| Dokumentenidentifikation |
DE10252389A1 27.05.2004 |
| Titel |
Heizelement |
| Anmelder |
Watlow GmbH, 76709 Kronau, DE |
| Erfinder |
Hoffmann, Michael, 76297 Stutensee, DE |
| Vertreter |
Lichti + Partner Gbr, 76227 Karlsruhe |
| DE-Anmeldedatum |
12.11.2002 |
| DE-Aktenzeichen |
10252389 |
| Offenlegungstag |
27.05.2004 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
27.05.2004 |
| IPC-Hauptklasse |
H05B 3/03
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| IPC-Nebenklasse |
H05B 3/34
F16L 53/00
B05B 1/24
H05B 3/58
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| Zusammenfassung |
Ein Heizelement zum Aufsetzen auf eine Rohrleitung oder eine Düse umfasst einen stromdurchflossenen Leiter, der über Anschlussleitungen an eine Stromquelle anschließbar ist. Um das Heizelement in einfacher Weise anschließen und austauschen zu können, ist vorgesehen, dass die Anschlussleitungen jeweils ein endseitiges Kontaktstück aufweisen, das lose auf eine Kontaktfläche des Heizelementes auflegbar ist, und dass eine Spannvorrichtung vorgesehen ist, mittels der das Kontaktstück gegen die Kontaktfläche gespannt werden kann.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft ein Heizelement zum Aufsetzen auf eine Rohrleitung
oder eine Düse, mit einem stromdurchflossenen Leiter, der über Anschlussleitungen
an eine Stromquelle anschließbar ist.
In vielen Anwendungsgebieten der industriellen Fertigung ist es erwünscht
und notwendig, eine Rohrleitung oder eine Düse und somit das darin befindliche Medium
auf einer erhöhten Temperatur zu halten. Im folgenden soll beispielhaft von einer
Düse z.B. in der Kunststoffverarbeitung ausgegangen werden, jedoch treten gleichartige
Probleme auch bei Rohrleitungen auf.
Zum Erwärmen der Düse und des Mediums wird außenseitig auf die Düse
ein hülsenförmiges Heizelement aufgeschoben, das in seinem Inneren einen elektrischen
Leiter aufweist, der bei Anlegen einer elektrischen Spannung bzw. beim Durchfluss
eines elektrischen Stromes Wärme erzeugt. Bei dem Leiter kann es sich entweder um
eine aus Widerstandsdraht gebildete Heizwendel handeln, alternativ ist jedoch auch
ein sogenanntes Dickschicht-Heizelement bekannt, bei dem die Wärme innerhalb der
Dickschicht erzeugt wird, wenn sie stromdurchflossen ist. Im folgenden wird beispielhaft
von einem Leiter in Form einer Heizwendel ausgegangen, jedoch ist die Erfindung
darauf nicht beschränkt, sondern in gleicher Weise auch bei einem Dickschicht-Heizelement
anwendbar.
Die Heizwendel besitzt an ihren Enden jeweils ein fest angeschlossenes
Anschlusskabel, das auf der Außenseite des Heizelementes hervorsteht. Über die Enden
der Anschlusskabel lässt sich das Heizelement mit einer Verkabelung einer Spannungsquelle
verbinden. Um ein in eine Maschine eingebautes Heizelement auszutauschen, müssen
die Anschlusskabel des eingebauten Heizelementes von der weiterführenden Verkabelung
gelöst und aus ihrer Kabelführung herausgenommen werden, woraufhin das Heizelement
abgenommen werden kann. Ein neues Heizelement muss dann auf die Düse aufgesetzt
werden und seine Anschlusskabel müssen in die Kabelführung der Maschine eingeführt
und mit der weiterführenden Verkabelung verbunden werden. Dieses Vorgehen ist bereits
beim Austausch nur eines einzelnen Heizelementes sehr aufwendig, wenn beispielsweise
wegen eines Produktwechsels gleichzeitig eine Vielzahl von Heizelementen ausgetauscht
werden müssen, ist dafür eine sehr lange Umrüstzeit notwendig, in der die Maschine
nicht betriebsbereit ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Heizelement der genannten
Art zu schaffen, das in einfacher Weise anschließbar und austauschbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Heizelement der genannten
Art dadurch gelöst, dass die Anschlussleitungen jeweils ein endseitiges Kontaktstück
aufweisen, das lose auf eine Kontaktfläche des Heizelementes auflegbar ist, und
dass eine Spannvorrichtung vorgesehen ist, mittels der das Kontaktstück gegen die
Kontaktfläche spannbar ist.
