Нагревательное устройство и способ его изготовления - RU2737048C2

Чертежи

Описание

Настоящее изобретение относится к устройству или способу согласно ограничительной части независимых пунктов формулы изобретения.

В качестве нагревательного элемента у нагреваемых панелей для пола для внутреннего пространства летательного аппарата используется резистивная нагревательная проволока, адгезионно соединенная с обычной панелью для пола и покрытая теплопроводной пленкой с целью распределения тепла. Эти нагреваемые панели для пола состоят из сандвич-структуры, образованной из волокнистого композита и ячеистого внутреннего слоя, причем с этой структурой адгезионно соединен нагревательный элемент, состоящий из нагревательных проволок. Поверх нагревательного элемента нанесены защитный слой и, в завершении, титановая пленка, на которые могут быть с возможностью снятия адгезионно наложены такие покрытия как ковер или тому подобное. При такой компоновке неисправности могут возникать из-за механического повреждения или проникновения влаги.

В документе US 2002 0168 184 описана конструкция нагревательной панели для пола.

Ввиду вышеизложенного, в подходе, описанном в настоящем документе, предлагаются нагревательное устройство и способ изготовления нагревательного устройства, согласно основным пунктам формулы изобретения. Преимущественные улучшения и усовершенствования устройства, указанного в независимом пункте формулы изобретения, возможны с помощью мер, установленных в зависимых пунктах формулы изобретения.

Использование нагревательного слоя, состоящего из резистивного материала с положительным температурным коэффициентом, так называемого холодного проводника или резистора PTC (PTC, от англ. positive temperature coefficient – положительный температурный коэффициент), позволяет, например, реализацию панели для пола, которая приспособлена для использования во внутреннем пространстве летательного аппарата и которая демонстрирует хорошие механические и электрические свойства. В частности, возможно, чтобы нагревательный слой был спроектирован как относительно нечувствительный к механическому повреждению и отказоустойчивый по отношению к перегреву. Таким образом можно достичь высокого уровня эксплуатационной надежности и отказоустойчивости.

Нагревательное устройство для внутреннего пространства летательного аппарата имеет следующие признаки:

механически нагружаемая опорная конструкция;

механически нагружаемая и теплопроводная наружная конструкция; и

нагреватель для преобразования электрической энергии в тепловую энергию, при этом нагреватель расположен между опорной конструкцией и наружной конструкцией и имеет нагревательный слой, состоящий из резистивного материала с положительным температурным коэффициентом.

Исключительно для примера, поверхность наружной конструкции может быть образована в виде ходовой поверхности панели для пола. Следовательно, описанный подход может быть преимущественно использован для реализации нагреваемой панели для пола. Наружная конструкция может иметь поверхность, которая может быть выполнена с возможностью адгезионного соединения с целью, например, адгезионного соединения с ней коврового покрытия. Предпочтительно указанная поверхность может быть модифицирована до той степени, в которой она образована как устойчивая к резанию и разрыву, чтобы выдерживать повторяющуюся замену, например, ковровых покрытий, с использованием таких инструментов как режущие устройства или тому подобное.

Под опорной конструкцией можно понимать слоистый материал, который обладает высокой жесткостью. В частности, опорная конструкция может иметь сандвич-структуру, состоящую из армированных волокнами наружных слоев и внутреннего слоя из легкого материала, расположенного между ними. Опорная конструкция может быть образована в виде панели. Опорная конструкция может быть теплоизоляционной. Опорная конструкция в первую очередь служит в качестве изоляционной конструкции, но в месте, где она накладывается, ее следует рассматривать как часть общей опорной компоновки. Материал внутреннего слоя может, например, представлять собой жесткий пеноматериал или ячеистый материал. Наружная конструкция может быть образована в виде панели. Наружная конструкция может иметь сандвич-структуру. Если электрический ток протекает через резистивный материал, тот нагревается в зависимости от своего электрического сопротивления. С этой целью нагреватель может иметь электрические контакты, между которыми расположен резистивный материал. Резистивный материал может быть образован в виде плоского слоя. Положительный температурный коэффициент приводит к увеличению электрического сопротивления резистивного материала при повышении температуры резистивного материала. Следовательно, потребление энергии ограничено саморегулирующимся способом, и можно обойтись без электронных средств регулирования температуры или средств ограничения мощности. Преимущественно благодаря своему положительному температурному коэффициенту резистивный материал обеспечивает защиту от перегрева, и поэтому можно обойтись без дополнительного температурного датчика.

