Eine derartige als Spannelement ausgebildete Vorrichtung ist beispielsweise in der DE 37 36 612 C2 beschrieben. Die be- kannte Vorrichtung weist das Problem auf, daß diese über den Umfang der im Querschnitt kreisförmigen Wendelrohrpatrone vorragt, so daß ein zusätzlicher Platzbedarf für diese vor- springende Befestigungsvorrichtung besteht. In bestimmten Einsatzzwecken ist der Einbauraum so eng, daß vorspringende Teile nicht oder nur schwer unterbringbar sind. Es besteht daher die Notwendigkeit, eine Vorrichtung zu schaffen, die einen geringeren Platzbedarf benötigt.

Ferner ist aus der DE 102 43 207 eine als Spannelement ausge- bildete Vorrichtung bekannt, die aus Bimetallstreifen be- steht, deren in Umfangsrichtung endenden Randkanten aneinan- der verhakt sind, so daß eine ringförmige Manschette gebildet wird und daß der innenliegende Mantelteil der Manschette ei- nen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der außen- liegende Mantelteil aufweist. Eine derartige Lösung weist zwar einen geringeren Bauraum auf, wobei die Zeitstandsfes- tigkeit dieser Konstruktion nicht völlig zufriedenstellend ist.

Die vorstehend beschriebenen Lösungen sind technisch aufwen- dig und in ihrer Handhabung sowie ihrer Wirkungsweise nicht vollständig befriedigend.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Spannelement für Wendelrohrpatronen zu schaffen, welches aus nur einem Teil besteht und welches sich in einfacher Weise und funktionell auf einen zylindri- schen beheizbaren Gegenstand lösbar fixieren und anspannen läßt und insbesondere bei Temperaturen um 500°C seine Festig- keit und Spannwirkung dauerhaft, d. h. mindestens 10.000 Stun- den behält.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrich- tung zur Befestigung eines elektrischen Heizkörpers in Form eines verdichteten Heizelementes mit einem metallischen Man- tel, der zylindrische Bauteile von Außen beheizt, vorzugswei- se einer Wendelrohrpatrone auf der Spritzdüse von Spritzgieß- oder Druckgußwerkzeugen oder dergleichen beheizbaren zylind- rischen Bauteilen, bestehend aus einer die Wendelrohrpatrone Umfangsseitig umgegebenen rohrförmigen Spannhülse, mittels derer die Wendelrohrpatrone auf dem zu beheizenden Bauteil festspannbar ist, wobei die Spannhülse eine zylindrische Au- ßen-und Innenmantelfläche und einen über ihre Länge verlau- fenden durchgehenden Schlitz aufweist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Innendurchmesser der Spannhülse in nichtmontiertem Zustand in etwa zwischen 1 bis 5% kleiner ist als der Außen- durchmesser der Wendelrohrpatrone.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Wandstärke der Spannhülse < 3 mm ist.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der in der Spannhülse vorgesehene Schlitz auf wenigstens einer seiner Seiten eine Abschrägung aufweist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spannhülse auf ihrer zu dem Schlitz gegenüberliegen- den Seite wenigstens ein schräg verlaufendes Durchgangsloch aufweist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Durchgangsloch in einem Winkel a von 10° bis 80° zu einer Symmetrieachse der Abwicklung der Spannhülse angeordnet ist, wobei die Symmetrieachse parallel zu dem Schlitz verläuft.

In ebenfalls vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Durchgangsloch in einem Winkel ß von 10° bis 80° zu einer Randkante der Abwicklung der Spannhülse an- geordnet ist.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Durchgangslöcher spiegelbildlich in Bezug auf die Symmetrieachse einander zugeordnet sind.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine Zugfestigkeit Rm bei 20°C von > 900 N/mm2 aufweist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine Dehngrenze Rpo, 2 von > 850 N/mm2 aufweist.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine Bruchdehnung von < 20% aufweist.

