DE4445744C1 - Electrical heating element esp. for injection moulding or spray moulding machine - Google Patents
Electrical heating element esp. for injection moulding or spray moulding machineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein zylindrisches elektrisches Heizelement mit nach radial außen gerichteter Wärme abstrahlung oder rohrförmiges elektrisches Heizelement mit nach radial außen oder innen gerichteter Wärmeab strahlung, insbesondere in Form eines Wendelrohrheiz körpers, dessen Heizleiter in Isoliermasse eingebettet und von einem formstabilen Mantel umgeben ist und der zu einer Wendelform formbar ist, wobei die Heizleiter des Heizelementes oder die Wendel des Heizkörpers mit Metall, insbesondere Kupfer oder Messing, vergossen sind und das Vergußmetall eine zylindrische Anlagefläche für ein zu beheizendes Bauteil bildet, die das Bauteil radial umschließt oder vom Bauteil radial umschlossen ist, wobei bei rohrförmigem Heizelement vorzugsweise ein Außenmantel oder Innenmantel in Rohrform aus Edelstahl oder anderem schlecht wärmeleitenden Werkstoff oder aus thermischem Isoliermaterial vorgesehen ist, der das Heizelement auf der Fläche umgibt, die der durch Vergußmasse gebildeten Kontaktfläche zum beheizten Bauteil abgewandt ist.The invention relates to a cylindrical electrical Heating element with radially outward heat Radiation or tubular electrical heating element with radially outward or inward heat radiation, especially in the form of a spiral tube heater body, the heating conductor embedded in insulating material and is surrounded by a dimensionally stable coat and the is formable into a spiral shape, the heating conductor of the heating element or the filament of the radiator with Metal, especially copper or brass, are potted and the potting metal has a cylindrical contact surface for a component to be heated forms the component radially encloses or is radially enclosed by the component, wherein in the case of a tubular heating element, preferably an outer jacket or inner jacket in tubular form made of stainless steel or other poorly heat-conducting material or from thermal Insulating material is provided on the heating element of the area surrounding that of the potting compound Contact surface facing away from the heated component.
Bei einem solchen Heizelement kann es sich um eine Heiz patrone oder dergleichen handeln, die einen kreisförmigen Querschnitt hat und die in einen entsprechenden zylindrischen Hohlraum eines zu beheizenden Bauteiles eingesteckt werden kann, wobei der Querschnitt des Aufnahmekanales derart an diese Heizpatrone angepaßt ist, daß die Umfangsfläche der Heizpatrone eng an der Wandung des Aufnahmekanals anliegt. Die Erfindung betrifft aber auch rohrförmige elektrische Heizelemente, die beispielsweise auf eine Spritzgießdüse aufgeschoben werden und satt passend auf einer solchen Spritzgießdüse aufsitzen. Desweiteren betrifft die Erfindung rohrförmige Heizelemente, die in eine entsprechende passende Aufnahme bohrung oder dergleichen Kanalausbildung eines zu beheizenden Werkstückes eingeschoben werden können.Such a heating element can be a heater cartridge or the like act that is circular Has cross-section and that in a corresponding cylindrical cavity of a component to be heated can be inserted, the cross section of the Receiving channel so adapted to this heating cartridge is that the peripheral surface of the heating cartridge is close to the Wall of the receiving channel is present. The invention relates but also tubular electrical heating elements that for example, be pushed onto an injection molding nozzle and fits snugly on such an injection molding nozzle sit on. Furthermore, the invention relates to tubular Heating elements that fit into a corresponding fitting bore or the like channel formation one too heated workpiece can be inserted.
Derartige Heizelemente insbesondere in Form von Wendelrohrpatronen oder auch Heizbändern werden beispielsweise zur Beheizung von Heißkanaldüsen oder -verteilern bei Druckgieß- oder Spritzgießwerkzeugen eingesetzt.Such heating elements in particular in the form of Spiral tube cartridges or heating tapes for example for heating hot runner nozzles or -distributors for die casting or injection molding tools used.
