WO2010097163A1 - Elektrische heizung - Google Patents

Elektrische heizung Download PDF

Info

Publication number
WO2010097163A1
WO2010097163A1 PCT/EP2010/000776 EP2010000776W WO2010097163A1 WO 2010097163 A1 WO2010097163 A1 WO 2010097163A1 EP 2010000776 W EP2010000776 W EP 2010000776W WO 2010097163 A1 WO2010097163 A1 WO 2010097163A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric heater
heater according
heizleiterbahnabschnitte
heating conductor
straight
Prior art date
Application number
PCT/EP2010/000776
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Günther
Siegrid Sommer
Christel Kretzschmar
Uwe Partsch
Horst Griessmann
Original Assignee
Günther Heisskanaltechnik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Günther Heisskanaltechnik Gmbh filed Critical Günther Heisskanaltechnik Gmbh
Priority to EP10711540A priority Critical patent/EP2401892A1/de
Publication of WO2010097163A1 publication Critical patent/WO2010097163A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26—Moulds
    • B29C45/27—Sprue channels ; Runner channels or runner nozzles
    • B29C45/2737—Heating or cooling means therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/262—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an insulated metal plate
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/46—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/003—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using serpentine layout
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings

Definitions

  • the present invention relates to an electric heater having at least one carrier and at least one heat conductor track applied to the carrier, which has substantially straight Schuleiterbahnabête and substantially arcuate inflection points defining Schuleiterab hurdlee, wherein the straight Schuleiterabroughe and the arcuate Bankleiterabroughe together form at least one meandering Schuleiterbahnan eleven.
  • Electric heaters of the aforementioned type are known in the art.
  • DE 199 41 038 A1 discloses an electric heater designed as a flat-film heater for hot runner systems with an insulating layer applied cohesively on the wall of a material pipe and a heating layer applied thereto in a materially bonded and heat-conducting manner.
  • the Schuleiterbahnen extend meandering or wave-like both in the axial and in the tangential direction of the material tube, wherein the course of the Schuleiterbahnen adapted to the local heat input requirement of the material tube or the material guided therein. In areas to be heated more strongly, the heating conductors are arranged correspondingly denser than in those areas in which less heat is to be supplied.
  • the electric heater 100 comprises a cylindrical carrier 102, which can be, for example, the wall of a material tube of a hot runner nozzle, an electrically insulating insulating layer 104 applied to the carrier 102 and a heat conductor track 106, which is applied to the insulating layer 104 in a materially bonded manner.
  • the heating conductor 106 comprises parallel straight Knittingbahnabête 108 and arcuate Bankleiterbahnabête 110, which are each arranged alternately, resulting in a meandering or wave-like Bankleiteran accent.
  • the bent heating conductor sections 110 In order to make the turning points of the heating conductor 106 defined by the bent heating conductor sections 110 more robust, it is proposed in WO 2008/011507 A1 that the bent heating conductor sections 110, as shown in FIG. 5, be covered with a coating 112 made of a material with good electrical conductivity cover. This is to prevent the increase of the current density on the insides of the bent Schuleiterbahnabête 110, which leads to the above-described overheating and finally to the destruction of the Schuleiterbahn 106. The placement of the coating 112, however, requires an additional operation, whereby the production of the electric heater 100 is more expensive and thus more expensive.
  • the arcuate Knittingabitese may at least partially have a larger cross-section than the straight Schuleiterbahnabitese. This can be achieved, for example, by making the heating conductor track thicker in the region of its curved heating conductor track sections and / or wider in the outward direction. This leads to a slight reduction in performance and thus to a reduction in temperatures at the turning points. It is important, however, that the inner radius of the arc-shaped Schwarzleiterbahnabête is not reduced to avoid current density increases in the inner radius.
  • the carrier is preferably tubular. But it can also have an oval or another non-round, for example, flat or angular cross-section. In another embodiment, the carrier can also be formed as a plate or as a block, which is installed as a distributor plate or as a heating plate in an injection mold.
  • the carrier is a material pipe preferably made of a metallic material of a hot runner nozzle or it forms such.
  • at least one insulating layer is applied to the carrier, on which then the at least one heating conductor is formed.
  • the insulation layer can extend over the entire carrier.
  • it may also be provided in the form of an insulating sheet only below the at least one heating conductor, in which case the width of the insulating sheet is preferably greater than the width of the at least one heating conductor. In this way it can be ensured that no electrical connection is generated between the carrier and the heating conductor.
  • the carrier forms a sleeve which can be pushed onto a material pipe of a hot runner nozzle.
  • This sleeve may be made of a metallic material, in which case an insulating layer is applied to the metallic shell, similar to the previously described embodiment, to electrically isolate the at least one heating conductor from the metallic support.
  • the sleeve can be made of a ceramic and thus insulating material, in which case the at least one Schuleiterbahn can be applied directly to the sleeve. Accordingly, it is possible to dispense with a separate insulation layer.
  • the at least one insulation layer and / or the at least one heat conductor track is / are preferably applied in a material-locking manner. This can be done for example by means of thick-film technology or by means of laser sintering.
  • the at least one insulating layer is a dielectric layer.