Erfindungsgemäß wird von der Grundüberlegung ausgegangen, die Anschlussleitungen
lösbar direkt am Heizelement anzubringen, so dass bei einem Austausch des Heizelementes
lediglich die Verbindung zwischen diesem und den Anschlussleitungen gelöst werden
muss, ohne dass die Anschlussleitungen aus ihrer Kabelführung ausgebaut werden müssen.
Statt die Anschlussleitungen fest mit dem Heizelement zu verbinden, ist erfindungsgemäß
vorgesehen, dass die Anschlussleitungen mit einem endseitigen Kontaktstück lose
auf einer Kontaktfläche des Heizelementes aufliegen. Um das Kontaktstück bei Betrieb
des Heizelementes in vollflächigem Kontakt mit der Kontaktfläche zu halten, ist
eine Spannvorrichtung vorgesehen, die das Kontaktstück gegen die Kontaktfläche spannt.
Durch Lösen der Spannvorrichtung kommt das Kontaktstück von der Kontaktfläche frei,
wodurch das Heizelement abgenommen und ausgetauscht werden kann.
Die von der Spannvorrichtung erzeugte Spannkraft, mittels der das
Kontaktstück gegen die Kontaktfläche gepresst wird, kann beispielsweise von einer
Feder erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Spannvorrichtung eine Spannschraube umfasst. Beim Festziehen der Spannschraube
wird auf das Kontaktstück die notwendige Spannkraft ausgeübt, die es gegen die Kontaktfläche
spannt.
Ein Heizelement der genannten Art ist üblicherweise von einem gestellfesten
Reflektorrohr umgeben, das eine übermäßige Wärmeabstrahlung radial nach außen verhindern
soll. Erfindungsgemäß kann dieses Reflektorrohr mit einer Gewindebohrung versehen
sein. Die Spannschraube steht dann mit dem Gewinde der Gewindebohrung des Reflektorrohres
in Eingriff und lässt sich durch Drehung relativ zu diesem in radialer Richtung
verstellen.
Alternativ ist es auch möglich, das Heizelement oder das Reflektorrohr
mit einer Spannklammer oder einem Spannbügel zu umgeben, wodurch die notwendige
Spannkraft erzeugt wird, um das Kontaktstück in Anlage mit der Kontaktfläche zu
halten.
Die Kontaktfläche und das Kontaktstück müssen außenseitig isoliert
werden. Zu diesem Zweck kann in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass
das Kontaktstück von einem Isolierkörper umgeben ist, wobei die Spannkraft vorzugsweise
mittelbar über den Isolierkörper auf das Kontaktstück aufgebracht wird. Der Isolierkörper
kann starr ausgebildet sein, in Weiterbildung der Erfindung ist
jedoch vorgesehen, dass der Isolierkörper elastisch und insbesondere federelastisch
ist. Infolge der Spannkraft wird der Isolierkörper verformt und erzeugt eine Reaktions-Federkraft,
die auf das Kontaktstück wirkt und dieses gleichmäßig beaufschlagt.
Das Heizelement ist in der Regel mit einem isolierenden Mantel umgeben.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfläche
in einer Ausnehmung des Mantels des Heizelementes ausgebildet ist, d.h. nicht radial
nach außen vom Heizelement vorsteht. Alternativ kann die Kontaktfläche an einem
radial hervorstehenden Anschlussteil des Heizelementes ausgebildet sein, bei dem
es sich beispielsweise um einen Anschlussstutzen oder -bolzen handeln kann.
