[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizpatrone mit Anschlussleitung, wobei die
Heizpatrone einen metallischen Mantel aufweist, in welchem mindestens ein elektrischer
Leiter isoliert angeordnet ist, der mit einem metallischen Anschlussstift verbunden
ist, der aus dem Mantel vorragt, wobei die Anschlussleitung an einem Endbereich freigelegt
ist, im freigelegten Bereich von einem Gehäuse umgeben ist, wobei das Gehäuse eine
am freien Ende der Anschlussleitung fixierte Kontaktbuchse umgibt, in die der Anschlussstift
einsteckbar oder eingesteckt ist, wobei schließlich das Gehäuse mit der Heizpatrone
unmittelbar lösbar verbunden oder verbindbar ist.
[0002] Aus der
DE 34 27 207 C2 ist eine solche Anordnung bekannt. Vorteilhaft bei der bekannten Ausbildung ist,
dass es in einfacher Weise möglich ist, bei einer defekten Heizpatrone allein diese
Heizpatrone auszutauschen, ohne dass die Zuleitung neu verlegt werden muss. Vielmehr
kann die elektrische Zuleitung in ihrer ursprünglichen Position verbleiben. Dies ist
insbesondere bei üblichen Spritzgusswerkzeugen von besonderer Bedeutung, die mit solchen
Heizpatronen beheizt werden, da solche Spritzgusswerkzeuge häufig mehrere hundert
solcher Heizpatronen einschließlich Anschlussleitungen aufweisen. Eine solche Ausbildung
ist aber nicht nur bei verlegten Heizpatronen nebst Anschlussleitungen vorteilhaft,
sondern es ist auch vorteilhaft, dass solche Heizpatronen separat gefertigt und bevorratet
werden können und die dazugehörigen Anschlussleitungen in unterschiedlicher Länge
ebenfalls standardmäßig konfektioniert vorgehalten werden können. Sofern eine entsprechende
Kombination verwendet werden soll, wird eine elektrische Heizpatrone mit einer passenden
Anschlussleitung kombiniert. Bei der im Stand der Technik bekannten Ausbildung hat
die Heizpatrone einen kleinen Durchmesser von beispielsweise 4mm.
[0003] Bei der bekannten Ausbildung ist nachteilig, dass die Anschlussleitung in einem Endbereich
von einem formfesten Isolierkörper aus Keramik umgeben ist, in dem die Kontakthülsen
angeordnet sind, wobei dieser Isolierkörper von einem metallischen Gehäuse umgeben
ist. Zusätzlich sind noch Dichtelemente in Form eines Stopfens aus Silikon in dem
Gehäuse unterzubringen und die Abdichtung zwischen der elektrischen Zuleitung und
dem Gehäuse sowie den im Gehäuse befindlichen Einzelteilen ist problematisch. Auch
ist die lösbare Verbindung des Gehäuses mit dem Mantel der Heizpatrone kompliziert,
weil im Stand der Technik dazu zwar eine Gewindeverbindung angegeben ist, wobei aber
bei dieser Ausgestaltung das umgebende Gehäuse relativ zum Isolierstoffkörper samt
Stopfen verdrehbar angeordnet sein muss. Dies führt weiterhin zu erheblichen Problemen
bezüglich der abgedichteten Ausbildung und Anordnung gegenüber Umwelteinflüssen.
[0004] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine elektrische Heizpatrone mit Anschlussleitung zu schaffen, die unter Beibehalt
des Vorteils der leichten Auswechselbarkeit der Heizpatrone ohne Anschlussleitung
eine vereinfachte Fertigung, eine sichere Montage und eine hohe Dichtigkeit gegen
Umwelteinflüsse wie Hydrauliköl, Spritz- oder Schwallwasser gewährleistet. Dabei soll
zudem eine hohe Zugfestigkeit zwischen Heizpatrone und der angesteckten Anschlussleitung
erreicht werden.