  • An exemplary production method of such a dielectric layer is described, for example, in DE 199 41 038 A1, to the disclosure content of which reference is hereby made.
  • the heating conductor is covered by a cohesively applied electrically insulating layer, although the area of the electrical contact for the heating conductor remains free to attach electrical connections can.
  • This component may be a hot runner nozzle, which directly (cohesively) on the material pipe carries such a heater. But you can also train the heater on a separate carrier and put on the material pipe of the hot runner nozzle.
  • the component is a distributor plate, a sub-distributor or the like.
  • the distributor may be at least partially cohesively provided with the heater according to the invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a Wienitzaldüse with an electric heater according to the invention
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view of a first embodiment of a meandering or wave-shaped Bankleiterbahnan Aunt an electric heater according to the invention
  • FIG. 3 is an enlarged schematic view of a second embodiment of a meandering or wave-shaped heating conductor arrangement of an electric heater according to the invention
  • Fig. 4 is an enlarged schematic view of a first known meandering or wavy Schuleiterbahnan accent a known electric heater and
  • Fig. 5 is an enlarged schematic view of a second known meander or wavy Schuleiterbahnan expect an electric heater.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a hot runner nozzle 10 according to the invention.
  • the hot runner nozzle 10 comprises a housing (not shown) as part of an injection molding apparatus for thermoplastic processing for attachment to a distributor (not shown) into which a generally cylindrical material tube 12 can be used.
  • An integral with this material tube 12 base 14 terminates flush with the housing and is close to the manifold on.
  • a nozzle tip 16 is used at the end, which continues the formed in the material tube 12 flow channel 13 to the (not shown) level of a (also not visible) Formnests.
  • the nozzle tip 16 may be integrally formed with the material tube 12 even with the same functionality.
  • an electric heater 22 is applied on the circumference of the wall 20 of the material pipe 12 made of steel. This is formed as a flat-layer heating with a directly applied to the metal glass-ceramic dielectric layer 24 as an insulating layer and an overlying Schuleiterbahn 26, the straight Schuleiterbahnabête 28 and bent Schuleiterbahnabroughe 30, which will be described in more detail with reference to Figures 2 and 3.
  • an outer covering layer 32 is applied, which covers the heating conductor 26 and the underlying dielectric layer 24 to the outside and electrically insulated. Only remain free individual (unspecified) sections of the heating conductor 26, which are provided for contacting with an electrical supply line.
  • the course of the heating conductor 26 can basically be configured as desired and in particular depends on the temperature distribution to be achieved within the material tube 12.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a meandering or wave-shaped heating conductor track arrangement 40, which forms a region of the heating conductor track 26.
  • the heating conductor 26 is cohesively applied to a web-shaped extending dielectric layer 24, which in turn is materially connected to the material tube 12.
  • the width of the heating conductor 26 is selected to be slightly smaller than that of the dielectric layer 24 to ensure that between the material tube 12 and the heating conductor 26 no electrical connection is generated.
  • the meander or wave-shaped arrangement 40 is formed by the alternating straight Bankleiterbahnabête 28 and bent Bankleiterbahnabroughe 30. Adjacent straight heat conductor sections 28 are each arranged at an angle ⁇ obliquely to each other. The angle ⁇ can - depending on the distance of the individual Schuleiterbahnabête 28 - are between 5 ° and 30 °. He is between two straight Schuleiterbahnaboughen 28 preferably constant, resulting in a regular meander or wave-like Bankleiterbahnan expect 40 results.
  • the oblique arrangement of the straight Schuleiterbahnen 28 has in comparison to the Schuleiterbahnan glovesen shown in FIGS. 4 and 5, in which the straight Schuleiterbahnabitese 108 are arranged parallel to each other, the advantage that the radii of the inflection points defined by the bent Edelleiterbahnabête 30 compared to the radii of the inflection points formed by the bent Edelleiterbahnabroughe 110 are significantly increased, but without changing the width of the Edelleiterbahn 26, their length or power density significantly. Accordingly, the current density in the inflection points is more homogeneous, whereby overheating is reliably avoided.
  • the meandering or wave-shaped heating conductor track arrangement 50 illustrated in FIG. 3 differs from the heating conductor track arrangement 40 shown in FIG. 2 in that the dielectric layer 24 is not applied to the material web 12 in a web-like manner. Furthermore, in the region of its curved heating conductor sections 30, the heating conductor track 26 is somewhat wider than in the region of its straight heating conductor track sections 28, so that the curved heating conductor track sections 30 have a larger cross-sectional area than the straight heating conductor track sections 28 at least toward the outside.
  • an electric heater 22 has a carrier 12 and a heating conductor 26 applied to the carrier 12. This is formed by straight Schuleiterbahnabêten 28 and arcuate Bankleiterbahnabêten 30, wherein the Schuleiterbahnabête 28, 30 alternate, so that a total meandering Schuleiterbahnan Aunt 40, 50 is formed. Characteristic of the heater 22 according to the invention is that the straight Schuleiterbahnabête 28 do not extend as usual parallel to each other, but at an angle ⁇ and thus are at an angle to each other.
  • the heater 22 may be applied directly to the material pipe 12 of a hot runner nozzle 10. But you can also apply the heater 22 on a tubular sleeve, which is then pushed with thermal contact on the material tube 12 of the hot runner nozzle 10. Moreover, it is possible to apply the heater 22 on a distributor plate or in other areas of an injection mold.

