带Omega-管的电加热装置

摘要

一种电加热装置(10)，其特别用于对构件的表面进行加热，该电加热装置(10)能够被推套或铺放到所述构件上，该电加热装置具有构成双层壁管(20)的内部壁壳(21)和外部壁壳(22)，其中，双层壁管具有沿电加热装置(10)的延伸方向完全贯穿内部壁壳和外部壁壳的间隙(24)，该间隙(24)通过壁面(25，26)与在内部壁壳和外部壁壳之间的空间(23)隔开，并且电加热装置还具有至少一个管状的加热元件(11)，所述加热元件具有金属壳并且被布置在内部壁壳与外部壁壳之间的空间(23)中。根据本发明规定，内部壁壳(21)、外部壁壳(22)和壁面(25，26)是连贯的并且由唯一的毛坯件构成。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1前序部分特征的电加热装置。这类加热装置被应用于例如对工具、机械零件和仪器设备，尤其是塑料喷嘴进行加热。但其用途并不局限于此，例如也可使液体在流经该类加热装置后达到所期望的温度。也可选择性地使静态液体或膨胀蜡达到所期望温度。

背景技术

这类加热装置特别普遍的实施形式为圆柱体形。而圆柱体形的加热装置已在例如DE 20109413U1、EP 1395085B1或DE 10333206B4中已知。

这些已知的电加热装置通常由两个相互隔开布置的界面(尤其是管子)构成，而在它们之间安置有通常成管状的包含实际的加热导体的加热元件。也存在这样的结构形式，即两根管分别具有沿其延伸方向将其贯穿的间隙，以使加热装置可被夹紧在待加热的构件上，而两相管必须通过壁面彼此连接。但这在制造过程中是与高昂的费用联系在一起的。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种可有利制造的具有良好加热特性的电加热装置。

该任务将通过具有权利要求1相关特征的电加热装置，以及通过具有权利要求17或18相关特征的电加热装置制造方法得以解决。本发明有利的设计形式可从各个附属权利要求中得出。

本发明所涉及的电加热装置特别是用于对构件表面进行加热，而电加热装置可被推套或铺放到所述构件上，该电加热装置具有构成双层壁管的内部壁壳和外部壁壳，其中，双层壁管具有在电加热装置延伸方向上完全贯穿内部壁壳和外部壁壳的间隙，该间隙通过壁面与内外部壁壳之间的空间隔开。此外，该电加热装置还具有至少一个加热元件，所述加热元件具有金属壳，并被布置在内部壁壳与外部壁壳之间的空间中。按照本发明的加热装置还具有如下特征，即，其内部壁壳、外部壁壳和壁面三者是连贯的并且由唯一的毛坯件构成。其中，“连贯的”指的是，当在相应的壁壳表面或壁面上与管截面(特别是至少涉及横截面)边缘相切地虚拟运动时，可由起点出发重新回到起点。

因此，本发明基于如下认识，即可以将复杂的双层壁结构(其带有将其贯穿的间隙)由唯一的毛坯件制成，同时尽管如此还存在这种可行性：至少确保将管状加热元件安置在管的内部壁壳与外部壁壳之间。由此，可在加热装置的制造过程中省去附加工序，而这可使成本降低。

在本发明中的管必须特别地没有无折断(durchbrechungsfrei)的壁壳表面，而管的概念尤其被应用于带有间隙(例如切口或缝隙，其在轴向上的整个长度区间上贯穿壁壳表面)的结构(这种结构可以例如通过对金属带采取恒定曲率的挤压而产生)中，只要能因此产生基本上被内部壁壳表面环抱的空间，该空间特别是只在管截面的一个小角度范围上(例如10°或更小)被间隙开通。相应的双层壁管可通过例如在金属带上施加弯曲形变制得，其中，金属带的两侧边缘被连接在一起。在该概念下，管截面也同样很少受限制，特别地，管截面不仅可以是圆的，而且也可以是椭圆的、折角的或者是多边形的。横截面可变性和尤其是直径的可变性也可以考虑，圆锥形延展的管也同样被包含在“管”的概念中。

在电加热装置特别有利的实施例中，为对待加热构件实现尽可能对称的加热，壁面是朝间隙方向弯曲的。换句话说，从间隙出发观察，分界面为凸面。在这种设计形式下，可以将待加热构件上完全不被加热的区域保持尽可能小。

当由内部壁壳、外部壁壳和壁面构成的双层壁管为拉伸管时，就可从制造电加热装置所必需的加工步骤数目的角度得出优化的实施形式。在这种情况下，通常是将优选圆形的原始管通过拉拔模拉成Omega形。基于几何复杂度以及在制造中出现的与之相关的问题，在特殊情况下将由内部壁壳、外部壁壳及壁面构成的双层壁管设计为焊接管，也可以是有意义的。因此，将一个金属板的结构作如下变形，即，使金属板的两个边缘处于相对位置，并在随后将这两个边缘焊接到一起。

