EP0866640A2 - High performance heating element - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a high-performance heating element for industrial purposes with a Coat of metal and in this coat against the Jacket arranged electrically insulated electric heating conductor with outside Connection, especially heating tape, preferably for Use in plastic injection molding machines.
- Such heating elements are so far made that in a plate-like, to the The ends of the open jacket are wound on a support Heating conductor is introduced, the Connection ends are led to the outside. In the Then there will be free space between the heating conductor and the jacket MgO powder introduced This is then Element compacted. In the following it can Heating element by bending to the appropriate Forming tubular radiators or the like and with electrical connections be equipped.
- the insulating layers by the MgO powder are good electrical Ensure insulation to the metal outer jacket, the usually consists of stainless steel. Furthermore the insulating layer must have good thermal conductivity to have the heat transfer to the favor heating object.
- the heating elements produced in a conventional manner are only of limited dimensions producible. With conventional construction only Lengths of 75 mm and diameter of 100 mm getting produced. In half-shell construction, the Diameter range can be expanded to 200 mm.
- the object of a heating element Generic type to create which in easily in long lengths and diameters can be manufactured.
- the invention proposes to achieve this object before that the insulation from a single layer or multilayer ceramic fiber fleece or Ceramic fiber paper exists and that Ceramic fiber fleece or ceramic fiber paper between the jacket surfaces of the jacket compressed in Heating element is arranged
- the ceramic fiber fleece or paper consists of Al 2 0 3 fibers, MgO fibers, mullite fibers (2 Si 0 2 x 3 Al 2 0 3 ) or a mixture thereof.
- the Nonwoven or paper is free from binders.
- the fibers of the Nonwoven or paper are short-fiber.
- the fiber length is about 2 to Is 3 ⁇ m.
- the powder Material consists of ceramic mass.
- the powdery material consists of Mg0 and / or Al 2 0 3 .
- the powder Material on the side of the heating element in that Nonwoven or paper is introduced or in is brought in larger proportion, which to heating object is facing or on this is in the position of use.
- the Nonwoven or paper in non-compressed Condition has a thickness of up to 5 mm.
- the nonwoven or -paper in an uncompressed state Porosity of up to 50% by volume.
- the heating element subsequently into a ring shape, Half ring shape or channel shape is bent.
- the invention also relates to the use of ceramic fiber fleece or paper for production of heating elements according to one of claims 1 to 11, in particular with the method according to one of the Claims 12 to 14.
- the invention makes it possible in a simple manner to produce large-area heating elements, that is have great length and with them also great Diameter of tubular radiators or half-shells too are realized.
- This Heating elements can be started first Cladding sheet a layer of nonwoven or the same or several layers will.
- Carrier for example a micanite carrier that is wrapped with heating wire.
- Carriers can in turn add layers of Nonwoven or the like can be applied then covered by another sheet metal will.
- the nonwoven or fiber paper which in the is a thermal insulator, then compacted by the cladding sheets towards each other be pressed. The entire component is thus in reduced in thickness and by that Compressing the lateral surface results in that the ceramic fiber fleece or paper is compressed in this way is that it's no longer heat insulating, but acts as a heat conductor, but the electrical Insulation ability is retained.
- Nonwoven fabric made of Al 2 0 3 fibers is preferably processed without a binder, so that no pollutants can evaporate when the heating element is first heated. It has turned out to be particularly advantageous if short-fiber material of, for example, 2 to 3 ⁇ m fiber length is used.
- powdered material for example Al 2 0 3 powder
- This improved heat conduction does not make sense to the outside of the element, on the contrary, poor heat conduction is desired there in order to avoid heat losses.
- a high performance heating element 1 shown for industrial purposes. It has one Coat made of stainless steel and in this coat against the Jacket electrically insulated arranged Heating conductor.
- the jacket formed from two components.
- One component is a U-shaped jacket part 2 made of stainless steel.
- a second part of the coat is a flat sheet metal part 3, also made of Stainless steel.
- To make it into the U-shaped Sheath part 2 first a layer 4 on nonwoven (single-layer or multi-layer).
- a carrier 5 for example a Micanite carrier placed on the heating wire is wound up.
- the connection ends of the heating wire are led to the outside and can with appropriate electrical connections will.
- a ceramic fiber fleece layer 6 is placed on top, which by the sheet metal part 3 as part of Coat is covered. After inserting the parts the ceramic fiber fleece layers are compressed 4.6 by applying force in the direction of arrow 7 in FIG. 1, the jacket plate 3 the bottom of the cladding sheet 2 is approximated.
