DE102020134223A1

DE102020134223A1 - Cylindrical component with an electrical component heater

Info

Publication number: DE102020134223A1
Application number: DE102020134223.3A
Authority: DE
Inventors: Alfons Kessel; Sven Gebhard
Original assignee: GC HEAT GEBHARD & CO KG GmbH; GC-heat Gebhard & CoKG GmbH
Current assignee: GC HEAT GEBHARD & CO KG GmbH; GC-heat Gebhard & CoKG GmbH
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2022-06-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein zylindrisches Bauteil (4) mit einer auf das zylindrische Bauteil (4) aufbringbaren elektrischen Bauteilheizung (1), umfassend ein elektrisches Heizelement (2) und eine rohrförmige Spannhülse (3) aus einem federelastischen Material für das Heizelement (2), die eine zylindrische Außen- und Innenmantelfläche (35, 30) aufweist, wobei das zylindrische Bauteil (4) und die Spannhülse (3) komplementäre Verbindungsmittel aufweisen, umfassend einen radial vorstehenden Vorsprung (40) und eine hierzu korrespondierende Aufnahmenut (300), die bei auf das zylindrische Bauteil (4) aufgebrachter Bauteilheizung (1) formschlüssig ineinandergreifen..The invention relates to a cylindrical component (4) with an electrical component heater (1) that can be applied to the cylindrical component (4), comprising an electrical heating element (2) and a tubular clamping sleeve (3) made of a resilient material for the heating element (2), which has a cylindrical outer and inner lateral surface (35, 30), the cylindrical component (4) and the clamping sleeve (3) having complementary connecting means, comprising a radially projecting projection (40) and a receiving groove (300) corresponding thereto, which component heating (1) applied to the cylindrical component (4) engage in a form-fitting manner.

Description

Die Erfindung betrifft ein zylindrisches Bauteil mit einer auf das zylindrische Bauteil aufbringbaren elektrischen Bauteilheizung, umfassend ein elektrisches Heizelement und eine rohrförmige Spannhülse aus einem federelastischen Material für das Heizelement, die eine zylindrische Außen- und Innenmantelfläche aufweist.The invention relates to a cylindrical component with an electrical component heater that can be applied to the cylindrical component, comprising an electrical heating element and a tubular clamping sleeve made of a resilient material for the heating element, which has a cylindrical outer and inner lateral surface.

Zylindrische Bauteile mit einer darauf aufgebrachten elektrischen Bauteilheizung der eingangs genannten Art sind vielfältig bekannt und werden beispielsweise als Düsenkörper, insbesondere Heißkanaldüsen, in der Verarbeitung thermoplastischer Kunststoffe nach dem Spritzgussverfahren verwendet. Dabei wird die das Heizelement und die Spannhülse umfassende elektrische Bauteilheizung zur Beheizung des zylindrischen Düsenkörpers auf diesem aufgebracht. Das Heizelement besteht z.B. aus einem elektrischen Widerstands-Heizelement einschließlich Zuleitung sowie gegebenenfalls einem Messfühler in Form eines Mantelthermoelements einschließlich der entsprechenden Signalleitung. Die Spannhülse, teilweise auch Jacket genannt, ist ein im wesentlichen rohrförmiger Körper, der das Heizelement und das gegebenenfalls vorhandene Mantelthermoelement auf dem zylindrischen Bauteil fixiert, sodass ein guter Wärmeübergang sichergestellt wird und eine Separation der Bauteilheizung vom zylindrischen Bauteil verhindert wird.Cylindrical components with an applied electrical component heater of the type mentioned are widely known and are used, for example, as nozzle bodies, in particular hot runner nozzles, in the processing of thermoplastics by injection molding. The electrical component heater, which includes the heating element and the clamping sleeve, is applied to the cylindrical nozzle body to heat it. The heating element consists, for example, of an electrical resistance heating element including a supply line and, if necessary, a sensor in the form of a sheathed thermocouple including the corresponding signal line. The clamping sleeve, sometimes also called jacket, is an essentially tubular body that fixes the heating element and the mantle thermocouple, if present, on the cylindrical component, so that good heat transfer is ensured and separation of the component heating from the cylindrical component is prevented.

Die Montage einer solchen elektrischen Bauteilheizung auf dem zylindrischen Bauteil sollte möglichst leicht und ohne großen Kraftaufwand und möglichst ohne Sonderwerkzeug möglich sein, wobei die Position der montierten elektrischen Bauteilheizung auf dem zylindrischen Bauteil im Betrieb, zum Beispiel bei stoßartiger Belastung durch den Betrieb eines Spritzgiesswerkzeugs, sicher gehalten werden soll. Im Hinblick auf eine gute Wärmeübertragung ist ferner ein sicherer und über die gesamte Kontaktfläche wirkender Kontakt zum zylindrischen Bauteil erwünscht und die Demontage sollte ebenfalls mit Standard-Werkzeugen ohne Beschädigung des zylindrischen Bauteiles möglich sein.The assembly of such an electrical component heater on the cylindrical component should be possible as easily and without great effort and if possible without special tools, with the position of the assembled electrical component heater on the cylindrical component during operation, for example in the event of a sudden load from the operation of an injection mold, safe should be held. With regard to good heat transfer, a secure contact with the cylindrical component that acts across the entire contact surface is also desirable, and disassembly should also be possible with standard tools without damaging the cylindrical component.

