專利名稱：熱流道噴嘴加熱器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電熱器，更特定而言，本發(fā)明涉及一種分層薄 膜加熱器，其被使用在注塑成型設(shè)備中熱流道噴嘴的應(yīng)用場(chǎng)合中。
背景技術(shù)：
在如下的應(yīng)用場(chǎng)合中通常使用分層加熱器空間受到限制的場(chǎng)合； 需要在表面范圍內(nèi)改變熱量輸出的應(yīng)用場(chǎng)合；以及希望實(shí)現(xiàn)快速熱響 應(yīng)的場(chǎng)合，或者在超潔凈場(chǎng)合中也需要使用這種加熱器，在超潔凈場(chǎng) 合中，濕氣或其它污染物會(huì)遷移進(jìn)入到普通的加熱器中。分層加熱器 通常包括幾個(gè)不同的材料層，其中的材料也就是指介電材料和電阻材 料，它們被涂覆到基底上。介電材料先被涂覆到基底上，以便于在基 底與帶電(electrically - live )的電阻材料之間實(shí)現(xiàn)電絕緣，并減小了 工作過程中漏向接地的漏電量。電阻材料被按照預(yù)定的電路圖布置在 介電材料上，以形成電阻性的加熱器電路。分層的加熱器還包括將電 阻性加熱器電路與電源連接起來的引線，該引線一般利用溫度控制器 來形成閉合環(huán)路。通常情況下，還利用保護(hù)層來實(shí)現(xiàn)應(yīng)變消除和電隔 絕，由此在機(jī)械上和電路上對(duì)引線到電阻性電路之間的界面實(shí)施保護(hù)， 使得界面免于與外部發(fā)生接觸。因而，分層加熱器對(duì)于各種加熱應(yīng)用 場(chǎng)合具有高度的定制靈活性。
分層加熱器可以是"厚"膜、"薄"膜、或"熱噴涂"類型，也可 以是其它的類型，這些不同類型加熱器之間的主要區(qū)別在于它們的制 造方法。例如，用于厚膜加熱器的各層通常是利用絲網(wǎng)印刷、貼花法、 膜生成頭(dispensing head )、或其它的工藝方法制成的。用于薄膜的 各層通常是利用淀積工藝方法制成，這些工藝方法例如是離子鍍敷法、 濺射法、化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、以及其它的 沉積方法。還有一些工藝方法與薄膜工藝和厚膜工藝存在顯著的區(qū)別，這些工藝方法是熱噴涂方法，舉例來講，該方法可包括火焰噴鍍、等
離子噴涂、導(dǎo)線電弧噴涂、HVOF (高速氧氣燃料法)、以及其它的方 法。
在用于注塑設(shè)備的熱流道噴嘴應(yīng)用中，使用了多個(gè)加熱器，且這 些加熱器通常是圍繞著熱流道噴嘴體的外徑進(jìn)行布置。已經(jīng)證明由 于在工作過程中熱流道噴嘴體與外部加熱器之間出現(xiàn)了熱膨脹，所以 這樣的加熱器往往難于被拆出以進(jìn)行修理或更換。此外，許多熱流道 噴嘴加熱器的制造費(fèi)時(shí)且成本高，而且還在如下的方面表現(xiàn)出一定的 低效性在多種不同的處理環(huán)境中，沿著熱流道噴嘴的長度方向形成 所必需的溫度型式。

發(fā)明內(nèi)容
在一種優(yōu)選方式中，本發(fā)明提供了一種熱流道噴嘴加熱器，其包 括套筒，該套筒限定了遠(yuǎn)端和近端，并形成了沿著套筒的長度方向、 在近端與遠(yuǎn)端之間延伸的槽縫。第一介電層被布置在套筒的外表面上， 且電阻元件層被布置在第一介電層上，其中，電阻元件層形成了電阻 電路圖樣。 一對(duì)終端引線被固定到電阻元件層的一部分上，從而形成 了接線端區(qū)域，接線端區(qū)域被定位成靠近槽縫，但遠(yuǎn)離套筒的近端和 遠(yuǎn)端。第二介電層被布置在電阻元件層上，但在接線端區(qū)域上未進(jìn)行 布置，在接線端區(qū)域上布置了第三介電層，且在第二介電層與第三介 電層上布置了保護(hù)層。
在另一種優(yōu)選形式中，本發(fā)明提供了一種熱流道噴嘴加熱器，其 包括裂口的套筒，該套筒形成了近端、遠(yuǎn)端、以及外表面。第一介電 層被布置在裂口套筒外表面之上，電阻元件層被布置在第一介電層之 上，其中，電阻元件層形成了電阻電路圖樣。 一對(duì)終端引線被固定到 電阻元件層的一部分上，從而形成了接線端區(qū)域，接線端區(qū)域被定位 成靠近裂口，但遠(yuǎn)離裂口套筒的近端和遠(yuǎn)端。第二介電層被布置在電 阻元件層上，但在接線端區(qū)域上未進(jìn)行布置，在接線端區(qū)域上布置了 第三介電層。此外，在第二介電層與第三介電層上布置了保護(hù)層。舉 例來講，在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的多種備選結(jié)構(gòu)形式中，裂口的構(gòu)造包括槽縫、階梯搭接接頭、以及其它的結(jié)構(gòu)形式。
