DE20109413U1 - Electric heating device for cylindrical bodies - Google Patents
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Description
Anmelder: Turk + Hillinger GmbH, 78532 Tuttlingen Anmelder-Nr.: 1522213Applicant: Turk + Hillinger GmbH, 78532 Tuttlingen Applicant No.: 1522213
Bezeichnung: Elektrische Heizeinrichtung für zylindrische KörperDesignation: Electric heating device for cylindrical bodies
Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizeinrichtung für zylindrische Maschinenteile, insbesondere für Kunststoff spritzdüsen od. dgl., bei dem das Heizmittel aus wenigstens einem das zylindrische Maschinenteil umschließenden Rohrheizkörper besteht, dessen Heizleiter in einen hochverdichteten und mit einem Metallmantel umschlossenen Magnesiumoxidkern eingebettet ist.The invention relates to an electrical heating device for cylindrical machine parts, in particular for plastic injection nozzles or the like, in which the heating means consists of at least one tubular heating element enclosing the cylindrical machine part, the heating conductor of which is embedded in a highly compressed magnesium oxide core enclosed by a metal jacket.
Es ist bereits eine elektrische Heizeinrichtung für Kunststoff-Spritzdüsen bekannt (DE 35 05 517 Cl), bei der ein Rohrheizkörper unter hohem Druck in einen aus Metallpulver bestehenden Formkörper eingepreßt ist und der Rohrheizkörper sowie der Düsenkörper mittels einer aus Metallpulver und hochtemperaturbeständigem Kunstharz bestehenden Masse zu einem einheitlichen Körper verpreßt und ausgehärtet sind.An electric heating device for plastic spray nozzles is already known (DE 35 05 517 Cl), in which a tubular heating element is pressed under high pressure into a molded body made of metal powder and the tubular heating element and the nozzle body are pressed and hardened into a uniform body by means of a mass consisting of metal powder and high-temperature-resistant synthetic resin.
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Bei einer anderen bekannten elektrischen Heizeinrichtung für Kunststoff-Spritzdüsen (DE 33 47 160 Al) ist der Metallmantel des Rohrheizkörpers mit einem zusätzlichen Außenmantel aus Kupfer oder einem ähnlich gut leitenden und hitzebeständigen Werkstoff versehen und mit dem Düsenkörper hartverlötet.In another known electrical heating device for plastic spray nozzles (DE 33 47 160 Al), the metal jacket of the tubular heater is provided with an additional outer jacket made of copper or a similarly highly conductive and heat-resistant material and is brazed to the nozzle body.
Beiden bekannten Heizeinrichtungen lag das Bestreben zugrunde, einen möglichst guten Wärmeübergang vom Rohrheizkörper auf den zu erhitzenden Düsenkörper zu erreichen. Dies mag zwar gelungen sein. In beiden Fällen muß aber als nachteilig angesehen werden, daß bei der Herstellung solcher Heizeinrichtungen das zu erhitzende Maschinenteil, nämlich z. B. die Spritzdüse, in den Fertigungsprozeß der Heizeinrichtung mit einbezogen werden muß und daß der gute Wärmeübergang vom Rohrheizkörper auf das zu erhitzende Maschinenteil durch eine unlösbare stoffschlüssige Verbindung zwischen der Heizeinrichtung und dem zu beheizenden Maschinenteil erreicht wird. Ein nachträgliches, einfaches Aufsetzen der Heizeinrichtung auf das zu beheizende Maschinenteil bzw. ein Abnehmen der Heizeinrichtung von diesem ist bei diesen bekannten Heizeinrichtungen nicht möglich.Both known heating devices were based on the aim of achieving the best possible heat transfer from the tubular heating element to the nozzle body to be heated. This may have been successful. In both cases, however, it must be considered disadvantageous that when manufacturing such heating devices, the machine part to be heated, e.g. the spray nozzle, has to be included in the manufacturing process of the heating device and that the good heat transfer from the tubular heating element to the machine part to be heated is achieved by an inseparable, material-locking connection between the heating device and the machine part to be heated. Subsequent, simple attachment of the heating device to the machine part to be heated or removal of the heating device from it is not possible with these known heating devices.
