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Die Erfindung betrifft eine Heißkanaldüse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Heißkanaldüsen werden in Spritzgießwerkzeugen eingesetzt, um eine fließfähige Masse – beispielsweise eine Kunststoffschmelze – bei einer vorgebbaren Temperatur unter hohem Druck einem trennbaren Formeinsatz zuzuführen. Sie haben meist ein Materialrohr mit einem Strömungskanal, der in einem Düsenmundstück endet. Letzteres bildet endseitig eine Düsenaustrittsöffnung, die über eine Angussöffnung in den Formeinsatz (Formnest) mündet.
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Damit sich die fließfähige Masse innerhalb des Strömungskanals nicht vorzeitig abkühlt, ist außen auf dem Materialrohr ein elektrisches Heizelement vorgesehen. Dieses hat ein hülsenförmiges Trägerelement und einen elektrischen Leiter, der bei Anlegen einer elektrischen Spannung bzw. beim Durchfluss von elektrischem Strom Wärme erzeugt.
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Der elektrische Leiter kann – wie beispielsweise in
DE 10 2006 049 669 A1 offenbart – eine aus Widerstandsdraht gebildete Heizwendel sein.
DE 10 2006 049 667 A1 hingegen verwendet als elektrischen Leiter sogenannte Dickschicht-Heizelemente, die im Siebdruckverfahren als Heizleiterbahnen auf dem Trägerelement aufgebracht sind. Zwischen dem Trägerelement und dem elektrischen Leiter ist meist eine elektrisch nicht leitende Isolierschicht vorgesehen, die ebenfalls im Siebdruckverfahren als Dickschicht aufgebracht wird. Um die Baugröße des Heizelements bzw. der Heißkanaldüse besonders klein zu halten, kann man die Isolierschicht und die Heizleiterbahnen – wie in
DE 199 41 038 A1 beschrieben – auch unmittelbar auf der Außenfläche des Materialrohrs aufbringen.
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Die Anforderung an die Temperaturführung in einer Heißkanaldüse ist sehr hoch, weil die zu verarbeitenden Kunststoffe oft ein sehr enges Verarbeitungsfenster haben und äußerst empfindlich auf Temperaturschwankungen reagieren. So kann beispielsweise eine Temperaturänderung von nur wenigen Grad zu Spritzfehlern und Ausschuss führen. Eine präzise Temperaturführung ist daher wichtig für ein gut funktionierendes und vollautomatisch arbeitendes Heißkanalwerkzeug.
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Zur Überwachung der Ist-Temperatur verwendet man gewöhnlich Temperaturfühler, bzw. Thermoelemente. Die Ausgangssignale des Thermoelements können dann einer entsprechenden Regelung zugeführt werden, welche die Temperatur anhand eines Soll- Ist-Temperaturabgleichs regelt.
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Eine Heißkanaldüse für ein Spritzgießwerkzeug mit einem solchen Temperaturelement ist beispielsweise in der
EP 1 623 810 A1 beschrieben. Bei dieser Heißkanaldüse ist auf das Materialrohr eine Wärmeleitdüse aufgeschoben, die mit einem sich axial erstreckenden Schlitz versehen ist, in dem ein Temperaturfühler angeordnet ist. Unterhalb der Wärmeleithülse ist eine Klemmhülse angeordnet, welche an ihrer Innenseite eine Ausnehmung aufweist, die durch einen Zugang von außen zugänglich ist. Das freie Ende des Temperaturfühlers wird durch den Zugang in die Ausnehmung geführt, woraufhin die Klemmhülse auf dem Materialrohr verdreht und das freie Ende des Temperaturfühlers in der Klemmhülse klemmend gehalten wird. Diese Ausgestaltung ist beispielsweise dahingehend von Nachteil, dass zusätzlich zur Wärmeleithülse ein weiteres Bauteil in Form der Klemmhülse vorgesehen werden muss, was in Bezug auf die Fertigung der Heißkanaldüsen sowie auf deren Montage nicht wünschenswert ist.
