DE3343822C1

DE3343822C1 - Vorrichtung zur elektrischen Beheizung und Kühlung für Kunststoffspritzgießmaschinen oder Kunststoffe verarbeitende Maschinen

Info

Publication number: DE3343822C1
Application number: DE19833343822
Authority: DE
Inventors: Eugen 5880 Lüdenscheid Schwarzkopf
Original assignee: Hotset Heizpatronen und Zubehoer GmbH
Current assignee: Hotset Heizpatronen und Zubehoer GmbH
Priority date: 1983-07-09
Filing date: 1983-12-03
Publication date: 1985-02-28

Description

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.
Dabei sollen bei Mehrfachanordnung von elektrischen Heizungen und Kühlmittelrohrleitungen diese abwechselnd so angeordnet werden, daß zum Beispiel einer schraubenförmig gewickelten Kühlmittelrohrleitung ein schraubenförmig gewickelter elektrischer Heizstab und diesem wiederum eine Kühlmittelrohrleitung usw. folgen.
Zudem sollen die Kühlmittelrohrleitungen in den Bereichen angeordnet werden, in welchen eine Überhitzung des Kunststoffes durch Reibungswärme zu befürchten ist.
Hierdurch kann die Wanddicke des Trägers gegenüber dem Stand der Technik um mindestens die doppelte Windungsdicke der schraubenförmig gewickelten elektrischen Heizstäbe oder der Kühlmittelrohrleitungen vermindert werden.
Zudem ist man nunmehr in der Wahl der Werkstoffe im Gegensatz zum Stand der Technik von der jeweiligen Schmelztemperatur des Trägermaterials unabhängig, so daß man ohne jegliche Gefahr zum Beispiel für die Kühlmittelrohrleitungen und die letzteren umgebende. hochwärmeleitfähige Substanz sowie für die Mäntel Material mit der gleichen Schmelztemperatur verwenden kann.
Auch zeichnet sich die vorbeschriebene Vorrichtung durch eine einfachere Herstellungsmöglichkeit als der Stand der Technik aus.
Im Sinne der Aufgabe ist es ferner förderlich, wenn in weiterer Ausbildung der elektrische Heizstab und die Kühlmittelrohrleitung zumindest am Innenmantel unmittelbar anliegend angeordnet sind.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn der Außenmantel aus Stahl, insbesondere aus rostfreiem Stahl mit wärmereflektierender Innenseite besteht, ein Innenmantel vorwiegend aus Kupfer vorgesehen ist, und auch die körnige und/oder pulvrige Substanz zumindest vorwiegend aus Kupfer besteht. Hierdurch wird einerseits ohne zusätzliche Mittel eine nutzlose Wärmeabstrahlung nach außen, also in den freien Raum, erheblich reduziert Andererseits wird gegenüber dem Stand der Technik, wobei die Trägerringteile aus Leichtmetall bestehen, die Direkte Wärmeleitung zum zu beheizenden bzw. zu kühlenden Werkstück beträchtlich verbessert Eine unter anderem die Herstellung begünstigende Xusgestaltung des vorbeschriebenen Gegenstandes besteht darin, daß zum stirnseitigen Verschließen des Ringraumes in die Ringraummündungen mindestens mit laftsitz eingefügte ringförmige Stirnwände, insbesonserie aus Kupfer vorgesehen sind.
Zudem ist es im Sinne der Aufgabe förderlich, wenn iie Kühlmittelrohrleitungen so polygonal profiliert sind, laß diese unter Flächenberührung an der Innenseite des nnenmantels anlegbar sind.
Hierzu kennzeichnet sich eine bevorzugte Ausgestalung dadurch, daß die Kühlmittelrohrleitung zumindest außenseitig rechteckig profiliert ist, und daß die Kühlnittelrohrleitung mit einer langen Profilseite am Innennantel anliegend angeordnet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorbechriebenen Vorrichtungen sind in den übrigen Ansprühen offenbart.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher bechrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Vorrichtung zur elektrischen Beheizung nd Kühlung für Kunststoffspritzgießmaschinen oder Kunststoffe verarbeitende Maschinen; F i g. 2 eine Variante einer Einzelheit in der Vorderansicht.
Diese Vorrichtung umfaßt im wesentlichen einen kreisringförmig geschlossenen, metallischen, vorgefertigten Außenmantel 1 aus rostfreiem Stahl, einen im Durchmesser gegenüber letzterem kleineren, innerhalb des Außenmantels 1 mit Spiel zu diesem koaxial angeordneten, metallischen, vorgefertigten Innenmantel 2 aus Kupfer, einer schraubenförmig gewundenen elektrischen Widerstandsheizung als Heizstab 3 und zwei schraubenförmig gebundene Kühlmittelrohrleitungen 4 und 5.
Der Außenmantel 1 und der Innenmantel 2 sind Rohrabschnitte. Die elektrische Heizung als Heizstab 3 und die Kühlmittelrohrleitungen 4 und 5 haben in F i g. 1 nicht dargestellte Zuleitungen und Ableitungen, die zum Beispiel radial gerichtet aus der Vorrichtung herausgeführt sein können.
Der vom Außenmantel 1 und dem Innenmantel 2 gebildete Ringraum ist mit körniger und/oder pulvriger, hochwärmeleitfähiger, durch Reduzieren der Ummantelung hochverdichteter Substanz 8 aus Kupfer lückenlos ausgefüllt.
Zum stirnseitigen Verschließen des vorgenannten Ringraumes sind diesem im Durchmesser angepaßte Ringe ringförmige Stirnwände 6 und 7 ebenfalls aus Kupfer vorgesehen.
