DE202007010865U1

DE202007010865U1 - Elektrische Heizpatrone

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Publication number: DE202007010865U1
Application number: DE202007010865U
Authority: DE
Original assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Current assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2017-08-04
Also published as: US20090032519A1; CA2615011C; CA2615011A1; US8022339B2

Abstract

Elektrische Heizpatrone mit einer durchgängigen zentralen Passbohrung (2) zur spaltfreien Aufnahme eines zu beheizenden zylindrischen Körpers, insbesondere einer Kunststoffspritzdüse, mit einem inneren (1) und äußeren Metallmantel (3) und mit wenigstens einem Heizleiter, der als Heizdrahtwicklung (9) auf dem Umfang eines hohlzylindrischen, in einer zwischen dem inneren (1) und äußeren Metallmantel (3) liegenden stirnseitig verschlossenen Ringkammer (4) eingesetzten und von einer Isolierstoffmasse umschlossenen Wickelkörpers (8) aufgewickelt ist, der aus einer keramischen Masse oder einem Metalloxid besteht und dessen Zylinderwand achsparallele Bohrungen (10) oder Kanäle (11/1) zur Aufnahme der Enden (12, 13, 15, 16) der Heizdrahtwicklung (9) und ggf. der mit den Enden (12, 13, 15, 16) der Heizdrahtwicklung (9) verbundenen, elektrischen Anschlussleiter (18, 19) aufweist, wobei alle Teile durch radiales Verpressen verdichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Enden (12, 13, 15, 16) der wenigstens einen Heizdrahtwicklung (9) verbundenen Anschlussleiter (18, 19) und/oder die Enden der wenigstens einen Heizdrahtwicklung...

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizpatrone mit einer durchgängigen zentralen Passbohrung zur spaltfreien Aufnahme eines zu beheizenden zylindrischen Körpers, insbesondere einer Kunststoffspritzdüse, mit einem inneren und äußeren Metallmantel und mit wenigstens einem Heizleiter, der als Heizdrahtwicklung auf dem Umfang eines hohlzylindrischen, in einer zwischen dem inneren und äußeren Metallmantel liegenden stirnseitig verschlossenen Ringkammer eingesetzten und von einer Isolierstoffmasse umschlossenen Wickelkörpers aufgewickelt ist, der aus einer keramischen Masse oder einem Metalloxid besteht und dessen Zylinderwand achsparallele Bohrungen oder Kanäle zur Aufnahme der Enden der Heizdrahtwicklung und ggf. der mit den Enden der Heizdrahtwicklung verbundenen, elektrischen Anschlussleiter aufweist, wobei alle Teile durch radiales Verpressen verdichtet sind.
Eine elektrische Heizpatrone der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise bekannt aus DE 103 33 206 A1 .
Gegenüber anderen Heizpatronen, die für den gleichen Zweck, beispielsweise zum Erhitzen einer Kunststoffspritzdüse verwendet werden, haben die gattungsgemäßen Heizpatronen den Vorteil, dass sie mit einer sehr geringen Wandstärke der zylindrischen Patronenwandung im verdichteten Zustand eine ausreichend große Heizdrahtlänge für die benötigte Heizleistung aufbringen können und dass sie auch die an sich bekannte Möglichkeit bieten, über die Länge der Heizpatrone eine Heizleistungsverteilung durch unterschiedliche Windungsabstände in bestimmten Axialbereichen vorzusehen.
Während bei diesen bekannten Heizpatronen die elektrischen Anschlüsse gewöhnlich stirnseitig aus dem zylindrischen Patronenkörper austreten, besteht bei neueren Spritzgusswerkzeugen, insbesondere bei Werkzeugen mit vielen Kavitäten, die Forderung, die elektrischen Anschlüsse nicht an einer der Stirnseiten der Heizpatrone, sondern irgendwo am Umfang anzuordnen.
Es gibt zwar bereits Heizvorrichtungen für Kunststoffspritzdüsen mit Anschlüssen, die radial oder tangential in der Mitte des Heizkörpers angeordnet sind. Bei diesen Heizvorrichtungen handelt es sich jedoch um gewickelte Rohrheizkörper, die einen völlig anderen Aufbau haben und auch leistungsmäßig mit der gattungsgemäßen Heizpatrone nicht vergleichbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizpatrone der eingangs genannten Art mit verbesserten Einsatzmöglichkeiten zu schaffen, bei der insbesondere die elektrischen Anschlussleiter nicht an einem stirnseitigen Ende des Patronenkörpers angeordnet sind, sondern an einer Stelle des Umfangs, an der sie beim Einbau leichter zugänglich sind.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die mit den Enden der wenigstens einen Heizdrahtwicklung verbundenen Anschlussleiter und/oder die Enden der wenigstens einen Heizdrahtwicklung in einem von den beiden axialen Enden der Ringkammer entfernten und zwischen zwei Heizdrahtwicklungen oder zwei Wicklungsabschnitten der gleichen Heizdrahtwicklung liegenden Axialbereich durch eine Öffnung des äußeren Metallmantels radial nach außen geführt sind.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Heizpatrone hat der Anwender bezüglich ihres Einbaus in ein vorgegebenes Spritzgusswerkzeug wesentlich bessere Möglichkeiten, weil er nicht daran gebunden ist, die elektrischen Anschlüsse zu einer Stirnseite der Heizpatrone zu führen. Das Vorsehen einer Öffnung im äußeren Metallmantel, durch welche die Enden der Heizdrahtwicklung und/oder deren Anschlussleiter radial nach außen geführt und außerhalb des äußeren Metallmantels in jede beliebige Richtung gelenkt werden können, ermöglicht es, die elektrischen Anschlüsse sehr variabel und damit auch die Einbaumöglichkeiten der Heizpatrone in ein Spritzgusswerkzeug optimal zu gestalten. Dabei besteht selbstverständlich die Möglichkeit, die Öffnung des äußeren Metallmantels jeweils so zu legen, dass sie für den Anwender bzw. den jeweils vorgesehenen Einbau und die dabei vorgegebenen Anschlussmöglichkeiten optimal abgestimmt ist.