Aus dem Stand der Technik sind auch Heizelemente bekannt, bei denen die Spannhülse aus einem geschlossenen, z.B. aus Messing gebildeten Rohr besteht, in welches ein Widerstands-Heizelement in äußere Nuten eingelegt ist. Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist, dass der Innendurchmesser der Bauteilheizung und der Außendurchmesser des zylindrischen Bauteils ein gewisses Spiel aufweisen müssen, um überhaupt eine Montage zu ermöglichen. Dies bringt einerseits einen Luftspalt, der der Wärmeübertragung abträglich ist und andererseits den Bedarf an zusätzlichen Sicherungselementen, zum Beispiel Klemmschrauben oder Seegerringe mit sich, mit denen die Position gesichert wird.Heating elements are also known from the prior art in which the clamping sleeve consists of a closed tube, e.g. made of brass, in which a resistance heating element is inserted in external grooves. The disadvantage of this configuration is that the inside diameter of the component heater and the outside diameter of the cylindrical component must have a certain amount of play in order to allow assembly at all. On the one hand, this results in an air gap that is detrimental to heat transfer and, on the other hand, the need for additional securing elements, for example clamping screws or circlips, with which the position is secured.

Aus der DE 20 2018 105 899 U1 ist ein zylindrisches Bauteil mit einer elektrischen Bauteilheizung bekannt, bei der die Spannhülse die Form eines Rohres mit einem wendelförmig über die gesamte Länge verlaufenden Spalt aufweist und das Heizelement in einer Nut aufgenommen und fixiert ist. Die Montage der elektrischen Bauteilheizung erfolgt durch Angriff eines geeigneten Drehwerkzeugs, wodurch die Bauteilheizung leicht montiert werden kann und durch die Spannkraft der Spannhülse ein guter Wärmeübergang und eine sichere Positionierung geboten wird. Allerdings kann ein solches Drehwerkzeug nicht in allen Anwendungsfällen angesetzt werden. Die Höhe der relativ hohen erzielten Spannkraft wird ferner durch ein entsprechendes Durchmesseruntermaß der entspannten Spannhülse realisiert, was einer leichten werkzeuglosen Montage entgegensteht.From the DE 20 2018 105 899 U1 a cylindrical component with an electrical component heater is known, in which the clamping sleeve has the shape of a tube with a helically extending gap over the entire length and the heating element is accommodated and fixed in a groove. The assembly of the electrical component heater is carried out by using a suitable rotary tool, whereby the component heater can be easily assembled and the clamping force of the clamping sleeve provides good heat transfer and secure positioning. However, such a turning tool cannot be used in all applications. The level of the relatively high clamping force achieved is also realized by a corresponding undersized diameter of the relaxed clamping sleeve, which precludes easy tool-free assembly.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein zylindrisches Bauteil mit einer elektrischen Bauteilheizung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welche leicht und im Idealfall ohne Werkzeug montierbar ist, gleichwohl aber eine zuverlässige Fixierung der Bauteilheizung auf dem zylindrischen Bauteil und einen guten Wärmeübergang sicherstellt.The object of the invention is to propose a cylindrical component with an electrical component heater of the type mentioned at the outset, which can be assembled easily and ideally without tools, but which nevertheless ensures reliable fixing of the component heater on the cylindrical component and good heat transfer.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines zylindrischen Bauteils mit elektrischer Bauteilheizung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.To solve the problem, the configuration of a cylindrical component with electrical component heating according to the features of patent claim 1 is proposed according to the invention.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous refinements and developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Vorschlag sieht vor, dass das zylindrische Bauteil und die Spannhülse komplementäre Verbindungsmittel aufweisen, umfassend einen an einer geeigneten Position radial vorstehenden Vorsprung und eine hierzu korrespondierende Aufnahmenut, die bei auf das zylindrische Bauteil aufgebrachter Bauteilheizung formschlüssig ineinandergreifen.The proposal according to the invention provides that the cylindrical component and the clamping sleeve have complementary connecting means, comprising a projection that protrudes radially at a suitable position and a receiving groove corresponding thereto, which engage in a form-fitting manner when the component heating is applied to the cylindrical component.

Erfindungsgemäß wird somit die bislang im Stand der Technik für die Fixierung des Heizelements auf dem zylindrischen Bauteil genutzte radiale Spannkraft der das elektrische Heizelement umgebenden rohrförmigen Spannhülse durch eine formschlüssige Verbindung ersetzt, die durch geeignete bauliche Maßnahmen bevorzugt als Schnappverbindung ohne Hinzunahme von Spezialwerkzeug realisiert werden kann. Die notwendige Spannkraft wird insoweit reduziert, dass ein leichtes, werkzeugloses Montieren möglich ist und durch den Formschluss eine gute Wärmeübertragung gewährleistet bleibt.According to the invention, the radial clamping force of the tubular clamping sleeve surrounding the electrical heating element, which was previously used in the prior art to fix the heating element on the cylindrical component, is replaced by a positive connection, which can be implemented by suitable structural measures, preferably as a snap connection without the need for special tools. The necessary clamping force is reduced to such an extent that easy, tool-free assembly is possible and good heat transfer is ensured by the form fit.

Nach einem Vorschlag der Erfindung ist dazu die Spannhülse auf das zylindrische Bauteil axial in einer Steckrichtung bis zum Erreichen einer Endposition aufsteckbar, in der die Verbindungsmittel formschlüssig ineinandergreifen. Zur Fixierung des Heizelements auf dem zylindrischen Bauteil wird demgemäß die Spannhülse axial in Steckrichtung auf das zylindrische Bauteil aufgeschoben und rastet bei Ineinandergreifen des Vorsprunges in die Aufnahmenut formschlüssig ein. Beispielsweise können in Steckrichtung betrachtet hinter dem Heizelement der Vorsprung und die hierzu korrespondierende Aufnahmenut auf dem zylindrischen Bauteil und der Spannhülse angeordnet werden.According to one proposal of the invention, the clamping sleeve can be pushed onto the cylindrical component axially in a plugging direction until it reaches an end position in which the connecting means engage in one another in a form-fitting manner. In order to fix the heating element on the cylindrical component, the clamping sleeve is pushed axially onto the cylindrical component in the insertion direction and snaps into the receiving groove in a form-fitting manner when the projection engages in one another. For example, viewed in the insertion direction, the projection and the receiving groove corresponding thereto can be arranged on the cylindrical component and the clamping sleeve behind the heating element.

