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Rohrförmige elektrische Heizvorrichtungen finden beispielsweise als Düsenheizung z.B. für Düsen, die beim Spritzgießen eingesetzt werden, breite Verwendung.
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In vielen bekannten Ausführungsformen weisen solche elektrischen Heizvorrichtungen einen rohrförmigen Wärmeleitkörper mit einem Rohrmantel und einem Rohrinnenraum auf, in den der zu beheizende Gegenstand aufgenommen wird, beispielsweise wenn eine rohrförmige elektrische Heizvorrichtung, die als Düsenheizung verwendet wird, auf eine Düse aufgeschoben wird.
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Dabei ist es beispielsweise aus der
DE 20 2020 102 066 U1 oder der
DE 20 2011 003 451 U1 bekannt, die rohrförmige elektrische Heizvorrichtung der Länge nach mit einem Schlitz und einem optionalen Spannmechanismus zu versehen, um ein einfaches Aufschieben und Abziehen der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung auf den zu beheizenden Gegenstand im entspannten Zustand zu ermöglichen, gleichzeitig aber beim Beheizen des rohrförmigen Körpers im gespannten Zustand einen innigen Kontakt zwischen der Innenfläche des rohrförmigen Wärmeleitkörpers und dem zu beheizenden Gegenstand zu gewährleisten.
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Wichtig bei einer Vielzahl von Anwendungen solcher rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtungen ist eine Temperaturüberwachung des zu beheizenden Gegenstands, die oft an einer definierten Stelle erfolgen muss. Bei bekannten rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtungen mit Temperaturfühler und Schlitz, wie sie beispielsweise aus der
DE 200 15 016 U1 beschrieben sind, wird diese Temperaturüberwachung durch ein Thermoelement ermöglicht, das im Schlitz geführt wird. Es zeigt sich aber in der Praxis, dass es beim Aufspannen solcher rohförmigen elektrischen Heizvorrichtungen auf den zu beheizenden Gegenstand zu schlecht kontrollierbaren Positionsänderungen und/oder sogar zu Verformungen des Thermoelements kommen kann, die seine gewünschte Funktion beeinträchtigen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine rohrförmige, elektrische Heizvorrichtung, mit Temperaturüberwachung durch ein Thermoelement bereitzustellen, die mit einem Schlitz spannbar ist und bei der ein negativer Einfluss des Spannens auf die Funktion des Thermoelements reduziert wird.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine rohrförmige elektrische Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine erfindungsgemäße rohrförmige elektrische Heizvorrichtung weist einen rohrförmigen Wärmeleitkörper mit einem Rohrmantel und einem Rohrinnenraum zur Aufnahme des rohrförmigen Körpers auf. Der rohrförmige Wärmeleitkörper wird durch eine Rohrwendelpatrone beheizt, die beispielsweise in eine in den rohrförmigen Wärmeleitkörper eingebrachte Nut eingelegt sein kann. Dabei weist der rohrförmige Wärmeleitkörper ferner einen oder mehrere Schlitze auf, die derart angeordnet sind, dass in der durch den Verlauf der Rohrachse vorgegebenen Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung an jeder Stelle wenigstens ein Abschnitt wenigstens eines Schlitzes im Rohrmantel vorhanden ist, so dass die rohrförmige elektrische Heizvorrichtung spannbar ist bzw, mit anderen Worten gesagt, so dass eine Veränderung des Querschnitts des Rohrinnenraums ermöglicht wird. Ferner weist die erfindungsgemäße rohrförmige elektrische Heizvorrichtung ein Thermoelement auf.
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Erfindungswesentlich ist, dass zumindest ein Abschnitt des Thermoelements in einer Vertiefung des Wärmeleitkörpers geführt ist. Auf diese Weise wird die Position des Thermoelements relativ zum Wärmeleitkörper definiert und sichergestellt, dass das Thermoelement bei der Bewegung, die der Wärmeleitkörper beim Aufspannen ausführt, mitbewegt wird sowie das Risiko einer Verformung des Thermoelements signifikant reduziert.
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Vorzugsweise verläuft dabei zumindest ein Abschnitt der Vertiefung, in der der Abschnitt des Thermoelements geführt ist, benachbart zu einem Schlitz. Diese Maßnahme minimiert die Randbedingungen, die die abschnittsweise Aufnahme des Thermoelements in eine Vertiefung im Wärmeleitkörper für den Verlauf der Rohrwendelpatrone und somit die Verteilung der Heizleistung mit sich bringt. Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt, wenn zumindest ein Abschnitt der Vertiefung, in der der Ab-schnitt des Thermoelements geführt ist, parallel zum Schlitz verläuft.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die rohrförmige elektrische Heizvorrichtung ein Spannmittel aufweist, durch dessen Betätigung der Abstand der Ränder des Schlitzes voneinander veränderbar ist, was ein Aufspannen der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung mit einer gewünschten Spannkraft ermöglicht. Dies ist beispielsweise mit einem Spannschieber erreichbar. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das Spannmittel ein Keilschieber, der auf beiden Seiten an mindestens einem Keil parallel anliegt und damit so-wohl ein Öffnen als auch ein Schließen durch Verschieben in die jeweilige Richtung bewirkt.
