FR2725105A1

FR2725105A1 - Cylindrical heating element used in cartridge heaters e.g. for mould heating

Info

Publication number: FR2725105A1
Application number: FR9506551A
Authority: FR
Inventors: Eugen Schwarzkopf
Original assignee: Hotset Heizpatronen und Zubehoer GmbH
Current assignee: Hotset Heizpatronen und Zubehoer GmbH
Priority date: 1994-09-23
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2015-05-26
Also published as: IT1274519B; ITMI951002A0; CA2158914A1; ITMI951002A1; FR2725105B1

Abstract

Heat is radiated radially outward or with a tubular element towards interior or exterior. The tube can be wound with insulated (3) conducting wire (2), covered by insulation and a metal envelope (4), resistant to deformation. This envelope may be of copper or brass, forming a cylindrical contact surface. An external or internal steel tube (7) may enclose the heater. Alternatively, a heat insulator may surround the heater, opposite to the contact surface. Parts (10) of the contact surface (9) formed by sealing compound (5) may be arranged so that only part forms the contact surface, with air spacing for the remainder. This space may alternatively be filled with heat insulation. The conductor may be wound helically, close or spaced, with cable connections (8).

Description

Description
L'invention concerne un élément chauffant électrique cylindrique dont la chaleur rayonne radialement vers l'extérieur ou un élément chauffant électrique tubulaire dont la chaleur rayonne radialement vers l'extérieur ou vers l'intérieur, qui a notamment la forme d'un corps de chauffe tubulaire à filament dont le conducteur chauffant est noyé dans une masse isolante et entouré par une enveloppe très résistante à la déformation et qui peut être conformé en un filament, sachant que les conducteurs chauffants de l'élément chauffant ou les filaments du corps de chauffe sont scellés avec du métal, notamment du cuivre ou du laiton, et que le métal de scellement forme une surface de contact cylindrique pour un élément à chauffer, laquelle entoure l'élément radialement ou est entourée radialement par l'élément, sachant que, dans le cas d'un élément chauffant tubulaire, est prévue, de préférence, une enveloppe extérieure ou intérieure tubulaire composée d'acier spécial ou d'un autre matériau diffusant mal la chaleur ou d'une matière calorifuge, qui entoure l'élément chauffant sur la surface qui est opposée à la surface de contact formée par la masse de scellement et pointant vers l'élément chauffé.Description
The invention relates to a cylindrical electric heating element the heat of which radiates radially towards the outside or a tubular electric heating element the heat of which radiates radially towards the outside or towards the inside, which has in particular the shape of a heating body tubular with a filament whose heating conductor is embedded in an insulating mass and surrounded by an envelope very resistant to deformation and which can be shaped into a filament, knowing that the heating conductors of the heating element or the filaments of the heating body are sealed with metal, in particular copper or brass, and the sealing metal forms a cylindrical contact surface for an element to be heated, which surrounds the element radially or is surrounded radially by the element, knowing that in the in the case of a tubular heating element, there is preferably provided an outer or inner tubular envelope composed of ac ier special or another poorly heat-diffusing material or a heat-insulating material, which surrounds the heating element on the surface which is opposite to the contact surface formed by the sealing mass and pointing towards the heated element.

Un tel élément chauffant peut être une cartouche chauffante ou analogues qui présente une section circulaire et qui peut être insérée dans un espace creux cylindrique correspondant d'un élément à chauffer, sachant que la section du canal de réception est adaptée à cette cartouche chauffante de telle manière que la surface périphérique de la cartouche chauffante soit étroitement appliquée contre la paroi du canal de réception. Mais l'invention concerne également des élément chauffants électriques tubulaires qui sont, par exemple, enfilés sur une buse d'injection et y sont placés avec un ajustement étroit. En outre, l'invention concerne des éléments chauffants tubulaires qui peuvent être insérés dans un perçage de réception adapté ou un logement similaire d'une pièce à usiner devant être chauffée. Such a heating element can be a heating cartridge or the like which has a circular section and which can be inserted into a corresponding cylindrical hollow space of a heating element, knowing that the section of the receiving channel is adapted to this heating cartridge of such so that the peripheral surface of the heating cartridge is tightly pressed against the wall of the receiving channel. However, the invention also relates to tubular electric heating elements which are, for example, threaded onto an injection nozzle and are placed there with a narrow fit. Furthermore, the invention relates to tubular heating elements which can be inserted into a suitable receiving hole or similar housing of a workpiece to be heated.