Nach einem Vorschlag der Erfindung ist die Spannhülse im Bereich der Innenmantelfläche mit der Aufnahmenut und das zylindrische Bauteil mit einem hierzu korrespondierenden radial nach außen vorstehenden Vorsprung ausgebildet.According to one proposal of the invention, the clamping sleeve is designed with the receiving groove in the region of the inner lateral surface and the cylindrical component is designed with a radially outwardly projecting projection corresponding thereto.

Alternativ kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch die umgekehrte Anordnung vorgesehen werden, d.h. die Spannhülse ist im Bereich der Innenmantelfläche mit einem radial nach innen vorstehenden Vorsprung ausgebildet und das zylindrische Bauteil weist die hierzu korrespondierende Aufnahmenut auf.Alternatively, according to a further proposal of the invention, the reverse arrangement can also be provided, i.e. the clamping sleeve is designed with a radially inwardly projecting projection in the area of the inner lateral surface and the cylindrical component has the corresponding receiving groove.

In jedem Fall können die einzelnen Verbindungsmittel, d.h. Vorsprung und Aufnahmenut umlaufend oder nur segmentweise auf dem Umfang des zylindrischen Bauteils und/oder der Spannhülse vorgesehen sein.In any case, the individual connecting means, i.e. projection and receiving groove, can be provided circumferentially or only in segments on the circumference of the cylindrical component and/or the clamping sleeve.

Das Heizelement kann im Rahmen der Erfindung sowohl im Bereich der Außen- als auch im Bereich der Innenmantelfläche vorgesehen sein, wobei die jeweils dem Heizelement zugewandte Außen- bzw. Innenmantelfläche sowohl glatt als auch mit das Heizelement zumindest teilweise aufnehmenden Nuten ausgebildet sein können.Within the scope of the invention, the heating element can be provided both in the area of the outer and in the area of the inner lateral surface, in which case the outer or inner lateral surface facing the heating element can be designed both smooth and with grooves at least partially accommodating the heating element.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das in Steckrichtung weisende Ende der Spannhülse benachbart zur Aufnahmenut zumindest bereichsweise mit einer radial elastisch aufweitbaren Zunge ausgebildet sein, auf der eines der Vebindungsmittel angeordnet ist. Beispielsweise kann an der Zunge eine Aufnahmenut angeformt sein, so dass die Zunge nach Art eines Schnapphakens mit dem Vorsprung lösbar verrastbar ist. Eine solche Zunge kann sowohl gesondert an der Spannhülse angeordnet wie auch integral in dieser ausgebildet sein, etwa, wenn das in Steckrichtung weisende Ende der Spannhülse entsprechend ausgeformt ist.According to a further proposal of the invention, the end of the clamping sleeve pointing in the insertion direction can be formed adjacent to the receiving groove at least in regions with a radially elastically expandable tongue on which one of the connecting means is arranged. For example, a receiving groove can be formed on the tongue, so that the tongue can be releasably latched to the projection in the manner of a snap hook. Such a tongue can either be arranged separately on the clamping sleeve or formed integrally in it, for example if the end of the clamping sleeve pointing in the insertion direction is shaped accordingly.

Unter einer zumindest bereichsweisen Ausbildung der Zunge wird eine lediglich über einen Teilbereich des Innenumfangs der Spannhülse segmentweise ausgebildete Zunge bis hin zu einer kontinuierlich umlaufenden Zunge verstanden.An at least regional formation of the tongue is understood to mean a tongue formed in segments only over a partial area of the inner circumference of the clamping sleeve, up to a continuously circumferential tongue.

Der für den Formschluss erforderliche Vorsprung kann bei Ausbildung auf der zylindrischen Oberfläche des zylindrischen Bauteils beispielsweise bei Herstellung als Drehteil integral auf der Oberfläche des zylindrischen Bauteils erzeugt werden oder durch einen in eine entsprechend vorgesehene Nut eingelegten, radial vorstehenden Ring gebildet werden. Gleichermaßen kann auch eine Aufnahmenut durch Drehen oder Fräsen in die Oberfläche des zylindrischen Bauteiles eingebracht werden.The projection required for the form fit can be produced integrally on the surface of the cylindrical component when formed on the cylindrical surface of the cylindrical component, for example when manufactured as a turned part, or can be formed by a radially projecting ring inserted into a correspondingly provided groove. Likewise, a receiving groove can also be introduced into the surface of the cylindrical component by turning or milling.

Um die gewünschte Federelastizität der Spannhülse in radialer Richtung und ein leichtes Aufschieben und formschlüssiges Verbinden der rohrförmigen Spannhülse auf dem zylindrischen Bauteil zu ermöglichen, kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung mindestens ein Schlitz in der Spannhülse ausgebildet sein. Dieser mindestens eine Schlitz kann beispielsweise über die Längserstreckung der Spannhülse betrachtet schraubenlinienförmig verlaufen, jedoch sind auch abweichende Schlitzverläufe, beispielsweise axiale oder in der Abwicklung der Spannhülse stufenförmig über deren Längserstreckung verlaufende Erstreckungen des mindestens einen Schlitzes im Rahmen der Erfindung möglich. Darüber hinaus kann ein solcher Schlitz sowohl über die gesamte Längserstreckung der Spannhülse als auch über lediglich einen Teilbereich derselben verlaufen.In order to enable the desired spring elasticity of the clamping sleeve in the radial direction and easy sliding and positive connection of the tubular clamping sleeve on the cylindrical component, at least one slot can be formed in the clamping sleeve according to a further proposal of the invention. This at least one slot can, for example, run helically over the longitudinal extension of the clamping sleeve, but deviating slot profiles, for example axial extensions of the at least one slot or extending in steps over the longitudinal extension of the clamping sleeve are also possible within the scope of the invention. In addition, such a slot can run over the entire longitudinal extent of the clamping sleeve or only over a partial area of the same.

