DE102009039778B4

DE102009039778B4 - Heizelement

Info

Publication number: DE102009039778B4
Application number: DE102009039778.7A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: FRIEDRICH FREEK GmbH
Current assignee: FRIEDRICH FREEK GmbH
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: DE102009039778A1

Abstract

Um eine Heizvorrichtung zur Beheizung von hülsenförmig ausgebildeten Bauelementen, bestehend aus einer geschlitzten, gut wärmeleitenden Hülse, die eine Nut aufweist, in der ein Heizelement eingepresst gehalten ist, zu schaffen, die neben einer sehr guten Wärmeübertragung sowie einer optimalen thermischen Leistungskonzentration an den äußeren Enden des Heizelementes kostengünstig herstellbar ist und sowohl einfach montierbar als auch einfach wieder demontierbar ist, wird vorgeschlagen, dass die Hülse (2) einen durchgehenden Schlitz (6) aufweist und die Nut (4) über die gesamte Mantelfläche der Hülse (2) wendelartig derart verläuft, dass Windungen (3, 9) des Heizelementes (1) den Schlitz (6) mit unterschiedlichen Steigungen überwickeln.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zur Beheizung von hülsenförmig ausgebildeten Bauelementen, bestehend aus einer geschlitzten, gut wärmeleitenden Hülse, die eine Nut aufweist, in der ein Heizelement eingepresst gehalten ist.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Heizvorrichtungen zur Beheizung von zylindrischen oder rohrförmigen Teilen, insbesondere für Düsen von Spritzgießvorrichtungen bekannt. In der EP 1 051 059 B1 wird ein rohrförmiger, biegbarer elektrischer Heizkörper beschrieben, 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. 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. Aus der DE 102 47 509 A1 ist ebenfalls eine Vorrichtung zur Beheizung von zylindrischen Teilen bekannt, bestehend aus einer wendelartig geformten elektrischen Heizpatrone, die mittels einer Spannvorrichtung auf das zu beheizende Teil aufschiebbar ist und aus der DE 693 08 711 T2 ist eine Spannvorrichtung für ein Heizband bekannt, um ein schellenförmiges Heizelement mit einer bimetallischen Klemmanordnung fest gegen eine äußere Oberfläche eines Heizkanaldüsengehäuses oder -körpers zu halten. In der US 6 252 210 B1 wird der hier vorgeschlagene Schlitz eines inneren Heizrohres anders als bei den zum Stand der Technik genannten Druckschriften nicht zum Spannen genutzt, sondern zum achsialen Einführen bzw. Positionieren eines Mantelthermometers. Es sind auch spezielle Heizeinrichtungen in Form von Hochleistungshohlpatronen bekannt 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, eine Heizvorrichtung zur Beizung von hülsenförmig ausgebildeten Bauelementen zu schaffen, die neben einer sehr guten Wärmeübertragung sowie einer optimalen thermischen Leistungskonzentration an den äußeren Enden des Heizelementes kostengünstig herstellbar ist und sowohl einfach montierbar als auch zerstörungsfrei wieder demontierbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Heizvorrichtung zur Beheizung von hülsenförmig ausgebildeten Bauelementen vor, bestehend aus einer geschlitzten, gut wärmeleitenden Hülse, die eine Nut aufweist, in der ein Heizelement eingepresst gehalten ist, wobei die Hülse einen durchgehenden Schlitz aufweist und die Nut über die gesamte Mantelfläche der Hülse wendelartig derart verläuft, dass Windungen des Heizelementes den Schlitz mit unterschiedlichen Steigungen überwickeln.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Hülse der Heizvorrichtung zylinderförmig ausgebildet ist und 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 der Hülse der Heizvorrichtung geradlinig parallel oder schräg zu einer Mittelachse der Hülse oder wendelförmig ausgebildet ist und dass der durchgehende Schlitz der Hülse zur einfacheren Demontage der Heizvorrichtung aufweitbar zur Aufnahme von Werkzeugen sowie zum Einbringen von Trennmitteln vorgesehen ist. Dazu weist die Heizvorrichtung im Bereich des durchgehenden Schlitzes unterschiedliche Dehnungshilfen in Form von Bögen oder Knicken auf.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Hülse der Heizvorrichtung wird darin gesehen, dass die Nut in der Hülse zur Aufnahme der Windungen eines Heizelementes auf einer äußeren oder inneren Mantelfläche der Hülse angeordnet ist. Die in die Nut der Hülse eingelegten oder eingepressten Windungen des Heizelementes schließen dabei vorzugsweise flächenbündig mit der äußeren oder inneren Mantelfläche der Hülse der Heizvorrichtung ab. Der Verlauf der Nut über die gesamte äußere oder innere Mantelfläche der Hülse ist derart vorgesehen ist, dass die Windungen des Heizelementes in 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 der Heizvorrichtung besteht darin, dass im Unterschied zu bekannten Heizvorrichtungen der durchgehende Schlitz in der Hülse der Heizvorrichtung 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 der Heizvorrichtung eine gleichmäßige und reproduzierbare Wärmeverteilung.
Ein weiterer Vorteil des vorgesehenen durchgehenden Schlitzes in der Hülse der Heizvorrichtung 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 der Heizvorrichtung besteht auch 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 der Heizvorrichtung aus gut wärmeleitendem Material besteht, vorzugsweise aus Messing oder Kupfer oder dessen Legierungen, wobei die äußere Mantelfläche der Hülse beschichtet, vorzugsweise vernickelt ausgebildet ist und die Hülse 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 der Heizvorrichtung ein Temperaturmesselement angeordnet ist, wobei das Temperaturmesselement hinter dem Heizelement in dem Schlitz der Hülse so angeordnet ist, dass es geschützt liegt und nicht die Wandstärke und damit den Durchmesser der Heizvorrichtung vergrößert und damit kleine Abstände möglich sind und wobei in der Hülse der Heizvorrichtung eine Aufnahme für den Fühler des Temperaturmesselementes vorgesehen ist.
Um die Gefahr des Festbrennens der Heizvorrichtung auf einer Düse eines Spritzgießwerkzeuges zu minimieren wird zudem vorgeschlagen, die äußere Mantelfläche der gut wärmeleitenden zylinderförmigen Hülse der Heizvorrichtung zu beschichten, vorzugsweise zu vernickeln.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines schematisch in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine Heizvorrichtung mit einem Heizelement in Vorderansicht.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung zur Beheizung von hülsenförmig ausgebildeten Bauelementen, die aus einer geschlitzten und gut wärmeleitenden Hülse 2 besteht. Die Hülse 2 weist eine Nut 4 auf, in der ein Heizelement 1 eingepresst gehalten ist. Die Hülse 2 ist je nach Einsatzgebiet zylinderförmig ausgebildet oder weist in Abhängigkeit von dem zu beheizenden Bauelement unterschiedliche Konturen auf und ist einteilig oder mehrteilig ausgebildet. Eine äußere Mantelfläche 5 der Hülse 2 der Heizvorrichtung weist weiterhin einen durchgehenden Schlitz 6 und die 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 der Heizvorrichtung ist das als Wendelrohrpatrone ausgebildete Heizelement 1 mit seinen Windungen 3 eingelegt oder eingepresst, wobei die Windungen 3 des Heizelementes 1 mit der äußeren oder inneren Mantelfläche 5, 10 des Heizelementes abschließen, vorzugsweise flächenbündig. Der Verlauf der Nut 4 über die gesamte äußere oder innere Mantelfläche 5, 10 der Hülse 2 der Heizvorrichtung ist derart vorgesehen, dass der durchgehende Schlitz 6 von Windungen 3 des Heizelementes 1 mit unterschiedlichen Steigungen über die gesamte äußere oder innere Mantelfläche 5, 10 so überwickelt wird, dass die Windungen 3 des Heizelementes 1 in 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 in der Nut 4 der Hülse 2 ist der durchgehende Schlitz 6 in der Hülse 2 mittels Universalwerkzeugen aufweitbar. Die Hülse 2 der Heizvorrichtung besteht aus gut wärmeleitendem Material, vorzugsweise aus Messing oder Kupfer oder dessen Legierungen. In der Hülse 2 ist zusätzlich ein nicht näher dargestelltes Mantelthermoelement zur Temperaturmessung in dem durchgehenden 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 der Heizvorrichtung vergrößert. Somit sind kleine Abstände möglich. Um die Gefahr des Festbrennens des mit seinen Windungen in der Nut 4 der Hülse 2 der Heizvorrichtung gehaltenen Heizelementes 1 beispielsweise auf einer Düse eines Spritzgießwerkzeuges zu minimieren, ist die gut wärmeleitende Hülse 2 vernickelt. Die Hülse 2 ermöglicht durch die vorliegende Anordnung der Windungen 3 des Heizelementes 1 in der Nut 4 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