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Ne - 05. Juni 2001Ne - 05 June 2001
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Heizeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einem Minimum an Arbeitsgängen kostengünstig und als separate Einheit herstellbar ist und die auf einfache Weise auf einem zylindrischen Maschinenteil so angeordnet werden kann, daß dieses verlustarm und mit einem direkten Wärmeübergang beheizt und schnell auf eine gewünschte Temperatur gebracht werden kann.The invention is based on the object of creating an electric heating device of the type mentioned at the outset which can be manufactured inexpensively and as a separate unit with a minimum of operations and which can be arranged in a simple manner on a cylindrical machine part so that the latter can be heated with little loss and with a direct heat transfer and can be quickly brought to a desired temperature.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Rohrheizkörper mäanderförmig verlaufend zwischen zwei radial miteinander verpreßten Rohrkörpern angeordnet und wenigstens in den inneren der beiden Rohrkörper unmittelbar kontaktierend mit wenigstens einem Teil seines Querschnitts unter Bildung einer eingepreßten Rille oder Nut eingebettet ist, und daß der zylindrische Hohlraum des inneren Rohrkörpers als Paßbohrung zur spaltfreien Aufnahme des zylindrischen Maschinenteils ausgebildet ist.This object is achieved according to the invention in that the tubular heating element is arranged in a meandering manner between two tubular bodies pressed together radially and is embedded at least in the inner of the two tubular bodies in direct contact with at least part of its cross section to form a pressed-in groove or slot, and in that the cylindrical cavity of the inner tubular body is designed as a fitting bore for receiving the cylindrical machine part without a gap.
Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung ist ohne Einbeziehung des zu beheizenden Maschinenteils separat herstellbar. Aufgrund seiner radialen Verdichtung ist auch eine kompakte, d.h. wenig Raum beanspruchende, Bauweise möglich. Durch die Paßbohrung des inneren Rohrkörpers wirdThe heating device according to the invention can be manufactured separately without involving the machine part to be heated. Due to its radial compression, a compact design, i.e. one that takes up little space, is also possible. The fitting bore of the inner tubular body
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auch ein guter Wärmeübergang zwischen der Heizeinrichtung und dem zu beheizenden Maschinenteil gewährleistet, wobei sowohl die Möglichkeiten des nachträglichen Aufsetzens der Heizeinrichtung auf das zu beheizende Maschinenteil als auch des einfachen Abnehmens besondere Vorteile darstellen. Good heat transfer between the heating device and the machine part to be heated is also ensured, whereby the options for subsequently attaching the heating device to the machine part to be heated as well as for easily removing it represent particular advantages.
Ein weiterer bedeutender Vorteil ist darin zu sehen, daß in den Rohrkörpern für die Aufnahme des oder der Rohrheizkörper keine vorgefertigten Nuten eingearbeitet werden müssen, weil diese unmittelbar beim Verpressen der beiden Rohrkörper von dem oder den Rohrheizkörpern geformt werden und dabei zwangsläufig die optimale Paßform für eine spaltfreie und lückenlose Kontaktierung erhalten. Another significant advantage is that no prefabricated grooves have to be machined into the tubular bodies to accommodate the tubular heater(s), because these are formed by the tubular heater(s) immediately when the two tubular bodies are pressed together and thus inevitably obtain the optimal fit for gap-free and seamless contact.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 6.Advantageous embodiments of the invention are the subject of claims 2 to 6.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 in isometrischer Perspektivansicht eine zylinder förmige Heizeinrichtung;Fig. 1 shows an isometric perspective view of a cylindrical heating device;
