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Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Derartige Heizvorrichtungen werden zum Beispiel bei Spritzgießwerkzeugen verwendet. Sie werden dort auf ein Materialrohr mit einem Kanal für das fließfähige Material aufgeschoben oder darum herumgelegt. Die äußere Wandung des Materialrohrs wird von der vom Materialrohr entfernbaren Heizvorrichtung umgeben. Ferner ist eine genaue Temperaturüberwachung wichtig, die in der Praxis durch das Vorsehen eines Thermoelements als Temperaturfühler realisiert wird, dessen Fühlerspitze in Kontakt mit dem Materialrohr gebracht und dort fixiert wird, beispielsweise in einer Krimphülse, die mit dem Materialrohr verschweißt ist. Diese konkrete Ausgestaltung bringt ferner mit sich, dass das Thermoelement die Heizvorrichtung durchsetzen muss, z.B. in einer zu diesem Zweck in die Heizvorrichtung eingebrachte Bohrung, in die das Thermoelement eingefädelt werden muss. Ein Beispiel für eine derartige Heißkanaldüse ist beispielsweise aus der
DE 10 2008 055 640 A1 bekannt.
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In der Praxis zeigt es sich, dass die Lebensdauern von Thermoelementen und Heizvorrichtungen, die bei Heißkanaldüsen Verwendung finden, in der Praxis voneinander abweichen. In den bekannten Ausführungsformen ist es aber -wenn überhaupt- nur mit hohem Aufwand möglich, ein defektes Thermoelement einer noch funktionierenden Heizvorrichtung zu ersetzen oder ein funktionierendes Thermoelement einer defekten Heizvorrichtung in Verbindung mit einer neuen, funktionstüchtigen Heizvorrichtung zu verwenden.
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Aus der
DE 195 14 487 A1 ist eine Heizvorrichtung mit einer inneren Mantelfäche, einer äußeren Mantelfläche, einem Heizelement und einem Thermoelement bekannt, wobei das Thermoelement endseitig einen Abschnitt aufweist, in dem sein Querschnitt von dem Querschnitt mindestens eines diesem Abschnitt benachbarten Abschnitts des Thermoelements abweicht.
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Aus der
US 2009/0214693 A1 ist es bekannt, ein Thermoelement mit einer Schraube zu fixieren.
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Aus der
DE 20 2008 013 626 U1 ist eine Düsenheizung mit einem Thermoelement bekannt, dessen Fühlerspitze in einer nutartigen Ausnehmung eines Rohrwandabschnitts wärmeübertragend fixiert ist, der durch wenigstens zwei stirnseitige Einschnitte seitlich von der Rohrwand thermisch getrennt ist und der radial biegsam unter einer radialen Anpresskraft stehend mit flächenhaftem thermischen Kontaktspalt frei am Düsenkörper anliegt. Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer Heizvorrichtung, die eine zuverlässige Positionierung des Messfühlers des Thermoelements erlaubt, sowie ein einfaches und schnelles Auswechseln des Thermoelements erlaubt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann an einem zu beheizenden Gegenstand, insbesondere einer Spritzgießdüse, angeordnet werden, z.B. durch Aufschieben oder Umschließen mittels eines Klappmechanismus. Sie weist eine innere Mantelfläche, einer äußere Mantelfläche und ein Heizelement auf. Darunter fallen im Sinne dieses Schutzrechts insbesondere Heizvorrichtungen, bei denen das Heizelement durch eine in einem Plasmaverfahren aufgebrachte, aufgedruckte, oder auf andere Art auf die äußere oder innere Mantelfläche aufgetragene Heizschicht gebildet wird, Dickschichtheizungen, Heizvorrichtungen mit einem Heizelement, das in eine Nut, die in die innere oder äußere Mantelfläche der Heizvorrichtung eingebracht ist, eingelegt ist und auch Heizvorrichtungen, bei denen das Heizelement zwischen den Mantelflächen in einem Pulver oder Granulat eingebettet ist.
