DE3335280C2

DE3335280C2 -

Info

Publication number: DE3335280C2
Application number: DE19833335280
Authority: DE
Inventors: Walter 3559 Battenberg De Mueller
Original assignee: Ewikon Entwicklung und Konstruktion & Co Kg 4900 Herford De GmbH
Current assignee: Ewikon Entwicklung und Konstruktion & Co Kg 4900 Herford De GmbH
Priority date: 1983-09-29
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1991-09-26
Also published as: DE3335280A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisch betriebenes Heizele ment zum Aufheizen von Materialschmelzen in einem Heißkanalwerk zeug, durch das die Materialschmelze mindestens einem Formnest einer Spritzgießform zuführbar ist, mit einem mittigen Metallkern, der an dem dem elektrischen Anschluß abgewandten Ende mit einem ihn umgebenden Außenmantel aus Metall verbunden ist, wobei außerhalb der Verbindungs stelle zwischen dem Metallkern und dem Außenmantel eine Isolier schicht angeordnet ist.

Es ist ein elektrisch betriebenes Heizelement dieser Art bekannt (US-PS 35 20 026), bei dem die Wärmeerzeugung im Außenmantel erfolgt und dieser Außenmantel somit einen hohen spezifischen elektrischen Widerstand hat und an ihm eine hohe Teilspannung anliegt. Der Metall kern wird z. B. aus Kupfer gefertigt oder kann auch aus einem Material mit einem höheren spezifischen elektrischen Widerstand hergestellt sein, sofern der Metallkern einen großen Querschnitt und damit einen geringen effektiven Widerstand aufweist.

Da an dem Außenmantel eine hohe Teilspannung anliegt, kann das be kannte Heizelement nicht zum Aufheizen einer Metallschmelze verwendet werden. Der Einsatz dieses Heizelements ist auf das Aufheizen von Kunststoffschmelzen beschränkt.

Da der Metallkern einen relativ großen Querschnitt aufweist und die bekannten Isolierschichten eine Dicke besitzen, die einige Mil limeter beträgt, ist der Gesamtquerschnitt des bekannten Heizele mentes relativ groß, so daß nicht die Möglichkeit besteht, mit die sen Heizelementen Heißkanäle aufzuheizen, die zu Formnestern für kleine Spritzgußteile führen, wobei die Formnester einen Abstand haben, der in der Größenordnung von 20 mm liegt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisch betriebenes Heizelement der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß es auch zum Aufheizen von Metallschmelzen verwendet und aufgrund kleiner Querschnittsabmessungen in die zu den Formnestern der Spritzgießfor men für kleine Spritzgußteile führenden Heizkessel eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Metall kern als Heizstab ausgebildet ist, einen hohen spezifischen elektri schen Widerstand und einen kleinen Querschnitt aufweist, der spezi fische elektrische Widerstand des Außenmantels klein ist und die Dicke der Isolierschicht in dem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Iso lierschicht eine Dicke von 0,2 mm auf und besteht aus einer Keramikmasse.

Der mittige Heizstab kann aus einem Chrom-Nickel-Stahl und der Außen mantel aus einem Baustahl oder einem anderen Stahl gefertigt werden.

Da an dem Außenmantel im Betrieb eine kleine Teilspannung anliegt, kann das Heizelement in eine Metallschmelze, z. B. in eine Zink schmelze zur Aufheizung dieser Schmelze eingetaucht werden. Das Heiz element kann auch in eine Aufnahmebohrung einer zu beheizenden Werkzeug platte eingeführt werden.

Die eigentliche Wärmeerzeugung findet im mittigen Heizstab statt. Aufgrund der geringen Dicke der Isolierschicht bietet diese Iso lierschicht kein wesentliches Hindernis für die Wärmeleitung zum Außenmantel, der somit intensiv aufgeheizt wird und die Wärme an die Materialschmelze abgibt, von der der Außenmantel umströmt wird.

Die geringen Querschnitte des mittigen Heizstabes, der Isolier schicht und des Außenmantels ergeben ein Heizelement mit geringen Gesamtquerschnittsabmessungen, so daß in einem Heißkanalwerkzeug diese Heizelemente in einem geringen Abstand von z. B. 18 mm ange ordnet werden können.