Наружный слой может быть выполнен таким образом, чтобы быть нечувствительным к механическим воздействиям, которые обычно возникают поблизости с нагревательным устройством. Наружная конструкция защищает нагреватель от воздействий внешней среды и повреждений, например, от коррозии. Кроме того, наружная конструкция может защищать проволоку нагревателя, например, от повреждения или разрыва. Таким образом нагреватель может быть защищен наружной конструкцией от выхода из строя. Наружная конструкция может выполнять функцию защитной панели. С целью обеспечения передачи тепла на поверхность наружной конструкции наружная конструкция выполнена с учетом проведения тепла. Благодаря наружной конструкции нагревательный элемент надежно защищен от механических воздействий и влияния окружающей среды. Следовательно, может быть достигнут длительный срок службы нагревательного устройства, например, в форме панели для пола. Наружная конструкция служит в качестве опорной конструкции панели по всему контуру панели.

Наружная конструкция может представлять собой слоистый материал, состоящий из двух наружных слоев с внутренним слоем между ними. Внутренний слой может представлять собой ячеистый внутренний слой, состоящий из металлического материала. Слоистый материал с ячеистым внутренним слоем имеет легкий вес и в то же время высокую жесткость. Металлический материал имеет низкое тепловое сопротивление. За счет металлического ячеистого внутреннего слоя можно добиться высокой жесткости в сочетании с хорошей теплопроводностью. В альтернативном варианте осуществления внутренний слой может представлять собой ячеистый внутренний слой, состоящий из неметаллического материала. Можно добиться хорошей теплопроводности между двумя наружными слоями, если стенки ячейки ячеистого внутреннего слоя адгезионно соединены с использованием теплопроводного адгезива, который обогащен серебром и/или другими частицами, которые повышают проводимость тепла.

Поверхность ячеистого внутреннего слоя может иметь защиту от коррозии. Например, поверхность может быть анодирована или защищена от коррозии каким-то другим подходящим образом. Возможно, в частности, путем анодирования, достичь эффективной защиты от коррозии, так что даже в случае повреждения наружного слоя предотвращается ослабление наружной конструкции. Кроме того, металлический внутренний слой может быть расположен таким образом, что он не находится в прямом электропроводящем контакте с коррозионной стороной в соответствии с электроотрицательным потенциалом.

Внутренний слой может также состоять из теплоизоляционного материала. В данном случае наружные слои могут быть соединены теплопроводными тепловыми мостами через внутренний слой. Внутренний слой может состоять, например, из жесткого пеноматериала. Жесткий пеноматериал можно легко обработать. Тепловые мосты могут соединять один наружный слой с другим наружным слоем. Тепловые мосты могут по меньшей мере иметь в составе металлический материал. Тепловые мосты могут также полностью состоять из металлического материала. Тепловые мосты могут быть введены в материал внутреннего слоя на более позднем этапе. Тепловые мосты могут также быть заключены в оболочку из пеноматериала в материале внутреннего слоя. Наружные слои могут быть образованы посредством эпоксидной смолы, которая была модернизирована для проведения тепла путем добавления минеральных присадок. Тепловые мосты могут также быть окружены матричной смолой, которая была модернизирована для проведения тепла путем добавления минеральных присадок. Такое смачивание дополнительно имеет эффект защиты от коррозии на возможных металлических нитях.

Согласно одному варианту осуществления тепловые мосты могут быть реализованы по меньшей мере с помощью одной нити, вшитой во внутренний слой. По меньшей мере одна нить может состоять по меньшей мере частично из металла. Отрезки нити, которые вшиты во внутренний слой, могут проходить через всю толщину внутреннего слоя. Вшивание обеспечивает очень легкое создание тепловых мостов. Согласно одному варианту осуществления, нити смачиваются матрицей в инфузионном процессе и тем самым также защищены от коррозии. Таким образом, тепловые мосты могут быть дополнительно реализованы с помощью материала модифицированной матрицы.

