EP2779785B1 - Heizeinrichtung zum außenseitigen Beheizen eines rohrförmigen Bauteiles - Google Patents

Heizeinrichtung zum außenseitigen Beheizen eines rohrförmigen Bauteiles Download PDF

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EP2779785B1
EP2779785B1 EP14158965.5A EP14158965A EP2779785B1 EP 2779785 B1 EP2779785 B1 EP 2779785B1 EP 14158965 A EP14158965 A EP 14158965A EP 2779785 B1 EP2779785 B1 EP 2779785B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating device
casing tube
jacket tube
slot
base layer
Prior art date
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Active
Application number
EP14158965.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2779785B8 (de
EP2779785A1 (de
Inventor
Alexander Christ
Michael Flamme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gc-Heat Gebhard & Co KG GmbH
Original Assignee
Gc-Heat Gebhard & Castiglia & Co KG GmbH
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Publication date
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Publication of EP2779785A1 publication Critical patent/EP2779785A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2779785B1 publication Critical patent/EP2779785B1/de
Publication of EP2779785B8 publication Critical patent/EP2779785B8/de
Active legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/54—Heating elements having the shape of rods or tubes flexible
    • H05B3/58—Heating hoses; Heating collars

Definitions

  • the invention relates to a heating device for externally heating a tubular member, comprising a disposed within a jacket tube electrical heating element, which is pushed onto the component together with the jacket tube, wherein the jacket tube has a slot extending in the axial direction of the component.
  • GB 2 302 490 A shows such a heater according to the preamble of claim 1.
  • Such heaters are known and used, for example, to heat a tubular member in the form of a nozzle body with which temperature-induced liquefied materials, such as plastic melt are fed to an injection mold.
  • the heating of the tubular member is effected by the electric heating element, which is received within the jacket tube and the tubular member is disposed concentrically surrounding.
  • the extent of the outer shell forming jacket tube serves to shield the electric heating element, the homogenization of heat dissipation and the fixation of the electric heating element on the component.
  • the heating element In order to ensure a good heat transfer between the electric heating element and the tubular member, the heating element must sit tightly and without air gaps and the like on the tubular member, to which it from the EP 0591755 B1 it is known, the electric heating element with serving as a jacket tube sheet metal outer jacket applied under bias on the tubular member.
  • this bias complicates the installation and also there is a risk that is reduced by the concomitant thermal expansion of the jacket tube, the bias and upon prolonged use of such an electric heater and multiple heating and cooling, the bias is gradually lost when heating the electric heating element. In extreme cases, this leads to the heating device falling off the tubular component.
  • the object of the invention is to provide an electric heater of the type mentioned, which is equipped with a jacket tube, which allows a particularly simple installation with maximum reliability and far-reaching influence on the behavior and other properties of the jacket tube depending on the application.
  • a heating device according to the features of claim 1 is proposed according to the invention.
  • Advantageous embodiments and modifications of the invention are the subject of the dependent claims.
  • the proposal according to the invention is based on the fact that the jacket tube is formed from a plated metal sheet having a base layer and at least one plating layer applied to the base layer.
  • Clad sheets are known per se and commercially available and are composites consisting of a base layer and at least one layer of another material, the cladding layer.
  • the base layer also serves as a carrier material of the thus formed composite material and gives the jacket tube the necessary mechanical strength, while according to the invention by selecting the appropriate for the particular application plating layers, the specific properties of the jacket tube can be influenced within wide limits.
  • plated sheets are produced by hot rolling, in which the base and plating layers are bonded to each other substantially inseparably.
  • the jacket tube consists of a plated sheet with only two layers, namely a base layer and a cladding layer applied to the base layer.
  • the plating layer can be arranged both on the inside facing the heating element or on the outside of the jacket tube facing away from the heating element. This depends on the respective applications.
  • the jacket tube can also be formed from a clad sheet, which has, starting from the base layer several applied on one side of the base layer plating layers in the form of discrete layers or the jacket tube is formed from a clad sheet, which starting from the base layer is provided on both sides thereof with at least one or for example also two plating layers. Also, different numbers of plating layers on the inside and outside of the base layer are possible.
  • the base layer according to the invention may for example be formed on the basis of iron, copper or nickel or alloys thereof.
  • Base layers based on iron and iron alloys are particularly suitable for low temperatures of the electric heating element and the tubular heating to be heated therewith Components, allow a good heat distribution within the jacket tube, a high durability of the applied plating and at the same time very low material costs and offer the possibility to combine very hard plating layers with which plating layers, for example, on the outside of the jacket tube facing away from the electric heating element to use very hard plating layer, while facing the electrical heating element on the inside very soft plating layers are used.
  • base layers based on copper and copper alloys makes it possible to use the heating device according to the invention at medium temperature levels and better heat distribution compared with iron and iron alloys, and increased electrical and thermal conductivity with simultaneously increased corrosion resistance even against corrosive gases. Due to the mentioned good thermal conductivity of copper as the base layer occur in such jacket pipes no thermal distortion phenomena at temperature load changes.