Häufig ist es erwünscht, daß über die Länge eines solchen Heizelementes oder auch über den Umfang des Heizelementes unterschiedliche Temperaturzonen eingestellt werden. Dazu ist es an sich schon bekannt, die Wendel des Rohr heizkörpers oder die Wendel eines Heizelementes in unterschiedlicher Steigung relativ eng oder mit relativ großen Abständen zu wendeln, um auf diese Weise unterschiedliche Temperaturzonen über die Länge des Heizelementes zu erreichen. Aufgrund der Tatsache, daß aber das Heizelement, insbesondere die Wendel des Heiz körpers, mit Kupfer, Messing oder dergleichen leitfähigen Metallen vergossen ist, findet ein unmittelbarer Wärmetransport in der Vergußmasse statt. Dies führt im Ergebnis dazu, daß die Temperaturverteilung über die Gesamtlänge des Heizelementes im wesentlichen gleichmäßig ist. Eine wesentliche Verminderung der Temperatur in einzelnen Zonen ist somit nicht im befriedigendem Maße erreichbar.It is often desirable that the length of such Heating element or over the circumference of the heating element different temperature zones can be set. For this it is already known per se, the coil of the tube radiator or the filament of a heating element in different slope relatively narrow or with relative large distances to spiral around in this way different temperature zones over the length of the To reach the heating element. Due to the fact that but the heating element, especially the filament of the heater body, with copper, brass or the like is poured into conductive metals immediate heat transfer takes place in the sealing compound. The result of this is that the temperature distribution over the entire length of the heating element essentially is even. A significant reduction in the Temperature in individual zones is therefore not in the satisfactorily attainable.
Aus der DE 86 20 949 U1 ist ein elektrisches Heizelement bekannt, bei dem zwischen einzelnen Heizzonen thermisch isolierende bzw. schlechtleitende Materialien eingebracht sind. Auf diese Weise wird der Wärmeübergang von einer beheizten Zone zu einer unbeheizten Zone verringert.From DE 86 20 949 U1 is an electric heating element known in the thermal between individual heating zones insulating or poorly conductive materials introduced are. In this way the heat transfer from one heated zone reduced to an unheated zone.
Aus der DE 85 35 571 U1 ist es bekannt, einen radial umlaufenden Luftspalt als Isolierung einzubringen.From DE 85 35 571 U1 it is known a radial to introduce the surrounding air gap as insulation.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei dem unterschiedliche Temperaturzonen auf einem zu beheizenden Gegenstand auch oder ausschließlich in axialer Richtung genau zu definieren und einzuhalten sind.The invention is based on this prior art the task of a heating element of the generic type Way of creating different temperature zones on an object to be heated or to be defined precisely in the axial direction only and are to be observed.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß ein oder mehrere Teilbereiche der durch Vergußmasse gebildeten Kontaktfläche derart ausgebildet sind, daß bei auf das zu beheizende Bauteil aufgeschobenem oder in das zu beheizende Bauteil eingeschobenem Heizelement nur ein Teil der Kontaktfläche auf der Mantelfläche oder der Umfangsfläche aufliegt und zwischen dem oder den anderen Teilbereichen und der Mantelfläche oder Umfangsfläche ein Luftspalt gebildet ist und daß der oder die Teilbereiche oder weitere Teilbereiche durch eine oder mehrere axial zum Heizelement gerichtete Ausnehmungen (Rinne, Nut) eines Teilbereiches der durch Vergußmasse gebildeten Kontaktfläche geformt sind.To solve this problem it is proposed that a or several sections of the potting compound Contact surface are designed such that when on component to be heated pushed or into the heating component inserted heating element only one Part of the contact area on the lateral surface or Circumferential surface rests and between the one or the other Subareas and the outer surface or peripheral surface an air gap is formed and that the or Sub-areas or other sub-areas by one or several recesses directed axially to the heating element (Gutter, groove) of a portion of the potting compound formed contact surface are shaped.
