專利名稱：電熱式加熱墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及電熱式防冰系統(tǒng)，該電熱式防冰系統(tǒng)適合于用在飛行器中或者諸如風(fēng)輪機(jī)葉片之類的其它空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)中，以防止形成冰和/或去除已形成的冰。這兩種功能可分別稱為防冰和除冰。
背景技術(shù)：
對于飛行器來說，在飛行過程中，在飛行器的外表面上形成冰是不希望的。冰破壞了在飛行器表面上的空氣順暢流動(dòng)，増大阻力并且降低機(jī)翼執(zhí)行其預(yù)期功能的能力。此外，冰的產(chǎn)生會(huì)阻礙諸如之類可動(dòng)控制表面的運(yùn)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣ロ產(chǎn)生的冰會(huì)突然大塊脫落，并且脫落的大冰塊會(huì)被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)而導(dǎo)致?lián)p壞。
因此，對于飛行器、尤其是商用飛行器，通常包含防冰系統(tǒng)。商用飛行器可使用一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括從發(fā)動(dòng)機(jī)排放出熱空氣，然后使熱空氣通過管道通至諸如機(jī)翼前緣和尾部之類易于形成冰的機(jī)身部件。最近，已提出了電動(dòng)的系統(tǒng)，例如EP-A-1，757，519(吉?jiǎng)P恩航空有限公司(GKN Aerospace))披露了ー種具有機(jī)頭蒙皮的機(jī)翼縫翼,其包含電熱式加熱毯或加熱墊。加熱墊粘結(jié)于金屬防蝕層的后表面，該金屬防蝕層包括機(jī)頭蒙皮的前向外表面。加熱墊具有“ Spraymat ”(商標(biāo)名)類型并且是層疊產(chǎn)品，該層疊產(chǎn)品包括電介質(zhì)層和加熱元件，這些電介質(zhì)層由預(yù)浸潰的玻璃纖維布制成，而加熱元件通過將金屬層火焰噴涂到其中ー個(gè)電介質(zhì)層上而形成?！癝praymat”從ー開始在1950年由D.納皮爾父子有限公司(D. Napier & Sons Limited)(參照它們的GB833，675，該文獻(xiàn)涉及用于飛行器的電氣除冰或防冰設(shè)備)開發(fā)到隨后由吉?jiǎng)P恩航空有限公司使用已經(jīng)歷了很長的歷史。最近ー種由吉?jiǎng)P恩航空有限公司生產(chǎn)的用在機(jī)翼縫翼中的“ Spraymat”在陽模上形成并且包括敷設(shè)如下堆疊層該堆疊層包括(i)在高壓釜中進(jìn)行處理的預(yù)浸潰有環(huán)氧樹脂的大約10層玻璃纖維織物，(ii)導(dǎo)電金屬層(加熱元件)，使用掩模將該導(dǎo)電金屬層火焰噴涂到層疊件上，以形成加熱元件構(gòu)型，以及(iii)最后大約3層玻璃纖維織物。將接線焊接于加熱元件，以使得加熱元件能連接于飛行器的電源系統(tǒng)。然后，在高壓釜中對加熱墊進(jìn)行處理。加熱墊通常包含導(dǎo)電接地層來作為安全裝置，用以探測加熱墊的加熱元件的故障。接地層連接于飛行器接地構(gòu)件以及控制單元。如果加熱元件發(fā)生故障(例如，燒壞)，則電流將經(jīng)由接地層泄漏至飛行器接地構(gòu)件，并且控制単元能探測此種電流變化并且采取行動(dòng)來防止對于加熱墊的結(jié)構(gòu)造成熱損壞。目前，將諸如涂有鎳的碳織物之類的金屬網(wǎng)狀物或?qū)щ娍椢镉米鲗?dǎo)電層。希望提供一種改進(jìn)的加熱墊。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于防冰系統(tǒng)的電熱式加熱墊，其中
加熱墊是層疊加熱墊，并且包括若干電介質(zhì)層、加熱元件以及第ー導(dǎo)電接地層；電介質(zhì)層的至少第一電介質(zhì)層包括熱塑性材料；以及第一接地層包括沉積在所述第一電介質(zhì)層上的噴涂金屬。通過將熱塑性材料用作用于接納第一接地層的基底，可將第一接地層的金屬噴涂到電介質(zhì)層上，而無需復(fù)雜或昂貴的噴涂エ藝。與此相反，由于熱固性材料無法直接接納銅，因而不進(jìn)行將銅火焰噴涂到導(dǎo)電加熱墊的熱固環(huán)氧電介質(zhì)層上的任何嘗試。因此，本發(fā)明并不使用熱固性材料，而是使用熱塑性材料來作為用于接地層的基/ 。在當(dāng)前的實(shí)施例中，所使用的金屬是銅或銅合金。優(yōu)點(diǎn)是較為便宜。使用銅或銅 合金在噴涂時(shí)還會(huì)提供相對均勻的涂層，并且產(chǎn)生具有低電阻的接地層。這還易于在噴涂金屬時(shí)掩飾復(fù)雜形狀，并且容易適應(yīng)于所噴涂的電介質(zhì)層表面的任何高度變化。選擇具有合適玻璃轉(zhuǎn)變溫度和合適熱疲勞性能的熱塑性材料。在當(dāng)前的實(shí)施例中，使用高溫工程熱塑性材料。較佳的材料包括PEEK、PEKK、PPS、PEI或PES或者它們的混合物。這些材料能夠承受接地層的火焰噴涂，而不產(chǎn)生顯著損壞。尤其優(yōu)選PEEK和PEKK。較佳的是，所有的電介質(zhì)層都包括相同的電介質(zhì)材料。在電介質(zhì)層被加熱和壓在一起時(shí)，這優(yōu)化了電介質(zhì)層之間的層疊強(qiáng)度，并且降低各層之間界面處的分層風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前的實(shí)施例中，噴涂產(chǎn)生第一接地層，該第一接地層是多孔的并且夾在其中兩個(gè)電介質(zhì)層之間，且所述兩個(gè)電介質(zhì)層的熱塑性材料通過第一接地層層疊在一起。熱塑性材料的此種“穿透層”遷移降低接地層處發(fā)生分層的風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前的實(shí)施例中，第一接地層的噴涂金屬沉積在所述第一電介質(zhì)層的第一主表面上，并且覆蓋至少50%的第一主表面。覆蓋范圍可増大至至少60^,70%,80%或90%。覆蓋范圍的選擇取決于加熱元件的尺寸和形狀，以及使用接地層來在雷擊過程中為加熱元件和/或從加熱元件引向加熱器控制單元的連接件的嵌入端部提供屏蔽作用的所希望的程度。為了改進(jìn)雷擊過程中的屏蔽作用，較佳的是，加熱墊還可包括第二導(dǎo)電接地層，也能以與第一接地層類似的方式噴涂該第二導(dǎo)電接地層。為此，電介質(zhì)層的第二電介質(zhì)層包括熱塑性材料，且第二接地層的金屬沉積在所述第二電介質(zhì)層上。較佳的是，加熱元件定位在第一和第二接地層之間，使得以與同軸電纜的中心導(dǎo)體的屏蔽作用類似的方式屏蔽該加熱元件。電熱式防冰系統(tǒng)可包括根據(jù)本發(fā)明的電熱式加熱墊和連接件，該連接件具有第一端和第二端，該第一端嵌在加熱墊中并且電連接于加熱墊的加熱元件，而第二端遠(yuǎn)離加熱墊延伸并且連接于加熱器控制單元。防冰設(shè)備包括外部表層和根據(jù)本發(fā)明的電熱式加熱墊，其中該加熱墊與外部表層的后表面熱接觸。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種制造電熱式加熱墊的方法，該方法包括如下步驟提供多個(gè)電介質(zhì)層，這些電介質(zhì)層的至少第一電介質(zhì)層包括熱塑性材料；
