DE9420448U1

DE9420448U1 - Elektrisches Heizelement

Info

Publication number: DE9420448U1
Application number: DE9420448U
Authority: DE
Original assignee: Hotset Heizpatronen und Zubehoer GmbH
Current assignee: Hotset Heizpatronen und Zubehoer GmbH
Priority date: 1994-09-23
Filing date: 1994-12-21
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2004-12-22

Description

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DiPL-iNG. CONRAD KOCH LI NG

D.PL..Na CONRAD-JOACHIM KÖCHLING _{Anm<: Hotset Heizpatronen u}

Reyer Straße 135, W-5800 Hagen 1 Zubehör GmbH.

Ruf(02331)81164 + 85033 Upfai ohnhlpr ¹^t-T- AR

Telegramme: Patentköchling Hagen

Konten:CommerzbankAG,Hagen3515095(BLZ45040042) D~5851 1 Lüdenscheid

Sparkasse Hagen 100012043(BLZ45050001)
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11 58 51
VNR:

Lfd. N, 1164.5/94

CJK/Hi.

Elektrisches Heizelement

Die Erfindung betrifft ein zylindrisches elektrisches Heizelement mit nach radial außen gerichteter .Wärmeabstrahlung oder rohrförmiges elektrisches Heizelement mit nach radial außen oder innen gerichteter Wärmeabstrahlung, insbesondere in Form eines Wendelrohrheizkörpers, dessen Heizleiter in Isoliermasse eingebettet und von einem formstabilen Mantel umgeben ist und der zu einer Wendelform formbar ist, wobei die Heizleiter des Heizelementes oder die Wendel des Heizkörpers mit Metall, insbesondere Kufper oder Messing, vergossen sind und das Vergußmetall eine zylindrische Anlagefläche für ein zu beheizendes Bauteil bildet, die das Bauteil radial umschließt oder vom Bauteil radial umschlossen ist, wobei bei rohrförmigen! Heizelement vorzugsweise ein Außenmantel oder Innenmantel in Rohrform aus Edelstahl oder anderem schlecht wärmeleitenden Werkstoff oder aus thermischem Isoliermaterial vorgesehen ist, der das Heizelement auf

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der Fläche umgibt, die der durch Vergußmasse gebildeten Kontaktfläche zum beheizten Bauteil abgewandt ist.

Bei einem solchen Heizelement kann es sich um eine Heizpatrone oder dergleichen handeln, die einen kreisförmigen Querschnitt hat und die in einen entsprechenden zylindrischen Hohlraum eines zu beheizenden Bauteiles eingesteckt werden kann, wobei der Querschnitt des Aufnahmekanales derart an diese Heizpatrone angepaßt ist, daß die Umfangsflache der Heizpatrone eng an der Wandung des Aufnahmekanals anliegt. Die Erfindung betrifft aber auch rohrförmige elektrische Heizelemente, die beispielsweise auf eine Spritzgießdiise aufgeschoben werden und satt passend auf einer solchen Spritzgießdiise aufsitzen. Desweiteren betrifft die Erfindung rohrförmige Heizelemente, die in eine entsprechende passende Aufnahmebohrung oder dergleichen Kanalausbildung eines zu beheizenden Werkstückes eingeschoben werden können.

Derartige Heizelemente insbesondere in Form von Wendelrohrpatronen oder auch Heizbändern werden

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beispielsweise zur Beheizung von Heißkanaldüsen oder -verteilern bei Druckgieß- oder Spritzgießwerkzeugen eingesetzt .

Häufig ist es erwünscht, daß über die Länge eines solchen Heizelementes oder auch über den Umfang des Heizelementes unterschiedliche Temperaturzonen eingestellt werden. Dazu ist es an sich schon bekannt, die Wendel des Rohrheizkörpers oder die Wendel eines Heizelementes in unterschiedlicher Steigung relativ eng oder mit relativ großen Abständen zu wendeln, um auf diese Weise unterschiedliche Temperaturzonen über die Länge des Heizelementes zu erreichen. Aufgrund der Tatsache, daß aber das Heizelement, insbesondere die Wendel des Heizkörpers, mit Kupfer, Messing oder dergleichen leitfähigen Metallen vergossen ist, findet ein unmittelbarer Wärmetransport in der Vergußmasse statt. Dies führt im Ergebnis dazu, daß die Temperaturverteilung über die Gesamtlänge des Heizelementes im wesentlichen gleichmäßig ist. Eine wesentliche Verminderung der

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Temperatur in einzelnen Zonen ist somit nicht im befriedigendem Maße erreichbar.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement gattungsgemaßer Art zu schaffen, bei dem unterschiedliche Temperaturzonen auf einem zu beheizenden Gegenstand genau zu definieren und einzuhalten sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß ein oder mehrere Teilbereiche der durch Vergußmasse gebildeten Kontaktfläche derart ausgebildet sind, daß bei auf das zu beheizende Bauteil aufgeschobenem oder in das zu beheizende Bauteil eingeschobenem Heizelement nur ein Teil der Kontaktfläche auf der Mantelfläche oder der Umfangsflache aufliegt und zwischen dem oder den anderen Teilbereichen und der Mantelfläche oder Umfangsflache ein Luftspalt gebildet ist.

