DE102011010546B4 - Electric heater - Google Patents
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Abstract
Elektrische Heizvorrichtung (100,300,400)insbesondere zur Beheizung von Oberflächen von zu beheizenden Objekten (150,450), mit einer inneren Mantelfläche aus Metall und mindestens einer Rohrwendelpatrone oder mindestens einem Rohrheizkörper (140,340,440,445), bei der die innere Mantelfläche aus Metall aus mindestens zwei Segmenten (101,102,301,302,401,402) aufgebaut ist, wobei jedes der Segmente (101,102,301,302,401,402) mit mindestens einem benachbarten Segment (101,102,301,302,401,402) über mindestens ein Verbindungselement (103,108,109,110, 120,310,315,320,325) starr oder beweglich, insbesondere klappbar, verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt (141) der Rohrwendelpatrone oder des Rohrheizkörpers (140) in einem Spalt zwischen einem ersten Segment (101) und einem zweiten Segment (102) geführt ist. Electrical heating device (100,300,400), in particular for heating surfaces of objects (150,450) to be heated, with an inner lateral surface made of metal and at least one tubular coil cartridge or at least one tubular heating element (140,340,440,445), in which the inner lateral surface made of metal consists of at least two segments (101,102,301,302,401,402) is constructed, wherein each of the segments (101,102,301,302,401,402) is rigidly or movable, in particular foldable, connected or connectable to at least one adjacent segment (101,102,301,302,401,402) via at least one connecting element (103,108,109,110, 120,310,315,320,325), characterized in that a portion (141) of the coiled tubing cartridge or the tubular heating element (140) is guided in a gap between a first segment (101) and a second segment (102).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electrical heating device having the features of the preamble of patent claim 1.
Derartige Heizvorrichtungen werden beispielsweise zum Beheizen von Werkzeugen, Maschinenteilen und Geräten, insbesondere von Kunststoffspritzdüsen verwendet. Ihre Anwendung ist aber nicht auf diesen Zweck beschränkt.Such heating devices are used, for example, to heat tools, machine parts and devices, in particular plastic injection nozzles. However, their application is not limited to this purpose.
Besonders populäre Ausführungsformen derartiger Heizvorrichtungen sind solche mit zylindrischer Geometrie. Aus dem Stand der Technik sind bislang Heizvorrichtungen bekannt, die von der Stirnseite her auf das zu beheizende Objekt aufgeschoben werden. Derartige Heizvorrichtungen offenbaren beispielsweise die
Wenn im Rahmen dieser Anmeldung von der „inneren Mantelfläche“ die Rede ist, so wird darunter stets diejenige verstanden, die mit dem zu beheizenden Objekt in Kontakt steht; dementsprechend ist eine „äußere Mantelfläche“ vom zu beheizenden Objekt abgewandt.When the "inner lateral surface" is mentioned in this application, it is always understood to be that which is in contact with the object to be heated; accordingly, an "outer surface" faces away from the object to be heated.
Nachteilig bei den bekannten Heizvorrichtungen ist, dass diese nicht für Formen zu beheizender Objekte geeignet sind, deren Umfang von der Stirnseite her betrachtet zumindest abschnittweise abnimmt oder die sonstige Abmaße aufweisen, die verhindern, dass die Heizvorrichtung über die Erstreckung des zu beheizenden Objekts hinweg so auf das zu beheizende Objekt aufgeschoben werden kann, dass eine innere Mantelfläche der Heizvorrichtung trotzdem vollständig oder nahezu vollständig in innigem Kontakt zur Oberfläche des zu beheizenden Objekts steht. Genau dies ist aber für einen guten Wärmeübertrag zwingend erforderlich.A disadvantage of the known heating devices is that they are not suitable for shapes of objects to be heated, the circumference of which decreases at least in sections when viewed from the front side or which have other dimensions that prevent the heating device from expanding over the extent of the object to be heated the object to be heated can be postponed so that an inner lateral surface of the heating device is nevertheless completely or almost completely in intimate contact with the surface of the object to be heated. But this is exactly what is absolutely necessary for good heat transfer.
Weitere elektrische Heizvorrichtungen sind aus der
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine elektrische Heizvorrichtung bereitzustellen, die unter Vermeidung schlecht beheizter Gebiete für eine größere Formenvielfalt zu beheizender Objekte verwendbar ist.The object of the invention is therefore to provide an electrical heating device which can be used for a greater variety of shapes of objects to be heated while avoiding poorly heated areas.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by an electrical heating device having the features of patent claim 1. Advantageous refinements of the invention can be found in the respective dependent claims.