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Ferner ist ein Thermoelement vorgesehen. Erfindungswesentlich ist, dass das Thermoelement mindestens einen Positionierabschnitt aufweist, in dem der Querschnitt des Thermoelements in mindestens einer Richtung der Querschnittsfläche von dem Querschnitt mindestens eines zu diesem Positionierabschnitt benachbarten Abschnitts des Thermoelements abweicht. Dies kann beispielsweise durch eine Radiusvergrößerung, insbesondere das Aufbringen einer Hülse, oder Radiusverkleinerung bei einem im wesentlichen zylinderförmigen Thermoelement erreicht werden, aber auch durch eine Deformation des Thermoelements in eine Richtung seines Querschnitts, die zu einer Querschnittsvergrößerung in einer anderen Richtung des Querschnitts führt oder durch Aufbringen eines Positionierelements, das nur einen Teil der Oberfläche des Abschnitts, in dem es aufgebracht wird, bedeckt, auf das Thermoelement.
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Ferner weist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung mindestens ein Mittel zur Arretierung dieses Abschnitts gegen seine Verschiebung in und entgegen der Erstreckungsrichtung des Thermoelements auf.
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Durch das Vorsehen des Positionierabschnitts und des Arretiermittels wird sicher verhindert, dass es zu einer ungewollten ungewollten Verschiebung des Thermoelements in und entgegen der Erstreckungsrichtung des Thermoelements kommt. Trotzdem bleibt es bei diesem Aufbau grundsätzlich möglich, die Heizvorrichtung so aufzubauen, dass das Thermoelement leicht ausgetauscht werden kann, indem die Arretiermittel so ausgeführt sind, dass sie das Einlegen des Thermoelements aus mindestens einer anderen Richtung als der Erstreckungsrichtung des Thermoelements erlauben.
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Eine besonders einfache Art der Bereitstellung eines derartigen Thermoelements mit einem Positionierabschnitt liegt darin, dass auf dem Thermoelement eine Hülse fixiert ist, um den Positionierabschnitt zu bilden. Die Fixierung der Hülse kann z.B. durch Aufpressen, Aufschweißen oder Auflöten erfolgen.
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Alternativ ist es aber auch möglich, dass der ursprüngliche Querschnitt eines handelsüblichen Thermoelements an einer Stelle deformiert wird, um den Positionierabschnitt zu bilden. Dies muss allerdings vorsichtig und mit gut kontrollierter Aufbringung von Druck erfolgen, da es sonst zu einer Beschädigung des Thermoelements kommen kann. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt in der besonders kompakten Bauform, die erzielt werden kann.
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Als Arretiermittel können beispielsweise Ausnehmungen oder Nuten in der inneren oder äußeren Mantelfläche der Heizung vorgesehen sein, in die der Positionierabschnitt eingreift, wenn eine besonders kompakte Bauform gewünscht ist. Es können aber auch an der inneren Mantelfläche oder der äußeren Mantelfläche als Mittel zur Arretierung Vorsprünge vorgesehen sein, die in besonders bevorzugten Ausgestaltungen ihrerseits Ausnehmungen aufweisen, in die die an den Positionierabschnitt angrenzenden Abschnitte des Thermoelements eingelegt werden können und so eine Führung des Thermoelements leisten, wenn es eingelegt ist.
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Eine weitere herstellungstechnisch besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Heizvorrichtung mindestens einen Klemmring aufweist, und dass die Mittel zur Arretierung an dem Klemmring angeordnet sind. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass Zungen oder Laschen an dem Klemmring angeordnet sind, die so gebogen sind, dass der Positionierabschnitt arretiert wird.