將金屬火焰噴涂到所述第一電介質(zhì)層的熱塑性材料上，以形成第一導(dǎo)電接地層；形成包括加熱元件和若干電介質(zhì)層的堆疊，其中加熱元件在堆疊中通過至少ー個(gè)電介質(zhì)層與第一接地層分開；以及將堆疊的電介質(zhì)層層疊在一起。在當(dāng)前的實(shí)施例中，將銅或銅合金直接火焰噴涂到電介質(zhì)層的熱塑性材料上。如果還對加熱元件進(jìn)行火焰噴涂，則在任何情形中都需要火焰噴涂設(shè)備，用以沉積加熱元件的金屬。因此，在用于火焰噴涂加熱元件的エ廠中有專業(yè)人員和設(shè)備。此外有效的是，利用該專業(yè)人員和設(shè)備來火焰噴涂加熱墊的接地層。如果加熱元件包括火焰噴涂的銅且接地層也包括火焰噴涂的銅，這是尤其適用的?？墒褂玫谝谎谀砘鹧鎳娡考訜嵩?并且可使用第二掩模來火焰噴涂第一接地 層。同一火焰噴涂設(shè)備可在通過第一掩模噴涂金屬與通過第二掩模噴涂金屬之間轉(zhuǎn)換。這能夠快速地生產(chǎn)加熱墊的各部件。在當(dāng)前的實(shí)施例中，使用火焰噴涂槍在所述第一電介質(zhì)層上火焰噴涂第一接地層，且該火焰噴涂槍在所述第一電介質(zhì)層上通行多次，以構(gòu)建第一接地層的厚度，直到該厚度是0. Olmm-O. 05mm為止?；鹧鎳娡繕尩耐ㄐ写螖?shù)還可用于控制接地層的孔隙度。


現(xiàn)將參照附圖僅以示例的方式描述本發(fā)明的特定實(shí)施例，附圖中圖I是在機(jī)翼的前緣中具有縫翼的飛行器的示例平面圖。圖2是圖I所示機(jī)翼縫翼的機(jī)頭蒙皮的示例立體圖。圖3是用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的加熱墊的組裝過程的第一階段中電介質(zhì)層的示例立體圖。圖4是組裝過程的第二階段中的圖3所示電介質(zhì)層的示例立體圖。圖5是組裝過程的第三階段中的圖4所示電介質(zhì)層的示例立體圖。圖6是沿圖5中剖線所剖取的示例剖視圖。圖7是圖6中圓圈區(qū)域的示例放大圖。圖8是用在組裝過程中的兩個(gè)連接件的示例立體圖。圖9是在組裝圖8所示類型的連接件的組裝過程第四階段中的圖5所示電介質(zhì)層的示例立體圖。圖10是在組裝又一電介質(zhì)層之后的組裝過程第五階段中的圖9所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖11是在火焰噴涂有銅制接地層之后的組裝過程第六階段中的圖10所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖12是圖11中圓圈區(qū)域的示例放大剖視圖，并且示出接地層和接地層已噴涂在其上的電介質(zhì)層之間的界面。圖13是在圖8所示類型的連接件已連接于接地層之后的組裝過程第七階段中的圖11所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖14是在附加又一電介質(zhì)層之后的組裝過程第八階段中的圖13所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。
圖15是在附加又一電介質(zhì)層之后的組裝過程第九階段中的圖14所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖16是在火焰噴涂第二接地層之后的組裝過程第十階段中的圖15所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖17是在附加又一電介質(zhì)層和圖8所示類型的連接件之后的組裝過程第十一階段中的圖16所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖18是在加熱墊的組裝部件已層疊在一起之后的組裝過程第十二階段中的圖17所示加熱墊的示例立體圖。圖19是示出粘結(jié)于防蝕層的圖18所示加熱墊的示例立體圖。圖20是用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的加熱墊的替代組裝過程的中間階段的 示例立體圖。圖21是在替代組裝過程的隨后階段中的圖20所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖22是在替代組裝過程的隨后階段中的圖21所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖23是在替代組裝過程的隨后階段中的圖22所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖24是在替代組裝過程的隨后階段中的圖23所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖25是在替代組裝過程的隨后階段中的圖24所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖26是在替代組裝過程的隨后階段中的圖25所示部分組裝加熱墊的示例立體圖。圖27是在加熱墊的各部件層疊在一起之后的圖26所示加熱墊的示例立體圖。圖28在組裝于防蝕層時(shí)本發(fā)明第二實(shí)施例的圖27所示加熱墊的示例立體圖。圖29是替代區(qū)域溫度傳感器的示例立體圖。圖30是在組裝到圖3所示電介質(zhì)層之后的圖29所示區(qū)域溫度傳感器的示例立體圖。圖31是替代連接件的示例立體圖。圖32是又ー替代連接件的示例立體圖。圖33是示出根據(jù)本發(fā)明的加熱墊以及飛行器的電源和控制電子単元之間的連接的示意圖。盡管本發(fā)明可有各種修改和替換形式，但在附圖中示例性地示出了本發(fā)明的若干具體實(shí)施例并在這里將對它們進(jìn)行了詳細(xì)描述。然而，應(yīng)理解的是，具體實(shí)施例的附圖和詳細(xì)說明并不意圖將本發(fā)明局限于所披露的具體形式。與此相反，本發(fā)明意在涵蓋落在由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有更改、等同物以及替代。