Die erfindungsgemäße elektrische Heizvorrichtung weist eine innere Mantelfläche aus Metall, insbesondere aus Messing, und mindestens eine Rohrwendelpatrone oder mindestens einen Rohrheizkörper auf. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die innere Mantelfläche aus Metall aus mindestens zwei Segmenten aufgebaut ist, wobei jedes der Segmente mit mindestens einem benachbarten Segment über mindestens ein Verbindungselement starr oder beweglich, insbesondere klappbar, verbunden oder verbindbar ist.The electrical heating device according to the invention has an inner lateral surface made of metal, in particular made of brass, and at least one coiled tubing cartridge or at least one tubular heating element. It is essential to the invention that the metal inner lateral surface is made up of at least two segments, each of the segments being rigidly or movable, in particular foldable, connected or connectable to at least one adjacent segment via at least one connecting element.
Durch die Aufteilung zumindest der inneren Mantelfläche der elektrischen Heizvorrichtung, also der Fläche, die, wenn die elektrische Heizvorrichtung mit dem zu beheizenden Objekt in Kontakt steht, in mindestens zwei Segmente wird es ermöglicht, dass die innere Mantelfläche nicht nur durch Aufschieben, sondern auch durch eine Bewegung in einer Richtung, die nicht parallel zur Erstreckungsrichtung des Bauteils erfolgt auf dem zu beheizenden Objekt anzuordnen. Konkret können beispielsweise zwei getrennte Segmente in Form von Halbschalen an die Seiten des zu beheizenden Objekts angelegt und dann mit einem Verbindungselement starr miteinander verbunden werden oder zwei mittels eines Scharniers als Verbindungselement beweglich miteinander verbundene Segmente in Form von Halbschalen aus seitlicher Richtung um das zu beheizende Objekt herumgeklappt werden. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass im Falle einer Fehlfunktion, in vielen Fällen nicht mehr die gesamte elektrische Heizvorrichtung, sondern nur noch das betroffene Segment ausgetauscht werden muss, was zu Kostenersparnis führt.By dividing at least the inner lateral surface of the electrical heating device, i.e. the area which, when the electrical heating device is in contact with the object to be heated, into at least two segments, it is possible for the inner lateral surface to be heated not only by sliding it on, but also by to arrange a movement in a direction that is not parallel to the direction of extension of the component on the object to be heated. Specifically, for example, two separate segments in the form of half-shells can be placed on the sides of the object to be heated and then rigidly connected to one another with a connecting element, or two segments in the form of half-shells that are movably connected to one another by means of a hinge as a connecting element can be positioned laterally around the object to be heated be flipped around. Another advantage is that in the event of a malfunction, in many cases it is no longer the entire electrical heating device that has to be replaced, but only the affected segment, which leads to cost savings.
Eine besonders kompakte Bauform wird dabei erzielt, wenn die Segmente wenigstens eine Nut aufweisen, in die die mindestens eine Rohrwendelpatrone oder der mindestens ein Rohrheizkörper eingelegt ist.A particularly compact design is achieved when the segments have at least one groove into which the at least one coiled tubing cartridge or at least one tubular heating element is inserted.
Eine gegen Umwelteinflüsse besonders gut geschützte Ausführungsform der elektrischen Heizvorrichtung wird dadurch erreicht, dass die Segmente einen geschlossenen Hohlraum aufweisen, in dem die mindestens eine Rohrwendelpatrone oder der mindestens eine Rohrheizkörper angeordnet sind. Ein derartiges Segment weist also neben der Fläche, die einen Teil der inneren Mantelfläche bildet, auch Wandflächen und einen äußeren Flächenabschnitt aus. Besonders gute Wärmeleitungseigenschaften derartig ausgestalteter Segmente erhält man dann, wenn der Hohlraum ganz oder teilweise mit einem Material, insbesondere mit einem Pulver oder Granulat befüllt ist.An embodiment of the electrical heating device that is particularly well protected against environmental influences is achieved in that the segments have a closed cavity in which the at least one coiled tubing cartridge or the at least one tubular heating element is arranged. In addition to the surface that forms part of the inner lateral surface, such a segment also has wall surfaces and an outer surface section. Particularly good heat conduction properties of segments designed in this way are obtained when the cavity is completely or partially filled with a material, in particular with a powder or granulate.