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor,
dass auf die Heizpatrone endseitig eine metallische Hülse aufgesteckt und mit dem
Mantel der Heizpatrone formfest und fluiddicht verbunden ist, in die das Ende des
elektrischen Leiters der Heizpatrone hineinragt,
dass das Ende des Leiters mit dem metallischen Anschlussstift innerhalb der Hülse
verbunden ist, wobei der Anschlussstift bis zur der Heizpatrone abgewandten Mündung
der Hülse vorragt oder über diese hinausragt,
dass die Hülse in dem Bereich, in welchen das Ende der Heizpatrone hineinragt und
in dem der Leiter mit dem Anschlussstift verbunden ist, sowie über einen Teil der
Länge des Anschlussstiftes mit Isoliermaterial, insbesondere einer Glasschmelze, gefüllt
ist, mittels derer eine abgedichtete, zentrierte und mechanisch feste Anordnung der
Teile zueinander erfolgt,
dass die Hülse an ihrem der Heizpatrone abgewandten Ende ein Außengewinde aufweist,
dass die am freien Ende der Anschlussleitung fixierte Kontaktbuchse samt des an diese
anschließenden Endbereichs der Anschlussleitung von einem aufgeformten Kunststoffformteil
umgeben ist, welches mit der Einstecköffnung der Kontaktbuchse offen endet und in
die Hülse einsteckbar ist, so dass der Anschlussstift in die Kontaktbuchse eingreift,
dass am Mantel des Kunststoffformteils mit Abstand von dessen offenem Ende ein nach
außen abragender Mitnehmer angeformt ist, an dem sich ein Kragen einer Überwurfmutter
abstützt, die drehbar auf dem Kunststoffformteil angeordnet ist und mit ihrem Innengewinde
auf das Außengewinde der Hülse aufschraubbar oder aufgeschraubt ist, wobei in einem
Bereich zwischen einer Stirnfläche des Mitnehmers und einer Stirnfläche der Hülse
ein Dichtelement angeordnet ist, und
dass schließlich das Kunststoffformteil im Bereich zwischen dem Umgriff der Überwurfmutter
bis zur austretenden Anschlussleitung sowie über einen Teilbereich der Anschlussleitung,
die über das Formteil vorragt, von einem Schrumpfschlauch umgeben und durch diesen
gedichtet ist.
[0006] Gemäß dieser Ausgestaltung wird in einfacher Weise einerseits die gegen Umwelteinflüsse
dichte Anordnung und Ausbildung eines ersten Elementes am Körper der Heizpatrone sichergestellt
und andererseits eine ebensolche Ausbildung am Ende der Anschlussleitung, wobei beide
Elemente in einfacher Weise steckverbunden werden können und durch die Überwurfmutter
in einfacher Weise fixiert werden können, wobei auch im Trennbereich zwischen den
beiden Teilen eine hervorragende Abdichtung erreicht wird. Eine solche Ausgestaltung
ermöglicht eine schlanke Anordnung der Kupplungsbestandteile, so dass der benötigte
Einbaurahmen relativ gering ist. Die anzuschließenden Heizpatronen können Standardbauteile
sein, die in üblicher Weise gefertigt werden und zur Verfügung stehen. Ebenso ist
die elektrische Anschlussleitung ein Standardbauteil, welches ohne besondere Maßnahmen
zu Verfügung steht.
[0007] Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Gestaltung, dass das Dichtelement ein O-
Ring ist.
[0008] Insbesondere ist bevorzugt, dass das Dichtelement aus hochtemperaturfestem Silikon
besteht.
[0009] Darüber hinaus ist bevorzugt vorgesehen, dass das Kunststoffformteil aus hochtemperaturfestem,
spritzfähigem Kunststoff besteht.
[0010] Besonders bevorzugt ist zudem vorgesehen, dass der Schrumpfschlauch außenliegend
aus einer Schicht aus duroplastischem Polytetrafluoräthylen (PTFE) und innenliegend
aus einem Hochtemperatur-Schutzkleber besteht, vorzugsweise FEP.