  • nickel or nickel alloys in the base layer of the heater according to the invention leads to the same properties as copper, in particular good thermal conductivity and high electrical conductivity, however, by using nickel and nickel alloys even higher temperatures can be realized because nickel in this Regard copper layers is superior.
  • FeNi alloys are preferably used in the base layer.
  • the at least one cladding layer may be formed on the basis of iron, copper, nickel or their alloys in order to achieve the advantages of the respective materials already mentioned in connection with the base layers also in the region of the cladding layers.
  • the cladding layers of FeNi, NiCr or NiCuAl alloys, and NiCuFe alloys are useful in the invention. It results in a good magnetization with high thermal conductivity and adjustable hardness.
  • NiCr alloys in the plating layer leads to a high gloss of the jacket tube designed according to the invention similar to that of stainless steel, which is optically advantageous and moreover leads to a high corrosion resistance even at high temperatures.
  • Ni-Cr plating layers having a base layer e.g. are combined based on iron, despite the high gloss and high corrosion resistance of the base layer, a high thermal conductivity, good heat distribution and a very easily adaptable to the contour of the tubular member casing tube with much higher tensile strength over a jacket tube of e.g. Ferrite sheet, so that any predetermined biases can be maintained over long periods of use.
  • the plating layers may have different hardnesses, e.g. on the outside facing away from the electric heating element, which is at the same time also the accessible outside of the heating device, particularly hard and thus resistant, while on the inside facing the heating element particularly soft plating layers can be used.
  • the jacket tube from a plated sheet, which has bimetallic properties, such that upon heating of the heating element, a widely adjustable radial pressure is built up on the tubular component.
  • bimetallic properties can be realized, for example, if copper is used in the base layer and different plating layers are used, for example. from MnNi16Cu10 on the one hand and FeNi36 on the other hand are used.
  • a particularly inexpensive embodiment of a jacket tube with bimetallic properties can e.g. by forming the base layer of iron and a cladding layer of MnNi16Cu10 and another cladding layer of FeNi36.
  • base and plating layer (s) can be selected by the skilled person depending on the desired properties of the jacket tube.
  • FIG. 9 From the FIG. 9 is a heating device for externally heating a tubular member, here a nozzle 3 for supplying plastic melt to an extrusion tool, not shown, wherein the heater comprises an electric heating element 4, which is the nozzle 3 is pushed onto this surrounding and outside surrounded by a jacket tube 1 is, so the heater is made from electrical heating element 4 and jacket tube 1 is pushed together on the nozzle 3 to be heated.
  • the jacket tube 1 has a in the axial direction of the component, ie the nozzle 3 extending slot 11, see Figures 1 and 2 ,
  • the jacket tube 1 is formed of a sheet metal portion which in the FIGS. 3 and 4 in the settlement, ie the original blank is shown and according to the desired diameter then to a jacket tube according to Figures 1 and 2 is bent to be pushed together with the heater 4 on the component to be heated.
  • the jacket tube is formed with a T-shaped tab 151 which engages over the slot 11 in the installed position and which can be received in a corresponding recess 152 on the opposite side of the jacket tube, the recess 152 being transverse to the axial extension of the slot 11 substantially in width the slot 11 corresponding dimension relative to the male tab 151 is increased.
  • the sheet metal blank for the jacket tube 1 has a multiplicity of projecting tabs 16 which, after being pushed onto the tubular component, extend as shown in FIG FIG. 2 can be bent by 90 ° and position the jacket tube together with the electric heating element on the component to be heated position.
  • An essential feature of the jacket tube 1 of the illustrated heating device is that it is integrally formed from a plated sheet metal having a plurality of layers that are the same or different in terms of material selection and hardness may be able to influence the property profile of the jacket tube 1 within wide limits.
  • the jacket tube 1 may be formed of a clad sheet with here three layers, which are layered inseparable as discrete layers together.
  • plating layers 12, 14 are applied to the outside and to the inside of the jacket tube 1, wherein the plating layer 12, which forms the outside of the jacket tube 1 facing away from the heating element 4, is referred to as the outermost cover layer 12, while the inner layer immediately adjacent to the electric heating element 4 forms the outermost underlayer 14.
  • the intermediate layer 10 may be e.g. be formed of iron (Fe), e.g. to ensure a good magnetizability and easy formability of the plated sheet metal to the casing tube 1, while the outermost cover layer 12 and the lowermost cover layer 14 are each made of a copper alloy, which ensure a high electrical conductivity and high thermal conductivity of the jacket tube 1. Due to the high thermal conductivity occurs within the jacket tube 1 to a particularly uniform heat distribution, starting from the electric heater 4. Insofar compared to the formation of the jacket tube 1 only of copper materials through the used base layer 10 based on Fe magnetisability improved, maintaining a slight formability and there are significant cost savings achieved without sacrificing the functional properties of the copper layers, given the significant difference in the price of copper and iron.