Die Spannhülse ist bevorzugt aus einem federelastischen Material gebildet, dessen erforderliche Federkraft zwischen Raumtemperatur und etwa 500 °C erhalten bleibt, sodass bei der gewünschten Erwärmung des zylindrischen Bauteils durch das elektrische Heizelement in einem Temperaturbereich, der beispielsweise bei Düsenkörpern eines Spritzgiesswerkzeugs angestrebt wird, keine nennenswerten Verluste der Klemmkraft und/oder einen Verlust des Formschlusses in Kauf nehmen zu müssen.The clamping sleeve is preferably made of a resilient material, the required spring force of which is maintained between room temperature and around 500° C., so that when the cylindrical component is heated as desired by the electric heating element in a temperature range that is aimed for, for example, in the case of nozzle bodies of an injection molding tool, there are no significant changes Having to accept losses in clamping force and/or a loss of the form fit.

Das Heizelement ist beispielsweise als elektrisches Widerstands-Heizelement ausgeführt und kann nach einem Vorschlag der Erfindung mäander- oder wendelförmig um das zylindrische Bauteil verlaufend angeordnet sein. Dabei sind sowohl Ausgestaltungen denkbar, bei denen das Heizelement unmittelbar auf die Oberfläche des zylindrischen Bauteils aufgeschoben und dann mit der Spannhülse fixiert wird, als auch Ausgestaltungen, bei denen das Heizelement in entsprechenden innenseitigen Nuten der Spannhülse eingelegt und fixiert ist und gemeinsam mit dieser auf das zu beheizende zylindrische Bauteil aufgeschoben wird. Auch die entsprechende Anordnung des Heizelementes auf der Außenmantelfläche der Spannhülse kann vorgesehen sein, insbesondere in entsprechend außenseitig eingebrachten Nuten.The heating element is designed, for example, as an electrical resistance heating element and, according to a proposal of the invention, can be arranged in a meandering or helical manner around the cylindrical component. Both configurations are conceivable in which the heating element is pushed directly onto the surface of the cylindrical component and then fixed with the clamping sleeve, as well as configurations in which the heating element is inserted and fixed in corresponding grooves on the inside of the clamping sleeve and together with this is pushed onto the to be heated cylindrical component is pushed. The corresponding arrangement of the heating element on the outer surface of the clamping sleeve can also be provided, esp especially in grooves made on the outside.

Das zylindrische Bauteil selbst kann beispielsweise als Heißkanaldüse eines Spritzgusswerkzeuges zur Rohstoffverarbeitung ausgebildet sein oder auch von anderen zylindrischen Bauteilen, die insbesondere der Durchleitung einer plastifizierten Kunststoffschmelze dienen.The cylindrical component itself can be designed, for example, as a hot runner nozzle of an injection molding tool for raw material processing, or also of other cylindrical components that are used in particular for the passage of a plasticized plastic melt.

Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung weiter erläutert. Es zeigen:

1 in perspektivischer Darstellung ein zylindrisches Bauteil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 in vergrößerter Darstellung den radial vorstehenden Vorsprung auf dem zylindrischen Bauteil gemäß 1;
3 in perspektivischer Darstellung eine rohrförmige Spannhülse mit eingesetztem elektrischen Heizelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 in vergrößerter Darstellung die Ausbildung der Aufnahmenut in der rohrförmige Spannhülse gemäß 3;
5 in perspektivischer Darstellung ein zylindrisches Bauteil gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
6 in vergrößerter Darstellung die radial umlaufende Aufnahmenut auf dem zylindrischen Bauteil gemäß 5;
7 in perspektivischer Darstellung eine rohrförmige Spannhülse gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
8 in vergrößerter Darstellung des Schnitt A-A gemäß 7;
9 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Spannhülse gemäß der Erfindung;
10 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Spannhülse gemäß der Erfindung.

Further configurations and details of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing, which shows an exemplary embodiment. Show it:

1 a perspective view of a cylindrical component according to an embodiment of the invention;
2 in an enlarged view the radially projecting projection on the cylindrical component according to FIG 1 ;
3 a perspective view of a tubular clamping sleeve with inserted electrical heating element according to an embodiment of the invention;
4 in an enlarged view the formation of the receiving groove in the tubular clamping sleeve according to FIG 3 ;
5 a perspective view of a cylindrical component according to a further embodiment of the invention;
6 in an enlarged view the radially circumferential receiving groove on the cylindrical component according to FIG 5 ;
7 a perspective view of a tubular clamping sleeve according to a further embodiment of the invention;
8th in an enlarged view of the section AA according to 7 ;
9 a top view of a further embodiment of a clamping sleeve according to the invention;
10 a top view of a further embodiment of a clamping sleeve according to the invention.