Während es grundsätzlich möglich ist, die Wicklungsenden bzw. die mit den Wicklungsenden verbundenen Anschlussleiter radial außerhalb der vorhandenen Heizdrahtwicklung bzw. der Wicklungsabschnitte zu der Öffnung des äußeren Metallmantels zu führen, bietet die Ausgestaltung nach Anspruch 2 den erheblichen Vorteil, dass die mit den Wicklungsenden verbundenen Anschlussleiter im Bereich der Öffnung des äußeren Metallmantels jeweils aus einer Bohrung bzw. einem Kanal des Wicklungsträgers direkt radial nach außen geführt werden können, so dass Überschneidungen mit den auf dem Wicklungsträger liegenden Heizdrahtwicklungen vermieden werden können.
Nach den Ansprüchen 3 bis 8 sind für die Öffnung in dem äußeren Metallmantel unterschiedliche Abdeckungen vorgesehen, welche den nach außen geführten Anschlussleitern, zumal wenn diese nicht gerade radial nach außen geführt sondern abgebogen sind, einen gewissen Schutz bieten. Außerdem kann die Öffnung im äußeren Metallmantel dicht verschlossen werden, so dass auch im Bereich dieser Öffnung der sonst vorhandene Hohlraum mit einer Isolierstoffmasse oder einer Vergussmasse ausgefüllt werden kann.
Die bei der Ausgestaltung gemäß Anspruch 9 vorhandene Öffnung in Form eines Ringspaltes hat zudem den Vorteil, dass der oder die Wicklungsträger in beliebiger Drehlage auf den inneren Metallmantel bzw. in den äußeren Metallmantel eingeschoben werden kann bzw. können, so dass die Anschlussleiter in beliebiger Umfangslage aus dem Ringspalt herausgeführt werden können.
Um diesen Ringspalt mit einer Abdeckung zu versehen, sind gemäß den Ansprüchen 10 bis 13 unterschiedliche Möglichkeiten gegeben, diesen nach außen zu verschließen und Austrittsmöglichkeiten für die Anschlussleiter vorzusehen.
Da dieser Ringspalt zunächst einen leeren Hohlraum bildet, in dem die Wicklungsenden bzw. Anschlussleiter angeordnet sind, besteht dort auch die Möglichkeit, wenn mehrere Drahtwicklungen vorgesehen sind, diese im Bereich dieses Ringspaltes miteinander zu verschalten oder deren Wicklungsenden jeweils mit separaten Anschlussleitern zu versehen und diese durch den Ringspalt radial nach außen zu führen.
Eine entsprechende Ausgestaltung ist Gegenstand des Anspruches 18.
Dass dieser Ringspalt nach außen mittels einer gemäß den Ansprüchen 10 bis 13 vorgesehenen Abdeckungen verschlossen ist, ist insofern von Vorteil, als dadurch die Möglichkeit besteht, den im Bereich des Ringspaltes vorhandenen Hohlraum gemäß Anspruch 15 oder 16 mit einer Vergussmasse oder einer Isolierstoffmasse auszufüllen und ggf. auch zu Verpressen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 19 bis 27.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungsfiguren 1 bis 30 näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Heizpatrone in 3D-Ansicht;
2 die Heizpatrone der 1 mit abgenommener Abdeckung der Öffnung des äußeren Metallmantels;
3 die Heizpatrone der 1 ohne den äußeren Metallmantel in 3D-Ansicht;
3a die Heizpatrone der 1 ohne den äußeren Metallmantel, jedoch mit zwei separaten Heiz drahtwicklungen auf einem gemeinsamen Wicklungsträger;
4 Die Heizpatrone der 1 bis 3 im Schnitt;
5 eine Heizpatrone mit einer zylindrischen Abdeckung und radial aus dieser herausgeführten Anschlussleitern in 3D-Ansicht;
5a eine Heizpatrone mit einer als Anschlußstecker ausgebildeten Abdeckung;
6 die Heizpatrone der 5 mit von der Öffnung abgenommener Abdeckung;
7 eine Heizpatrone mit einem Winkelrohr als Abdeckung für eine kreisrunde Öffnung;
8 die Heizpatrone der 7 mit abgenommener Abdeckung der kreisrunden Öffnung;
9 eine Heizpatrone mit zwei Winkelrohren als Abdeckungen für zwei kreisförmige Öffnungen;
10 die Heizpatrone der 9 mit den abgenommenen Winkelrohren als Abdeckung für die kreisrunden Öffnungen;
11 eine andere Heizpatrone mit einer Ringwand als Abdeckung einer ringspaltförmigen Öffnung des äußeren Metallmantels;
12 die Heizpatrone der 11 mit abgenommener Ringwand;
13 die Heizpatrone der 11 im Schnitt;
14 eine andere Ausführung der Heizpatrone gemäß 11 in vergrößerter Darstellung;
15 einen Schnitt XV-XV aus 14;
16 eine weitere Ausführung der Heizpatrone mit einer Ringwand als Abdeckung, jedoch mit achsparalleler Ausführung der Anschlussleiter;
17 die Heizpatrone der 16 in vergrößerter Schnittdarstellung;
18 eine Heizpatrone in 3D-Ansicht mit einer Ringwand als Abdeckung;
19 die Heizpatrone der 18 in vergrößerter Schnittdarstellung;
20 eine weitere Ausführungsform der Heizpatrone in Schnittdarstellung;
21 eine weitere Ausführung der Heizpatrone in 3D-Darstellung mit einer anderen Abdeckung;
22 die Heizpatrone der 21 ohne Abdeckung der die Form eines Ringspaltes aufweisenden Öffnung des äußeren Metallmantels;
23 eine Ringwand und eine ergänzende Abdeckung für den Ringspalt der 22;
24 eine weitere Ausführung der Heizpatrone mit einer anderen manschettenartigen Abdeckung für die als Ringspalt ausgebildete Öffnung des äußeren Metallmantels;
25 die manschettenartige Abdeckung der 24 als Einzelteil;
26 eine Stirnansicht XXVI aus 24;
27 die Heizpatrone der 24 in Schnittdarstellung;
28 in 3D-Darstellung eine Heizpatrone mit einer Ringwand und einem Außengewinde an einer Stirnseite;
29 eine Stirnansicht XXIX aus 28;
30 in Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der Heizpatrone.