Die Stirnwände 6 und 7 sind jeweils mindestens unter Haftreibung in die ihnen zugeordneten Ringraummündungen eingesteckt, wobei die Stirnwände 6, 7 infolge Erwärmung Schrumpfverbindungen eingehen.
Der elektrische Heizstab 3 und die Kühlmittelrohrlei tungen 4 und 5 sind jeweils schraubenförmig gewunden, haben zueinander gleiche Windungsdurchmesser und sind in axialer Richtung hintereinander und abwechselnd angeordnet Sie können über ihre gesamte Länge Zonen mit mehr oder weniger großen Windungssteigerungen aufweisen, um in diesen Bereichen die Aufheizung bzw. die Kühlung zu intensivieren bzw. zu vermindern. Der elektrische Heizstab 3 ist als Rohrheizkörper mit einem Mantel aus Kupfer ausgebildet.
Die Kühlmittelrohrleitungen 4 und 5 haben jeweils ein rechteckiges Rohrprofil und sind so angeordnet, daß sie mit einer langen Profilseite innenseitig des Innenmantels 2 unter Flächenberührung anliegen.
Die Kühlmittelrohrleitungen 4 und 5 bestehen ebenfalls bevorzugterweise aus Kupfer. F i g. 2 zeigt einen U-förmig gebogenen Heizstab 3 mit nebeneinander und zueinander gleichgerichteten Schenkeln, die zudem niveaugleich zueinander und mit zueinander gleichem Windungsdurchmesser schraubenförmig gewickelt sind.
Außerdem sind beide Endteile der Heizungsschenkel an einem gemeinsamen Ende des Wickels und zum Wikkel tangential gerichtet abgewinkelt. Letztere werden bei montierter Heizung durch im Außenmantel 1 vorgesehene und entsprechend der Heizung profilierte Durchbrüche nach außen hindurchgeführt, um sie an eine elektrische Zuleitung anschließen zu können.
In gleicher Weise können auch die Kühlmittelrohrleitungen 4 bzw. 5 ausgebildet werden, um zum Beispiel den linken Endteil der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung von Zuleitungen freizuhalten.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur elektrischen Beheizung und Kühlung für Kunststoffspritzgießmaschinen oder Kunststoffe verarbeitende Maschinen bei der mindestens ein elektrischer Heizstab und mindestens eine Kühlmittelrohrleitung in einem gemeinsamen, den Plastifizierzylinder der Maschine umfaßbaren Träger aus hochwärmeleitfähigem Werkstoff formschlüssig eingebettet sind, bei der der Heizstab und die Kühlmittelrohrleitung U-förmig gebogen und nebeneinanderliegend angeordnet sind und ihre Endteile an einem Ende aus dem Träger nach außen geführt sind, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a. der Träger besteht aus einem kreisringförmig geschlossenen, metallischen, vorgefertigten Außenmantel (1) und aus einem im Durchmesser gegenüber dem Außenmantel (1) kleineren, innerhalb des Außenmantels (1) mit Spiel zu diesem koaxial angeordneten, metallischen, vorgefertigten Innenmantel (2), die gemeinsam einen Ringraum mit kreisringförmigem Querschnitt bilden, der stirnseitig mit Stirnwänden (6, 7) verschlossen ist, b. der elektrische Heizstab (3) und die Kühlmittelrohrleitung (4, 5) sind mit zueinander mindestens annähernd gleichem Windungsdurchmesser schrau benförmig gewickelt und in den Ringraum in dessen axialer Richtung hintereinander angeordnet eingefügt und c. die verbleibenden Zwischenräume im Ringraum sind mit körniger und/oder pulvriger, hochwärmeleitfähiger, durch Reduzieren der Ummantelung hochverdichteter Substanz (8) ausgefüllt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Heizstab (3) und die Kühlmittelrohrleitung (4, 5) zumindest am Innenmantel (2) unmittelbar anliegend angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrischer Heizstab (3) ein metallisch ummantelter und im Durchmesser reduzierter Rohrheizkörper mit durch Reduzieren des metallischen Mantels, insbesondere aus Kupfer, verdichteter, den oder die elektrischen Heizleiter umgebenden, elektrischen Isoliermasse vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (1) aus Stahl, insbesondere aus rostfreiem Stahl mit wärmereflektierender Innenseite besteht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Innenmantel (2) vorwiegend aus Kupfer.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum stirnseitigen Verschließen des Ringraumes in die Ringraummündungen mindestens mit Haftsitz eingefügte ringförmige Stirnwände (6, 7), insbesondere aus Kupfer vorgesehen sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die körnige und/oder pulvrige Substanz (8) zumindestens vorwiegend aus Kupfer besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Kühlmittelrohrleitung (4, 5) so polygonal profiliert ist, daß diese unter Flächenberührung an der Innenseite des Innenmantels (2) anlegbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelrohrleitung (4, 5) zumindest außenseitig rechteckig profiliert ist und daß die Kühlmittelrohrleitung mit einer langen Profilseite am Innenmantel (23 anliegend angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstäbe (3) und.

