DE102009039778A1

DE102009039778A1 - Heizelement

Info

Publication number: DE102009039778A1
Application number: DE200910039778
Authority: DE
Original assignee: FRIEDRICH FREEK GmbH
Current assignee: FRIEDRICH FREEK GmbH
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: DE102009039778B4

Abstract

Um ein Heizelement zur Beheizung von hülsenförmig ausgebildeten Bauelementen, bestehend aus einer geschlitzten, gut wärmeleitenden Hülse, die eine Nut zur Aufnahme des Heizelementes aufweist, in der das Heizelement eingepresst gehalten ist zu schaffen, das neben einer sehr guten Wärmeübertragung sowie einer optimalen Leistungskonzentration an den äußeren Enden des Heizelementes kostengünstig herstellbar ist und sowohl einfach zu montieren als auch einfach wieder demontierbar ist, wird vorgeschlagen, dass eine Hülse (2) einen durchgehenden Schlitz (6) und eine über die gesamte Mantelfläche der Hülse (2) wendelartig verlaufende Nut (4) zur Aufnahme des Heizelementes (1) aufweist derart, dass Windungen (3) des Heizelementes (1) den Schlitz (6) mit unterschiedlichen Steigungen überwickeln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizelement zur Beheizung von hülsenförmig ausgebildeten Bauelementen, bestehend aus einer geschlitzten, gut wärmeleitenden Hülse, die eine Nut zur Aufnahme des Heizelementes aufweist, in der das Heizelement eingepresst gehalten ist.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Heizelementen oder Heizvorrichtungen zur Beheizung von zylindrischen oder rohrförmigen Teilen, insbesondere für Düsen von Spritzgießvorrichtungen bekannt, wie in der EP 1 051 059 B1 beschrieben, einem rohrförmigen, biegbaren elektrischen Heizkörper, der einen Mantel und einen im Mantel in einer Isolierstoffumhüllung isoliert angeordneten Heizleiter aufweist und das Mantelblech insbesondere eine mäanderförmig ausgebildete Aufnahmenut, in die der rohrförmige, biegbare elektrische Heizkörper eingelegt oder eingepresst ist. Aus der DE 103 13 253 B4 ist weiterhin ein rohrförmiges elektrisches Heizelement bekannt, dessen Außenmantelfläche eine Profilnut zur Aufnahme des Heizkörpers aufweist, sowie ein metallisches rohrartiges Außenteil mit konischer Innenmantelfläche, welches auf das Innenteil axial aufschiebbar ist und das Innenteil radial gegen den Mantel des zu beheizenden Teils angepresst hält und aus der DE 20 2004 018 132 U1 ist ein elektrischer Heizkörper bekannt, dessen Körper aus einem Metall mit geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als das zu beheizende, insbesondere zylindrische Teil besteht, wobei der rohrförmige Körper einen Längsschlitz aufweist. Eine weitere spezielle Ausführungsform einer elektrischen Heizeinrichtungen für zylindrische Maschinenteile, insbesondere für Kunststoffspritzdüsen ist in der EP 1 395 085 B1 beschrieben, bei der ein Rohrheizkörper mäanderförmig verlaufend in die Innenfläche eines radial auf einem zylindrischen Metallkern verpressten Rohrkörpers unter Bildung einer zusammenhängenden, eingepressten Nut eingebettet ist. In der EP 1 995 994 A1 ist eine Heizeinrichtung zum Beheizen eines rohrförmigen Bauteiles beschrieben, mit einem am Bauteilumfang anlegbaren verdichtenden elektrischen Heizelement und einem unter Zwischenlage des Heizelementes außenseitig auf das Bauteil aufschiebbaren axial geschlitzten Mantelrohr zur Festspannung des Heizelementes auf dem Bauteil, wobei das Mantelrohr an seinen beiden Enden Ringe mit einem Schlitz aufweist und die Heizeinrichtung unter radialer Aufweitung auf das Bauteil aufschiebbar ist.