Die nachfolgend in mehreren Ausführungsformen beschriebene Heizpatrone dient zum Beheizen von Kunststoffspritzdüsen. Sie weist bei allen Ausführungsformen folgende Merkmale auf:
Ein innerer Metallmantel 1, der die Form eines zylindrischen Rohres aufweist, ist mit einer zentralen Passbohrung 2 versehen. Diese Passbohrung 2 dient zur spaltfreien Aufnahme eines zu beheizenden zylindrischen Körpers, nämlich einer Kunststoffspritzdüse eines Spritzgusswerkzeuges. Konzentrisch zu diesem inneren Metallmantel 1 ist ein ebenfalls als zylindrisches Rohr ausgebildeter äußerer Metallmantel 3 vorgesehen, der den inneren Metallmantel 1 mit radialem Abstand konzentrisch umschließt und der mit dem inneren Metallmantel 1 eine Ringkammer 4 bildet.
Diese Ringkammer 4 ist an beiden stirnseitigen Enden durch metallene Ringscheiben 5 und 6 verschlossen. In dieser Ringkammer 4 sitzt auf dem inneren Metallmantel ein aus einer keramischen Masse oder aus einem Metalloxid bestehender Wickelkörper 8, auf dessen Umfang wenigstens eine Heizdrahtwicklung 9 aufgewickelt ist. Die Zylinderwand des Wickelkörpers 8 ist mit mehreren achsparallelen Bohrungen 10 oder Kanälen 11 (15) versehen, die zur Aufnahme der Enden 12 und 13 einer Heizdrahtwicklung 9 und/oder zur Aufnahme der mit den Wicklungsenden 12, 13 verbundenen Anschlussleiter 18 und 19 vorgesehen sind.
Die bereits erwähnten Bohrungen 10 und Kanäle 11 unterscheiden sich nur durch ihre Querschnittsform. Während Bohrungen 10 gewöhnlich einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, können Kanäle 11 jede beliebige andere Querschnittsform, beispielsweise eine rechteckige oder ovale Querschnittsform, aufweisen. Im Rahmen dieser Erfindung haben sie die gleiche Funktion.
Diese Bohrungen 10 und Kanäle 11 können auch dazu verwendet werden, mehrere Heizdrahtwicklungen 9, 9/1 bzw. 9/2, die gemeinsam auf einem Wicklungsträger 8 oder auf mehreren koaxial zueinander auf dem inneren Metallmantel 1 angeordneten Wicklungsträgern 8/1, 8/2, 8/3 vorgesehen sind, beispielsweise unter Verwendung von Hilfsdrähten 14 miteinander zu verschalten oder mit separaten Anschlussdrähten zu verbinden.
Die Ringkammer 4 ist gefüllt mit einer verpressten Isolierstoffmasse, beispielsweise MgO (Magnesiumoxid), in welche die Heizdrahtwicklung eingebettet ist.
Wie am besten aus den 1, 2 und 4 erkennbar ist, bestehen sowohl der innere Metallmantel 1 als auch der äußere Metallmantel 3 bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils aus einem einstückigen Rohr. Dabei hat der äußere Metallmantel 3 etwa in seiner Längsmitte eine rechteckige Öffnung 20, durch welche die beiden Anschlussleiter 18 und 19 zunächst radial herausgeführt und außerhalb des äußeren Metallmantels 3 rechtwinklig in Axialrichtung abgebogen sind. Zum Abdecken und zum Verschliessen dieser Öffnung 20 ist eine als Hohlkörper ausgebildete kappenartige Abdeckung 21 vorgesehen. In einer seitlichen Stirnwand 26 dieser Abdeckung 21 sind für die Hindurchführung der beiden Anschlussleiter 18 und 19 zwei Bohrungen 23 vorgesehen.
Auch der sich in der Abdeckung 21 befindende Hohlraum 28 ist mit derselben Isoliermasse ausgefüllt wie die Ringkammer 4 und ggf. verpresst.