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Vorteilhaft ist ferner, wenn das Thermoelement unterschiedliche Durchmesser aufweist, wobei vorzugsweise der Durchmesser des Thermoelements in Erstreckungsrichtung in Richtung zu einem Anschluss des Thermoelements hin größer wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1a: Eine Schnittzeichnung einer ersten Ausführungsform der Heizvorrichtung,
- 1b: eine Detaildarstellung des Details X der Heizvorrichtung gemäß 1a,
- 1c: eine Detaildarstellung einer ersten Ausgestaltung des Details Y der Heizvorrichtung gemäß 1a,
- 1d: eine Detaildarstellung einer zweiten Ausgestaltung des Details Y der Heizvorrichtung gemäß 1a.
- 2a: Eine Schnittzeichnung einer zweiten Ausführungsform der Heizvorrichtung,
- 2b: eine Detaildarstellung des Details D der Heizvorrichtung gemäß 2a,
- 2c: eine Detaildarstellung einer ersten Ausgestaltung des Details E der Heizvorrichtung gemäß 2a,und
- 2d: eine Detaildarstellung einer zweiten Ausgestaltung des Details E der Heizvorrichtung gemäß 2a.
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In allen Figuren werden identische Bezugszeichen für gleiche Bauelemente gleicher Ausführungsbeispiele verwendet. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die verschiedenen Arretiermittel und Positionierabschnitte, die in den Zeichnungen dargestellt sind, frei miteinander kombiniert werden können und jeweils auch sowohl an der inneren Mantelfläche als auch an der äußeren Mantelfläche angeordnet werden können.
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In 1a ist eine Schnittzeichnung einer ersten Ausführungsform einer Heizvorrichtung 100 dargestellt. Die Heizvorrichtung 100 ist auf einen zu beheizenden Gegenstand 101 aufgeschoben. Sie weist eine innere Mantelfläche 111 und eine äußere Mantelfläche 112 auf, zwischen denen ein Heizelement 105 angeordnet ist, wobei in 1a ein Schnitt durch eine Windung eines mäanderförmigen Heizelements 105 zu erkennen ist. Ferner weist die Heizvorrichtung 100 ein Thermoelement 103 auf, das in einer in die innere Mantelfläche 111 eingebrachten Nut 108 dem zu beheizenden Gegenstand 101 benachbart angeordnet ist.
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In 1a ist weiterhin ein mit einem gestrichelt dargestellten Kreis markierter Bereich X im Endabschnitt der Heizvorrichtung 100 und ein mit einem gestrichelten Kreis markierter Bereich Y im Bereich der Zuführung des Thermoelements 103 zu erkennen.
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1b zeigt das Detail X in Vergrößerung. Man erkennt insbesondere, dass eine Fühlerspitze 103' des Thermoelements 103 durch eine Verringerung der Tiefe der Nut 108 an den zu beheizenden Gegenstand 101 angepresst und mit diesem verkeilt wird, um das Thermoelement 103 zu fixieren.
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1c und 1d zeigen beispielhaft Vergrößerungen des Details Y in zwei verschiedenen Ausgestaltungen. Als Positionierabschnitt wird in beiden dargestellten Ausführungsformen jeweils eine Hülse 180 verwendet, die auf das Thermoelement 103 aufgeschoben und dort fixiert, z.B. aufgeschweißt, aufgelötet oder aufgepresst ist. Durch das Vorsehen der Hülse 180 am Thermoelement 103 wird die Ausdehnung d1 des Thermoelements 103 im Positionierabschnitt größer als die Ausdehnung d2 des Thermoelements 103 in derselben Richtung in den in und gegen Erstreckungsrichtung des Thermoelements 103 benachbarten Abschnitten des Thermoelements.
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An der dem zu beheizenden Gegenstand 101 zugewandten inneren Mantelfläche 111 der Heizung 102 ist in 1c ein Vorsprung 181 angeordnet, in den der Positionierabschnitt eingreift und der somit eine Verschiebung des Thermoelements 103 in Aufsteckrichtung der Heizvorrichtung 100 blockiert.