^52 Villingen-Schwenningen (DE) &idigr; Ne- 05. Juni 2001 ^52 Villingen-Schwenningen (DE) &idigr; Ne- 05. June 2001
Fig. 2Fig. 2
die Heizeinrichtung der Fig. 1 in Seitenansicht; the heating device of Fig. 1 in side view;
Fig. 3 einen Schnitt III-III aus Fig. 2;Fig. 3 shows a section III-III from Fig. 2;
Fig. 3a eine stark vergrößerte Querschnittsdarstellung des Rohrheizkörpers;Fig. 3a is a greatly enlarged cross-sectional view of the tubular heater;
Fig. 4 Fig. 5 undFig. 4 Fig. 5 and
Fig. 6Fig.6
den gleichen Schnitt III-III aus Fig. 2 in unverpreßtem Zustand;the same section III-III from Fig. 2 in unpressed condition;
Fig. 7Fig.7
Fig. 8Fig.8
Fig. 9Fig.9
Fig. 10Fig.10
Fig. 11Fig. 11
zwei weitere Ausführungsformen der Heizeinrichtung im Schnitt gemäß der Schnittlinie III-III aus Fig. 2;two further embodiments of the heating device in section according to the section line III-III of Fig. 2;
eine andere Ausführungsform der Heizeinrichtung in isometrischer Perspektivansicht;another embodiment of the heating device in isometric perspective view;
die Heizeinrichtung der Fig. 7 in Seitenansicht; the heating device of Fig. 7 in side view;
einen Schnitt IX-IX aus Fig. 8;a section IX-IX of Fig. 8;
die Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie IX-IX aus Fig. 8 im unverpreßten Ausgangszustand; the sectional view according to section line IX-IX in Fig. 8 in the unpressed initial state;
einen Ausschnitt XI aus Fig. 9.a section XI from Fig. 9.
VOlingen-Schwennlngen (DE) Ne- 05. Juni 2001VOlingen-Schwennlngen (DE) Ne- 05. June 2001
Die in der Zeichnung dargestellte elektrische Heizeinrichtung dient zum Beheizen zylindrischer Maschinenteile, insbesondere zum Beheizen von Kunststoff-Spritzdüsen od. dgl. Das elektrische Heizmittel besteht aus einem oder mehreren Rohrheizkörpern 1, dessen bzw. deren Heizleiter 2 in einem hochverdichteten und mit einem Metallmantel 3 umschlossenen Magnesiumoxidkern 4 eingebettet ist.The electrical heating device shown in the drawing is used to heat cylindrical machine parts, in particular to heat plastic spray nozzles or the like. The electrical heating means consists of one or more tubular heating elements 1, the heating conductor 2 of which is embedded in a highly compressed magnesium oxide core 4 enclosed by a metal jacket 3.
Der Rohrheizkörper 1 ist mäanderförmig verlaufend zwischen zwei radial miteinander verpreßten Rohrkörpern 5 und 6 angeordnet, die in der Schnittdarstellung der Fig. 4 in ihrer ursprünglichen unverpreßten Form dargestellt sind.The tubular heating element 1 is arranged in a meandering shape between two tubular bodies 5 and 6 which are pressed together radially and which are shown in their original unpressed form in the sectional view of Fig. 4.
Die beiden Rohrkörper 5 und 6 bestehen aus Aluminium, das weicher ist als der vorverdichtete Rohrheizkörper 1 mit seinem Metallmantel 4.The two tubular bodies 5 and 6 are made of aluminum, which is softer than the pre-compressed tubular heater 1 with its metal casing 4.
Das radiale Verpressen dieser beiden Rohrkörper 5 und mit dem mäanderförmig verlaufend dazwischenliegenden Rohrheizkörper 1 erfolgt mittels einer Vielzahl von radial beweglichen, gewölbten Preßplatten 7, die in Fig. 4 nur schematisch dargestellt sind.The radial pressing of these two tubular bodies 5 and the tubular heating element 1 lying in a meandering manner between them is carried out by means of a plurality of radially movable, curved pressing plates 7, which are only shown schematically in Fig. 4.
