 5Oth Street

Erie, Pennsylvania 16501 /USA

"Hei zvorri chtung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Heizvorrichtung, zum j Beispiel für einen Extruder, bestehend aus Heiζwicklungen, \ die in einen Metallmantel eingebettet sind, der in Streifen ausgebildet ist, die um den zu heizenden Körper gelegt und auf diesem festgespannt sind.

Derartige Heizvorrichtungen sind beispielsweise aus der

US-Patentschrift 2,541,20I und der US-Patentschrift 3,285,329!

i bekannt. . ■

— 2 — ^:

209852/0703

Bei diesen bekannten Heizvorrichtungen besteht der Metallmantel aus Aluminium. Sie besitzen den Vorteil, dass sie an unterschiedliche Formen des zu beheizenden Körpers angepasst werden können,- zum Beispiel an unterschiedliche Zylinderdurchmesser, eines Extruders. Der Aluminiummantel besitzt jedoch den Nachteil, dass er nur bis zu gewissen Temperaturgrenzen verwendbar ist.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, sieht die Erfindung vor, dass der Heizmantel aus hochwärmeleitendem Eisen besteht, welches gegen Temperaturen oberhalb 5OO C beständig ist.

Dieses hochwärmeleitende Eisen wird erfindungsgemäss so ausgewählt, dass es eine hohe Grenztemperatur besitzt, bei der sich die Korn- bzw. Kristallstruktur ändert, wobei unterhalb dieser Grenztemperatur die Verformbarkeit nicht beeinträchtigt ist. Damit wird der Vorteil erzielt, dass der Heizmantel wieder verwendbar ist und nach Verwendung an einem Extruder an einem anderen Extruder mit anderem Durchmesser verwendet werden kann.

Die Erfindung ist im Folgenden anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert und zwar zeigt:

Fig.1: eine Schnittansicht einer erfindungsgemässen Heizvorrichtung entlang der Linie 1-1 der Fig.2 und

— 3 —

209852/0703

lig.2: einen Querschnitt durch eine Heizvorrichtung nach der Erfindung.

In den rein schematischen Zeichnungen ist mit 1 ein Extruderrohr, zum Beispiel eines Kunststoffextruders gezeichnet. Um dieses herum ist ein streifen- oder "bandförmiger Metallmantel gelegt, der als Heizmantel ausgebildet ist. Dieser Metallmantel "besteht aus Streifen oder Bändern, die auf den äusseren Umfang des Extruderrohres aufgelegt "bzw. aufgespannt , sind. Der Heizmantel besteht aus mehreren gebogenen Abschnitten, die mit ihren Stirnseiten gegeneinander um den Umfang des Extruderrohres gelegt sind.

Jeder Abschnitt bzw. Teil des Metallmantels besteht aus einem plattenförmigen Körper 3 aus hochwärmeleitendem Eisen, der eine glatte innere Oberfläche 4- besitzt, die zur Anlage an dem äusseren Umfang des Extruderrohres bestimmt ist, und besitzt auf ihrer äusseren Oberfläche eine Vielzahl von längslaufenden Nuten 5? in welche rohrförmige elektrische Heizelemente 6 eingelegt werden können.

Ein Spannband 7 spannt Heizelemente 6 gegen die Nuten 5 zugleich den Heizmantel gegen den äusseren Umfang des Extruderrohres.

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Da es gegebenenfalls erforderlich sein kann, das Extruderrohr auch zu kühlen, um einen Temperaturüberschuss zu vermeiden, so kann eines ohrer mehrere dieser Heizrohre durch ein Kühlrohr ersetzt sein.

Die Teile des Heizmantels J können im wesentlichen die gleiche Konfiguration besitzen wie sie bisher für die Heizmäntel aus Aluminium üblich waren.

Die Heizmäntel sind erfindungsgemäss in 'Foxm flacher Streifen oder Bänder hergestellt, die sich so biegen lassen, dass sie mit der zu beheizenden Oberfläche in guten Kontakt gebracht werden können. Dieses Biegen kann mit den gleichen Vorrichtungen erfolgen, wie sie für die bekannten Heizmäntel gebraucht werden.

Es wurde bereits eingangs erwähnt, dass die erfindungsgemässe Verwendung von hochwärmeleitendem Eisen hoher Temperaturbeständigkeit Vorteile gegenüber der Verwendung von Aluminium besitzt.

So kann in erster Linie mit wesentlich höheren Temperaturen als bei den bekannten Heizvorrichtungen gearbeitet werden. Aluminiumlieizmäntol müssen unterJiaJ.u einer Temperatur von etwa

■; η sr B? / η ·7

34O⁰O gehalten werden, tun ein Erweichen des Werfestoffes zu vermeiden* Diese Erweichung oder sogar das i*liessen des Aluminiums "beginnt gewöhnlich an ausgewählten Stellen, wobei schliesslich ein Wegfliessen von den Heizelementen erfolgt und so der Wärmeübergang an diesen Stellen verringert wird und die Heizelemente sich überhitzen.