[0011] Dabei ist auch vorgesehen, dass die Anschlussleitung einen Mantel aus PTFE aufweist.
Insbesondere bei der letztgenannten Kombination wird erreicht, dass beim Aufbringen
des Schrumpfschlauches durch Temperatureinwirkung nicht nur das Schrumpfen des Schlauches
bewirkt wird, sondern der innenliegende Hochtemperaturschmelzkleber (FEP) schmilzt
auf und verbindet sich hervorragend mit dem aus PTFE bestehenden Mantel der Anschlussleitung,
so dass eine dichte Anordnung erreicht wird.
[0012] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und im Folgenden näher beschrieben.
[0013] Die einzige Zeichnungsfigur zeigt eine elektrische Heizpatrone mit angesteckter Anschlussleitung
im Mittel-Längsschnitt.
[0014] In der Zeichnung ist eine elektrische Heizpatrone 1 gezeigt, die einen metallischen
Mantel 2 aufweist. Dieser Mantel ist beispielsweise ein Rohr aus Edelstahl wobei eine
Abmessung in der Größenordnung von 2-4mm üblich ist. An der Heizpatrone ist ein elektrischer
Leiter 3 angeordnet, der von einer elektrisch isolierenden, wärmeleitenden Schicht
4 aus beispielsweise MgO umgeben ist. Im unbeheizten Endbereich der Heizpatrone 1
kann ein Stift 5 aus Metall vorgesehen sein, der mit dem elektrischen Leiter 3 verbunden
ist und über die Mündung der Heizpatrone 1 vorragt, wie in der Zeichnung dargestellt.
Anstelle dessen könnte auch der Leiter 3 verlängert sein und über die Mündung der
Heizpatrone 1 vorragen, wie dies der Stift 5 zeigt. Der Endbereich oder der Stift
5 kann mit einem metallischen Anschlussstift 6 verbunden sein, der vorzugsweise aus
Nickel besteht. Die Verbindung der Elemente 5 und 6 kann durch Schweißung, durch Steckverbindung
oder in anderer geeigneter Weise erfolgen.
[0015] Die Anschlussleitung 7 kann eine übliche isolierte Leitung mit innenliegendem Leiter
sein. Randseitig ist der Leiter 8 freigelegt, wobei die Anschlussleitung 7 mindestens
in dem freigelegten Bereich von einem Gehäuse 9 umgeben ist. Das Gehäuse 9 umgibt
zusätzlich eine am freien Ende des Leiters 8 fixierte Kontaktbuchse 10 aus Metall.
In diese Kontaktbuchse 10 ist in den Bereich 11 der Anschlussstift 6 einsteckbar oder
in der Zeichnung eingesteckt. Das Gehäuse 9 ist in der Montagesolllage mittelbar mit
der Heizpatrone 1 lösbar verbunden.
[0016] Auf die Heizpatrone 1 ist endseitig eine metallische Hülse 12, beispielsweise aus
Edelstahl, aufgesteckt und in einem Bereich 13 mit dem Mantel der Heizpatrone 1 formfest
und fluiddicht verbunden. In den von der metallischen Hülse 12 umgebenen Hohlraum
passt sowohl das Ende der Heizpatrone 1 als auch der Stift 5 beziehungsweise der Anschlussstift
6 hinein. Das Ende des Leiters 3 oder des Stiftes 5 ist mit dem metallischen Anschlussstift
6 innerhalb der Hülse 12 verbunden, wobei der Anschlussstift 6 bis zur der Heizpatrone
1 abgewandten Mündung der Hülse 12 vorragt oder sogar geringfügig über diese hinausragt.
[0017] Der Hohlraum der Hülse 12, der das Ende der Heizpatrone 1 sowie den Stift 5 und teilweise
den Anschlussstift 6 umgibt, ist mit Isoliermaterial 14 gefüllt. Im Ausführungsbeispiel
ist hierzu als Isoliermaterial eine Glasschmelze vorgesehen, mittels derer der Stift
5 und der Anschlussstift 6 zentriert und mechanisch fest gehalten ist sowie gegenüber
der Umwelt in Richtung zur Heizpatrone 1 hin abgedichtet ist.