Наружные слои могут быть соединены непосредственно друг с другом в периферийной области кромки. Прямое соединение позволяет добиться уплотненного закрытия. Наружная конструкция может, таким образом, быть герметично уплотнена. Проникновение влаги может быть надежно предотвращено.

Нагреватель может быть соединен с опорной конструкцией и альтернативно или дополнительно с наружной конструкцией посредством использования эластичного материала или материала с поверхностью скольжения. Эластичный материал позволяет перемещение нагревательного слоя по отношению к опорной конструкции и/или наружной конструкции, при этом движение вызвано тепловым расширением нагревательного слоя. Соответствующим образом материал с поверхностью скольжения допускает такое движение, поскольку он позволяет нагревательному слою скользить по поверхности материала с поверхностью скольжения.

Опорная конструкция и наружная конструкция могут быть соединены друг с другом по меньшей мере кусочно в области кромки. Нагревательный слой может быть расположен плавающим образом между опорной конструкцией и наружной конструкцией. Плавающее расположение позволяет тепловое расширение нагревательного слоя независимо от опорной конструкции и наружной конструкции.

Нагревательный слой может быть заключен непроницаемым для текучей среды образом между опорной конструкцией и наружной конструкцией. Таким образом нагревательный слой может быть защищен от повреждения, вызываемого проникновением влаги.

Нагревательный слой может представлять собой слой из жидкого или распыляемого резистивного материала, нанесенный на опорную конструкцию или наружную конструкцию. Таким образом можно добиться большей гибкости нагревательного слоя.

В еще одном варианте осуществления нагревательный слой может иметь отверстия по меньшей мере в некоторой области. За счет отверстий нагревательного слоя между опорной конструкцией и наружной конструкцией могут быть образованы пустоты. Указанные пустоты могут быть заполнены материалом. Таким материалом может быть отверждающийся адгeзив. Такая компоновка позволяет механическую изоляцию между нагревательным слоем и оставшимися статическими частями, то есть опорной конструкцией и наружной конструкцией. Такая компоновка является преимущественной, в особенности если нагревательный слой не может передавать усилия.

Возможно осуществление избыточного контакта для нагревательного слоя нагревателя. Осуществление избыточного контакта может быть получено посредством множественного соединения между электрическим соединением и нагревателем. Также можно обеспечить множество линий для множества соединений. Благодаря осуществлению избыточного контакта нагреватель может продолжать надежно работать даже в случае обрыва одной или нескольких линий, например, вследствие механических или химических воздействий.

Первое электрическое соединение нагревательного слоя и второе электрическое соединение нагревательного слоя могут быть образованы в виде встречно-штыревых электродов. Встречно-штыревые электроды могут содержать множество межсоединений, которые входят друг между другом. Встречно-штыревые электроды могут быть выполнены в виде межсоединений гребнеобразной формы, которые входят друг между другом. Оба электрода могут быть расположены на одной поверхности резистивного материала. Встречно-штыревые электроды могут быть легко изготовлены. Например, встречно-штыревые электроды могут быть образованы печатной пленкой. А также встречно-штыревые электроды могут быть нанесены или напечатаны непосредственно на резистивном материале. Преимущественно разрыв токопроводящей дорожки одного из встречно-штыревых электродов имеет лишь незначительное влияние на общую работу нагревательного устройства.

Кроме того, предлагается способ производства нагревательного устройства для внутреннего пространства летательного аппарата, при этом способ включает следующие этапы:

предоставление механически нагружаемой опорной конструкции и механически нагружаемой и теплопроводной наружной конструкции; и

размещение нагревателя, служащего для преобразования электрической энергии в тепловую энергию, между опорной конструкцией и наружной конструкцией, при этом нагреватель имеет нагревательный слой, состоящий из резистивного материала с положительным температурным коэффициентом.