Durch den oder die axial gerichteten Ausnehmungen, die allein oder auch in Kombination mit radial gerichteten Ausnehmungen vorgesehen sein können, sind Luftspalte gebildet, die auch eine unterschiedliche Temperaturbeeinflussung in unterschiedlichen axial gerichteten Zonen des zu beheizenden Körpers ermöglichen.Through the or the axially directed recesses, the alone or in combination with radially directed Recesses can be provided are air gaps formed which is also a different Temperature influence in different axial enable directed zones of the body to be heated.
In dem Bereich, in welchem der Luftspalt angeordnet ist, wird eine thermische Trennung zwischen Heizelement und zu beheizendem Gegenstand erreicht, da in diesem Bereich der Wärmeübergang lediglich durch Wärmestrahlung, nicht aber durch Wärmeleitung erfolgt. Durch entsprechende Anordnung des Luftspaltes können ein oder mehrere Temperaturzonen auf einen zu beheizendem Gegenstand genau definiert eingehalten werden.In the area in which the air gap is arranged, there is a thermal separation between the heating element and Object to be heated is reached in this area the heat transfer only through heat radiation, not but done by heat conduction. By appropriate Arrangement of the air gap can be one or more Temperature zones accurate to an object to be heated defined are adhered to.
Unter Umständen kann auch bevorzugt sein, daß der Luftspalt mit thermisch isolierendem Material ausgefüllt ist.Under certain circumstances, it may also be preferred that the Air gap filled with thermally insulating material is.
Eine bevorzugte Alternative oder zusätzliche Ausbildung wird darin gesehen, daß der oder die Teilbereiche oder weitere Teilbereiche durch eine oder mehrere axial zum Heizelement gerichtete Ausnehmungen (Rinne, Nut) eines Teilbereiches der durch Vergußmasse gebildeten Kontakt fläche geformt sind. A preferred alternative or additional training is seen in the fact that the sub-areas or further sections by one or more axially to Heating element directed recesses (gutter, groove) one Part of the contact formed by potting compound are shaped.
Als besonders vorteilhaft wird zudem angesehen, daß in jedem durch zwei axial gerichtete Ausnehmungen gebildeten Vergußmassenfeld ein separater Heizleiter oder eine Heizwendel angeordnet und eingebettet ist, dessen elektrischer Anschlußleiter mit einer separaten Strom quelle verbindbar sind.It is also considered particularly advantageous that in each formed by two axially directed recesses Potting compound field a separate heating conductor or a Heating coil is arranged and embedded, the electrical lead with a separate current source are connectable.
In an sich bekannter Weise ist zudem vorgesehen, daß das Heizelement über seine Länge oder in Umfangsrichtung Zonen aufweist, in denen der Heizleiter oder die Heizwendel in enger Packlage oder in beabstandeter Packlage gewendelt oder gewickelt ist.In a manner known per se it is also provided that the heating element over its length or in the circumferential direction Has zones in which the heating conductor or the Heating coil in a tight packing position or in a spaced-apart position Packing layer is coiled or wound.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are in the drawing shown and described in more detail below.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 Ein Heizelement in Stirnansicht; Fig. 1 A heating element in front view;
Fig. 2 desgleichen im Schnitt II-II der Fig. 1 gesehen; Fig. 2 also seen in section II-II of Fig. 1;
Fig. 3 bis 8 Varianten in gleichen Ansichten. Fig. 3 to 8 variants in the same views.