In dem Bereich, in welchem der Luftspalt angeordnet ist, wird eine thermische Trennung zwischen Heizelement und

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zu beheizendem Gegenstand erreicht, da in diesem Bereich der Wärmeübergang lediglich durch Wärmestrahlung, nicht aber durch Wärmeleitung erfolgt. Durch entsprechende Anordnung des Luftspaltes können ein oder mehrere Temperaturzonen auf einen zu beheizendem Gegenstand genau definiert eingehalten werden.

Unter Umständen kann auch bevorzugt sein, daß der Luftspalt mit thermisch isolierendem Material ausgefüllt ist .

Eine besonders bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, daß der oder die Teilbereiche durch eine ringförmige Ausnehmung eines Teilbereiches der durch Vergußmasse gebildeten Kontaktfläche geformt sind.

Eine bevorzugte Alternative oder zusätzliche Ausbildung wird darin gesehen, daß der oder die Teilbereiche oder weitere Teilbereiche durch eine oder mehrere axial zum Heizelement gerichtete Ausnehmungen (Rinne, Nut) eines Teilbereiches der durch Vergußmasse gebildeten Kontaktfläche geformt sind.

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AIs besonders vorteilhaft wird zudem angesehen, daß in jedem durch zwei axial gerichtete Ausnehmungen gebildeten Vergußmassenfeld ein separater Heizleiter oder eine Heizwendel· angeordnet und eingebettet ist, dessen elektrischer Anschlußleiter mit einer separaten Stromquelle verbindbar sind.

In an sich bekannter Weise ist zudem vorgesehen, daß das Heizelement über seine Länge oder in Umfangsrichtung Zonen aufweist, in denen der Heizleiter oder die Heizwendel in enger Packlage oder in beabstandeter Packlage gewendelt oder gewickelt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 Ein Heizelement in Stirnansicht;

Fig. 2 desgleichen im Schnitt II-II der Figur 1 gesehen;

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Fig. 3 bis 8 Varianten in gleichen Ansichten.

Bei allen Ausführungsformen ist ein zylindrisches elektrisches Heizelement in Form einer sogenannten Wendelrohrpatrone gezeigt. Das Heizelement 1 weist Heizleiter 2 auf, die in Isoliermasse 3 eingebettet sind und von einem formstabilen Mantel 4 umgeben sind. Diese Elemente sind zu einer Wendelform formbar. Die so gebildeten Heizleiter des Heizelementes 1 sind in Messing 5 vergossen, so daß ein zylindrischer Hohlraum 6 von dem Vergußmetali gebildet ist. Außenseitig ist das Heizelement 1 durch einen Metallmantel 7 aus Edelstahl abgeschirmt. An einem axialen Ende des Heizelementes 1 sind die elektrischen Anschlußleitungen 8 nach radial außen herausgeführt. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich um Heizelemente 1, die auf Spritzgießdüsen aufgeschoben werden und zu einer bestimmten Temperaturverteilung an einer solchen Spritzgießdüse geeignet sind.

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Bei allen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Teilbereiche der durch Vergußmasse 5 gebildeten Kontaktfläche

9 derart ausgebildet, daß bei auf das zu beheizende Bauteil aufgeschobenem Heizelement 1 nur ein Teil der Kontaktfläche 9 auf der Umfangsflache des zu beheizenden Bauteils, beispielsweise Spritzgießdüse, aufliegt und in Teilbereichen, beispielsweise in einem Teilbereich

10 ein Luftspalt gebildet ist. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 und 2 ist der entsprechende Teilbereich 10, in dem der Luftspalt ausgebildet ist, durch eine ringförmige Ausnehmung der durch die Vergußmasse 5 gebildeten Kontaktfläche 9 geformt. Es ist damit ein entsprechendes Heizelement 1 geschaffen, welches im Mittelbereich eine thermische Trennung aufweist, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung an einer Spritzgießdüse zu erreichen.

Bei der Ausführungsform nach Figur 3 und 4 ist ein Teilbereich 11 zur Bildung eines Luftspaltes ausgebildet, der durch eine axial gerichtete Ausnehmung der Vergußmasse 9 gebildet ist und über die gesamte Länge des

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Heizelementes 1 verläuft. Hierbei handelt es sich um ein Heizelement 1 mit einer thermischen Trennung in einem axialen bestimmten Bereich, was beispielsweise für Spritzgießdüsen mit zwei Massekanälen unterschiedlicher Temperatur geeignet ist. Ebenso wie bei der Ausbildung gemäß Figur 1 und 2 kann der entsprechende Teilbereich 11 bzw. 10 durch Ausfräsung erzeugt sein, wobei die Ausfräsung im Falle der Figur 1 und 2 radial und im Falle der Figur 3 und 4 axial verläuft.