Иллюстративные варианты осуществления предложенного здесь подхода изображены на графических материалах и детально разъяснены в последующем описании. На графических материалах:

на фиг. 1 показано схематическое изображение нагревательного устройства согласно одному иллюстративному варианту осуществления;

на фиг. 2 показано частичное изображение в разрезе панели для пола с нагревательным устройством согласно одному иллюстративному варианту осуществления;

на фиг. 3 показано еще одно частичное изображение в разрезе панели для пола с нагревательным устройством согласно одному иллюстративному варианту осуществления;

на фиг. 4 показано изображение нагревателя согласно одному иллюстративному варианту осуществления;

на фиг. 5a показано изображение нагревателя согласно одному иллюстративному варианту осуществления;

на фиг. 5b показано частичное изображение в разрезе панели для пола с нагревательным устройством согласно фиг. 5a;

на фиг. 6 показано изображение панели для пола для внутреннего пространства летательного аппарата согласно одному иллюстративному варианту осуществления; и

на фиг. 7 показана блок-схема способа производства нагревательного устройства согласно одному иллюстративному варианту осуществления.

В нижеследующем описании предпочтительных примерных вариантов осуществления настоящего изобретения идентичные или сходные ссылочные позиции используются для элементов подобного действия, которые изображены на разных фигурах, при этом повторное описание таких элементов опускается.

На фиг. 1 показано сугубо схематическое изображение нагревательного устройства 100 согласно одному иллюстративному варианту осуществления. В этом случае показана общая конструкция панели нагревательного устройства 100. Нагревательное устройство 100, согласно одному иллюстративному варианту осуществления, выполнено как панель для пола, например, для пассажирского отсека летательного аппарата, или с возможностью встраивания в такую панель для пола.

Нагревательное устройство 100 имеет сандвич-конструкцию, состоящую из разных слоев. На опорной конструкции 102 расположен нагреватель 104, и на последнем расположена наружная конструкция 106. Здесь и далее нагреватель 104 также будет именоваться нагревательным устройством или нагревательным элементом. Опорная конструкция 102 является механически нагружаемой, то есть имеет жесткое к изгибу исполнение и, согласно этому иллюстративному варианту осуществления, предназначена для передачи нагрузки, которая ложится на нагревательное устройство 100, на точки опоры, расположенные на краю нагревательного устройства 100. Нагреватель 104 содержит нагревательный слой, который состоит из резистивного материала 108, который нагревается, когда электрический ток протекает через материал. Нагреватель 104, таким образом, предназначен для преобразования электрической энергии в тепловую энергию. Наружная конструкция 106 является также механически нагружаемой. Наружная конструкция 106 по меньшей мере предназначена для распределения пиков нагрузки, возникающих из-за нагрузки, по поверхности нагревателя 104 с целью защиты нагревателя 104 от механического повреждения. Для обеспечения рассеяния тепла, производимого нагревателем 104, наружная конструкция 106 также является теплопроводной.

В одном иллюстративном варианте осуществления наружная конструкция 106 выполнена в виде слоистого материала, состоящего из двух наружных слоев 110 и теплоизоляционного внутреннего слоя 112. Внутренний слой 112 представляет собой в данном случае ячеистую конструкцию, состоящую из металлического материала. В данном случае, благодаря его низкому тепловому сопротивлению, высокое содержание алюминия в металлическом материале является преимущественным. Наружные слои 110 могут также состоять из металлического материала. В одном иллюстративном варианте осуществления проведение тепла реализовано через алюминиевую ячеистую структуру 112 непосредственно над нагревателем 104. Алюминий очень хорошо проводит тепло.

Чтобы избежать проблем с коррозией в случае проникновения влаги в ячеистую структуру в результате повреждения или эффектов диффузии, поверхность алюминиевой ячеистой структуры 112 в одном варианте осуществления предпочтительно защищена специальным преобразованием в процессе анодирования, при котором коррозия исключается, даже если проникает влага. Во время работы нагревателя эта влага, которая проникает посредством процессов диффузии, будет снова удалена с плиты, также посредством диффузии.

Согласно одному иллюстративному варианту осуществления выполняют специальное улучшение наружного слоистого материала, так же как и сандвич-конструкции 106, для проведения тепла, например, посредством использования теплопроводного материала. Такое улучшение необходимо, поскольку слоистые материалы, состоящие из углеродных волокон, арамидных волокон или стеклянных волокон и эпоксидных смол, а также особенно толстые сандвич-конструкции, подходящие по существу для наружных слоев 110, с ячеистыми внутренними слоями или пеноматериалами, скорее изолируют тепло, а не проводят его.