Bei allen Ausführungsformen ist ein zylindrisches elektrisches Heizelement in Form einer sogenannten Wendelrohrpatrone gezeigt. Das Heizelement 1 weist Heizleiter 2 auf, die in Isoliermasse 3 eingebettet sind und von einem formstabilen Mantel 4 umgeben sind. Diese Elemente sind zu einer Wendelform formbar. Die so gebildeten Heizleiter des Heizelementes 1 sind in Messing 5 vergossen, so daß ein zylindrischer Hohlraum 6 von dem Vergußmetall gebildet ist. Außenseitig ist das Heiz element 1 durch einen Metallmantel 7 aus Edelstahl abgeschirmt. An einem axialen Ende des Heizelementes 1 sind die elektrischen Anschlußleitungen 8 nach radial außen herausgeführt. Bei den dargestellten Ausführungs beispielen handelt es sich um Heizelemente 1, die auf Spritzgießdüsen aufgeschoben werden und zu einer bestimmten Temperaturverteilung an einer solchen Spritz gießdüse geeignet sind. In all embodiments, a cylindrical electric heating element in the form of a so-called spiral tube cartridge is shown. The heating element 1 has heating conductors 2 which are embedded in insulating material 3 and are surrounded by a dimensionally stable jacket 4 . These elements can be shaped into a spiral shape. The heating conductors of the heating element 1 thus formed are cast in brass 5 , so that a cylindrical cavity 6 is formed by the casting metal. On the outside, the heating element 1 is shielded by a metal jacket 7 made of stainless steel. At one axial end of the heating element 1 , the electrical connecting lines 8 are led radially outward. In the illustrated execution examples are heating elements 1 , which are pushed onto injection molding nozzles and are suitable for a certain temperature distribution on such an injection nozzle.
Bei allen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Teil bereiche der durch Vergußmasse 5 gebildeten Kontaktfläche 9 derart ausgebildet, daß bei auf das zu beheizende Bauteil aufgeschobenem Heizelement 1 nur ein Teil der Kontaktfläche 9 auf der Umfangsfläche des zu beheizenden Bauteils, beispielsweise Spritzgießdüse, aufliegt und in Teilbereichen, beispielsweise in einem Teilbereich 10 ein Luftspalt gebildet ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ist der entsprechende Teilbereich 10, in dem der Luftspalt ausgebildet ist, durch eine ringförmige Ausnehmung der durch die Vergußmasse 5 gebildeten Kontaktfläche 9 geformt. Es ist damit ein entsprechendes Heizelement 1 geschaffen, welches im Mittelbereich eine thermische Trennung aufweist, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung an einer Spritzgießdüse zu erreichen.In all embodiments, one or more partial areas of the contact surface 9 formed by potting compound 5 are formed such that when the heating element 1 is pushed onto the component to be heated, only part of the contact surface 9 rests on the peripheral surface of the component to be heated, for example an injection molding nozzle, and in partial regions , for example in an area 10 an air gap is formed. In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the corresponding partial area 10 , in which the air gap is formed, is formed by an annular recess in the contact surface 9 formed by the potting compound 5 . A corresponding heating element 1 is thus created, which has a thermal separation in the central area in order to achieve a uniform temperature distribution on an injection molding nozzle.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist ein Teilbereich 11 zur Bildung eines Luftspaltes ausgebildet, der durch eine axial gerichtete Ausnehmung der Vergußmasse 9 gebildet ist und über die gesamte Länge des Heizelementes 1 verläuft. Hierbei handelt es sich um ein Heizelement 1 mit einer thermischen Trennung in einem axialen bestimmten Bereich, was beispielsweise für Spritz gießdüsen mit zwei Massekanälen unterschiedlicher Temperatur geeignet ist. Ebenso wie bei der Ausbildung gemäß Fig. 1 und 2 kann der entsprechende Teilbereich 11 bzw. 10 durch Ausfräsung erzeugt sein, wobei die Ausfräsung im Falle der Fig. 1 und 2 radial und im Falle der Fig. 3 und 4 axial verläuft.In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, a partial area 11 is formed to form an air gap, which is formed by an axially directed recess in the sealing compound 9 and extends over the entire length of the heating element 1 . This is a heating element 1 with a thermal separation in an axial specific area, which is suitable for example for injection molding nozzles with two mass channels of different temperatures. As in the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the corresponding partial region 11 or 10 can be produced by milling, the milling in the case of FIGS. 1 and 2 being radial and in the case of FIGS. 3 and 4 being axial.