Abstract

Elektrische Heizung (22) mit wenigstens einem im Wesentlichen zylindrischen Träger (12) und mit wenigstens einer auf dem Träger (12) aufgebrachten Heizleiterbahn (26), die im Wesentlichen gerade Heizleiterbahnabschnitte (28) und im Wesentlichen bogenförmige, Wendepunkte definierende Heizleiterbahnabschnitte (30) aufweist, wobei die geraden Heizleiterbahnabschnitte (28) und die bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitte (30) gemeinsam zumindest eine mäanderartige Heizleiterbahnanordnung (40, 50) bilden. Einander benachbarte gerade Heizleiterbahnabschnitte (28) sind in einem vorbestimmten Winkel α zueinander angeordnet.

Description

Elektrische Heizung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizung mit wenigstens einem Träger und mit wenigstens einer auf dem Träger aufgebrachten Heizleiterbahn, die im Wesentlichen gerade Heizleiterbahnabschnitte und im Wesentlichen bogenförmige Wendepunkte definierende Heizleiterabschnitte aufweist, wobei die geraden Heizleiterabschnitte und die bogenförmigen Heizleiterabschnitte gemeinsam zumindest eine mäanderartige Heizleiterbahnanordnung bilden.
Elektrische Heizungen der zuvor genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise die DE 199 41 038 A1 eine als Flachschichtheizung ausgebildete elektrische Heizung für Heißkanalsysteme mit einer stoffschlüssig auf der Wandung eines Materialrohrs aufgebrachten Isolierschicht und einer darauf stoffschlüssig und in Form von Heizleiterbahnen aufgebrachten Heizschicht. Die Heizleiterbahnen erstrecken sich mäander- oder wellenartig sowohl in axialer als auch in tangentialer Richtung des Materialrohrs, wobei der Verlauf der Heizleiterbahnen an den lokalen Wärmezufuhrbedarf des Materialrohrs bzw. des darin geführten Materials angepasst ist. In stärker zu erwärmenden Bereichen sind die Heizleiterbahnen entsprechend dichter angeordnet als in solchen Bereichen, in denen weniger Wärme zugeführt werden soll. Figur 4 ist eine schematische Ansicht und zeigt beispielhaft eine bekannte elektrische Heizung 100 in abgewickelter Form. Die elektrische Heizung 100 umfasst einen zylindrischen Träger 102, bei dem es sich beispielsweise um die Wandung eines Materialrohrs einer Heißkanaldüse handeln kann, eine stoffschlüssig auf den Träger 102 aufgebrachte elektrisch isolierende Isolierschicht 104 sowie eine Heizleiterbahn 106, die stoffschlüssig auf die Isolierschicht 104 aufgetragen ist. Die Heizleiterbahn 106 umfasst parallel nebeneinander liegende gerade Heizleiterbahnabschnitte 108 und bogenförmige Heizleiterbahnabschnitte 110, die jeweils abwechselnd angeordnet sind, wodurch sich eine mäander- oder wellenartige Heizleiteranordnung ergibt.
Im eingeschalteten Zustand der in Figur 4 dargestellten elektrischen Heizung 100 wird Strom durch die Heizleiterbahn 106 geleitet, wodurch in der Heizleiterbahn 106 aufgrund ihres elektrischen Widerstandes Wärme erzeugt wird, die über die Isolierschicht 104 an den zu erwärmenden Träger 102 übertragen wird. Da der Strom beim Durchströmen der Heizleiterbahn 106 stets den Weg des geringsten Widerstandes nimmt, ist die Stromdichte an den kürzeren Innenseiten der gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 110 wesentlich höher als an den längeren Außenseiten. Dies führt dazu, dass sich die kürzeren Innenseiten der gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 110 wesentlich stärker aufheizen als die längeren Außenseiten, wodurch unerwünschte Temperaturspitzen entstehen, die einer angestrebten homogenen Temperaturverteilung innerhalb der Heizleiterbahn 106 und damit innerhalb des Trägers 102 entgegenstehen. Steigen die Temperaturen an den kürzeren Innenseiten der gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 110 zu stark an, so kann dies sogar zum Versagen der elektrischen Heizung führen.
Um die durch die gebogenen Heizleiterabschnitte 110 definierten Wendepunkte der Heizleiterbahn 106 robuster zu gestalten, wird in WO 2008/011 507 A1 vorgeschlagen, die gebogenen Heizleiterabschnitte 110, wie es in Figur 5 dargestellt ist, mit einem Überzug 112 aus einem elektrisch gut leitfähigen Material zu bedecken. Dies soll die Erhöhung der Stromdichte an den Innenseiten der gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 110 verhindern, welche zu der zuvor beschriebenen Überhitzung und schließlich zur Zerstörung der Heizleiterbahn 106 führt. Das Anordnen des Überzugs 112 erfordert jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt, wodurch die Herstellung der elektrischen Heizung 100 aufwendiger und somit teurer wird. Zusätzlich tragen die mit dem Überzug 112 überdeckten Bereiche der gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 110 nicht mehr zur Wärmeproduktion bei, da aufgrund des geringen elektrischen Widerstands des Überzugs 112 kaum noch Leistung in diesem Bereich abfällt. Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Inhomogenität der Stromdichte an durch die bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitte definierten Wendepunkten einer mäanderartigen Heizleiterbahnanordnung bei gleichbleibender oder zumindest nahezu gleichbleibender Leistung zu reduzieren.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 sowie in Anspruch 15 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14 und 16 bis 17.
Bei einer elektrischen Heizung mit wenigstens einem Träger und mit wenigstens einer auf dem Träger aufgebrachten Heizleiterbahn, die im Wesentlichen gerade Heizleiterbahnabschnitte und im Wesentlichen bogenförmige, Wendepunkte definierende Heizleiterbahnabschnitte aufweist, wobei die geraden Heizleiterbahnabschnitte und die bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitte gemeinsam zumindest eine mäanderartige Heizleiterbahnanordnung bilden, sieht die Erfindung vor, dass einander benachbarte gerade Heizleiterbahnabschnitte in einem vorbestimmten Winkel zueinander angeordnet sind, wobei dieser Winkel bevorzugt in einem Bereich zwischen 5° und 30° liegt.
Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Radien der Wendepunkte zwischen den geraden Heizleiterbahnabschnitten stark zu vergrößern, ohne dabei die Heizleiterbahnbreite, deren Länge oder Leistungsdichte zu verändern. Die Stromdichte in den Wendepunkten wird damit wesentlich homogener, weshalb Überhitzungen der Heizleiterbahn im Bereich dieser Wendepunkte zuverlässig vermieden werden. Der Winkel zwischen den einzelnen geraden Heizleiterabschnitten ist dabei bevorzugt konstant, so dass sich eine regelmäßige Anordnung ergibt.
Die bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitte können zumindest bereichsweise einen größeren Querschnitt als die geraden Heizleiterbahnabschnitte aufweisen. Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Heizleiterbahn im Bereich ihrer bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitte dicker und/oder nach außen breiter ausgebildet wird. Dies führt zu einer leichten Reduzierung der Leistung und somit auch zu einer Verringerung der Temperaturen in den Wendepunkten. Wichtig hierbei ist allerdings, dass der Innenradius der bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitte nicht verkleinert wird, um Stromdichteerhöhungen im Innenradius zu vermeiden. Der Träger ist bevorzugt rohrförmig ausgebildet. Er kann aber auch einen ovalen oder einen anderen unrunden, beispielsweise flachen oder eckigen Querschnitt aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann man den Träger auch als Platte oder als Block ausbilden, der als Verteilerplatte oder als Heizplatte in ein Spritzgießwerkzeug eingebaut wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Träger ein bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff hergestelltes Materialrohr einer Heißkanaldüse oder er bildet ein solches. In diesem Fall ist auf dem Träger wenigstens eine Isolationsschicht aufgebracht, auf der dann die wenigstens eine Heizleiterbahn ausgebildet ist. Die Isolationsschicht kann sich dabei über den gesamten Träger erstrecken. Alternativ kann sie in Form einer Isolationsbahn auch nur unterhalb der wenigstens einen Heizleiterbahn vorgesehen sein, wobei in diesem Falle die Breite der Isolationsbahn bevorzugt größer als die Breite der wenigstens einen Heizleiterbahn ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass zwischen dem Träger und der Heizleiterbahn keine elektrische Verbindung erzeugt wird.
Gemäß einer noch anderen alternativen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bildet der Träger eine Hülse, die auf ein Materialrohr einer Heißkanaldüse aufschiebbar ist. Diese Hülse kann aus einem metallischen Material hergestellt sein, wobei in diesem Fall auf die metallische Hülse ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung eine Isolationsschicht aufgebracht wird, um die wenigstens eine Heizleiterbahn elektrisch von dem metallischen Träger zu isolieren. Alternativ kann die Hülse aus einem keramischen und somit isolierenden Werkstoff hergestellt sein, wobei dann die wenigstens eine Heizleiterbahn direkt auf die Hülse aufgetragen werden kann. Entsprechend kann auf eine separate Isolationsschicht verzichtet werden.