Somit bietet sich der Einsatz des erfindungsgemäßen Heizelementes in Heißkanalwerkzeugen an, die vielfach Formen zugeordnet werden, bei denen Formeinsätze auf kleinstem Raum nebeneinander plaziert sind.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein elektrisch betriebenes Heizelement im Vertikalschnitt,

Fig. 2 eine Abwandlungsform zu der Ausführung nach der Fig. 1,

Fig. 3 Heizelemente nach der Fig. 2 in einem Heißkanalwerkzeug angeordnet,

Fig. 4 eine Stirnansicht des oberen Teils der Fig. 3 und

Fig. 5 bis 7 die Verfahrensschritte zur Herstellung des unteren Endes des Heizelementes nach Fig. 2.

Das in der Fig. 1 gezeigte elektrisch betriebene Heizelement 1 weist einen mittigen Heizstab 2 auf, an dessen oberen Teil 3 die elektrische Stromzuführung angelegt wird. Mittels einer Widerstands heizung wird der Heizstab 2 auf die gewünschte Temperatur gebracht.

An dem dem elektrischen Anschluß abgewandten Ende 4 ist der Heiz stab 2 mit einem ihn umgebenden Außenmantel 5 aus Metall verbunden, dessen spe zifischer elektrischer Widerstand klein ist. Der Heizstab 2 weist einen hohen spezifi schen elektrischen Widerstand auf und ist mit einem kleinen Querschnitt versehen. Der mittige Heizstab 2 kann aus einem Chrom-Nickel-Stahl und der Außenmantel 5 aus einem Bau stahl gefertigt sein.

Außerhalb der Verbindungsstelle zwischen dem Heizstab 2 und dem Außenmantel 5 ist zwischen dem Heizstab und dem Außenmantel eine Isolierschicht 6 vorgesehen, deren Dicke in dem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegt. Die Dicke dieser Isolierschicht ist vorzugs weise 0,2 mm. Die Isolierschicht kann aus einer Keramikschicht be stehen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 ist der Außenmantel 5 als zylindrisches Rohr gestaltet, das mit einem im Durchmesser verbreiterten Kopfteil 7 ausgerüstet ist. Der Kopfteil weist eine Auflagefläche 8 auf, durch die die Eintauchtiefe des Heizelements in einer Werkzeugbohrung begrenzt wird. In dem Ausführungsbeispiel, das in der Fig. 1 in vollen Linien dargestellt ist, weist der Kopf teil 7 eine seitliche Ausnehmung auf, durch die sich der obere Teil 3 des Heizstabes erstreckt, der abgewinkelt ist.

In strichpunktierten Linien ist angedeutet, daß der obere Teil des Heizstabes 2 auch ohne eine Abwinklung nach oben aus dem Bereich des Außenmantels 5 bzw. des Kopfteiles 7 herausgeführt werden kann. Auch im Bereich des Kopfteiles 7 ist der Heizstab in Isoliermasse 9 eingebettet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 weist der Heizstab 10 in seinem mittleren und unteren Teil 11 einen geringeren Querschnitt auf als in seinem oberen Teil 12. Auch bei dieser Konstruktion ist der obere Teil 13 des Heizstabes 10, der mit dem elektrischen An schluß versehen wird, abgewinkelt. An dem dem elektrischen Anschluß abgewandten Ende ist der Heizstab als Spitze 14 ausgebildet und in diesem Bereich mit einem Außenmantel 15 verbunden, der sich zur Spitze 14 hin verjüngt. Außerhalb der Verbindungsstelle ist zwischen dem Heizstab 11 und dem Außenmantel 15 eine Isolierschicht 16 mit geringer Dicke vorgesehen.

Aufgrund des geringen Querschnittes im mittleren und unteren Teil 11 des Heizstabes findet in diesem Bereich eine intensivere Aufhei zung als im oberen Teil des Heizstabes statt. Aus der Fig. 3 ergibt sich, daß im wesentlichen der mittlere und untere Teil 11 der in das Heißkanalwerkzeug eingesetzten Heizstäbe 10 in die Kanäle 17 eintauchen, durch die die Kunststoffschmelze oder die Metallschmelze auf dem Wege zu den Formnestern 18 strömt.