Es sind auch spezielle Heizeinrichtungen in Form von Hochleistungshohlpatronen bekannt, beispielsweise mit einer eingepressten Heizung oder eine Hohlpatrone, mit einer Halterung für ein Thermoelement. Bei den bekannten Heizungen werden die vielfach als Heizelemente ausgebildeten Wendelrohrpatronen nur in geschlossenen Hülsen wendelförmig eingebaut und bei Verwendung längs geschlitzter Hülsen immer nur mäanderförmig. Dabei treten vielfach die Probleme auf, dass beispielsweise bei geschlossenen zylindrischen Hülsen die zylindrischen Hülsen bei sehr engen Passsitztoleranzen dazu neigen, fest zu brennen und dadurch die Demontage erschweren. Längsgeschlitzte zylindrische Hülsen werden deshalb entweder mit Untermaß aus warmfesten Legierungen hergestellt oder mit Spannelementen auf einer Spritzgießdüse festgeklemmt. Um die Klemmfunktion zu bewahren, wird der Längsschlitz der zylindrischen Hülse nicht überwickelt und die Wendelrohrpatrone muss deshalb mäanderförmig gebogen sein. Dabei sind aufgrund werkstoffseitig einzuhaltender Mindestbiegeradien Abstände zwischen den Heizungsbahnen unvermeidbar. Die Folge ist eine für viele Anwendungen unzureichende thermische Leistungskonzentration an den äußeren Enden der Heizelemente.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement zu schaffen, dass neben einer sehr guten Wärmeübertragung sowie einer optimalen Leistungskonzentration an den äußeren Enden des Heizelementes kostengünstig herstellbar ist und sowohl einfach zu montieren als auch zerstörungsfrei wieder demontierbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein aus einer geschlitzten, gut wärmeleitenden Hülse ausgebildetes Heizelement vor, bei dem eine Mantelfläche der Hülse einen durchgehenden Schlitz und eine über die gesamte Mantelfläche der Hülse wendelartig verlaufende Nut zur Aufnahme des Heizelementes aufweist derart, dass Windungen des Heizelementes den Schlitz mit unterschiedlichen Steigungen überwickeln.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Hülse entweder zylinderförmig ausgebildet ist oder bezüglich ihres Einsatzes zur Beheizung von hülsenförmigen Bauelementen unterschiedliche Konturen aufweist. Dazu ist die Hülse ein- oder mehrteilig ausgebildet.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der durchgehende Schlitz geradlinig parallel oder schräg zu einer Mittelachse der Hülse oder wendelförmig ausgebildet ist und dass der Schlitz der Hülse zur einfacheren Demontage des Heizelementes aufweitbar vorgesehen ist. Dabei weist das Heizelement im Bereich des Schlitzes vorzugsweise Dehnungshilfen in Form von Bögen oder Knicken auf.
Eine vorteilhafte Ausführungsform wird darin gesehen, dass die Nut zur Aufnahme des Heizelementes auf der äußeren oder inneren Mantelfläche der Hülse angeordnet ist. Die in die Nut eingelegten oder eingepressten Windungen des Heizelementes schließen dabei vorzugsweise flächenbündig mit der äußeren oder inneren Mantelfläche des Heizelementes ab, wobei der Verlauf der Nut über die gesamte äußere oder innere Mantelfläche der Hülse derart vorgesehen ist, dass die Windungen des Heizelementes in den Endbereichen der Hülse dicht aneinander liegend angeordnet sind und im mittleren Bereich der Hülse stark ansteigende Windungen die Windungen in den beiden Endbereichen miteinander verbinden.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung des Heizelementes besteht darin, dass im Unterschied zu bekannten Heizelementen der durchgehende Schlitz in der Hülse allein zur Demontage und nicht zur Klemmung vorgesehen ist, so dass es dadurch möglich ist, den durchgehenden Schlitz zu überwickeln, wobei das als Wendelrohrpatrone ausgebildete Heizelement wendelförmig dicht wickelbar ist und gleichzeitig eine thermische Leistungskonzentration an den äußeren Enden der Heizelemente erreicht wird und damit für die Hülse eine gleichmäßige und reproduzierbare Wärmeverteilung.
Ein weiterer Vorteil des vorgesehenen durchgehenden Schlitzes in der Hülse besteht darin, dass trotz Überwicklung der durchgehende Schlitz mittels Universalwerkzeugen, wie Hammer, Schraubendreher und dergleichen geringfügig aufgeweitet werden kann, so dass fest sitzende Heizelemente einfacher demontierbar sind. Ein Vorteil des durchgehenden Schlitzes in der Hülse besteht darin, dass der Schlitz als Angriffspunkt für Werkzeuge und damit als Lösehilfe dient, wobei der Schlitz auch zur Einbringung und besseren Verteilung von fluiden chemischen Trennmitteln vorgesehen ist.