Hochwärmeleitendes und auch temperaturbeständiges Eisen kann jedoch noch "bei Temperaturen oberhalb 500° verwendet werden, ohne dass dieser bekannte Erweichungs- bzw» Fliessprozess eintritt.

Ausserdem können die erfindungsgemässen Heizmäntel in heissem Zustand gegen die Extruderrohre aufgespannt werden und besitzen dabei den Vorteil, dass sie sich eng an die Extruderrohre anlegen und damit einen noch besseren Wärmeübergang bewirken.

Es tritt keine örtliche Erweichungs- oder Fliesserscheinung und kein Wärmeverlust ein, der zu einem Versagen bzw. zu einer Zerstörung der Heizelemente führen könnte. Ein weiterer überraschender Vorteil eines erfindungsgemässen Heizmantels besteht darin, dass er bei dem ersten Betrieb oberhalb einer 'temperatur von. 500 - 600⁰C hart wird, so dass er seine Gestalt beibehält und nicht weiter gebogen oder geformt werden kann. Er schlieast sieh in engster Weise an das Extruderrohr an.

Wenn die Arbeitstemperatur unterhalb dieser werkstoffbedingten Grenztemperatur gehalten wird, so besteht der Vorteil, dass sich die Korn- bzw. Kristallstruktur nicht ändert und eine Wiederverwendung und eine Anpassung an andere Krümmungen eines Extruderrohres möglich ist.

Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemässen Heizmantels bestellt darin, dass er eine höhere Leistungsdichte besitzt. Diese Leistungsdichte liegt um ein Drittel oder noch mehr höher als bei Aluminiumheizmäntel. Wenn man bei Aluminiumheizmänteln den Versuch machte, diese Leistungsdichte (in Watt) zu erhöhen, wobei die Gesamttemperatur in einem Sicherheitsbereich gehalten wurde, so trat doch ein stellenweises Überhitzen ein. Diese Überhitzungserscheingungen treten bei einem erfindungsgemässen Heizmantel, wie bereits oben erwähnt, nicht auf.

Bei dieser um etwa ein Drittel grösseren Leistungsdichte bzw. Watt-Zahl können gleichzeitig die bisherigen Abmessungen beibehalten werden. Dies bedeutet, dass auch dann, wenn diese höheren Temperatureigenschaften nicht ausgenutzt werden, ein Heizmantel aus hochwärmeleitendem Eisen eine um ein Drittel grössere Wärmekapazität bei gleichen Abmessungen wie AIuminiumheizmäntel besitzen..

Die einzigen bisher "bekannten Heizmäntel, die noch, höhere Temperaturen als ein erfindungsgemässer Heizmantel aushalten, sind solche mit eingegossenen "bzw. eingebetteten Heizelementen. Diese besitzen jedoch den Nachteil, dass sie an den späteren Verwendungszweck genau angepasst, sein müssen und dass sie ausserdem dabei ein sehr viel höheren Gewicht besitzen. Wenn hierbei ein Heizelement durchbrennt, so muss hierbei der¹ gesamte Heizmantel weggeworfen werden. Bei einem erfindungsgemässen Heizmantel braucht nur das Heizelement ausgetauscht zu werden. Nachstehend zum Abschluss nur noch ein Vergleichsbeispiel, zwischen einem bekannten Heizmantel und einem erfindungsgemässen Heizmantel:

Heizmantel aus Eisen Heizmantel aus AIu-

. ^, minium

3" weit χ 6 3/4" lang 3"weit χ 6 3/4-"lang χ 7/16" dick χ 7/16" dick

Arbeitsfeemperatur 1000°!? 600⁰F

Watt in Eingangs-

leistung 55 40

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebane Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr sind im ttahmen dec Erfindungsgedankens Anpassungen an den jeweiligen Verwendungszweck denkbar.

2 Ü 9 8 R 7 fV\l T

Claims

Ansprüche

eiζvorrichtung zum Beispiel für einen Extruder, bestehend aus Heizwicklungen, die in einen metallenen Heizmantel eingebettet sind, der in Streifen ausgebildet ist, die um den zu heizenden Körper gelegt und auf diesem festgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizmantel (3) aus hochwärmeleitendem Eisen besteht, welches gegen Temperaturen oberhalb 5OO°C beständig ist.
2. Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Festspannen ein den Heizmantel umgebendes Spannband (7) vorgesehen ist.
3. Heizvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, der Metallmantel (3) auf den Umfang eines zylindrischen, zu beheizenden Körper durch Biegen eng anliegend aufgebracht ist.
4. Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des Heizmantels eine hohe Grenztemperatur besitzt, bei der sich die Korn- bzw. Kristallstruktur ändert, unterhalb derer die Verformbarkeit nicht beeinträchtigt ist.
5. Heizvorrichtung nach, einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kühlwicklungen enthält,
6. Heizvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwicklungen (6) in aussere Nuten (5) des Heizmantels eingelegt und von der Spannvorrichtung (7) in diesen gehalten sind.

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