DE3531127C2 - Heizelement für Formwerkzeuge von Spritzgießmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizelement für Formwerkzeuge von Spritzgießmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Ein der US 4 516 927 sowie der EP 0 043 234 A1 im we­ sentlichen entsprechendes und zum Stand der Technik ge­ hörendes Heizelement für Formwerkzeuge von Spritzgießma­ schinen wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 3 er­ läutert.

In Fig. 1 ist mit Bezugszeichen 1 ein zylindrischer wärmeliefernder Körper 1 gezeigt, der ein zylindrisches Metallgehäuse 2 und ein zugespitztes konisches wärmelie­ ferndes Element 3 umfaßt, welches damit fest verbunden ist.

Das zugespitzte konische wärmeliefernde Element 3 ist axial mit einem Durchgangskanal 4 versehen. Ein stabar­ tiger Heizdraht 5 ist so weit in den Durchgangskanal 4 eingesteckt, daß sein Ende bis zu dem zugespitzten Ende des wärmeliefernden Elements 3 reicht. Der stabförmige Heizdraht 5, ein NiCr-Draht, ist in ein Isolierrohr 5a eingeschoben.

Mit dem Heizdraht 5 ist ein Legierungsabschnitt X ver­ bunden, der eine Verschleißfestigkeit aufweist, die an­ nähernd der eines Materials des wärmeliefernden Elements 3 äquivalent ist.

Ferner ist aus der DE 83 24 409 U1 ebenfalls ein Heiz­ draht bekannt, der mit der Spitze eines wärmeliefernden Elementes verbunden ist. Dieser Heizdraht befindet sich in einem Hohlkörper. Dieser Hohlkörper bildet sowohl das Gehäuse des Heizstabes als auch das Gehäuse des Wider­ standsdrahtes. Der Widerstandsdraht erstreckt sich spi­ ralartig in dem Hohlkörper. Ferner handelt es sich bei diesem Stand der Technik um einen Hohlkörper, der außer­ halb des Raumes der Heizwendel massiv gestaltet ist. Bei einer derartigen wärmeliefernden Vorrichtung treten dann jedoch erhebliche Wärmeabstrahlungen auch in radialer Richtung auf, wobei eine wirksame Isolation durch den Hohlkörper nicht erreichbar ist.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung ein Heizelement für Formwerkzeuge für Spritzgießmaschi­ nen zu schaffen, deren Stromverbrauch gering ist und deren Wärmeerzeuge- und Wärmeleit-Eigenschaften ein sehr rasches Aufheizen und Abkühlen insbesondere zur Spitze hin ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch ein Heizelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das erfindungsgemäße Heizelement hat die Wirkung, daß die durch den Heizdraht erzeugte Wärme schnell zur Spit­ ze des wärmeliefernden Elementes geleitet werden kann. Dabei spielt der massive Säulenkörper eine besondere Rolle, da er eine Abgabe von Wärme in radialer Richtung auf Grund seiner Wärmebeständigkeit und seiner isolie­ renden Eigenschaften verhindert. Die durch den Heizdraht erzeugte Wärme wird gezielt zur Spitze des wärmeliefern­ den Elementes geleitet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Fig. 1 eine Schnitt-Seitenansicht einer herkömm­ lichen zugespitzten wärmeliefernden Vor­ richtung für Formwerkzeuge von Spritz­ gießmaschinen;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht, die ein herkömmliches Verfahren zur Erzeugung eines Legierungsabschnittes darstellt, wobei ein Ende eines stabförmigen Heiz­ drahtes und ein Ende eines wärmeliefern­ den Elementes sich miteinander verbinden;

Fig. 3 eine noch weiter vergrößerte Schnittansicht ge­ mäß Fig. 2;

Fig. 4 eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Heizelementes für Formwerkzeuge von Spritzgießmaschinen;

Fig. 5 eine vergrößerte seitliche Schnittansicht eines Hauptteils von Fig. 4;

Fig. 6 eine Schnittansicht des Heizelements, wie es in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist;

Fig. 7 bis 10 seitliche Schnittansichten von verschie­ denen Ausführungsformen für das Heiz­ element und seine Anschlußdrähte.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 6 näher beschrieben. Dabei sind konstruktiv gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß eine Beschreibung dieser Bauteile nachfolgend nicht nochmals notwendig ist.

Bezugszeichen 9 bezeichnet ein Heizelement mit einem kerami­ schen säulenförmigen Körper 10, Anschlußdrähten 9a/9b an seinen beiden Seitenenden und einem wendelförmigen Heizdraht 9c, der innerhalb des keramischen säulenförmigen Körpers 10 angeordnet ist.