Desweiteren ist vorteilhaft, dass die geschlitzte Hülse aus gut wärmeleitendem Material besteht, vorzugsweise aus Messing oder Kupfer oder dessen Legierungen und die Hülse vorzugsweise auf der inneren Mantelfläche Absätze aufweist, so dass die Hülse nicht auf der gesamten inneren Mantelfläche auf dem zu beheizenden Bauelement aufliegt und damit eine bessere Wärmeverteilung erreicht wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform wird darin gesehen, dass in dem durchgehenden Schlitz der Hülse ein Temperaturmesselement angeordnet ist, wobei das Temperaturmesselement hinter dem Heizelement in dem Schlitz so angeordnet ist, dass es geschützt liegt und nicht die Wandstärke und damit den Durchmesser des Heizsystems vergrößert und damit kleine Nestabstände möglich sind und wobei in der Hülse eine Aufnahme für den Fühler des Temperaturmesselementes vorgesehen ist.
Um die Gefahr des Festbrennens des Heizelementes auf einer Düse eines Spritzgießwerkzeuges zu minimieren wird zudem vorgeschlagen, die Hülse zu beschichten, vorzugsweise zu vernickeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematisch in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
1 ein Heizelement in Vorderansicht.
1 zeigt das erfindungsgemäße Heizelement 1, das aus einer geschlitzten und gut wärmeleitenden Hülse 2 besteht, die je nach Einsatzgebiet zylinderförmig ausgebildet ist oder in Abhängigkeit von dem zu beheizenden Bauelement unterschiedliche Konturen aufweist, sowie einteilig oder mehrteilig ausgebildet ist. Die Mantelfläche 5 der Hülse 2 weist einen durchgehenden Schlitz 6 und eine über eine gesamte äußere oder innere Mantelfläche 5, 10 der Hülse 2 wendelartig verlaufende Nut 4 zur Aufnahme des Heizelementes 1 auf. Der durchgehende Schlitz 6 ist entweder geradlinig parallel oder schräg zu einer Mittelachse der Hülse 2 oder wendelförmig ausgebildet.
In die Nut 4 der Hülse 2 ist ein als Wendelrohrpatrone ausgebildetes Heizelement 1 mit seinen Windungen 3 eingelegt oder eingepresst, wobei die Windungen 3 des Heizelementes 1 vorzugsweise flächenbündig mit der äußeren oder inneren Mantelfläche 5, 10 des Heizelementes abschließen. Der Verlauf der Nut 4 über die gesamte äußere oder innere Mantelfläche 5, 10 der Hülse 2 ist derart vorgesehen, dass der Längsschlitz 6 von den Windungen 3 des Heizelementes mit unterschiedlichen Steigungen über die gesamte äußere oder innere Mantelfläche 5, 10 so überwickelt wird, dass die Windungen 3 des Heizelementes 1 in den Endbereichen 7, 8 der Hülse 2 dicht aneinander liegend angeordnet sind und im mittleren Bereich der Hülse 2 stark ansteigende Windungen 9 die Windungen 3 der beiden Endbereiche 7, 8 miteinander verbinden. Zur zerstörungsfreien Demontage eines beispielsweise fest sitzenden Heizelementes 1 wird der Schlitz 6 mittels Universalwerkzeugen aufgeweitet.
Die Hülse 2 besteht aus gut wärmeleitendem Material, vorzugsweise aus Messing oder Kupfer oder dessen Legierungen. In der Hülse 2 ist ein nicht dargestelltes Mantelthermoelement zur Temperaturmessung in dem Schlitz 6 angeordnet. Das Thermoelement ist dabei vorzugsweise hinter dem Heizelement 1 in der Nut 4 so angeordnet, dass es geschützt liegt und nicht die Wandstärke und damit den Durchmesser des Heizsystems vergrößert. Somit sind kleine Nestabstände möglich. Um die Gefahr des Festbrennens des Heizelementes 1 beispielsweise auf einer Düse eines Spritzgießwerkzeuges zu minimieren, ist die gut Wärme leitende Hülse 2 vernickelt. Die Hülse 2 ermöglicht durch die vorliegende Anordnung der Windungen 3 des Heizelementes eine gleichmäßige und reproduzierbare Wärmeverteilung.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das dargestellt Ausführungsbeispiel, sondern ist in der Anordnung der Windungen 3, der Form der Hülse 2 und des Schlitzes 6 variabel.
Bezugszeichenliste

