DE3335279C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch betriebenes Heizelement mit einem Strömungskanal für eine Kunststoffschmelze gemäß dem Patentanspruch 1.

Es ist ein elektrisch betriebenes Heizelement dieser Art bekannt (DE 28 24 971 C2), das einen kreisringförmigen Strömungskanal aufweist, der an der Innenseite durch einen Heizstab und außen durch einen Außenmantel begrenzt wird. Sowohl die Oberfläche des Heizstabes als auch die Innenfläche des Außenmantels bilden Reibflächen für die Kunststoffschmelze, die den Druckverlust der Kunststoffschmelze auf ihrem Strömungsweg bestimmen und die Strömung der in den Strömungskanal stoßweise eingeschossenen Kunststoffschmelze turbulent halten.

Die Praxis zeigt, daß bei dem bekannten Heizelement die Breite des kreisringförmigen Strömungskanals nicht kleiner sein darf als 3 mm. Sofern man diese Mindestbreite des Strömungskanals zugrunde legt, dem mittigen Heizstab einen Durchmesser von 5 mm gibt und für die Wandungsstärke des Außenmantels 1,5 mm vorsieht, ergibt sich ein Gesamtdurchmesser von 14 mm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch betriebenes Heizelement der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß es kleine Querschnittsabmessungen aufweist und im Strömungskanal geringe Strömungswiderstände und eine weitgehend laminare Strömung der Kunststoffschmelze vorhanden sind.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Da das Metallrohr den Strömungskanal für die Kunststoffschmelze bildet, arbeitet die Kunststoffschmelze beim Durchströmen des Heizelements nur mit einer Reibfläche zusammen, und zwar mit der Innenfläche des Metallrohres. Die geringen Strömungswiderstände lassen in dem elektrisch aufheizbaren Metallrohr eine laminare Strömung zu.

Das Konstruktionsprinzip bei dem erfindungsgemäßen Heizelement bietet auch die Möglichkeit, dem Heizelement kleinere Querschnittsabmessungen zu geben als dem nach der DE 28 24 971 C2 bekannten Ausführung.

Das durch elektrische Widerstandsheizung aufheizbare Metallrohr weist eine Metallspitze auf, die elektrisch aufheizbar ist und in deren Nähe die Ausströmöffnungen vorgesehen sind. Diese aufheizbare Metallspitze ist für den Abriß zwischen dem Spritzling und der in die Nähe des Formnestes transportierten Kunststoffschmelze wichtig. Je nach der Anordnung der aufheizbaren Metallspitze in der Öffnung des Formnestes oder innerhalb des Formnestes oder ein wenig zurückversetzt gegenüber der Öffnung des Formnestes bildet sich die Abrißkante zwischen dem Spritzling und dem übrigen Kunststoffmaterial aus.

Das als Heizleiter ausgebildete Metallrohr verliert infolge seiner Einbettung in einen Isolierstoffmantel und in einen Außenmantel aus Metall kaum Wärme nach außen. Infolge dessen kann das Metallrohr mit sehr kleinen elektrischen Leistungen betrieben werden. Dadurch kommt es in der Spitze, in der das Metallrohr mit dem Außenmantel aus Metall verschweißt ist, zu keiner thermischen Überlastung der Kunststoffschmelze. Der rohrförmige Heizleiter wird in dem Umfang mit elektrischer Energie versorgt, wie es sie durch die jeweilige Kunststoffschmelze gegebenen Bedingungen im Bereich der Spitze und damit der Ausströmöffnungen erfordern.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein elektrisch betriebenes Heizelement im Vertikalschnitt und Fig. 2 bis 4 Verfahrensschritte zum Herstellen einer Schweißverbindung zwischen dem als Heizleiter ausgebildeten Metallrohr und dem Außenmantel des Heizelementes.

Das elektrisch betriebene Heizelement weist als Heizleiter ein Metallrohr 1 auf, das aus einem Werkstoff mit einem hohen spezifischen elektrischen Widerstand, z. B. aus einem Chrom-Nickel- Stahl, gefertigt ist. Dieses Metallrohr bildet einen Strömungskanal 2 für eine Kunststoffschmelze, die durch eine Einströmöffnung 3 in den Strömungskanal 2 eingeführt wird.