On utilise des éléments chauffants de ce genre notamment sous la forme de cartouches tubulaires à filaments ou de bandes chauffantes, par exemple, pour chauffer des buses ou des distributeurs à canaux chauffants de moules à pression ou à inJection. Heating elements of this kind are used in particular in the form of tubular filament cartridges or heating strips, for example, for heating nozzles or distributors with heating channels of pressure or injection molds.

Il est souvent souhaitable de pouvoir régler différentes zones de température sur la longueur d'un tel élément chauffant, mais également sur le pourtour de l'élément. Pour ce faire, on sait déjà enrouler le filament du corps de chauffe tubulaire ou celui d'un élément chauffant de façon relativement serrée ou avec un écartement relativement important en utilisant des pas différents pour obtenir ainsi différentes zones de température sur la longueur de l'élément chauffant. Mais du fait que l'élément chauffant, notamment le filament du corps de chauffe, est scellé avec du cuivre, du laiton ou d'autres métaux conducteurs, la chaleur circule directement dans la masse de scellement. Le résultat est que la température est essentiellement constante sur toute la longueur de l'élément chauffant.Il est donc impossible d'obtenir de façon satisfaisante une réduction importante de la température dans certaines zones. It is often desirable to be able to adjust different temperature zones over the length of such a heating element, but also around the periphery of the element. To do this, it is already known to wind the filament of the tubular heating body or that of a heating element in a relatively tight manner or with a relatively large spacing using different steps to thereby obtain different temperature zones along the length of the heating element. However, since the heating element, in particular the filament of the heating body, is sealed with copper, brass or other conductive metals, the heat circulates directly in the sealing mass. The result is that the temperature is essentially constant over the entire length of the heating element, so it is impossible to satisfactorily achieve a significant reduction in temperature in some areas.

En partant de cet état de la technique, le but de l'invention consiste à créer un élément chauffant de ce genre avec lequel il soit possible de définir et de respecter différentes zones de température sur l'objet à chauffer. Starting from this state of the art, the object of the invention is to create a heating element of this kind with which it is possible to define and respect different temperature zones on the object to be heated.

Pour atteindre ce but, l'invention suggère de réaliser une ou plusieurs parties de la surface de contact formée par la masse de scellement de manière à ce que, lorsque l'élément chauffant est enfilé sur l'élément à chauffer ou inséré dans l'élément à chauffer, seule une partie de la surface de contact repose sur la surface latérale ou sur la surface périphérique et qu'une fente d'air se forme entre la ou les autres parties et la surface latérale ou périphérique. To achieve this object, the invention suggests making one or more parts of the contact surface formed by the sealing mass so that, when the heating element is threaded on the element to be heated or inserted into the element to be heated, only part of the contact surface rests on the lateral surface or on the peripheral surface and an air gap is formed between the other part or parts and the lateral or peripheral surface.

Dans la zone dans laquelle est placée la fente d'air, on obtient une séparation thermique entre l'élément chauffant et l'objet à chauffer, étant donné que, dans cette zone, le transfert de chaleur ne se fait que par rayonnement, et non pas par conduction. En disposant la fente d'air de façon appropriée, il est possible de respecter une ou plusieurs zones de température bien définies sur un objet à chauffer. In the zone in which the air slot is placed, a thermal separation is obtained between the heating element and the object to be heated, since in this zone heat transfer takes place only by radiation, and not by conduction. By arranging the air slot appropriately, it is possible to respect one or more well-defined temperature zones on an object to be heated.