Alternativ können die Segmente auch mindestens einen Abschnitt eines Wickelkörpers oder Trägers aufweisen, auf den oder in den die mindestens eine Rohrwendelpatrone oder der mindestens eine Rohrheizkörper angeordnet sind. Dies führt zu einer fertigungstechnisch besonders gut herzustellenden Ausführungsform der elektrischen Heizvorrichtung.Alternatively, the segments can also have at least one section of a winding body or carrier, on or in which the at least one coiled tubing cartridge or the at least one tubular heating element is arranged. This leads to an embodiment of the electrical heating device that is particularly easy to manufacture in terms of manufacturing technology.
Grundsätzlich ist es auch möglich, einzelne gemäß der drei verschiedenen zuletzt beschriebenen Ausführungsformen ausgeführte Segmente miteinander zu einer elektrischen Heizvorrichtung zu kombinieren.In principle, it is also possible to combine individual segments designed according to the three different last-described embodiments with one another to form an electrical heating device.
Wenn die Segmente neben der inneren Mantelfläche der elektrischen Heizvorrichtung auch eine äußere Mantelfläche der elektrischen Heizvorrichtung definieren, die, wenn die Segmente auf einem zu beheizenden Bauteil angeordnet sind, bis auf Nahtstellen zwischen den Segmenten zusammenhängend ist, führt dies zu einer sehr robusten Ausführungsform der Erfindung.If the segments, in addition to the inner lateral surface of the electrical heating device, also define an outer lateral surface of the electrical heating device which, when the segments are arranged on a component to be heated, is connected except for the seams between the segments, this leads to a very robust embodiment of the invention .
Für eine gute Wärmeleitung erweist es sich als vorteilhaft, wenn die einzelnen Segmente ganz oder teilweise verdichtet sind.For good heat conduction, it is advantageous if the individual segments are fully or partially compressed.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedem der Segmente mindestens eine Rohrwendelpatrone oder mindestens ein Rohrheizkörper zugeordnet ist, so dass jedes der Segmente unabhängig von den anderen Segmenten beheizbar ist. In a particularly preferred embodiment of the invention, each of the segments is assigned at least one coiled tubing cartridge or at least one tubular heating element, so that each of the segments can be heated independently of the other segments.
Neben einer größeren Flexibilität und individuellen Steuerbarkeit hinsichtlich der erzielbaren Temperaturverteilungen ist dann jedes Segment unabhängig von den anderen Segmenten und damit besonders einfach austauschbar, wenn es von einem Defekt betroffen wird.In addition to greater flexibility and individual controllability with regard to the temperature distributions that can be achieved, each segment is then independent of the other segments and can therefore be exchanged particularly easily if it is affected by a defect.
Eine starre Verbindung zwischen zwei Segmenten wird besonders einfach hergestellt, wenn mindestens eines der Verbindungselemente eine Schraube ist. Diese kann einfach durch eine Bohrung eines ersten Segments gesteckt und mit einem in das zweite Segment eingebrachten Gegengewinde verschraubt werden.A rigid connection between two segments is produced particularly easily if at least one of the connecting elements is a screw. This can simply be inserted through a hole in a first segment and screwed to a counter-thread introduced into the second segment.
Eine besonders einfache Ausgestaltung eines beweglichen Verbindungselements ist ein Scharnier.A particularly simple embodiment of a movable connecting element is a hinge.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine Spannvorrichtung vorhanden ist, mittels derer die Segmente insbesondere dann, wenn die elektrische Heizvorrichtung auf einem zu beheizenden Bauteil angeordnet ist, spannbar sind. Einerseits wird dadurch ein sicherer Sitz der elektrischen Heizvorrichtung gewährleistet, andererseits trägt dies zu einem innigen Kontakt zum zu beheizenden Bauteil bei, der dem Wärmeübertrag förderlich ist.It is particularly advantageous if at least one clamping device is present, by means of which the segments can be clamped, in particular when the electrical heating device is arranged on a component to be heated. On the one hand, this ensures that the electrical heating device is seated securely, and on the other hand, this contributes to intimate contact with the component to be heated, which promotes heat transfer.
Eine besonders gut reproduzierbare Temperaturverteilung kann sichergestellt werden, wenn die elektrische Heizvorrichtung mindestens ein Thermoelement oder Mantelthermometer aufweist.A particularly well reproducible temperature distribution can be ensured if the electrical heating device has at least one thermocouple or jacket thermometer.