Bei der Ausführungsform nach Figur 5 und 6 sind in dem Heizelement 1 zwei separate Heizleiter 12, 13 angeordnet, die über Anschlußleitungen 14, 15 am einen Ende des Heizelementes 1 radial herausgeführt und an entsprechende Stromquellen anschließbar sind. Desweiteren ist bei dieser Anordnung und Ausbildung an diametral gegenüberliegenden Bereichen ein Teilbereich 11 gebildet, der einen Luftspalt definiert. In den so erzeugten bei den Vergußmassenfeldern 16, 17 können somit unterschiedliche Temperaturen aufgebracht werden, ohne daß eine wesentliche gegenseitige

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Beeinflussung der Temperaturfelder erfolgt. Eine soche Heizelementeausbildung ist beispielsweise für sektionsweise Beheizung einer Spritzgießdüse mit zwei Massekanälen mit unterschiedlicher Temperatur geeignet.

In Figur 7 und 8 ist eine ähnliche Ausbildung gezeigt, wobei dort an den entsprechenden luftspalterzeugenden Teilbereichen 11 jeweils noch eine nach radial innen vorspringende Ausformung von Metallgußmaterial 5 vorgesehen ist. Damit wird der Innenquerschnitt des Heizelementes 1 auf die entsprechende Form einer einzuschiebenen Spritzgießdüse mit zwei Massekanälen angepaßt. Auch diese Anordnung und Ausbildung ist zur sektionsweisen Beheizung einer Spritzgießdüse mit zwei Massenkanälen unterschiedlicher Temperatur geeignet und bestimmt.

Die Teilbereiche 11 können dabei durch eine ausgefräste Nut gebildet sein.

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Insbesondere bei den Ausführungsformen gemäß Figur 1 bis 4 ist die Anordnung der Heizwendeln so vorgenommen, daß in axialer Richtung am Ende und Anfang des Heizelementes 1 eine enge Packlage der Heizwendeln durch enge Windung erreicht ist, während im Mittelbereic'h eine stark beabstandete Packlage durch unterschiedlichen Steigungswinkel der Windung der Heizwendel erreicht ist. Auch hierdurch kann die Temperaturverteilung zusätzlich beeinflußt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Hotset 11645/94 -12- Schutzansprüche:

1. Zylindrisches elektrisches Heizelement mit nach radial außen gerichteter Wärmeabstrahlung oder rohrförmiges elektrisches Heizelement mit nach radial außen oder innen gerichteter Wärmeabstrahlung, insbesondere in Form eines Wendelrohrheizkörpers, dessen Heizleiter in Isoliermasse eingebettet und von einem formstabilen Mantel umgeben ist und der zu einer Wendelform formbar ist, wobei die Heizleiter des Heizelementes oder die Wendel des Heizkörpers mit Metall, insbesondere Kupfer oder Messing, vergossen sind und das Vergußmetall eine zylindrische Anlagefläche für ein zu beheizendes Bauteil bildet, die das Bauteil radial umschließt oder vom Bauteil radial umschlossen ist, wobei bei rohrförmigem Heizelement vorzugsweise ein Außenmantel oder Innenmantel in Rohrform aus Edelstahl oder anderem schlecht wärmeleitenden Werkstoff oder aus thermischem Isoliermaterial vorgesehen ist, der das Heizelement auf der Fläche umgibt,

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die der durch Vergußmasse gebildeten Kontaktfläche zum beheizten Bauteil abgewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Teilbereiche (10) der durch Vergußmasse (5) gebildeten Kontaktfläche (9) derart ausgebildet sind, daß bei auf das zu beheizende Bauteil aufgeschobenem oder in das zu beheizende Bauteil eingeschobenem Heizelement (1) nur ein Teil der Kontaktfläche (9) auf der Mantelfläche oder der Umfangsflache aufliegt und zwischen dem oder den anderen Teilbereichen (10) und der Mantelfläche oder Umfangsflache ein Luftspalt gebildet ist.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Luftspalt mit thermisch isolierendem Material ausgefüllt ist.

3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Teilbereiche (10) durch eine ringförmige Ausnehmung eines Teilbereiches der durch Vergußmasse (5) gebildeten Kontaktfläche (9) geformt sind.

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4. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Teilbereiche oder weitere Teilbereiche durch eine oder mehrere axial zum Heizelement (1) gerichtete Ausnehmungen (Rinne, Nut) eines Teilbereiches (11) der durch Vergußmasse (5) gebildeten Kontakt fläche (9) geformt sind.

5. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem durch zwei axial gerichtete Ausnehmungen gebildeten Vergußmassenfeld (16,17) ein separater Heizleiter (12,13) oder eine Heizwendel angeordnet und eingebettet ist, dessen elektrischer Anschlußleiter mit einer separaten Stromquelle verbindbar sind.

6. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (1) über seine Länge oder in Umfangsrichtung Zonen aufweist, in denen der Heizleiter oder die Heizwendel in enger Packlage oder in beabstandeter Packlage gewendelt oder gewickelt ist.