Beim Ausführungsbeispiel der 3 ist der einstückig ausgeführte innere Metallmantel 1 mit einem ebenfalls einstückigen, sich über die gesamte axiale Länge erstreckenden Wicklungsträger 8 versehen, in dessen Endberei chen zwei eng gewickelte Wicklungsabschnitte 9a und 9b angeordnet sind, während der axiale Mittelbereich 9c mit lediglich einer Verbindungswindung 9d versehen ist. Bei dieser einstückigen Ausführungsform des Wicklungsträgers ist dieser im Bereich der Öffnung 20 mit einer rechteckigen Ausnehmung 24 versehen, welche die Bohrungen 10 in diesem Bereich freilegt, so dass die Enden 12 und 13 der Heizdrahtwicklung, die durch die Bohrungen 10 von der Stirnseite her in diese Ausnehmung 24 geführt sind, radial nach außen gebogen und beispielsweise mit den Anschlussleitern 18 und 19 verbunden werden können.
Eine Variante dazu ist in 3a dargestellt. Dabei sind auf dem gemeinsamen Wicklungsträger 8 zwei separate Wicklungen 9/1 und 9/2 angeordnet, die in Reihenschaltung oder in Parallelschaltung miteinander verbunden und an die gemeinsamen Anschlussleiter 18, 19 angeschlossen sein können.
Bei der Ausführung der 4, die im Übrigen das gleiche äußere Erscheinungsbild abgibt, sind innerhalb der Ringkammer 4 jeweils zu beiden Seiten der Öffnung 20 zwei separate Wicklungsträger 8/1 und 8/2 mit jeweils separaten Heizdrahtwicklungen 9/1 und 9/2 angeordnet, die im Bereich der Öffnung 20 einen axialen Abstand a voneinander haben, sich aber bis in die Nähe der stirnseitigen Ringscheiben 5 und 6 erstrecken.
Diese beiden Wicklungen 9/1 und 9/2 sind beim gezeichneten Ausführungsbeispiel der 4 durch einen Hilfsdraht 14 der zwei Enden 15 und 16 der Wicklung 9/1 einerseits und der Wicklung 9/2 andererseits kontaktierend miteinander verbindet, in Reihe geschaltet. Die jeweils anderen Enden 12 und 13 sind jeweils durch die Hilfsdrähte 14 mit den Anschlussleitern 18 und 19 kontaktierend verbunden.
Aus den Darstellungen der 1 bis 4 ist erkennbar, dass ein erfindungswesentliches Merkmal darin besteht, dass die mit den Enden 12 und 13 der wenigstens einen Heizdrahtwicklung 9 verbundenen Anschlussleiter 18, 19 und/oder die Enden der wenigstens einen Heizdrahtwicklung in einem von den beiden axialen Enden der Ringkammer 4 entfernten und zwischen zwei Heizdrahtwicklungen 9/1, 9/2 oder zwei Wicklungsabschnitten 9a und 9b der gleichen Heizdrahtwicklung 9 liegenden Axialbereich 9c durch eine Öffnung 20 des äußeren Metallmantels 3 radial nach außen geführt sind.
In den 6 bis 10 sind Heizpatronen dargestellt, deren äußere Metallmäntel 3 gegenüber der Ausführungsform der 1 bis 4 andere Öffnungen 20/1 aufweisen. Diese Öffnungen 20/1 haben einen runden Querschnitt und sie sind auch mit anderen Abdeckungen 21/1 bzw. 21/2 versehen. Bei der Ausführungsform der 5 und 6 hat der äußere Metallmantel 3 eine kreisrunde Öffnung 20/1, die mit einer zylindrischen Abdeckung 21/1 versehen ist. Die obere Stirnfläche dieser Abdeckung 21/1 ist durch eine Scheibe 25 verschlossen, in welcher zwei Bohrungen 23 zum Hindurchführen der Anschlussleiter 18, 19 vorgesehen sind.
Bei der Ausführungsform der 5a ist die zylindrische Abdeckung 21/1 durch einen Anschlußstecker 21/3 ersetzt.
Bei der Ausführungsform der 7 und 8, die ebenfalls eine kreisrunde Öffnung 20/1 aufweisen, ist diese Öffnung 20/1 mit einer Abdeckung 21/2 versehen, welche die Form eines Winkelrohres aufweist, durch welche die Anschlussleiter 18 und 19, beispielsweise in achsparalleler Lage, nach außen geführt werden, wie das aus 7 ersichtlich ist.
Bei der Ausführungsform der 9 und 10 sind zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete kreisrunde Öffnungen 20/1 vorgesehen, die jeweils, wie beim Ausführungsbeispiel der 7 und 8, durch Abdeckungen 21/2 abgedeckt sind, welche die Form eines Winkelrohres aufweisen. In diesem Falle sind zwei Anschlussleiterpaare 18 und 19 vorgesehen, welche durch die Öffnungen 20/1 und die Abdeckungen 21/2 in der in 9 dargestellten Art in achsparalleler Lage nach außen geführt sind.
Der innere Aufbau dieser Heizpatronen der 5 bis 10 kann beispielsweise demjenigen der 4 entsprechen. Dabei ist bei der Ausführungsform der 9 und 10 die Möglichkeit gegeben, die beiden Heizdrahtwicklungen 9/1 und 9/2 der 4 jeweils mit separaten Anschlussleiterpaaren 18 und 19 zu versehen, so dass diese unabhängig voneinander angesteuert werden können.
Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der äußere Metallmantel 3 jeweils zweiteilig ausgebildet, so dass er aus zwei Abschnitten 3/1 und 3/2 besteht, die den gleichen Durchmesser aufweisen und die zwischen sich einen Ringspalt als Öffnung 20/2 bilden, durch welchen die Anschlussleiter 18 und 19 radial nach außen geführt werden können.
Bei den Ausführungsbeispielen 11 bis 15 bestehen auch die inneren Metallmäntel 1 jeweils aus zwei Teilen 1/1 und 1/2, die in der Mitte in der als Ringspalt ausgebildeten Öffnung 20/2 stirnseitig zusammenstoßen und dort auch durch Schweißen miteinander verbunden sind. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, eine linke und eine rechte Hälfte der gesamten Heizpatrone einzeln jeweils mit einem bewickelten Wicklungsträger 12 und 13 herzustellen und diese im vorgefertigten Zustand koaxial zusammenzufügen. In dem bereits zusammengefügten Zustand können die beiden miteinander verbundenen Ringkammern 4 mit dem Isolierstoffgranulat, z. B. MgO, gefüllt und verpresst werden, wobei nach dem Verpressen die Möglichkeit besteht, die in die Öffnung 20/2 geführten Enden der Heizdrahtwicklungen 9/1 und 9/2 bzw. die mit diesen verbundenen Hilfsdrähte 14 freizulegen und z. B. mit den Anschlussleitern 18 und 19 zu verbinden.
Als Abdeckung für die aus dem Ringspalt bestehende Öffnung 20/2 ist eine Ringwand 30 vorgesehen, die einen größeren Durchmesser aufweist als die beiden im Durchmesser gleich großen äußeren Metallmantelabschnitte 3/1 und 3/2, so dass zwischen diesen umlaufend ein radialer Abstand R besteht. Im Bereich dieses radialen Abstandes R sind jeweils Ringscheiben 31 und 32 vorgesehen, die mit der Ringwand 30 und mit den beiden sich gegenüberstehenden Enden der äußeren Metallmantelabschnitte 3/1 und 3/2 dicht verbunden, z. B. verschweißt sind. Der beim Anbringen der Ringwand 30 und der beiden Ringscheiben 31 und 32 entstehende Hohlraum 34 wird, wie die Ringkammer 4, nachträglich mit einem Isolierstoffgranulat, z. B. mit MgO oder mit einer Vergussmasse, z. B. Epoxidharz, Silikonkautschuk, keramische Kittmasse od. dgl. ausgefüllt und ggf. verpresst.
Um die mit den Hilfsdrähten 14 oder den Enden 12 und 13 verbundenen Anschlussleiter 18 und 19 aus der Öffnung 20/2 herausführen zu können, ist die Ringwand 30 mit zwei radialen Durchlassöffnungen 23 versehen.
Wie aus 12 zu erkennen ist, besteht auch die Möglichkeit, beispielsweise die Ringscheibe 31 einstückig an der Ringwand 30 anzuformen, wenn diese beispielsweise als Tiefziehteil hergestellt wird und die zweite Ringscheibe 32 nachträglich anzubringen, um auf ihrer Seite den Radialabstand R schließend zu überbrücken.
Wie aus den 13 und 14 ersichtlich ist, bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten, die beiden Wicklungen 9/1 und 9/2 der beiden separaten Wicklungsträger 8/1 und 8/2 zu verschalten. Sie können parallel geschaltet werden, wie das beim Ausführungsbeispiel der 13 vorgesehen ist, oder aber in Reihe geschaltet werden, wie das beim Ausführungsbeispiel der 14 gezeigt ist. In 14 ist auch dargestellt, wie der im Bereich der als Ringspalt ausgebildeten Öffnung 20/2 zunächst vorhandene Hohlraum 34 mit dem gleichen Isolierstoffgranulat gefüllt ist, wie die dann zusammenhängenden Ringkammern 4, die von den beiden Abschnitten 1/1 und 1/2 des inneren Metallmantels 1 und den beiden Abschnitten 3/1 und 3/2 des äußeren Metallmantels 3 gebildet sind. Bei sämtlichen Ausführungsformen sind diese Ringkammern 4 jeweils stirnseitig durch die Ringscheiben 5 und 6 verschlossen.
In den 16 bis 30 sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt, die als Öffnung 20/2 im äußeren Metallmantel jeweils einen Ringspalt aufweisen, deren in nerer Metallmantel 1 jedoch einstückig ausgeführt ist und sich über die gesamte Länge der Heizpatrone erstreckt.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 16 und 17 ist wie beim Ausführungsbeispiel der 3 auch ein sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der beiden zusammengeschlossenen Ringkammern 4 erstreckender Wicklungsträger 8 vorgesehen, auf dem eine zusammenhängende Heizdrahtwicklung 9 angeordnet ist, die jedoch zwei eng gewickelte Abschnitte 9a und 9b aufweist, zwischen denen die als Ringspalt ausgebildete Öffnung 20/1 angeordnet ist. Diese beiden Wicklungsabschnitte 9a und 9b sind durch eine oder mehrere Wicklungswindungen 9d größerer Steigung miteinander verbunden. Die jeweils in eine Bohrung 10 des Wicklungsträgers 8 von der Stirnseite her eingeführten Wicklungsenden 12 und 13 sind jeweils durch Hilfsdrähte 14 elektrisch leitend mit den zwei Anschlussleitern 18 und 19 verbunden. Diese beiden Anschlussleiter 18 und 19 sind bei diesem sowie bei anderen Ausführungsbeispielen nicht radial durch die Ringwand 30, sondern durch eine Ringscheibe 32 nach außen geführt, wie das beispielsweise aus 17 ersichtlich ist.