[0018] Zusätzlich weist die Hülse 12 an ihrem der Heizpatrone 1 abgewandten Ende ein Außengewinde
15 auf.
[0019] Die am freien Ende der Anschlussleitung 7 fixierte Kontaktbuchse 10 ist samt des
an diese anschließenden Endbereichs der Anschlussleitung 7 von einem aufgeformten
Kunststoffformteil 9 umgeben. Dieses endet mit der Einstecköffnung der Kontaktbuchse
10 offen aus. Dieses Ende ist in die Hülse 12 einsteckbar, so dass der Anschlussstift
6 in den Kontaktbereich 11 der Kontaktbuchse 10 eingleiten kann und dort kontaktierend
sitzt, wie in der Zeichnung dargestellt ist.
[0020] Am Mantel des Kunststoffformteiles 9 ist mit Abstand von dessen offenem Ende ein
nach außen abragender Mitnehmer 16 in Form eines umlaufenden Kragens angeformt, an
dem sich ein Kragen 17 einer Überwurfmutter 18 abstützt, die drehbar auf dem Kunststoffformteil
9 angeordnet ist und mit ihrem Innengewinde auf das Außengewinde 15 der Hülse 12 aufgeschraubt
ist. In den Spalt 19, der zwischen einer Stirnfläche des Mitnehmers 16 und einer Stirnfläche
der Hülse 12 gebildet ist, ist ein Dichtelement angeordnet (dies ist in der Zeichnung
nicht dargestellt).
[0021] Das Kunststoffformteil 9 wiederum ist im Bereich zwischen dem Umgriff der Überwurfmutter
18 mit Kragen 17 bis zur austretenden Anschlussleitung 7 sowie über einen Teilbereich
der Anschlussleitung 7, die über das Formteil 9 vorragt, von einem Schrumpfschlauch
20 umgeben, wobei in der Solllage eine Abdichtung dieses Bereiches erfolgt. Zu Verbesserung
des Sitzes hat das Formteil 9 Rippen 21,22, in die das Material des Schrumpfschlauches
20 eingreifen kann.
[0022] Das in dem Bereich 19 anzuordnende Dichtelement ist vorzugsweise ein O-Ring, der
aus hochtemperaturfestem Silikon besteht.
[0023] Das Kunststoffformteil 9 besteht vorzugsweise aus hochtemperaturfestem spritzfähigem
Kunststoff. Der Schrumpfschlauch 20 ist vorzugsweise ein so genannter Dual- Schrumpfschlauch,
der außen aus einer duroplastischen PTFE- Schicht besteht und innen aus einer Schicht
FEP. Dieses FEP ist ein Hochtemperaturschmelzkleber, der bei entsprechender Temperatur,
die zum Schrumpfen des Schrumpfschlauches 20 geeignet ist, aufschmilzt und sich mit
dem aus PTFE bestehenden Mantel der Anschlussleitung 7 hervorragend und dicht verbindet.
[0024] Um hinsichtlich der Dimensionierung dieser Einrichtung eine ungefähre Angabe zu machen,
wird darauf hingewiesen, dass die Überwurfmutter als M5 Mutter ausgebildet sein kann,
wobei bevorzugt das gesamte Kopplungselement einen Maximaldurchmesser von ca. 6mm
einhält.
[0025] Die Erfindung stellt ein hochtemperaturfestes Element bestehend aus einer elektrischen
Heizpatrone 1, einer Anschlussleitung 7 und Kupplungselementen zur Verfügung, wobei
durch die erfindungsgemäße Anordnung eine einfache Handhabung zur Verbindung und zum
Lösen der Anschlussleitung von der Heizpatrone geschaffen ist, eine hohe Dichtigkeit
der Gesamteinrichtung gegen Umwelteinflüsse erreicht ist und eine kostengünstige Fertigung
der Einzelelemente realisiert ist.
