DE19731213A1

DE19731213A1 - Verfahren zur Herstellung eines Heizelements

Info

Publication number: DE19731213A1
Application number: DE19731213A
Authority: DE
Inventors: Egan Villringer
Original assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Current assignee: Mold Masters 2007 Ltd
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1997-07-21
Publication date: 1998-02-26
Also published as: CA2183722C; JPH1092558A; EP0825801B1; EP0825801A1; DE69731042D1; US5644835A; DE69731042T2; CA2183722A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft langgestreckte, elektrische Heizelemente und insbesondere be trifft sie ein Verfahren zur Herstellung derartiger Heizelemente mit akkuraten einheitli chen Widerstandswerten.

Langgestreckte elektrische Heizelemente werden auf dem Gebiet des Spritzgießens allgemein verwandt, indem sie einheitlich in den beheizten Düsen eingebaut sind. Ein Beispiel ist in dem US-Patent mit der Nr. 5,282,735 der Anmelderin gezeigt, das am 1. Februar 1994 erlassen wurde. Es ist allgemein bekannt, langgestreckte elektrische Heizelement herzustellen durch Einpassen eines schraubenförmigen Wider standsdrahtes in einem pulverförmigen, isolierenden Material innerhalb eines äußeren Gehauses. Wie in dem US-Patent mit der Nr. 1,367,341 von Abbott gezeigt, das am 1. Februar 1921 erlassen wurde, ist es auch bekannt, die inneren Enden der Zufüh rungsdrahte an einander entgegengesetzten Enden eines gewundenen Wider standsdrahtes anzuschließen. Einige hochqualitative Mehrkammeranwendungen ma chen es notwendig, daß alle unterschiedlichen Düsen in dem System die gleiche Temperatur aufweisen. Allerdings weisen die mit den herkömmlichen Verfahren her gestellten Heizelemente Widerstandsabweichungen von bis zu ± 5 bis 10% auf. Dies ist nicht genau genug, um eine ausreichende einheitliche Temperatur für die Düsen für viele Anwendungsfalle zur Verfügung zu stellen, was dazu führt, daß separate Temperatursteuerstationen für jede Düse in dem System vorzusehen sind. Dies weist dadurch Nachteile auf, daß dies einerseits kostenintensiver ist und andererseits auch Fehlfunktionen aufweisen kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, zumindest teilweise die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden durch Angeben eines Verfahrens zur Herstellung langgestreckter elektrischer Heizelemente mit akkuraten einheitlichen elektrischen Widerständen.

Aus diesem Grunde gibt gemäß einem ihrer Aspekte die Erfindung ein Verfahren an zur Herstellung eines langgestreckten elektrischen Heizelements mit einem Wider standsdraht, der sich zwischen zwei Leitungsstiften erstreckt, die jeweils in einem äu ßeren Gehäuse von einem isolierenden Pulver umgeben sind. Der Widerstandsdraht weist einen schraubenförmigen Abschnitt auf, der sich zwischen zwei gewundenen Abschnitten an jedem Ende erstreckt. Jeder der Leitungsstifte ist mit einem Gewinde versehen, um an seinem inneren Ende angrenzend einen Gewindeabschnitt zur Ver fügung zu stellen. Der Gewindeabschnitt des einen Leitungsstiftes ist in den gewun denen Abschnitt an einem Ende des Widerstandsdrahtes eingeschraubt, um den Wi derstandsdraht an diesen Leitungsstift anzuschließen. Der Gewindeabschnitt des an deren Leitungsstiftes ist in den gewundenen Abschnitt des anderen Endes des Wi derstandsdrahtes eingeschraubt, um das andere Ende des Widerstandsdrahtes an den anderen Leitungsstift anzuschließen, und der eng gewundene Widerstandsdraht ist zwischen den zwei Leitungsstiften gespannt, um den schraubenförmigen Abschnitt auszubilden. Die äußeren Enden der Leitungsstifte sind an eine Widerstandsanzeige vorrichtung angeschlossen, um den effektiven elektrischen Widerstand des schrau benförmigen Abschnittes des Widerstandsdrahtes zwischen den Leitungsstiften anzu zeigen. Einer dieser Leitungsstifte ist relativ zu dem anderen der Leitungsstifte ge dreht, um den effektiven elektrischen Widerstand des schraubenförmigen Wider standsdrahtes zwischen den Leitungsstiften auf einen vorbestimmten Wert einzustel len. Der mit den zwei angeschlossenen Leitungsstiften versehene Widerstandsdraht ist in einem äußeren zylinderförmigen Gehäuse montiert, das des weiteren den schraubenförmigen Abschnitt auf eine vorbestimmte Länge dehnt. Das äußere Ge häuse wird dann mit einem pulverförmigen isolierenden Material befüllt, um den Wi derstandsdraht und die Gewindeabschnitte der Führungsstifte zu umgeben. Das Ge häuse wird dann zusammengedrückt, um das pulverförmige isolierende Material um den Widerstandsdraht zu verdichten.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be schreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Abschnittes eines vollständig hergestellten Heizelementes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 zeigt die Art und Weise, wie der schraubenförmige Widerstandsdraht zwi schen den zwei Leitungsdrähten montiert ist, die an ein Ohmmeter ange schlossen sind und dann für die Einstellung des Widerstands gedreht wer den; und

