[发明专利]加热元件及其制造方法

说明书

在制造电热加热垫(3)的方法中，通过使用激光吹粉工艺将加热元件(6)沉积在所述加热垫(3)的介电层(51、52)中的第一层(51)上。

技术领域

本发明总体上涉及电热加热垫的加热元件及其制造方法。特别地是但非排他地是，本发明涉及用于在防冰系统中使用的电热加热垫。该电热加热垫广泛适合用于可能在表面上形成冰的应用，但特别适合用于在飞机或其他空气动力学结构(例如风力涡轮机的叶片)中使用，以防止结冰和/或去除已经形成的冰。这两个功能可以分别被称为防冰和除冰。

背景技术

对于飞机而言，飞机的外表面在飞行中结冰是不期望的。冰破坏了飞机表面上的平稳空气流动，增加了阻力，并进一步降低了机翼执行其预期功能的能力。

同样，积冰可能会阻碍可移动控制面(如机翼前缘缝翼或襟翼)的移动。积聚在发动机进气口上的冰可能会突然以大块的形式脱落，并被吸入发动机而造成损坏。

因此，对于飞机而言，并且特别是对于商用飞机而言，通常都装有防冰系统。商用飞机可以使用以下系统，该系统包括将热空气从发动机中排出，然后将热空气输送到易于结冰的机身部件，例如机翼的前缘和尾部。最近，已经提出了各种电动系统，例如在EP-A-1,757,519(GKN Aerospace公司)的电动系统，其公开了一种具有包含有电热加热毯或电热加热垫的前蒙皮的机翼前缘缝翼。该加热垫被结合到金属防腐蚀罩的后表面，该金属防腐蚀罩包括前蒙皮的面向前的外表面。

加热垫是“Spraymat”(商标)类型的，它是一种层压产品，其包括由预浸渍的玻璃纤维布制成的介电层和通过将金属层火焰喷涂到介电层中的一个介电层上而形成的加热元件。从20世纪50年代D.Napier&Sons Limited公司所使用的“Spraymat”的最初发展(参见该公司的与飞机电气除冰或防冰装置有关的GB-833,675)到由GKN Aerospace公司所使用的“Spraymat”后来的使用，“Spraymat”已有很长的历史。

由GKN Aerospace公司近年来生产的用于在机翼前缘缝翼中使用的“Spraymat”是在压入式阳模上形成的，并且包括铺叠一堆层，该一堆层包括(i)大约10层预先浸渍了环氧树脂的玻璃纤维织物，其已在高压釜中固化，(ii)导电金属层(加热元件)，如已经在之前的产品中做的那样，已经使用掩模将该导电金属层火焰喷涂到层压板上，以形成加热元件图案；和(iii)最后3层左右的玻璃纤维织物。将接线焊接到加热元件，以允许连接到飞机的电力系统。然后，将加热垫在高压釜中固化。

加热垫通常包括导电接地层，作为用于检测加热垫的加热元件的故障的安全装置。接地层连接到飞机地线(earth)以及控制单元。

加热垫通常非常可靠。但是，如果加热垫中的加热元件确实以烧坏加热器的形式出现故障，则电流将通过接地层泄漏到飞机地线，并且控制单元可以检测到电流的这种变化并采取措施防止对加热垫结构的热损坏。

GKN Aerospace公司最近开发了一种将加热元件和接地层用作火焰喷涂金属层(例如铜或铜合金层)的技术，其中加热元件或接地层被喷涂(使用掩模)到介电层上，该介电层是由热塑性材料制成的，而不是之前使用的热固性材料(例如环氧树脂)。在GB-A-2,477,336至GB-A-2,477,340(均以GKN Aerospace公司的名义)中描述了用于加热元件和接地层的这种较新类型的布置结构，上述申请的公开内容通过引用的方式并入本文。

当将此技术用于加热元件时，在火焰喷涂期间使用一个或多个掩模，以实现期望的加热元件的几何形状所需的精度和公差。将金属或合金火焰喷涂到掩模上(喷涂到掩模中的一个或多个孔组成的图案上，并且喷涂到与该一个或多个孔相邻的掩模的区域上，或喷涂到基本上掩模的表面的所有部分上)，然后将掩模移除，以在介电层的表面上留下图案形状的加热元件。