В одном иллюстративном варианте осуществления наружная конструкция 106 выполнена в виде сандвича, состоящего из двух слоистых материалов 110 наружных слоев и теплоизоляционного внутреннего слоя 112. В этом случае тепловые мосты 114 расположены от наружного слоя 110 до наружного слоя 110. Тепловые мосты 114 в этом случае состоят из теплопроводного материала, который в частности имеет в составе металл. Например, тепловые мосты 114 образованы из по меньшей мере частично металлической нити или металлической проволоки. Тепловые мосты 114 проходят через наружные слои 110 и внутренний слой 112 и теплопроводным образом соединяют их. Тепловые мосты 114 вводят в наружную конструкцию 106, например, с помощью процесса вшивания. В данном случае наружные слои 110 могут быть также модернизированы для проведения тепла.

Согласно одному иллюстративному варианту осуществления для вставок, в которых не желательна алюминиевая ячеистая структура 112, панель 106 для пола изготавливают с сандвич-структурой, в которой тепловые мосты 114 в форме теплопроводных нитей 114 вшиты в в направлении толщины, причем указанные нити теплопроводным образом соединяют верхний наружный слой 110 сандвич-композита 106 с нижним наружным слоем 110. Нити 114 могут демонстрировать повышенное проведение тепла, например, в результате наличия серебра в нитях 114. Также возможно использование чисто металлических нитей 114. Такая панель 106 может быть произведена в инфузионном процессе. В этом случае во время инфузии смола проходит вдоль нитей 114, так чтобы последние снова были заделаны в смолу и, следовательно, электрически полностью изолированы.

В одном иллюстративном варианте осуществления тепловые мосты 114 подвергают усилию растяжения и врезают в наружные слои 110 с целью получения ровной поверхности наружной конструкции 106.

В одном иллюстративном варианте осуществления резистивный материал 108 нагревателя 104 нанесен на гибкую пленку 116. Пленка 116 адгезионно связана с опорной конструкцией 102. Благодаря гибкой пленке 116 материал 108 не сталкивается с препятствием с точки зрения его теплового расширения.

Контактная плоскость 118 расположена на стороне резистивного материала 108, которая находится противоположно пленке 116. В данном случае оба электрических контакта расположены на одной стороне резистивного материала 108.

На фиг. 2 показано частичное изображение в разрезе панели 200 для пола с нагревательным устройством 100 согласно одному иллюстративному варианту осуществления. Другими словами, на фиг. 2 в качестве примера показано схематическое изображение в разрезе отдельных слоев. В данном случае нагревательное устройство 100 по существу соответствует нагревательному устройству, представленному на фиг. 1. В данном случае нагреватель 104 и наружная конструкция 106 расположены в углублении опорной конструкции 102. Углубление и наружная конструкция 106 имеют в этом случае обратно совпадающие скошенные края, на которых наружная конструкция 106 опирается на опорную конструкцию. Поверхность наружной конструкции 106 образует ходовую поверхность 202 панели 200 для пола. Опорная конструкция 102 имеет в области 204 кромки точку 206 опоры для расположения плиты 200 для пола на раме (не показана). Точка 206 опоры также выполнена со скошенными краями. Область 204 кромки выполнена в виде фланца, имеющего малую толщину. Фланец 204 проходит в основном направлении прохождения панели 200 для пола. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления наружная конструкция 106 выполнена с тепловыми мостами с целью улучшения проведения тепла между нагревателем 104 и ходовой поверхностью 202.

В одном иллюстративном варианте осуществления нагреватель 104 расположен плавающим образом между наружным слоем 106 и опорной конструкцией 102. Таким образом, нагреватель 104 может расширяться беспрепятственно во время нагревания и может сжиматься беспрепятственно во время охлаждения. Например, можно расположить пленку с малым коэффициентом трения между опорной конструкцией 102 и/или наружным слоем 106 и нагревателем 104.