In ebenfalls vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material-der Spannhülse eine Zugfestig- keit Rm bei 500°C von > 650 N/mm2 aufweist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine Zugfestigkeit Rm bei 500°C nach 10. 000 Stunden von > 400 N/mm2 aufweist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine Wärmeausdeh- nung bei 400°C von < 17 x 10-6 K-1 aufweist.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse zunderbeständig bis 700°C ist und Federeigenschaften aufweist. Von wesentlicher Bedeutung für die Erfindung ist, dass das Material der Spannhülse auch bei hohen Temeperaturen von ungefähr 500°C noch Federeigen- schaften aufweist.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine Zugfestig- keit Rm und eine Dehngrenze Rpo, bei 20°C aufweist, die annä- hernd gleich groß ist.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine Zugfestig- keit Rm und eine Dehngrenze Rpo, 2 bei 500°C aufweist, die an- nähernd gleich groß ist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine Zugfestig- keit Rm aufweist, die maximal 30% größer ist als die Dehn- grenze Rpo2 bei 20°C.

In ebenfalls vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine Zugfestig- keit Rm aufweist, die maximal 30% größer ist als die Dehn- grenze Rpo2 bei 500°C.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse ein Verhältnis

der Dehngrenze Rp., 2. zu der Zugfestigkeit Rm von > 0,8 auf- weist. Vorteilhaft ist es, wenn dieses Verhältnis nicht nur bei 20°C sondern auch im Bereich von 500°C vorliegt, so dass das Material insbesondere bei hohen Temperaturen noch Feder- eigenschaften aufweist.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine ausscheidungshärtbare Nickel-Chrom-Eisenlegierung ist.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Material der Spannhülse eine ausschei- dungshärtbare Nickel-Chrom-Eisenlegierung ist, umfassend An- teile an Ni in einem Bereich von etwa 50,0% bis 55, 0%, an Cr in einem Bereich von etwa 17,0% bis 21, 0%, an C in einem Be- reich von etwa 0, 02% bis 0, 08%, Mn in einem Bereich von etwa 0% bis 0, 35%, Si in einem Bereich von etwa 0% bis 0, 35%, Cu in einem Bereich von etwa 0% bis 0,20%, Mo in einem Bereich von etwa 2,80% bis 3,30%, Co in einem Bereich von etwa 0% bis 1, 0%, Nb in einem Bereich von etwa 4, 75% bis 5,50%, Al in ei- nem Bereich von etwa 0, 20% bis 0, 80%, Ti in einem Bereich von etwa 0,65% bis 1, 15%, B in einem Bereich von etwa 0, 002% bis 0, 006%, P in einem Bereich von etwa 0% bis 0,0015%, S in ei- nem Bereich von etwa 0% bis 0,010% und der Rest durch Fe ge- bildet ist, bezogen auf die gesamte Legierung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine dauerhafte Anpressung des elektrischen Heizkörpers in Form der Wendel- rohrpatrone auf die Spritzdüse des Spritzgießwerkzeuges für Temperaturen bis über 500°C. Diese dauerhafte Anpressung, die ohne die bekannten aufwendigen konstruktiven Spannmechanismen auskommt, wird unter anderem aufgrund der nur unwesentlich absinkenden Federsteifigkeit der Spannhülse bei hohen Tempe- raturen um 500°C und einer langen Zeitdauer von 10.000 bis 100.000 Stunden ermöglicht. Die bekannten Probleme hinsicht- lich des geringen vorhandenen Bauraums zur Anbringung eines Spannelementes werden nicht nur durch das Fehlen eines auf-

wendigen großen Spannmechanismusses vermieden sondern auch dadurch, daß die erfindungsgemäße Spannhülse nur eine geringe Wandstärke von beispielsweise 0,5 bis 1 mm aufweisen muß.

Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß ein fester Sitz der Spannhülse auf dem zu beheizenden zylindrischen Bauteil im kalten und warmen Zustand gegeben ist, da aufgrund des um ungefähr 1% bis 5% geringeren Innendurchmessers der Spannhül- se im nicht montierten Zustand im Vergleich zu dem Außen- durchmesser der Wendelrohrpatrone, die Spannhülse bereits im kalten Zustand fest anliegt. Zusätzlich wird das Anheizen der Wendelrohrpatrone verbessert, da diese durch die Spannhülse auf das zu beheizende Bauteil gepreßt wird.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spannhülse besteht in der leichten Demontage derselben, da keine aus dem Stand der Technik bekannten Spannschrauben gelöst oder formschlüs- sige Verbindungen demontiert werden müssen. Die Spannhülse läßt sich mit einer speziell gestalteten Zange, die unter die Abschrägungen greift und die Spannhülse aufweitet, einfach montieren und demontieren. Zusätzlich zu der leichten Demon- tage der SpannhüLse kann diese bei einem Ausfallen des Heiz- körpers wiederverwendet werden, indem diese demontiert wird, der Heizkörper von der Spritzdüse entfernt wird und ein neuer Heizkörper in Form einer Wendelrohrpatrone aufgeschoben wird und mittels der Spannhülse gespannt wird.