Aus der 1 ist in einer perspektivischen Darstellung ein zylindrisches Bauteil 4 in Form einer Heißkanaldüse eines Spritzgusswerkzeuges zur Kunststoffverarbeitung dargestellt. Dieses Bauteil 4 verfügt an seinem einen axialen Ende über einen gegenüber dem übrigen Durchmesser vergrößerten Absatz 41, mit welchem dieses Bauteil 4 in einem nicht dargestellten Spritzgiesswerkzeug eingesetzt wird. Am gegenüberliegenden, konisch verjüngten Ende erkennt man die Auslassöffnung 42 für die durch das Bauteil 4 hindurchgeleitete Schmelze des Kunstoffmaterials. Damit die Schmelze während des Durchtritts durch das Bauteil 4 weiterhin im Zustand einer Kunststoffschmelze verbleibt, wird das zylindrische Bauteil 4 in seinem zylindrischen Abschnitt 400 mitsamt des durch dieses verlaufenden und in der Auslassöffnung 42 endenden Schmelzekanals durch ein außenseitig auf das zylindrische Bauteil 4 aufgebrachtes Heizelement 2 in Form einer elektrischen Widerstandsheizung beheizt, die in näheren Einzelheiten aus der 3 ersichtlich ist.From the 1 is a perspective view of a cylindrical component 4 in the form of a hot runner nozzle of an injection molding tool for plastics processing. At its one axial end, this component 4 has a shoulder 41 which is larger in diameter than the remaining diameter, with which this component 4 is used in an injection molding tool (not shown). The outlet opening 42 for the melt of the plastic material conducted through the component 4 can be seen at the opposite, conically tapered end. So that the melt remains in the state of a plastic melt while passing through component 4, the cylindrical component 4 is heated in its cylindrical section 400 together with the melt channel running through it and ending in the outlet opening 42 by a heating element 2 applied to the outside of the cylindrical component 4 heated in the form of an electrical resistance heater, in more detail from the 3 is evident.

Das elektrische Heizelement 2 ist gemäß Darstellung in der 3 im Bereich der Innenoberfläche 30 einer rohrförmige Spannhülse 3 aus einem federelastischen Material angeordnet, dessen für die Erzielung einer Haltekraft erforderliche Federkraft zwischen Raumtemperatur und etwa 500 °C erhalten bleibt. Das elektrische Heizelement 2 kann dazu entweder bereichsweise an der Innenoberfläche 30 der Spannhülse 3 fixiert, beispielsweise angeschweißt oder angelötet sein oder aber es wird in entsprechende im Bereich der Innenoberfläche 30 der Spannhülse 3 eingebrachte Nuten eingelegt.The electric heating element 2 is as shown in FIG 3 Arranged in the area of the inner surface 30 of a tubular clamping sleeve 3 made of a spring-elastic material, the spring force of which is required to achieve a holding force between room temperature and about 500° C. is maintained. For this purpose, the electrical heating element 2 can either be fixed in some areas on the inner surface 30 of the clamping sleeve 3 , for example welded or soldered, or it can be inserted into corresponding grooves made in the area of the inner surface 30 of the clamping sleeve 3 .

Die Spannhülse 3 weist darüber hinaus einen von der Innenoberfläche 30 bis zur Aussenoberfläche 35 durchgängig durch die Mantelfläche verlaufenden und sich in axialer Richtung schraubenlinienförmig um die Spannhülse 3 erstreckenden Schlitz 31 auf. Das Heizelement 2 verläuft wendelförmig entlang der Innenoberfläche 30 der Spannhülse 3.In addition, the clamping sleeve 3 has a slot 31 running continuously through the outer surface from the inner surface 30 to the outer surface 35 and extending helically around the clamping sleeve 3 in the axial direction. The heating element 2 runs helically along the inner surface 30 of the clamping sleeve 3.

Um die Beheizung des zylindrischen Bauteils 4 mit diesem an der Innenoberfläche 30 der Spannhülse 3 angeordneten Heizelement 2 sicherzustellen, soll das Heizelement 2 in oberflächlichen Kontakt mit dem zylindrischen Bauteil 4 kommen. Dazu wird die in der 3 dargestellte Baugruppe, bestehend aus Heizelement 2 und Spannhülse 3 in einer mit Pfeil S gekennzeichneten Steckrichtung axial auf das zylindrische Bauteil 4 im Bereich des zylindrischen Abschnittes 400 aufgeschoben. Es versteht sich, dass der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnittes 400 des Bauteils 4 und der Innendurchmesser des Heizelementes 2 sowie der diesen umgebenden bzw. einhüllenden rohrförmigen Spannhülse 3 so aufeinander abgestimmt sind, dass eine Kontaktierung der einander zugewandten Oberflächen des zylindrischen Abschnittes 400 und des Heizelementes 2 unter Ausübung einer leichten radial nach innen gerichteten Spannkraft der Spannhülse 3 erfolgt. Die Spannkraft der Spannhülse 3 wird dadurch bewirkt, dass diese beim Aufschieben auf das zylindrische Bauteil 4 in Steckrichtung S leicht radial aufgeweitet wird, was durch den Verlauf des Schlitzes 31 ermöglicht ist.In order to ensure that the cylindrical component 4 is heated with this heating element 2 arranged on the inner surface 30 of the clamping sleeve 3 , the heating element 2 should come into superficial contact with the cylindrical component 4 . For this purpose, the 3 shown assembly, consisting of heating element 2 and clamping sleeve 3 in a plug-in direction indicated by arrow S pushed axially onto the cylindrical component 4 in the region of the cylindrical section 400. It goes without saying that the outer diameter of the cylindrical section 400 of the component 4 and the inner diameter of the heating element 2 and the tubular clamping sleeve 3 surrounding or enveloping it are matched to one another in such a way that contact can be made between the facing surfaces of the cylindrical section 400 and the heating element 2 while exerting a slight radially inwardly directed clamping force of the clamping sleeve 3 takes place. The clamping force of the clamping sleeve 3 is caused by the fact that it is slightly expanded radially in the insertion direction S when it is pushed onto the cylindrical component 4 , which is made possible by the course of the slot 31 .