在再一種優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一種熱流道噴嘴加熱器， 其包括套筒、布置在套筒外表面上的第一介電層、以及布置在第一介 電層上的電阻元件層，其中電阻元件層形成了電阻電路圖，該電阻電 路圖是由激光修切工藝制成的。在電阻元件層的一部分上固定了一對(duì) 終端引線，從而形成了接線端區(qū)域，優(yōu)選地是，接線端區(qū)域被定位成 遠(yuǎn)離套筒的近端和遠(yuǎn)端。第二介電層被布置在電阻元件層上，但在接 線端區(qū)域上未進(jìn)行布置，在接線端區(qū)域上布置了第三介電層。可選地 是，在第二介電層與第三介電層上布置了保護(hù)層。
在又一種優(yōu)選形式中，本發(fā)明提供了一種熱流道噴嘴加熱器，其
包括第一介電層，其被直接涂覆到熱流道噴嘴體的外表面上；以及 電阻元件層，其被布置在第一介電層上，其中，電阻元件層形成了電 阻電路圖，該電阻電路圖是由激光修切工藝制成的。在電阻元件層的 一部分上固定了一對(duì)終端引線，從而形成了接線端區(qū)域，優(yōu)選地是， 接線端區(qū)域被定位成遠(yuǎn)離套筒的近端和遠(yuǎn)端。第二介電層被布置在電 阻元件層上，但在接線端區(qū)域上未進(jìn)行布置，在接線端區(qū)域上布置了 第三介電層?？蛇x地是，在第二介電層與第三介電層上布置了保護(hù)層。 在另一種優(yōu)選形式中，本發(fā)明提供了一種制造熱流道噴嘴加熱器 的方法，該方法是通過如下的步驟完成的:制成裂口套筒；向套筒的 外表面涂覆第一介電層；以及在介電層上涂覆電阻元件層，其中，電 阻元件層部分地形成了接線端區(qū)域。然后，利用激光修切方法在電阻 元件層上形成電阻電路圖。在電阻元件層上涂覆笫二介電層，但在接 線端區(qū)域上未進(jìn)行涂覆，終端引線固定在接線端區(qū)域。在接線端區(qū)域 上涂覆第三介電層，且優(yōu)選地是，在第二介電層與第三介電層上涂覆 保護(hù)層。
在又一種優(yōu)選形式中，本發(fā)明提供了一種根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)來設(shè) 計(jì)熱流道噴嘴加熱器的快速方法，優(yōu)選地是，該方法是通過采用儀器 化的加熱器套筒來實(shí)現(xiàn)的。儀器化的加熱器套筒被安裝到熱流道噴嘴 體上，該套筒被分割成多個(gè)區(qū)域。向各個(gè)區(qū)域輸送的能量值被進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便于沿著熱流道噴嘴實(shí)現(xiàn)所需的溫度型式。另外，向各個(gè)區(qū)域 輸送的能量值被用來設(shè)計(jì)分層的加熱器。優(yōu)選地是，利用有關(guān)分層加
熱器^:計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)程序庫來確定該設(shè)計(jì)。
從下文提供的詳細(xì)描述可清楚地認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的其它應(yīng)用領(lǐng)域。 可以理解下文的詳細(xì)描述和特定實(shí)例盡管指明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 方式，但僅是為了進(jìn)行例示，并非為了對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定。


從文中的詳細(xì)描述和附圖可更加全面地理解本發(fā)明，其中，在附 圖中
圖1中的透視圖表示了根據(jù)本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)的熱流道噴嘴加熱
器；
圖2是圖l所示的、根據(jù)本發(fā)明原理的熱流道噴嘴加熱器的俯視
圖3是圖l所示的、根據(jù)本發(fā)明原理的熱流道噴嘴加熱器的正視
圖4是沿圖2中的A-A線所作的縱向剖視圖，表示了根據(jù)本發(fā)明 原理設(shè)計(jì)的、熱流道噴嘴加熱器的各層；
圖5是沿圖2中的B-B線所作的縱向剖視圖，表示了根據(jù)本發(fā)明 的教導(dǎo)設(shè)計(jì)的、熱流道噴嘴加熱器的各層和接線端區(qū)域；
圖6是對(duì)圖4中細(xì)節(jié)部分C內(nèi)區(qū)域所作的放大縱向剖視圖，其表 示了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行設(shè)計(jì)的、且被定位成遠(yuǎn)離熱流道噴嘴加熱 器套筒近端和遠(yuǎn)端的各層；