  • Fe iron
  • the cladding tube 1 is formed from a clad sheet, which is provided starting from the base layer 10 on both sides thereof with two plating layers, the lower cover layer with reference numeral 11 and the outermost cover layer with reference numeral 12 and the lower sub-layer with reference numeral 13 and the the outermost sub-layer is again identified by reference numeral 14.
  • the lower cover layer 11 and the lower sub-layer 13 directly adjoin the base layer 10, while the outermost cover layer 12, the outer surface and the outermost lower layer 14, the inner surface of the jacket tube 1 forms.
  • Such an embodiment may comprise, for example, a base layer based on iron (Fe) and the plating layers 11, 12, 13, 14 based on an iron-nickel alloy, wherein both the lower covering layer 11 and the lower sub-layer 13 are preferably soft-set Iron-nickel alloy and the outermost cover layer 12 and the outermost sub-layer 14 may be formed of a contrast harder iron-nickel alloy.
  • a base layer based on iron (Fe)
  • the plating layers 11, 12, 13, 14 based on an iron-nickel alloy
  • both the lower covering layer 11 and the lower sub-layer 13 are preferably soft-set Iron-nickel alloy and the outermost cover layer 12 and the outermost sub-layer 14 may be formed of a contrast harder iron-nickel alloy.
  • Such a configuration makes it possible to produce a magnetization which still exists as a result of the iron-based base layer, but which effectively prevents unwanted eddy currents.
  • the person skilled in the art can choose the adjustment of the base layer in relation to one or more applied plating layers individually in order
  • a plating layer having a larger coefficient of thermal expansion than the plating layer used as such so that a jacket tube 1 thus formed has the bimetallic properties of the present invention, such that upon heating of the heating element already mentioned radial pressure R can be built on the tubular member, without the need for complex casing pipe constructions as in the prior art.
  • Such bimetallic properties can be realized, for example, if copper is used in the base layer 10 and different plating layers, for example of MnNi16Cu10, are used in the outermost cover layer 12 and FeNi36 as outermost underlayer 14.
  • the jacket tube although multi-layered, but nevertheless formed in one piece, opens up the way the possibility to integrate a thermocouple for temperature control of the electric heating element in a simple manner in the heater.
  • the jacket tube 1 adjacent to the recess 152 has two in the slot 11 protruding brackets 15, which in more detail from the FIGS. 5a, 5b or 6a, 6b are visible.
  • thermocouple is inserted and thus comes to rest within the slot 11, which is optimal for the effective temperature control of the electric heating element 4.
  • the receiving groove 150 is formed in the holder 15 so that the thermocouple 2 can be clipped. Also by this type of attachment, the thermocouple 2 is held at the optimum position within the slot 11.
  • a press forming the integral formation of the holder 15 is also a welding or gluing a separately prepared holder 15 on the blank for the jacket tube 1 into consideration.

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung zum außenseitigen Beheizen eines rohrförmigen Bauteiles, umfassend ein innerhalb eines Mantelrohres angeordnetes elektrisches Heizelement, welches gemeinsam mit dem Mantelrohr auf das Bauteil aufschiebbar ist, wobei das Mantelrohr einen in axialer Richtung des Bauteiles verlaufenden Schlitz aufweist. GB 2 302 490 A zeigt eine solche Heizeinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Derartige Heizeinrichtungen sind bekannt und dienen beispielsweise dazu, ein rohrförmiges Bauteil in Gestalt eines Düsenkörpers zu beheizen, mit welchem temperaturbedingt verflüssigte Werkstoffe, z.B. Kunststoffschmelze einer Spritzgussform zugeführt werden. Die Beheizung des rohrförmigen Bauteiles wird dabei vom elektrischen Heizelement bewirkt, welches innerhalb des Mantelrohres aufgenommen und das rohrförmige Bauteil konzentrisch umgebend angeordnet ist. Das insoweit die äußere Hülle bildende Mantelrohr dient der Abschirmung des elektrischen Heizelementes, der Vergleichmäßigung der Wärmeabgabe sowie der Fixierung des elektrischen Heizelementes auf dem Bauteil.
    Um einen gute Wärmeübergang zwischen dem elektrischen Heizelement und dem rohrförmigen Bauteil sicherzustellen, muss das Heizelement fest und ohne Luftspalte und dergleichen auf dem rohrförmigen Bauteil sitzen, wozu es aus der EP 0591755 B1 bekannt ist, das elektrische Heizelement mit einem als Mantelrohr dienenden Blech-Außenmantel unter Vorspannung auf das rohrförmige Bauteil aufzubringen. Diese Vorspannung erschwert jedoch die Montage und überdies besteht die Gefahr, dass sich bei Erwärmung des elektrischen Heizelementes durch die damit einhergehende Wärmeausdehnung auch des Mantelrohres die Vorspannung verringert und bei längerem Gebrauch einer solchen elektrischen Heizeinrichtung und vielfachem Aufheizen und Abkühlen die Vorspannung allmählich verloren geht. Dies führt im Extremfall dazu, dass die Heizeinrichtung vom rohrförmigen Bauteil abfällt.