Dieses wird vorteilhafterweise in eine Bohrung oder Führung mindestens eines Segments aufgenommen ist, um es vor äußeren Störeinflüssen zu schützen. Besonders gut lässt sich die Temperaturverteilung überwachen und gegebenenfalls regeln, wenn jedes Segment ein Thermoelement oder Mantelthermometer aufweist.This is advantageously accommodated in a bore or guide of at least one segment in order to protect it from external interference. The temperature distribution can be monitored and, if necessary, regulated particularly well if each segment has a thermocouple or mantle thermometer.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1a : Eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizvorrichtung -
1b : Eine dreidimensionale Darstellung des Ausführungsbeispiels aus1a im auf ein zu beheizenden Objekt aufgebrachten Zustand, -
1c : Eine zweidimensionale Seitenansicht der Anordnung aus1b , -
1d : Eine Querschnittsdarstellung durch die Anordnung aus1c , geschnitten an der Linie A-A, -
1e : Eine Querschnittsdarstellung durch die Darstellung aus1c , geschnitten an der Linie B-B, -
2a : Eine dreidimensionale Detaildarstellung eines aus Segmenten aufgebauten Innenmantels einer elektrischen Heizvorrichtung im auf ein zu beheizendes Objekt aufgebrachten Zustand. -
2b : Eine Seitenansicht der Anordnung aus2a , -
2c : Die Anordnung aus2a , gesehen von unten, -
2d : Eine Querschnittsdarstellung durch die Anordnung aus2c entlang der Linie A-A, -
2e : Eine Querschnittsdarstellung durch die Anordnung aus2c entlang der Linie B-B, wobei die Anordnung sich in aufgeklapptem Zustand befindet. -
2f : Eine Querschnittsdarstellung durch die Anordnung aus2c entlang der Linie C-C, -
3a : Eine Darstellung einer anderen elektrischen Heizvorrichtung -
3b : Eine dreidimensionale Darstellung der elektrischen Heizvorrichtung aus3a im auf ein zu beheizenden Objekt aufgebrachten Zustand, -
3c : Eine zweidimensionale Seitenansicht der Anordnung aus3b , -
3d : Eine Querschnittsdarstellung durch die Anordnung aus3c , geschnitten an der Linie A-A, -
3e : Eine Querschnittsdarstellung durch die Darstellung aus3c , geschnitten an der Linie B-B, -
4a : Eine Darstellung einer dritten elektrischen Heizvorrichtung -
4b : Eine dreidimensionale Darstellung der elektrischen Heizvorrichtung aus4a im auf ein zu beheizenden Objekt aufgebrachten Zustand, -
4c : Eine zweidimensionale Seitenansicht der Anordnung aus4b , -
4d : Eine Querschnittsdarstellung durch die Anordnung aus4c , geschnitten an der Linie A-A,und -
4e : Eine Querschnittsdarstellung durch die Darstellung aus4c , geschnitten an der Linie B-B,
-
1a : A representation of an embodiment of an electrical heating device according to the invention -
1b : A three-dimensional representation of the embodiment of FIG1a in the state applied to an object to be heated, -
1c : A two-dimensional side view of the arrangement1b , -
1d : A cross-sectional view through the assembly1c , intersected at line AA, -
1e : A cross-sectional representation through the representation1c , cut at line BB, -
2a : A three-dimensional detailed representation of an inner jacket made up of segments of an electrical heating device in the state applied to an object to be heated. -
2 B : A side view of the assembly2a , -
2c : The arrangement off2a , seen from below, -
2d : A cross-sectional view through the assembly2c along line AA, -
2e : A cross-sectional view through the assembly2c along line BB with the assembly in the unfolded state. -
2f : A cross-sectional view through the assembly2c along line CC, -
3a : An illustration of another electric heating device -
3b : A three-dimensional representation of the electric heating device3a in the state applied to an object to be heated, -
3c : A two-dimensional side view of the arrangement3b , -
3d : A cross-sectional view through the assembly3c , intersected at line AA, -
3e : A cross-sectional representation through the representation3c , cut at line BB, -
4a : An illustration of a third electric heater -
4b : A three-dimensional representation of the electric heating device4a in the state applied to an object to be heated, -
4c : A two-dimensional side view of the arrangement4b , -
4d : A cross-sectional view through the assembly4c , cut at line AA,and -
4e : A cross-sectional representation through the representation4c , cut at line BB,
In allen Figuren werden identische Bezugszeichen für gleiche Bauelemente gleicher Ausführungsbeispiele verwendet.Identical reference symbols are used in all figures for the same components of the same exemplary embodiments.