具體實(shí)施例方式圖I是具有機(jī)翼11的飛行器I的平面圖，沿著機(jī)翼11的前(向前)緣定位有五個(gè)機(jī)翼縫翼12。每個(gè)機(jī)翼縫翼12都包含電熱防冰系統(tǒng)。圖2是圖I所示機(jī)翼縫翼12中一個(gè)的可拆卸機(jī)頭蒙皮13的示例立體圖。機(jī)頭蒙皮13的構(gòu)造總的與EP-A_1，757，519 (GKN Aerospace (吉?jiǎng)P恩航空))中的構(gòu)造相同，EP-A-1, 757，519披露了ー種機(jī)翼縫翼，該機(jī)翼縫翼具有包括機(jī)頭蒙皮的可拆卸向前部段。機(jī)頭蒙皮13包括防蝕層14和電動(dòng)加熱器2。該加熱器2包括加熱毯或加熱墊3以及連接件束4，該連接件束將加熱墊3連接于飛行器I的電源和控制電子設(shè)備。防蝕層14大體是矩形的并且具有凸出彎曲的前表面141和凹入彎曲的后表面142。前表面141的頂部1411提供飛行器機(jī)翼11的前緣。加熱墊3大體是矩形的并且具有凸出彎曲的前表面31和凹入彎曲的后表面32。凸形前表面31與防蝕層14的后表面142的形狀相適應(yīng)并且粘結(jié)于該后表面142。于是， 在加熱墊3運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱能通過傳導(dǎo)作用通向防蝕層14，從而提供防冰功能。防蝕層14是金屬的并且可由鋁(常用材料)或鈦(較昂貴，但可提供一定的功能和處理益處)。防蝕層14的重要功能是通過吸收并耗散雷電流來保護(hù)飛行器免受雷擊。可拆卸機(jī)頭蒙皮13是便利的，這是由于可從機(jī)翼縫翼12的主要部段或后部段中僅僅拆除機(jī)頭蒙皮，以使得機(jī)頭蒙皮能在受損時(shí)進(jìn)行維修或更換，或者能夠在加熱器2上執(zhí)行維護(hù)。如果發(fā)現(xiàn)加熱器2已失效，可例如通過拆下或釋放諸如螺釘之類的可釋放固定裝置來從機(jī)翼縫翼12的主要部段或后部段拆除機(jī)頭蒙皮13。然后，可對加熱器2進(jìn)行檢查和測試。如果可能的話，在原位對加熱器2進(jìn)行維修。如果不可能的話，從機(jī)頭蒙皮13的防蝕層14拆除加熱墊3，并且將新加熱器的加熱墊固定于(例如，粘結(jié)或膠合至)防蝕層14。然后，機(jī)頭蒙皮13準(zhǔn)備好回復(fù)使用。在對舊的機(jī)頭蒙皮進(jìn)行維修的同時(shí)，可將備用的新機(jī)頭蒙皮裝配于機(jī)翼縫翼12，以使飛行器保持飛行條件?，F(xiàn)在將參見圖3-19來描述用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的加熱墊的組裝過程，這些附圖以相當(dāng)示例性的方式示出加熱墊的各部件并且示出如何將這些部件組裝在一起生產(chǎn)出加熱墊，并且示出然后如何將加熱墊粘結(jié)至防蝕層。圖3-19所示的各部件是相當(dāng)示例性的。例如，關(guān)于圖3所示的電介質(zhì)層50,為了清楚起見而夸大了厚度。此外，為了清楚起見，將電介質(zhì)層的寬度和長度減小。在一特定的實(shí)施例中，電介質(zhì)層大體是矩形的，并且是具有通常在從0. 25m至Im范圍的寬度和通常在從Im至4m范圍的長度的板。在使用中，板的寬度通常圍繞在機(jī)翼前緣處翼弦的周圍，而板的長度通常沿著機(jī)翼的翼展延伸。電介質(zhì)板(電介質(zhì)層)通常還具有0. 05mm至2mm的厚度。電介質(zhì)層50由高溫工程熱塑性材料或者浸潰有高溫工程熱塑性材料的強(qiáng)化材料(例如玻璃纖維)制成。從高溫工程熱塑性材料的類別中，我們當(dāng)前使用PEEK (聚醚醚酮)，PEKK (聚醚酮酮)，PPS (聚苯硫醚)，PEI (聚醚酰亞胺)或PES (聚醚砜)或它們的混合物?；趯τ诤线m玻璃轉(zhuǎn)變溫度和合適熱疲勞性能的需求來選擇這些材料。PEEK和PEKK是尤其較佳的，這是由于PEEK具有所需的機(jī)械性能并且尤其易于接受火焰噴涂金屬涂層，而PEKK具有類似的特性，但更易于粘結(jié)于金屬材料。加熱墊的其它部件(之后進(jìn)行描述)各自選擇成由與電介質(zhì)層50的材料相同或者兼容的材料制成，從而當(dāng)在組裝過程結(jié)束時(shí)將各部件層疊在一起吋，各部件能融合或熔化在一起使得加熱墊成一體。這意味著，加熱墊的各層疊部件不會(huì)彼此分層。由于離散層之間不存在不連續(xù)性，從而在相鄰基底層之間的(成形件)界面處不會(huì)產(chǎn)生裂縫，并且這改進(jìn)了加熱墊的抗疲勞性。圖3示出了已敷設(shè)在電介質(zhì)基底層50的上部主表面502上的加熱元件501的軌道。加熱元件501從第一端子503延伸到第二端子504。加熱元件501在圖3中示作具有簡易“C”形。實(shí)際上，加熱元件501可具有更復(fù)雜的形狀，例如從第一端子503至第二端子504反復(fù)曲折(Z字形)的形狀。為了清楚地示出視圖，加熱元件501在圖3中示作具有簡易形狀。電介質(zhì)層50具有四個(gè)通孔505，這些通孔從上部主表面502貫穿延伸至下部主表面506 (參見圖5)。使用掩模來將加熱元件501的軌道火焰噴涂到電介質(zhì)層50的上部主表面502上，使得軌道從第一端子503行進(jìn)至第二端子504。加熱元件501由諸如銅之類的電阻金屬或者諸如銅錳合金之類的金屬合金制成?；鹧鎳娡炕蛉廴诮饘賴娡渴强勺匪菰S多年的沿用許久的技術(shù)，例如追溯至GB-833，675(D.納皮爾父子有限公司(D. Napier & Sons Limited))，其涉及對用于飛行器的電除冰或防冰設(shè)備的各個(gè)金屬層進(jìn)行熔融金屬噴涂，并且讀者可參考本文通過參見的方式所引入的GB-833，675。執(zhí)行噴涂，使得加熱元件501多孔，且孔隙度取決于噴槍經(jīng)過的次數(shù)以及形成加熱元件501的金屬涂層的厚度。一種合適的噴槍是由英國中西部達(dá)德利的金屬噴鍍有限公司(Metallisation Limited of Dudley)生產(chǎn)的Mark66E-Man連同其相關(guān)的控制設(shè)備。在對加熱元件501進(jìn)行火焰噴涂之前，形成通孔505。每個(gè)孔通常具有3. 5mm的直徑，但直徑可在從Imm至6mm的范圍，較佳地在2至5mm的范圍內(nèi)，或者在3至4mm的范圍。在火焰噴涂過程中，將加熱元件501的其中ー些材料向下噴涂到第一和第二端子503、504處的兩個(gè)孔505中。圖4中示出組裝過程的下ー階段。掩模用于將區(qū)域溫度傳感器507火焰噴涂到上部主表面502上。因此，溫度傳感器507存在干與加熱元件501相同的基底層上。溫度傳感器507的軌道從第一端子508延伸到第二端子509。端子508、509中的每個(gè)位于相應(yīng)的通孔505處。在火焰噴涂過程中，將溫度傳感器507的其中ー些材料向下噴涂到端子508、509處的兩個(gè)孔505中。區(qū)域溫度傳感器507用作控制回路的一部分，從而為用于加熱器2的控制單元提供溫度控制和防熱損信息。溫度傳感器507是電阻溫度裝置(RTD)傳感器?；鹧鎳娡糠笤O(shè)具有合適電阻溫度系數(shù)的導(dǎo)電金屬軌道。盡管具有高電阻溫度系數(shù)的任何金屬都可使用，只要該金屬適合于通過火焰噴涂エ藝來施加即可，但合適的金屬包括鎳和鎳基合金。導(dǎo)電金屬涂層可用于形成從第一端子508至第二端子509的整個(gè)溫度傳感器507?