Der Strömungskanal weist über seine gesamte Länge einen gleichbleibenden Querschnitt auf und verjüngt sich am vorderen Ende zu einer Spitze, in deren Bereich Durchströmöffnungen 4 vorgesehen sind, von denen aus die Kunststoffschmelze durch Ausströmöffnungen 5 des Heizelementes in eine Vorkammer 6 gelangt und von dort durch eine Düsenöffnung 7 strömt.

Zwischen dem Metallrohr 1 und dem im Bereich der Spitze mit dem Metallrohr verschweißten Außenmantel 8 ist eine Isolierschicht 9 vorgesehen. Diese Isolierschicht erstreckt sich über den Außenmantel hinaus und bildet auch eine Zwischenschicht zwischen dem Metallrohr 1 und einem hinteren Mantelteil 10 aus Metall, das am äußeren Ende 11 mit dem Metallrohr 1 verschweißt ist. Durch dieses Mantelteil erfolgt über eine Anschlußscheibe 12 und einen Steckkontakt 13 die Stromzuführung zu dem Metallrohr 1. Die Anschlußscheibe 12 ist zwischen Isolierscheiben 14 und 15 in einem Gehäuseoberteil 16 gelagert, das über eine Schraubverbindung mit einem Gehäuseunterteil 17 verbunden ist, in dem die Düsenöffnung 7 vorgesehen ist. Die Isolierscheibe 15 ruht auf einem Flansch 18 des Außenmantels 8. Der Außenmantel besteht aus einem Werkstoff mit einem geringen spezifischen und effektiven elektrischen Widerstand und kann z. B. aus einem Baustahl oder einem anderen Stahl gefertigt sein. Die Isolierschicht 9 weist eine Dicke auf, die im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm liegt. Die Isolierschicht kann aus einer Keramikmasse bestehen.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Metallrohr am vorderen Ende zu einer Spitze geformt und weist Durchströmöffnungen 4 auf. Der Außenmantel 8 ist mit zwei zu einer Spitze abgewinkelten Stegen 19 ausgerüstet, die seitliche Ausströmöffnungen 5 begrenzen. Aus den Fig. 2 bis 4 ergibt sich, daß das Metallrohr 1 in der Weise in den Außenmantel eingeschoben wird, daß die Stege 19 um 90° zu den Durchströmöffnungen 4 versetzt liegen. Nach dem vollständigen Einführen des Metallrohres 1 in den Außenmantel 8 werden die Stege 19 mit der Spitze des Metallrohres durch Schweißnähte 20 verbunden.

Der Außenmantel 8 des Heizelementes liegt an der Wandung einer Bohrung des Gehäuseunterteils 17 an, die sich am freien Ende des Gehäuseunterteils zu einer Vorkammer 6 verjüngt, die mit einer Düsenöffnung 7 versehen ist.

Claims (2)

1. Elektrisch betriebenes Heizelement mit einem Strömungskanal (2) für eine Kunststoffschmelze, bei dem der Strömungskanal (2) durch ein Metallrohr (1) gebildet wird, das am vorderen Ende im Bereich einer Spitze Ausströmöffnungen (4) aufweist und das teilweise von einem Außenmantel (8) umgeben ist, der aus einem Werkstoff mit einem geringen spezifischen elektrischen Widerstand gefertigt ist, und wobei das Metallrohr (1) über einen Teil seiner Länge einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist, der sich im Bereich des vorderen Endes zu einer Spitze verjüngt, das Metallrohr (1) in der Spitze mit dem Außenmantel verschweißt ist und sich zwischen dem Metallrohr (1) und dem Außenmantel (8) eine Isolierschicht (9) mit einer Dicke von 0,1-0,5 mm befindet, die sich über den Außenmantel (8) hinaus erstreckt und eine Zwischenschicht zwischen dem Metallrohr (1) und einem mit dem Metallrohr an dem hinteren Ende verbundenen Mantelteil (10) bildet.

2. Elektrisch betriebenes Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Außenmantel (8) abgewinkelte Stege, die um 90° zu den Ausströmöffnungen (4) versetzt sind, mit der Spitze des Metallrohres verschweißt sind.