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NEYMEYER & PARTNER GbR, PatentanwälteNEYMEYER & PARTNER GbR, Patent Attorneys
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Nach dem Verpressen weisen die beiden Rohrkörper 5 und 6 die in Fig. 3 dargestellte Querschnittsform auf, in welcher der Rohrheizkörper 1 jeweils mit der Hälfte seines Querschnitts unmittelbar kontaktierend und unter Bildung einer jeweils eingepreßten Rille oder Nut in die beiden Rohrkörper 5 und 6 eingebettet ist.After pressing, the two tubular bodies 5 and 6 have the cross-sectional shape shown in Fig. 3, in which the tubular heating element 1 is embedded in the two tubular bodies 5 and 6 with half of its cross-section in direct contact and forming a pressed-in groove or slot.
Zur Erhaltung bzw. Erzielung eines Paßmaßes des Innendurchmessers D des zylindrischen Hohlraums 8 des inneren Rohrkörpers 6, ist in diesen Hohlraum 8 während des Preßvorganges ein entsprechend kalibrierter zylindrischer Preßkern 9 eingesetzt, der nach dem Verpressen herausgezogen wird.In order to maintain or achieve a fitting dimension of the inner diameter D of the cylindrical cavity 8 of the inner tubular body 6, a correspondingly calibrated cylindrical pressing core 9 is inserted into this cavity 8 during the pressing process and is pulled out after pressing.
Durch den Preßkern 9 erhält der Hohlraum 8 des inneren Rohrkörpers 6 die Form einer Paßbohrung, die geeignet ist, ein Maschinenteil, das einen dem Preßkern 9 entsprechend kalibrierten Durchmesser D aufweist, spaltfrei aufzunehmen .The press core 9 gives the cavity 8 of the inner tubular body 6 the shape of a fitting bore which is suitable for receiving, without a gap, a machine part which has a diameter D calibrated according to the press core 9.
Ein Vergleich der Fig. 3 und 4 zeigt, daß der ursprüngliche Außendurchmesser Dl des äußeren Rohrkörpers 5 während des Preßvorganges auf einen Durchmesser D2 verkleinert wird, der etwa 15% bis 20% kleiner ist als Dl.A comparison of Fig. 3 and 4 shows that the original outer diameter Dl of the outer tube body 5 is reduced during the pressing process to a diameter D2 which is approximately 15% to 20% smaller than Dl.
Neymeyer & Partner GbR, PatentanwälteNeymeyer & Partner GbR, patent attorneys
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In Fig. 5 ist im Schnitt eine Ausführungform der Heizeinrichtung dargestellt, die sich von derjenigen der Fig. 3 nur dadurch unterscheidet, daß der äußere Rohrkörper 5 mit einem zusätzlichen Metallmantel 10 versehen ist, der vorzugsweise aus Chrom-Nickel-Stahl besteht und der gemeinsam mit den beiden Rohrkörpern 5 und 6 in der beschriebenen Weise verpreßt ist.Fig. 5 shows a cross-sectional view of an embodiment of the heating device which differs from that of Fig. 3 only in that the outer tubular body 5 is provided with an additional metal casing 10 which preferably consists of chrome-nickel steel and which is pressed together with the two tubular bodies 5 and 6 in the manner described.
In Fig. 6 ist eine andere Ausführungsform der Heizeinrichtung in der gleichen Schnittdarstellung wie die Fig. 3 und 5 wiedergegeben, bei welcher der äußere Rohrkörper 5 von einem nachträglich aufgebrachten Isolierstoffmantel 11 überzogen ist.In Fig. 6, another embodiment of the heating device is shown in the same sectional view as Figs. 3 and 5, in which the outer tubular body 5 is covered by a subsequently applied insulating material jacket 11.
In den Fig. 7 bis 11 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung dargestellt, bei der nur der innere Rohrkörper 6 aus Aluminium vorhanden ist und der äußere Rohrkörper 5 durch einen dünneren, wesentlich härteren äußeren Rohrkörper 12 aus Chrom-Nickel-Stahl ersetzt ist. Weil der innere Rohrkörper 6 aus Aluminium relativ weich ist, entsteht beim radialen Verpressen die in Fig. 9 dargestellte Querschnittsform, bei der der Rohr-In Fig. 7 to 11 an embodiment of the heating device according to the invention is shown, in which only the inner tube body 6 is made of aluminum and the outer tube body 5 is replaced by a thinner, much harder outer tube body 12 made of chrome-nickel steel. Because the inner tube body 6 made of aluminum is relatively soft, the cross-sectional shape shown in Fig. 9 is created during radial pressing, in which the tube
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heizkörper zumindest annähernd vollständig direkt kontaktierend vom Material des Rohrkörpers 5 umschlossen ist.radiator is at least approximately completely enclosed in direct contact with the material of the tubular body 5.