  • Aus der DE 693 08 711 T2 ist es bekannt, einen Heizleiter zwischen einem inneren Rohr und einem äußeren Rohr anzuordnen, die jeweils aus unterschiedlichen Metallen gefertigt sind, deren Ausdehnungskoeffizienten voneinander verschieden sind. Hierdurch soll ein Bimetalleffekt dahingehend erzielt werden, dass sich die Heizeinrichtung bei Erwärmung selbsttätig auf dem rohrförmigen Bauteil festklemmt. Die Fertigung eines solchen aus Innen- und Außenband mit zwischenliegendem Heizleiter bestehenden Heizeinrichtung ist jedoch sehr aufwändig und überdies lassen sich unterschiedliche gewünschte Eigenschaften, wie z.B. Wärmeverteilung, Einsatztemperaturn, Magnetisierbarkeit und auch der optische Eindruck einer solchen Heizeinrichtung nur sehr schlecht variieren.
    Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Heizeinrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die mit einem Mantelrohr ausgestattet ist, welches eine besonders einfache Montage bei höchster Betriebssicherheit und weitreichender Beeinflussung des Verhaltens und weiterer Eigenschaften des Mantelrohres in Abhängigkeit vom Einsatzzweck ermöglicht.
    Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Heizeinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
    Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
    Der erfindungsgemäße Vorschlag beruht darauf, dass das Mantelrohr aus einem plattierten Blech mit einer Grundschicht sowie mindestens einer auf die Grundschicht aufgebrachten Plattierungsschicht gebildet ist.
  • Plattierte Bleche sind an sich bekannt und handelsüblich erhältlich und stellen Verbundwerkstoffe dar, die aus einer Grundschicht und mindestens einer Lage eines anderen Werkstoffes, der Plattierungsschicht bestehen. Die Grundschicht dient auch als Trägerwerkstoff des solchermaßen ausgebildeten Verbundwerkstoffes und verleiht dem Mantelrohr die notwendige mechanische Festigkeit, während erfindungsgemäß durch Auswahl der für den jeweiligen Anwendungszweck geeigneten Plattierungsschichten die spezifischen Eigenschaften des Mantelrohrs in weiten Grenzen beeinflusst werden können.
  • Üblicherweise werden plattierte Bleche durch Warmwalzen hergestellt, bei denen die Grund- und Plattierungsschichten im Wesentlichen unlösbar miteinander verbunden werden.
  • In der einfachsten Ausführungsform der Erfindung besteht das Mantelrohr aus einem plattierten Blech mit lediglich zwei Schichten, nämlich einer Grundschicht sowie einer auf die Grundschicht aufgebrachten Plattierungsschicht. Die Plattierungsschicht kann dabei sowohl auf der dem Heizelement zugewandten Innenseite oder aber auf der dem Heizelement abgewandten Außenseite des Mantelrohres angeordnet sein. Dies richtet sich nach den jeweiligen Anwendungsfällen.
  • Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das Mantelrohr auch aus einem plattierten Blech gebildet sein, welches ausgehend von der Grundschicht mehrere auf einer Seite der Grundschicht aufgebrachte Plattierungsschichten in Form von diskreten Lagen aufweist oder aber das Mantelrohr wird aus einem plattierten Blech gebildet, welches ausgehend von der Grundschicht auf beiden Seiten derselben mit mindestens einer oder beispielsweise auch jeweils zwei Plattierungsschichten versehen ist. Auch unterschiedliche Anzahlen von Plattierungsschichten auf der Innen- bzw. Außenseite der Grundschicht sind möglich.
  • Die Grundschicht nach der Erfindung kann beispielsweise auf der Basis von Eisen, Kupfer oder Nickel oder Legierungen derselben ausgebildet sein. Grundschichten auf Basis von Eisen und Eisen-Legierungen eigenen sich besonders für niedrige Temperaturen des elektrischen Heizelementes und des damit zu beheizenden rohrförmigen Bauteiles, ermöglichen eine gute Wärmeverteilung innerhalb des Mantelrohres, eine hohe Haltbarkeit der aufgebrachten Plattierung und gleichzeitig sehr niedrige Werkstoffkosten und bieten die Möglichkeit, sehr harte Plattierungsschichten mit welchen Plattierungsschichten zu kombinieren, z.B. auf der dem elektrischen Heizelement abgewandten Außenseite des Mantelrohres sehr harte Plattierungsschichte einzusetzen, während auf der Innenseite dem elektrischen Heizelement zugewandt sehr weiche Plattierungsschichten zum Einsatz kommen.
  • Die Verwendung von Grundschichten auf Basis von Kupfer und Kupfer-Legierungen ermöglicht eine Verwendung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung bei mittleren Temperaturniveaus und eine gegenüber Eisen und Eisen-Legierungen bessere Wärmeverteilung sowie eine erhöhte elektrische und thermische Leitfähigkeit bei gleichzeitig erhöhter Korrosionsbeständigkeit auch gegenüber korrosiven Gasen. Aufgrund der genannten guten Wärmeleitfähigkeit von Kupfer als Grundschicht treten bei derartigen Mantelrohren keine thermischen Verzugserscheinungen bei Temperaturlastwechseln auf.