Im Gegensatz zu den bekannten Spannelementen, die mittels Schrauben gespannt werden, weist die erfindungsgemäße Spann- hülse eine rüttel-und schocksichere Anpressung auf, da keine Schrauben vorhanden sind, die sich aufgrund von in der Ma- schine bestehenden Vibrationen lösen könnten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spannhülse besteht darin, daß die elektrischen Heizkörper in Form von Wendel- rohrpatronen nicht immer den gleichen Außendurchmesser auf- weisen, sondern das diese Außendurchmesser Toleranzen aufwei-

sen. Durch den Spannbereich der erfindungsgemäßen Spannhülse, der etwa 0,5 mm beträgt, können diese Durchmessertoleranzen ausgeglichen werden. Weitere Vorteile des eingesetzten Mate- rials sind, daß dieses eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf- weist und zunderfest ist.

Die elektrischen Heizkörper in Form von Wendelrohrpatronen werden vorzugsweise aus duktilem Edelstahl oder aus Nickel gefertigt, wobei diese Werkstoffe nur geringe Warmfestigkei- ten aufweisen, insbesondere wenn diese höheren Temperaturen von etwa 400°C dauerhaft ausgesetzt werden. Durch das Aufhei- zen und dadurch verbundene Ausdehnen der Spritzdüsen von Spritzgießwerkzeugen wird auch der elektrische Heizkörper bis über die Dehngrenze aufgedrückt, so daß es zu einer bleiben- den Verformung der Wendelrohrpatrone kommt, d. h. einer Ver- größerung deren Innendurchmessers. Hierdurch liegt die Wen- delrohrpatrone nicht mehr vollständig an der Spritzdüse an, so daß ein guter Wärmeübergang von der Wendelrohrpatrone auf die Spritzgußdüse nicht mehr gewährleistet ist. Dementspre- chend sinkt auch der Wirkungsgrad der Wendelrohrpatrone, so daß keine gleichbleibende reproduzierbare Temperaturführung gewährleistet ist. Die thermische Kopplung der Wendelrohrpat- rone mit der Spritzdüse ist gestört. Die aufgenommene Leis- tung der Düse sinkt und die Abstrahlverluste der Wendelrohr- patrone steigen.

Dadurch, daß keine Kupfereinbettungen in der Spannhülse vor- gesehen sind, weist diese eine geringe Masse auf, so daß sehr schnelle thermische Reaktionen für die genaue Temperaturfüh- rung gegeben sind. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Spannhülse eine reduzierte Verlustleistung dadurch, daß sie die Wärmestrahlung in Richtung der Spritzdüse reflektiert.

Eine gezielte Leistungs-und Temperaturverteilung auf der Spritzdüse ist möglich, da kein Wärmeausgleich in der Düsen- beheizung stattfindet.

Der über die Länge der Spannhülse durchlaufende Schlitz er- möglicht die Unterbringung eines Mantelthermoelementes, ohne daß der Außentdurchmesser des gesamten Teils überschritten wird.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels dargestellt.

Es zeigen : Fig. 1 Eine Seitenansicht einer auf einer Wendelrohrpat- rone befestigten Spannhülse im Schnitt, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Wendelrohrpatrone und Spannhülse gemäß Linie B-B in Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht einer Spannhülse, Fig. 4 einen Schnitt durch die Spannhülse gemäß Linie A-A in Fig. 3, Fig. 5 eine Abwicklung der Spannhülse mit Langlöchern und Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der Spannhülse mit Langlöchern.

Fig. 1. und Fig. 2 zeigen eine Vorrichtung zur Befestigung eines elektrischen Heizkörpers in Form einer Wendelrohrpatro- ne 1 auf der nicht dargestellten Spritzdüse eines Spritzgieß- werkzeugs oder eines ähnlichen beheizbaren zylindrischen Bau- teils. Die Wendelrohrpatrone 1 wird umfangsseitig umgegeben von einer rohrförmigen Spannhülse 2, die vorgesehen ist, um die Wendelrohrpatrone 1 auf dem zu beheizenden Bauteil fest zu spannen. Die Spannhülse 2 weißt eine zylindrische Außen- und Innenmantelfläche 3,4 und einen über ihre Länge verlau- fenden durchgehenden Schlitz 5 auf, wobei der Innendurchmes-

ser dsI der Spannhülse 2 in nichtmontiertem Zustand in etwa zwischen 1 bis 5% kleiner ist als der Außendurchmesser dWA der Wendelrohrpatrone 1. Die Spannhülse 2 ist aus einem Werk- stoff, der federt, so daß durch den geringeren Innendurchmes- ser der Spannhülse 2 diese aufgrund der federnden Eigenschaf- ten ohne weitere Spannmittel fest auf der Wendelrohrpatrone 1 gespannt ist und diese großflächig gegen die Spritzdüse drückt. Die Federwirkung der Spannhülse 2 reicht aus, um ei- nen selbsttätiges Lösen derselben auch bei Vibrationen zu verhindern. Der Schlitz 5 weißt eine Breite auf, die ausrei- chend ist, um den Anschluß des Heizelementes durchzuführen.

Die Breite beträgt beispielweise zwischen 1 mm bis 5 mm. Der geringe notwendige Bauraum der Spannhülse ergibt sich nicht nur aufgrund der nicht benötigten Verschraubung oder sonsti- ger bekannter Spannelemente, sondern auch aufgrund der nur geringen Wandstärke ts der Spannhülse 2, die < 3 mm ist, vor- zugsweise in einem Bereich von etwa 0, 5 bis 1 mm liegt. Vor- teilhaft ist, wenn der Schlitz 5 auf wenigstens einer seiner Seiten, d. h. den Randkanten, eine Abschrägung 6 aufweist, die geeignet ist, um mittels eines speziellen Montage-und Demon- tagewerkzeugs die Spannhülse zu montieren. Die Abschrägung kann beispielweise einen Winkel von 45° aufweisen.

Als Montage-und Demontagewerkzeug kann beispielsweise eine Spreizzange eingesetzt werden, die in den Schlitz 5 eingreift und diesen auseinander spreizt. Bei kurzen Hülsen ist es aus- reichend die Spreizzange einseitig, statt mittig, zum Sprei- zen anzusetzen. Bei einer Montage der Spannhülse auf kurze Düsen, beispielsweise bis zu einer Länge von 40 mm kann die zu beheizende Düse eines Werkzeugs auch bei engen Platzver- hältnissen während der Montage im Werkzeug bleiben.

Problematisch erweist sich beim Aufschieben der Spannhülse beim einseitigen Aufweiten auf die Düse, dass die Spannhülse sich auf der gegenüberliegenden Seite nicht so weit aufwei- tet, ohne dass die Spannhülse"überstreckt"wird. Dieses Problem wird mit kleinerem Durchmessern und größerer Länge

verstärkt. Gelöst wird dieses Problem durch eine gezielte, geringe Schwächung der zum Zangenansatz gegenüberliegenden Seite durch Durchgangslöcher. Bei optimaler Auslegung der Durchgangslöcher kann bei einer Aufweitung des Schlitzes 5 auf der Seite des Zangenansatzes um beispielsweise 1 mm auf der gegenüberliegenden Seite der Durchgangslöcher noch eine Aufweitung des Schlitzes 5 um ungefähr den 0,4-fachen Wert erreicht werden, d. h. 0,4 mm. Eine noch höhere Schwächung führt zu einem nicht zulässigen Spannkraftverlust. Der Spann- kraftverlust durch die Schlitze/Langlöcher liegt bei ca. 30% im gegenüberliegenden Bereich. Bei der Auslegung der Wand- stärke sind aber hierzu ausreichend Reserven vorhanden oder berücksichtigt.

Fig. 5 zeigt eine Abwicklung der Spannhülse 2. Die Spannhülse 2 weist auf ihrer zu dem Schlitz 5 gegenüberliegenden Seite 7 wenigstens ein schräg verlaufendes Durchgangsloch 8.1, 8.2 auf. Das Durchgangsloch 8.1, 8.2 ist in einem Winkel a von 10° bis 80° zu einer Symmetrieachse 9 der Abwicklung 11 der Spannhülse 2 angeordnet, wobei die Symmetrieachse 9 parallel zu dem Schlitz 5 verläuft. Das Durchgangsloch 8.1, 8.2 ist in einem Winkel ß von 10° bis 80° zu einer Randkante 10 der Ab- wicklung 11 der Spannhülse 2 angeordnet. Die Durchgangslöcher 8.1, 8.2 sind spiegelbildlich in Bezug auf die Symmetrieachse 9 einander zugeordnet.

Ein besonders geeigneter Werkstoff für die Spannhülse zeich- net sich dadurch aus, daß die Zugfestigkeit Rm bei 20°C > 900 N/mm2 ist. Die Dehngrenze Rpo 2 sollte > 850 N/mm2 sein. Die Bruchdehnung sollte < 20% sein. Die Zugfestigkeit Rm bei 500°C sollte > 650 N/mm2 sein. Die Zugfestigkeit Rm bei 500°C nach 10.000 Stunden sollte noch > 400 N/mm2 sein. Die Wärme- ausdehnung bei 400°C sollte < 17 x 10-6 K-1 sein. Ferner soll- te der Werkstoff zunderbeständig sein und korrosionsbeständig sein. Das Material der Spannhülse sollte eine Zugfestigkeit Rm und die Dehngrenze Rio 2 bei 20°C aufweisen, die annähernd gleich groß sind. Vorzugsweise sollte das Material der Spann-

hülse eine Zugfestigkeit Rm aufweisen, die maximal 30% größer ist als die Dehngrenze Rpo, 2. bei 20°C.

Ein besonders geeigneter Werkstoff ist beispielsweise durch eine ausscheidungshärtbare Nickel-Chrom-Eisenlegierung gege- ben. Eine ausscheidungshärtbare Nickel-Chrom-Eisenlegierung umfassent Anteile an Ni in einem Bereich von etwa 50, 0% bis 55, 0%, an Cr in einem Bereich von etwa 17, 0% bis 21, 0% und der Rest wird durch Fe gebildet, bezogen auf die gesamte Le- gierung. Die Nickel-Chrom-Eisenlegierung kann zusätzlich um- fassen Anteile an C in einem Bereich von etwa 0, 02% bis 0, 08%, Mn in einem Bereich von etwa 0% bis 0, 35%, Si in einem Bereich von etwa 0% bis 0,35%, Cu in einem Bereich von etwa 0% bis 0, 20%, Mo in einem Bereich von etwa 2, 80% bis 3,30%, Co in einem Bereich von etwa 0% bis 1,0%, Nb in einem Bereich von etwa 4,80% bis 5, 50%, Al in einem Bereich von etwa 0, 30% bis 0,70%, Ti in einem Bereich von etwa 0, 70% bis 1, 15%, B in einem Bereich von etwa 0,002% bis 0,006%, P in einem Bereich von etwa 0% bis 0, 0015%, S in einem Bereich von etwa 0% bis 0,010% bezogen auf die gesamte Legierung.

Ein besonders geeigneter Werkstoff ist beispielsweise INCO- NELL alloy 718 (deutsche Werkstoffnormnummer : 2.4668). Außer- dem sind geeignet INCONELL alloy X-750 (deutsche Werkstoff- normnummer : 2.4669), Titan (deutsche Werkstoffnormnummer : 3.7164), Titan (deutsche Werkstoffnormnummer : 3.7184), INCO- NELL alloy 751 (deutsche Werkstoffnormnummer : 2.2494), INCO- NELL alloy A-286 (deutsche Werkstoffnormnummer : 1.4980), IN- CONELL alloy 80A (deutsche Werkstoffnormnummer : 2.4631 und 2.4952), INCONELL alloy 90 (deutsche Werkstoffnormnummer : 2.4632 und 2.4969), INCONELL alloy 101, INCONELL alloy 105 (deutsche Werkstoffnormnummer : 2.4634), INCONELL alloy 115 (deutsche Werkstoffnormnummer : 2.4636), INCONELL alloy 263 (deutsche Werkstoffnormnummer : 2.4650), INCONELL alloy PE 16, und INCONELL alloy D 979. Ferner sind geeignet hochwarmfeste Nickel-Basis Legierungen wie INCONELL alloy 601H (deutsche Werkstoffnormnummer : 2.4851) und INCONELL alloy 800H (deut- sche Werkstoffnormnummer : 1.4876).