；蛘撸鐖D4所示，可火焰噴涂具有合適電阻溫度系數(shù)的導(dǎo)電金屬涂層，從而形成位于傳感器507的軌道上的兩個(gè)中間邊界5011之間的傳感器頭部5010。引導(dǎo)件5012從邊界5011火焰噴涂至端子508、509，從而將傳感器頭部5010連接于端子508、509。引導(dǎo)件5012可以是諸如銅之類的導(dǎo)電金屬。圖5中示出組裝過程的下ー階段。該階段包括將電介質(zhì)層50翻轉(zhuǎn)，使得下部主表面506面向上。然后，使用掩模來噴涂導(dǎo)電金屬(例如，銅)或合金，以形成圍繞通孔505的端子或接觸墊5013。在此種火焰噴涂過程中，端子5013的其中ー些材料對每個(gè)通孔505的孔腔進(jìn)行涂覆。這在圖6中更清楚地示出，圖6是沿圖5中剖線所剖取的剖視圖。加熱元件501在圖6中示作具有大體柱形突部5014，該柱形突部從主表面502延伸到通孔505中，并且在通孔505內(nèi)部形成徑向外涂層。端子5013在圖6中示作具有大體柱形突部5015，該柱形突部從主表面506延伸到通孔505中，并且形成通孔505的徑向內(nèi)涂層。在圖6中，涂覆材料的柱形突部5015示作使孔505保留具有通孔腔5016。如果端子5013的涂覆厚度及其突部5015足夠厚，和/或如果通孔505的直徑足夠小，則突部5015會(huì)堵塞或阻塞通孔505的徑向內(nèi)部，從而形成中心塞件。在這些情形下，在施加兩個(gè)涂層501、5013之后，不再存在通孔腔5016。如圖6所示，涂覆突部5014的自由端5017延伸超過涂覆突部5015的自由端5018。因此，突部5014與孔505內(nèi)的突部5015交迭。自由端5017圖示為停止在未達(dá)到主表面506的位置處，但該自由端可以基本上延伸至主表面506，甚至有時(shí)稍稍延伸到主表面506上。
例如，如果形成電介質(zhì)層50的電介質(zhì)材料板定位在金屬噴涂機(jī)的工作臺上，并且材料板在火焰噴涂過程中振動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生此種情形。此種振動(dòng)會(huì)便于產(chǎn)生“貫穿鍍覆”效應(yīng)，其中，經(jīng)噴涂的金屬一直穿過孔505，并且稍稍繼續(xù)，從而對圍繞孔505的遠(yuǎn)側(cè)表面506進(jìn)行涂覆。類似地，端子5013的涂覆突部5015圖示為所具有的自由端5018停止在未達(dá)主表面502的位置處?；鹧鎳娡炕蚱渌鼞?yīng)用エ藝能設(shè)置成確保自由端5018基本上延伸至主表面502，或者可甚至環(huán)繞地延伸到主表面502的與通孔505鄰近的一部分上。當(dāng)然，在這些情形下，加熱元件501會(huì)置于自由端5018和主表面502之間。由于自由端5017和自由端5018之間的交迭，因而在主表面502和主表面506之間存在連續(xù)導(dǎo)電路徑。這適合于使從兩個(gè)端部經(jīng)受“噴鍍”的每個(gè)通孔505形成連續(xù)直通連接。為了實(shí)現(xiàn)令人滿意的直通連接，有益的是，使電介質(zhì)層具有在0. 05mm至2mm范圍內(nèi)的厚度。圖7是圖6所示圓圈區(qū)域的放大視圖，并且示出形成突部5014、5015的兩個(gè)涂層之間的交迭部?；鹧鎳娡慨a(chǎn)生ー涂層，該涂層具有平均直徑通常在30-150微米之間的顆粒。此外，每個(gè)涂層5014、5015形成微孔導(dǎo)體。在突部5014和突部5015之間的界面處的涂層顆粒緊密接觸，從而在加熱元件501和端子5013之間形成良好的電連接。圖8示出兩個(gè)連接件41、42，這兩個(gè)連接件構(gòu)成圖2所示連接件束4的一部分，并且用于將加熱墊3電連接于飛行器I的電源和控制電子単元6 (參見圖33)。每個(gè)連接件41、42都包括電介質(zhì)基底層411、421，該電介質(zhì)基底層是具有連接件為執(zhí)行其連接功能所需要長度的帯。每個(gè)基底層411、421由高溫工程熱塑性材料制成，該高溫工程熱塑性材料與加熱器2的其它部件、電介質(zhì)層以及連接件的材料相同或兼容，從而當(dāng)組裝過程結(jié)束時(shí)，加熱器的各部件層疊在一起，且基底層411、421令人滿意地?cái)U(kuò)散到相鄰的電介質(zhì)層和/或連接件中，使得加熱器的各部件形成令人滿意的一體単元，而無需使用膠合劑來將電介質(zhì)基底層和連接件連接在一起。因此，用于電介質(zhì)基底層411或421的當(dāng)前較佳材料是PPS、PEI、PEKK以及PES。在這些材料中，我們目前尤其優(yōu)選PEKK或PEEK。這些材料具體的優(yōu)良之處在于，確保加熱器2的各部件熔化或粘結(jié)在一起，以變?yōu)橐惑w并且不會(huì)分層。較佳的是，每個(gè)基底層411、421由與其它部件相同的熱塑性材料制成，因?yàn)樵趯崴苄圆牧霞訜嶂疗淙埸c(diǎn)以上并且將壓カ施加于經(jīng)組裝部件的堆疊時(shí)，這有助于確保經(jīng)組裝部件的堆疊彼此擴(kuò)散或融合以形成一體單元。如果每個(gè)基底層411、421的材料并不與其它部件的材料相同，而是僅僅與其它部件的材料兼容，則能夠通過選擇基底層411、421的熱塑性來實(shí)現(xiàn)此種兼容性，從而在層疊過程中，無需使用粘合劑就可將基底層粘結(jié)于堆疊中其它部件的熱塑性材料。當(dāng)將經(jīng)組裝部件的堆疊加熱至其中一個(gè)抵接材料的熔點(diǎn)之上時(shí)，通過使ー種熱塑性材料(例如，PEEK)熔化到而不擴(kuò)散到另ー種熱塑性材料(例如，PEKK)中來將此種不同但兼容的材料在每個(gè)界面處彼此粘結(jié)。在切割電介質(zhì)材料板來形成條狀基底層411、421之后，使用掩模來將導(dǎo)電金屬 (例如，銅)或金屬合金火焰噴涂到主表面412、422上，從而敷設(shè)動(dòng)カ或信號軌道。在連接件41的情形中，動(dòng)カ軌道413沿電介質(zhì)帶411的縱向方向敷設(shè)，并且終止在連接件41的端部415處的端子414中。在連接件42的情形中，使用火焰噴涂來敷設(shè)兩個(gè)大體平行的信號軌道423，并且每個(gè)信號軌道終止在連接件42的端部425處的端子424中。軌道413、423中每個(gè)的另一端可以以任何合適的方式終止，用以連接于電源和控制電子單元6。圖9示出組裝過程的下ー階段。在這ー階段，圖5所示的電介質(zhì)層50組裝有兩個(gè)連接件41個(gè)和單個(gè)連接件42。如圖9所示，這三個(gè)連接件41、42定位成使得它們的端子414、424面向下朝向電介質(zhì)層50的端子5013。然后，端子414、424熔焊或軟釬焊至端子5013。于是，這兩個(gè)連接件41連接于加熱元件501的端部，使得加熱元件501能經(jīng)由連接件41而由電源和控制電子単元6供電。溫度傳感器507的端部經(jīng)由連接件42連接于電源和控制電子単元6。圖10示出組裝過程的下ー階段。