Die wenigstens eine Isolationsschicht und/oder die wenigstens eine Heizleiterbahn ist/sind bevorzugt stoffschlüssig aufgebracht. Dies kann beispielsweise mittels Dickschichttechnik oder mittels Lasersintern erfolgen.
Bevorzugt ist die wenigstens eine Isolationsschicht eine Dielektrikumsschicht. Ein beispielhaftes Herstellungsverfahren einer solchen Dielektrikumsschicht ist beispielsweise in der DE 199 41 038 A1 beschrieben, auf deren Offenbarungsgehalt hiermit Bezug genommen wird. Vorteilhaft ist die Heizleiterbahn durch eine stoffschlüssig aufgebrachte elektrisch isolierende Schicht abgedeckt, wobei allerdings der Bereich der elektrischen Kontaktierung für die Heizleiterbahn frei bleibt, um elektrische Anschlüsse anbringen zu können.
Die oben geschilderten Vorteile ergeben sich auch, wenn man ein Bauteil für eine Spritzgießvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizung versieht. Dieses Bauteil kann eine Heißkanaldüse sein, die unmittelbar (stoffschlüssig) auf dem Materialrohr eine solche Heizung trägt. Man kann die Heizung aber auch auf einem separaten Träger ausbilden und auf das Materialrohr der Heißkanaldüse aufsetzen.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass das Bauteil eine Verteilerplatte, ein Unterverteiler o. dgl. ist. Auch der Verteiler kann zumindest abschnittsweise stoffschlüssig mit der erfindungsgemäßen Heizung versehen sein.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht einer Heizkanaldüse mit einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizung,
Fig. 2 eine vergrößerte schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer mäander- oder wellenförmigen Heizleiterbahnanordnung einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizung,
Fig. 3 eine vergrößerte schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer mäander- oder wellenförmigen Heizleiteranordnung einer erfindungsgemäßen elektrischen Heizung,
Fig. 4 eine vergrößerte schematische Ansicht einer ersten bekannten mäander- oder wellenförmigen Heizleiterbahnanordnung einer bekannten elektrischen Heizung und
Fig. 5 eine vergrößerte schematische Ansicht einer zweiten bekannten mäander- oder wellenförmigen Heizleiterbahnanordnung einer elektrischen Heizung.
Gleiche Bezugsziffern beziehen sich nachfolgend auf gleiche oder gleichartige Bauteile.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heißkanaldüse 10. Die Heißkanaldüse 10 umfasst als Bestandteil einer Spritzgießvorrichtung für die thermoplastische Kunststoffverarbeitung zur Festlegung an einem (nicht dargestellten) Verteiler ein (ebenfalls nicht gezeigtes) Gehäuse, in das ein insgesamt zylindrisches Materialrohr 12 einsetzbar ist. Ein einteilig mit diesem Materialrohr 12 ausgebildeter Sockel 14 schließt bündig mit dem Gehäuse ab und liegt dicht an dem Verteiler an. In dem sich in Axialrichtung längs erstreckenden Materialrohr 12 ist endseitig eine Düsenspitze 16 eingesetzt, die den in dem Materialrohr 12 ausgebildeten Strömungskanal 13 bis an die (nicht dargestellte) Ebene eines (ebenfalls nicht sichtbaren) Formnests fortsetzt. Die Düsenspitze 16 kann auch bei gleicher Funktionsweise mit dem Materialrohr 12 einstückig ausgebildet sein.
Auf dem Umfang der Wandung 20 des aus Stahl hergestellten Materialrohrs 12 ist eine elektrische Heizung 22 aufgebracht. Diese ist als Flachschichtheizung ausgebildet mit einer unmittelbar auf dem Metall aufgebrachten glas-keramischen Dielektrikumsschicht 24 als Isolationsschicht und einer darüber aufgebrachten Heizleiterbahn 26, die gerade Heizleiterbahnabschnitte 28 und gebogene Heizleiterbahnabschnitte 30 aufweist, was noch näher unter Bezugnahme auf die Figuren 2 und 3 beschrieben wird.
Auf die Heizleiterbahn 26 ist eine äußere Abdeckschicht 32 aufgetragen, welche die Heizleiterbahn 26 und die darunter liegende Dielektrikumsschicht 24 nach außen hin abdeckt und elektrisch isoliert. Frei bleiben lediglich einzelne (nicht näher bezeichnete) Abschnitte der Heizleiterbahn 26, die für die Kontaktierung mit einer elektrischen Zuleitung vorgesehen sind. Der Verlauf der Heizleiterbahn 26 ist grundsätzlich beliebig gestaltbar und hängt insbesondere von der innerhalb des Materialrohrs 12 zu erzielenden Temperaturverteilung ab.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer mäander- oder wellenförmigen Heizleiterbahnanordnung 40, die einen Bereich der Heizleiterbahn 26 bildet. Bei dieser Ausführungsform ist die Heizleiterbahn 26 stoffschlüssig auf eine sich bahnförmige erstreckende Dielektrikumsschicht 24 aufgebracht, die wiederum stoffschlüssig mit dem Materialrohr 12 verbunden ist. Die Breite der Heizleiterbahn 26 ist dabei geringfügig kleiner als diejenige der Dielektrikumsschicht 24 gewählt, um sicherzustellen, dass zwischen dem Materialrohr 12 und der Heizleiterbahn 26 keine elektrische Verbindung erzeugt wird.