- the Target position is shown in Figure 2. For Locking this target position can Edge edges of the U-shaped part 2 are formed are, so that the narrow packing position according to Figure 2 is maintained. That so flat trained heating element can be in one corresponding rolling process to a tubular Radiator or to a radiator half-shell be shaped.
- the invention is not based on the embodiment limited, but within the scope of the revelation often variable.
Landscapes
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Hochleistungs-Heizelement für industrielle Zwecke mit einem Mantel aus Metall und in diesem Mantel gegen den Mantel elektrisch isoliert angeordnetem elektrischen Heizleiter mit nach außen geführtem Anschluß, insbesondere Heizband, vorzugsweise zum Einsatz bei Kunststoffspritzmaschinen.The invention relates to a high-performance heating element for industrial purposes with a Coat of metal and in this coat against the Jacket arranged electrically insulated electric heating conductor with outside Connection, especially heating tape, preferably for Use in plastic injection molding machines.
Derartige Heizelemente werden bisher in der Weise hergestellt, daß in einen plattenartigen, an den Enden offenen Mantel ein auf einen Träger aufgewickelter Heizleiter eingebracht wird, dessen Anschlußenden nach außen geführt sind. In den Freiraum zwischen Heizleiter und Mantel wird dann MgO-Pulver eingebracht Anschließend wird dieses Element verdichtet. Nachfolgend kann das Heizelement durch Biegen zu den entsprechenden Formen von Rohrheizkörpern oder dergleichen geformt werden und mit elektrischen Anschlüssen ausgestattet werden. Such heating elements are so far made that in a plate-like, to the The ends of the open jacket are wound on a support Heating conductor is introduced, the Connection ends are led to the outside. In the Then there will be free space between the heating conductor and the jacket MgO powder introduced This is then Element compacted. In the following it can Heating element by bending to the appropriate Forming tubular radiators or the like and with electrical connections be equipped.
Die Isolierschichten, die durch das MgO-Pulver gebildet sind, müssen eine gute elektrische Isolation zum Metallaußenmantel gewährleisten, der üblicherweise aus Edelstahl besteht. Desweiteren muß die Isolierschicht eine gute Wärmeleitfähigkeit auf-weisen, um den Wärmeübergang zu dem zu beheizenden Gegenstand zu begünstigen.The insulating layers by the MgO powder are good electrical Ensure insulation to the metal outer jacket, the usually consists of stainless steel. Furthermore the insulating layer must have good thermal conductivity to have the heat transfer to the favor heating object.
Die in herkömmlicher Weise hergestellten Heizelemente sind nur in begrenzter Dimensionierung herstellbar. Beim konventionellen Aufbau können nur Längen von 75 mm und Durchmesser von 100 mm hergestellt werden. In Halbschalenbauweise kann der Durchmesserbereich bis auf 200 mm erweitert werden.The heating elements produced in a conventional manner are only of limited dimensions producible. With conventional construction only Lengths of 75 mm and diameter of 100 mm getting produced. In half-shell construction, the Diameter range can be expanded to 200 mm.
Die bisher übliche Herstellungstechnologie läßt die wünschenswerte Fertigung größerer Heizbänder nicht zu.The previously common manufacturing technology leaves the not desirable manufacture of larger heating tapes to.
Dies ist im wesentlichen darin begründet, daß das Magnesiumoxidpulver bei größeren Heizelementen nicht mehr gleichmäßig in den Hohlraum zwischen Mantel und Heizleiter eingebracht werden kann, wobei zudem das gleichmäßige Einbringen einen großen Zeitaufwand mit sich bringt.This is essentially due to the fact that Magnesium oxide powder for larger heating elements no longer evenly into the cavity between Jacket and heating conductor can be inserted, with the even introduction also takes a lot of time.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement gattungsgemäßer Art zu schaffen, welches in einfacher Weise auch in großen Längen und Durchmessern hergestellt werden kann. Based on this state of the art Invention, the object of a heating element Generic type to create, which in easily in long lengths and diameters can be manufactured.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Isolierung aus einem einschichtigen oder mehrschichtigen Keramikfaservlies oder Keramikfaserpapier besteht und daß das Kermaikfaservlies oder Keramikfaserpapier zwischen den Mantelflächen des Mantels verdichtet im Heizelement angeordnet istThe invention proposes to achieve this object before that the insulation from a single layer or multilayer ceramic fiber fleece or Ceramic fiber paper exists and that Ceramic fiber fleece or ceramic fiber paper between the jacket surfaces of the jacket compressed in Heating element is arranged
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß das Keramikfaservlies oder -papier aus Al203-Fasern, MgO-Fasern, Mullit-Fasern (2 Si 02 x 3 Al2 03) oder einer Mischung daraus besteht.It is preferably provided that the ceramic fiber fleece or paper consists of Al 2 0 3 fibers, MgO fibers, mullite fibers (2 Si 0 2 x 3 Al 2 0 3 ) or a mixture thereof.
Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß das Faservlies oder -papier frei von Bindemittel ist.Furthermore, it is preferably provided that the Nonwoven or paper is free from binders.
Zudem ist bevorzugt, daß die Fasern des Faservlieses oder -papiers kurzfaserig sind.It is also preferred that the fibers of the Nonwoven or paper are short-fiber.
Dabei ist bevorzugt, daß die Faserlänge etwa 2 bis 3 µm beträgt.It is preferred that the fiber length is about 2 to Is 3 µm.
Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß in das Keramikfaservlies oder -papier pulverförmiges Material hoher Wärmeleitfähigkeit und mit hoher elektrischer Isolationsfähigkeit eingebracht ist.Furthermore, it is preferably provided that in the Ceramic fiber fleece or paper powder Material with high thermal conductivity and with high electrical insulation capability is introduced.
Dadurch, daß das pulverförmige Material in das Vlies oder Papier eingebracht wird, wird eine größere Füllung von Leerstellen erreicht, was im Ergebnis dazu führt, daß eine verbesserte Wärmeleitung erfolgt.The fact that the powdery material in the Fleece or paper is introduced, a achieves greater filling of vacancies, which in Result leads to improved heat conduction he follows.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, daß das pulverförmige Material aus keramischer Masse besteht.It is preferably provided that the powder Material consists of ceramic mass.
Desweiteren kann bevorzugt sein, daß das pulverförmige Material aus Mg0 und/oder Al2 03 besteht.Furthermore, it may be preferred that the powdery material consists of Mg0 and / or Al 2 0 3 .
Besonders bevorzugt ist, daß das pulverförmige Material auf der Seite des Heizelementes in das Faservlies oder -papier eingebracht ist oder in größerem Anteil eingebracht ist, die dem zu beheizenden Gegenstand zugewandt ist oder an diesem in Gebrauchslage anliegt.It is particularly preferred that the powder Material on the side of the heating element in that Nonwoven or paper is introduced or in is brought in larger proportion, which to heating object is facing or on this is in the position of use.
Hierdurch ist gewährleistet, daß der Temperaturfluß zu der Seite hin, die in Gebrauchslage an dem zu beheizenden Gegenstand anliegt, groß ist, während die Wärmeleitung in der den zu beheizenden Element abgewandten Seite geringer ist, so daß die Wärmeverluste gering gehalten werden können.This ensures that the temperature flow to the side that is in the use position on the heated object is large, while the heat conduction in the element to be heated opposite side is lower, so that the heat losses can be kept low.
Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß das Faservlies oder -papier in nicht verdichtetem Zustand eine Dicke von bis zu 5 mm aufweist.Furthermore, it is preferably provided that the Nonwoven or paper in non-compressed Condition has a thickness of up to 5 mm.
Auch kann bevorzugt sein, daß das Faservlies oder -papier in nicht verdichtetem Zustand eine Porösität von bis zu 50 Volumen % aufweist. It can also be preferred that the nonwoven or -paper in an uncompressed state Porosity of up to 50% by volume.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Heizelementes nach den Ansprüchen 1 bis 11 wird darin gesehen, daß auf eine Metallblechlage (Mantelblech) ein oder mehrere Schichten von Keramikfaservlies oder -papier aufgelegt werden, auf diese ein Träger aufgelegt wird, auf den der Heizdraht aufgewickelt ist, daß der Träger samt Heizdraht von einer oder mehreren weiteren Schichten aus Keramikfaservlies oder -papier überdeckt wird, daß eine weitere Blechlage (Mantelblech) aufgelegt wird, daß das so gebildete Paket mechanisch verdichtet wird, indem die Blechlagen aufeinander gepreßt werden und daß die Randkanten der Blechlagen in der Preßlage bleibend miteinander verbunden werden.A preferred method of making a Heating element according to claims 1 to 11 seen in that on a sheet metal sheet (Cladding sheet) one or more layers of Ceramic fiber fleece or paper are placed, on this a carrier is placed on which the Heating wire is wound that the carrier velvet Heating wire from one or more others Layers of ceramic fiber fleece or paper is covered that another sheet metal layer (Cladding sheet) is placed that the so formed Package is mechanically compressed by the Sheet layers are pressed together and that the Edge edges of the sheet layers remain in the pressed position be connected to each other.