Parfois, il peut aussi être préférentiel de remplir la fente d'air avec une matière calorifuge. Sometimes it may also be preferable to fill the air gap with heat-insulating material.

Un perfectionnement particulièrement préférentiel consiste à faire en sorte que la ou les parties soient formées par un évidement annulaire d'une partie de la surface de contact formée par la masse de scellement. A particularly preferential improvement consists in ensuring that the part or parts are formed by an annular recess of a part of the contact surface formed by the sealing mass.

Une alternative préférentielle ou une réalisation supplémentaire consiste à faire en sorte que la ou les parties ou d'autres parties soient formées par un ou plusieurs évidements (sillon, rainure) d'une partie de la surface de contact formée par la masse de scellement, qui sont dirigés axialement vers l'élément chauffant. A preferential alternative or an additional embodiment consists in ensuring that the part or parts or other parts are formed by one or more recesses (groove, groove) of a part of the contact surface formed by the sealing mass, which are directed axially towards the heating element.

En outre, il est particulièrement avantageux de disposer et de noyer dans chaque champ de masse de scellement formé par deux évidements orientés axialement un conducteur chauffant ou un filament séparé dont le conducteur de raccordement électrique peut être relié à une source de courant séparée. In addition, it is particularly advantageous to have and drown in each field of sealing mass formed by two axially oriented recesses a heating conductor or a separate filament whose electrical connection conductor can be connected to a separate current source.

De plus, l'invention prévoit d'une façon connue en soi que l'élément chauffant présente sur sa longueur ou en direction du pourtour des zones dans lesquelles le conducteur chauffant ou le filament est rendu hélicoidal ou enroulé de façon serrée ou espacée. In addition, the invention provides in a manner known per se that the heating element has along its length or in the direction of the periphery of the areas in which the heating conductor or the filament is made helical or wound tightly or spaced.

Des exemples de réalisation sont représentés sur le dessin et décrits plus en détail ci-après. Examples of embodiments are shown in the drawing and described in more detail below.

Les figures montrent:
Fig. l une vue de la face frontale d'un élément chauffant;
Fig. 2 le même élément vu selon la coupe II-II de la figure l;
Fig. 3 à 8 des variantes vues de façon similaire.The figures show:
Fig. l a view of the front face of a heating element;
Fig. 2 the same element seen according to section II-II of FIG. 1;
Fig. 3 to 8 of the variants seen in a similar way.

Toutes les formes de réalisation représentent un élément chauffant électrique cylindrique ayant la forme d'une cartouche tubulaire à filament. L:elément chauffant l présente des conducteurs chauffants 2 qui sont noyés dans une matière isolante 3 et entourés par une enveloppe 4 très résistante à la déformation. Ces éléments peuvent être conformés en filaments. Les conducteurs chauffants de l'élément chauffant 1 qui sont ainsi réalisés sont scellés dans du laiton 5, de sorte que le métal de scellement forme un espace creux cylindrique 6. À l'extérieur, l'élément chauffant 1 est protégé par une enveloppe métallique 7 en acier spécial.Les lignes de raccordement électriques 8 sortent radialement par une extrémité axiale de l'élément chauffant l. Dans le cas des exemples de réalisation représentés, il s'agit d'éléments chauffants l qui sont enfoncés sur des buses d'injection et qui sont conçus pour assurer une certaine répartition de la température sur une telle buse d'injection. All embodiments show a cylindrical electric heating element in the form of a tubular filament cartridge. L: heating element l has heating conductors 2 which are embedded in an insulating material 3 and surrounded by an envelope 4 very resistant to deformation. These elements can be shaped into filaments. The heating conductors of the heating element 1 which are thus produced are sealed in brass 5, so that the sealing metal forms a hollow cylindrical space 6. On the outside, the heating element 1 is protected by a metal casing 7 made of special steel. The electrical connection lines 8 extend radially through an axial end of the heating element l. In the case of the exemplary embodiments shown, these are heating elements 1 which are pressed onto injection nozzles and which are designed to ensure a certain distribution of the temperature on such an injection nozzle.