  • Die Verwendung von Nickel oder Nickel-Legierungen in der Grundschicht der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung führt zu den gleichen Eigenschaften wie Kupfer, insbesondere gute Wärmeleitfähigkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit, jedoch können durch Verwendung von Nickel und Nickel-Legierungen noch höhere Temperaturen realisiert werden, da Nickel in dieser Hinsicht Kupferschichten überlegen ist.
  • Sofern hohe Magnetisierbarkeit bis zu maximal unterschiedlichen Temperaturen bei gleichzeitig leichter Umformbarkeit gewünscht ist, werden bevorzugt FeNi-Legierungen in der Grundschicht eingesetzt.
  • Die mindestens eine Plattierungsschicht kann je nach gewünschter Eigenschaft auf Basis von Eisen, Kupfer, Nickel oder deren Legierungen ausgebildet sein, um die bereits im Zusammenhang mit den Grundschichten genannten Vorteile der jeweiligen Materialien auch im Bereich der Plattierungsschichten zu erzielen.
  • Vorzugsweise bestehen die Plattierungsschichten aus FeNi-, NiCr- oder NiCuAl-Legierungen, auch NiCuFe-Legierungen sind im Rahmen der Erfindung sinnvoll. Es ergibt sich eine gute Magnetisierbarkeit bei hoher Wärmeleitfähigkeit sowie einstellbarer Härte.
  • Die Verwendung von NiCr-Legierungen in der Plattierungsschicht führt überdies zu einem hohen Glanz des erfindungsgemäß ausgebildeten Mantelrohres ähnlich dem von Edelstahl, was optisch vorteilhaft ist und überdies zu einer hohen Korrosionsbeständigkeit auch bei hohen Temperaturen führt. Wenn Ni-Cr-Plattierungsschichten mit einer Grundschicht z.B. auf Basis von Eisen kombiniert werden, erhält man trotz des hohen Glanzes und der hohen Korrosionsbeständigkeit durch die Grundschicht eine hohe Wärmeleitfähigkeit, gute Wärmeverteilung und ein sehr leicht an die Kontur des rohrförmigen Bauteiles anpassbares Mantelrohr mit wesentlich höherer Zugfestigkeit gegenüber einem Mantelrohr aus z.B. Ferritblech, so dass eventuell vorgegebene Vorspannungen auch über lange Anwendungszeiten aufrechterhalten werden können.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, können die Plattierungsschichten unterschiedliche Härten aufweisen, z.B. auf der dem elektrischen Heizelement abgewandten Außenseite, die zugleich auch die zugängliche Außenseite der Heizeinrichtung ist, besonders hart und damit widerstandsfähig, während auf der dem Heizelement zugewandten Innenseite besonders weiche Plattierungsschichten zum Einsatz kommen können.
  • In jedem Fall ist vorgesehen, das Mantelrohr aus einem plattierten Blech auszubilden, welches bimetallische Eigenschaften aufweist, dergestalt, dass bei Beheizung des Heizelements ein in weiten Grenzen einstellbarer radialer Druck auf das rohrförmige Bauteil aufgebaut wird. Derartige bimetallische Eigenschaften lassen sich beispielsweise realisieren, wenn in der Grundschicht Kupfer zum Einsatz kommt und unterschiedliche Plattierungsschichten z.B. aus MnNi16Cu10 einerseits und FeNi36 andererseits zum Einsatz kommen. Eine besonders preiswerte Ausführungsform eines Mantelrohrs mit bimetallischen Eigenschaften kann z.B. durch Ausbildung der Grundschicht aus Eisen und eine Plattierungsschicht aus MnNi16Cu10 und eine weitere Plattierungsschicht aus FeNi36 gebildet werden.
  • Es versteht sich, dass die einzelnen Materialauswahlen in Grund- und Plattierungsschicht(en) vom Fachmann je nach den gewünschten Eigenschaften des Mantelrohrs ausgewählt werden können.
  • Darüber hinaus bietet die erfindungsgemäße Heizeinrichtung aufgrund der Tatsache, dass das Mantelrohr lediglich ein plattiertes Blech umfasst, welches einen je nach Anwendungsfall unterschiedlichen Schichtenaufbau aufweist, die Möglichkeit, auf einfache Weise ein Thermoelement zur Temperaturregelung des elektrischen Heizelementes zu integrieren. So kann nach einer Alternative der Erfindung nach Anspruch 1 das Mantelrohr im Bereich seiner an den Schlitz angrenzenden Randbereiche mit integral angeformten Halterungen für ein innerhalb des Schlitzes zum Liegen kommendes Thermoelement ausgebildet sein.
    Beispielsweise kann die Halterung eine Aufnahmenut zum Einführen oder Einclipsen des Thermoelementes aufweisen, was sich in einem mehrteiligen Blechaufbau für das Mantelrohr nur schwerlich realisieren lässt, aufgrund der unlösbaren Verbindung in dem erfindungsgemäß verwendeten plattierten Blech aber problemlos möglich ist.