An diesem Beispiel ist gezeigt, dass die Öffnung 20/1, durch welche die Anschlussleiter 18 und 19 nach außen geführt sind, zwischen zwei Wicklungsabschnitten 9a und 9b an einer Stelle angeordnet ist, die von den stirnseitigen Enden der Ringkammer 4 bzw. von den Ringscheiben 5 und 6, welche die Ringkammer 4 stirnseitig begrenzen, entfernt angeordnet ist.
Dabei kann diese axiale Entfernung der Öffnung 20, 20/1, 20/2 von den beiden Enden der Heizpatrone, d.h. von den Ringscheiben 5 und 6, gleich oder verschieden sein.
Das Ausführungsbeispiel der 18 und 19 hat im Wesentlichen den gleichen inneren Aufbau wie das Ausführungsbeispiel der 13. Jedoch ist in einer Bohrung 10 des einen Wicklungsträgers 8/1 ein aus zwei Thermodrähten 40 und 41 unterschiedlicher Metalle bestehendes Thermoelement 42 angeordnet, dessen Anschlüsse 44 durch entsprechende Öffnungen der Ringscheibe 31 nach außen geführt sind. In diesem Falle ist die Ringscheibe 32 vollständig geschlossen. Als Abdeckung für die als Ringspalt ausgebildete Öffnung 20/2 ist auch hier die Ringwand 30 vorgesehen. Im Übrigen ist der Aufbau gleich wie beim Ausführungsbeispiel der 13.
In 18, die eine 3D-Darstellung des Ausführungsbeispiels der 19 darstellt, ist gezeigt, wie die Anschlussleiter 18 und 19 sowie die Anschlüsse des Thermoelements 42 nach außen geführt sind.
Bei dem im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispiel der 20 sind auf einem einstückigen inneren Metallmantel 1 drei Wicklungsträger 8/1, 8/2 und 8/3 angeordnet, die jeweils mit separaten Heizdrahtwicklungen 9/1, 9/2 und 9/3 versehen sind. Die auch bei dieser Ausführungsform als Ringspalt ausgebildete Öffnung 20/1 liegt zwischen den beiden Wicklungsträgern 8/2 und 8/3 und somit auch zwischen den beiden Wicklungen 9/2 und 9/3. Auch hier ist diese Öffnung 20/1 durch die Ringwand 30 und die beiden Ringscheiben 31 und 32 verschlossen. Die Ringwand 30 hat zwei radiale Bohrungen 23, durch welche die beiden Anschlussleiter 18 und 19 radial nach außen geführt sind. Während die in der unteren Bohrung 10 liegenden Enden 13 aller drei Heizdrahtwicklungen 9/1, 9/2 und 9/3 durch einen Hilfsdraht 14 miteinander verbunden und diese Wicklungen somit parallel geschaltet sind, sind die beiden in der oberen Bohrung 10 liegenden Enden 12 der Wicklungen 9/1 und 9/3 durch einen Hilfsdraht 14 gemeinsam mit dem Anschlussleiter 18 verbunden.
Dabei ist der andere Hilfsdraht 14 in eine obere Bohrung 10 des Wicklungsträgers 8/2 geführt, wo er das obere Wicklungsende 12 der Heizdrahtwicklung 9/2 kontaktiert und mit dem Anschlussleiter 19 verbindet
In den 21 bis 23 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die als Ringspalt ausgebildete Öffnung 20/2 durch einen den Ringspalt zwischen den beiden äußeren Metallmantelabschnitten 3/1 und 3/2 überbrückenden Ring 36 größtenteils verschlossen ist. Dieser Ring 36 hat eine Unterbrechung 37, in die eine Abdeckung 21 passend eingesetzt ist. Durch diese Abdeckung 21 sind, wie bei der 1, zwei Anschlussleiter 18 und 19 durch Bohrungen 23 in einer Stirnwand 26 achsparallel nach außen geführt.
Bei dem in den 24 bis 27 dargestellten Ausführungsbeispiel, dessen innerer Aufbau demjenigen der 17 entspricht, ist die als Ringspalt ausgebildete Öffnung 20/1 mit einer direkt an den beiden äußeren Metallmantelabschnitten 3/1 und 3/2 verbindend anliegenden Ringwand 33 verschlossen. Diese Ringwand 33 ist mit einer radial nach außen vorspringenden haubenartigen Erweiterung 21/2 versehen, deren Funktion derjenigen der Abdeckung 21 ent spricht. Diese haubenartige Erweiterung 21/2 ist stirnseitig durch Wandelemente 38 und 39 verschlossen. Dabei hat das Wandelement 38 zwei Bohrungen 23, durch welche die Anschlussleiter 18 und 19 nach außen geführt werden können. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Hohlraum 34 im Bereich der ringspaltartigen Öffnung 20/1 bzw. der Erweiterung 21/2 mit MgO-Granulat oder mit einer Vergussmasse ausgefüllt und ggf. verpresst.
Im Übrigen entspricht der innere Aufbau dieser in 27 im Schnitt dargestellten Ausführungsform derjenigen der 17.