Um die gewünschte Endposition des Heizelementes 2 und der rohrförmige Spannhülse 3 auf dem zylindrischen Bauteil festzulegen und das Heizelement 2 und die Spannhülse 3 so am zylindrischen Bauteil 4 zu fixieren, dass auch bei starken Erschütterungen und Beschleunigungen, wie sie z.B. beim Betrieb eines Spritzgusswerkzeuges auftreten, diese Positionierung nicht verloren geht, ist das zylindrische Bauteil 4 benachbart zum Absatz 41 mit einem radial über den zylindrischen Abschnitt 400 vorstehenden Vorsprung 40 ausgebildet, der entweder integral ausgebildet oder durch einen in eine entsprechende Nut eingesetzten radial vorstehenden Ring gebildet wird.To the desired end position of the heating element 2 and the tubular collet 3 on to the cylindrical component and to fix the heating element 2 and the clamping sleeve 3 to the cylindrical component 4 in such a way that this positioning is not lost even in the case of strong vibrations and accelerations, such as occur when operating an injection molding tool, for example, the cylindrical component 4 is adjacent to the Shoulder 41 is formed with a projection 40 projecting radially beyond the cylindrical portion 400, which is either integrally formed or formed by a radially projecting ring inserted into a corresponding groove.

Hierzu korrespondierend weist die rohrförmige Spannhülse 3 an ihrem in Steckrichtung S weisenden Ende eine umlaufende Aufnahmenut 300 auf, die im Schlitz 31 endet. Der ausgehend von der Aufnahmenut 300 in Steckrichtung S noch verbleibende axiale Längenabschnitt der Spannhülse 3 ist unmittelbar benachbart zur Aufnahmenut 300 so profiliert, dass er einen Schnapphaken 301 ausbildet, der sich zum in Steckrichtung S liegenden axialen Ende der Spannhülse 3 konisch erweitert. Auch dieser Schnapphaken 301 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel umlaufend im Bereich der Innenoberfläche 30 der rohrförmigen Spannhülse 3 ausgebildet und endet im Schlitz 31, er könnte jedoch in Abwandlung auch lediglich segment- oder bereichsweise über den Innenumfang der rohrförmige Spannhülse 3 ausgebildet sein.Correspondingly, the tubular clamping sleeve 3 has a circumferential receiving groove 300 at its end pointing in the insertion direction S, which ends in the slot 31 . Starting from the receiving groove 300 in the insertion direction S, the remaining axial length section of the clamping sleeve 3 is profiled directly adjacent to the receiving groove 300 in such a way that it forms a snap hook 301, which widens conically towards the axial end of the clamping sleeve 3 in the insertion direction S. In the exemplary embodiment shown, this snap hook 301 is also formed circumferentially in the area of the inner surface 30 of the tubular clamping sleeve 3 and ends in the slot 31;

Wenn insoweit die rohrförmige Spannhülse 3 mit dem darin befindlichen Heizelement 2 in Steckrichtung S auf das zylindrische Bauteil im Bereich des zylindrischen Abschnittes 400 ausgehend vom Ende 42 aufgeschoben wird, gleitet der Schnapphaken 301 kurz vor Erreichen der gewünschten Endposition auf dem zylindrischen Bauteil 4 über den radial vorstehenden Vorsprung 40 und verrastet mit diesem in einer lösbaren formschlüssigen Verbindung, sodass das Heizelement 2 und die Spannhülse 3 lösbar, aber betriebssicher und ohne Hinzunahme von Werkzeug durch simples axiales Aufschieben in Steckrichtung S auf dem zylindrischen Bauteil 4 in einer definierten Endposition befestigt sind. Hierbei kann die Tiefe der Aufnahmenut 301 gewisses Übermaß zur Höhe des radial vorstehenden Vorsprunges 40 aufweisen, sodass entsprechendes Spiel vorliegt, wodurch eine zuverlässige formschlüssige Schnappverbindung der Kontaktflächen und damit eine gute Wärmeübertragung sichergestellt sind.If the tubular clamping sleeve 3 with the heating element 2 located therein is pushed in the insertion direction S onto the cylindrical component in the region of the cylindrical section 400, starting from the end 42, the snap hook 301 slides over the radial protruding projection 40 and latches with it in a releasable form-fitting connection, so that the heating element 2 and the clamping sleeve 3 are releasably, but operationally reliably and without the addition of tools, by simply being pushed axially in the plug-in direction S on the cylindrical component 4 in a defined end position. In this case, the depth of the receiving groove 301 can have a certain excess compared to the height of the radially projecting projection 40, so that there is corresponding play, as a result of which a reliable positive snap connection of the contact surfaces and thus good heat transfer are ensured.

Es versteht sich, dass die rohrförmige Spannhülse 3 mitsamt des Heizelementes 2 durch Aufbringung entsprechender entgegen der Steckrichtung S gerichteter Zugkräfte auch wieder auf einfache Weise vom zylindrischen Bauteil 4 abgenommen werden können, wozu lediglich die durch den Formschluss zwischen dem Wulst 40 und der Aufnahmenut 300 erzielten Haltekräfte überwunden werden müssen. Beispielsweise kann die Spannhülse 3 mit nicht dargestellten Bohrungen zum Eingriff eines Abziehers ausgebildet sein, um diese entgegen der Steckrichtung S vom zylindrischen Bauteil 4 abzuziehen. Um dieses Abziehen wie auch das Aufschieben der Spannhülse 3 über den Vorsprung 40 zu erleichtern, kann der Vorsprung 40, wie aus 2 ersichtlich, an seinen in und entgegen der Steckrichtung S liegenden Seitenflächen konisch ausgebildet sein.It goes without saying that the tubular clamping sleeve 3 together with the heating element 2 can also be easily removed from the cylindrical component 4 by applying appropriate tensile forces directed counter to the plug-in direction S, for which purpose only the positive locking between the bead 40 and the receiving groove 300 is achieved holding forces must be overcome. For example, the clamping sleeve 3 can be designed with bores (not shown) for engaging a puller in order to pull it off the cylindrical component 4 counter to the insertion direction S. In order to facilitate this removal as well as the sliding of the clamping sleeve 3 over the projection 40, the projection 40, as shown in FIG 2 visible, be conical on its lying in and opposite to the plug-in direction S side surfaces.