    Das Thermoelement kann sowohl innerhalb des Schlitzes als auch zwischen dem Mantelrohr und dem zu beheizenden Bauteil positioniert werden.
    Die Halterung kann nicht nur integral in Form einer Ausklinkung oder eines Pressteiles am Mantelrohr ausgebildet werden, sondern nach einer anderen Alternative der Erfindung nach Anspruch 1 z.B. auch durch Anschweißen oder - kleben einer geeigneten separaten Halterung am Mantelrohr fixiert werden.
    Um die Montage der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung weiter zu vereinfachen, kann nach einem Vorschlag der Erfindung das Mantelrohr mit einer den Schlitz übergreifenden T-förmigen Lasche ausgebildet sein, die in einer entsprechenden Ausnehmung im Mantelrohr aufnehmbar ist. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere bei Ausführung des Mantelrohrs mit bimetallischen Eigenschaften sinnvoll, da dann die Ausnehmung quer zur axialen Erstreckung des Schlitzes um einen im Wesentlichen der Breite des Schlitzes entsprechendes Maß gegenüber der aufzunehmenden Lasche vergrößert sein kann und insoweit das Mantelrohr mit Übermaß auf das zu beheizende rohrförmige Bauteil leicht aufgeschoben werden kann und sich bei Aktivierung des elektrischen Heizelementes selbsttätig auf das rohrförmige Bauteil zusammenzieht, da die Lasche innerhalb der Ausnehmung einen entsprechenden Bewegungsfreiraum vorfindet. Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    in perspektivischer Darstellung ein Mantelrohr einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung;
    Figur 2
    das Mantelrohr gemäß Figur 1 in einer abweichenden perspektivischen Darstellung;
    Figur 3
    das Mantelrohr gemäß Figuren 1 und 2 in der Abwicklung, d.h. im Rohzustand vor der Montage;
    Figur 4
    eine weitere Ausgestaltung des Mantelrohrs gemäß Figur 3;
    Figur 5a u. 5b
    eine erste Ausführungsform einer Aufnahme für ein Thermoelement;
    Figur 6a u. 6b
    eine zweite Ausführungsform einer Aufnahme für ein Thermoelement;
    Figur 7
    einen Schnitt durch die erste Ausführungsform eines plattierten Bleches zur Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Mantelrohres;
    Figur 8
    einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines plattierten Bleches zur Ausbildung eines Mantelrohres gemäß der Erfindung.
    Figur 9
    eine auf einem rohrförmigen Bauteil aufgebrachte Heizeinrichtung gemäß der Erfindung.
  • Aus der Figur 9 ist eine Heizeinrichtung zum außenseitigen Beheizen eines rohrförmigen Bauteiles, hier einer Düse 3 zur Zuführung von Kunststoffschmelze zu einem nicht dargestellten Extrusionswerkzeug ersichtlich, wobei die Heizeinrichtung ein elektrisches Heizelement 4 umfasst, welches die Düse 3 umgebend auf diese aufgeschoben ist und außenseitig von einem Mantelrohr 1 umgeben ist, so dass die Heizeinrichtung bestehend aus elektrischem Heizelement 4 und Mantelrohr 1 gemeinsam auf die zu beheizende Düse 3 aufgeschoben ist. Das Mantelrohr 1 weist einen in axialer Richtung des Bauteiles, d.h. der Düse 3 verlaufenden Schlitz 11 auf, siehe Figuren 1 und 2.
  • Wie in näheren Einzelheiten aus den Figuren 1 bis 4 ersichtlich, wird das Mantelrohr 1 aus einem Blechabschnitt gebildet, das in den Figuren 3 und 4 in der Abwicklung, d.h. dem Ursprungszuschnitt dargestellt ist und nach Maßgabe des gewünschten Durchmessers sodann zu einem Mantelrohr gemäß Figuren 1 und 2 gebogen wird, um gemeinsam mit der Heizeinrichtung 4 auf das zu beheizende Bauteil aufgeschoben zu werden.
  • Das Mantelrohr ist mit einer in Einbauposition den Schlitz 11 übergreifenden T-förmigen Lasche 151 ausgebildet, die in einer entsprechenden Ausnehmung 152 an der gegenüberliegenden Seite des Mantelrohrs aufnehmbar ist, wobei die Ausnehmung 152 quer zur axialen Erstreckung des Schlitzes 11 um einen im Wesentlichen der Breite des Schlitzes 11 entsprechendes Maß gegenüber der aufzunehmenden Lasche 151 vergrößert ist. Damit ist es möglich, das Mantelrohr mit einem gewissen Übermaß gegenüber dem zu beheizenden Bauteil, z.B. der Düse 3 herzustellen und infolge dieses Übermaßes das Mantelrohr 1 gemeinsam mit dem Heizelement 4 leicht auf das Bauteil aufzuschieben. Da das Mantelrohr bimetallische Eigenschaften aufweist, was nachfolgend noch näher erläutert wird, führt dies sodann beim Einschalten des Heizelementes infolge der damit einhergehenden Erwärmung zur Ausübung eines radialen Drucks gemäß Pfeilen R auf das Bauteil, so dass das Heizelement zur Sicherstellung eines optimalen Wärmeübergangs vom Mantelrohr 1 auf das Bauteil festgeklemmt wird.
