DE3534978C1

DE3534978C1 - Electrical cartridge heating element having a built-in thermocouple

Info

Publication number: DE3534978C1
Application number: DE19853534978
Authority: DE
Inventors: Erich Hillinger
Original assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Current assignee: Tuerk and Hillinger GmbH
Priority date: 1985-10-01
Filing date: 1985-10-01
Publication date: 1987-05-07

Abstract

In the case of electrical cartridge heating elements having a built-in thermocouple which is used as a heat sensor, it is of major importance that a high level of thermal decoupling be achieved between the thermocouple as such and the heating filament of the heating element, since the measurement results would otherwise be corrupted. This also applies in particular to cartridge heating elements in which the two limbs of the thermocouple are passed forwards within the insulating support of the heating filament to a conical body, which forms one end of the heating element, to form the connection point of the thermocouple located there. The desired thermal decoupling is achieved according to the invention in that the conical body (5) consists of a thermally and electrically insulating material, and the connecting point (12) of the thermocouple is arranged in the tip (at the vertex) of the conical body (5). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Patronenheizkörper mit einem eingebauten Thermoelement, das als Wärmefühler dient, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an electric cartridge heater with a built-in thermocouple that serves as a heat sensor, according to the preamble of claim 1.

Bei vielen Anwendungsgebieten für derartige Heizkörper, bei spielsweise in der Kunststoffverarbeitung, ist es von wesent licher Bedeutung, die vorgegebenen Temperaturen sehr genau ein zuhalten, wobei es nicht selten erforderlich ist, Heizkörper mit sehr kleinen Abmessungen mit in diesen integrierten Thermo elementen einzusetzen.In many areas of application for such radiators, at for example in plastics processing, it is essential liche importance, the specified temperatures very precisely keep, where it is not seldom necessary, radiators with very small dimensions with thermos integrated in them use elements.

Wichtig ist vor allem, eine weitgehende thermische Entkoppelung zwischen dem Wärmefühler, beispielsweise dem Thermoelement und der Heizwendel des Heizkörpers zu erreichen, da andernfalls die Meßergebnisse verfälscht werden.The most important thing is extensive thermal decoupling between the heat sensor, for example the thermocouple and to reach the heating coil of the radiator, otherwise the Measurement results are falsified.

Man ging schon dazu über, die Schweiß- oder Lötstelle des Ther moelements mit der Bodenplatte des Heizkörpers zu verbinden, oder diese Schweißstelle in einem verjüngten Teil dieser Boden platte anzuordnen. Durch die US-PS 40 10 351 ist es auch bekannt, das Thermoelement in der kegelig ausgebildeten Patronenspitze anzuordnen. Diese Spitze besteht jedoch aus Metall und ist mit dem Mantelrohr der Patrone verschweißt, so daß wiederum die nicht erwünschte thermische Koppelung zwischen Heizelement und Ther moelement gegeben ist. Desweiteren offenbart die DE-OS 32 23 977 einen Patronenheizkörper, bei dem das Thermoelement ebenfalls in der Spitze der Heizpatrone angeordnet ist. Auch hier ist die Patronenspitze aus Metall, wobei das Thermoelement lose in ei ner Mittelbohrung der Spitze, bzw. außerhalb derselben angeord net ist. Auch hier ist keine ausreichende thermische Entkop pelung zwischen Thermoelement und Heizelement gegeben.One already went over to the welding or soldering point of the Ther connect moelements to the base plate of the radiator, or that weld in a tapered portion of that bottom to arrange plate. From US-PS 40 10 351 it is also known the thermocouple in the tapered cartridge tip to arrange. However, this tip is made of metal and is with welded the casing tube of the cartridge, so that again not Desired thermal coupling between the heating element and Ther element is given. Furthermore, DE-OS 32 23 977 discloses a cartridge heater, in which the thermocouple also is arranged in the tip of the heating cartridge. Here too is the Cartridge tip made of metal, the thermocouple loosely in egg ner center bore of the tip, or arranged outside the same is not. Here too there is insufficient thermal decoupling Given between thermocouple and heating element.