Damit das Heizelement zuverlässig mit elektrischer Energie versorgt
wird, ist es notwendig, dass das Kontaktstück und die Kontaktfläche in vorbestimmter
relativer Ausrichtung zueinander stehen. Um zu verhindern, dass diese vorbestimmte
Relativposition während des Betriebes des Heizelementes verändert wird, ist in Weiterbildung
der Erfindung vorgesehen, dass das Heizelement drehsicher auf der Rohrleitung oder
der Düse festgelegt werden kann, so dass das Kontaktstück und die Kontaktfläche
in vorbestimmter Ausrichtung gehalten sind.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich.
Es zeigen:
1 einen vertikalen Schnitt durch ein
montiertes Heizelement gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 einen vertikalen Schnitt durch ein
montiertes Heizelement gemäß einer zweiten Ausführungsform und
3 eine Abwandlung der Ausführungsform
gemäß 2.
1 zeigt eine Heizvorrichtung
10, mittels der ein in einer nur angedeuteten Düse 13 strömendes
Medium erwärmt werden kann. Die Heizvorrichtung 10 umfasst eine gestellfeste
Grundplatte 15, auf der ein Reflektorrohr 12 gehalten ist. Innerhalb
des Reflektorrohres 12 verläuft mit radialem Abstand die Düse
13. Auf die Düse 13 ist axial ein hülsenförmiges Heizelement
11 aufgeschoben, das zwischen der Düse 13 und dem äußeren Reflektorrohr
12 angeordnet ist und über eine Drehsicherung 16, die an der Grundplatte
15 ausgebildet ist, drehsicher festgelegt ist. Des Weiteren ist das Heizelement
11 mittels einer Sicherung 14 in axialer Richtung auf der Düse
13 festgelegt.
In der Mantelfläche des Heizelementes 11 sind zwei axial
beabstandete Ausnehmungen 11a ausgebildet, in denen jeweils eine Kontaktfläche
26 eines innerhalb des Heizelementes 11 angeordneten, nicht dargestellten
elektrischen Leiters ausgebildet ist.
In dem Reflektorrohr 12 ist in den Kontaktflächen
26 benachbarten bzw. gegenüberliegenden Bereichen jeweils eine Gewindebohrung
12a mit einem Innengewinde 21 ausgebildet. Eine elektrische Anschlussleitung
17 besitzt ein endseitiges Kontaktstück 18, das durch die Gewindebohrung
12a hindurchgesteckt und lose auf die Kontaktfläche 26 des Heizelementes
11 aufgelegt werden kann. Eine auf die Anschlussleitung 17 verschieblich
aufgesetzte Spannschraube 22, die als Überwurfmutter ausgebildet ist, in
ihrem Inneren mit einem elastischen Isolierkörper 19 gefüllt, der das Kontaktstück
18 zumindest teilweise umgibt und abschirmt. Die Spannschraube
22 besitzt ein Außengewinde, das mit dem Innengewinde 21 der Gewindebohrung
12a des Reflektorrohres 12 in Eingriff tritt. Beim Einschrauben
der Spannschraube 22 in die Gewindebohrung des Reflektorrohres
12 wird die Spannschraube 22 relativ zum Heizelement
11 radial nach innen bewegt, wodurch das auf der Innenseite der Spannschraube
22 hervorstehende Kontaktstück 18 gegen die Kontaktfläche
26 des Heizelementes 11 gespannt wird.
Um das Heizelement 11 auszuwechseln, werden die Spannschrauben
22 soweit aus der jeweiligen Gewindebohrung 12a des Reflektorrohres
12 herausgedreht, dass die Anschlussleitungen 17 mit ihrem jeweiligen
Kontaktstück 18 außer Anlage mit der Kontaktfläche 26 des Heizelementes
11 kommen. Nach Lösen der axialen Sicherung 14 kann das Heizelement
11 in axialer Richtung von der Düse 13 abgenommen werden. Anschließend
wird ein neues Heizelement auf die Düse aufgeschoben und durch Einschrauben der
Spannschrauben 22 elektrisch angeschlossen, indem die Kontaktstücke
18 gegen die Kontaktflächen des neuen Heizelementes gespannt werden.