特别有利的是，双层壁管在端面上具有一个导入口，经过该导入口管状加热元件可单独地和/或以安置于支撑件上的形式被导入在内部壁壳与外部壁壳之间的空间中。由此，可实现将加热元件插入已加工成型的双层壁管中，而这允许在制造中有更强的模块化。原则上，这自然也是可行的，即，将管状加热元件与先已加工成型的构件一起变形制成双层壁管，或者，例如在应用焊接管时，使金属板围绕着管状加热元件进行成型。

将管状加热元件埋入粉末或颗粒中，可具有显著优点。这样，既不需要在平板上开槽，也不需要施加高到足以将管状加热元件进一步压入的压力，并且可完全避开浇铸工序。此外，通过应用粉末，可自动实现加热元件与周围环境间的热接触的高度均匀性。这里，在应用颗粒材料时令人意想不到地可获得特别好的效果。有别于粉末，颗粒具有更加粗糙的结构，且这种结构表现在更大的晶粒上，并可特别地由粉末经晶粒增大过程得到。特别优选将金属颗粒在每个任意的空间方向上延展成0.03mm至1mm之间的平均颗粒大小。

粉末或颗粒可示例性地由金属(尤其是铝、黄铜或铜)组成，但也可由金属氧化物、石英砂或陶瓷型砂构成。当双层壁管和粉末(或颗粒)由同一种材料构成时，将极其有利。

为保障电加热装置内部特别良好的热传递性，将电加热装置完全或部分地进行压实，是很有意义的。

电加热装置在其几何造型上可有利地与待加热构件的几何形体相匹配。它可特别设置有一个由内部壁壳及内部壁壳上的间隙共同围成的具有径向对称的空间，或者，电加热装置整体也可以是径向对称(radialsymmetrisch)的。在这种设计形式下，也可实现对圆锥形构件进行加热。但按如下方式也是可以达到目的的，即，由内部壁壳及内部壁壳上的间隙共同围成的空间或整个加热装置为圆筒形，或者，由内部壁壳及内部壁壳上的间隙共同围成的空间或整个加热装置具有蛋形的、带角的、弯曲的、折角的或椭圆的几何形状。

此外，根据不同应用也是有利的是，为确保双层壁管的内部壁壳与外部壁壳之间的空间免受环境影响，而使其在各个方向上由分界面包围。特别地，可为此应用由金属、云母、塑料或陶瓷构成的一体式或多件式的框架，该框架对由至少一种粉末或颗粒填充的空间在其至少两个分界面的延伸方向上进行界定。在由两根管组成的简易结构形式中，框架可简单地由两个垫圈或圆环构成。示例性地，也可通过应用填料(特别是硅橡胶、环氧树脂或陶瓷粘合材料)进行密封来实现这种类型的空间限制。

最后对于一些应用有利的是，电加热装置由多种不同的金属粉末、特别是由分布于电加热装置不同腔室中的多种不同金属粉末填充。其中，这些腔室可示例性地通过在外部与内部壁壳间设置隔板获得。

通过设置多个管状加热元件，可进一步改变已达到的温度曲线。

内部金属管的特别有利的尺寸在于，内部金属管的内部轮廓具有比待加热构件更小的尺寸，以此可使之夹紧在待加热构件上。作为备选方案，在外部金属管上安置可使加热装置夹紧到待加热构件上的夹紧元件，也是有益的。

此外，当壁壳温度计或热电偶经间隙引入时，对热电偶在失灵情况下的更换操作就可简单廉价地实现。壁壳温度计或热电偶也可选择安置在内部壁壳与外部壁壳之间的空间中。在这种设计形式下，壁壳温度计或热电偶的可拆除性例如如此实现，即，它们在安置在内部壁壳与外部壁壳之间的空间内的引导管中引导。

特别有利的是，电加热装置具有至少一个固定元件，所述固定元件用于固定管状加热元件的不同区段(尤其是由管状加热元件构成的波纹形结构)相互之间的相对位置。在这种结构形式下，可确保在电加热装置的装配或运行过程中可能出现的管状加热元件的机械负荷不会改变管状加热元件自身的几何形状的走向(尤其是沿着管状加热元件的长度的走向)，从而可以可靠地获得所追求的热分布。

在极其简单的实施例中，固定元件可以是梳形件或金属线。其中，梳形件可被特别理解为带材，该带材沿着其长度延伸方向上具有一列与带材自身延伸方向垂直或斜交地穿过带材的缝隙并且当管状加热元件嵌入缝隙中时，就可将管状加热元件在该方向上固定。