[0026] Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen
der Offenbarung vielfach variabel.
[0027] Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale
werden als erfindungswesentlich angesehen.
1. Elektrische Heizpatrone (1) mit Anschlussleitung (7), wobei die Heizpatrone (1) einen
metallischen Mantel (2) aufweist, in welchem mindestens ein elektrischer Leiter (3)
isoliert angeordnet ist, der mit einem metallischen Anschlussstift (6) verbunden ist,
der aus dem Mantel (2) vorragt, wobei die Anschlussleitung (7) an einem Endbereich
freigelegt ist, im freigelegten Bereich von einem Gehäuse umgeben ist, wobei das Gehäuse
eine am freien Ende der Anschlussleitung (7) fixierte Kontaktbuchse (10) umgibt, in
die der Anschlussstift (6) einsteckbar oder eingesteckt ist, wobei schließlich das
Gehäuse mit der Heizpatrone (1) unmittelbar lösbar verbunden oder verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass auf die Heizpatrone (1) endseitig eine metallische Hülse (12) aufgesteckt und mit
dem Mantel (2) der Heizpatrone (1) formfest und fluiddicht verbunden ist, in die das
Ende des elektrischen Leiters (3,5) der Heizpatrone (1) hineinragt,
dass das Ende des Leiters (3,5) mit dem metallischen Anschlussstift (6) innerhalb der
Hülse (12) verbunden ist, wobei der Anschlussstift (6) bis zur der Heizpatrone (1)
abgewandten Mündung der Hülse (12) vorragt oder über diese hinausragt,
dass die Hülse (12) in dem Bereich, in welchen das Ende der Heizpatrone (1) hineinragt
und in dem der Leiter (3,5) mit dem Anschlussstift (6) verbunden ist, sowie über einen
Teil der Länge des Anschlussstiftes (6) mit Isoliermaterial (14), insbesondere einer
Glasschmelze, gefüllt ist, mittels derer eine abgedichtete, zentrierte und mechanisch
feste Anordnung der Teile zueinander erfolgt,
dass die Hülse (12) an ihrem der Heizpatrone (1) abgewandten Ende ein Außengewinde (15)
aufweist,
dass die am freien Ende der Anschlussleitung (7) fixierte Kontaktbuchse (10) samt des
an diese anschließenden Endbereichs der Anschlussleitung (7) von einem aufgeformten
Kunststoffformteil (9) umgeben ist, welches mit der Einstecköffnung der Kontaktbuchse
(10) offen endet und in die Hülse (12) einsteckbar ist, so dass der Anschlussstift
(6) in die Kontaktbuchse (10) eingreift,
dass am Mantel des Kunststoffformteils (9) mit Abstand von dessen offenem Ende ein nach
außen abragender Mitnehmer (16) angeformt ist, an dem sich ein Kragen (17) einer Überwurfmutter
(18) abstützt, die drehbar auf dem Kunststoffformteil (9) angeordnet ist und mit ihrem
Innengewinde auf das Außengewinde (15) der Hülse (12) aufschraubbar oder aufgeschraubt
ist, wobei in einem Bereich (19) zwischen einer Stirnfläche des Mitnehmers (16) und
einer Stirnfläche der Hülse (12) ein Dichtelement angeordnet ist, und
dass schließlich das Kunststoffformteil (9) im Bereich zwischen dem Umgriff der Überwurfmutter
(18) bis zur austretenden Anschlussleitung (7) sowie über einen Teilbereich der Anschlussleitung
(7), die über das Formteil (9) vorragt, von einem Schrumpfschlauch (20) umgeben und
durch diesen gedichtet ist.
2. Heizpatrone mit Anschlussleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement ein O- Ring ist.
3. Heizpatrone mit Anschlussleitung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement aus hochtemperaturfestem Silikon besteht.
4. Heizpatrone mit Anschlussleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass das Kunststoffformteil (9) aus hochtemperaturfestem, spritzfähigem Kunststoff besteht.
5. Heizpatrone mit Anschlussleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schrumpfschlauch (20) außenliegend aus einer Schicht aus duroplastischem Polytetrafluoräthylen
(PTFE) und innenliegend aus einem Hochtemperatur- Schutzkleber besteht, vorzugsweise
FEP.
6. Heizpatrone mit Anschlussleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die Anschlussleitung (7) einen Mantel (23) aus PTFE aufweist.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.
1. Elektrische Heizpatrone (1) mit Anschlussleitung (7), wobei die Heizpatrone (1) einen
metallischen Mantel (2) aufweist, in welchem mindestens ein elektrischer Leiter (3)
isoliert angeordnet ist, der mit einem metallischen Anschlussstift (6) verbunden ist,
der aus dem Mantel (2) vorragt, wobei die Anschlussleitung (7) an einem Endbereich
freigelegt ist, im freigelegten Bereich von einem Gehäuse in Form eines Kunststoffformteils
(9) umgeben ist, wobei das Gehäuse eine am freien Ende der Anschlussleitung (7) fixierte
Kontaktbuchse (10) umgibt, in die der Anschlussstift (6) einsteckbar oder eingesteckt
ist, wobei das Gehäuse mit der Heizpatrone (1) unmittelbar lösbar verbunden oder verbindbar
ist, wobei das Ende des Leiters (3,5) mit dem metallischen Anschlussstift (6) innerhalb
der Hülse (12) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass auf die Heizpatrone (1) endseitig eine metallische Hülse (12) aufgesteckt und mit
dem Mantel (2) der Heizpatrone (1) formfest und fluiddicht verbunden ist, in die das
Ende des elektrischen Leiters (3,5) der Heizpatrone (1) hineinragt,
dass der Anschlussstift (6) bis zur der Heizpatrone (1) abgewandten Mündung der Hülse
(12) vorragt oder über diese hinausragt,
dass die Hülse (12) in dem Bereich, in welchen das Ende der Heizpatrone (1) hineinragt
und in dem der Leiter (3,5) mit dem Anschlussstift (6) verbunden ist, sowie über einen
Teil der Länge des Anschlussstiftes (6) mit Isoliermaterial (14), insbesondere einer
Glasschmelze, gefüllt ist, mittels derer eine abgedichtete, zentrierte und mechanisch
feste Anordnung der Teile zueinander erfolgt,
dass die Hülse (12) an ihrem der Heizpatrone (1) abgewandten Ende ein Außengewinde
(15) aufweist,
dass die am freien Ende der Anschlussleitung (7) fixierte Kontaktbuchse (10) samt
des an diese anschließenden Endbereichs der Anschlussleitung (7) von dem aufgeformten
Kunststoffformteil (9) umgeben ist, welches mit der Einstecköffnung der Kontaktbuchse
(10) offen endet und in die Hülse (12) einsteckbar ist, so dass der Anschlussstift
(6) in die Kontaktbuchse (10) eingreift,
dass am Mantel des Kunststoffformteils (9) mit Abstand von dessen offenem Ende ein
nach außen abragender Mitnehmer (16) angeformt ist, an dem sich ein Kragen (17) einer
Überwurfmutter (18) abstützt, die drehbar auf dem Kunststoffformteil (9) angeordnet
ist und mit ihrem Innengewinde auf das Außengewinde (15) der Hülse (12) aufschraubbar
oder aufgeschraubt ist, wobei in einem Bereich (19) zwischen einer Stirnfläche des
Mitnehmers (16) und einer Stirnfläche der Hülse (12) ein Dichtelement angeordnet ist,
und
dass schließlich das Kunststoffformteil (9) im Bereich zwischen dem Umgriff der Überwurfmutter
(18) bis zur austretenden Anschlussleitung (7) sowie über einen Teilbereich der Anschlussleitung
(7), die über das Formteil (9) vorragt, von einem Schrumpfschlauch (20) umgeben und
durch diesen gedichtet ist.