Alle diese Anordnungen haben damit den Nachteil, daß relativ gute Wärmeleitungen zwischen dem Mantel des Heizkörpers und der Verbindungsstelle des Thermoelements bestehen, so daß nicht genau die Temperatur des zu beheizenden Werkstücks geregelt wird, sondern eine Mischtemperatur, die sich aus der Tempera tur des Heizkörpers und der Temperatur des Werkstücks ergibt.All of these arrangements have the disadvantage that relative good heat conduction between the jacket of the radiator and the connection point of the thermocouple, so that not precisely controls the temperature of the workpiece to be heated is, but a mixing temperature that results from the tempera of the radiator and the temperature of the workpiece.

Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Probleme zu lösen und eine Anordnung für Patronenheizkörper der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine genaue Regelung der Tempe ratur des zu beheizenden Werkstücks oder Mediums ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des An spruchs 1 gelöst. It was an object of the present invention to address these problems solve and an arrangement for cartridge radiators of the beginning mentioned type to create a precise regulation of the tempe temperature of the workpiece or medium to be heated. This task is characterized by the characteristics of the contractor spell 1 solved.

Durch diese neuartige Anordnung werden eine sehr weitge hende thermische Entkoppelung zwischen dem Heizkörper als solchem und der Meßstelle erreicht und damit sehr genaue Meßergebnisse am zu beheizenden Gegenstand erzielt.This new arrangement makes it very easy h thermal decoupling between the radiator than Such and the measuring point reached and thus very accurate Measurement results achieved on the object to be heated.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Mehrere Ausführungsbeispiele sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben und erläutert.Several exemplary embodiments are described below with reference to FIG Drawing described and explained.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Heizkörper, Fig. 1 shows a longitudinal section through the radiator,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Heizkörpers gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a side view of the radiator of FIG. 1,

Fig. 3 den in einem Siegelwerkzeug eingebauten Heizkörper gemäß Fig. 1 und Fig. 3 shows the built-in a sealing tool radiator according to FIGS. 1 and

Fig. 4 und Fig. 5 zwei weitere Ausführungsarten des Heizkörpers. Fig. 4 and Fig. 5 two other types of heater.

Der in Fig. 1 dargestellte Heizkörper besteht aus einem auf einem Isolierträger 1 aufgewickelten Heizleiter 2. Bei de Teile 1 und 2 sind mittels einer Isoliermasse 3 in einem Mantelrohr 4 eingebettet und dieser Aufbau verdichtet. Im vorderen Ende des Mantelrohrs ist ein kegeliger Isolierkör per 5 eingesetzt und mit dem Mantelrohr 4 durch eine Börde lung 10 verbunden. Die durch den Isolierträger 1 geführten Leitungen 6 des Thermoelements sind durch entsprechende Boh rungen 7 im Isolierkörper 5 hindurchgeführt und bilden an der Spitze dieses Isolierkörpers 5 eine Schweißstelle und damit den Meßpunkt 12.The radiator shown in FIG. 1 consists of a heating conductor 2 wound on an insulating support 1 . In de parts 1 and 2 are embedded by means of an insulating compound 3 in a jacket tube 4 and this structure is compressed. In the front end of the tubular casing, a conical insulating body is inserted by 5 and connected to the tubular casing 4 by a flange 10 . The lines 6 of the thermocouple guided through the insulating support 1 are passed through corresponding holes 7 in the insulating body 5 and form a welding point at the tip of this insulating body 5 and thus the measuring point 12 .