Die Öffnung der Form zur Entformung der erstarrten Spritzlinge er folgt in der Ebene 19. Die Spritzlinge werden von den Ausstoßern 20 aus dem Formnest entfernt.

In den Fig. 5 bis 7 sind die Verfahrensschritte zur Herstellung des unteren Endes des Heizelementes nach der Fig. 2 aufgezeigt. Der Heizstab 10 wird in den Außenmantel 15 eingeschoben, so daß sein un teres Ende 21 aus dem Außenmantel 15 hervorragt. Es wird dann die Schweißnaht 22 gelegt, die in der Fig. 6 gezeigt ist und durch die eine Verbindung zwischen dem Heizstab 10 und dem Außenmantel 15 geschaffen wird.

Um die Spitze 14 herzustellen, wird das untere Ende spanabhebend be arbeitet, wobei die Bereiche abgetragen werden, die in der Fig. 7 in strichpunktierten Linien angedeutet sind. Aus der Fig. 7 ergibt sich auch, daß sich die spanabhebende Bearbeitung durch die Schweißnaht 22 erstreckt.

Bezugszeichen

1 Heizelement
2 Heizstab
3 Teil
4 Ende
5 Außenmantel
6 Isolierschicht
7 Kopfteil
8 Auflagefläche
9 Isoliermasse
10 Heizstab
11 Teil
12 Teil
13 Teil
14 Spitze
15 Außenmantel
16 Isolierschicht
17 Kanal
18 Formnest
19 Ebene
20 Ausstoßer
21 Ende
22 Schweißnaht

Claims

1. Elektrisch betriebenes Heizelement zum Aufheizen von Material schmelzen in einem Heißkanalwerkzeug, durch das die Materialschmelze mindestens einem Formnest einer Spritzgießform zuführbar ist, mit einem mittigen Metallkern, der an dem dem elektrischen Anschluß ab gewandten Ende mit einem ihn umgebenden Außenmantel aus Metall verbunden ist, wobei außerhalb der Verbindungsstelle zwischen dem Metallkern und dem Außenmantel eine Isolierschicht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkern als Heizstab (2, 10) ausgebildet ist, einen hohen spezifischen elektri schen Widerstand und einen kleinen Querschnitt aufweist, der spezifi sche elektrische Widerstand des Außenmantels (5, 15) klein ist und die Dicke der Isolierschicht (6, 16) in dem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegt.

2. Elektrisch betriebenes Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Isolierschicht (6, 16) eine Dicke von 0,2 mm auf weist und aus einer Keramikmasse besteht.

3. Elektrisch betriebenes Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittige Heizstab (2, 10) aus einem Chrom-Nickel- Stahl und der Außenmantel (5, 15) aus einem anderen Stahl gefer tigt sind.

4. Elektrisch betriebenes Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Anschluß an einem abge winkelten Teil (3, 13) des Heizstabes (2, 10) vorgesehen ist, der sich durch eine seitliche Ausnehmung des Außenmantels erstreckt, die in einem Kopfteil (7) des Außenmantels angeordnet ist.

5. Elektrisch betriebenes Heizelement nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß der Kopfteil (7) gegenüber dem übrigen Außenman tel verbreitert ist und die Eintauchtiefe des Heizelements (1) in eine Werkzeugbohrung begrenzt.

6. Elektrisch betriebenes Heizelement nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß der Heizstab (10) in seinen mittleren und unteren Teil (11) einen geringeren Querschnitt aufweist als in seinem obe ren Teil (12).

7. Elektrisch betriebenes Heizelement nach Anspruch 1, dadurch ge zeichnet, daß der in den Außenmantel (15) eingeführte Heizstab (10) mit seinem unteren Ende aus dem Außenmantel herausragt, der Außenmantel am unteren Ende durch eine Schweißnaht (22) mit dem Heizstab verbunden ist und das untere Ende zu einer Spitze (14) geformt ist.