DE19746556A1 - Rohrförmiges elektrisches Heizelement zur Beheizung eines Düsenkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges elektrisches Heizelement zur Beheizung eines vom Heizelement umgebenen Elementes, insbesondere eines Düsenkörpers, vorzugsweise eines Düsenkörpers zur Herstellung von Spritzgußprodukten, bestehend aus einem Innenmantel, der auf das zu beheizende Element aufschiebbar ist, einer wendelartig radial außen auf den Innenmantel aufgebrachten elektrisch isolierten Heizwicklung sowie einem Außenmantel, der die Heizwicklung abdeckt.

Derartige Heizelemente sind im Stand der Technik bekannt. Bei der Anordnung solcher Heizelemente auf zu beheizenden Gegenständen, wie Düsenkörpern oder dergleichen besteht das Problem, daß keine satte Anlage des Innenmantels des Heizelementes auf dem Außenmantel des zu beheizenden Elementes, insbesondere Düsenkörpers, erreicht wird oder aber besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um eine solche satte Anlage der Flächen aneinander zu erreichen. Die Anlage des Innenmantels des Heizelementes auf dem Außenmantel des zu beheizenden Elementes ist aber bestimmend dafür, daß die Heizleistung möglichst vollständig auf das zu beheizende Element übertragen werden kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei dem eine Selbst­ arretierung und Anspannung an den Mantel des zu beheizenden Elementes im Betriebszustand, also bei be­ heiztem Heizelement erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß der Innenmantel aus zwei ineinandergefügten, längsgeschlitzten Hülsen besteht, deren radial innere nach radial außen abragende Vorsprünge aufweist, an denen die Schlitzkanten der radial äußeren sich bereichsweise abstützen, daß die innere Hülse aus einem metallischen Werkstoff mit relativ geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten und die äußere Hülse aus einem Werkstoff mit relativ größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, so daß bei Auf­ heizung des Heizelementes die äußere Hülse mit den Schlitzkanten auf die Vorsprünge einwirkt und eine Verkleinerung des Innendurchmessers der inneren Hülse bewirkt und diese gegen den Mantel des zu beheizenden Elementes anpreßt, wobei die äußere Hülse sich an der Innenfläche des Außenmantels mindestens in Teilbereichen radial abstützt.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß aufgrund des konstruktiven Aufbaus und der Werkstoffauswahl bei Beaufschlagung des Heizelementes die Temperaturerhöhung (Inbetriebnahme der Heizwicklung) eine Innendurchmesserverkleinerung bewirkt, so daß das Heizelement selbständig auf dem zu beheizenden Element, insbesondere dem zu beheizenden Düsenkörper gespannt und arretiert wird. Hierdurch wird erreicht, daß das Heizelement sich im Betriebszustand, also wenn der Heiz­ körper auf entsprechende Temperatur gebracht ist, auf dem entsprechenden zu beheizenden Element, insbesondere Düsenkörper, nicht mehr selbständig verschieben kann. Auch der Wärmeübergang vom Heizelement zum zu beheizenden Element ist ausgezeichnet.

Der Innenmantel ist dabei durch zwei ineinandergesteckte und satt aufeinander anliegende Hülsen gebildet, wobei das den Innenmantel bildende Hülsenteil durch das relativ außenliegende Hülsenteil im Durchmesser verkleinert und auf den zu beheizenden Gegenstand gespannt wird. Der außenliegende Mantel dehnt sich unter Temperatureinwirkung erheblich mehr aus, als die innen­ liegende Hülse, so daß die Schlitzrandkanten des äußeren Hülsenteils auf die Vorsprünge des innenliegenden Hülsenteils einwirken und somit eine Durchmesserverkleinerung des innenliegenden Teiles bewirkt wird. Dabei steckt die äußere Dehnhülse passend in dem Außenmantel (Passung mindestens an den Stirnenden des Außenmantels), so daß sich die äußere Hülse zum Schlitz hin dehnt. Als Werkstoff für das innenliegende Teil kommt vorzugsweise ein Werkstoff mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten in Betracht, vorzugsweise Titan oder eine Titanlegierung. Das äußere Hülsenteil wird vorzugsweise aus einem Werkstoff mit großem Wärmeausdehnungskoeffizienten gefertigt, beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.

Der Außenmantel des Heizelementes ist vorzugsweise durch zwei Hülsenteile gebildet, die ineinandersteckbar sind und an der Stoßfläche (der Stirnseite) miteinander verbunden werden können. Die eine Außenhülse kann dabei in der Länge bei unterschiedlich langen Heizelementen jeweils identisch ausgebildet sein, während das andere Hülsenteil in unterschiedlicher Länge gefertigt werden kann, um eine entsprechende äußere Abdeckung eines längeren oder kürzeren Heizelementes zu erreichen. Zudem ist in an sich bekannter Weise zwischen dem Außenmantel und den Heizwicklungen eine thermische Isolierung vorgesehen. Als Heizwicklung kommt beispielsweise ein in Form einer Wendelrohrpatrone ausgebildetes Element zum Einsatz, bei dem die eigentlichen Heizleiter in elektrischer Isoliermasse, beispielsweise Magnesiumoxyd eingebettet sind und von einem metallischen Mantel umgeben sind. Dieses Element ist so aufgebaut und ausgebildet, daß es in einfacher Form in einer Wendel auf einen Innenmantel aufgewickelt werden kann.

Die Anschlußleitungen sind radial beispielsweise an einem Ende des Heizelementes abgeführt oder auch mittig des Heizelementes nach radial außen abgeführt. Zusätzlich kann in das Heizelement auch ein Thermoelement integriert sein.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Heizelement im Querschnitt gesehen;

Fig. 2 desgleichen im Mittellängsschnitt gesehen;

Fig. 3 + Fig. 4 eine Innenhülse in Stirnansicht und in Draufsicht;

Fig. 5 + Fig. 6 eine Außenhülse in Stirnansicht und in Draufsicht.

In der Zeichnung ist ein rohrförmiges elektrisches Heiz­ element 1 zur Beheizung eines vom Heizelement 1 umgebenen Elementes, beispielsweise eines Düsenkörpers für einen Spritzgießvorgang gezeigt. Das Heizelement 1 besteht aus einem Innenmantel 2, der auf das zu beheizende Element, beispielsweise den Düsenkörper, aufschiebbar ist, einer wendelartig radial außen auf den Innenmantel 2 aufgebrachten elektrisch isolierten Heizwicklung 3 sowie einem Außenmantel 4, der die Heizwicklung 3 abdeckt.

Erfindungsgemäß besteht der Innenmantel 2 aus zwei längsgeschlitzten Hülsen 5, 6. Die beiden Hülsen sind in Einbausollage so angeordnet, daß die Schlitze 7, 8 an gleicher Stelle angeordnet sind, also einen gemeinsamen Schlitz bilden. Die radial innenliegende Hülse 5 weist nach radial außen vorragende Vorsprünge 9 an beiden Längskanten des Schlitzes 7 auf. An diesen Vorsprüngen 9 stützen sich die Schlitzkanten des Schlitzes 8 des äußeren Hülsenteils 6 ab. Die innere Hülse 5 besteht aus einem metallischen Werkstoff mit relativ geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als die äußere Hülse 6, insbesondere aus Titan oder einer Titanlegierung. Die äußere Hülse 6 besteht aus einem metallischen Werkstoff mit relativ größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten als die innere Hülse 5. Das äußere Hülsenteil 6 und der Außenmantel 6 sind an den Stirnenden auf Passung bearbeitet, so daß das äußere Hülsenteil 6 bei temperaturbedingter Dehnung geführt ist und sich zwingend so ausdehnt, daß es auf die Vorsprünge 9 der inneren Hülse 5 einwirkt.

Bei einer Aufheizung des Heizelementes 1 wirkt somit aufgrund der größeren Wärmeausdehnung die äußere Hülse 6 mit den Schlitzkanten auf die Vorsprünge 9 im Sinne einer Durchmesserverkleinerung der inneren Hülse 5 ein, so daß diese fest gegen den Mantel des beheizenden Elementes angepreßt wird. Die Vorsprünge 9 der inneren Hülse 5 sind vornehmlich an den beiden Schlitzrandkanten ausgebildet, könnten aber auch mit Abstand von den beiden Schlitzrandkanten vorgesehen sein.

Die äußere Hülse besteht vornehmlich aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Der Außenmantel 4 des Heizelementes 1 besteht aus einem metallischen Werkstoff mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus Titan oder einer Titanlegierung.

Vorzugsweise besteht der Außenmantel 4 aus zwei auf das innenliegende Heizelement aufschiebbaren Hülsenteilen, die mit ihren Stirnkanten aneinandergefügt sind und miteinander steckverbunden oder in anderer Weise verbunden sind. Zudem ist zwischen dem Außenmantel 4 und der Heizwicklung 3 noch eine thermische Isolierung 10 angeordnet.

Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.

Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (8)

1. Rohrförmiges elektrisches Heizelement zur Beheizung eines vom Heizelement umgebenen Elementes, insbesondere eines Düsenkörpers, vorzugsweise eines Düsenkörpers zur Herstellung von Spritzgußprodukten, bestehend aus einem Innenmantel, der auf das zu beheizende Element aufschiebbar ist, einer wendelartig radial außen auf den Innenmantel aufgebrachten elektrisch isolierten Heizwicklung sowie einem Außenmantel, der die Heizwicklung abdeckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenmantel (2) aus zwei längsgeschlitzten Hülsen (5, 6) besteht, deren radial innere nach radial außen abragende Vorsprünge (9) aufweist, an denen die Schlitzkanten der radial äußeren sich bereichsweise abstützen, daß die innere Hülse (5) aus einem metallischen Werkstoff mit relativ geringerem Wärmeausdehnungskoeffizienten und die äußere Hülse aus einem Werkstoff mit relativ größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, so daß bei Auf­ heizung des Heizelementes (1) die äußere Hülse (6) mit den Schlitzkanten auf die Vorsprünge (9) einwirkt und eine Verkleinerung des Innendurchmessers der inneren Hülse (5) bewirkt und diese gegen den Mantel des zu beheizenden Elementes anpreßt, wobei die äußere Hülse sich an der Innenfläche des Außenmantels (4) mindestens in Teilbereichen radial abstützt und von dieser Fläche bei seiner Dehnbewegung zwangsgeführt ist.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (9) der inneren Hülse (5) an den beiden Schlitzrandkanten ausgebildet sind.

3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die innere Hülse (5) aus Titan oder einer Titanlegierung besteht.

4. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülse (6) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

5. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (4) aus einem metallischen Werkstoff mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht, insbesondere aus Titan oder einer Titanlegierung.

6. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (4) aus zwei auf das Element mit innerer und äußerer Hülse (5, 6) und Heizwicklung (3) aufsteckbaren Hülsenteilen besteht.

7. Heizelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hülsenteile in Stecklage miteinander verbunden oder verbindbar sind.

8. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Außenmantel (4) und der Heizwicklung (3) eine thermische Isolierung (10) angeordnet ist.