Der Winkel des Isolierkörpers 5 ist kleiner als 100°. Dem gegenüber beträgt der übliche Bohrerwinkel für die Bohrun gen 9 des zu beheizenden Werkstücks 11 ca. 118° bis 140°. Dies bedeutet, daß der Meßpunkt 12 des Thermoelements in die äußerste Spitze 8 der Werkzeugbohrung 9 gelangt und so Freiräume um die Spitze des Isolierkörpers 5 herum entste hen, die zur weiteren Isolierung der Meßstelle beitragen. Dementsprechend wird die tatsächliche Temperatur des zu be heizenden Gegenstandes an dessen Arbeitsfläche abgetastet und damit die Voraussetzung für eine genaue Temperaturre gelung geschaffen.The angle of the insulating body 5 is less than 100 °. In contrast, the usual drill angle for the holes 9 of the workpiece 11 to be heated is approximately 118 ° to 140 °. This means that the measuring point 12 of the thermocouple reaches the outermost tip 8 of the tool bore 9 and thus free spaces arise around the tip of the insulating body 5 , which contribute to further insulation of the measuring point. Accordingly, the actual temperature of the object to be heated is scanned on its working surface and thus the prerequisite for an exact temperature control is created.

Um gegebenenfalls geringe technisch bedingte Ungleichmäßig keiten zwischen Heizkörper und zu beheizendem Gegenstand ausgleichen zu können, kann die Bördelung 10 zwischen Man telrohr 4 und Isolierkörper 5 lose gestaltet werden, so daß sich die Spitze des Isolierkörpers 5 der Bohrungsspitze 8 des zu beheizenden Gegenstands 11 anpassen kann.In order to be able to compensate for any small, technically-related irregularities between the radiator and the object to be heated, the flare 10 between the tel tube 4 and the insulating body 5 can be made loose, so that the tip of the insulating body 5 of the bore tip 8 of the object 11 to be heated can be adapted .

Soll eine galvanische Trennung zwischen Thermoelement bzw. dessen Schweißstelle 12 und dem zu beheizenden Gegenstand 11 erreicht werden, so können, wie die Fig. 4 zeigt, die Lei tungen des Thermoelements und dessen Schweißstelle 12 in ent sprechenden Nuten 13 versenkt angebracht werden, so daß eine Berührung des Thermoelements mit dem zu beheizenden Gegen stand ausgeschlossen ist. If a galvanic separation between the thermocouple or its welding point 12 and the object to be heated 11 can be achieved, as shown in FIG. 4, the lines of the thermocouple and its welding point 12 can be sunk in corresponding grooves 13 so that touching the thermocouple with the object to be heated is excluded.

In Fällen, bei denen der Heizkörper unmittelbar in ein zu beheizendes Medium eintaucht und dessen Temperatur geregelt werden soll, wird, wie die Fig. 5 zeigt, eine dünne Kappe 14 über den die Meßstelle 12 enthaltenden kegeligen Iso lierkörper 5 angebracht und damit diese Einheit abgedichtet. Diese Kappe 14 wird auf das Ende des Mantelrohrs aufgelötet oder aufgeschweißt.In cases in which the radiator is immersed directly in a medium to be heated and the temperature of which is to be regulated, as shown in FIG. 5, a thin cap 14 is attached over the conical insulating body 5 containing the measuring point 12 and thus seals this unit . This cap 14 is soldered or welded onto the end of the casing tube.

Claims

1. Electric cartridge heater with thermocouple, in which

a) a heating coil wound on an electrically insulating support
b) embedded in an electrically insulating, ceramic and sealed mass and
c) is surrounded by a casing tube,
d) the legs of the thermocouple extend axially within the insulating support and
e) the connection point of the thermocouple is arranged in a, inserted into the end of the casing tube and this protrudes over a conical body,

characterized in that

f) the conical body ( 5 ) consists of a thermally and electrically insulating material and
g) the connection point ( 12 ) of the thermocouple is arranged in the tip of the conical body ( 5 ).

2. Electric cartridge heater according to claim 1, characterized in that the cone of the insulating body ( 5 ) is more pointed than the end cone of the inner bore ( 9 ) of the object to be heated.

3. Electric cartridge heater according to claim 1 or 2, characterized in that the flare ( 10 ) between the jacket tube ( 4 ) and the conical insulating body ( 5 ) is designed so loosely that the water is still movable.

4. Electric cartridge heater according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lines ( 6 ) of the thermocouple and its connection point ( 12 ) are arranged sunk in the insulating body ( 5 ).