  • Ferner erkennt man in der Darstellung gemäß Figuren 1 bis 4, dass der Blechzuschnitt für das Mantelrohr 1 eine Vielzahl von vorstehenden Laschen 16 aufweist, die nach dem Aufschieben auf das rohrförmige Bauteil wie aus Figur 2 ersichtlich um 90° umgebogen werden können und das Mantelrohr mitsamt dem elektrischen Heizelement auf dem zu beheizenden Bauteil lagegenau positionieren.
  • Wesentliches Merkmal des Mantelrohres 1 der dargestellten Heizeinrichtung ist es, dass dieses einteilig aus einem plattierten Blech mit mehreren Schichten ausgebildet ist, die gleich oder unterschiedlich hinsichtlich Materialauswahl und -härte ausgebildet sein können, um das Eigenschaftsprofil des Mantelrohrs 1 in weiten Grenzen beeinflussen zu können.
  • Wie beispielsweise aus der Schnittdarstellung gemäß Figur 7 ersichtlich, kann das Mantelrohr 1 aus einem plattierten Blech mit hier drei Schichten gebildet sein, die als diskrete Lagen untrennbar miteinander verbunden aufeinander geschichtet sind. Ausgehend von einer inneren auch als Grundschicht 10 bezeichneten Schicht sind zur Außenseite und zur Innenseite des Mantelrohrs 1 jeweils Plattierungsschichten 12, 14 aufgebracht, wobei die Plattierungsschicht 12, welche die dem Heizelement 4 abgewandte Außenseite des Mantelrohres 1 bildet, als äußerste Deckschicht 12 bezeichnet wird, während die innere Schicht unmittelbar angrenzend an das elektrische Heizelement 4 die äußerste Unterschicht 14 bildet.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Zwischenschicht 10 z.B. aus Eisen (Fe) gebildet sein, um z.B. eine gute Magnetisierbarkeit und leichte Umformbarkeit des plattierten Blechs zum Mantelrohr 1 sicherzustellen, während die äußerste Deckschicht 12 und die unterste Deckschicht 14 jeweils aus einer Kupferlegierung hergestellt sind, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit sowie hohe Wärmeleitfähigkeit des Mantelrohres 1 sicherstellen. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit kommt es innerhalb des Mantelrohres 1 zu einer besonders gleichmäßigen Wärmeverteilung ausgehend von der elektrischen Heizeinrichtung 4. Insoweit wird gegenüber der Ausbildung des Mantelrohres 1 lediglich aus Kupferwerkstoffen durch die eingesetzte Grundschicht 10 auf Basis von Fe die Magnetisierbarkeit verbessert, eine leichte Umformbarkeit beibehalten und es werden angesichts des deutlich unterschiedlichen Rohstoffpreises von Kupfer und Eisen deutliche Kosteneinsparungen erzielt, ohne auf die funktionalen Eigenschaften der Kupferschichten verzichten zu müssen.
  • Im alternativen Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 ist das Mantelrohr 1 aus einem plattierten Blech gebildet, welches ausgehend von der Grundschicht 10 auf beiden Seiten derselben mit jeweils zwei Plattierungsschichten versehen ist, wobei die untere Deckschicht mit Bezugszeichen 11 und die äußerste Deckschicht mit Bezugszeichen 12 sowie die untere Unterschicht mit Bezugszeichen 13 und die äußerste Unterschicht wiederum mit Bezugszeichen 14 gekennzeichnet ist. Die untere Deckschicht 11 und die untere Unterschicht 13 grenzen unmittelbar an die Grundschicht 10 an, während die äußerste Deckschicht 12 die Außenoberfläche und die äußerste Unterschicht 14 die Innenoberfläche des Mantelrohres 1 bildet. Eine solche Ausführungsform kann beispielsweise eine Grundschicht auf Basis von Eisen (Fe) sowie den Plattierungsschichten 11, 12, 13, 14 auf Basis einer Eisen-Nickel-Legierung aufweisen, wobei sowohl die untere Deckschicht 11 als auch die untere Unterschicht 13 vorzugsweise einer weich eingestellten Eisen-Nickel-Legierung und die äußerste Deckschicht 12 sowie die äußerste Unterschicht 14 aus einer demgegenüber härteren Eisen-Nickel-Legierung ausgebildet sein können. Durch eine solche Ausgestaltung lässt sich eine infolge der eisenbasierten Grundschicht nach wie vor vorhandene Magnetisierbarkeit herstellen, die jedoch unerwünschte Wirbelströme wirksam unterbindet.