Der wendelförmige Heizdraht 9c besteht vorzugsweise aus einem NiCr-Draht mit isolierter Oberfläche mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 0,6 mm. Der Wicklungsdurchmesser des wendelför­ migen Heizdrahtes 9c beträgt etwa 1,3 bis 2 mm. Die Stromstärke des wendelförmigen Heizdrahtes 9c beträgt etwa 2,5 Ampere und die elektrische Spannung etwa 4 Volt, so daß der Verbrauch an elektrischer Energie sehr gering ist. Außer­ dem ist es möglich, mittels der von dem wendelförmigen Heizdraht 9c gelieferten Wärme eine Temperatur von 900°C bis 1000°C zu erreichen. Der keramische säulenförmige Körper 10 weist eine hervorragende Wärmebeständigkeit sowie eine hervorra­ gende Verschleißfestigkeit auf. Der wendelförmige Heizdraht kann mit Hilfe eines einfachen Brennverfahrens fest in dem keramischen Körper 10 angeordnet werden. Das Heizelement 9 ist fest mit einem Ende des Durchgangs 4 eines wärmeliefern­ den Projektilkörpers 1a verbunden, d. h. mit einem Ende des zugespitzten konischen Heizelements 3.

Das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Anschlußdraht des Heiz­ elements 9, der mit dem Anschlußdraht 9a verbunden ist. Der Anschlußdraht 11 ist längs in der Durchgangsöffnung 4 an ge­ ordnet. Ein weiterer Anschlußdraht 9b des Heizelements ist durch Schweißen mit dem Ende des wärmeerzeugenden Elements 3 verbunden. Auf diese Weise ist dort der Legierungsabschnitt X ausgebildet, der annähernd die gleiche Verschleißfestigkeit aufweist wie das Material des wärmeliefernden Elements 3.

Wenn das Heizelement 9 durch die Zufuhr eines elektrischen Stroms zwischen dem Anschlußdraht 11 des Heizelements 9 und dem wärmeerzeugenden Projektilkörper 1a aufgeheizt wird, wird durch das wendelförmige Heizelement 9c Wärme er­ zeugt und sofort auf das zugespitzte wärmeliefernde Element 3 übertragen.

Somit wird von der Oberfläche des zugespitzten wärmeliefern­ den Elements 3 Wärme nach außen abgestrahlt. Wenn es in einem Angußkanal (nicht illustriert) angeordnet ist, der so gegenüber der Oberfläche des zugespitzten wärmeliefernden Elements 3 positioniert ist, daß dieses eine Anschnittsöffnung (nicht dargestellt), die mit dem Formhohlraum in Verbindung steht, erreicht, wird das thermoplastische Kunstharz in der Nähe der Anschnittsöffnung erhitzt und geschmolzen.

Wenn die Energieversorgung des Heizelements 9 unterbrochen wird, beendet der wendelförmige Heizdraht 9c sofort die Wärmeerzeugung, und auf das wärmeliefernde Element 3 wird keine Wärme übertragen. Somit nimmt die Wärmeab­ strahlung von der Oberfläche des zugespitzten wärmeerzeugen­ den Elements 3 ab und das thermoplastische Kunstharz kühlt ab und verfestigt.

Folglich kann das thermoplastische Kunstharz an der An­ schnittsöffnung periodisch erhitzt und geschmolzen oder ge­ kühlt und verfestigt werden, indem man die Energieversorgung des Heizelements 9 diskontinuierlich gestaltet, wodurch die Anschnittsöffnung, die mit dem Formhohlraum kommuniziert, geöffnet oder geschlossen werden kann, und es kann ein be­ vorzugtes angußloses Spritzgießen durchgeführt werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert.

Da die gleichen konstruktiven Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen sind, wird insoweit auf die Fig. 1 bis 6 verwiesen.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 wird der wendel­ förmige Heizdraht 9c des Heizelements 9 von einem doppelten NiCr-Draht gebildet. Der NiCr-Draht einer bestimmten Länge ist in seiner Mitte um 360° umgebogen und dann zu einem Doppeldraht geformt, wie er in Fig. 7 gezeigt ist. Der umgebogene Teil des Doppeldrahts dient als Ausgangspunkt der Wendel, und abschließend werden zwei Anschlußdrähte 9a, 9b ausgebildet, die in die gleiche Richtung weisen. Ein der­ artiger wendelförmiger Heizdraht 9c ist innerhalb des säulen­ förmigen Keramikkörpers 10 angeordnet und von einem iso­ lierenden Rohr 5a umgeben. Wie in Fig. 10 gezeigt ist, wird das Heizelement 9 mit dem beschriebenen Aufbau längs inner­ halb einer Bohrung 5a in dem zugespitzten wärmeliefernden Element 3 angeordnet.