Während bei der Ausgestaltung gemäß 1
die Spannkraft, mittels der das Kontaktstück 18 gegen die Kontaktfläche
26 gespannt wird, durch eine mit dem Reflektorrohr 12 in Eingriff
stehende Spannschraube 22 erzeugt wird, zeigt 2
eine alternative Ausgestaltung, bei der auf der Außenseite des Reflektorrohres
12 ein Federbügel 23 angeordnet ist, die über einen Stift 25 am
Reflektorrohr 12 festgelegt ist. In einer Bohrung 12b des Reflektorrohres
12 sitzt ein becherförmiges Druckstück 24, das der vorgenannten
Spannschraube mit Ausnahme des Gewindes entspricht und den Isolierkörper
19 aufnimmt, der seinerseits in genannter Weise das Kontaktstück
18 umgibt. Das Druckstück 24 sitzt radial verschieblich in der
Bohrung 12b und wird mittels der Federbügels 23 mit einer radial
nach innen gerichteten Spannkraft beaufschlagt, wodurch das Kontaktstück
18 gegen die Kontaktfläche 26 des Heizelementes 11 gespannt
wird. Zum Auswechseln des Heizelementes 11 wird entweder der Federbügel
23 gelöst oder die Kontaktstücke 18 werden zusammen mit den Isolierkörpern
19 und den Druckstücken 24 entgegen der Federkraft
des Federbügels 23 soweit radial nach außen gezogen, dass das Heizelement
11 freikommt und von der Düse 13 abgezogen werden kann.
Während bei den beiden vorgenannten Ausführungsbeispielen die Kontaktfläche
26 jeweils in einer Ausnehmung 11a des Mantels des Heizelementes
11 ausgebildet ist, zeigt 3 eine Abwandlung,
indem das Heizelement 11 zwei radial nach außen hervorstehende Anschlussteile
27 besitzt, die jeweils mit einem Kontaktstück 18 in Anlage gebracht
werden können. Bei den Anschlussteilen 27 kann es sich um Anschlussstutzen
oder Anschlussbolzen handeln. Bezüglich des weiteren Aufbaus entspricht die in
3 dargestellte Heizvorrichtung 10 der Heizvorrichtung
gemäß 2.
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| Anspruch[de] |
- Heizelement zum Aufsetzen auf eine Rohrleitung oder eine Düse (13),
mit einem stromdurchflossenen Leiter, der über Anschlussleitungen (17)
an eine Stromquelle anschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitungen
(17) jeweils ein endseitiges Kontaktstück (18) aufweisen, das
lose auf eine Kontaktfläche (26) des Heizelementes (11) auflegbar
ist, und dass eine Spannvorrichtung (20) vorgesehen ist, mittels der das
Kontaktstück (18) gegen die Kontaktfläche (26) spannbar ist.
- Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung
(20) eine Spannschraube (22) umfasst.
- Heizelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannschraube
(22) mit einem Gewinde (21) eines das Heizelement (11)
umgebenden Reflektorrohres (12) in Eingriff steht.
- Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung
(20) einen das Heizelement (11) zumindest teilweise umgreifenden
Spannbügel (23) umfasst.
- Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktstück (18) von einem Isolierkörper (19) umgeben
ist.
- Heizelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannkraft
über den Isolierkörper (19) auf das Kontaktstück (18) aufbringbar
ist.
- Heizelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Isolierkörper (19) elastisch und insbesondere federelastisch ist.
- Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktfläche (26) in einer Ausnehmung (11a) eines Mantels
des Heizelement (11) ausgebildet ist.
- Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontaktfläche (26) an einem radial hervorstehenden Anschlussteil
(27) des Heizelementes (11) ausgebildet ist.
- Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
dass das Heizelement (11) auf der Rohrleitung oder der Düse (13)
drehsicher festlegbar ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen
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