    Es versteht sich, dass der Fachmann die Abstimmung der Grundschicht im Verhältnis zu einer oder mehreren aufgebrachten Plattierungsschichten individuell wählen kann, um das gewünschte Eigenschaftsprofil des Mantelrohres 1 einzustellen. Beispielsweise kann analog dem Ausführungsbeispiel in der Figur 7 auf eine innere Grundschicht 10 außenseitig als äußerste Deckschicht 12 eine Plattierungsschicht aufgebracht werden, die einen größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist als die Plattierungsschicht, die als Verwendung findet, so dass ein solchermaßen ausgebildetes Mantelrohr 1 die erfindungsgemäße bimetallische Eigenschaften aufweist, dergestalt, dass bei Beheizung des Heizelements der bereits erwähnte radiale Druck R auf das rohrförmige Bauteil aufgebaut werden kann, ohne dass es aufwändiger Mantelrohrkonstruktionen wie im Stand der Technik bedarf. Derartige bimetallische Eigenschaften lassen sich beispielsweise realisieren, wenn in der Grundschicht 10 Kupfer zum Einsatz kommt und unterschiedliche Plattierungsschichten z.B. aus MnNi16Cu10 in der äußersten Deckschicht 12 und FeNi36 als äußerste Unterschicht 14 zum Einsatz kommen.
    Aufgrund der Tatsache, dass das Mantelrohr zwar mehrschichtig, aber gleichwohl einteilig ausgebildet ist, eröffnet sich im übrigen die Möglichkeit, ein Thermoelement zur Temperatursteuerung des elektrischen Heizelements auf einfache Weise in der Heizeinrichtung zu integrieren. So erkennt man in den Figuren, dass das Mantelrohr 1 benachbart zur Ausnehmung 152 zwei in den Schlitz 11 hineinragende Halterungen 15 aufweist, die in näheren Einzelheiten aus den Figuren 5a, 5b bzw. 6a, 6b ersichtlich sind.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 5a, 5b wird durch Pressumformen in der Halterung 15 eine Aufnahmenut 150 erzeugt, in die das Thermoelement einführbar ist und somit innerhalb des Schlitzes 11 zum Liegen kommt, was für die effektive Temperatursteuerung des elektrischen Heizelementes 4 optimal ist.
  • Im Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 6a, 6b ist hingegen die Aufnahmenut 150 in der Halterung 15 so ausgebildet, dass das Thermoelement 2 einclipsbar ist. Auch durch diese Art der Befestigung wird das Thermoelement 2 an optimaler Position innerhalb des Schlitzes 11 gehaltert.
  • Anstelle einer Pressumformung zur integralen Ausbildung der Halterung 15 kommt auch ein Anschweißen oder Ankleben einer separat hergestellten Halterung 15 am Blechzuschnitt für das Mantelrohr 1 in Betracht.

Claims (9)

  1. Heizeinrichtung zum außenseitigen Beheizen eines rohrförmigen Bauteiles, umfassend ein innerhalb eines Mantelrohres (1) angeordnetes elektrisches Heizelement (4), welches gemeinsam mit dem Mantelrohr (1) auf das Bauteil aufschiebbar ist, wobei das Mantelrohr (1) einen in axialer Richtung des Bauteiles verlaufenden Schlitz (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (1) die äußere Hülle der Heizeinrichtung bildet, aus einem einstückigen plattierten Blech mit einer Grundschicht (10) sowie mindestens einer auf die Grundschicht (10) aufgebrachten Plattierungsschicht (11 - 14) gebildet ist und bimetallische Eigenschaften aufweist, dergestalt, dass es bei Beheizung des Heizelementes (4) einen radialen Druck (R) auf das rohrförmige Bauteil aufbaut und dass das Mantelrohr (1) im Bereich seiner an den Schlitz (11) angrenzenden Randbereiche mit integral angeformten oder separaten und am Mantelrohr (1) fixierten Halterungen (15) für ein innerhalb des Schlitzes zum Liegen kommendes Thermoelement (2) ausgebildet ist.
  2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (1) aus einem plattierten Blech gebildet ist, welches ausgehend von der Grundschicht (10) auf beiden Seiten derselben mit mindestens einer Plattierungsschicht versehen ist.
  3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht (10) auf Basis von Eisen, Kupfer oder Nickel oder Legierungen derselben ausgebildet ist.
  4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Plattierungsschicht auf Basis von Eisen, Kupfer, Nickel oder deren Legierungen ausgebildet ist.
  5. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Plattierungsschicht aus FeNi-, NiCr- oder NiCuAI- Legierungen ausgebildet ist.
  6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, das die Plattierungsschichten unterschiedliche Härten aufweisen.
  7. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (15) eine Aufnahmenut (150) zum Einführen oder Einclipsen des Thermoelementes (2) aufweist.
  8. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelrohr (1) mit einer den Schlitz (11) übergreifenden T-förmigen Lasche (151) ausgebildet ist, die in einer entsprechenden Ausnehmung (152) im Mantelrohr (1) aufnehmbar ist.
  9. Heizeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (152) quer zu axialen Erstreckung des Schlitzes (11) um ein im Wesentlichen der Breite des Schlitzes (11) entsprechendes Maß gegenüber der aufzunehmenden Lasche (151) vergrößert ist.
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