Das erste Segment 101 und das zweite Segment 102 sind mit einem Verbindungselement miteinander verbunden, das hier beweglich, insbesondere klappbar, als Scharnier 103 ausgebildet ist. Ferner ist in das erste Segment 101 und in das zweite Segment 102 jeweils eine Nut 104,105 eingebracht, die hier jeweils mäanderförmig ausgestaltet sind.The
In der Querschnittsdarstellung der
Die Querschnittsdarstellung der
Zusätzlich zu den aus den
Anhand der
Außerdem ist in dieser Darstellung auch ein Thermoelement 170 zu erkennen, dass in eine Bohrung des ersten Segments 101 eingeführt ist.In addition, a
Die Darstellung der
Die Schnittdarstellung der
Die in den
- Wie insbesondere aus den
3a ,3b und3c zu entnehmen ist, liegt hier die Zuführung 341 vonRohrwendelpatrone oder Rohrheizkörper 340 mittig und nicht an einem Ende der elektrischen Heizvorrichtung.
- As in particular from the
3a ,3b and3c can be seen, the feed 341 of the coiled tubing cartridge ortubular heating element 340 is in the middle and not at one end of the electrical heating device.
Wie insbesondere die
Die in den
- Erstens weist
die elektrische Heizvorrichtung 400, wie bereits im vorigen Abschnitt erwähnt wurde, zwei Rohrwendelpatronen oder Rohrheizkörper 440,445 auf. Insbesondere in der Darstellung der4a wird deutlich, dass die Rohrwendelpatrone oder derRohrheizkörper 440 nur inder Nut 404 des erstenSegments 401 verläuft und dass die Rohrwendelpatrone oder derRohrheizkörper 445 nur inder Nut 405 des zweitenSegments 402 verläuft. Damit sind die 401, 402 völlig unabhängig voneinander beheizbar bzw. regelbar und ohne Weiteres einzeln austauschbar, was wartungstechnische Vorteile und eine bessere Kontrolle über die erreichten bzw. erreichbaren Temperaturverteilungen mit sich bringt.beiden Segmente
- First, as mentioned in the previous section, the
electrical heater 400 has two coiled tubing cartridges or tubular heaters 440,445. Especially in the presentation of4a it is clear that the coiled tubing cartridge ortubular heater 440 only in thegroove 404 of thefirst segment 401 runs and that the coiled tubing cartridge or thetubular heater 445 runs only in thegroove 405 of thesecond segment 402. The two 401, 402 can thus be heated or regulated completely independently of one another and can easily be exchanged individually, which entails advantages in terms of maintenance and better control over the temperature distributions that have been achieved or can be achieved.segments
Zweitens ist die geometrische Anordnung der wie in
Drittens ist das zu beheizende Objekt hier, wie insbesondere den
BezugszeichenlisteReference List
- 100,300,400100,300,400
- elektrische Heizvorrichtungelectric heater
- 101,301,401101,301,401
- erstes Segmentfirst segment
- 102,302,402102,302,402
- zweites Segmentsecond segment
- 103103
- Scharnierhinge
- 104,105,304,305,404,405104,105,304,305,404,405
- Nutgroove
- 106,107106,107
- Innenflächeninterior surfaces
- 108,109108,109
- biegsamer Metallstreifenflexible metal strip
- 110,120,310,315,320,325, 410,415,420,425110,120,310,315,320,325,410,415,420,425
- Schraubescrew
- 111,121,311,316111,121,311,316
- Gegengewindecounter thread
- 112,122,312,317112,122,312,317
- LochHole
- 113,123,313,318113,123,313,318
- erweiterter Abschnittextended section
- 131,132131,132
- Stifte des Scharniershinge pins
- 140,340,440,445140,340,440,445
- Rohrwendelpatrone oder RohrheizkörperTubular coil cartridge or tubular heater
- 141141
- Abschnitt der Rohrwendelpatrone oder des RohrheizkörpersSection of coiled tubing cartridge or tubular heater
- 150150
- zu beheizendes Objektobject to be heated
- 151151
- Kanalchannel
- 152,153,152,153,
- Abschnitte des zu beheizenden ObjektsSections of the object to be heated
- 154154
- Mittelabschnitt des zu beheizenden ObjektsCentral section of the object to be heated
- 170,370,470170,370,470
- Thermoelementthermocouple
- 171,371,471171,371,471
- Abschnitt des Thermoelementssection of the thermocouple
- 341341
- Zuführungfeeding
- 450450
- Spritzdüsespray nozzle
- 451451
- Düsenkörpernozzle body
- 452452
- radial verdickter Bereichradially thickened area
- 453453
- Düsenkopfnozzle head
- 454454
- Spritzöffnungspray port
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