Die 5 bis 8 zeigen eine gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 4 abgeänderte Ausführungsform, bei der die umgekehrte Anordnung der Aufnahmenut 300 und des Vorsprunges 40 vorgenommen worden ist. Gleiche Teile haben im Übrigen gleiche Bezugszeichen wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 4 erhalten und werden nachfolgend zur Vermeidung von Wiederholungen nicht nochmals gesondert erläutert, sofern dies nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist.the 5 until 8th show a compared to the embodiment according to 1 until 4 modified embodiment in which the reverse arrangement of the receiving groove 300 and the projection 40 has been made. Identical parts otherwise have the same reference numbers as in the exemplary embodiment according to FIG 1 until 4 obtained and are not explained again separately below to avoid repetition, unless this is necessary for understanding the invention.

Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist das zylindrische Bauteil 4 gemäß dem in der 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel benachbart zum Absatz 41 eine ringförmig umlaufende Aufnahmenut 300 auf, die beispielsweise durch Drehen in die Oberfläche 400 eingebracht worden ist.In contrast to the embodiment according to 1 has the cylindrical member 4 according to the in the 5 and 6 The exemplary embodiment illustrated has an annular circumferential receiving groove 300 adjacent to shoulder 41, which groove has been introduced into surface 400, for example by turning.

Korrespondierend hierzu ist die in den 7 und 8 dargestellte zylindrische Spannhülse 3 mit einer glatten Innenmantelfläche 30 versehen, die lediglich an zwei diametral gegenüberliegenden Punkten einen radial nach innen über die zylindrische Innenmantelfläche 30 vorstehenden Vorsprung 40 aufweist. Die Vorsprünge 40 rasten beim Aufschieben der Spannhülse 3 in Steckrichtung S auf das zylindrische Bauteil 4 beim Erreichen der Endposition in die Aufnahmenut 300 des zylindrischen Bauteils 4 formschlüssig ein. Insoweit ist die Anordnung der formschlüssigen Verbindungselemente auf dem zylindrischen Bauteil 4 und der Spannhülse 3 im Ausführungsbeispiel gemäß den 5 bis 8 exakt umgekehrt zu derjenigen im Ausführungsbeispiel gemäß 1 bis 4.Corresponding to this is the 7 and 8th shown cylindrical clamping sleeve 3 provided with a smooth inner surface 30, which has a radially inwardly beyond the cylindrical inner surface 30 protruding projection 40 only at two diametrically opposite points. When the clamping sleeve 3 is pushed onto the cylindrical component 4 in the insertion direction S, the projections 40 engage in a form-fitting manner when the end position is reached in the receiving groove 300 of the cylindrical component 4 . In that regard, the arrangement of the form-fitting connecting elements on the cylindrical component 4 and the clamping sleeve 3 in the embodiment according to 5 until 8th exactly the opposite of that in the embodiment shown in FIG 1 until 4 .

Der radial nach innen vorstehende Vorsprung 40 der Spannhülse 3 gemäß 7 und 8 kann beispielsweise durch eine von der zylindrischen Außenmantelfläche 35 einwirkende punktuelle plastische Verformung hergestellt werden, sodass auf der Außenmantelfläche 35 eine entsprechende Vertiefung 40a sichtbar ist.The radially inwardly projecting projection 40 of the clamping sleeve 3 according to 7 and 8th can be produced, for example, by a punctiform plastic deformation acting from the cylindrical outer lateral surface 35, so that a corresponding indentation 40a is visible on the outer lateral surface 35.

Weitere mögliche Ausgestaltungen einer Spannhülse 3 sind in den 9 und 10 dargestellt. Hierbei wird an dem in Steckrichtung S liegenden Ende der Spannhülse 3 im Ausführungsbeispiel gemäß 9 durch zwei parallel vom Ende her eingebrachte, nicht über die gesamte Längserstreckung der Spannhülse 3 verlaufende Schlitze 37 eine radial elastisch aufweitbare Zunge 36 ausgebildet, auf der eines der komplementären Verbindungsmittel ausgebildet ist, beispielsweise im Ausführungsbeispiel gemäß 9 eine auf der hier nicht sichtbaren Innenmantelfläche 30 ausgebildete Aufnahmenut 300 zum Zusammenwirken mit einem auf dem zylindrischen Bauteil 4 radial vorstehenden Vorsprung 40 gemäß der Darstellung in 1.Other possible configurations of a clamping sleeve 3 are in the 9 and 10 shown. Here, at the lying in the plug-in direction S end of the collet 3 in the embodiment according to 9 a radially elastically expandable tongue 36 is formed by two parallel slots 37 introduced from the end and not extending over the entire length of the clamping sleeve 3, on which one of the complementary connecting means is formed, for example in the exemplary embodiment according to FIG 9 a receiving groove 300 formed on the inner lateral surface 30 (not visible here) for interaction with a projection 40 projecting radially on the cylindrical component 4 as shown in FIG 1 .