圖9所示的部分組裝加熱墊具有又ー電介質(zhì)層51,該又ー電介質(zhì)層51定位在電介質(zhì)層50的主表面506上。電介質(zhì)層50、51由相同的材料制成，例如PEEK或PEKK。雖然在圖10中，電介質(zhì)層51并不覆蓋連接件41、42的端部415、425，但是該電介質(zhì)層能設(shè)置成覆蓋這些端部，使得電介質(zhì)層51大體具有與電介質(zhì)層50相同的尺寸和形狀。在組裝過程結(jié)尾的層疊過程中，電介質(zhì)材料在端部415、425處的増大厚度會(huì)由于層疊過程中施加的熱量和壓カ而至少部分地?cái)U(kuò)散或散開。此外，在完成的加熱墊3中，如果由于電介質(zhì)材料存在増大厚度使得完工產(chǎn)品(層疊產(chǎn)品)在某些位置一定程度上局部略厚，并沒有關(guān)系。圖11中示出組裝過程的下ー階段。在這ー階段，將接地層71火焰噴涂到圖10所示部分組裝加熱墊的電介質(zhì)層51的上部主表面511上。接地層包括火焰噴涂的銅或銅合金，并且通常是0. 05mm厚，但厚度可在從0. Olmm至0. 5mm的范圍或者在從0. 03mm至0. 2mm的范圍?？筛鶕?jù)需要的導(dǎo)電性來選擇實(shí)際厚度。接地層71的目的是探測由加熱元件501中加熱器故障而產(chǎn)生的故障電流。例如，故障可以是諸如加熱器燒壞之類的損壞。接地層71連接于飛行器接地構(gòu)件143 (參見圖19)以及電源和控制電子単元6，使得控制電子単元6在故障發(fā)生時(shí)探測電流變化。圖12是圖11中圓圈區(qū)域的放大剖視圖，并且示出接地層71和接地層已噴涂在其上的電介質(zhì)層51之間的界面。接地層71的顆粒是微多孔的，從而在層疊過程的加熱和加壓過程中，相鄰電介質(zhì)層的熱塑性材料會(huì)穿過或遷移通過接地層，作為賦予加熱墊3—體結(jié)構(gòu)的部分。此種遷移通過箭頭711來指示，該箭頭711示出接地層71的顆粒712之間的遷移路徑。注意到，在圖12中，為了清楚起見，僅僅 標(biāo)出其中一些顆粒712。顆粒712在噴涂作用下隨機(jī)定位并且具有隨機(jī)尺寸范圍，其中平均直徑通常在30-150 的范圍。圖13中示出組裝過程的下ー階段。在這ー階段，與連接件41相同的連接件43電連接于圖11所示部分組裝加熱墊的接地層71。該連接件43在其底面上具有軌道433，該軌道終止在端子處，而該端子熔焊或軟釬焊于接地層71。于是，接地層71經(jīng)由連接件43電連接于電源和控制電子単元6。圖14中示出組裝過程的下ー階段。電介質(zhì)層52敷設(shè)在圖13所示部分組裝加熱墊的接地層71的頂部。電介質(zhì)層52由與電介質(zhì)層50、51相同的材料制成。該電介質(zhì)層52示作在連接件43的區(qū)域中具有切ロ。然而，電介質(zhì)層52可以具有與電介質(zhì)層50相同的尺寸和形狀，從而該電介質(zhì)層會(huì)覆蓋連接件43的端部435。圖15中示出組裝過程的下ー階段。將圖14所示的部分組裝加熱墊倒置，并且將又ー電介質(zhì)層53定位在電介質(zhì)層50的主表面502上。電介質(zhì)層53具有與電介質(zhì)層50相同的尺寸和形狀，并且由與其它電介質(zhì)層50、51和52相同的材料制成。在圖15中，可觀察到連接件41的軌道413、連接件42的軌道423以及連接件43的軌道433。圖16中示出組裝過程的下ー階段。在這ー階段，圖15所示的部分組裝加熱墊具有第二接地層72，該第二接地層72火焰噴涂到電介質(zhì)層53的暴露的主表面531上。第二接地層72的特性與第一接地層71的特性相同。具體地說，接地層71、72較佳地應(yīng)是火焰嗔涂的銅。圖17中示出組裝過程的下ー階段。在這ー階段，又ー電介質(zhì)層54定位在圖16所示部分組裝加熱墊的接地層72的頂部。電介質(zhì)層54由與其它電介質(zhì)層50、51、52、53相同的材料制成。連接件44大體與連接件41相同，并且在圖17中的下表面上具有軌道，該軌道引向連接件44的端部445處的端子。連接件44的該端子通過熔焊或軟釬焊而電連接于第二接地層72，從而在接地層72以及電源和控制電子單元6之間建立電連接件?？偠灾?，連接件41、42、43、44包括在圖2中示例性示出的連接件束4。在圖17中，電介質(zhì)層54示作在連接件44的端部445周圍具有切ロ。電介質(zhì)層54可替代地省略缺ロ，使得該電介質(zhì)層54具有與下置電介質(zhì)層53相同的矩形形狀和尺寸。這意味著電介質(zhì)層54會(huì)覆蓋連接件44的端部445。這會(huì)致使在層疊之后、加熱墊在端部445附近的厚度略有局部増大。在疊置電介質(zhì)層的過程中，強(qiáng)化材料可包括在加熱墊的各部件的堆疊中。強(qiáng)化材料可以是纖維質(zhì)的，強(qiáng)化材料的示例包括玻璃纖維，例如作為單向帶或者織造纖維，且該強(qiáng)化材料在層疊過程中會(huì)滲透到相鄰的熱塑性電介質(zhì)層。任何強(qiáng)化需要是不導(dǎo)電的，從而保持由電介質(zhì)層所提供的絕緣作用。此外，應(yīng)將強(qiáng)化材料選擇得盡可能薄。在圖17中，加熱墊3的所有部件都就位來準(zhǔn)備好層疊在一起。在圖18中示例性地示出層疊過程。將熱量和壓カ施加于部件的堆疊，以使層疊件堅(jiān)固成一體結(jié)構(gòu)。結(jié)果是電介質(zhì)層和連接件的嵌入端部彼此擴(kuò)散，且電介質(zhì)層和連接件的端部融合或熔化在一起而成一體，并且電介質(zhì)層和連接件的嵌入端部都由相同或兼容的工程熱塑性材料制成。于是，各電介質(zhì)層和連接件的各端部不會(huì)由于在界面處存在不連續(xù)性而分層，此種不連續(xù)性由于不兼容并且不與相鄰熱塑性材料融合的熱塑性材料所導(dǎo)致。在層疊過程中，連接件的嵌入端部有效地變?yōu)榧訜釅|的一部分?？墒褂脗鹘y(tǒng)的高壓釜、熱壓機(jī)或者大型層壓機(jī)來執(zhí)行層疊。此種機(jī)器可用于在施加壓カ的同時(shí)將各部件的堆疊加熱至熱塑性材料的熔點(diǎn)以上，以堅(jiān)固層疊件。如果強(qiáng)化材料存在于各部件的堆疊中，則層疊過程的壓カ將強(qiáng)化材料壓到相鄰層的熱塑性材料中，以形成強(qiáng)化熱塑性層疊件。如果強(qiáng)化材料是織造纖維，則應(yīng)采取措施來確保在編織和精整過程中施加于該織造纖維的處理與在400° C量級上的層疊溫度兼容。層疊過程意圖最小化或消除所得到層疊件中的不連續(xù)性。呈具有連接件束4的嵌入端部的加熱墊3形式的完工產(chǎn)品具有一體結(jié)構(gòu)，該一體結(jié)構(gòu)在加熱使能夠經(jīng)受大體均勻 的膨脹。這減小加熱墊3上的熱機(jī)械應(yīng)力。ー個(gè)重要的考慮是，熱機(jī)械應(yīng)カ大于加熱墊3在安裝于飛行器I中時(shí)經(jīng)受的空氣動(dòng)力學(xué)應(yīng)力。在傳統(tǒng)的層疊產(chǎn)品中，使用膠合劑，而膠合劑是在層疊件的相鄰層之間界面處的弱點(diǎn)。在電介質(zhì)層在層疊件中膠合在一起的傳統(tǒng)加熱器中，膠合界面是疲勞載荷下會(huì)發(fā)生分層的位置。如圖18所示的本發(fā)明第一實(shí)施例的加熱墊的優(yōu)點(diǎn)是不含膠合剤。確切地說，不便用膠合劑來將電介質(zhì)層和連接件的嵌入端部層疊在一起。圖19示出如何將加熱墊13向上提供給防蝕層14的后表面142。使用合適的粘合劑來將加熱墊3的前表面31膠合或粘結(jié)于防蝕層14的后表面142。為了便于說明，在圖19中，加熱墊3和防蝕層14示作是平坦的。在如圖2所示的實(shí)際代表性安裝中，前表面31凸出彎曲，而后表面142相對應(yīng)地凹入彎曲。加熱墊3類似于ー較大板，該板相對于其厚度相當(dāng)長且寬，因此加熱墊3是撓性的并且可易于彎曲來適應(yīng)防蝕層14的后表面142的形狀。當(dāng)將加熱墊3安裝在防蝕層14的后面之后，并且當(dāng)機(jī)頭蒙面13裝配到飛行器I上時(shí)，連接件41、42、43和44 (共同地形成連接件束4)可連接于飛行器I的電源和控制電子単元6。因此，加熱器3現(xiàn)在準(zhǔn)備好使用。在參見圖3-19的上述加熱墊的第一實(shí)施例中，加熱墊包含兩個(gè)接地層(接地層71和接地層72)。當(dāng)飛行器I受到防蝕層14上的雷擊時(shí)，極短時(shí)間內(nèi)的極大直流電(例如，200000安培)通過防蝕層14耗散至飛行器接地構(gòu)件143。在雷擊過程中在防蝕層中流動(dòng)的極大電流會(huì)由于電磁耦合而在任何下置平行導(dǎo)體中感應(yīng)出電流。這些平行導(dǎo)體包括加熱元件501和溫度傳感器507。如果加熱元件501和溫度傳感器507并未適當(dāng)?shù)仄帘坞姶篷詈?，則在該加熱元件和溫度傳感器中感應(yīng)出的電流會(huì)在1000安培的量級上，且該電流會(huì)沿著連接件束4通向電源和控制電子単元6。結(jié)果是會(huì)在電源和控制電子単元6中產(chǎn)生電流浪涌，而電源和控制電子単元僅僅設(shè)計(jì)成應(yīng)付10安培量級上的電流。由于電流浪涌會(huì)損壞単元6內(nèi)部的電子器件，因而電流浪涌會(huì)是不希望的。 對于具有單個(gè)接地層的傳統(tǒng)加熱墊來說，在接地層中會(huì)感應(yīng)出ー些電流，且這些電流會(huì)通向飛行器接地構(gòu)件。
在參見圖3-19的本發(fā)明第一實(shí)施例的加熱墊3中，該加熱墊3包含兩個(gè)接地層71和72。這些接地層71、72定位在加熱元件501和溫度傳感器507的上方和下方，使得加熱元件501和溫度傳感器507由兩個(gè)接地層71、72“電磁屏蔽”。此種屏蔽相當(dāng)類似于線纜中的同軸屏蔽概念。接地層通常具有低電阻。由于兩個(gè)接地層夾有易損加熱元件、溫度傳感器507以及連接件束4的連接于加熱元件501和溫度傳感器507的嵌入端部，因而這兩個(gè)接地層屏蔽這些部件，且在雷擊過程中感應(yīng)出的電流較佳地在兩個(gè)接地層71、72中感應(yīng)出并且通向飛行器接地構(gòu)件143。在加熱元件501、溫度傳感器507以及從加熱元件501和溫度傳感器507引出的連接件束的嵌入端部中感應(yīng)出銳減電流，由此降低使電源和控制電子単元6中電子儀器損壞的風(fēng)險(xiǎn)。現(xiàn)在在一替代構(gòu)建過程中進(jìn)行描述。確切地說，圖20-28示出用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的加熱墊的替代組裝過程的相關(guān)方面。圖20-28僅僅示出構(gòu)建過程中與參照本發(fā)明第一實(shí)施例的圖3-19中示出的各方面不同的那些方面。
因此，在圖20中，第二實(shí)施例采用第一實(shí)施例中圖4所示的電介質(zhì)層50并且將其倒置，然后將接地層73火焰噴涂到電介質(zhì)層50的主表面506上，使得接地層73具有與接地層71相同的特性。然后，在第二實(shí)施例的此種替代組裝過程的下ー階段，將電介質(zhì)層55定位在接地層73的頂部(參見圖21)。電介質(zhì)層55由與電介質(zhì)層50相同的材料制成。連接件45 (與第一實(shí)施例的連接件43相對應(yīng))電連接于接地層73。雖然該電介質(zhì)層55在連接件45的端部455周圍具有切ロ，但可省略該切ロ且電介質(zhì)層55可具有與電介質(zhì)層50相同的尺寸和形狀，使得電介質(zhì)層55覆蓋端部455。圖22中示出第二實(shí)施例的組裝過程的下ー階段。電介質(zhì)層50的通孔505延伸通過接地層73和電介質(zhì)層55。然后，將端子或接觸墊5513火焰噴涂到電介質(zhì)層55的上部主表面552上，且第二實(shí)施例的端子5513具有與第一實(shí)施例的端子5013相同的特性。圖23中示出組裝過程的下ー階段。在該階段，圖22所示的部分組裝加熱墊具有又ー電介質(zhì)層56,該又ー電介質(zhì)層56定位在電介質(zhì)層55的頂部。兩個(gè)連接件46 (與第一實(shí)施例的兩個(gè)連接件41相對應(yīng))和連接件47 (與第一實(shí)施例的連接件42相對應(yīng))使它們的端部465、475與端子5513電接觸。將第二接地層74火焰噴涂到電介質(zhì)層56上，且該第ニ接地層74具有與第一實(shí)施例的第二接地層72相對應(yīng)的特性。在圖23中，電介質(zhì)層56并不覆蓋連接件46、47的端部465、475。該電介質(zhì)層替代地可設(shè)置成覆蓋端部465、475，并且這會(huì)在完工產(chǎn)品(第二實(shí)施例的層疊加熱墊)中使加熱墊局部略微增大厚度。圖24中示出第二實(shí)施例的組裝過程的下ー階段。將電介質(zhì)層57定位在第二接地層74的頂部。連接件48 (與第一實(shí)施例的連接件44相對應(yīng))具有電連接于第二接地層74的端部485。該電介質(zhì)層57示作在端部485周圍具有切ロ?？墒÷栽撉啸?，且電介質(zhì)層57可在端部485上延伸。圖25中示出組裝過程的下ー階段。使又ー電介質(zhì)層58與電介質(zhì)層50的主表面502接觸，使得該又ー電介質(zhì)層覆蓋加熱元件501和區(qū)域溫度傳感器507。結(jié)果示于圖26中。在圖26中，加熱墊3的所有部件以及連接件45、46、47、48的嵌入端部都就位并準(zhǔn)備好
層疊在一起。
