[发明专利]电热式加热器

说明书

技术领域

本发明总地涉及电热式防冰系统，该电热式防冰系统适合于用在飞行器中或者诸如风轮机叶片之类的其它空气动力学结构中，以防止形成冰和/或去除已形成的冰。这两种功能可分别称为防冰和除冰。

背景技术

对于飞行器来说，在飞行过程中，在飞行器的外表面上形成冰是不希望的。冰破坏了在飞行器表面上的空气顺畅流动，增大阻力并且降低机翼执行其预期功能的能力。

此外，冰的产生会阻碍诸如之类可动控制表面的运动。发动机进气口产生的冰会突然大块脱落，并且脱落的大冰块会被吸入发动机而导致损坏。

因此，对于飞行器、尤其是商用飞行器，通常包含防冰系统。商用飞行器可使用一种系统，该系统包括从发动机排放出热空气，然后使热空气通过管道通至诸如机翼前缘和尾部之类易于形成冰的机身部件。最近，已提出了电动的系统，例如EP-A-1,757,519（吉凯恩航空有限公司（GKN Aerospace））披露了一种具有机头蒙皮的机翼缝翼，其包含电热式加热毯或加热垫。加热垫粘结于金属防蚀层的后表面，该金属防蚀层包括机头蒙皮的前向外表面。

加热垫具有“Spraymat”（商标名）类型并且是层叠产品，该层叠产品包括电介质层和加热元件，这些电介质层由预浸渍的玻璃纤维布制成，而加热元件通过将金属层火焰喷涂到其中一个电介质层上而形成。“Spraymat”从一开始在1950年由D.纳皮尔父子有限公司（D.Napier & Sons Limited）（参照它们的GB833,675，该文献涉及用于飞行器的电气除冰或防冰设备）开发到随后由吉凯恩航空有限公司使用已经历了很长的历史。

最近一种由吉凯恩航空有限公司生产的用在机翼缝翼中的“Spraymat”在阳模上形成并且包括敷设如下堆叠层：该堆叠层包括（i）在高压釜中进行处理的预浸渍有环氧树脂的大约10层玻璃纤维织物，（ii）导电金属层（加热元件），使用掩模将该导电金属层火焰喷涂到层叠件上，以形成加热元件构型，以及（iii）最后大约3层玻璃纤维织物。将接线焊接于加热元件，以使得加热元件能连接于飞行器的电源系统。然后，在高压釜中对加热垫进行处理。

加热垫通常包含导电接地层来作为安全装置，用以探测加热垫的加热元件的故障。接地层连接于飞行器接地构件以及控制单元。如果加热元件发生故障（例如，烧坏），则电流将经由接地层泄漏至飞行器接地构件，并且控制单元能探测此种电流变化并且采取行动来防止对于加热垫的结构造成热损坏。

在机头蒙皮的防蚀件上遭受雷击的过程中，极短时间内的极强直流电会通过防蚀件耗散至飞行器接地构件。该电流会在并联于防蚀件的任何导体中感应出电流。因此，在接地层中会感应出强电流，并且该强电流会通向飞行器接地构件。在加热元件以及将加热元件连接于电源和控制单元的连接件中也会感应出强电流。结果是会在电源和控制单元中产生电流浪涌，而这会损坏单元的内部电子器件。

希望提供一种改进的加热垫。

发明内容

根据本发明，提供一种用于防冰系统的电热式加热器，该加热器包括：

层叠加热垫，该层叠加热器包括电介质层和加热元件；以及

第一连接件，该第一连接件具有第一端和第二端，该第一端嵌在加热垫中并且电连接于加热元件，而第二端远离加热垫延伸，用以连接于加热器控制单元；

其中加热垫还包括第一和第二导电接地层，且第一连接件的第一端定位在第一和第二接地层之间。

两个接地层屏蔽第一连接件在雷击过程中的易损端部，这减小第一连接件中感应出的电流，由此有助于保护控制单元中的电子器件。感应电流中较多部分感应在两个接地层中，而且可耗散至飞行器接地构件。两个接地层并不仅仅使现有技术单个接地层的保护效果加倍。而是，第二接地层的提供以及第一和第二接地层相对于第一连接件的第一端的定位确保两个接地层协同地一起作用，以在雷击过程中屏蔽第一连接件的第一端，由此有助于防止易损控制单元中产生破坏性电流浪涌。

接地层可以是金属网或导电织物，但接地层较佳的是喷涂金属接地层。例如，铜或铜合金可以进行火焰喷涂，并且具有产生相对均匀的低电阻层的优点。在喷涂过程中还易于进行掩模，并且易于适应于复杂的形状。

在当前的实施例中，第一和第二接地层是多孔的。当电介质层由热塑性材料制成，并且当在已组装好加热器的各部件之后，通过加热和施压将各部件的堆叠层叠在一起时，这是有用的。在层叠过程中，热塑性材料能够流过多孔接地层，有助于使完工产品形成不易分层的单一构造。