Die mäander- oder wellenförmige Anordnung 40 wird durch die sich abwechselnden geraden Heizleiterbahnabschnitte 28 und gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 30 gebildet. Einander benachbarte gerade Heizleiterabschnitte 28 sind jeweils in einem Winkel α schräg zueinander angeordnet. Der Winkel α kann - je nach Abstand der einzelnen Heizleiterbahnabschnitte 28 - zwischen 5° und 30° liegen. Er ist zwischen zwei geraden Heizleiterbahnabschnitten 28 bevorzugt konstant, wodurch sich eine regelmäßige mäander- bzw. wellenartige Heizleiterbahnanordnung 40 ergibt.
Die schräge Anordnung der geraden Heizleiterbahnen 28 hat im Vergleich zu den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Heizleiterbahnanordnungen, bei denen die geraden Heizleiterbahnabschnitte 108 parallel zueinander angeordnet sind, den Vorteil, dass die Radien der durch die gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 30 definierten Wendepunkte im Vergleich zu den Radien der durch die gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 110 gebildeten Wendepunkte deutlich vergrößert sind, ohne dabei jedoch die Breite der Heizleiterbahn 26, deren Länge oder Leistungsdichte wesentlich zu verändern. Entsprechend ist die Stromdichte in den Wendepunkten homogener, wodurch Überhitzungen zuverlässig vermieden werden.
Die in Fig. 3 dargestellte mäander- oder wellenförmige Heizleiterbahnanordnung 50 unterscheidet sich dahingehend von der in Fig. 2 dargestellten Heizleiterbahnanordnung 40, dass die Dielektrikumsschicht 24 nicht bahnförmig sondern vollflächig auf das Materialrohr 12 aufgetragen ist. Ferner ist die Heizleiterbahn 26 im Bereich ihrer gebogenen Heizleiterabschnitte 30 nach außen hin etwas breiter als im Bereich ihrer geraden Heizleiterbahnabschnitte 28 ausgebildet, so dass die gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 30 zumindest nach außen hin eine größere Querschnittsfläche als die geraden Heizleiterbahnabschnitte 28 aufweisen.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Man erkennt jedoch, dass eine elektrische Heizung 22 einen Träger 12 und eine auf dem Träger 12 aufgebrachte Heizleiterbahn 26 aufweist. Diese wird von geraden Heizleiterbahnabschnitten 28 und bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitten 30 gebildet, wobei sich die Heizleiterbahnabschnitte 28, 30 abwechseln, so dass eine insgesamt mäanderförmige Heizleiterbahnanordnung 40, 50 entsteht. Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Heizung 22 ist, dass die geraden Heizleiterbahnabschnitte 28 nicht wie herkömmlich parallel zueinander verlaufen, sondern in einem Winkel α und damit schräg zueinander liegen. Auf diese Weise werden die zwischen den geraden Heizleiterbahnabschnitten 28 liegenden bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitte 30 vergrößert, insbesondere deren Innenradien. Dadurch wird eine Erhöhung der Stromdichte an den Innenseiten der gebogenen Heizleiterbahnabschnitte wirksam vermieden. Die Stromdichteverteilung ist deutlich gleichmäßiger. Die Innenseiten der gebogenen Heizleiterbahnabschnitte 28 können sich nicht mehr stärker aufheizen als die längeren Außenseiten, wodurch unerwünschte Temperaturspitzen vermieden werden. Mit der erfindungsgemäßen Heizung 22 lässt sich eine homogene Temperaturverteilung innerhalb der Heizleiterbahn 26 und damit innerhalb des Trägers 12 erreichen.
Die Heizung 22 kann unmittelbar auf dem Materialrohr 12 einer Heißkanaldüse 10 aufgebracht werden. Man kann die Heizung 22 aber auch auf einer rohrförmigen Hülse aufbringen, die anschließend mit Wärmekontakt auf das Materialrohr 12 der Heißkanaldüse 10 aufgeschoben wird. Darüber hinaus ist es möglich, die Heizung 22 auf einer Verteilerplatte aufzubringen oder in anderen Bereichen eines Spritzgießwerkzeugs.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichen l iste
α Winkel
10 Heißkanaldüse
12 Träger/ Materialrohr
13 Strömungskanal
14 Sockel
22 Elektrische Heizung
24 Isolationsschicht
26 Heizleiterbahn
28 gerader Heizleiterbahnabschnitte
30 bogenförmiger Heizleiterbahnabschnitt
32 elektrisch isolierende Abdeckschicht
40 Heizleiterbahnanordnung
50 Heizleiterbahnanordnung
100 elektrische Heizung
102 zylindrischer Träger
104 Isolierschicht
106 Heizleiterbahn
108 gerader Heizleiterbahnabschnitt
110 bogenförmiger Heizleiterbahnabschnitt
112 Überzug

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Heizung (22) mit wenigstens einem Träger (12) und mit wenigstens einer auf dem Träger (12) aufgebrachten Heizleiterbahn (26), die im Wesentlichen gerade Heizleiterbahnabschnitte (28) und im Wesentlichen bogenförmige, Wendepunkte definierende Heizleiterbahnabschnitte (30) aufweist, wobei die geraden Heizleiterbahnabschnitte (28) und die bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitte (30) gemeinsam zumindest eine mäanderartige Heizleiterbahnanordnung (40, 50) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass einander benachbarte gerade Heizleiterbahnabschnitte (28) in einem vorbestimmten Winkel (α) zueinander angeordnet sind.
2. Elektrische Heizung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Winkel (α) in einem Bereich von 5 bis 30 Grad liegt.
3. Elektrische Heizung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) konstant ist.
4. Elektrische Heizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bogenförmigen Heizleiterbahnabschnitte (30) zumindest bereichsweise einen größeren Querschnitt als die geraden Heizleiterbahnabschnitte (28) aufweisen.
5. Elektrische Heizung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) rohrförmig ausgebildet ist.
6. Elektrische Heizung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (12) ein Materialrohr einer Heißkanaldüse (10) ist oder eine auf ein Materialrohr (12) aufschiebbare Hülse bildet.
7. Elektrische Heizung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Träger (12) wenigstens eine Isolationsschicht (24) aufgebracht ist.
8. Elektrische Heizung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Isolationsschicht (24) als Isolationsbahn unterhalb der wenigstens einen Heizleiterbahn (26) erstreckt.
9. Elektrische Heizung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Isolationsbahn (24) größer ist als die Breite der wenigstens einen Heizleiterbahn (26).
10. Elektrische Heizung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Isolationsschicht (24) stoffschlüssig aufgebracht ist.
11. Elektrische Heizung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Heizleiterbahn (26) stoffschlüssig aufgebracht ist.
12. Elektrische Heizung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Heizleiterbahn (26) und/oder die wenigstens eine Isolationsschicht (24) mittels Dickschichttechnik oder mittels Lasersintern aufgebracht ist/sind.
13. Elektrische Heizung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Isolationsschicht (24) eine Dielektrikumsschicht ist.
14. Elektrische Heizung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterbahn (26) durch eine stoffschlüssig aufgebrachte elektrisch isolierende Abdeckschicht (32) abgedeckt ist
15. Bauteil (10) für eine Spritzgießvorrichtung mit einer elektrischen Heizung (22) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14.
16. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) eine Heißkanaldüse (10) ist.
17. Bauteil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10) eine Verteilerplatte, ein Unterverteiler o.dgl. ist.
PCT/EP2010/000776 2009-02-27 2010-02-09 Elektrische heizung WO2010097163A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10711540A EP2401892A1 (de) 2009-02-27 2010-02-09 Elektrische heizung