Fig. 3 bis 7 sind Teilquerschnitte zur Darstellung der weiteren angewandten Schrittse quenzen bei der Herstellung des Heizelementes.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie in der Fig. 1 zu sehen, weist das vollständig hergestellte Heizelement 10 einen schraubenförmigen Widerstandsdraht 12 auf, der sich zwischen ersten und zweiten Leitungsstiften 14 und 16 erstreckt. Die Leitungsstifte 14 und 16 weisen äußere En den 18 und 20, innere Enden 22 und 24, sowie Gewindeabschnitte 26 und 28 auf, die an den inneren Enden 22 und 24 angrenzend angeordnet sind.

Der Widerstandsdraht enthält gewundene Abschnitte 30 und 32, die sich von seinen Enden 34 und 36 aus erstrecken, sowie einen schraubenförmigen Abschnitt 38, der sich zwischen den gewundenen Abschnitten 30 und 32 erstreckt. Der Widerstands draht 12 sowie die Gewindeabschnitte 26 und 28 der Leitungsstifte 14 und 16 sind von einem verdichteten isolierenden Pulver 40 umgeben, wie z. B. Magnesiumoxid und zwar innerhalb eines langgestreckten zylinderförmigen äußeren Gehäuses 42 das aus einem geeigneten Material, wie z. B. aus Stahl, ausgebildet ist. Der Wider standsdraht 12 weist einen geringen Durchmesser auf mit ausreichendem Wider stand, um ausreichend Wärme mittels des durch ihn fließenden Stromes zu erzeugen.

Nun wird auf die Fig. 2 bis 7 Bezug genommen, um das Verfahren zur Herstellung der Heizelemente 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu be schreiben. Der Widerstandsdraht 12 besteht aus einer Chrom-Nickel-Legierung und ist in einer engen Wicklung 44 mit einem vorbestimmten Durchmesser gewickelt. Die Leitungsstifte 14 und 16 bestehen aus Stahl und weisen Gewindeabschnitte 26 und 28 mit einem Durchmesser auf, der zu der Innenseite der Wicklung 44 des Wider standsdrahtes 12 paßt. Selbstverständlich führt dieser relativ große Durchmesser da zu, daß nur wenig Hitze erzeugt wird, wenn der Strom durch die Leitungsstifte 14 und 16 fließt. Die Größe der Gewinde selbst ist allerdings passend zur Größe des Wider standsdrahtes 12, der von diesen aufzunehmen ist. Einer der Führungsstifte 14 ist an seinem äußeren Ende 18 mit einem Haken 46 versehen.