В одном иллюстративном варианте осуществления наружный слой 106 выполнен в виде слоистого материала с наружными слоями 110. Здесь наружные слои 110 выступают за внутренний слой 112 в области 208 кромки и соединены друг с другом непроницаемым для текучей среды образом.

Чтобы избежать проникновения влаги в панель для пола, панель 106 имеет повсеместно замкнутую структуру. Это означает, что во время производства нижний наружный слой 110 подводят к верхнему наружному слою 110 и когезионно соединяют в процессе отверждения. Следовательно, влага не может больше проникать из области кромки, которая в случае стандартных панелей герметизирована так называемым составом для заполнения кромок. В месте, где соединение выполняется на более позднем этапе, то есть адгезионным образом, реализуется уплотнение всей области, в результате чего в данном случае влага здесь также больше не может проникать.

На фиг. 3 показано еще одно частичное изображение в разрезе панели 200 для пола с нагревательным устройством 100 согласно другому иллюстративному варианту осуществления. Панель 200 для пола по существу соответствует панели для пола, представленной на фиг. 2. В отличие от нее, фланец 204 образован наружной конструкцией 106. Наружная конструкция 106 становится опорной конструкцией в этом случае и выступает за нижнюю часть панели, которая стала изоляционной конструкцией 102 и лишь незначительно способствует жесткости и прочности всей компоновки в области 204 кромки. В данном случае точка 206 опоры образована наружной конструкцией 106. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления наружная конструкция в этом случае образована так, что области кромки не замкнуты, как изображено на фиг. 2, а ограждены перемещением составов для заполнения кромок, в которые уже могут быть встроены вставки для винтового соединения панели с точкой 206 опоры.

На фиг. 4 показано изображение нагревателя 104 согласно одному иллюстративному варианту осуществления. Нагреватель 104 по существу соответствует одному из нагревателей, изображенных на фиг. 1–3. Нагреватель 104 имеет плоский слой, состоящий из резистивного материала 108, имеющего электрическое сопротивление с положительным температурным коэффициентом. В этом случае электрическое сопротивление резистивного материала 108 увеличивается с повышением температуры, и при одинаковом электрическом напряжении через слой протекает меньше электрического тока, что снижает энергопотребление нагревателя 104.

Согласно иллюстративному варианту осуществления слой, образованный из резистивного материала 108, имеет ширину и длину в каждом случае по меньшей мере 4 см. Следовательно, резистивный материал 108, согласно одному варианту осуществления, используется не в форме проволоки или узких полос, а в виде плоского слоя, площадью, например, по меньшей мере 20 см².

На слое, состоящем из резистивного материала 108, на контактной плоскости 118 есть параллельные межсоединения 400, 402, расположенные равномерно распределенным образом. Соседние межсоединения 400, 402 электрически изолированы друг от друга. Каждые вторые межсоединения 400, 402 электрически взаимосвязаны с помощью токосъемника 404. Межсоединения 400, 402 и токосъемники 404 образуют встречно-штыревые электроды 406, 408 на слое, состоящем из резистивного материала 108. В данном случае каждый из токосъемников 404 электрически соединен в трех разных точках и подключен к электрическим соединениям 412, 414 нагревателя 104 через отдельные проводники 410. Благодаря отдельным проводникам 410 осуществление контакта является избыточным, и работа нагревателя 104 обеспечивается, даже если два из проводников 410 или токосъемник 404 оборваны.

Первые межсоединения 400 и вторые межсоединения 402 расположены рядом друг с другом чередующимся образом, так что межсоединения 400, 402 входят друг между другом подобно пальцам. Согласно одному иллюстративному варианту осуществления каждый встречно-штыревой электрод 406, 408 имеет по меньшей мере три первых межсоединения 400 и по меньшей мере три вторых межсоединения 402.

Другими словами, на фиг. 4 показан нагреватель 104 PTC с электропроводящей пальцевидной конструкцией 118. Осуществление контакта резистивного материала 108, который, согласно одному иллюстративному варианту осуществления, выполнен в форме слоя PTC или нагревательного лака PTC, реализуется посредством электропроводной пальцевидной конструкции 400, 402 с токосъемными областями 404, которые нанесены непосредственно на резистивный материал 108. Пальцевидная конструкция 400, 402 и токосъемные области 404 могут быть изготовлены путем нанесения проводящего лака или путем адгезии проштампованных или протравленных проводящих пленок.