Dans toutes les formes de réalisation, une ou plusieurs parties de la surface de contact 9 formée par la masse de scellement 5 sont réalisées de telle manière que, lorsque l'élément chauffant l est enfilé sur l'élément à chauffer, seule une partie de la surface de contact 9 repose sur la surface périphérique de l'élément à chauffer, par exemple une buse d'injection, et qu'une fente d'air soit formée dans des parties, par exemple dans la partie 10. Dans le cas de la forme de réalisation selon les figures l et 2, la partie 10 dans laquelle est réalisée la fente d'air est constituée par un évidement annulaire de la surface de contact 9 formée par la masse de scellement 5.Il en résulte un élément chauffant 1 qui présente dans la zone centrale une séparation calorifuge, afin d'obtenir une répartition uniforme de la température sur une buse d'injection. In all the embodiments, one or more parts of the contact surface 9 formed by the sealing mass 5 are produced in such a way that, when the heating element 1 is pushed onto the element to be heated, only a part of the contact surface 9 rests on the peripheral surface of the element to be heated, for example an injection nozzle, and that an air slot is formed in parts, for example in part 10. In the case of the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the part 10 in which the air slot is made is constituted by an annular recess in the contact surface 9 formed by the sealing mass 5. This results in a heating element 1 which has a heat-insulating separation in the central zone, in order to obtain a uniform distribution of the temperature over an injection nozzle.

Dans le cas de la forme de réalisation selon les figures 3 et 4, une partie il est réalisée de manière à former une fente d'air qui est constituée par un évidement de la masse de scellement 5 orienté dans la direction axiale et qui s'étend sur l'ensemble de la longueur de l'élément chauffant l. Il s'agit là d'un élément chauffant 1 muni d'une séparation calorifuge dans une certaine zone axiale, ce qui est, par exemple, approprié pour des buses d'injection comportant deux canaux de différentes températures. Tout comme pour la réalisation selon les figures l et 2, la partie correspondante 10 ou 11 peut être réalisée par fraisage, la fraisure s'étendant radialement dans le cas des figures l et 2 et axialement dans le cas des figures 3 et 4. In the case of the embodiment according to FIGS. 3 and 4, part of it is produced so as to form an air slot which is constituted by a recess in the sealing mass 5 oriented in the axial direction and which s' extends over the entire length of the heating element l. This is a heating element 1 provided with a heat-insulating separation in a certain axial zone, which is, for example, suitable for injection nozzles comprising two channels of different temperatures. Just as for the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the corresponding part 10 or 11 can be produced by milling, the milling extending radially in the case of FIGS. 1 and 2 and axially in the case of FIGS. 3 and 4.

Dans le cas de la forme de réalisation selon les figures 5 et 6, deux conducteurs chauffants séparés 12, 13 sont disposés dans l'élément chauffant 1, qui sortent radialement par l'une des extrémités de l'élément chauffant 1 par le biais de lignes de raccordement 14, 15 et peuvent être raccordés à des sources de courant appropriées. En outre, dans le cas de cette disposition et réalisation, une partie 11 est chaque fois formée dans des zones diamétralement opposées, qui définit chaque fois une fente d'air. Dans les champs de masse de scellement 16, 17 ainsi obtenus, il est donc possible d'appliquer différentes températures, sans grande influence mutuelle des champs de température. Une telle réalisation d'éléments chauffants est, par exemple, appropriée pour chauffer par sections une buse d'injection présentant deux canaux de différentes températures. In the case of the embodiment according to FIGS. 5 and 6, two separate heating conductors 12, 13 are arranged in the heating element 1, which exit radially from one end of the heating element 1 by means of connection lines 14, 15 and can be connected to suitable current sources. In addition, in the case of this arrangement and embodiment, a part 11 is each time formed in diametrically opposite zones, which each time defines an air slot. In the sealing mass fields 16, 17 thus obtained, it is therefore possible to apply different temperatures, without much mutual influence of the temperature fields. Such an embodiment of heating elements is, for example, suitable for heating in sections an injection nozzle having two channels of different temperatures.