Wie in Fig. 2 zu sehen, sind die Gewindeabschnitte 26 und 28 der Führungsstifte 14 und 16 zuerst in die gewundenen Abschnitte 30 und 32 des Widerstandsdrahtes 12 weit entfernt genug eingeschraubt, um die Leitungsstifte 14 und 16 sicher an den Wi derstandsdraht 12 anzuschließen. Wie oben bereits bemerkt, paßt die Größe des Wi derstandsdrahtes 12 zur Größe der Gewinde und paßt die Größe der Gewindeab schnitte 26 und 28 zur Größe der gewundenen Abschnitte 30 und 32 des Wider standsdrahtes 12, wobei genügend Reibung vorhanden ist, um diese an Ort und Stelle zu halten, diese aber dennoch gedreht werden können. Anschließend werden die Führungsstifte 14 und 16 weiter weggezogen, um den gewundenen Wider standsdraht 12 zu dehnen und um den schraubenförmigen Abschnitt 38 zu bilden sowie mit Leitungsdrähten 48, die Krokodilklemmen 50 aufweisen, an eine Wider standsanzeigevorrichtung oder an ein Ohmmeter 52 angeschlossen. Einer oder beide der Leitungsstifte 14 und 16 wird dann manuell bezüglich zu dem anderen der Lei tungsstifte 14 und 16 rotiert, um den schraubenförmigen Abschnitt 38 des Wider standsdrahtes 12 zu verlängern oder zu verkürzen, um den effektiven elektrischen Widerstand des Widerstandsdrahts 12 zwischen den zwei Leitungsstiften 14 und 16 einzustellen und diesen auf einen vorbestimmten Wert festzusetzen. Dies stellt sicher, daß der elektrische Widerstand aller dieser Heizelemente die gleiche Einstellung auf weist, wodurch dieser akkurat und einheitlich ist. Der Widerstandsdraht 12 kann dann mit seinen Enden 34 und 36 an die Leitungsstifte 14 und 16 heftgeschweißt werden, um sicherzustellen, daß keine weitere Rotation zwischen diesen möglich ist, obwohl dies nicht als notwendig erachtet worden ist.

Bekannte Vibrationsbefüllungsmaschinen, die von der Oakley Industries, Inc. herge stellt werden, weisen Einrichtungen auf zur simultanen Befüllung einer Anzahl von Gehäusen 42. Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält jede Einrichtung einen mit einem Haken versehenen Stab 54, der in einer haltenden Buchse 56 gleitet, die sich von einem Trichterabschnitt 58 aus erstreckt. Wie gezeigt, ist das äußere Gehäuse 42 in einer aufrechten Position über positionierende Rippen 60 montiert, die sich von der halten den Buchse 56 aus erstrecken, wobei das obere Ende 62 des Gehäuses 42 in einem Sitz 64 in dem Trichterabschnitt 58 aufgenommen ist.

Eine Fiberdichtung 66 ist auf den Leitungsstift 16 aufgepreßt, wo sie in einer Rinne 68 aufgenommen ist. Wie in der Fig. 4 zu sehen, ist dann der Haken 46 des äußeren En des 18 des Leitungsstiftes 14 an einen Haken 70 an dem unteren Ende des mit dem Haken 70 versehenen Stabes 54 angeschlossen. Der mit dem Haken versehene Stift 54 wird dann in der haltenden Buchse 56 zurückgezogen und in der in Fig. 5 gezeig ten Position verriegelt, in welcher die Fiberdichtung 66 gegen einen gekrimmten Ab schnitt oder Zahn 72 in dem äußeren Gehäuse 42 anstößt, und der schraubenförmige Abschnitt 38 des Widerstandsdrahts 12 wird weiter auf eine vorbestimmte Länge ge dehnt. Die haltende Buchse 56 hält den Widerstandsdraht 12 in dieser zentralen Po sition in dem äußeren Gehäuse 42, während isolierendes Pulver 40 in die Öffnung 74 des Trichterabschnittes 58 eingefüllt wird. Die Anordnung wird kontinuierlich in Schwingungen versetzt und das isolierende Pulver 40 fließt nach unten bis hinter die positionierenden Rippen 60, um den Raum um und unterhalb der haltenden Buchse 56 zu befüllen. Dies geschieht kontinuierlich weiter, wenn der mit dem Haken verse hene Stab 54 zurückgezogen wird, um die haltende Buchse 56 anzuheben, und das isolierende Pulver 40 fließt weiter um den Widerstandsdraht 12 herum ein, was in der Fig. 6 zu sehen ist. Wenn die haltende Buchse 56 vollständig zurückgezogen worden ist und das äußere Gehäuse 42 vollständig mit isolierendem Pulver 40 befüllt ist, wird das äußere Gehäuse 42 von dem Sitz 64 entfernt und der Leitungsstift 14 wird von dem mit dem Haken versehenen Stab 54 getrennt, was in der Fig. 7 gezeigt ist. Eine weitere Fiberdichtung (nicht dargestellt) ist an dem oberen Ende 62 des Gehäuses 42 montiert, um das isolierende Pulver 40 an Ort und Stelle zu halten.

Das äußere Gehäuse 42 wird dann gerollt oder gestaucht, um das isolierende Pulver 40 um den Widerstandsdraht 12 zu verdichten. Schließlich werden Abschnitte des äußeren Gehäuses 42 und des verdichteten isolierenden Pulvers entfernt, um das Heizelement 10 zu vollenden, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Die Enden 76 und 78 des verdichteten isolierenden Pulvers 40 können mit einem Silikonöl ummantelt werden, um eine flüssige Dichtung zur Verfügung zu stellen.