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Auch
WO 2008/067 883 A1 beschreibt eine Heißkanaldüse mit einem Thermoelement. Auf das Materialrohr dieser Heißkanaldüse ist eine Hülse aufgeschoben. Der Thermofühler wird vom hinteren Ende des Materialrohrs zum vorderen Ende des Materialrohrs in eine Außennut, die in der Wandung der Hülse eingebracht ist, geführt. Eine Fühlerspitze des Thermoelements wird im vorderen Bereich des Materialrohrs in eine Durchgangsöffnung der Hülse geführt. Die Fühlerspitze steht so nicht in direktem Kontakt mit der aus wärmeleitfähigem Material gefertigten Hülse. Die von der Heizung erzeugte Wärmeenergie kann dadurch nicht unmittelbar auf den Temperaturfühler beziehungsweise auf dessen Fühlerspitze einwirken. Nachteilhaft ist jedoch ein relativ großer erforderlicher Bauraum. Hierdurch hat die Heißkanaldüse in ihrem vorderen Bereich einen relativ großen Durchmesser. Außerdem kann die Thermofühlerspitze bei der Montage eines Gehäuses, insbesondere eines Schaftes eines Gehäuses, aus ihrer Soll-Position herausgeschoben werden. Eine korrekte Temperaturbestimmung und eine korrekte Temperaturregelung sind dann nicht mehr möglich. Die falsche Positionierung ist für den Monteur jedoch nicht erkennbar.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heißkanaldüse mit einem Temperaturfühler für ein Spritzgießwerkzeug zu schaffen, welche die zuvor genannten Probleme zumindest teilweise beseitigt. Insbesondere soll die Montage einfach und sicher sein, die erforderlichen Bauteile kostengünstig fertigbar sein, sowie eine schlanke Gestaltung des vorderen Endes der Heißkanaldüse ermöglicht werden.
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Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.
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Bei einer Heißkanaldüse für ein Spritzgießwerkzeug, umfassend ein Materialrohr mit einem ersten Materialrohrende und einem zweiten Materialrohrende, eine vom ersten Materialrohrende in Richtung des zweiten Materialrohrendes aufgeschobene, im Wesentlichen zylindrische Manschette, die eine Manschettenwandung, eine Innenfläche und eine Außenfläche hat, und deren erstes Manschettenende in Richtung des ersten Materialrohrendes und deren zweites Manschettenrohrendes in Richtung des zweiten Materialrohrendes weist, und ein längliches Thermoelement mit einer Fühlerspitze, die in einem ersten Bereich des ersten Materialrohrendes angeordnet ist, wobei das Thermoelement in Richtung des zweiten Materialrohrendes verlegt ist, sieht die Erfindung vor, dass das Thermoelement im ersten Bereich zumindest abschnittsweise zwischen dem Materialrohr und der Innenfläche der Manschette und in einem in Richtung des zweiten Materialrohrendes liegenden zweiten Bereich auf der Seite der Außenfläche der Manschette verlegt ist, sowie in einen Übergangsbereich, der zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich liegt, durch einen Durchbruch in der Manschettenwandung geführt ist.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung, kann das Thermoelement bereits vor der Montage der Manschette auf dem Materialrohr mit der Manschette zusammengeführt werden. Anschließend kann die Manschette gemeinsam mit dem Thermoelement auf das Materialrohr aufgeschoben werden. Die Positionierung des Thermoelements zwischen der Manschette und dem Materialrohr im ersten Bereich sichert die Position der Fühlerspitze. Weiterhin sind keine zusätzlichen Bauteile zur Festlegung des Thermofühlers erforderlich. Entsprechend günstig ist die Heißkanaldüse in der Herstellung. Dabei kann die Manschette mit einem radial geschlossenem Umfang ausgebildet sein, oder aber sie ist mit einem Längsschlitz versehen. Zur Erzielung eines minimalen Bauraums, sollte die Manschette das Materialrohr radial mit Minimalspalt umfassen. Zusätzlich ist es von Vorteil, das Thermoelement in dem ersten Bereich zwischen dem Materialrohr und der Innenfläche der Manschette einzuklemmen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht auch einen einfachen Austausch des Thermoelements.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Manschette ein Heizelement oder Teil eines Heizelements ist. Entsprechend ist die Anzahl an Bauteilen sehr gering und die Herstellkosten der Heißkanaldüse niedrig. In einer möglichen Ausgestaltung ist die Manschette ein Trägerelement für eine Heizerleitung. Bevorzugt umfasst das Heizelement jedoch eine Schichtheizung, insbesondere eine Dünnschicht oder Dickschichtheizung. Letztere erfordern besonders wenig Bauraum. Außerdem kann die Temperaturverteilung sehr variabel an die Heißkanaldüse angepasst sein, indem der Abstand zwischen den Heizleiterbahnen angepasst, der Querschnitt der Heizleiterbahnen variiert und die Anzahl der elektrischen Heizkreise ausgelegt werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Innenfläche der Manschette im ersten Bereich eine Innennut auf, in welcher ein erster Abschnitt des Thermoelements verlegt ist. Durch die Positionierung in der Innennut ist das Thermoelement sicher relativ zur Manschette festgelegt. Außerdem ist eine schlanke Gestaltung des vorderen Bereichs der Heißkanaldüse möglich. Dabei kann auch die Fühlerspitze in dieser Innennut positioniert sein.