С целью уменьшения эффекта точечного повреждения плоскости нагревателя токосъемные области 404 неоднократно соединены с точками 412, 414 электрического соединения.

Нагревательная мощность нагревательного элемента 104, разработанного таким образом, обусловлена удельным поверхностным сопротивлением нагревательного лака 108, нанесенной толщиной резистивного материала 108, например, в форме нагревательного лака, и расстоянием до электропроводной пальцевидной конструкции 400, 402, и, таким образом, является адаптируемой к требованиям к мощности нагревания.

На фиг. 5a показано изображение нагревателя 104 согласно дополнительному иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения. Нагреватель 104 по существу соответствует одному из нагревателей, изображенных на фиг. 1–3. Нагреватель 104 имеет плоский слой, состоящий из резистивного материала 108, имеющего электрическое сопротивление с положительным температурным коэффициентом. В отличие от нагревательного слоя согласно фиг. 4, нагревательный слой имеет круглые отверстия 105. Отверстия выполнены таким образом, что между наружной конструкцией 106 и опорной конструкцией 102 образованы пустоты, как можно увидеть на фиг. 5b. Указанные пустоты заполнены адгезивом, в результате чего между нагревательным слоем и наружной и опорной конструкциями обеспечено механическое разделение.

На фиг. 6 показано изображение панели 200 для пола для внутреннего пространства летательного аппарата согласно одному иллюстративному варианту осуществления. Здесь панель 200 для пола по существу соответствует панелям для пола, изображенным на фиг. 2 и 3. Панель 200 для пола является прямоугольной. Область 204 кромки выполнена таким образом, что обходит вокруг панели 200 для пола. Нагреватель 104 расположен по центру в панели для пола и по размеру он меньше общей площади панели 200 для пола.

Предлагается создание устойчивой к повреждению нагреваемой панели 200 для пола для летательного аппарата (FPH, от англ. «floor panel heated», «нагреваемая панель для пола»). Предлагаемый здесь подход обычно может использоваться для нагревания площади. В этом случае нагревание панели 200 для пола реализуется с помощью нагревателя 104 с технологией PTC. Панель 200 для пола имеет инновационную конструкцию панели для уменьшения повреждения.

Материал PTC, как резистивный материал, имеет положительный температурный коэффициент. Материалы нагревателя, имеющие это свойство, обладают присущими свойствами ограничения температуры, в том смысле, что электрическое сопротивление увеличивается с повышением температуры, и в результате потребляемая электрическая мощность уменьшается с повышением температуры.

Повышение устойчивости к повреждению и снижение вероятности выхода из строя нагревателя в панели для пола приводит к повышению надежности в контексте эксплуатационной надежности.

Предлагается конструкция нагреваемой панели 200 для пола, как это предусмотрено, например, в летательном аппарате в области входных дверей и камбузов (бортовых кухонь), с целью обогрева там пола в тех областях, которые менее легко досягаемы для системы отопления кабины.

Нагревание в первую очередь, но не исключительно, служит для создания приятного климата для персонала кабины, стоящего в области камбуза и сидящего на так называемых сиденьях бортпроводников в районе выходов.

В предложенном здесь подходе конструкция нагреваемых панелей 200 реализована таким образом, что устанавливается определенная устойчивость к повреждению в отношении типов повреждений, наблюдаемых до настоящего времени. Причинами повреждения являются, например, точечно воздействующие механические нагрузки, воздействия окружающей среды, такие как влага и влажность или циклы изменения давления воздуха и температуры.

Для предотвращения перегрева из-за отказа или неисправности регулирующих элементов используется как бы самоограничивающийся нагревательный элемент 104 с технологией PTC, в котором электрическое внутреннее сопротивление нагревательного элемента 104 увеличивается с повышением температуры и, следовательно, ток или температура ограничиваются даже без внешних регулирующих средств мониторинга.

В этом случае получается так, что достигается определенная гибкость нагревательного элемента 104, поскольку лак PTC или распыляемое соединение PTC наносят на гибкую пленку в виде слоя.