將熱量和壓カ施加于圖26所示的部件堆疊，以產(chǎn)生圖27所示的加熱墊3的一體層疊件。所有的電介質(zhì)層50、55、56、57、58都由相同的或兼容的高溫工程熱塑性材料(根據(jù)第一實(shí)施例中的材料)，且由此在層疊過程中熔化在一起。在需要的情形下，熱塑性材料流過多孔接地層73、74，并且流過多孔加熱元件501和多孔溫度傳感器507。由于熱塑性材料在圖26所示堆疊部件之間界面處融合或熔化在一起，因而界面基本上消失，由此在完工產(chǎn)品(第二實(shí)施例的加熱墊3)中實(shí)際上并不存在界面中斷。中斷是不希望的，因?yàn)樗鼈兂蔀槌霈F(xiàn)裂紋開裂的部位，而這些部位是具有潛在的結(jié)構(gòu)或疲勞缺點(diǎn)的部位。從完工產(chǎn)品(層疊加熱墊3)中基本上消除中斷會(huì)生產(chǎn)出更耐用的加熱墊。然后，如圖28所示，第二實(shí)施例(圖27)的加熱墊使其前表面31粘合地粘結(jié)于防蝕層14的后表面142。連接件45、46、47、48共同形成連接件束4，該連接件束用于將加熱墊3電連接于電源和控制電子単元6。
在該第二實(shí)施例中，兩個(gè)接地層(接地層73、74)相對于加熱元件501和溫度傳感器507具有與第一實(shí)施例的兩個(gè)接地層(接地層71、72)相比不同的位置。在該第二實(shí)施例中，加熱元件501和溫度傳感器507并不夾在兩個(gè)接地層73、74之間。反而，這兩個(gè)接地層73、74定位在加熱元件501和溫度傳感器507遠(yuǎn)離防蝕層14的ー側(cè)上。換言之，加熱元件501和溫度傳感器507夾在(i)防蝕層14和(ii)兩個(gè)接地層73、74之間。與僅僅具有單個(gè)接地層的加熱器相比，第二實(shí)施例的兩個(gè)接地層73、74提供對于雷擊的改進(jìn)防護(hù)，以免雷擊在加熱兀件501、溫度傳感器507以及從加熱兀件501和溫度傳感器507引出的連接件束4的嵌入端部中感應(yīng)出過大電流。然而，此種防護(hù)沒有第一實(shí)施例的兩個(gè)接地層的構(gòu)造所提供的防護(hù)有效，這是由于在第一實(shí)施例中，兩個(gè)接地層71、72夾有加熱元件501和溫度傳感器507，由此為加熱元件501和溫度傳感器507提供ー種類型的“同軸屏蔽”。圖29和30示出替代區(qū)域溫度傳感器。在圖29中，區(qū)域溫度傳感器507定位在與電介質(zhì)層50分開的載體5019上。載體5019具有比電介質(zhì)層50小的寬度和長度，但較佳地由與電介質(zhì)層50相同的高溫工程熱塑性材料制成。替代地但非那么期望，載體5019由與加熱墊3的電介質(zhì)層50和其它部件兼容的高溫工程熱塑性材料制成，并且在層疊過程中，該載體會(huì)與加熱墊3的該電介質(zhì)層和其它部件熔合。用于載體5019的當(dāng)前較佳材料包括PPS、PEI、PEKK、PEEK以及PES。在這些材料中，PEKK和PEEK是尤其較佳的。圖29還示出溫度傳感器507如何可選地部分封裝在封裝層5020內(nèi)，該封裝層5020由與載體5019相同的材料制成。在圖29的點(diǎn)劃線中示出封裝層5020。當(dāng)封裝層5020定位在載體5019上時(shí)，該封裝層5020覆蓋傳感器頭部5010的所有部分和引導(dǎo)件5012的相鄰第一部分。將區(qū)域溫度傳感器507火焰噴涂到載體5019的上部主表面50191上。溫度傳感器507的火焰噴涂致使溫度傳感器的第一和第二端子508、509定位在載體層5019的通孔5021周圍。然后，如圖30所示，載體5019定位在圖3所示的電介質(zhì)層50上。此種定位使得載體5019的通孔5021與電介質(zhì)層50的相關(guān)通孔505對準(zhǔn)。用于生產(chǎn)加熱墊的制造過程的其它方面與參見圖3-19所描述的第一實(shí)施例或者參見圖20-28所描述的第二實(shí)施例相同。圖31是示出作為圖8所示連接件41的變型的連接件49。關(guān)于連接件49，該連接件49使用與圖8所示連接件41相同的電介質(zhì)基底層411、主表面412、動(dòng)カ軌道413、端子414以及端部415。不同之處在干，圖31所示的連接件49附加地包括封裝層491，該封裝層由與電介質(zhì)基底層411相同或兼容的高溫工程熱塑性材料制成。封裝層491停止在主表面412的位置492處，留下暴露的端子414和動(dòng)カ軌道413的相鄰較短長度。連接件49可用于更換第一實(shí)施例的連接件41、43和44或者第二實(shí)施例的連接件45、46和48。選擇連接件49的位置492，使得封裝層491的端部493平接于但并不進(jìn)入加熱墊3的層疊部件。當(dāng)生產(chǎn)連接件49時(shí)，將熱量和壓カ施加于各層411、491，使得各層融合或熔化在一起以形成層疊結(jié)構(gòu)。然而，由于封裝層491并不滲入加熱墊3的層疊部件，可將封裝層491的材料改變 成例如噴涂的防護(hù)膜。由于封裝層491的材料不會(huì)滲入形成加熱墊3的部件堆疊，因而噴涂膜的材料性質(zhì)尤其不會(huì)對加熱墊3的各部件層疊在一起造成影響。圖32示出又一替代連接件41A，該連接件大體與圖8所示的連接件41相同，除了金屬(例如，銅)塞件416附連(例如，通過熔焊或軟釬焊)于圖8所示的端子414，由此產(chǎn)生作為圖8所示連接件41變型的連接件41A。塞件416在圖32中示作具有圓形基部4161和圓形上部4162，該圓形上部具有比基部4162小的直徑。將上部4162的直徑較佳地設(shè)定為與圖3所示孔505的直徑相同。因此，在圖9所示的變型中，當(dāng)連接件41A更換連接件41時(shí)，塞件416的上部4162將突入并便利地嵌套在電介質(zhì)層50的相對應(yīng)通孔505內(nèi)部。圖33是加熱墊3以及電源和控制電子單元6之間的連接的示意圖。本發(fā)明的加熱墊可包含在飛行器中在飛行過程中易于形成冰的任何(例如，前向)表面中。例如，作為將加熱墊包含在機(jī)翼前緣中的替代包括將該加熱墊包含在安定翼或尾翼的前緣中，或者包含在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣ロ處，或者包含在尾翼襟翼中以防止在襟翼展開時(shí)在襟翼上形成冰，或者包含在副翼中。在上述第一和第二實(shí)施例中，在將加熱墊3附連于防蝕層14之前，獨(dú)立地組裝該加熱墊，然后層疊該加熱墊。替代方案是從防蝕層14開始，然后將加熱墊的各部件以及連接件按序堆疊在防蝕層上。第一部件能粘結(jié)于防蝕層。然后，當(dāng)各部件的完整堆疊已組裝到第一部件上時(shí)，可將熱量和壓カ施加于各部件和防蝕層，從而將加熱墊的各部件以及連接件在防蝕層上就地層置在一起。已描述了用于防冰系統(tǒng)的電熱式加熱墊3的第一和第二實(shí)施例，其中加熱墊3是層疊加熱墊并且包括電介質(zhì)層50-58、加熱兀件501和第一導(dǎo)電接地層71-74 ;電介質(zhì)層的至少第一電介質(zhì)層包括熱塑性材料；以及第一接地層71-74包括沉積在所述第一電介質(zhì)層
50、51、53、56上的噴涂金屬。還描述了一種制造加熱墊3的第一和第二實(shí)施例的方法，包括如下步驟提供多個(gè)電介質(zhì)層50-58，這些電介質(zhì)層的至少第一電介質(zhì)層包括熱塑性材料；將金屬火焰噴涂到所述第一電介質(zhì)層50、51、53、56的熱塑性材料上，以形成第一導(dǎo)電接地層71-74 ;形成包括電介質(zhì)層50-58和加熱元件501的堆疊，其中加熱元件501在堆疊中通過電介質(zhì)層50、