In den 28 und 29 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem am einen Ende der Heizpatrone ein Metallring 45 mit einem Außengewinde 46 konzentrisch angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Außengewindes 46 ist es möglich, die Heizpatrone beispielsweise mittels einer sog. Überwurfmutter auf einer zylindrischen Spritzgussdüse auf einfache Art zu befestigen.
Bei dieser ebenfalls mit einer Ringwand 30 und einer Ringscheibe 31 versehenen Heizpatrone, sind die Wick lungsenden der im Innern der Heizpatrone angeordneten Heizdrahtwicklung bzw. Heizdrahtwicklungen in der vorbeschriebenen Weise über Hilfsdrähte und mittels einer mineralisolierten zweiadrigen Leitung 48 mit den Anschluss-Leitern 18 und 19 verbunden.
Mineralisolierte Leitungen bestehen in der Regel aus einem Metallmantel, in dem elektrische Leiterdrähte in hochverdichtetes mineralisches Isolierstoffgranulat eingebettet sind. Diese mineralisolierten Leitungen, die ein- oder mehradrig ausgeführt sein können, haben eine hohe Temperaturbeständigkeit. Sie sind deshalb für Heizpatronen der hier beschriebenen Art besonders geeignet und empfehlenswert, weil in ihnen und ihrer eingebauten Umgebung Temperaturen auftreten können, denen die Kunststoffisolierungen gewöhnlicher elektrischer Leitungen nicht standhalten. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig bei Heizpatronen der gattungsgemäßen Art als Anschlussleiter 18 und 19 generell solche mineralisolierte Leitungen zu verwenden.
Schließlich zeigt die 30 im Schnitt noch eine Ausführungsform mit einer ringspaltförmigen Öffnung 20/1, die mit einer Ringwand 33 verschlossen ist, welche die radiale Erweiterung 21/2 aufweist. Bei dieser Ausführungsform sind die zwei Wicklungsträger 8/1 und 8/2, die beidseitig der Öffnung 20/1 angeordnet sind, durch einen Distanzring 47 voneinander getrennt. Dabei hat dieser Distanzring 47 einen Außendurchmesser, der so bemessen ist, dass die Bohrungen 10 der beiden Wicklungsträger 8/1 bzw. 8/2 auf der, der Öffnung 20/1 zugekehrten Seite frei liegen und somit zum Einführen von Wicklungsenden oder Leiterdrähten 14 leicht zugänglich sind. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Wicklungen 9/1 und 9/2 der beiden Wicklungsträger 8/1 und 8/2 mittels eines Hilfsdrahtes 14, der die beiden Wicklungsenden 15 und 16 miteinander verbindet, in Reihe geschaltet.
Die jeweils anderen Wicklungsenden 12 und 13 sind durch Hilfsdrähte 14 mit den Leitern 54 und 55 zweier mineralisolierter Leitungen 56 und 57 verbunden, an welche die Anschlussleiter 18 und 19 angeschlossen sind.

Claims

Elektrische Heizpatrone mit einer durchgängigen zentralen Passbohrung (2) zur spaltfreien Aufnahme eines zu beheizenden zylindrischen Körpers, insbesondere einer Kunststoffspritzdüse, mit einem inneren (1) und äußeren Metallmantel (3) und mit wenigstens einem Heizleiter, der als Heizdrahtwicklung (9) auf dem Umfang eines hohlzylindrischen, in einer zwischen dem inneren (1) und äußeren Metallmantel (3) liegenden stirnseitig verschlossenen Ringkammer (4) eingesetzten und von einer Isolierstoffmasse umschlossenen Wickelkörpers (8) aufgewickelt ist, der aus einer keramischen Masse oder einem Metalloxid besteht und dessen Zylinderwand achsparallele Bohrungen (10) oder Kanäle (11/1) zur Aufnahme der Enden (12, 13, 15, 16) der Heizdrahtwicklung (9) und ggf. der mit den Enden (12, 13, 15, 16) der Heizdrahtwicklung (9) verbundenen, elektrischen Anschlussleiter (18, 19) aufweist, wobei alle Teile durch radiales Verpressen verdichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Enden (12, 13, 15, 16) der wenigstens einen Heizdrahtwicklung (9) verbundenen Anschlussleiter (18, 19) und/oder die Enden der wenigstens einen Heizdrahtwicklung (9) in einem von den beiden axialen Enden der Ringkammer (4) entfernten und zwischen zwei Heizdrahtwicklungen (9/1, 9/2) oder zwei Wicklungsabschnitten (9a, 9b) der gleichen Heizdrahtwicklung (9) liegenden Axialbereich durch eine Öffnung (20, 20/1) des äußeren Metallmantels (3) radial nach außen geführt sind.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Bohrung (10) bzw. ein Kanal (11/1) wenigstens eines Wicklungsträgers (8, 8/1, 8/2) im Axialbereich der Öffnung (20, 20/1, 20/2) offen mündet, und dass ein Wicklungsende (12, 13, 15, 16) und/oder ein Anschlussleiter (18, 19) aus dieser Bohrung (10) bzw. aus diesem Kanal (11/1) zur Öffnung (20, 20/1, 20/2) des äußeren Metallmantels (3) herausgeführt ist.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (20, 20/1, 20/2) mit einer am Umfang des äußeren Metallmantels (3) angeordneten Abdeckung (21, 21/1, 21/2, 30) für die aus der Öffnung (20, 20/1, 20/2) austretenden Abschnitte der Anschlussleiter (18, 19) versehen ist.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einer Abdeckung (21, 21/1) versehene Öffnung (20, 20/1) aus einem axial und in Umfangsrichtung begrenzten Durchbruch der Wandung des äußeren Metallmantels (3) besteht.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (21/1) aus einem sich im Wesentlichen radial erstreckenden Rohrstück besteht.