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In einer weiteren Variante der Heißkanaldüse weist die Außenfläche der Manschette im zweiten Bereich eine Außennut auf, in welche ein zweiter Abschnitt des Thermoelements verlegt ist. Somit kann ein Gehäuseschaft mit nur geringfügig größerem Durchmesser als die Manschette über die Manschette geschoben werden. Entsprechend schlank kann die Heißkanaldüse gestaltet werden. Dabei wird das Thermoelement zwischen dem Schaft und der Manschette innerhalb der Außennut sicher fixiert. Vorzugsweise sind die Innennut und die Außennut wenigstens im Übergangsbereich zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich fluchtend zueinander angeordnet. Entsprechend ist in dieser Richtung kein Versatz in Umfangsrichtung durch das Thermoelement zu überwinden. Bevorzugt ist jedoch ein Höhenversatz zwischen dem Boden der Außennut und dem Boden der Innennut vorgesehen, sodass das Thermoelement hier einen radialen Höhenversatz überwinden muss. Durch diesen Höhenversatz ist das Thermoelement in Längsrichtung der Innennut und der Außennut fixierbar. Somit besteht für das Thermoelement im montierten Zustand kein Freiheitsgrad und es ist sicher festgelegt. Weitere Vorteile sind dann erzielbar, wenn die Nuten in Längsrichtung der Manschette verlaufen. Nuten in Längsrichtung lassen sich auf einfache Weise fertigen. Außerdem ist die Länge der Nuten sowie des Thermoelements gering. Die Manschette bietet so einen großen Bereich für das Anbringen einer Heizeinrichtung. Dadurch kann die Temperatur des Heizelements sehr gut über die Oberfläche des Materialrohrs verteilt aufgebracht werden. Ein weiterer Vorteil ist die einfach handhabbare Montage. Beim Aufschieben der Manschette auf das Materialrohr wird der Temperaturfühler im ersten Bereich in Montagerichtung in die Innennut gedrückt. Anschließend wird das Thermoelement im zweiten Bereich beim Aufschieben eines Schaftes eines Gehäuses in Montagerichtung in die Außennut der Manschette bewegt. Ein Verklemmen bei der Montage wird wirksam vermieden.
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Ferner sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass wenigstens eine der Nuten in Umfangsrichtung der Manschette eine Breite aufweist, die größer ist als die radiale Tiefe dieser Nut. Die Materialstärke der Manschette kann entsprechend relativ gering ausgebildet sein, ohne dass die Stabilität durch die Nut gefährdet wird. Außerdem ist eine derartige Nut dazu geeignet, ein Thermoelement gemäß einer weiteren Fortbildung der Erfindung aufzunehmen, wobei das Thermoelement im ersten Bereich und/oder im zweiten Bereich einen länglichen Querschnitt mit einer langen Seite und mit einer dazu quer ausgerichteten kurzen Seite aufweist. Das Thermoelement ist damit besonders flach und die Heißkanaldüse kann besonders schlank ausgebildet sein. Zudem lässt sich ein Versatz, insbesondere ein Höhenversatz zwischen dem Boden der Innennut und dem Boden der Außennut besonders leicht überwinden.
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Hierfür sieht eine nähere Ausgestaltung des Thermoelements vor, dass die kurze Seite des Querschnitts von diesem im ersten Bereich und/oder im zweiten Bereich in Umfangsrichtung der Manschette weist. Entsprechend kann die Heißkanaldüse schlank ausgebildet sein. Dabei kann das Thermoelement auch bei einer geringen Nuttiefe vollständig in der Innennut und/oder der Außennut versenkt sein.
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Gemäß einer speziellen Ausbildung des Thermoelements ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in Richtung der langen Seite des Querschnitts des Thermoelements wenigstens zwei elektrische Leiter benachbart zueinander in einer Matrix des Thermoelements eingebettet sind. Trotz der flachen Gestaltung des Thermoelements können die elektrischen Leiter hierbei einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweisen, was für die elektrischen Eigenschaften vorteilhaft ist.