oder Kühlmittelrohrleitungen (4, 5) mit zueinander gleichgerichteten Schenkeln versehen sind, die niveaugleich zueinander und mit zueinander gleichem Windungsdurchmesser schraubenförmig gewickelt sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile der Heizstäbe (3) und/oder Kühlmittelrohrleitungen (4, 5) etwa achsparallel gerichtet durch Durchbrüche in den stirnseitig angeordneten ringförmigen Stirnwänden (6, 7) nach außen geführt sind.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur elektrischen Beheizung und Kühlung für Kunststoffspritzgießmaschinen oder Kunststoffe verarbeitende Maschinen, der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und durch die deutsche Patentschrift 23 47 987 bekanntgewordenen Art.

Bei der bekannten Vorrichtung gemäß der deutschen Patentschrift 2347 987, die zur Anordnung auf dem Plastifizierzylinder einer Kunststoffe verarbeitenden Maschine bestimmt ist, um einerseits den Plastifizierzylinder auf die Verarbeitungstemperatur der Kunststoffe zu erwärmen, andererseits aber auch während der Verarbeitung der Kunststoffe eine durch Reibungswärme bedingte Überhitzung der bereits auf Verarbeitungstem peratur erwärmten Kunststoffe mittels der Kühlung zu unterbinden, besteht der Träger aus mindestens zwei miteinander verbindbaren Trägerringteilen aus hochwärmeleitfähigem Werkstoff, in die elektrische. schlangenförmig gebogene Heizstäbe und Kühlrohrschlangen längs je einer entsprechend dem Radius der Ringteile gekrümmten Fläche formschlüssig eingegossen sind.

Die Herstellung dieser Vorrichtung ist aber schon durch ihre mehrteilige Ausgestaltung relativ umständlich und teuer.

Darüber hinaus ist die lagerichtige Haltung der in zueinander unterschiedlichen Ebenen angeordneten elektrischen Heizungen und Kühlrohrschlangen relativ zum Träger während der Herstellung der Trägerringteile kompliziert und aufwendig.

Auch weist diese bekannte Vorrichtung eine durch ihre Herstellungsweise bedingte, relativ große Wanddicke auf, so daß gerade in den Bereichen, in denen höchste Kunststoff-Fördergeschwindigkeiten herrschen, also in jenen Zonen, in welchen die Gefahr einer Überhitzung des Kunststoffes durch Reibungswärme am größten ist, kein ausreichend großer Raum zu ihrer Anordnung vorhanden ist, wobei die die Trägerringteile umfassenden Spannelemente zusätzlich Raum beanspruchen.

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art derart zu verbessern, daß zumindest unter Beibehaltung des beim Stand der Technik bereits erreichten, relativ günstigen Wärme- bzw. Kälteüberganges von der Vorrichtung auf den Plastifizierzylinder und unter Vereinfachung der Herstellung eine erhebliche Verminderung der Wanddicke des Trägers erreichbar ist.