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009010666.9 2009-02-27
DE102009010666A DE102009010666A1 (de) 2009-02-27 2009-02-27 Elektrische Heizung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010097163A1 true WO2010097163A1 (de) 2010-09-02

Family

ID=42130111

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2010/000776 WO2010097163A1 (de) 2009-02-27 2010-02-09 Elektrische heizung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2401892A1 (de)
DE (1) DE102009010666A1 (de)
TW (1) TW201039681A (de)
WO (1) WO2010097163A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8395096B2 (en) * 2009-02-05 2013-03-12 Sandvik Thermal Process, Inc. Precision strip heating element

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2299782A1 (fr) * 1975-01-31 1976-08-27 Representagiones Unidas Empres Plaque de chauffage electrique
DE19941038A1 (de) 1999-08-28 2001-03-01 Guenther Heiskanaltechnik Gmbh Elektrische Heizung für Heißkanalsysteme und Verfahren zur Herstellung einer solchen Heizung
US20050199610A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Kevin Ptasienski Variable watt density layered heater
WO2008011507A1 (en) 2006-07-20 2008-01-24 Watlow Electric Manufacturing Company Layered heater system having conductive overlays

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE839982C (de) * 1950-10-11 1952-05-26 Siemens Ag Elektrischer Leiter, der im wesentlichen aus nicht metallischen Stoffen besteht
DE10108662A1 (de) * 2000-02-23 2001-08-30 Tyco Electronics Amp Gmbh Leiterbahn auf einem Substrat
JP4826461B2 (ja) * 2006-12-15 2011-11-30 株式会社デンソー セラミックヒータ及びこれを用いたガスセンサ素子

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2299782A1 (fr) * 1975-01-31 1976-08-27 Representagiones Unidas Empres Plaque de chauffage electrique
DE19941038A1 (de) 1999-08-28 2001-03-01 Guenther Heiskanaltechnik Gmbh Elektrische Heizung für Heißkanalsysteme und Verfahren zur Herstellung einer solchen Heizung
US20050199610A1 (en) * 2004-03-10 2005-09-15 Kevin Ptasienski Variable watt density layered heater
WO2008011507A1 (en) 2006-07-20 2008-01-24 Watlow Electric Manufacturing Company Layered heater system having conductive overlays

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2401892A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2401892A1 (de) 2012-01-04
DE102009010666A1 (de) 2010-09-02
TW201039681A (en) 2010-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3305016B1 (de) Elektrische heizeinrichtung für mobile anwendungen
EP2418364B1 (de) Beheizbare Leitung
WO2012065710A2 (de) Konfektionierte elektrisch beheizbare medienleitung sowie verfahren zum herstellen einer solchen medienleitung
EP3493650A1 (de) Elektrische heizvorrichtung
EP2113927B9 (de) Halbleitendes Wickelband aus Polytetrafluorethylen
DE102021131364A1 (de) Elektrische Heizvorrichtung eines Abgassystems
DE102012109740B4 (de) Elektrische Heizvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Heizvorrichtung
EP3092433B1 (de) Konfektionierte beheizbare medienleitung sowie verfahren zu deren herstellung
EP3943720B1 (de) Elektrische heizvorrichtung
EP3305017A1 (de) Elektrische heizeinrichtung für mobile anwendungen
DE102018103048A1 (de) Elektrische Heizvorrichtung
EP2401892A1 (de) Elektrische heizung
DE102014106006A1 (de) Heizelement mit Abschnitten verschiedener Heizleistungen sowie Gargerät
EP3477178B1 (de) Beheizbarer flexibler schlauch mit aufgebrachtem heizelement
EP2191687B1 (de) Elektrische heizung zum erwärmen von im wesentlichen zylindrischen objekten
EP2079604B1 (de) Magnetpol für magnetschwebefahrzeuge
EP2253181B1 (de) Anschlussstift und elektrischer anschluss
DE102008015376B4 (de) Elektrische Verbindung
WO2018065548A1 (de) Elektrische heizeinrichtung für mobile anwendungen
DE102016118931A1 (de) Medienleitung
WO2015025022A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen einer heizwicklung auf einen metallischen grundkörper
EP0927504B1 (de) Heizleiter für ein kochfeld
EP2876273B1 (de) Verbindungsaggregat aus einer beheizbaren Kraftfahrzeugleitung und einem beheizbaren Verbinder
EP2348251A2 (de) Vorrichtung zum Erhitzen einer Flüssigkeit und Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung zum Erhitzen einer Flüssigkeit
EP3930421A1 (de) Heizeinrichtung mit einer temperaturmesseinrichtung und verfahren zur temperaturmessung an der heizeinrichtung und zur herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10711540

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2010711540

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010711540

Country of ref document: EP