51、53、55、56中的至少ー個(gè)與第一接地層71-74分開；以及將堆疊的電介質(zhì)層50-58層疊在一起。 ·
權(quán)利要求
1.一種用于防冰系統(tǒng)的電熱式加熱墊，其中 所述加熱墊是層疊加熱墊，并且包括若干電介質(zhì)層、加熱元件以及第一導(dǎo)電接地層； 所述電介質(zhì)層的至少第一電介質(zhì)層包括熱塑性材料；以及 所述第一接地層包括沉積在所述第一電介質(zhì)層上的噴涂金屬。
2.如權(quán)利要求I所述的電熱式加熱墊，其特征在于，所述金屬是銅或銅合金。
3.如權(quán)利要求I或2所述的電熱式加熱墊，其特征在于，所述熱塑性材料包括PEEK、PEKK, PPS、PEI或PES或者它們的混合物。
4.如權(quán)利要求I或2所述的電熱式加熱墊，其特征在于，所述熱塑性材料包括PEEK、PEKK或者它們的混合物。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電熱式加熱墊，其特征在于，每個(gè)電介質(zhì)層都包括所述熱塑性材料。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電熱式加熱墊，其特征在于，所述第一接地層是多孔的并且夾在其中兩個(gè)電介質(zhì)層之間，且所述兩個(gè)電介質(zhì)層的熱塑性材料通過所述第一接地層層疊在一起。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電熱式加熱墊，其特征在于，所述第一接地層的噴涂金屬包括具有30 μ m-150 μ m的平均直徑的顆粒。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電熱式加熱墊，其特征在于，所述第一接地層的噴涂金屬具有O. Olmm-O. 5mm的厚度。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電熱式加熱墊，其特征在于，所述第一接地層的噴涂金屬沉積在所述第一電介質(zhì)層的第一主表面上，并且覆蓋至少50%的第一主表面。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電熱式加熱墊，其特征在于，還包括第二導(dǎo)電接地層，所述電介質(zhì)層的第二電介質(zhì)層包括熱塑性材料，且所述第二接地層包括沉積在所述第二電介質(zhì)層上的噴涂金屬。
11.如權(quán)利要求10所述的電熱式加熱墊，其特征在于，所述加熱元件定位在所述第一和第二接地層之間。
12.—種電熱式加熱器，所述電熱式加熱器包括如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電熱式加熱墊以及至少一個(gè)連接件，所述連接件具有第一端和第二端，所述第一端嵌在所述層疊加熱墊中并且電連接于所述加熱元件，而所述第二端遠(yuǎn)離所述加熱墊延伸，用以連接于加熱器控制單元。
13.—種電熱式防冰系統(tǒng)，所述電熱式防冰系統(tǒng)包括如權(quán)利要求12所述的電熱式加熱器以及加熱器控制單元，且所述連接件或每個(gè)連接件的第二端連接于所述加熱器控制單J Li ο
14.一種防冰設(shè)備，所述防冰設(shè)備包括外部表層和如權(quán)利要求12所述的電熱式加熱器，其中所述加熱墊與所述外部表層的后表面熱接觸。
15.一種機(jī)頭蒙皮，所述機(jī)頭蒙皮包括防蝕層和如權(quán)利要求12所述的電熱式加熱器，其中所述加熱墊粘結(jié)于所述防蝕層的后表面。
16.一種機(jī)翼縫翼，所述機(jī)翼縫翼包括后部段和前部段，所述前部段包括如權(quán)利要求15所述的機(jī)頭蒙皮。
17.如權(quán)利要求16所述的機(jī)翼縫翼，其特征在于，所述機(jī)頭蒙皮可從所述后部段拆卸。
18.一種制造電熱式加熱墊的方法，包括如下步驟 提供多個(gè)電介質(zhì)層，所述多個(gè)電介質(zhì)層的至少第一電介質(zhì)層包括熱塑性材料； 將金屬火焰噴涂到所述第一電介質(zhì)層的熱塑性材料上，以形成第一導(dǎo)電接地層；形成包括所述電介質(zhì)層和加熱元件的堆疊，其中所述加熱元件在所述堆疊中通過至少一個(gè)電介質(zhì)層與所述第一接地層分開；以及將所述堆疊的電介質(zhì)層層疊在一起。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，使用火焰噴涂槍在所述第一電介質(zhì)層上火焰噴涂所述第一接地層，且所述火焰噴涂槍在所述第一電介質(zhì)層上通行多次，以構(gòu)件所述第一接地層的厚度，直到所述厚度是O. Olmm-O. 05mm為止。
20.如權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，在火焰噴涂過程中使用掩模，以賦予所述第一接地層與掩模形狀相對應(yīng)的預(yù)定形狀。
21.如權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述堆疊中，夾有所述第一接地層的兩個(gè)電介質(zhì)層都由熱塑性材料制成，并且在層疊過程中，所述熱塑性材料流入所述第一接地層的小孔，以使夾有所述第一接地層的電介質(zhì)層成一體。
22.如權(quán)利要求18至21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，火焰噴涂的金屬是銅或銅合金。
23.如權(quán)利要求18至22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熱塑性材料包括PEEK、PEKK, PPS、PEI或PES或者它們的混合物。
24.如權(quán)利要求18至22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述熱塑性材料包括PEEK、PEKK或者它們的混合物。
25.—種電熱式加熱墊，所述電熱式加熱墊基本上在本文中參見或者參照附圖進(jìn)行描述并且在附圖中示出。
26.—種基本上如本文中參照附圖所述的制造電熱式加熱墊的方法。
全文摘要
提供一種用于飛行器(1)之類的防冰系統(tǒng)的電熱式加熱墊(3)。加熱墊(3)是層疊加熱墊并包括電介質(zhì)層(50-58)、加熱元件(501)以及導(dǎo)電接地層(71-74)，用以探測加熱元件(501)的故障。電介質(zhì)層(50-58)由熱塑性材料制成，且接地層(71-74)通過將諸如銅之類的金屬噴鍍到其中一個(gè)電介質(zhì)層的熱塑性材料之上來形成。
文檔編號B64D15/12GK102811907SQ201180015202
公開日2012年12月5日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者S·M·劉易斯, N·J·溫特 申請人:吉?jiǎng)P恩航空服務(wù)有限公司