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Abdeckung ein Anschlußstecker (21/3) vorgesehen ist, der auf dem Umfang des Metallmantels (3) angeordnet ist und der wenigstens zwei mit den Enden einer Heizdrahtwicklung verbundene Kontaktstifte (27) aufweist.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (21) aus einem die Öffnung (20) umschließenden Höhlkörper besteht, der wenigstens eine zumindest annähernd achsparallel zur Achse (7) der Heizpatrone ausgerichtete Durchlassöffnung (23) für die Anschlussleiter (18, 19) aufweist.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (21/2) aus einem Winkelrohr mit einem radialen und einem achsparallelen Rohrabschnitt besteht.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Metallmantel (3) aus zwei zueinander koaxialen Mantelabschnitten (3/1, 3/2) besteht, die durch den Abstand (a) ihrer sich koaxial gegenüberstehenden Stirnseiten die Öffnung (20/2) in Form eines Ringspaltes bilden.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ringspaltartige Öffnung (20/2) radial mittels einer Ringwand (30, 33) umschlossen ist.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwand (30) mit wenigstens einer radialen Durchlassöffnung (23) für die Anschlussleiter (18, 19) versehen ist.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwand (30) vom Umfang der äußeren Metallmantelabschnitte (3/1, 3/2) einen radialen Abstand (R) aufweist, und dass auf beiden Seiten der ringspaltartigen Öffnung (20/2) zwischen der Ringwand (30) und den äußeren Metallmantelabschnitten (3/1, 3/2) umlaufende Ringscheiben (31, 32) angeordnet sind, die den radialen Abstand (R) schließend überbrücken.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Ringscheiben (31, 32) wenigstens eine Durchlassöffnung (23) für die Anschlussleiter (18, 19) aufweist.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (12, 13, 15, 16) mehrerer Heizdrahtwicklungen (9, 9/1, 9/2, 9/3) eines oder mehrerer Wicklungsträger (8, 8/1, 8/2, 8/3) in dem von der Ringwand (30, 33) umschlossenen Hohlraum verschaltet sind.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Ringwand (30, 33) umschlossene Hohlraum (34) mit einer Vergussmasse (Epoxidharz, Silikonkautschuk, keramische Kittmasse) ausgefüllt ist.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der von der Ringwand (30, 33) umschlossene Hohlraum (34) mit der gleichen Isolierstoffmasse ausgefüllt ist wie die die Heizdrahtwicklung(en) (9, 9/1, 9/2, 9/3) enthaltende Ringkammer (4).
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkammer (4) an beiden Stirnseiten der beiden Metallmäntel (1, 3) durch jeweils eine metallene Ringscheibe (56) verschlossen ist.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 1 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkörper (8) mit mehreren Heizdrahtwicklungen (9/1, 9/2) versehen ist, die jeweils mit separaten Anschlussleitern (18, 19) verbunden sind.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Metallmantel (1) sich über die gesamte Länge der Heizpatrone erstreckt und dass in der Ringkammer (4) mehrere mit Heizdrahtwicklungen (9/1, 9/2) bewickelte Wickelkörper (8/1, 8/2) koaxial in Reihe hintereinander derart angeordnet sind, dass zwei Wickelkörper (8/1, 8/2) sich im axialen Bereich der Öffnung (20, 20/1, 20/2) des äußeren Metallmantels (3) stirnseitig mit Abstand (a) gegenüberstehen.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizdrahtwicklungen (9/1, 9/2, 9/3) der einzelnen Wickelkörper (8/1, 8/2, 8/3) in Reihe oder parallel geschaltet sind.
Elektrische Heizpatrone nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugekehrten Enden (15, 16) der Heizdrahtwicklungen (9/1, 9/2) zweier hintereinander liegender Wickelkörper (8/1, 8/2) miteinander verbunden und mit jeweils einem gemeinsamen Anschlussleiter (18, 19) versehen sind.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (12, 13) der aus einem Runddraht bestehenden Heizdrahtwicklung (9) jeweils mit einem in einer Bohrung (10) des Wickelkörpers (8) steckenden Hilfsdraht (14) und mit jeweils einem Anschlussleiter (18, 19) verbunden sind.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizdrahtwicklung (9) über die Länge des Wickelkörpers (8) abschnittweise unterschiedliche Windungsabstände aufweist.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass an einem stirnseitigen freien Ende des äußeren Metallmantels ein mit einem Außengewinde (46) versehener Metallring (45) befestigt ist.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei in der Ringkammer (4) koaxial zueinander angeordneten, mit axialen Bohrungen (10) versehenen Wickelkörpern (8/1, 8/2) im Bereich der Öffnung (20/2) des äußeren Metallmantels (3) ein die einander gegenüberstehenden Mündungen der Bohrungen (10) freistellender Distanzring (47) angeordnet ist.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleiter (18, 19, 48, 56, 57) aus mineralisolierten Leitungen bestehen, deren Leiterdrähte (54, 55) direkt oder über Hilfsdrähte (14) mit den Wicklungsenden (12, 13, 15, 16) verbunden sind.
Elektrische Heizpatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Bohrung (10) wenigstens eines Wicklungsträgers (8/1) Thermodrähte angeordnet sind, deren miteinander verbundene Enden ein Thermoelement (42) bilden.