Wenn der innere Rohrkörper 6 aus etwas härterem Aluminium besteht, kann sich beim Verpressen, bei dem der Rohrheizkörper 1 vollständig in den Querschnitt des inneren Rohrheizkörpers 6 eingepreßt wird, eine in Fig. 11 annäherungsweise dargestellte Querschnittsform einer Rille 14 ergeben, bei welcher der Rohrheizkörper 1 nur teilweise kontaktierend umschlossen ist.If the inner tubular body 6 is made of somewhat harder aluminum, during pressing, in which the tubular heating element 1 is completely pressed into the cross section of the inner tubular heating element 6, a cross-sectional shape of a groove 14, shown approximately in Fig. 11, can result, in which the tubular heating element 1 is only partially enclosed in a contacting manner.
Bei der Wahl eines weicheren Werkstoffes für den inneren Rohrkörper 6 kann eine zumindest annähernd vollständige kontaktierende Umschließung der Umfangsflache des Rohrheizkörpers 1 durch die beiden miteinander verpreßten Rohrkörper 6 und 12 erreicht werden.When choosing a softer material for the inner tubular body 6, an at least approximately complete contacting enclosure of the peripheral surface of the tubular heating element 1 by the two tubular bodies 6 and 12 pressed together can be achieved.
Es versteht sich, daß auch bei dieser Heizeinrichtung das Verpressen unter Verwendung eines kalibrierten Preßkerns 9 erfolgt, so daß auch diese Heizeinrichtung praktisch spaltfrei, d.h. mit guter Wärmeübertragung, auf ein entsprechend kalibriertes zylindrisches Maschinenteil, z. B. auf eine Spritzdüse eines Kunststoff-Spritzautomaten, aufgesetzt, d.h. aufgeschoben, werden kann.It is understood that with this heating device, too, the pressing is carried out using a calibrated pressing core 9, so that this heating device can also be placed, i.e. pushed, onto a correspondingly calibrated cylindrical machine part, e.g. onto a spray nozzle of a plastic injection molding machine, with practically no gap, i.e. with good heat transfer.
HF Ofi-iicf-su !.:. i "i = i ·:HF Ofi-iicf-su !.:. i "i = i ·:
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Mit Hilfe dieser Herstellungsmethode ist es möglich, die Heizeinrichtung separat herzustellen und im fertigen Zustand auf einfache Weise auf das zu beheizende Maschinenteil aufzubringen und dort auf geeignete Weise zu fixieren, so daß es ggf. auch wieder leicht abgenommen und ausgetauscht werden kann.Using this manufacturing method, it is possible to manufacture the heating device separately and, in its finished state, to simply attach it to the machine part to be heated and fix it there in a suitable manner so that it can be easily removed and replaced if necessary.
Bei allen dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen ist der stirnseitig aus dem hohlzylindrischen Heizkörper 15 der Heizeinrichtung herausragende Abschnitt 1/1 des Rohrheizkörpers 1 mit einem elektrischen Steckanschluß 16 versehen.In all embodiments shown and described, the section 1/1 of the tubular heating element 1 protruding from the front side of the hollow cylindrical heating element 15 of the heating device is provided with an electrical plug connection 16.
Selbstverständlich ist es auch ohne weiteres möglich, in oder an einen der beiden Rohrkörper oder dazwischen einen Thermofühler oder dgl. anzubringen, mit dem die Wärmeerzeugung gesteuert werden kann.Of course, it is also possible to install a thermal sensor or similar in or on one of the two pipe bodies or between them, with which the heat generation can be controlled.
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