Dabei kann vorgesehen sein, daß in eine oder beide Faserschichten vor dem Verpressen pulverförmiges, wärmeleitfähiges, elektrisch isolierendes Material in feiner und gleichmäßiger Verteilung eingebracht wird.It can be provided that in one or both Fiber layers before pressing powdery, thermally conductive, electrically insulating material introduced in a fine and even distribution becomes.
In an sich bekannter Weise kann vorgesehen sein, daß das Heizelement anschießend zu einer Ringform, Halbringform oder Rinnenform gebogen wird.In a manner known per se it can be provided that the heating element subsequently into a ring shape, Half ring shape or channel shape is bent.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung von Keramikfaservlies oder -papier zur Herstellung von Heizelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 11, insbesondere mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14. The invention also relates to the use of ceramic fiber fleece or paper for production of heating elements according to one of claims 1 to 11, in particular with the method according to one of the Claims 12 to 14.
Die Erfindung ermöglicht es in einfacher Weise großflächige Heizelemente herzustellen, die also große Länge aufweisen und mit denen auch große Durchmesser von Rohrheizkörpern oder Halbschalen zu realisieren sind. Zur Herstellung dieser Heizelemente kann zunächst auf ein erstes Mantelblech eine Schicht von Faservlies oder dergleichen oder auch mehrere Schichten aufgelegt werden. Auf diese Faserschicht kann dann ein Träger, beispielsweise ein Mikanitträger aufgelegt werden, der mit Heizdraht umwickelt ist. Auf diesen Träger wiederum können weitere Schichten von Faservlies oder dergleichen aufgebracht werden, die dann durch ein weiteres Mantelblech abgedeckt werden. Das Faservlies oder Faserpapier, welches im eigentlichen Sinne ein Wärmeisolator ist, wird dann verdichtet, indem die Mantelbleche aufeinander zu verpreßt werden. Das gesamte Bauteil wird damit in seiner Dicke verringert und durch das Zusammenpressen der Mantelfläche ergibt sich, daß das Keramikfaservlies oder Papier derart verdichtet ist, daß es nicht mehr wärmeisolierend, sondern wärmeleitend wirkt, wobei aber die elektrische Isolationsfähigkeit erhalten bleibt.The invention makes it possible in a simple manner to produce large-area heating elements, that is have great length and with them also great Diameter of tubular radiators or half-shells too are realized. To make this Heating elements can be started first Cladding sheet a layer of nonwoven or the same or several layers will. One can then on this fiber layer Carrier, for example a micanite carrier that is wrapped with heating wire. On this Carriers can in turn add layers of Nonwoven or the like can be applied then covered by another sheet metal will. The nonwoven or fiber paper, which in the is a thermal insulator, then compacted by the cladding sheets towards each other be pressed. The entire component is thus in reduced in thickness and by that Compressing the lateral surface results in that the ceramic fiber fleece or paper is compressed in this way is that it's no longer heat insulating, but acts as a heat conductor, but the electrical Insulation ability is retained.