Нагревательный элемент 104 PTC расположен таким образом, что имеет возможность свободно расширяться в зависимости от температуры. Таким образом повышается эффект PTC. Здесь нагревательный элемент 104 не соединен напрямую и жестко с армированным волокнами слоистым материалом 102, поскольку последний препятствовал бы тепловому расширению. Для обеспечения возможности свободного расширения нагревательный элемент 104 может быть встроен либо в поверхность скольжения, либо в эластичную поверхность.

Чтобы избежать влияния механических воздействий на функцию нагревания панели 200 для пола, предлагается конструкция, где механическое повреждение верхней стороны не обязательно приводит к немедленному отказу нагревательного элемента 104.

Это достигается благодаря тому, что активный нагревательный элемент 104 расположен не на одном из верхних наружных слоев, а в глубине панели 200 для пола. Расположенными над нагревательным элементом 104 в этом случае являются слоистый материал или сандвич-конструкция, которые, в свою очередь, модернизируют для проведения тепла от нагревательного элемента 104 к поверхности панели для пола 200. Следовательно, слоистый материал или сандвич-конструкция над нагревательным элементом 104 может выдерживать повреждение без непосредственного негативного воздействия на нагревательный элемент 104.

Другими словами, предлагается панель 200 для пола с нагревательным устройством 104 для использования, в первую очередь, но не исключительно, в кабинах летательных аппаратов. Тепло, выделенное нагревательным устройством 104, переносится на поверхность благодаря свойству теплопроводности конструкции панели. С этой целью используют слоистый материал, или сандвич-конструкцию, над нагревателем 104. Альтернативно, над нагревателем используют наружный слоистый материал или наружный слоистый материал с материалом внутреннего слоя, который оптимизирован или был оптимально выбран с учетом проводимости тепла, и таким образом он имеет устойчивость к повреждению в отношении механических воздействий.

В одном иллюстративном варианте осуществления панель образована для противодействия проникновению влаги так, что влага не может попасть на какие-либо электрически активные части.

В одном иллюстративном варианте осуществления по меньшей мере один электрический нагреватель 104 обладает отличительным признаком PTC для температурного самоограничения.

В одном иллюстративном варианте осуществления реализация электрического контакта с поверхностью PTC выполнена таким образом, что отдельные точечные повреждения не приводят к полному отказу нагревателя.

На фиг. 7 показана блок-схема способа изготовления нагревательного устройства согласно одному иллюстративному варианту осуществления. Способ имеет этап 600 предоставления и этап 602 размещения. На этапе 600 предоставляют механически нагружаемую опорную конструкцию и механически нагружаемую и теплопроводную наружную конструкцию. На этапе 602 нагреватель размещают между опорной конструкцией и наружной конструкцией. Например, на этапе 602 резистивный материал нагревателя наносят в жидкой или распыляемой форме на поверхность опорной конструкции и/или наружной конструкции.

Если иллюстративный вариант осуществления в описании содержит союз «и/или» между первым признаком и вторым признаком, это следует понимать так, что иллюстративный вариант осуществления согласно одному варианту осуществления имеет и первый признак, и второй признак, а согласно другому варианту осуществления имеет либо только первый признак, либо только второй признак.

Реферат

Изобретение относится к нагревательному устройству (100) для внутреннего пространства летательного аппарата. Нагревательное устройство (100) имеет механически нагружаемую опорную конструкцию (102), механически нагружаемую и теплопроводную наружную конструкцию (106) и нагреватель (104) для преобразования электрической энергии в тепловую энергию, при этом нагреватель (104) расположен между опорной конструкцией (102) и наружной конструкцией (106) и имеет нагревательный слой (108), состоящий из резистивного материала с положительным температурным коэффициентом, при этом нагревательный слой имеет отверстия (105) по меньшей мере в некоторой области, и за счет отверстий (105) обеспечены заполняемые пустоты между опорной конструкцией (102) и наружной конструкцией (106). Изобретение позволяет обеспечить механическую изоляцию между нагревательным слоем и оставшимися статическими частями, то есть опорной конструкцией и наружной конструкцией. Таким образом можно достичь высокого уровня эксплуатационной надежности и отказоустойчивости . 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула