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DEISSLER KLAUS (DE)
| EP0468483A2 | 1992-01-29 | |||
| DE3001017A1 | 1981-07-16 | |||
| DE2821736A1 | 1979-11-22 | |||
| US4922082A | 1990-05-01 | |||
| EP0165729A1 | 1985-12-27 |
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 9, no. 294 (M - 431)<2017> 20 November 1985 (1985-11-20)
| 1. | Heizeinrichtung (10; 11; 13; 15; 21; 23; 25; 27; 90), insbesondere zum Einsatz in Spritzgießformen zum Verarbeiten thermoplastischer Materialien, mit einem im wesentlichen hohlprofilformigen Gehäuse, einer in/an dem Gehäuse vorhandenen, mit Heizstrom beaufschlagbaren Heizeinheit (12) , insbesondere Heizwendel, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest bereichsweise eine die Heizeinheit innen/oder außenseitig umgebende schichtartige Isoliereinrichtung (20; 30; 40; 50; 60; 70) vorhanden ist. |
| 2. | Heizeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Isoliereinrichtung (20; 30; 40; 50; 60; 70) in Sandwichbauweise mit zumindest einer Isolierschicht ausgebildet ist. |
| 3. | Heizeinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Isoliereinrichtung (60) folgenden schichtweisen Aufbau aufweist: verschleißfeste Schicht (16) , mit relativ niedriger Wärmeleitzahl, insbesondere aus Titan oder einer Titanlegierung, Isolierschicht (22) , bevorzugt aus Keramik, Glimmer, Luft, Vakuum oder dergleichen, wobei die verschleißfeste Schicht innen oder außen angeordnet sein kann. |
| 4. | Heizeinrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Isoliereinrichtung (70) folgenden schichtweisen Aufbau aufweist: verschleißfeste Schicht (16) , mit relativ niedriger Wärmeleitzahl, insbesondere aus Titan bzw. einer Titanlegierung, Isolierschicht (22) , bevorzugt aus Keramik, Glimmer, Luft, Vakuum oder dergleichen und verschleißfeste Schicht (18) , mit relativ niedriger Wärmeleitzahl, insbesondere aus Titan bzw. einer Titanlegierung (Fig. 7, Fig. 10) . |
| 5. | Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen Isoliereinrichtung (60; 70) und Heizeinheit (12) zusätzliche eine Luftschicht (14) vorhanden ist (Fig. 5, Fig. 7) . |
| 6. | Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß für die Herstellung der Heizeinrichtung die Isoliereinrichtung außenseitig/innenseitig auf das Gehäuse aufschiebbar/einschiebbar ausgebildet ist oder die Isoliereinrichtung die Außenwandung/die Innenwandung des zu vergießenden Heizelementes bildet. |
| 7. | Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Heizeinheit (14) zumindest bereichsweise mit einem leitenden Material (24), bevorzugt Messing, vergossen ist. |
| 8. | Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Isoliereinrichtung das Gehäuse der Heizeinrichtung bildet. 09) Spritzgießform (mit Heißkanal oder beheizter Düse) zum Verarbeiten thermoplastischer Materialien, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zumindest eine Heizeinrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche angeordnet ist. |
| 9. | Angießeinrichtung oder Düseneinrichtung für eine Spritzgießform zum Verarbeiten von thermoplastischen Materialien, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Angießeinrichtung (110) oder Düseneinrichtung (190) eine Heizeinrichtung (90) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 1 bis 8 in integrierter Bauweise aufweist. |
Heizeinrichtung, insbesondere zum Einsatz in Spritzgießformen zum Verarbeiten thermoplastischer
Materialien
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung, ins¬ besondere zum Einsatz in Spritzgießformen zum Verarbeiten thermoplastischer Materialien, mit einem im wesentlichen hohlprofilformigen Gehäuse und einer in/an dem Gehäuse, mit Heizstrom beaufschlagbaren Heizeinheit, insbesondere Heizwen¬ del.
Derartige Heizeinrichtungen werden als sogenannte Rohrheizpa¬ tronen bzw. Heizbänder eingesetzt, um beispielsweise Angie߬ kanäle von Angießeinrichtungen (Heißkanaldüsen und Verteiler) auf eine vorgebbare Temperatur zu bringen bzw.auf einer vor¬ gebbaren Temperatur zu halten, damit ein konstanter Durchfluß des dadurch im Fließbereich gehaltenen thermoplastischen Ma¬ terials zu gewährleisten.
Darüberhinaus werden derartige Heizeinrichtungen eingesetzt im Bereich von Wärmeleitrohren, die zur Temperierung von Formzonen bzw. Heißkanaldüsen und Heißkanalverteiler-Balken dienen.
STAND DER TECHNIK
Es sind Heizeinrichtungen bekannt, bei denen die Heizwendel mit Kupfer oder Messing ausgegossen ist. Außenseitig sind diese vergossenen Heizpatronen mit einem Mantel aus nichtro¬ stendem Stahl umgeben. Diese Heizpatronen haben den Nachteil einer relativ großen Wärmeabstrahlung nach außen. Dadurch werden Bauteile erwärmt, die eigentlich keiner Erwärmung be-
dürfen, was bei einer Gesamtenergiebilanzbetrachtung negativ zu Buche schlägt.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe bzw. das techni¬ sche Problem zugrunde eine verbesserte Heizeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die optimale Heizeigen¬ schaften gewährleistet, an den Stellen, an denen die Wärme- energie oder Heizenergie benötigt wird, einen einfachen Auf¬ bau aufweist und damit eine rationale Fertigung gewährleistet und darüberhinaus zuverlässig im Dauerbetrieb eingesetzt wer¬ den kann.
Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizeinrichtung anzugeben, die einen kompakten Aufbau auf¬ weist und somit klein baut.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine zuverlässig arbei- tende Angießeinrichtung oder Düseneinrichtung anzugeben, die klein baut und an ihre Umgebung möglichst wenig Wärme abgibt.
Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Demgemäß zeichnet sich die erfindungsgemäße Heizeinrichtung dadurch aus, daß zumindest bereichsweise eine die Heizeinheit innen-/oder außenseitig umgebende schichtartige Isolierein- richtung vorhanden ist.
Durch das erfindungsgemäße Heizelement wird gewährleistet, daß die Wärme in verstärktem Maß dort zugeführt wird, wo sie gebraucht wird. Ist die Isolationseinrichtung außenseitig an- geordnet, ist die Heizeinrichtung bevorzugt zum Einsatz zum Ummanteln einer Düsennadel einer Angießvorrichtung geeignet,
da in diesem Fall die Wärme vornehmlich dem Düsenkanal nach innen zugeführt wird, um die darin fließende thermoplastische Masse auf einer vorgebbaren Temperatur zu halten.
Darüberhinaus können die erfindungsgemäßen Heizeinrichtungen in gleicher vorteilhafter Art und Weise auf Wärmeleitrohre aufgeschoben werden.
Bei einer innenseitigen Anordnung der Isolationseinrichtung wird die erfindungsgemäße Heizeinrichtung als Heizband zur Außenbeheizung bevorzugt eingesetzt. Umgekehrt kann bei einer Anordnung der Isolationsschicht auf der Außenseite die Heiz¬ einrichtung als Heizband zur Innenbeheizung eingesetzt wer¬ den.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Isolier¬ einrichtung in Sandwichbauweise zumindest mit einer Isolier¬ schicht ausgebildet ist.
Bevorzugt weist hierbei die erfindungsgemäße Heizeinrichtung folgenden schichtweisen Aufbau auf: Verschleißfeste Schicht mit relativ niedriger Wärmeleitzahl und Isolierschicht, in der Reihenfolge von innen nach außen oder in umgekehrter Rei- henfolge, je nachdem auf welcher Seite die Heizeinrichtung einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt ist.
Auch der Einsatz einer Heizeinrichtung mit folgendem schicht¬ weisen Aufbau ist erfindungsgemäß möglich: Verschleißfeste Schicht, Isolierschicht und verschleißfeste Schicht.
Als Material für die verschleißfeste Schicht kommt bevorzugt Titan oder eine Titanlegierung zum Einsatz, das/die eine re¬ lativ geringe Wärmeleitzahl im Vergleich zu dem üblicherweise als Gehäusewandung eingesetzten Stahl aufweist. Darüberhinaus gewährleistet dieses Material hervorragende Verschleiß- und
Festigkeitseigenschaften. Für die Isolierschicht kommt als "Material" bevorzugt Keramik, Glimmer, Luft, Vakuum oder der¬ gleichen in Betracht.
Durch den Einsatz der genannten Isoliermaterialien läßt sich eine sehr gute Wärmedämmung verwirklichen.
Zum Zwecke einer einfachen und kostengünstigen Herstellung der gesamten Heizeinrichtung hat es sich als günstig erwie- sen, je nach Anwendungsfall entweder bei der Herstellung der Heizeinrichtung die Isoliereinrichtung außenseitig auf das Gehäuse aufschiebbar oder innenseitig in das Gehäuse ein¬ schiebbar auszubilden.In einer weiteren Variante bildet die Isoliereinrichtung selbst das Gehäuse. Auch kann die Iso- liereinheit als Schalung für das Vergießen der Heizwendel mit wärmeleitendem Material abgesetzt werden, was eine besonders kostengünstige Fertigung erlaubt.
Hinsichtlich einer guten Wärmeübertragung von der Heizwendel auf das zu erwärmende Bauteil ist es vorteilhaft, die Heiz¬ wendel mit einem sehr gut wärmeleitenden Material (z. B. Kup¬ fer, Kupferlegierung, Messing, usw.) zumindest bereichsweise zu vergießen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Heizeinheit (Heizwendel) bereichsweise derart vergossen ist, daß die Heizwendel selbst noch bereichsweise aus dem Vergußbereich übersteht und daß bei auf dem Überstand anlie¬ gender Isoliereinrichtung zusätzlich zwischen der Vergußmasse und der Isoliereinrichtung eine isolierende Luftschicht vor¬ handen ist.
Eine erfindungsgemäße Spritzgießform mit Heißkanal zum Verar¬ beiten thermoplastischer Materialien ist dadurch gekennzeich- net, daß zumindest eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung an¬ geordnet ist.
Eine erfindungsgemäße Angießeinrichtung (Heißkanal) für eine Spritzgießform zum Verarbeiten von thermoplastischem Material zeichnet sich dadurch aus, daß die Angießeinrichtung zumin¬ dest eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung in intergrierter Bauweise aufweist.
Mit der erfindungsgemäßen Heizeinrichtung lassen sich Ener¬ gieeinsparungen verwirklichen, die gegenüber den bisherigen bekannten Heizeinrichtungen bis zu 50 % und mehr betragen. Weiterhin ist es möglich, zu kompakten Abmessungen zu kommen, da die Abmessungen für die Heizeinheit selbst kleiner gehal¬ ten werden können infolge der verbesserten Zuführung der Wär¬ me an die Stellen, an denen die Wärme benötigt wird. Die Tem¬ peratur des Werkzeuges selbst wird verringert.
Weitere Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den Ansprüchen ferner aufgeführten Merkmale sowie durch die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Die Merkmale der Ansprüche können in beliebiger Weise mitein- ander kombiniert werden, insoweit sie sich nicht offensicht¬ lich gegenseitig ausschließen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungsformen und Wei¬ terbildungen derselben werden im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Beispiele näher beschrieben und er¬ läutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen¬ den Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in be- liebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:
Fig. 1: schematische Schnittdarstellung einer Heizeinrich¬ tung mit Isoliereinrichtung für ein Wärmeleitrohr,
Fig. 2: schematische Schnittdarstellung einer Heizeinrichtung mit Isoliereinrichtung für eine Düseneinrichtung,
Fig. 3: schematischer Schnitt durch ein Heizband mit einer Isoliereinrichtung fürAußenbeheizung,
Fig. 4: schematischer Schnitt durch ein Heizband mit einer Isoliereinrichtung für Innenbeheizung,
Fig. 5: schematischer Schnitt durch eine Heizpatrone mit einer schichtweisen Isoliereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6: Stirnansicht der Heizpatrone gemäß Figur 5,
Fig. 7: Detail aus der Wandung einer Heizpatrone mit einer schichtweisen Isoliereinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 8: schematischer Längsschnitt durch eine Heizpatrone mit schichtweiser Isoliereinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 9: Stirnansicht gemäß der Heizpatrone gemäß Figur 8,
Fig. 10: Detail aus der Wandung einer Heizpatrone mit einer schichtweisen Isoliereinrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel,
Fig. 11: Anordnung einer Heizeinrichtung innerhalb einer Angießeinrichtung und
Fig. 12: schematischer Schnitt durch eine Düseneinrichtung mit Heizeinrichtung.
WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Gemäß Figur 1 ist auf ein Wärmeleitrohr 26, das insbesondere zur Temperierung von nicht dargestellten Formzonen dient, eine Heizeinrichtung 10 außenumfangformig angeordnet, die an dem Außenumfang des Wärmeleitrohres 26 anliegt. Die Heizein¬ richtung 10 selbst weist von innen nach außen zunächst eine erste Vergußschicht 24 aus Messing auf, innerhalb derer eine Heizeinheit bzw. Heizwendel 12 eingegossen ist. Außenseitig umgibt die Vergußeinheit 24 eine Isoliereinrichtung 20. Da im Randbereich eine erhöhte Heizleistung benötigt wird, ist die Ganghöhe der Heizwendel 12 in diesem Bereich verkleinert.
Die in Figur 2 schematisch dargestellte Heizeinrichtung 11 ist außenumfangsseitig auf den Düsenkanal 34 einer Düsenein¬ richtung 32 aufgebracht. Sie weist einen ähnlichen Aufbau auf wie die Heizeinrichtung 10 gemäß Figur 1, jedoch ist neben einer ersten Isolierschicht 30.1 außenseitig eine zweite Iso¬ lierschicht 30.2 vorhanden. Die erste Isolierschicht 30.1 kann aus Keramik oder Glimmer. Die die zweite Isolierschicht 30.2 ist gleichzeitig als Verschleißschicht ausgebildet und besteht aus einer Titanlegierung mit einem niedrigen Wärme¬ leitwert.
In Figur 3 ist schematisch ein Heizband 13 dargestellt, das für die Außenbeheizung eingesetzt wird. Hierbei ist die Heiz¬ einheit 12 mit ihrer Vergußschicht 24 außenseitig angeordnet. Nach innen schließt eine isolierschichtartig ausgebildete Isoliereinrichtung 40 an.
Das in Figur 4 dargestellte Heizband 15 ist für eine soge¬ nannte Innenbeheizung geeignet, d.h. eine Isoliereinrichtung 50 befindet sich bei dieser auf der Außenseite und weist in diesem Ausführungsbeispiel eine erste Isolierschicht 50.1 und eine zweite Isolierschicht 50.2 auf.
In den Figuren 1 bis 4 ist die St omzuführung der Heizeinheit 12 nicht dargestellt.
Das in Figur 7 detailweise dargestellte konkrete Ausführungs¬ beispiel der Wandung einer Heizeinrichtung 25, die als zylin¬ drische Heizpatrone 25 ausgebildet ist, besteht aus folgendem schichtweisen Aufbau. Innenseitig ist eine als Vergußschicht 24 ausgebildete Vergußeinheit vorhanden, innerhalb derer die Heizwendel 12 vergossen vorhanden ist. Die einzelnen Heizwen¬ delquerschnitte 12 sind jedoch nicht vollständig von Gußmasse umgössen, so daß sie nach außen überstehen.
Die teilweise vergossene Heizwendel 12 wird außenseitig von einer Isoliereinrichtung 70 umgeben, die folgenden Aufbau be¬ sitzt. An die überstehenden Heizwendelelemente 12 schließt zunächst eine erste Verschleißschicht 18 an, die auseiner Ti¬ tanlegierung mit niedriger'Wärmeleitzahl besteht. Auf der er¬ sten Verschleißschicht 18 ist eine Isolierschicht 22 vorhan¬ den, auf der wiederum eine die Heizpatrone 25 nach außen um¬ schließende zweite Verschleißschicht 16 vorhanden ist, die aus einer Titanlegierung mit niedriger Wärmeleitzahl besteht. Die Heizwendelquerschnitte sind im Bereich der sie umgebenden Vergußschicht 24 abgeflacht.
Es besteht somit zwischen der Heizeinheit 12 und der Isolier¬ einrichtung 70 eine Luftschicht 18, die die Isolierwirkung zusätzlich erhöht.
In der folgenden Beschreibung tragen gleiche Bauteile dassel¬ be Bezugszeichen und werden nicht nochmals erläutert.
Die in Figur 5 schematisch dargestellte Heizpatrone 21, ist ähnlich wie die Detaildarstellung der Heizpatrone 25 gemäß Figur 7 mit einer Luftschicht 14 zwischen Heizeinrichtung 12 und einer außenseitigen Isoliereinrichtung 60 ausgebildet,
jedoch besteht die Isoliereinrichtung 60 nur aus einer äuße¬ ren Verschleißschicht 16, und einer inneren Isolierschicht 22, wobei die Heizwendel 12 eine Viereckprofilierung auf¬ weist.
Stirnseitig wird die Heizpatrone 21 gemäß Figur 5 durch Kreisringprofile 44 abgeschlossen, deren Dicke der Dicke der Vergußschicht 24, der Luftschicht 14 und der inneren Isolier¬ schicht 22 entspricht. Ebenfalls ist in Figur 5 eine Stroman- Schlußeinheit 36 an die Heizeinheit 12 schematisch darge¬ stellt.
Die in Figur 8 dargestellte Heizpatrone 23 unterscheidet sich von der Heizpatrone gemäß Figur 5 dadurch, daß hier auf das Vorsehen einer zusätzlich isolierenden Luftschicht 14 ver¬ zichtet worden ist und die Vergußschicht 24 bis direkt an die Isolierschicht 22 heranreicht, d.h. die Heizwendel 12 nahezu vollständig mit Messing vergossen ist.
Der in Figur 10 dargestellte schematische Teilausschnitt der Wandung einer Heizpatrone 27 weist dieselbe schichtweise Iso¬ liereinrichtung 70 wie die Heizpatrone 25 gemäß Figur 7 auf. Die Heizeinrichtung 12 besitzt eine Heizwendel mit einem kreisförmigen Profil, wobei die einzelnen Wendeln vollständig von einer Vergußeinheit 24 umgeben sind und die Isolierein¬ richtung 70 direkt an die Vergußschicht 24 außenseitig an¬ schließt.
Die Vergußmasse kann aus Messing, Kupfer oder anderen gut wärmeleitenden Legierungen bestehen. Die isolierenden Ver- schleißschichten bestehen bevorzugt aus Titan bzw. Titanle¬ gierungen, deren Unterseite poliert ausgebildet ist. Als Ma¬ terial für die Isolationsschicht kommt bevorzugt Keramik oder Glimmer in Betracht. Daneben kann die Isolationsschicht auch als Luftschicht oder Vakuumschicht ausgebildet sein.
Die Heizpatronen 21, 23, 25, 27 weisen einen konstant durch¬ gehenden Innendurchmesser auf, so daß sie problemlos auf bei¬ spielsweise eine Düseneinrichtung einer Spritzgießform zum Verarbeiten thermoplastischer Massen aufgeschoben werden kön- nen.
In Figur 11 ist schematisch dargestellt, in welch einfacher Art und Weise die erfindungsgemäße Heizeinrichtung 90 mit Isoliereinrichtung an einer Angießvorrichtung 110 im Bereich eines Düsenkanals 102 ummantelnd eingesetzt werden kann.
In Figur 12 ist schematisch im Querschnitt eine Düseneinrich¬ tung 190 dargestellt, bei der die Heizeinrichtung 99 zwischen einem aus SpezialStahl bestehenden Düsenkopf 100 und einem aus SpezialStahl bestehenden Düseneinsatz 101 integriert vor¬ handen ist. Die Düseneinrichtung 190 ist als Wegwerfdüse kon¬ zipiert. Die Heizeinrichtung 99 weist von innen nach außen folgenden schichtweisen Aufbau auf: Messinggußschicht 92 mit darin vergossenen Heizwendeln 94, Titanlegierungsschicht 95, Glimmerfüllung 93 und außen umfangsseitig abschließend eine Titanlegierungsschicht 91.
Zur Herstellung von Heizeinrichtungen wird bevorzugt das Ko¬ killengußverfahren eingesetzt, bei dem bevorzugt Messing als Gußmaterial zum Umhüllen der Heizwendeln verwendet wird.
Die Düseneinrichtung 101 gemäß Figur 12 ist bevorzugt als "Mikrodüse" ausgebildet, die Längenabmessungen von ca. 6 cm und Durchmesserabmessungen von ca. 1 cm aufweist.
Erfindungsgemäß ist die Heizeinrichtung als zylindrisches Hohlelement ausgebildet, wobei die einzelnen Schichten zumin¬ dest bereichsweise aneinanderliegende Hülsen bilden.