Vorzugsweise wird Faservlies aus Al2 03 -Fasern ohne Bindemittel verarbeitet, damit beim erstmaligen Aufheizen des Heizelementes keine Schadstoffe ausdampfen können. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn kurzfaseriges Fasermaterial von beispielsweise 2 bis 3 µm Faserlänge eingesetzt wird. Um die Wärmeleitung gezielt zu der Mantelfläche hin zu führen, die an dem zu erhitzenden Element angeordnet ist, kann in die zwischen dem Heizdraht und der entsprechenden Mantelfläche liegende Faserschicht pulverförmiges Material, beispielweise Al2 03 Pulver eingebracht werden, so daß bei dem nachfolgenden Verdichtungsvorgang eine höhere Porenfüllung und damit eine bessere Wärmeleitung erreicht wird. Zur Außenseite des Elementes ist diese verbesserte Wärmeleitung nicht sinnvoll, sondern im Gegenteil ist dort eine schlechte Wärmeleitung erwünscht, um Wärmeverluste zu vermeiden.Nonwoven fabric made of Al 2 0 3 fibers is preferably processed without a binder, so that no pollutants can evaporate when the heating element is first heated. It has turned out to be particularly advantageous if short-fiber material of, for example, 2 to 3 μm fiber length is used. In order to specifically conduct the heat conduction to the outer surface, which is arranged on the element to be heated, powdered material, for example Al 2 0 3 powder, can be introduced into the fiber layer lying between the heating wire and the corresponding outer surface, so that in the subsequent compression process a higher pore filling and thus better heat conduction is achieved. This improved heat conduction does not make sense to the outside of the element, on the contrary, poor heat conduction is desired there in order to avoid heat losses.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist streng schematisch in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
- Figur 1
- ein elektrisches Hochleistungs-Heizelement im Querschnitt in einer ersten Herstellungsstufe;
Figur 2- das gleiche Element nach nach Fertigstellung.
- Figure 1
- a high-performance electrical heating element in cross section in a first manufacturing stage;
- Figure 2
- the same item after after completion.
In der Zeichnung ist ein Hochleistungs-Heizelement
1 für industrielle Zwecke gezeigt. Es weist einen
Mantel aus Edelstahl und in diesem Mantel gegen den
Mantel elektrisch isoliert angeordnete elektrische
Heizleiter auf. Im Ausführungsbeispiel ist gemäß
Figur 1 der Mantel aus zwei Bestandteilen gebildet.
Ein Bestandteil bildet ein U-förmiges Mantelteil 2
aus Edelstahl. Ein zweiter Bestandteil des Mantels
ist ein flaches Blechteil 3, ebenfalls aus
Edelstahl. Zur Herstellung wird in das U-förmige
Mantelteil 2 zunächst eine Schicht 4 auf Faservlies
(einlagig oder mehrlagig) eingebracht. Auf diese
Schicht 4 wird ein Träger 5, beispielsweise ein
Mikanitträger aufgelegt, auf den Heizdraht
aufgewickelt ist. Die Anschlußenden des Heizdrahtes
sind nach außen geführt und können mit
entsprechenden elektrischen Anschlüssen versehen
werden.In the drawing is a high performance heating element
1 shown for industrial purposes. It has one
Coat made of stainless steel and in this coat against the
Jacket electrically insulated arranged
Heating conductor. According to the exemplary embodiment
Figure 1, the jacket formed from two components.
One component is a U-shaped
Auf den Träger 5, der den Heizdraht trägt, ist
wiederum eine Keramikfaservliesschicht 6 aufgelegt,
die durch das Blechteil 3 als Bestandteil des
Mantels abgedeckt ist. Nach dem Einlegen der Teile
erfolgt eine Verdichtung der Keramikfaservliesschichten
4,6 durch Kraftaufbringung in Richtungs
des Pfeiles 7 in Figur 1, wobei das Mantelblech 3
den Boden des Mantelbleches 2 angenähert wird. Die
Sollposition ist in Figur 2 gezeigt. Zur
Arretierung dieser Sollposition können die
Randkanten des U-förmigen Teiles 2 umgeformt
werden, so daß hierdurch die enge Packlage gemäß
Figur 2 beibehalten wird. Das so flächig
ausgebildete Heizelement kann in einem
entsprechenden Walzvorgang zu einem rohrförmigen
Heizkörper oder auch zu einer Heizkörperhalbschale
geformt werden.On the
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel. The invention is not based on the embodiment limited, but within the scope of the revelation often variable.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.All new, in the description and / or drawing disclosed individual and combination features regarded as essential to the invention.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19711420 | 1997-03-19 | ||
| DE19711420 | 1997-03-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP0866640A2 true EP0866640A2 (en) | 1998-09-23 |
| EP0866640A3 EP0866640A3 (en) | 1999-01-13 |
Family
ID=7823882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP97115173A Withdrawn EP0866640A3 (en) | 1997-03-19 | 1997-09-02 | High performance heating element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0866640A3 (en) |
Cited By (2)
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1997
- 1997-09-02 EP EP97115173A patent/EP0866640A3/en not_active Withdrawn
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| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 015, no. 442 (E-1131), 11. November 1991 & JP 03 187180 A (MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD), 15. August 1991 * |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0866640A3 (en) | 1999-01-13 |
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