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Weiterhin sieht eine Variante der Erfindung vor, dass das Thermoelement durch Umformen aus einem Thermoelement mit einem kreisförmigen Querschnitt hergestellt ist. Thermoelemente mit kreisförmigem Querschnitt sind als Zukaufteile erhältlich, wodurch die Herstellungskosten des Thermoelements mit länglichem Querschnitt kostengünstig sind. Die Umformung des Thermoelements kann durch einen Pressvorgang durchgeführt werden. Geeignet ist weiterhin auch ein Walzprozess. Zur Vermeidung von Beschädigungen der elektrischen Leiter innerhalb der Matrix des Thermoelements ist es zu bevorzugen, wenn das Umformen unter Zuhilfenahme einer zerstörungsfreien Prüfung der Lage der elektrischen Leiter in der Matrix erfolgt ist. Hierfür eignet sich insbesondere ein Röntgenverfahren. Somit kann sichergestellt werden, dass die elektrischen Leiter in Richtung der langen Seite des Querschnitts benachbart zueinander angeordnet sind. Brüche der elektrischen Leiter oder Kurzschlüsse zwischen zwei elektrischen Leitern werden so vermieden.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Thermoelement in einem relativ zum zweiten Bereich in Richtung des zweiten Manschettenendes liegenden vierten Bereich einen kreisförmigen Querschnitt hat. In diesem vierten Bereich treten oftmals Kräfte auf, zum Beispiel durch Ziehen am Stecker des Thermoelements, die durch den kreisförmigen Querschnitt besonders gut aufgenommen werden können. Außerdem bietet der kreisförmige Querschnitt im vierten Bereich eine höhere Stabilität.
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Ferner sieht eine Variante der Erfindung vor, dass das Thermoelement in einem relativ zum zweiten Bereich in Richtung des zweiten Manschettenendes liegenden vierten Bereich um 30 Grad bis 350 Grad, bevorzugt um 180 Grad bis 350 Grad, um die Außenfläche der Manschette herum geführt ist, sowie mit einem Anschlussende radial von der Außenfläche der Manschette weg weist. Ein Vorteil dieser Herumführung ist, dass Kräfte ausgeglichen werden können, die durch die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen Materialrohr und Thermofühler auftreten. Durch ein Umgreifen der Manschette um mehr als 180 Grad ist zusätzlich eine Klemmkraft erzielbar, mit der sich das Thermoelement selbst relativ zur Manschette sichert. Hierdurch ist eine Montage der Heißkanaldüsen besonders einfach. Besonders geeignet ist zur Erzeugung dieser Haltekraft, sowie der Herstellung der Biegung ein kreisförmiger Querschnitt des Thermoelements in diesem vierten Bereich.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist im ersten Bereich der Manschette eine radiale Durchgangsöffnung angeordnet, unter der das Thermoelement verlegt ist. Somit ist eine Sichtkontrolle der Positionierung des Thermoelements durch die Durchgangsöffnung möglich. Die Sichtkontrolle ist in einer speziellen Weiterbildung der Erfindung besonders gut, bei der die Fühlerspitze des Thermoelements unterhalb der Durchgangsöffnung liegt. Entsprechend ist die Fühlerspitze durch die Durchgangsöffnung bei der Kontrolle sichtbar, sofern diese korrekt positioniert ist. Gleichzeitig ergibt sich ein weiterer Vorteil, bedingt durch die thermische Entkopplung der Fühlerspitze und der Manschette. Die Temperaturbestimmung ist so besonders korrekt, da diese am Materialrohr erfolgt, in welche die Kunststoffschmelze strömt.
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Gemäß einer Ergänzung der Erfindung ist die Manschette radial von einem Gehäuse mit einem Schaft umfasst. Dieser schützt die Manschette, gegebenenfalls auch die vorgesehenen Heizleiterbahnen, sowie das Thermoelement vor mechanischen Beschädigungen. Zudem kann eine thermische Isolierung zur Umgebung bereitgestellt werden. Hierfür kann das Gehäuse oder dessen Schaft aus einem schlecht wärmeleitenden Material hergestellt, oder aber ein Luftspalt zwischen der Manschette und dem Gehäuse ausgebildet sein.
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Ein weiteres optionales Ausgestaltungsmerkmal ist eine am ersten Materialrohrende angeordnete Düsenspitze. Zusätzlich kann das Materialrohr an seinem zweiten Materialrohrende einen Materialrohrkopf aufweisen. Die Düsenspitzen sind einfach austauschbar und verbessern die Qualität der Anspritzpunkte. Mit dem Materialrohrkopf ist das Materialrohr, beziehungsweise die Heißkanaldüse an einer Maschinendüse oder einem Verteiler festlegbar. Mittels eines Verteilers kann ein Spritzgießwerkzeug bereitgestellt werden, dass mehrere erfindungsgemäße Heißkanaldüsen aufweist. Eine besonders einfache und kostengünstige Montage ist dann erzielbar, wenn das Materialrohr an seinem ersten Materialrohrende eine radiale Umfangsnut aufweist. Entsprechend kann die Manschette mittels eines in der Umfangsnut festgelegten Sprengrings zwischen diesem und dem Materialrohrkopf festgelegt sein.
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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:
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1 ein Materialrohr mit einer Manschette sowie einem Thermoelement;
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2 einen Längsschnitt durch eine Heißkanaldüse mit einem Materialrohr, einer Manschette sowie einem Thermoelement;
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3 eine Detaildarstellung des vorderen Endes der in 2 gezeigten Heißkanaldüse;
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4 ein Thermoelement;
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5 einen Längsschnitt durch eine Manschette;
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6 einen Querschnitt durch ein Thermoelement mit kreisförmigem Querschnitt; und
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7 einen Querschnitt durch ein Thermoelement mit länglichem Querschnitt, dass in einer Außennut einer Manschette angeordnet ist.
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1 zeigt ein Materialrohr 10 mit einem ersten Materialrohrende 11 und einem zweiten Materialrohrende 12. Auf das Materialrohr 10 ist vom ersten Materialrohrende 11 in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12 eine im Wesentlichen zylindrische Manschette 20 aufgeschoben. Die Manschette 20 hat eine Manschettenwandung 21, eine Innenfläche 22 und eine Außenfläche 23. Durch das Materialrohr 10 kann nunmehr vom zweiten Materialrohrende 12 zum ersten Materialrohrende 11 eine fließfähige Masse geleitet werden. Das erste Manschettenende 24 weist in Richtung des ersten Materialrohrendes 11 und das zweite Manschettenende 25 weist in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12. Weiterhin ist ein längliches Thermoelement 30 mit einer Fühlerspitze 31 dargestellt, wobei die Fühlerspitze 31 in einem ersten Bereich B1 des ersten Materialrohrendes 11 angeordnet ist. Von diesem ersten Bereich B1 ist das Thermoelement 30 in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12 verlegt.
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Dabei ist das Thermoelement 30 im ersten Bereich B1 abschnittsweise zwischen dem Materialrohr 10 und der Innenfläche 22 der Manschette angeordnet. Lediglich im Bereich der Fühlerspitze 31, das heißt im ersten Bereich B1 der Manschette 20, ist eine radiale Durchgangsöffnung 40 in der Manschette 20 ausgebildet. Unter dieser Durchgangsöffnung 40 ist das Thermoelement 30 verlegt. Insbesondere liegt die Fühlerspitze 31 des Thermoelements 30 unterhalb von dieser Durchgangsöffnung 40. Entsprechend kann die Fühlerspitze 31 durch die Durchgangsöffnung 40 gesehen werden. Außerdem ist die Fühlerspitze 31 thermisch von der Manschette 20 entkoppelt. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da die Manschette 20 Teil eines Heizelements 27 ist. Das Heizelement 27 umfasst eine Schichtheizung, insbesondere eine Dickschichtheizung.
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In einem in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12 liegenden zweiten Bereich B2 ist das Thermoelement 30 auf der Seite der Außenfläche 23 der Manschette 20 verlegt. Zwischen dem ersten Bereich B1 und dem zweiten Bereich B2 liegt ein Übergangsbereich B3. Dieser Übergangsbereich B3 weist einen Durchbruch 26 in der Manschettenwandung 21 auf. Durch diesen Durchbruch 26 ist das Thermoelement hindurch geführt.
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Indem die Manschette 20 das Materialrohr 10 radial mit Minimalspalt umfasst, wird das Thermoelement 30 in dem ersten Bereich B1 zwischen dem Materialrohr 10 und der Innenfläche der Manschette 20 eingeklemmt. Dabei hat die Innenfläche der Manschette 20 im ersten Bereich B1 eine Innennut 28, in welcher ein erster Abschnitt A1 des Thermoelements 30 verlegt ist. Im zweiten Bereich B2 weist die Außenfläche 23 der Manschette 20 eine Außennut 29 auf. In der Außennut 29 ist ein zweiter Abschnitt A2 des Thermoelements 30 verlegt. Die Innennut 28 und die Außennut 29 sind im Übergangsbereich B3 zwischen dem ersten Bereich B1 und dem zweiten Bereich B2 fluchtend zueinander angeordnet. Außerdem verlaufen die Innennut 28 und die Außennut 29 in Längsrichtung L der Manschette 20.
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Die Innennut 28 und die Außennut 29 haben in Umfangsrichtung U der Manschette 20 eine Breite, die größer ist als die radiale Tiefe der jeweiligen Nut 28, 29. Zusätzlich hat das Thermoelement 30 im ersten Bereich B1 und im zweiten Bereich B2 einen länglichen Querschnitt mit einer langen Seite 32 und einer dazu quer ausgerichteten kurzen Seite 33. Gleiches gilt für den dritten Bereich B3. Die kurze Seite 33 des Querschnitts des Thermoelements 30 weist im ersten Bereich B1, im zweiten Bereich B2 und im dritten Bereich B3 in Umfangsrichtung U des Materialrohrs 10. Auf diese Weise ergibt sich ein besonders flacher Aufbau bestehend aus der Manschette 20 und dem Thermoelement 30.
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Das Thermoelement 30 hat in einem relativ zum zweiten Bereich B2 in Richtung des zweiten Manschettenendes 25 liegenden vierten Bereich B4 einen kreisförmigen Querschnitt. In diesem vierten Bereich B4 ist das Thermoelement 30 um mehr als 30 Grad, insbesondere um mehr als 180 Grad, um die Außenfläche 23 der Manschette 20 herumgeführt. Das Anschlussende 38 des Thermoelements 30 weist mit einem vorgesehenen Stecker bzw. einer Kupplung radial von der Außenfläche 23 der Manschette 20 weg. Dabei kann das Thermoelement 30 im vierten Bereich B4 eine Klemmkraft relativ zur Manschette 20 ausüben.
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Wie man weiterhin erkennt, ist am ersten Materialrohrende 11 eine Düsenspitze 3 angeordnet. An seinem zweiten Materialrohrende 12 hat das Materialrohr 10 einen Materialrohrkopf 13. Außerdem ist am ersten Materialrohrende 11 des Materialrohrs 10 eine radiale Umfangsnut 14 im Materialrohr 10 ausgebildet. Der Abstand zwischen dem Materialrohrkopf 13 und der Umfangsnut 14 entspricht im Wesentlichen der Länge der Manschette 20. Die Manschette 20 ist mittels eines in der Umfangsnut 14 festgelegten Sprengrings 4 zwischen diesem und dem Materialrohrkopf 13 festgelegt.
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Eine mögliche Montagereihenfolge könnte mit einer Montage des Thermoelements 30 an der Manschette 20 beginnen, indem die unterschiedlichen Abschnitte A1, A2 des Thermoelements 30 in der Innennut 28 und der Außennut 29 verlegt werden, sowie das Thermoelement 30 im vierten Bereich B4 auf die Manschette 20 geklemmt wird. Anschließend können das Thermoelement 30 und die Manschette 20 gemeinsam über das Materialrohr 10 aufgeschoben werden. Sobald das zweite Ende der Manschette 25 in Anlage mit dem Materialrohrkopf 13 ist, kann der Sprengring 4 in die Umfangsnut 14 eingelegt werden.
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2 offenbart einen Längsschnitt durch eine Heißkanaldüse 1. Diese weist ein Materialrohr 10 mit einem ersten Materialrohrende 11 und einem zweiten Materialrohrende 12 auf. Am ersten Materialrohrende 11 ist eine Düsenspitze 3 in das Materialrohr 10 eingesetzt. Am zweiten Materialrohrende 12 hat das Materialrohr 10 einen Materialrohrkopf 13. Durch das Materialrohr 10 kann nunmehr vom zweiten Materialrohrende 12 zum ersten Materialrohrende 11 eine fließfähige Masse geleitet werden.
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Auf das Materialrohr 10 ist vom ersten Materialrohrende 11 in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12 eine im Wesentlichen zylindrische Manschette 20 aufgeschoben. Die Manschette 20 hat eine Manschettenwandung 21, eine Innenfläche 22 und eine Außenfläche 23. Außerdem weisen das erste Manschettenende 24 in Richtung des ersten Materialrohrendes 11 und das zweite Manschettenende 25 in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12. Das erste Manschettenende 24 ist zudem vergrößert in 3 dargestellt. Eine mögliche Gestaltung der Manschette 20 befindet sich in 5. Wie weiterhin in 2 zu erkennen ist, hat die Heißkanaldüse 1 ein längliches Thermoelement 30 mit einer Fühlerspitze 31. Die Fühlerspitze 31 ist in einem Erstbereich B1 des ersten Materialrohrendes 11 angeordnet. Von hier ausgehend ist das Thermoelement 30 in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12 verlegt. Dabei ist das Thermoelement 30 im ersten Bereich B1 abschnittsweise zwischen dem Materialrohr 10 und der Innenfläche 22 der Manschette angeordnet. In einem in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12 liegenden zweiten Bereich B2 ist das Thermoelement hingegen auf der Seite der Außenfläche 23 der Manschette 20 verlegt. Hierfür ist das Thermoelement in einem Übergangsbereich B3, der zwischen dem ersten Bereich B1 und dem zweiten Bereich B2 durch einen Durchbruch 26 in der Manschettenwandung 21 geführt. Außerdem weist die Innenfläche 22 der Manschette 20 im ersten Bereich B1 eine Innennut 28 auf (siehe hierzu insbesondere 5). In dieser Innennut 28 ist ein erster Abschnitt A1 des Thermoelements 30 verlegt. Zusätzlich weist die Außenfläche 23 der Manschette 20 im zweiten Bereich B2 eine Außennut 29 auf (siehe hierzu insbesondere 5), in welcher ein zweiter Abschnitt A2 des Thermoelements 30 verlegt ist. Die Innennut 28 und die Außennut 29 sind im Übergangsbereich B3 zwischen dem ersten Bereich B1 und dem zweiten Bereich B2 fluchtend zueinander angeordnet. Außerdem verlaufen die Innennut 28 und die Außennut 29 in Längsrichtung L der Manschette 20. In montiertem Zustand ist das Thermoelement 30 im dem ersten Bereich B1 zwischen dem Materialrohr 10 und der Innenfläche 22, insbesondere innerhalb der Innennut 28, eingeklemmt.
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Wie man anhand der detaillierten Darstellung des Thermofühlers 30 in 4 erkennt, hat das Thermoelement 30 im ersten Bereich B1, im zweiten Bereich B2 und im dritten Bereich B3 einen länglichen Querschnitt mit einer langen Seite 32 und einer dazu quer ausgerichteten kurzen Seite 33. Die kurze Seite 33 des Querschnitts des Thermoelements 30 weist im ersten Bereich B1, im zweiten Bereich B2 und im dritten Bereich B3 jeweils in Umfangsrichtung U des Materialrohrs 10, wie man in den 2 und 3 erkennen kann. Dabei haben die Innennut 28 und die Außennut 29 in Umfangsrichtung U der Manschette 20 eine Breite b, die größer ist als die radiale Tiefe t dieser jeweiligen Nut 28, 29. Dies ist insbesondere in 7 zu erkennen.
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Das Thermoelement 30 hat in einem relativ zum zweiten Bereich B2 in Richtung des zweiten Manschettenendes 25 liegenden vierten Bereich B4 einen kreisförmigen Querschnitt. In diesem Bereich ist das Thermoelement 30 daher gut verformbar, robust und verfügt über elastisch federnde Eigenschaften. Letztere macht sich die besondere Ausgestaltung des Thermoelements 30 im vierten Bereich B4 zu Nutze, indem das Thermoelement 30 um mehr als 180 Grad um die Außenfläche 23 der Manschette 20 herum geführt ist. Mit dieser gebogenen Ringform umfasst das Thermoelement 30 die Manschette 20 radial und mit einer Federkraft.
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Gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform der Manschette 20, ist im ersten Bereich B1 in der Manschette 20 eine radiale Durchgangsöffnung 40 angeordnet, unter der das Thermoelement 30 verlegt werden kann. Insbesondere kann die Fühlerspitze 31 des Thermoelements 30 unterhalb von dieser Durchgangsöffnung 40 liegen. Folglich sind eine Sichtkontrolle bei der Montage möglich, sowie die Fühlerspitze 31 des Thermoelements 30 von der Manschette 20 thermisch entkoppelt.
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Die Manschette 20 ist vom ersten Ende 11 des Materialrohrendes 10 in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12 aufgeschoben. Dabei ist das zweite Manschettenende 25 der Manschette 20 in Anlage mit dem Materialrohrkopf 13. Das Materialrohr 10 weist an seinem ersten Materialrohrende 11 eine radiale Umfangsnut 14 auf. Die Manschette 20 ist mittels eines in dieser Umfangsnut 14 festgelegten Sprengrings 4 zwischen diesem und dem Materialrohrkopf 13 festgelegt.
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Wie man in den 2 und 3 erkennt, weist die Heißkanaldüse 1 ein Gehäuse 2 mit einem Schaft 5 auf. Das Gehäuse 2 ist vom ersten Ende 11 des Materialrohrs 10 in Richtung des zweiten Materialrohrendes 12 aufgeschoben. Dabei verbleibt ein kleiner Luftspalt zwischen dem Schaft 5 des Gehäuses 2 und der Manschette 20. Dieser Luftspalt dient der thermischen Isolation.
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4 zeigt eine detaillierte Einzelansicht eines Temperaturfühlers 30. In dieser ist erkennbar, dass sich der Temperaturfühler 30 im Wesentlichen in vier Bereiche B1, B2, B3, B4 untergliedert. In einem ersten Bereich B1 ist zum einen die Fühlerspitze 31 angeordnet sowie das Thermoelement 30 mit einem länglichen Querschnitt ausgebildet, d.h. der Querschnitt hat hier eine lange Seite 32 und eine dazu quer ausgerichtete kurze Seite 33. An den ersten Bereich B1 schließt sich ein Übergangsbereich B3 an, indem das Thermoelement 30 eine S-förmige Biegung aufweist, um einen radialen Höhenversatz zu überwinden. An den Übergangsbereich B3 schließt sich wiederum ein zweiter Bereich B2 an. Auch in diesem hat das Thermoelement 30 einen länglichen Querschnitt mit einer langen Seite 32 und einer kurzen Seite 33. Anschließend an den zweiten Bereich B2 ist das Thermoelement 30 in einem vierten Bereich B4 mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet. In diesem vierten Bereich B4 hat das Thermoelement 30 eine um mehr als 180 Grad in Umfangsrichtung U gebogene Ringform.
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Am von der Fühlerspitze 31 wegweisenden Ende des Thermoelements 30 ist schließlich ein Anschlussende 38 mit einem Stecker beziehungsweise einer Kupplung angeordnet.
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6 zeigt einen Querschnitt durch ein Thermoelement 30 in einem Bereich mit einem kreisförmigen Querschnitt. Das Thermoelement 30 umfasst dabei zwei elektrische Leiter 34, 35, die benachbart zueinander in einer Matrix 36 mit kreisförmigem Querschnitt angeordnet sind.
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Aus solch einem Thermoelement 37 mit kreisförmigem Querschnitt kann ein Thermoelement 30 mit abschnittsweise länglichem Querschnitt durch Umformen hergestellt werden. Eine derartige längliche Geometrie findet sich in 7. Wie man erkennt, hat der längliche Querschnitt eine lange Seite 32 und eine dazu quer ausgerichtete kurze Seite 33. Der Querschnitt ist insbesondere im Wesentlichen rechteckig. In Richtung der langen Seite 32 des Querschnitts des Thermoelements 30 sind zwei elektrische Leiter 34, 35 benachbart zueinander in einer Matrix 36 des Thermoelements 30 eingebettet.
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Außerdem ist in 7 zu erkennen, dass das Thermoelement 30 in diesem Bereich in eine Außennut 29 einer Manschette 20 verlegt ist. Die Manschette 20 hat eine Manschettenwandung 21, eine Innenfläche 22 und eine Außenfläche 23. Außerdem ist sie als Heizelement 27 ausgebildet. Die Außenfläche 23 der Manschette 20 weist eine Außennut 29 auf. In diese ist das Thermoelement 30 mit dem länglichen Querschnitt verlegt. Hierfür hat die Außennut 29 in Umfangsrichtung U der Manschette 20 eine Breite b, die größer ist als die radiale Tiefe t dieser Außennut 29. Gleichzeitig weist die kurze Seite 33 des Querschnitts des Thermoelements 30 in Umfangsrichtung U der Manschette 20.
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Die in 7 dargestellte Ausführung kann analog auch auf eine Innennut 28 der Manschette 20 übertragen werden.
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Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
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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.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Heißkanaldüse
- 2
- Gehäuse
- 3
- Düsenspitze
- 4
- Sprengring
- 5
- Schaft
- 10
- Materialrohr
- 11
- erstes Materialrohrende
- 12
- zweites Materialrohrende
- 13
- Materialrohrkopf
- 14
- Umfangsnut
- 20
- Manschette
- 21
- Manschettenwandung
- 22
- Innenfläche
- 23
- Außenfläche
- 24
- erstes Manschettenende
- 25
- zweites Manschettenende
- 26
- Durchbruch
- 27
- Heizelement
- 28
- Innennut
- 29
- Außennut
- 30
- Thermoelement
- 31
- Fühlerspitze
- 32
- lange Seite
- 33
- kurze Seite
- 34
- erster elektrischer Leiter
- 35
- zweiter elektrischer Leiter
- 36
- Matrix
- 37
- Thermoelement (kreisf. Ø)
- 38
- Anschlussende
- 40
- Durchgangsöffnung
- A1
- erster Abschnitt
- A2
- zweiter Abschnitt
- B1
- erster Bereich
- B2
- zweiter Bereich
- B3
- Übergangsbereich
- B4
- vierter Bereich
- b
- Breite (Nut)
- t
- Tiefe (Nut)
- L
- Längsrichtung
- R
- radiale Richtung
- U
- Umfangsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006049669 A1 [0004]
- DE 102006049667 A1 [0004]
- DE 19941038 A1 [0004]
- EP 1623810 A1 [0007]
- WO 2008/067883 A1 [0008]