圖7中的透視圖表示了這樣的情形根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，工具一 例如標(biāo)準(zhǔn)的螺絲刀與熱流道噴嘴加熱器的槽縫進(jìn)行接合，以將其從熱 流道噴嘴上拆卸下來；
圖8中的透視圖表示出了熱電偶，其被布置在根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的 熱流道噴嘴加熱器的槽縫中；
圖9中的剖視圖表示了根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的備選的裂口構(gòu)造；
圖10中的俯視圖表示了根據(jù)本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)的、用于熱流道噴嘴加熱器的槽縫的備選實(shí)施方式；
圖11中的透視圖表示了根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的熱流道噴嘴加熱 器的另一種實(shí)施方式；
圖12中的透視圖表示了根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的熱流道噴嘴加熱 器的又一種實(shí)施方式；
圖13中的流程圖表示了一種按照本發(fā)明教導(dǎo)的方法；以及
圖14中的側(cè)視圖表示了根據(jù)本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)的、儀器化的加熱 器套筒。
在多幅附圖中出現(xiàn)的對(duì)應(yīng)數(shù)字標(biāo)記指代相應(yīng)的部件。
具體實(shí)施例方式
在本質(zhì)上，下文對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的描述僅是示例性的，無意于對(duì) 本發(fā)明及其應(yīng)用和用途進(jìn)行限定。
參見圖l-3，圖中表示了根據(jù)本發(fā)明的熱流道噴嘴加熱器，其在 總體上由數(shù)字標(biāo)記IO指代。優(yōu)選地是，熱流道噴嘴加熱器IO是分層 加熱器，因而，其包括多個(gè)層，下文將對(duì)此作詳細(xì)的描述。如圖所示， 熱流道噴嘴加熱器10為這樣的形式其包括套筒12，該套筒形成了 裂口套筒構(gòu)造，其中，在該特定實(shí)施方式中，裂口是槽縫14，其沿著 套筒12的長度方向從近端16向遠(yuǎn)端18延伸。熱流道噴嘴加熱器10 具有特定的構(gòu)造，以便于圍繞著圓柱體進(jìn)行布置，其中的圓柱體例如 是用于注塑成型設(shè)備的熱流道噴嘴20(圖中用虛線表示)。作為備選 方案，熱流道噴嘴加熱器IO可具有除圖示圓筒形套筒之外的其它幾何 形狀，例如可以是橢圓形和其它的多邊形，而這些其它的實(shí)施方式仍 然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因而，不應(yīng)當(dāng)將特定圓筒形套筒的幾何形狀看 作是對(duì)本發(fā)明范圍的限定。
如圖中進(jìn)一步表示的那樣，熱流道噴嘴加熱器10包括接線端區(qū)域 22，從該區(qū)域延伸出一對(duì)引線24。如圖所示，優(yōu)選地是，接線端區(qū)域 22被布置成靠近槽縫14，并遠(yuǎn)離近端16和遠(yuǎn)端18。在該特定實(shí)施方 式中，接線端區(qū)域22位于中間位置，但是，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到接線端區(qū)域 22可,皮定位在偏離中心、但仍然遠(yuǎn)離近端16和遠(yuǎn)端18的位置上，這樣的設(shè)計(jì)仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。由于熱流道噴嘴20的吸熱作用，熱 近端16和遠(yuǎn)端18通常會(huì)經(jīng)受更高的熱負(fù)荷，所以，將接線端區(qū)域22 定位在遠(yuǎn)離這些吸熱區(qū)的位置上，以更為有效地利用整個(gè)熱流道噴嘴 加熱器IO上的可用面積。
盡管引線24在圖中被表示為沿著熱流道噴嘴加熱器10的長度方 向延伸，但作為備選形式，引線24也可在其它位置從接線端區(qū)域22 引出和/或沿著其它方向進(jìn)行延伸，其它的方向例如是與圖示方向成 90。的方向。因而，不應(yīng)當(dāng)將圖示的引線24特定結(jié)構(gòu)看作是對(duì)本發(fā)明 范圍的限定。另外，優(yōu)選地是，在套筒12上固定了應(yīng)變消除器26， 如圖所示，其靠近接線端區(qū)域22。在應(yīng)變消除器26內(nèi)，引線24帶有 巻曲，以便于減小傳遞到引線24與熱流道噴嘴加熱器IO之間物理結(jié) 合上的應(yīng)變量，這將在下文中進(jìn)行更為詳細(xì)地說明。應(yīng)當(dāng)能理解應(yīng) 變消除器26可以釆取多種形式，由于也可采用其它類型的應(yīng)變消除 器，且不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍，所以文中表示和描述的實(shí)施方式不 應(yīng)被看作是對(duì)本發(fā)明范圍的限定。
下面參見圖4和圖5，熱流道噴嘴加熱器10包括多個(gè)不同的層。 如圖所示，在套筒12的外表面32上布置了第一介電層30。在第一介 電層30上布置了電阻元件層34。電阻元件層34形成了電阻電路圖36 (如圖1中的陰影線所示)，優(yōu)選地是，利用激光修切(laser trimming) 的方法來制成該電路圖，其中，在共同待定的第10/872752號(hào)申請(qǐng)中 表示并描述了激光修切的方法，該申請(qǐng)的名稱為"用于制造導(dǎo)電電阻 層和加熱和/或冷卻器件的方法"，其申請(qǐng)日是2004年6月21日，該 申請(qǐng)與本發(fā)明具有相同的受讓人，且其全部內(nèi)容被結(jié)合到本申請(qǐng)中作 為背景。
如圖中進(jìn)一步表示的那樣，熱流道噴嘴加熱器10還包括布置在電 阻元件層34上的第二介電層40，但該第二介電層未被布置到接線端 區(qū)域22上。在接線端區(qū)域22上布置了第三介電層42，優(yōu)選地是，在 第二介電層40和第三介電層42上布置了保護(hù)層44。優(yōu)選地是，除了 電阻元件層34之外，每個(gè)介電層30、 40、以及42都是利用熱噴涂工藝形成的，更具體而言，采用的一種形式的空氣等離子噴涂工藝，下
文將對(duì)此作詳細(xì)描述。因而，保護(hù)層44除了對(duì)這些層提供進(jìn)一步的保 護(hù)之外，還被優(yōu)選地用作防潮層和抑止層，以密封或進(jìn)一步封閉不同 層的微孔。如下文將要詳細(xì)介紹的那樣，保護(hù)層44在被涂覆到熱流道 噴嘴加熱器10上之后，經(jīng)過了熱處理，以進(jìn)一步密封或封閉微孔。
可廣泛地選取改變各層的材料，只要能滿足它們預(yù)期的功用即可。 因而，用于介電層30、 40、 42的材料必須是電絕緣的，舉例來講，其 可包括各種陶瓷材料。電阻元件層34是導(dǎo)電的材料，用于保護(hù)層44 的材料能被執(zhí)行涂覆，且可被執(zhí)行熱處理，以密封其它層的微孔。例 如， 一種形式的保護(hù)層例如是銅/銀/鋅合金。另外， 一種形式的基底 12是鐵質(zhì)的不銹鋼材料，但也可以是其它材料，只要其能將電阻元件 層34產(chǎn)生的熱量傳遞給熱流道噴嘴20即可。
如圖6所示，優(yōu)選地是，熱流道噴嘴加熱器10的各個(gè)層被定位成 離開近端16和遠(yuǎn)端18 (圖中未示出) 一定距離X，但距離每個(gè)端部 的距離不必相等。這樣的定位設(shè)置為熱流道噴嘴加熱器IO的各個(gè)層提 供了保護(hù)一例如在進(jìn)行安裝和/和拆卸的過程中，熱流道噴嘴加熱器10 可能會(huì)與其它的剛性部件發(fā)生意外的接觸，其中的剛性部件例如是熱 流道噴嘴20自身和岐管(圖中未示出)，或者，如果熱流道噴嘴加熱 器10被意外地掉落下，也需要對(duì)各層進(jìn)行保護(hù)。如圖中進(jìn)一步表示的 那樣，優(yōu)選地是，熱流道噴嘴加熱器10具有倒角50，其被布置成靠 近近端16,以利于將加熱器按照到熱流道噴嘴20上。作為備選方案， 熱流道噴嘴加熱器10的近端16可形成內(nèi)半徑和其它的結(jié)構(gòu)特征，以 利于進(jìn)行安裝，這些方案同樣在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
參見圖7,根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的熱流道噴嘴加熱器10的某些實(shí)施方 式能被利用標(biāo)準(zhǔn)的帶槽螺絲刀52或其它的拆卸工具容易地從熱流道 噴嘴20 (圖中未示出)上拆卸下。如圖所示，螺絲刀52的頂端被插 入到槽縫14中，并進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，以使得熱流道噴嘴加熱器52上靠近槽 縫14的部分發(fā)生彈性變形或者張開，從而利于將其從熱流道噴嘴20 上拆卸下來。另外，作為備選方案，熱流道噴嘴加熱器IO可被設(shè)計(jì)成這樣在被安裝上時(shí)，其向熱流道噴嘴20施加夾緊力，從而在熱流道 噴嘴加熱器10與熱流道噴嘴20之間形成了更為緊密的接觸，這將有 利于熱量的高效傳遞。因而，在進(jìn)行安裝和拆卸時(shí)，螺絲刀52將被用 于擴(kuò)開熱流道噴嘴加熱器10。由于熱流道噴嘴20通常的工作溫度所 致，即使未設(shè)計(jì)夾緊力，熱膨脹作用也會(huì)在熱流道噴嘴加熱器IO與熱 流道噴嘴20之間形成緊密的接觸。因而，應(yīng)當(dāng)理解在熱流道噴嘴加 熱器10中設(shè)計(jì)預(yù)定的夾緊力不應(yīng)當(dāng)被看作是對(duì)本發(fā)明范圍的限定，不 帶有夾緊力的熱流道噴嘴加熱器10也被包含在本發(fā)明的公開范圍內(nèi)。 參見圖8，在某些實(shí)施方式中，作為備選設(shè)計(jì)，槽縫14的尺寸被 設(shè)計(jì)成容納著熱電偶60，該熱電偶可以是熱流道噴嘴20裝備上的預(yù) 置部件(圖中為了清晰，未表示出引線24和應(yīng)變消除器26)。作為備 選方案，如果不存在預(yù)置的熱電偶，則可在根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的熱流道 噴嘴加熱器10上設(shè)置熱電偶60?？梢岳斫獾氖菑牟劭p14中延伸出 的熱電偶60端部的定位僅是示例性的，無意于對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限 定。因而，槽縫14的設(shè)置不僅便于安裝和拆卸，而且可作為布置熱電 偶60的便利位置，而其中的熱電偶在需要的情況下將作為整個(gè)加熱系 統(tǒng)的一部分。
如圖9所示，在某些實(shí)施方式中，作為備選方案，裂口套筒的構(gòu) 造形成了階梯搭接接頭70 (為了清晰起見，圖中沒有表示出各層以及 其它的細(xì)節(jié))，而不是形成上文所述并表示的槽縫14。階梯搭接接頭 70包括第一臺(tái)階72、第二臺(tái)階74、以及位于套筒12'兩側(cè)邊之間的間 隙76。因而，如上文描述的那樣，隨著間隙76的張開，套筒12'能彈 性地變形，以便于對(duì)熱流道噴嘴加熱器10的安裝和拆卸。應(yīng)當(dāng)理解的 是階梯搭接接頭70僅是例示性的，裂口套筒12能采取其它的構(gòu)造 形式，只要能實(shí)現(xiàn)彈性變形從而可將裂口套筒12擴(kuò)張開即可，這樣的 構(gòu)造形式都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖IO表示了本發(fā)明的又一種備選實(shí)施方式，其中，槽縫14'所限 定的寬度是不恒定的，而不是像上文描述和表示的那樣是恒定的。實(shí) 踐已經(jīng)證明在整個(gè)熱流道噴嘴加熱器10的長度特別長的場(chǎng)合中，裂口套筒12難于實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)淖冃位驍U(kuò)開以便于將熱流道噴嘴加熱器10 拆卸下來。因而，在使用螺絲刀52或其它工具的遠(yuǎn)端18處(靠近熱 流道噴嘴末端的位置)，槽縫14'的寬度可寬一些，該寬度大于近端16 處(靠近熱流道噴嘴系統(tǒng)岐管的位置)的寬度。
對(duì)于文中表示和描述的裂口套筒加熱器構(gòu)造，應(yīng)當(dāng)指出的是這 些構(gòu)造形式的應(yīng)用并不限于熱流道噴嘴場(chǎng)合。例如，具有裂口套筒構(gòu) 造的分層加熱器可被用于多種加熱用途中一例如流體管道或管線以及 其它的應(yīng)用，這樣的應(yīng)用都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
下面參見圖11和圖12,圖中表示了本發(fā)明的其它形式，這些形 式不帶有上文描述和表示的裂口套筒結(jié)構(gòu)。在圖11所示的實(shí)施方式 中，熱流道噴嘴加熱器80被表示為其包括套筒82和各層、以及接 線端區(qū)域，這與上文描述和表示的情況是一致的。電阻元件層的電阻 電路是由激光去除(laser removal)方法特別制出的，熱流道噴嘴加 熱器80并不帶有上文描述的槽縫14。因而，套筒82的尺寸一更特定 而言其直徑被設(shè)計(jì)成便于對(duì)其進(jìn)行安裝和拆卸。另外，通過使用特定 的拆卸工具能進(jìn)一步便于拆卸工作，其中的拆卸工具例如是第
60/662230號(hào)申請(qǐng)中公開的工具，該申請(qǐng)與本申請(qǐng)都處于待定狀態(tài)，且 具有共同的受讓人，其名稱為"用于拆卸部件的工具"，申請(qǐng)?zhí)峤蝗諡?2005年3月16日，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容都被結(jié)合到本申請(qǐng)中作為參考。 在圖12所示的實(shí)施方式中，熱流道噴嘴加熱器90各層被直接貼 附到熱流道噴嘴20的外表面上，而不需要設(shè)置單獨(dú)的套筒。在該實(shí)施 方式中，與上文描述的一樣，制有功能相同的各層和接線端區(qū)域，且 電阻元件層的電阻電路被用激光去除方法特別地制出。因而，對(duì)于該 實(shí)施方式的熱流道噴嘴加熱器卯，無需像上文那樣來安裝和拆卸套 筒，原因在于熱流道噴嘴加熱器90是熱流道噴嘴20本體上的一體部 分。
在兩種熱流道噴嘴加熱器80和90中，優(yōu)選地是按照第10/872752 號(hào)申請(qǐng)的教導(dǎo)來制造加熱器，該申請(qǐng)與本申請(qǐng)都處于待定狀態(tài)，且具 有共同的受讓人，其名稱為"用于制造導(dǎo)電電阻性結(jié)構(gòu)層以及加熱和/或冷卻裝置的方法"，申請(qǐng)?zhí)峤蝗諡?004年6月21日，該申請(qǐng)的全部 內(nèi)容都被結(jié)合到本申請(qǐng)中作為參考。
如圖13中的方框圖所示，按照本發(fā)明的一種方法，優(yōu)選地是，利 用熱噴涂工藝來制造熱流道噴嘴加熱器10。首先，在套筒14上制出 裂口，并對(duì)套筒14進(jìn)行清潔和整備，以利于將各層涂覆到外表面32 上。利用熱噴涂工藝將第一介電層30涂覆到套筒12上，其中的熱噴 涂工藝優(yōu)選地是空氣等離子噴涂。但是，可以理解在本發(fā)明的范圍 內(nèi)，也可以釆用其它的熱噴涂工藝和/或其它的分層薄膜工藝。在第 10/752359號(hào)申請(qǐng)中更詳細(xì)地表示和描述了這些替代工藝，該申請(qǐng)與本 申請(qǐng)都處于待定狀態(tài)，且具有共同的受讓人，其名稱為"用于電加熱 器的組合材料疊層技術(shù)"，申請(qǐng)?zhí)峤蝗諡?004年1月6日，該申請(qǐng)的 全部內(nèi)容都被結(jié)合到本申請(qǐng)中作為參考。
然后，電阻元件層34被涂覆到第一介電層30上一優(yōu)選地是利用 空氣等離子噴涂方法進(jìn)行。然后，在電阻元件層34上形成電阻電路圖 36，優(yōu)選地是，利用激光修切工藝來制成電路圖。然后，在電阻元件 層34上涂覆第二介電層40—優(yōu)選地是利用空氣等離子噴涂方法進(jìn)行。 第二介電層40未被涂覆到接線端區(qū)域22上，因而，優(yōu)選地是，在該 操作過程中，對(duì)接線端區(qū)域22進(jìn)行掩擋。然后，將終端引線24聯(lián)接 到電阻元件層34上，該操作優(yōu)選地是利用熱噴涂工藝進(jìn)行的，該工藝 例如在公開在PCT/US 2004/039956號(hào)申請(qǐng)中的工藝，該申請(qǐng)與本申請(qǐng) 都處于待定狀態(tài)，且具有共同的受讓人，其名稱為"特別是用于注塑 設(shè)備的、用于將電引線聯(lián)接到表面元件以及加熱元件上的方法"，申請(qǐng) 提交日為2004年11月24日，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容都被結(jié)合到本申請(qǐng)中 作為參考。在該步驟期間，優(yōu)選地是對(duì)第二介電層40進(jìn)行掩擋。
在將終端引線24聯(lián)接到電阻元件層34上之后，將第三介電層42 涂覆到接線端區(qū)域22上，優(yōu)選地是，在該步驟過程中，將第二介電層 40的至少一部分掩擋住。然后，將保護(hù)層44涂覆到第二介電層40和 第三介電層42上。此外，熱流道噴嘴加熱器IO—更特定而言是保護(hù) 層44經(jīng)過熱處理，以便于更好地密封保護(hù)層44上的微孔。應(yīng)當(dāng)理解的是上述的具體方法步驟僅是示例性的，在本發(fā)明的 范圍內(nèi)，可采用各個(gè)方法步驟的改型形式，以制出熱流道噴嘴加熱器 10。例如，根據(jù)本發(fā)明的一種備選方法包括步驟涂覆第一介電層30、 涂覆電阻元件層34、形成電阻電路圖36、以及在掩擋接線端區(qū)域22 的同時(shí)涂覆第二介電層40，這與上文的描述是一致的。作為改動(dòng)，在 將終端引線24固定到接線端區(qū)域22上之前，在接線端區(qū)域22被保持 為掩擋狀態(tài)的同時(shí)，在第二介電層40上涂覆第一保護(hù)層。在涂覆了第 一保護(hù)層之后，然后就像上文描述的那樣將終端引線24固定到電阻元 件層34上。然后，在接線端區(qū)域22上噴涂第三介電層40，之后在接 線端區(qū)域22上涂覆第二保護(hù)層。因而，在根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的制造方法 的這種備選實(shí)施方式中，第二保護(hù)層將略微地疊壓著第一保護(hù)層。
另外，在本發(fā)明的一種形式中，在涂覆任何一層之前，將應(yīng)變消 除器26固定到套筒22上。優(yōu)選地是，利用激光焊接將應(yīng)變消除器固 定到套筒12上，但是也可以采用其它的固定方法一例如硬釬焊方法， 這仍然是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在將引線24固定到接線端區(qū)域22上之 后，形成各層，在本發(fā)明的一種形式中，引線24被巻曲在應(yīng)變消除器 26中。如上文提到的那樣，作為備選方案，也可以采用其它形式的應(yīng) 變消除器，這仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
下面參見圖14,通過采用儀器化的加熱器套筒100，提供了一種 設(shè)計(jì)根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)的熱流道噴嘴加熱器10的快速方法。如圖所示， 儀器化的加熱器套筒100被分割成多個(gè)區(qū)域110，其中，每個(gè)區(qū)域都 包括一對(duì)引線112,它們被用于向各個(gè)區(qū)域輸逸電力。儀器化的加熱 器套筒IOO被安裝到熱流道噴嘴體(圖中未示出)上，且在測(cè)試工作 期間或多個(gè)測(cè)試周期期間，對(duì)輸送給各個(gè)區(qū)域的電力量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以 便于沿著熱流道噴嘴實(shí)現(xiàn)所需的溫度模型。因而，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)， 還設(shè)置了控制接口 (圖中未示出)。另外，在一種形式中，各個(gè)區(qū)域的 寬度約為0.25英寸(10mm)，但是，根據(jù)具體的應(yīng)用需求也可以采用 其它的寬度。
這樣就可以使用輸送給各個(gè)區(qū)域的電力量來設(shè)計(jì)熱流道噴嘴加熱器10。優(yōu)選地是，根據(jù)分層加熱器設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)程序庫來確定出設(shè)計(jì)方
案，以便于能更加快速地為最終用戶形成合適的加熱器方案，可利用 計(jì)算機(jī)來自動(dòng)完成并測(cè)試該選擇方案。
上文對(duì)本發(fā)明的描述在本質(zhì)上僅是示例性的，因而，沒有背離本 發(fā)明核心思想的各種改型將仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，文中所述 的熱流道噴嘴加熱器可與兩線式控制器配套使用，如下的專利申請(qǐng)描
述并表示了其中的兩線式控制器與本申請(qǐng)共處于待定狀態(tài)的第 10/719327號(hào)申請(qǐng)，其名稱為"兩線式分層加熱器系統(tǒng)"，其申請(qǐng)日為 2003年11月21日，該申請(qǐng)也包含了共同待定的第10/872752號(hào)申請(qǐng) 的教導(dǎo)內(nèi)容，后者的名稱為"用于制造導(dǎo)電電阻性結(jié)構(gòu)層以及加熱和/ 或冷卻裝置的方法"，其申請(qǐng)?zhí)峤蝗諡?004年6月21日，這兩個(gè)與本 申請(qǐng)具有共同的受讓人，且它們的全部內(nèi)容都被結(jié)合到本申請(qǐng)中作為 參考。這樣的改型并不被認(rèn)為是偏離了本發(fā)明的核心思想和范圍。
權(quán)利要求
1.一種熱流道噴嘴加熱器，其包括套筒，該套筒限定了近端和遠(yuǎn)端，并形成了沿套筒的長度方向、在近端與遠(yuǎn)端之間延伸的槽縫；第一介電層，其被布置在套筒的外表面上；電阻元件層，其被布置在第一介電層上，該電阻元件層形成了電阻電路圖；一對(duì)終端引線，它們被固定到電阻元件層的一部分上，從而形成了接線端區(qū)域，接線端區(qū)域被定位成靠近槽縫，但遠(yuǎn)離所述的近端和遠(yuǎn)端；第二介電層，其被布置在電阻元件層上，但未被布置在接線端區(qū)域上；布置在接線端區(qū)域上的第三介電層；以及保護(hù)層，其被布置在第二介電層與第三介電層上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于沿著 套筒的長度方向，槽縫限定了恒定的寬度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于沿著 套筒的長度方向，槽縫所限定的寬度是不恒定的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于各層 被定位成與近端和遠(yuǎn)端離開一定距離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于電阻 電路圖是利用激光方法制成的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于還包括: 圍繞著引線進(jìn)行固定的應(yīng)變消除器，其被布置得靠近第三介電層。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于套筒 形成了圍繞著套筒近端和內(nèi)部表面的倒角。
8. —種熱流道噴嘴加熱器，其包括 裂口的套筒，其形成了近端、遠(yuǎn)端、以及外表面；第一介電層，其被布置在裂口套筒的外表面上； 電阻元件層，其被布置在第一介電層上，該電阻元件層形成了電 阻電路圖；一對(duì)終端引線，它們被固定到電阻元件層的一部分上，形成了接 線端區(qū)域，接線端區(qū)域被定位成靠近裂口，但遠(yuǎn)離所述的近端和遠(yuǎn)端；第二介電層，其被布置在電阻元件層上，但未被布置在接線端區(qū) 域上；布置在接線端區(qū)域上的第三介電層；以及 保護(hù)層，其被布置在第二介電層與第三介電層上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于裂口 套筒還包括沿其長度方向延伸的槽縫。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于沿 著裂口套筒的長度方向，槽縫限定了恒定的寬度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于沿 著裂口套筒的長度方向，槽縫所限定的寬度是不恒定的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于裂 口套筒還包括沿其長度方向延伸的階梯搭接接頭。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于各 層被定位成與近端和遠(yuǎn)端離開一定距離。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于電 阻電路圖是利用激光方法制成的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于還包 括圍繞著引線進(jìn)行固定的應(yīng)變消除器，其被布置得靠近第三介電層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱流道噴嘴加熱器，其特征在于套 筒形成了圍繞著套筒近端和內(nèi)部表面的倒角。
17. —種制造熱流道噴嘴加熱器的方法，該方法包括步驟 在套筒上制出裂口； 向套筒的外表面涂覆第一介電層；在介電層上涂覆電阻元件層，其中，電阻元件層形成了接線端區(qū)域；利用激光修切方法在電阻元件層上形成電阻電路圖； 在電阻元件層上涂覆第二介電層，但在接線端區(qū)域上不進(jìn)行涂覆； 將終端引線固定到接線端區(qū)域上； 在接線端區(qū)域上涂覆第三介電層；以及 在第二介電層和第三介電層上涂覆保護(hù)層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于還包括步驟在涂 覆了保護(hù)層之后，對(duì)保護(hù)層執(zhí)行熱處理。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于利用熱噴涂方法 來涂覆各層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于利用金屬線電弧 噴涂方法來涂覆保護(hù)層。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于利用熱噴涂方法 將終端引線固定到接線端區(qū)域上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種熱流道噴嘴加熱器，其包括套筒，該套筒形成了沿其長度方向延伸的槽縫。第一介電層被布置在套筒的外表面上，且電阻元件層被布置在第一介電層上，其中，電阻元件層形成了電阻電路圖，優(yōu)選地是，該電路圖是利用激光修切工藝制成的。一對(duì)終端引線被固定到電阻元件層的一部分上，從而形成了接線端區(qū)域，接線端區(qū)域被定位成靠近槽縫，但遠(yuǎn)離套筒的近端和遠(yuǎn)端。第二介電層被布置在電阻元件層上，但在接線端區(qū)域上未進(jìn)行布置，在接線端區(qū)域上布置了第三介電層，且在第二介電層與第三介電層上布置了保護(hù)層。
文檔編號(hào)H05B3/58GK101322436SQ200680045496
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者伊萊亞斯·魯塞格, 克里斯托夫·C·拉納姆, 凱文·普塔西恩斯基, 威廉·A·麥克道爾, 弗雷德里克·齊默爾曼, 格哈德·舍夫班克, 格諾特·安托施, 沃爾夫?qū)ょ晔? 肯尼斯·F·芬內(nèi)沃爾德, 艾倫·博爾特, 萊茵哈特·萊納特, 詹姆斯·麥克米林 申請(qǐng)人:沃特洛電氣制造公司