Claims

Heizvorrichtung zur Beheizung von hülsenförmig ausgebildeten Bauelementen, bestehend aus einer geschlitzten, gut wärmeleitenden Hülse (2), die eine Nut (4) aufweist, in der ein Heizelement (1) eingepresst gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) einen durchgehenden Schlitz (6) aufweist und die Nut (4) über die gesamte Mantelfläche der Hülse (2) wendelartig derart verläuft, dass Windungen (3, 9) des Heizelementes (1) den Schlitz (6) mit unterschiedlichen Steigungen überwickeln.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) zylinderförmig ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) unterschiedliche Konturen aufweist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) einteilig ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) mehrteilig ausgebildet ist.
Heizvorrichtung 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.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (6) wendelförmig ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (4) auf einer äußeren Mantelfläche (5) der Hülse (2) angeordnet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (4) auf einer inneren Mantelfläche (10) der Hülse (2) angeordnet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Nut (4) der Hülse (2) der Heizvorrichtung eingelegten oder eingepressten Windungen (3, 9) des Heizelementes (1) mit der äußeren oder inneren Mantelfläche (5, 10) der Hülse (2) abschließen.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Nut (4) der Hülse (2) der Heizvorrichtung eingelegten oder eingepressten Windungen (3, 9) des Heizelementes (1) flächenbündig mit der äußeren oder inneren Mantelfläche (5, 10) der Hülse (2) abschließen.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, 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, 9) des Heizelementes (1) in 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.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der durchgehende Schlitz (6) der Hülse (2) zur einfacheren Demontage der Heizvorrichtung aufweitbar und zur Aufnahme von Werkzeugen sowie zum Einbringen von Trennmitteln vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) der Heizvorrichtung im Bereich des durchgehenden Schlitzes (6) unterschiedliche Dehnungshilfen aufweist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorgesehenes Temperaturmesselement dem Heizelement (1) nachgeordnet im Schlitz (6) der Hülse (2) der Heizvorrichtung angeordnet ist, wobei in der Hülse (2) eine Aufnahme für den Fühler des Temperaturmesselementes vorgesehen ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) aus gut wärmeleitendem Material, wie Kupfer, Messing oder dessen Legierungen besteht.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche (5) der Hülse (2) beschichtet ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Mantelfläche (5) der Hülse (2) vernickelt ausgebildet ist.
Heizvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (2) auf der inneren Mantelfläche (10) Absätze aufweist.