Alternativ kann eine solche Zunge 36 gemäß Darstellung in der 10 auch durch einen etwa U-förmig verlaufenden Schlitz 37 an dem in Steckrichtung S weisenden Ende der Spannhülse 3 ausgebildet werden, wobei im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß 9 der Schlitz 37 nicht am axialen Ende der Spannhülse offen liegt, sondern am axialen Ende geschlossen ist. Ein solcher Schlitz zur Ausbildung der Zunge 36 kann insoweit beliebig über die Längsachse der Spannhülse 3 angeordnet werden, beispielsweise auch im mittleren Längserstreckungsbereich oder am der Steckrichtung S abgewandten Ende derselben. In der Darstellung gemäß 10 trägt die Zunge 36 beispielhaft einen radial nach innen vorstehenden Vorsprung 40 gemäß der Darstellung in 8, sodass auf der Außenmantelfläche 35 eine entsprechende Vertiefung 40a sichtbar ist. Demgemäß ist eine solche Ausgestaltung der Spannhülse 3 zum Zusammenwirken mit der Ausgestaltung des zylindrischen Bauteils gemäß 5 und 6 geeignet.Alternatively, such a tongue 36 as shown in FIG 10 also be formed by an approximately U-shaped slot 37 at the pointing in the insertion direction S end of the clamping sleeve 3, wherein in contrast to the embodiment according to 9 the slot 37 is not open at the axial end of the collet, but is closed at the axial end. Such a slot for forming the tongue 36 can be arranged as desired along the longitudinal axis of the clamping sleeve 3, for example also in the central longitudinal area or at the end of the same facing away from the plug-in direction S. In the representation according to 10 the tongue 36 carries, for example, a radially inwardly protruding projection 40 as shown in FIG 8th , so that on the outer lateral surface 35 a corresponding recess 40a is visible. Accordingly, such a configuration of the clamping sleeve 3 for cooperation with the configuration of the cylindrical component according to FIG 5 and 6 suitable.

Es versteht sich, dass die Ausbildung des jeweiligen Verbindungsmittels auf der Zunge 36 nur beispielhaft ist und sich nach der Konfiguration des zylindrischen Bauteils 4 und des darauf ausgebildeten Verbindungsmittels richtet. Der Fachmann kann auswählen, welche Verbindungsmittel zur Ausbildung des Formschlusses auf Bauteil 4 und Spannhülse 3 ausgebildet und vorgesehen werden.It goes without saying that the formation of the respective connecting means on the tongue 36 is only exemplary and depends on the configuration of the cylindrical component 4 and the connecting means formed thereon. The person skilled in the art can select which connecting means are designed and provided for forming the form fit on component 4 and clamping sleeve 3 .

Mit den vorangehend erläuterten Ausgestaltungen kann ein zylindrisches Bauteil werkzeuglos mit einer elektrischen Bauteilheizung ausgerüstet, durch wieder lösbaren Formschluss gegen Verlust gesichert und auch wieder von dieser getrennt werden, wobei lediglich der für das axiale Aufschieben bzw. Abziehen erforderliche Raum zur Verfügung stehen muss, was beispielsweise bei Heißkanalsystemen in einem Spritzgusswerkzeug problemlos gegeben ist.With the configurations explained above, a cylindrical component can be equipped with an electrical component heater without tools, secured against loss by a releasable form fit and also separated from it again, with only the space required for axial pushing on or pulling off having to be available, which, for example, is given without any problems in hot runner systems in an injection molding tool.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 202018105899 U1 [0005]

Claims

Cylindrical component (4) with an electrical component heater (1) that can be applied to the cylindrical component (4), comprising an electrical heating element (2) and a tubular clamping sleeve (3) made of a resilient material for the heating element (2), which has a cylindrical outer - and inner lateral surface (35, 30), characterized in that the cylindrical component (4) and the clamping sleeve (3) have complementary connecting means, comprising a radially projecting projection (40) and a receiving groove (300) corresponding thereto, which at the cylindrical component (4) applied component heating (1) interlock in a form-fitting manner.

component after claim 1 , characterized in that the clamping sleeve (3) can be pushed onto the cylindrical component (4) axially in a plugging direction (S) until an end position is reached, in which the connecting means engage in one another in a form-fitting manner.

Component after one of Claims 1 or 2 , characterized in that the clamping sleeve (3) in the region of the inner lateral surface, the receiving groove (300) and the cylindrical component (4) is formed with a corresponding radially outwardly projecting projection (40).

Component after one of Claims 1 or 2 , characterized in that the clamping sleeve (3) is formed in the region of the inner lateral surface with a radially inwardly projecting projection (40) and the cylindrical component (4) has the corresponding receiving groove (300).

Component after one of Claims 1 until 4 , characterized in that the heating element (2) is arranged in the area of the outer or inner lateral surface of the clamping sleeve.

Component after one of Claims 1 until 5 , characterized in that the end of the clamping sleeve (3) pointing in the insertion direction (S) is formed adjacent to the receiving groove (300) at least in regions with a radially elastically expandable tongue (36) on which one of the complementary connecting means is formed.

Component after one of Claims 1 until 6 , characterized in that the clamping sleeve (3) has at least one slot (31).

component after claim 7 , characterized in that the at least one slot (31) viewed in the longitudinal extension of the clamping sleeve (3) extends helically.

Component after one of Claims 7 or 8th , characterized in that the at least one slot (31) viewed in the longitudinal extension of the clamping sleeve (3) runs at least over a partial area of the same or continuously.

Component after one of Claims 1 until 9 , characterized in that the clamping sleeve (3) is formed from a resilient material whose spring force is maintained between room temperature and 500 °C.

Component after one of Claims 1 until 10 , characterized in that the electrical heating element (2) is arranged in a meandering or spiral shape around the cylindrical component (4).

Component after one of Claims 1 until 11 , characterized in that it is designed as a hot runner nozzle of an injection molding tool for processing plastics.