Der Anschlußdraht 9b ist mittels eines Anschlußdrahtes 14 mit einem Ende des zugespitzten wärmeliefernden Elements 3 verbunden und über dieses geerdet.

Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen keramischen Füllstoff und das Bezugszeichen 19 einen Leitungsweg zum Einschieben der Anschlußdrähte 9a bzw. 9b.

Bezugnehmend auf das in Fig. 8. gezeigte Ausführungsbei­ spiel wird das Heizelement 9 gemäß Fig. 6 in ein elektrisch leitendes Rohr 15 aus nichtrostendem Stahl eingeschoben, wo­ bei der Anschlußdraht 9b des Heizelements 9 fest mit dem leitenden Rohr 15 verbunden ist. Auf diese Weise ist das lei­ tende Rohr 15 elektrisch mit dem zugespitzten wärmeliefern­ den Element 3 verbunden und über dieses geerdet.

Bezugnehmend auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 ist der Anschlußdraht 9b des Heizelements 9 durch Schweißen mit dem leitenden Rohr 15 verbunden. Die sonstige Konstruktion gemäß Fig. 9 ist die gleiche wie in Fig. 8. Der Anschluß­ draht ist teilweise mit der Leitung 19 durch Schweißen ver­ bunden.

Bezugnehmend auf die Ausführungsform gemäß Fig. 10 umfaßt das Heizelement 9 eine elektrisch leitende Masse 17 wie bei­ spielsweise eine nichtrostende Hülse. Der Anschlußdraht 9b ist durch einen zentralen Durchgang durch die leitfähige Masse 17 hindurch geführt und mit dem zugespitzten wärme­ liefernden Element 3 verbunden. Das Heizelement 9 ist in das Isolierrohr 5a eingeschoben.

Das erläuterte Heizelement weist einen sehr kleinen Drahtdurchmesser und einen sehr kleinen Wicklungsdurchmesser auf. Ein derartiges Heizelement ist längs innerhalb des zugespitzten konischen wärmeliefernden Elements angeord­ net, um dieses lokal aufzuheizen. Auf diese Weise wird das zugespitzte konische wärmeliefernde Element rasch aufgeheizt und Wärme wird von seiner Oberfläche abgestrahlt. Außerdem ist das Heizelement ein keramischer säulenförmiger Körper mit einer überlegenen Wärmebeständigkeit und Isolationsfähig­ keit sowie mit einer überlegenen Verschleißfestigkeit, so daß es eine lange Zeit verwendet werden kann.

Darüber hinaus ist auch der Energieverbrauch des Heizelements sehr gering . . So sind beispielsweise 3 Volt, 3 Ampere und 9 Watt völlig ausreichend. Es ist daher nicht erforderlich, einen voluminösen Transfor­ mator mit einer hohen Kapazität vorzusehen.

Das führte dazu, daß das eingebaute Heizelement kompakt ausgebildet sein kann, und der Durchmesser des Anschluß­ drahtes kann gering sein. Es ist dann möglich, eine große Anzahl dünner Anschlußdrähte zu binden.

Ferner kann ein Anschlußdraht des Heizelements mit dem zu­ gespitzten konischen wärmeliefernden Element auf die viel­ fältigste Weise verbunden und an diesem befestigt werden, darunter auch durch Pressen.

Claims (5)

1. Heizelement für Formwerkzeuge von Spritzgießmaschinen mit einem zylindrischen wärmeliefernden Körper (1), einem zugespitzten wärme­ liefernden Körper (1), einem zugespitzten wärmeliefernden Element (3), das mit dem zylindrischen wärmeliefernden Körper (1) fest verbunden ist, und einem Heizelement (9), das in Längsrichtung innerhalb des zugespitzten wärmeliefernden Elements (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (9) einen massiven Säulenkörper (10) aufweist, der wärmebeständig und isolierend ist, daß innerhalb des Säulenkörpers (10) ein wendelförmiger Heizdraht (9c) angeordnet ist, und daß ein Anschlußdraht (9b) des Heizdrahtes (9c) mit dem zugespitzten wärmeliefernden Element (3) leitend fest verbunden ist.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (9) aus Keramikmaterial besteht.

3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Heizelement (9) in ein elektrisch leitendes Rohr (15) eingeschoben ist.

4. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Heizelement (9) in ein isolierendes Rohr (5a) eingeschoben ist.

5. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der wendelförmige Heizdraht (9c) von einem doppelten NiCr-Draht gebildet wird, so daß zwei Anschlußdrähte (9a, 9b) von den beiden Enden des doppelten NiCr-Drahtes in die gleiche Richtung weisen.