1: Heizelement
2: Hülse
3: Windung des Heizelementes
4: Nut
5: äußere Mantelfläche
6: durchgehender Schlitz
7: Endbereich der Hülse
8: Endbereich der Hülse
9: Windung des Heizelementes
10: innere Mantelfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1051059 B1 [0002]
DE 10313253 B4 [0002]
DE 202004018132 U1 [0002]
EP 1395085 B1 [0002]
EP 1995994 A1 [0002]

Claims

Heizelement zur Beheizung von hülsenförmig ausgebildeten Bauelementen, bestehend aus einer geschlitzten, gut wärmeleitenden Hülse, die eine Nut zur Aufnahme des Heizelementes aufweist, in der das Heizelement eingepresst gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hülse (2) einen durchgehenden Schlitz (6) und eine über die gesamte Mantelfläche der Hülse (2) wendelartig verlaufende Nut (4) zur Aufnahme des Heizelementes (1) aufweist derart, dass Windungen (3) des Heizelementes (1) den Schlitz (6) mit unterschiedlichen Steigungen überwickeln.
Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) zylinderförmig ausgebildet ist.
Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) unterschiedliche Konturen aufweist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) einteilig ausgebildet ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) mehrteilig ausgebildet ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (6) geradlinig parallel oder schräg zu einer Mittelachse der Hülse (2) ausgebildet ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (6) wendelförmig ausgebildet ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (4) auf der äußeren Mantelfläche (5) der Hülse (2) angeordnet ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (4) auf der inneren Mantelfläche (10) der Hülse (2) angeordnet ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Nut (4) eingelegten oder eingepressten Windungen (3) des Heizelementes (1) vorzugsweise flächenbündig mit der äußeren oder inneren Mantelfläche (5, 10) des Heizelementes (1) abschließen.
Heizelement nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Nut (4) über die gesamte äußere oder innere Mantelfläche (5, 10) der Hülse (2) derart vorgesehen ist, dass die Windungen (3) des Heizelementes (1) in den Endbereichen (7, 8) der Hülse (2) dicht aneinander liegend angeordnet sind, wobei im mittleren Bereich der Hülse (2) stark ansteigende Windungen (9) die Windungen (3) in den beiden Endbereichen (7,8) miteinander verbinden.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (6) der Hülse (2) zur einfacheren Demontage des Heizelementes aufweitbar und zur Aufnahme von Werkzeugen sowie zum Einbringen von Trennmitteln vorgesehen ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (1) im Bereich des Schlitzes (6) vorzugsweise Dehnungshilfen in Form von Bögen oder Knicken aufweist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass vorzugsweise ein Temperaturmesselement dem Heizelement (1) nachgeordnet im Schlitz (6) der Hülse (2) angeordnet und in der Hülse (2) eine Aufnahme für den Fühler des Temperaturmesselementes vorgesehen ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) aus gut wärmeleitendem Material, insbesondere aus Kupfer, Messing oder dessen Legierungen besteht.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, das die Mantelfläche (5) der Hülse (2) beschichtet, vorzugsweise vernickelt ausgebildet ist.
Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) auf der inneren Mantelfläche (10) vorzugsweise Absätze aufweist.