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In einer weiteren Ausführungsform der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung ist zumindest auf Teilbereichen der Außenseite des rohrförmigen Wärmeleitkörpers ein Außenrohr angeordnet, wobei das Außenrohr vorzugsweise ganz oder abschnittsweise in seiner Erstreckungsrichtung geschlitzt ist. Das Außenrohr kann die Rohrwendelpatrone zusätzlich fixieren und gegebenenfalls zu einer besseren Wärmeverteilung beitragen. Bevorzugt ist es dabei, wenn das Außenrohr und der rohrförmige Wärmeleitkörper an mehreren Stellen relativ zueinander fixiert und somit zueinander definiert positioniert sind, insbesondere
- - durch Verstemmen oder Verbördeln in übereinander liegenden Aussparungen oder Ausnehmungen, oder
- - durch eine Kombination aus Aussparung und Überstand oder Aussparung und Verbindungsmittel.
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Da erfahrungsgemäß die Lebensdauer der Thermoelemente oft geringer ist als die der Rohrwendelpatronen, die zur Beheizung verwendet werden, ist es vorteilhaft, wenn das Thermoelement wechselbar ist. Dazu kann insbesondere ein Befestigungsmittel vorgesehen sein, in das das Thermoelement eingeschoben und anschließen mechanisch fixiert wird.
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Im Normalfall ist es vorteilhaft, wenn das Thermoelement im Wesentlichen parallel zur Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung verläuft, d.h. parallel einer Verbindungslinie ihrer beiden Stirnseiten bzw. parallel zur Rohrmittelachse der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung.
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Die Temperaturmessung durch das Thermoelement erfolgt durch seinen Messabschnitt, der beispielsweise in seiner Spitze liegen kann. Um eine präzise Temperaturbestimmung zu fördern, ist es in manchen Ausführungsformen vorteilhaft, wenn ein Vorspannmittel zum spaltfreien Andrücken eines Messabschnitt des Thermoelements auf den zu beheizenden Gegenstand vorhanden ist. Bevorzugt ist dieses Vorspannmittel so ausgeführt, dass eine Vorspannung bei sämtlichen einstellbaren Innendurchmessern der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung vorhanden ist.
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Dies kann man insbesondere dadurch erreichen, dass das Vorspannmittel ein M-förmiges, vorzugsweise aus einem Flachmaterial geformtes, Federelement ist, dessen äußere Schenkel an einander gegenüberliegenden Randabschnitten des Schlitzes so gelagert sind, dass bei einer Verringerung der Schlitzbreite die Position des Minimums in der Mitte des M nach unten wandert. Bei dieser Ausführungsform wird dementsprechend bei einer Verringerung der Schlitzbreite und somit beim Aufspannen der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung der Anpressdruck erhöht.
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Alternativ dazu ist es aber auch möglich, dass das Vorspannmittel mindestens eine sich von einem Rand des Schlitzes ausgehend in den Schlitz hinein erstreckendes, zungenförmiges Federelement ist, wobei vorzugsweise der Abstand dieses Federelements von einer Mittelachse der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung in Erstreckungsrichtung des Federelements variiert. Dies führt dann dazu, dass durch diese Abstandsvariation auch die Andruckkraft in Abhängigkeit von der Breite des Schlitzes relativ frei einstellbar ist.
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Um die Position des Thermolements auch hinsichtlich seiner Länge reproduzierbar einstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Thermoelement mit einem Fixierelement zumindest hinsichtlich seiner Position in Erstreckungsrichtung fixiert ist.
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Wenn die Vertiefung zumindest abschnittsweise breiter ausgeführt ist als der in dem entsprechenden Abschnitt der Vertie-fung geführte Abschnitt des Thermoelements, wird erreicht, dass Relativbewegungen zwischen Thermoelement und Wärmeleit-körper beim Spannen und Entspannen aufgenommen werden können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Thermoelement den Schlitz wenigstens einmal überquert. Bevorzugt ist es dabei, wenn das Thermoelement den Schlitz unter einem Winkel zwischen 15° und 165°, vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 30° und 150° und höchst vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 45° und 135° überquert.
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Grundsätzlich kann ein Überqueren des Schlitzes durch die Formgebung des Thermoelements oder die Formgebung des Schlitzes ermöglicht werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Schlitz mindestens einen Abschnitt aufweist, der abweichend von der Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung verläuft. Mit anderen Worten sind die Ränder des Schlitzes nicht mehr gerade, sondern bilden eine Art Verzahnung aus.
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Typischerweise wird in diesem Abschnitt dann der Schlitz von dem Thermoelement überquert werden. In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform verlaufen auf beiden Seiten des Thermoelements Abschnitte des Schlitzes, und zwar in einer besonders bevorzugten Ausführungsform so, dass auf beiden Seiten des Thermoelements Abschnitte des Schlitzes parallel zum Thermoelement verlaufen.
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Wenn in solchen Konfigurationen auf beiden Seiten des Schlitzes Abschnitte einer oder mehrerer Vertiefungen für die Aufnahme von Abschnitten des Thermoelements angeordnet sind wird es möglich, durch das Spannen der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung die Aufnahme des Thermoelements in die Führung zu erreichen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, näher erläutert. Es zeigt:
- 1: Ein erstes Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung;
- 2a: ein zweites Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung;
- 2b: eine Ausschnittsvergrößerung aus 2a;
- 2c: die rohrförmige elektrische Heizvorrichtung aus 2a, gesehen von oben;
- 2d: eine Ausschnittsvergrößerung aus 2c;
- 3a: ein drittes Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung;
- 3b: eine Ausschnittsvergrößerung aus 3a;
- 3c: die rohrförmige elektrische Heizvorrichtung aus 3a, gesehen von oben;
- 3d: eine Ausschnittsvergrößerung aus 3c;
- 4a: ein viertes Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung;
- 4b: eine Ausschnittsvergrößerung aus 4a;
- 4c: die rohrförmige elektrische Heizvorrichtung aus 4a, gesehen von oben;
- 4d: eine Ausschnittsvergrößerung aus 4c;
- 5a: ein fünftes Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung;
- 5b: eine Ausschnittsvergrößerung aus 5a;
- 5c: die rohrförmige elektrische Heizvorrichtung aus 5a, gesehen von oben;
- 5d: eine Ausschnittsvergrößerung aus 5c;
- 6a: ein sechstes Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung;
- 6b: eine Ausschnittsvergrößerung aus 6a;
- 6c: die rohrförmige elektrische Heizvorrichtung aus 6a, gesehen von oben;
- 6d: eine Ausschnittsvergrößerung aus 6c;
- 7: ein siebtes Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung;
- 8: ein achtes Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung,
- 9: ein neuntes Ausführungsbeispiel einer rohrförmigen elektischen Heizvorrichtung,
- 10a: die Lage eines Thermoelements in einer Ausnehmung in einer ersten Spannposition einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung;
- 10b: die Lage des Thermoelements in einer Ausnehmung in einer zweiten Spannposition einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung; und
- 10c: die Lage des Thermoelements in einer Ausnehmung in einer dritten Spannposition einer rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung.
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1 zeigt eine rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 100, die einen rohrförmigen Wärmeleitkörper 110 mit einem Rohrmantel 111 und einem Rohrinnenraum 112 zur Aufnahme eines zu beheizenden Körpers aufweist. Der rohrförmige Wärmeleitkörper 110 wird durch eine Rohrwendelpatrone 120 beheizt, die mäandrierend und mit unterschiedlichen Windungsdichten in eine in den rohrförmigen Wärmeleitkörper 110 eingebrachte Nut eingelegt ist. Der rohrförmige Wärmeleitkörper 110 weist ferner einen den Rohrmantel von seiner einen Stirnseite 113 zu seiner anderen Stirnseite 114 hin durchsetzenden Schlitz 130 auf.
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Der Schlitz 130 weist in der in 1 gezeigten rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 100 Abschnitte 131 auf, deren Verlaufsrichtung von der Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 100 abweichen und Abschnitte 132,133 auf, welche mit einem Versatz zueinander parallel zur Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 100 verlaufen. Dementsprechend sind die Ränder des Schlitzes 130 nicht gerade, sondern weisen Vorsprünge 134 und zu den Vorsprüngen korrespondierende Ausnehmungen 135 auf, welche beim Spannen der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 100 ineinandergreifen.
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Schließlich weist rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 100 auch noch ein Thermoelement 140 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel benachbart zum Schlitz fast vollständig in einer als weitere Nut ausgeführten Vertiefung 115 des rohrförmigen Wärmeleitkörpers 110 geführt ist und im Wesentlichen parallel zur durch die Rohrachse A vorgegebene Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 100 verläuft, wobei Abschnitte der als Nut ausgeführten Vertiefung 115 parallel zu Abschnitten des Schlitzes 130 verlaufen. Allerdings ist die in 1 nicht sichtbare Messspitze des Thermoelements 140 durch eine in der 1 nicht sichtbare Bohrung im rohrförmigen Wärmeleitkörper 110 hindurch zum Rohrinnenraum 112 hingeführt, so dass sie, wenn der zu beheizende Körper in den Rohrinnenraum 112 eingeführt ist, an diesem anliegt.
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Um die exakte Positionierung der Messspitze zu gewährleisten, ist das Thermoelement 140 mit einem Fixierelement 141, das am Thermoelement 140 angeordnet ist und seinen Querschnitt lokal erhöht insbesondere hinsichtlich seiner Position in Erstreckungsrichtung dadurch fixiert, dass das Fixierelement in eine lokale Erweiterung 115a der als Nut ausgeführten Vertiefung 115, in die das Thermoelement 140 eingelegt ist, eingebracht ist. Das Fixierelement 141 kann beispielsweise eine Hülse sein, in die das Thermoelement 140 eingeschoben wird und dann beispielsweise mit einer Schraube fixiert wird. Auf diese Weise kann das Thermoelement 140 im Bedarfsfall einfach durch Lösen der Schraube, Herausziehen und anschließendes Einführen und Verschrauben eines neuen Thermoelements 140 ausgetauscht werden.
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Man erkennt unmittelbar, dass das so angeordnete Thermoelement 140 definiert positioniert und vor Beschädigung geschützt ist, auch wenn sich die Breite b des Schlitzes 130 ändert.
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Die 2a bis 2d zeigen eine rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 200, die ebenfalls einen rohrförmigen Wärmeleitkörper 210 mit einem Rohrmantel 211 und einem Rohrinnenraum 212 zur Aufnahme eines zu beheizenden Körpers aufweist. Der rohrförmige Wärmeleitkörper 210 wird durch eine Rohrwendelpatrone 220 beheizt, die mäandrierend und mit unterschiedlichen Windungsdichten in eine in den rohrförmigen Wärmeleitkörper 210 eingebrachte Nut eingelegt ist. Der rohrförmige Wärmeleitkörper 210 weist ferner einen den Rohrmantel von seiner einen Stirnseite 213 zu seiner anderen Stirnseite 214 hin durchsetzenden Schlitz 230 auf, der aber gerade und über seine gesamte Länge hinweg parallel zur durch die Rohrachse A vorgegebenen Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 200 verläuft.
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Das Thermoelement 240 der rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 200 ist mit seinen Abschnitten 242,244 in zwei als Nut ausgeführten Vertiefungen 215, 216 aufgenommen, wobei die als Nut ausgeführten Vertiefungen 215, 216 benachbart zum Schlitz und im Wesentlichen parallel zur durch die Rohrachse A vorgegebene Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 200 verlaufen. Auf diese Weise ist eine definierte Position des Thermoelements 240 vorgegeben.
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Allerdings ist das Thermoelement 240 so geformt, dass es auch Abschnitte 243,245 aufweist, in denen das Thermoelement 240 im Bereich des Schlitzes 230 verläuft bzw. diesen überquert, was insbesondere für den Abschnitt 245 mit der Messspitze des Thermoelements 240 gilt. Diese kann dann durch den Schlitz 230 zur Anlage an dem zu beheizende Körper, wenn dieser in den Rohrinnenraum 212 eingeführt ist, gebracht werden.
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Um die exakte Positionierung der Messspitze zu gewährleisten, ist wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 genauer beschrieben ist das Thermoelement 240 mit einem Fixierelement 241, das am Thermoelement 240 angeordnet ist und seinen Querschnitt lokal erhöht insbesondere hinsichtlich seiner Position in Erstreckungsrichtung dadurch fixiert, dass das Fixierelement 241 in eine lokale Erweiterung 215a der als Nut ausgeführten Vertiefung 215, in die das Thermoelement 240 eingelegt ist, eingebracht ist.
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Ein wichtiges konstruktives Detail für diese Ausführungsform ist in der 2d zu entnehmen. Beim Spannen der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 200 ändert sich nämlich der Abstand a zwischen dem Rand des Schlitzes 230, der den als Nut ausgeführten Vertiefungen 215,216 gegenüber liegt und dem Thermoelement 240. Daher muss die Breite b des Schlitzes 230 so groß gewählt sein, dass bei auch maximaler Spannung das Thermoelement 240 nicht verformt wird.
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Die 3a bis 3d zeigen eine rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 300, die wieder einen rohrförmigen Wärmeleitkörper 310 mit Rohrmantel 311 und Rohrinnenraum 312 zur Aufnahme eines zu beheizenden Körpers aufweist, wobei der rohrförmige Wärmeleitkörper 310 durch eine Rohrwendelpatrone 320 beheizt wird, die mäandrierend und mit unterschiedlichen Windungsdichten in eine in den rohrförmigen Wärmeleitkörper 310 eingebrachte Nut eingelegt ist.
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Der den rohrförmigen Wärmeleitkörper 310 von der einen Stirnseite 313 zur anderen Stirnseite 314 des Rohrmantels 311 hin durchsetzenden Schlitz 330 weist, wie der Schlitz 130 im Ausführungsbeispiel gemäß 1, Abschnitte 331 auf, deren Verlaufsrichtung von der Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 300 abweichen und Abschnitte 332,333 auf, welche mit einem Versatz zueinander parallel zur Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 300 verlaufen. Dementsprechend sind die Ränder des Schlitzes 330 nicht gerade, sondern weisen Vorsprünge 334 und zu den Vorsprüngen korrespondierende Ausnehmungen 335 auf, welche beim Spannen der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 300 ineinander greifen.
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Das Thermoelement 340 der rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 300 verläuft geradlinig und ist mit seinen Abschnitten 342,344 in zwei als Nut ausgeführten Vertiefungen 315, 316 aufgenommen, wobei die als Nut ausgeführten Vertiefungen 315, 316 beide benachbart zum Schlitz und im Wesentlichen parallel zur durch die Rohrachse A vorgegebene Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 300 verlaufen. Auf diese Weise ist eine definierte Position des Thermoelements 340 vorgegeben.
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Wegen der Formgebung des Schlitzes 330 weist das Thermoelement 340 jedoch auch Abschnitte 343,345 auf, in denen das Thermoelement 340 im Bereich des Schlitzes 330 verläuft bzw. diesen überquert, was insbesondere für den Abschnitt 345 mit der Messspitze des Thermoelements 340 gilt. Diese kann dann durch den Schlitz 330 zur Anlage an dem zu beheizende Körper, wenn dieser in den Rohrinnenraum 312 eingeführt ist, gebracht werden.
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Um die exakte Positionierung der Messspitze zu gewährleisten, ist wie bereits oben beschrieben ist das Thermoelement 340 wieder mit einem Fixierelement 341, das am Thermoelement 340 angeordnet ist und seinen Querschnitt lokal erhöht insbesondere hinsichtlich seiner Position in Erstreckungsrichtung dadurch fixiert, dass das Fixierelement 341 in eine lokale Erweiterung 315a der als Nut ausgeführten Vertiefung 315, in die das Thermoelement 340 eingelegt ist, eingebracht ist.
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Ein wichtiges konstruktives Detail für diese Ausführungsform ist in der 3d zu entnehmen. Auch beim Spannen der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 300 ändert sich nämlich der Abstand a zwischen dem Rand des Schlitzes 330, der den als Nut ausgeführten Vertiefungen 315,316 gegenüber liegt und dem Thermoelement 340. Daher muss die Breite b des Schlitzes 330 so groß gewählt sein, dass bei auch maximaler Spannung das Thermoelement 340 nicht verformt wird.
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Die 4a bis 4d zeigen eine rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 400, die ebenfalls einen rohrförmigen Wärmeleitkörper 410 mit Rohrmantel 411 und Rohrinnenraum 412 zur Aufnahme eines zu beheizenden Körpers aufweist, wobei der rohrförmige Wärmeleitkörper 410 durch eine Rohrwendelpatrone 420 beheizt wird, die mäandrierend und mit unterschiedlichen Windungsdichten in eine in den rohrförmigen Wärmeleitkörper 410 eingebrachte Nut eingelegt ist.
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Der den rohrförmigen Wärmeleitkörper 410 von der einen Stirnseite 413 zur anderen Stirnseite 414 des Rohrmantels 411 hin durchsetzende Schlitz 430 weist, ähnlich wie der Schlitz 330, Abschnitte 431 auf, deren Verlaufsrichtung von der Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 400 abweichen und Abschnitte 432,433,434 auf, welche mit einem Versatz zueinander parallel zur Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 400 verlaufen. Die Abschnitte 431, deren Verlaufsrichtung von der Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 400 abweicht, verlaufen hier aber im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 400.
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Dementsprechend sind auch die Ränder des Schlitzes 430 nicht gerade, sondern weisen Vorsprünge 434 und zu den Vorsprüngen korrespondierende Ausnehmungen 435 auf, welche beim Spannen der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 400 ineinander greifen.
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Das Thermoelement 440 der rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 400 verläuft geradlinig und ist mit seinen Abschnitten 442,443,444,445,446 jeweils in Vertiefungen 415,416,417,418, 419 aufgenommen, die jeweils benachbart zum Schlitz 430 und im Wesentlichen parallel zur durch die Rohrachse A vorgegebene Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 400 verlaufen. Die Vertiefungen 416,417 und 418 sind hier aber als Stufen ausgeführt, die den jeweils an den Schlitz 430 angrenzenden Bereich des zugehörigen Vorsprungs 434 absenken. Bei gespanntem rohrförmigem Wärmeleitkörper 410 ist dadurch das Thermoelement 440 fast über seine ganze Länge hinweg in einer passgenauen Nut oder in einer breiteren, durch die Stufen gebildeten Nut gelagert.
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Wegen der Formgebung des Schlitzes 430 weist das Thermoelement 440 jedoch auch Abschnitte auf, in denen das Thermoelement 440 den Schlitzes 430 überquert. Insbesondere kann der Abschnitt 447 mit der Messspitze des Thermoelements 440 durch den Schlitz 430 hindurch zur Anlage an dem zu beheizende Körper, wenn dieser in den Rohrinnenraum 412 eingeführt ist, gebracht werden.
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Um die exakte Positionierung der Messspitze zu gewährleisten, ist auch in diesem Ausführungsbeispiel wieder das Thermoelement 440 wieder mit einem Fixierelement 441, das am Thermoelement 440 angeordnet ist und seinen Querschnitt lokal erhöht insbesondere hinsichtlich seiner Position in Erstreckungsrichtung dadurch fixiert, dass das Fixierelement 441 in eine lokale Erweiterung 415a der als Nut ausgeführten Vertiefung 415, in die das Thermoelement 440 eingelegt ist, eingebracht ist.
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Besonders zu erwähnen ist hier noch die Ausgestaltung der Vertiefung 419, in der der Endbereich des Thermoelements 440 mit der Messspitze aufgenommen ist. Die Vertiefung 419 ist als Nut ausgeführt, wobei die Nut im Bereich der Messspitze durchbrochen ist, d.h. keinen Boden aufweist, so dass sie mit dem zu beheizenden Gegenstand in Anlage gebracht werden kann, wenn dieser in den Rohrinnenraum 412 des rohrförmigen Wärmeleitkörpers 410 eingeführt ist. In diesem Bereich ist zudem durch einen Einschnitt 419a eine thermische Isolierung vom rohrförmigen Wärmeleitkörper 410 herbeigeführt, was sich positiv auf die an der gewünschten Stelle erzielte Messgenauigkeit auswirkt.
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Wie in der Detaildarstellung der 4d angedeutet ist, bewegt sich in dieser Ausführungsform das Thermoelement 430 auf den als Stufen ausgeführten Vertiefungen, eine Verformung beim Spannen ist sicher ausgeschlossen.
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Die rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtungen 500 bzw. 600 bzw. 800, die nun anhand der 5a bis 5d bzw. 6a bis 6d bzw. 8a bis d näher erläutert werden, sind Varianten der in den 4a bis 4d gezeigten elektrischen Heizvorrichtung 400, die insbesondere einen zusätzlichen Außenmantel 550 bzw. 650 bzw. 850 aufweisen, der ebenfalls geschlitzt ist und einen Vorsprung 551 bzw. 651 bzw. 851 aufweisen, der das Thermoelement 540 bzw. 640 bzw. 840 in der als Nut ausgeführten Vertiefung 515 bzw. 615 bzw. 815 von oben fixiert. Zur Verankerung des Außenmantels 550 bzw. 650 bzw. 850 tragen Laschen 552,553 bzw. 652,653 bzw. 852,853 bei, die in Ausnehmungen im rohrförmigen Wärmeleitkörper 510 bzw. 610 bzw. 810 eingreifen.
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Der Aufbau der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtungen 500 bzw. 600 bzw. 800 unterhalb des Außenmantels 550 bzw. 650 bzw. 850 ist identisch zu dem der elektrischen Heizvorrichtung 400, auf deren Beschreibung insoweit verwiesen wird, wobei die für auch in den 5a bis 5d bzw. 6a bis 6d bzw. 8a bis 8d sichtbaren Merkmale, insbesondere die rohrförmigen Wärmeleitkörper 510,610,810 mit Schlitz 530,630,830 und die Thermoelemente 540,640,840 Bezugszeichen verwendet werden, die sich in den 5a bis 5d durch Addition von einhundert, in den 6a bis 6d durch Addition von zweihundert und in den 8a bis 8d durch Addition von vierhundert aus den Bezugszeichen der 4a bis 4d ergeben.
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Im Zusammenhang mit den in den 5a bis 5d sowie 8a bis 8d gezeigten elektrischen Heizvorrichtungen 500,800 ist besonders auf die Vorspannmittel 560,860 hinzuweisen, die jeweils als ein M-förmiges, aus einem Flachmaterial geformtes Federelement realisiert sind, dessen äußere Schenkel 561,562 bzw. 861,862 an einander gegenüberliegenden Randabschnitten 530a,530b bzw. 830a,830b des Schlitzes 530 bzw. 830 so gelagert sind, dass bei einer Verringerung der Schlitzbreite b die Position des Minimums 563,863 in der Mitte des M nach unten wandert und somit die Messspitze des Thermoelements 540, 840 fester in Richtung auf den Rohrinnenraum 512,812 des rohrförmigen Wärmeleitkörpers 510,810 drückt, so dass das Thermoelement 540,840 vorgespannt ist.
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Die in den 8a bis 8d gezeigte elektrische Heizvorrichtung 800 unterscheidet sich von der elektrischen Heizvorrichtung 500 aus den 5a bis 5d dadurch, dass die elektrische Heizvorrichtung 800 ein Spannmittel 870, das als Spannschieber ausgeführt ist, aufweist. Der Spannschieber wirkt mit Vorsprüngen 854,855 des Außenmantels 850 zusammen, welche in Ausnehmungen 871,872 des Spannschiebers eingreifen, deren Abstand voneinander in Verlaufsrichtung der elektrischen Heizvorrichtung 800 abnimmt. Dementsprechend kann durch Verschieben des als Spannschieber ausgeführten Spannmittels 870 die Breite b des Schlitzes 830 verringert und vergrößert werden.
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Auch die in den 6a bis 6d gezeigte elektrische Heizvorrichtung 600 hat Vorspannmittel 660,661, so dass das Thermoelement 640 vorgespannt ist. Hier sind die Vorspannmittel 660,661 jedoch sich von jeweils einem Rand des Schlitzes des Außenmantels 650 ausgehend in den Schlitz 630 hinein erstreckende, zungenförmige Federelemente, deren Abstand von einer Mittelachse A der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 600 in Erstreckungsrichtung des Federelements variiert.
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Auch 7 zeigt eine rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 700 mit einem rohrförmigen Wärmeleitkörper 710, der einen Rohrmantel 711 und einen Rohrinnenraum 712 zur Aufnahme eines zu beheizenden Körpers aufweist. Der rohrförmige Wärmeleitkörper 710 wird wieder durch eine Rohrwendelpatrone 720 beheizt, die auf dieselbe Weise wie in 1 in eine in den rohrförmigen Wärmeleitkörper 710 eingebrachte Nut eingelegt ist. Der rohrförmige Wärmeleitkörper 710 weist ferner einen den Rohrmantel 711 von seiner einen Stirnseite 713 zu seiner anderen Stirnseite 714 hin durchsetzenden Schlitz 730 auf, welcher gerade und parallel zur Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 700 verläuft.
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Schließlich weist rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 700 auch noch ein Thermoelement 740 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel benachbart zum Schlitz 730 fast vollständig in einer als weitere Nut ausgeführten Vertiefung 715 des rohrförmigen Wärmeleitkörpers 710 geführt ist. Der Verlauf dieser Nut ist im Wesentlichen frei wählbar; zwar verläuft der anschlussseitige Abschnitt der als Nut ausgeführten Vertiefung 715 parallel zu einem Abschnitt des Schlitzes 730, auch dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Allerdings ist die in 7 nicht sichtbare Messspitze des Thermoelements 740 durch eine in der 7 nicht sichtbare Bohrung im rohrförmigen Wärmeleitkörper 710 hindurch zum Rohrinnenraum 712 hingeführt, so dass sie, wenn der zu beheizende Körper in den Rohrinnenraum 712 eingeführt ist, an diesem anliegt.
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Um die exakte Positionierung der Messspitze zu gewährleisten, ist das Thermoelement 740 mit einem Fixierelement 741, das am Thermoelement 740 angeordnet ist und seinen Querschnitt lokal erhöht insbesondere hinsichtlich seiner Position in Erstreckungsrichtung dadurch fixiert, dass das Fixierelement in eine lokale Erweiterung 715a der als Nut ausgeführten Vertiefung 715, in die das Thermoelement 740 eingelegt ist, eingebracht ist. Das Fixierelement 741 wie z.B. oben im Zusammenhang mit 1 diskutiert wurde ausgeführt sein. Allerdings kann bei der Ausführungsform gemäß 7 auch die von einer Geraden abweichende Form der als Nut ausgeführten Vertiefung 715, in die das Thermoelement 740 eingelegt ist, eine Fixierung von dessen Position in Erstreckungsrichtung gewährleisten.
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Anhand der in 9 dargestellten rohrförmigen elektrische Heizvorrichtung 900 mit einem rohrförmigen Wärmeleitkörper 910, der einen Rohrmantel 911 und einen Rohrinnenraum 912 zur Aufnahme eines zu beheizenden Körpers aufweist, soll insbesondere verdeutlicht werden, dass für eine Spanbarkeit der elektrischen Heizvorrichtung 900 nicht zwingend ein durchgehend von einer Stirnseite 913 zur anderen Stirnseite 914 verlaufender Schlitz erforderlich ist.
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Der rohrförmige Wärmeleitkörper 910 wird wieder durch eine Rohrwendelpatrone 920 beheizt, die auf dieselbe Weise wie in 1 in eine in den rohrförmigen Wärmeleitkörper 910 eingebrachte Nut eingelegt ist. Der rohrförmige Wärmeleitkörper 910 weist hier aber zwei Schlitze 930a,930b auf die derart angeordnet sind, dass in der durch die Rohrmittelachse A vorgegebenen Erstreckungsrichtung der rohrförmigen elektrischen Heizvorrichtung 900 an jeder Stelle wenigstens ein Abschnitt wenigstens eines Schlitzes 930a,930b im Rohrmantel 911 vorhanden ist, so dass die rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 900 spannbar ist. Natürlich kann man auch mehr als zwei Schlitze verwenden, die sich vorzugsweise zumindest ein wenig überlappen, so dass an einigen Stellen des Rohrmantels auf dessen Umfangslinie mehr als ein Schlitz liegt, um dies zu erreichen.
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Schließlich weist rohrförmige elektrische Heizvorrichtung 900 auch noch ein Thermoelement 940 auf, das in diesem Ausführungsbeispiel benachbart zum Schlitz 930a,930b fast vollständig in einer als weitere Nut ausgeführten Vertiefung 915 des rohrförmigen Wärmeleitkörpers 910 geführt ist. Der Verlauf dieser Nut ist im Wesentlichen frei wählbar; zwar verläuft der anschlussseitige Abschnitt der als Nut ausgeführten Vertiefung 915 parallel zu einem Abschnitt des Schlitzes 930b, auch dies ist aber nicht zwingend erforderlich.
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Allerdings ist die in 9 nicht sichtbare Messspitze des Thermoelements 940 durch eine in der 9 nicht sichtbare Bohrung im rohrförmigen Wärmeleitkörper 910 hindurch zum Rohrinnenraum 912 hingeführt, so dass sie, wenn der zu beheizende Körper in den Rohrinnenraum 912 eingeführt ist, an diesem anliegt.
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Um die exakte Positionierung der Messspitze zu gewährleisten, ist das Thermoelement 940 mit einem Fixierelement 941, das am Thermoelement 940 angeordnet ist und seinen Querschnitt lokal erhöht insbesondere hinsichtlich seiner Position in Erstreckungsrichtung dadurch fixiert, dass das Fixierelement in eine lokale Erweiterung 915a der als Nut ausgeführten Vertiefung 915, in die das Thermoelement 940 eingelegt ist, eingebracht ist. Das Fixierelement 941 wie z.B. oben im Zusammenhang mit 1 diskutiert wurde ausgeführt sein.
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Die 10a bis 10c verdeutlichen schematisch, wie sich ein frei in eine in einen rohrförmigen Wärmeleitkörper 1010 mit Schlitz 1030 eingebrachte Vertiefung 1015 eingelegter Abschnitt eines Thermoelements 1040 in der Vertiefung 1015 bewegt, wenn der Wärmeleitkörper 1010 gespannt wird, was mit sich bringt, dass sich die Breite b des Schlitzes reduziert.
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Bezugszeichenliste
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- 100,200,300,400,500,600,700, 800,900
- elektrische Heizvorrichtung
- 110,210,310,410,510,610,710, 810,910,1010
- Wärmeleitkörper
- 111,211,311,411,511,611,711, 811,911
- Rohrmantel
- 112,212,312,412,512,612,712, 812,912
- Rohrinnenraum
- 113,114,213,214,313,314,413, 414,513,514,613,614,713,714, 813,814,913,914
- Stirnseite
- 115,215,216,315,415,416,417,418, 419,515,615,715,815,915,1015
- Vertiefung
- 115a,215a,315a,415a,515a, 615a, 715a,815a,915a
- Erweiterung
- 120,220,320,420,520,620,720, 820,920
- Rohrwendelpatrone
- 130,230,330,430,530,630,730, 830,930a,930b,1030
- Schlitz
- 131,132,133,242,243,244,245,331, 332,333,431,432,433,731,732,733
- Abschnitt
- 134,234,334,434,734
- Vorsprung
- 135,235,335,435,735
- Ausnehmung
- 140,240,340,440,540,640,740,840, 940,1040
- Thermoelement
- 141,241,341,441,541, 641,741, 841,941
- Fixierelement
- 419a
- Einschnitt
- 442,443,444,445,446,447
- Abschnitt
- 530a,530b,830a,830b
- Randabschnitt
- 550,650,850
- Außenmantel
- 551,651,851
- Vorsprung
- 552,553,652,653,852,853
- Lasche
- 561,562,861,862
- Schenkel
- 563,863
- Minimum
- 560,660,661,860
- Vorspannmittel
- 854,855
- Vorsprung
- 870
- Spannmittel
- 871,872
- Ausnehmung
- A
- Achse
- b
- Breite
- a
- Abstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202020102066 U1 [0003]
- DE 202011003451 U1 [0003]
- DE 20015016 U1 [0004]