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In 1d ist zusätzlich zu dem in 15a gezeigten Vorsprung 181 auch noch ein Vorsprung 182 vorgesehen, in den der Positionierabschnitt eingreift, so dass die Verschiebung des Thermoelements 103 in und entgegen der Aufsteckrichtung der Heizvorrichtung 100 blockiert ist. Statt Vorsprüngen 181,182, wäre selbstverständlich derselbe Effekt auch zu erzielen, wenn man Ausnehmungen in der Heizvorrichtung 100 vorsieht, in die der Positionierabschnitt eingreift.
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In 2a ist eine Schnittzeichnung einer zweiten Ausführungsform einer Heizvorrichtung 200 dargestellt. Die Heizvorrichtung 200 ist auf einen zu beheizenden Gegenstand 201 aufgeschoben. Sie weist eine innere Mantelfläche 211 und eine äußere Mantelfläche 212 auf, zwischen denen ein Heizelement 205 angeordnet ist, wobei in 1a ein Schnitt durch eine Windungen eines gewendelten Heizelements 205 zu erkennen ist. Ferner weist die Heizvorrichtung 200 ein Thermoelement 203 auf, das in einer in die äußere Mantelfläche 211 eingebrachten Nut 208 dem zu beheizenden Gegenstand 201 benachbart angeordnet ist.
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In 1a ist weiterhin ein mit einem gestrichelt dargestellten Kreis markierter Bereich D im Endabschnitt der Heizvorrichtung 200 und ein mit einem gestrichelten Kreis markierter Bereich E im Bereich der Zuführung des Thermoelements 203 zu erkennen.
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2b zeigt das Detail D in Vergrößerung. Man erkennt insbesondere, dass eine Fühlerspitze 203' des Thermoelements 203 durch eine Bohrung 220, die die Heizvorrichtung 200 durchsetzt, an den zu beheizenden Gegenstand 201 geführt wird und dadurch fixiert ist.
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2c und 2d zeigen beispielhaft Vergrößerungen des Details Y in zwei verschiedenen Ausgestaltungen. Als Positionierabschnitt wird in der Ausgestaltung gemäß 2c ein durch Druck in der Richtung senkrecht zur dargestellten Schnittebene deformierter Abschnitt 283 des Thermoelements 203 verwendet. Durch diesen Druck weist das Thermoelement in diesem Bereich einen Ausdehnung d3 auf, die größer ist als die Ausdehnung d4 in den sich in und gegen Erstreckungsrichtung des Thermoelements 203 anschließenden Abschnitten des Thermoelements 203.
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In der Ausgestaltung gemäß 2d ist im Gegensatz dazu der Poisitonierabschnitt durch eine Hülse 280 gebildet, die auf das Thermoelement 203 aufgeschoben und dort fixiert, z.B. aufgeschweißt, aufgelötet oder aufgepresst ist. Durch das Vorsehen der Hülse 280 am Thermoelement 203 wird die Ausdehnung d5 des Thermoelements 203 im Positionierabschnitt größer als die Ausdehnung d6 des Thermoelements 203 in derselben Richtung in den in und gegen Erstreckungsrichtung des Thermoelements 203 benachbarten Abschnitten des Thermoelements 203.
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In beiden Ausgestaltungen ist als Mittel zum Arretieren des Positionierabschnitts jeweils ein Klemmring 225 vorgesehen, das radial nach innen gebogenen Laschen 226,227 aufweist, in die der Positionierabschnitt eingreift, so dass eine Arretierung gegenüber einer axialen Verschiebung des Thermoelements 203 gewährleistet ist.
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Bezugszeichenliste
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- D,E,X,Y
- Detailausschnitt
- d1,d2,d3,d4,d5,d6
- Ausdehnung
- 100,200
- Heizvorrichtung
- 101,201
- zu beheizender Gegenstand
- 103,203
- Thermoelement
- 103', 203'
- Fühlerspitze
- 105,205
- Heizelement
- 108,208
- Nut
- 111,211
- innere Mantelfläche
- 112,212
- äußere Mantelfläche
- 180,280
- Hülse
- 181,182
- Vorsprung
- 225
- Klemmring
- 226,227
- Laschen
- 283
- verformter Abschnitt