Während die Beschreibung des Verfahrens zur Herstellung des Heizelementes 10 mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform erfolgte, ist es dennoch offensichtlich daß verschiedene andere Modifikationen möglich sind, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er von den Fachleuten auf diesem Gebiet verstanden und von den folgenden Patentansprüchen definiert wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines langgestreckten elektrischen Heizelements mit ei nem Widerstandsdraht, der sich zwischen ersten und zweiten Leitungsstiften erstreckt und der von einem isolierenden Pulver in einem äußeren Gehäuse umgeben ist, wo bei der Widerstandsdraht einen ersten gewundenen Abschnitt aufweist, der sich von einem ersten Ende aus erstreckt, einen zweiten gewundenen Abschnitt aufweist, der sich von einem zweiten Ende aus erstreckt, und einen schraubenförmigen Abschnitt aufweist, der sich zwischen den ersten und zweiten gewundenen Abschnitten er streckt, wobei jeder der Leitungsstifte ein äußeres Ende sowie ein inneres Ende auf weist, mit den Verfahrensschritten, Verbinden des ersten Leitungsstiftes mit dem er sten Ende des schraubenförmigen Widerstandsdrahtes, Verbinden des zweiten Lei tungsstiftes mit dem zweiten Ende des schraubenförmigen Widerstandsdrahtes, Deh nen des Widerstandsdrahtes zwischen den ersten und zweiten Leitungsstiften, um den schraubenförmigen Abschnitt des Widerstandsdrahts zu bilden, Montieren des schraubenförmigen Widerstandsdrahtes, an dem die ersten und zweiten Leitungsstifte angeschlossen sind, in einem äußeren zylinderförmigen Gehäuse, Befüllen des äuße ren Gehäuses mit einem pulverförmigen, isolierenden Material, um den Wider standsdraht und die Gewindeabschnitte der ersten und zweiten Leitungsstifte zu um geben, und Komprimieren des Gehäuses, um das pulverförmige isolierende Material um den Widerstandsdraht zu verdichten, wobei das Verfahren des weiteren die fol genden Verfahrensschritte aufweist:

(a) Versehen eines jeden der Leitungsstifte mit einem Gewinde, um jeden der Lei tungsstifte mit einem an dem inneren Ende eines jeden Leitungsstiftes angrenzenden Gewindeabschnitt auszustatten,
(b) Einschrauben des Gewindeabschnittes des ersten Leitungsstiftes in den an das erste Ende des schraubenförmigen Widerstandsdrahts angrenzenden ersten gewun denen Abschnitt, um den Widerstandsdraht an den ersten Leitungsstift anzuschlie ßen,
(c) Einschrauben des Gewindeabschnittes des zweiten Leitungsstiftes in den an das zweite Ende des schraubenförmigen Widerstandsdrahtes angrenzenden zweiten ge wundenen Abschnitt, um den Widerstandsdraht an den zweiten Führungsstift anzu schließen, sowie anschließendes Dehnen des Widerstandsdrahtes zwischen den er sten und zweiten Leitungsstiften, um den schraubenförmigen Abschnitt des Wider standsdrahtes zu bilden
(d) Anschließen der äußeren Enden der ersten und zweiten Leitungsstifte an eine Wi derstandsanzeigeeinrichtung, um den effektiven elektrischen Widerstand des schrau benförmigen Abschnittes des Widerstandsdrahtes zwischen den ersten und zweiten Leitungsstiften anzuzeigen, und
(e) Rotieren von einem der ersten und zweiten Leitungsstifte in Bezug auf den ande ren der ersten und zweiten Leitungsstifte, um den effektiven elektrischen Widerstand des schraubenförmigen Abschnittes des Widerstandsdrahtes zwischen den ersten und zweiten Leitungsstiften auf einen vorbestimmten Wert einzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht in einer Wicklung mit einem vorbestimmten inneren Durchmesser hergestellt ist und daß der Gewindeabschnitt von jedem der ersten und zweiten Leitungsstifte mit einem äußeren Durchmesser versehen ist, der zu dem inneren Durchmesser in der Wick lung paßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Gewin de von den Gewindeabschnitten der Leitungsstifte im wesentlichen mit der Größe des in den Gewinden des Gewindeabschnitts aufzunehmenden Widerstandsdrahtes übereinstimmt.