当示例性地力求电加热装置具有特殊稳定性时，若固定元件为在其上设有间隙的管且该间隙与管状加热元件的形状相对应，则也是有利的。

从所需结构空间角度考虑而特别有利的方式在于，固定元件由内部壁壳或外部壁壳上的切口或凹槽构成，且只要它们朝向在内部壁壳与外部壁壳之间的空间敞开。

此外还有利的是，内部金属管、外部金属管、底部的端侧垫圈或连接侧的端侧垫圈由预紧材料构成、特别是由已预紧的弹簧钢制成。由此，可在待加热的构件上施加高的夹紧压力。

在按照本发明的极其有利的特别是成本低廉的方法中，首先提供一种具有内部壁壳和外部壁壳的双层壁管，该双层壁管具有沿电加热装置延伸方向完全贯穿内部壁壳及外部壁壳的间隙，该间隙通过壁面与在内部壁壳与外部壁壳之间的空间隔开，其中，内部壁壳、外部壁壳及壁面由唯一的毛坯件构成，然后将管状加热元件插入到设置在双层壁管端侧上的导入口中。这里，已加工成型的或接近加工成型的Omega-管可作为米制产品(Meterware)提供，并被缩短到所期望的长度。从而，与Omega-管的空腔相匹配的管状的电加热元件可被插入到与电加热装置的目标形状相配的Omega-管中。

按照本发明的电加热装置，其备选的制造方法为，将管状的电加热元件插入到两侧边缘彼此相连的金属带的提供的部段中，然后至少将加热元件和金属带一起经由形变加工制成双层壁管，而该双层壁管带有贯穿其内部壁壳及外部壁壳的间隙。

在这两种方法中，管状加热元件都可被埋入粉末或颗粒中；在第一种方法中，这发生在形变加工之前，但作为备选方案，在两种方法中都可发生于形变加工之后。这里，可特别通过底部的端侧垫圈在内、外部壁壳之间或者在两个经由形变后构成内外部壁壳的表面之间，形成基本上垂直于加热装置延伸方向延伸的连接。然后，在内部壁壳与外部壁壳之间或者经由形变后构成内外部壁壳的表面之间的、在导入管状加热元件之后还剩余的空间优选在摇晃的情况下用粉末或颗粒进行填充。

同样地，在两种方法中，管状加热元件都可在插入之前首先被安置到支撑元件上。但对于这种带支撑的管状加热元件，特别适用的是前述备选方法，因为在这种方法下，可使支撑元件也必须同时发生形变的情况得以避免，而这使所需的力消耗得以降低，并避开管状加热元件及支撑元件遭受损坏的风险。

附图说明

接下来将借助附图对本发明作进一步阐述。附图示出：

图1a：按照本发明的一个实施例的电加热装置的剖面图(剖面垂直于电加热装置的延伸方向)，以及

图1b：图1a中电加热装置的分解图。

具体实施方式

在所有的图中，对同一个实施例的相同构件采用了相同的附图标记。

图1a示出了按照本发明某个实施例的电加热装置的剖面图(剖面垂直于电加热装置的延伸方向)。电加热装置10具有带内部壁壳21和外部壁壳22的双层壁管20，而在内部壁壳21与外部壁壳22之间定义了空间23。内部壁壳21和外部壁壳22在示出的截面中呈径向对称，并且彼此同轴布置，但其它的几何形状也是可行的。内部壁壳21和外部壁壳22由间隙24贯穿。空间23通过壁面25、26(在图1a中朝间隙24方向弯曲)与该间隙隔开。内部壁壳21与间隙的贯穿内部壁壳21的一部分围成空间27，在该空间中可容纳例如待加热的构件。

此外，还可见管状加热元件11的端部12、13，而如图1b中更加清晰可见，加热元件11在弯曲成波纹形后安置于空间23中。除了管状加热元件11的端部12、13，加热元件11的其余螺旋部分14在图1a中以虚线表示。管状加热元件可被安置在某个未示出的支撑件上。此外，未示出的粉末或颗粒可被安置在空间23中。

图1b示出了图1a中电加热装置的爆炸图，由该图特别容易得出，本发明所涉及的结构可通过简单的交错插入组合方式得到。除了已借助图1a作了描述的构件，还示出了连接侧的端侧垫圈15和底部的端侧垫圈16，而空间23可由这两块端侧垫圈密封。

附图标记清单

10        电加热装置

11        管状加热元件

12、13    管状加热元件的端部

14        管状加热元件的螺旋部分

15        底部的端侧垫圈

16        连接侧的端侧垫圈

20        双层壁管

21        内部壁壳

22        外部壁壳

23        空间

24        间隙

25、26    壁面

27        空间