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 sind in dem Heizelement 1 zwei separate Heizleiter 12, 13 angeordnet, die über Anschlußleitungen 14, 15 am einen Ende des Heizelementes 1 radial herausgeführt und an entsprechende Stromquellen anschließbar sind. Desweiteren ist bei dieser Anordnung und Ausbildung an diametral gegenüberliegenden Bereichen ein Teilbereich 11 gebildet, der einen Luftspalt definiert. In den so erzeugten bei den Vergußmassenfeldern 16, 17 können somit unterschiedliche Temperaturen aufgebracht werden, ohne daß eine wesentliche gegenseitige Beeinflussung der Temperaturfelder erfolgt. Eine solche Heizelementeausbildung ist beispielsweise für sektions weise Beheizung einer Spritzgießdüse mit zwei Masse kanälen mit unterschiedlicher Temperatur geeignet.In the embodiment according to FIGS. 5 and 6, two separate heating conductors 12 , 13 are arranged in the heating element 1 , which radially lead out via connecting lines 14 , 15 at one end of the heating element 1 and can be connected to corresponding current sources. Furthermore, with this arrangement and configuration, a partial region 11 is defined at diametrically opposite regions, which defines an air gap. Different temperatures can thus be applied in the potting compound fields 16 , 17 thus produced without the temperature fields having any substantial mutual influence. Such a heating element design is suitable, for example, for section-wise heating of an injection nozzle with two mass channels with different temperatures.
In Fig. 7 und 8 ist eine ähnliche Ausbildung gezeigt, wobei dort an den entsprechenden luftspalterzeugenden Teilbereichen 11 jeweils noch eine nach radial innen vorspringende Ausformung von Metallgußmaterial 5 vorgesehen ist. Damit wird der Innenquerschnitt des Heizelementes 1 auf die entsprechende Form einer einzuschiebenen Spritzgießdüse mit zwei Massekanälen angepaßt. Auch diese Anordnung und Ausbildung ist zur sektionsweisen Beheizung einer Spritzgießdüse mit zwei Massenkanälen unterschiedlicher Temperatur geeignet und bestimmt. FIGS. 7 and 8 show a similar design, wherein there is a radially inward protruding formation of cast metal material 5 on the corresponding air gap-producing subregions 11 . The inner cross section of the heating element 1 is thus adapted to the corresponding shape of an injection molding nozzle to be inserted with two mass channels. This arrangement and design is also suitable and intended for section-by-section heating of an injection molding nozzle with two mass channels of different temperatures.
Die Teilbereiche 11 können dabei durch eine ausgefräste Nut gebildet sein. The partial areas 11 can be formed by a milled groove.
Insbesondere bei den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 4 ist die Anordnung der Heizwendeln so vorgenommen, daß in axialer Richtung am Ende und Anfang des Heizelementes 1 eine enge Packlage der Heizwendeln durch enge Windung erreicht ist, während im Mittelbereich eine stark beabstandete Packlage durch unterschiedlichen Steigungswinkel der Windung der Heizwendel erreicht ist. Auch hierdurch kann die Temperaturverteilung zusätzlich beeinflußt werden.In particular in the embodiments according to FIGS. 1 to 4, the arrangement of the heating coils is carried out in such a way that a tight packing position of the heating coils is achieved in the axial direction at the end and beginning of the heating element 1 , while a tightly spaced packing position in the central region due to different pitch angles the winding of the heating coil is reached. The temperature distribution can also be influenced in this way.
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Also Published As
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