Les figures 7 et 8 montrent une réalisation analogue, sachant qu'en outre un appendice de métal de scellement 5 faisant saillie radialement vers l'intérieur est prévu dans les parties 11 correspondantes créant les fentes d'air. La section intérieure de l'élément chauffant l est ainsi adaptée à la forme d'une buse d'injection à deux canaux qui est destinée à y être insérée. Cette disposition et réalisation est adaptée et conçue pour chauffer par sections une buse d'injection présentant deux canaux de différentes températures. Figures 7 and 8 show a similar embodiment, knowing that in addition a sealing metal appendage 5 projecting radially inward is provided in the corresponding parts 11 creating the air slots. The inner section of the heating element 1 is thus adapted to the shape of a two-channel injection nozzle which is intended to be inserted therein. This arrangement and embodiment is adapted and designed to heat by sections an injection nozzle having two channels of different temperatures.

Les parties 11 peuvent être formées par une rainure fraisée. The parts 11 can be formed by a milled groove.

Notamment dans le cas des formes de réalisation selon les figures l à 4, les filaments sont disposés de telle manière que, dans la direction axiale, à la fin et au début de l'élément chauffant l, les filaments soient compacts grâce à des spires serrées, tandis que dans la partie centrale, les filaments soient beaucoup moins compacts en modifiant l'angle d'inclinaison des spires. Cela permet également d'exercer une influence supplémentaire sur la répartition de la température. In particular in the case of the embodiments according to FIGS. 1 to 4, the filaments are arranged in such a way that, in the axial direction, at the end and at the beginning of the heating element 1, the filaments are compacted by turns. tight, while in the central part, the filaments are much less compact by modifying the angle of inclination of the turns. This also makes it possible to exert an additional influence on the temperature distribution.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown in the accompanying drawings. Modifications remain possible, notably from the point of view of the constitution of the various elements or by substitution of technical equivalents, without thereby departing from the scope of protection of the invention.

Claims

1. Cylindrical electric heating element whose heat radiates radially outwards or tubular electric heating element whose heat radiates radially outwards or inwards which in particular has the form of a tubular filament heating body the heating conductor is embedded in an insulating mass and surrounded by an envelope very resistant to deformation and which can be formed into a filament, knowing that the heating conductors of the heating element or the filaments of the heating body are sealed with metal, in particular copper or brass, and that the sealing metal forms a cylindrical contact surface for an element to be heated, which surrounds the element radially or is radially surrounded by the element, knowing that, in the case of an element tubular heater, is provided, preferably, an outer or inner tubular casing made of special steel or another e poorly diffusing material or heat-insulating material, which surrounds the heating element on the surface which is opposite the contact surface formed by the sealing mass and pointing towards the heated element, characterized in that one or several parts (10) of the contact surface (9) formed by the sealing mass (5) are produced in such a way that, when the heating element (1) is threaded on the element to be heated or inserted into the element to be heated, only part of the contact surface (9) rests on the lateral surface or on the peripheral surface and an air gap is formed between the other part (s) (10) and the lateral or peripheral surface.

2. Heating element according to claim l, characterized in that the air slot is filled with heat-insulating material.

3. Heating element according to claim 1 or 2, characterized in that the part or parts (10) are formed by an annular recess of a part of the contact surface (9) formed by the sealing mass (5).

4. Heating element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the part or parts or other parts are formed by one or more recesses (groove, groove) of a part (11) of the surface of contact (9) formed by the sealing mass (5) which are directed axially towards the heating element (1).

5. Heating element according to one of claims 1 to 4, characterized in that in each field of sealing mass (16, 17) formed by two axially oriented recesses is disposed and embedded a heating conductor (12, 13) or a separate filament, the electrical connection conductor of which can be connected to a separate current source.

6. Heating element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating element (1) has along its length or in the direction of the periphery of the zones in which the heating conductor or the filament is made helical or wound with tight or spaced.