CN112352062B - 用于进料和配料粉末的设备、用于在器件的表面区域上生产层结构的设备、平面加热元件以及用于生产平面加热元件的方法 - Google Patents

用于进料和配料粉末的设备、用于在器件的表面区域上生产层结构的设备、平面加热元件以及用于生产平面加热元件的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于传送和计量粉末(112)的设备(100)包括：粉末存储容器(110)，其用于存储和提供粉末(112)；振动传送器(120)，其具有传送装置(122)，具有可调节的传送速率，用于以可调节的传送速率将粉末(112)递送到粉末出口(124)；管线布置(130)，其用于将由振动传送器(120)递送的粉末(112)在传送气体(115)中输送作为粉末‑气体混合物(116)，并且用于将粉末‑气体混合物(116)进料到粉末加工装置(200)，其中在管线布置(130)中设置脱离装置(132)，以从粉末‑气体混合物(116)中移除限定比例PM2的粉末(112)；粉末量测量布置(140)，其用于纪录每单位时间的脱离粉末量PM2，并且用于提供粉末量信息信号S1，其中每单位时间移除的粉末量PM2与振动传送器(120)的传送粉末量PM1具有在公差范围内的规定比率；以及控制装置(150)，其被设计成基于由粉末量测量布置(140)提供的粉末量信息信号S1将振动传送器(120)的可调节传送速率调节到规定设定值。

Description

用于进料和配料粉末的设备、用于在器件的表面区域上生产 层结构的设备、平面加热元件以及用于生产平面加热元件的 方法
技术领域
本发明涉及一种设备和方法，用于将粉末进料和配料到诸如等离子体喷涂装置或等离子体喷嘴的粉末加工装置，以便以高精确度向粉末加工装置供应等离子体涂覆或等离子体喷涂所需的粉末。此外，实施例涉及用于在器件的表面区域上生产层结构的设备和方法，其中以高精确度供应的粉末颗粒量例如在等离子体喷涂过程中的粉末加工装置中被激活，然后被涂布到基底或器件的表面区域。实施例还涉及一种平面加热元件，其中借助于等离子体涂覆或等离子体喷涂将平面导电电阻器层结构施加到器件的表面区域。
背景技术
根据现有技术，使用所谓的粉末进料器来配料供应的粉末颗粒量，并将配料的粉末量供应到粉末加工装置，诸如等离子体涂覆或等离子体喷涂装置。然后，诸如等离子体射流的等离子体流被用于等离子体涂覆装置中以处理或涂覆表面。在表面处理的情况下，等离子体被用于例如等离子体诱导的材料沉积。例如，在涂覆技术中，诸如镜面涂层或不粘涂层的功能层被施加。在材料工程中，等离子体被用于例如等离子体诱导的材料沉积。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的概念，用于将一定量的粉末精确进料和配料至粉末加工装置，以使用等离子体提供尽可能限定和均匀的材料沉积和表面涂覆，从而可以在(任何)器件的表面区域上获得具有极其均匀的平面导电电阻器层结构的加热元件。
这个目的通过独立权利要求来解决。
在相应的从属权利要求中定义了本概念的进一步发展。
根据一个实施例，一种用于进料和配料粉末112的设备100包括：粉末存储容器110，其用于存储和提供粉末112；振荡进料器120，其包括进料装置122，具有可调节的进料速率，用于以可调节的进料速率将粉末112分配到粉末出口124；导管布置130，其用于将由振荡进料器120分配的粉末112在进料气体115中进料作为粉末-气体混合物116，并且用于将粉末-气体混合物116供应到粉末加工装置200，其中在导管布置130中设置脱离装置132，用于从粉末-气体混合物116中提取限定比例PM2的粉末112；粉末量测量布置140，其用于检测每单位时间的脱离的粉末量PM2，并用于提供粉末量信息信号S1，其中每单位时间的提取的或脱离的粉末量PM2与振荡进料器120的进料粉末量PM1具有在公差范围内的预定比率；以及控制装置150，其被配置成基于由粉末量测量布置140提供的粉末量信息信号S1将振荡进料器120的可调节的进料速率调节到预定设定值。
根据一个实施例，一种用于在器件260的表面区域262上生产层结构270的设备101包括：用于进料和配料粉末112的设备100，以用于向等离子体涂覆布置(也称为等离子体喷涂布置)200提供粉末颗粒112；和等离子体涂覆布置200，其包括等离子体源208和涂布装置212，等离子体源208用于在加工区域206中引入等离子体210以利用等离子体210激活加工区域206中提供的粉末颗粒112，涂布装置212用于将激活的粉末颗粒112涂布到器件260的表面区域262以在器件260的表面区域262上获得层结构270。
根据一个实施例，一种用于在器件260的表面区域262上生产层结构270的方法包括以下步骤：利用用于进料和配料粉末112的设备100在等离子体涂覆装置的加工区域中提供粉末颗粒；利用等离子体源208的等离子体210激活在等离子体涂覆布置200的加工区域206中提供的粉末颗粒112；以及将激活的粉末颗粒112涂布到器件260的表面区域262，以在器件260的表面区域262上获得层结构270。
根据一个实施例，一种平面加热元件300包括：电加热电阻器元件270-3以及第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2，其中电阻器加热元件270-3布置在第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2之间，其中第一平面导电层区域270-1作为第一接触端子区域至少分区域地布置在电阻器加热元件270-3的第一边缘区域270-3A上，并且电连接和在材料上(或牢固地)结合到第一边缘区域270-3A，其中第二平面导电层区域270-2作为第二接触端子区域至少分区域地布置在电加热电阻器元件270-3的第二边缘区域270-3B上，并且电连接和在材料上结合到第二边缘区域270-3B，并且其中第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2的电导率是电加热电阻器元件270-3的电导率的至少两倍高。
根据一个实施例，一种用于生产平面加热元件300的方法包括以下步骤：在器件260的表面区域262上提供电加热电阻器元件270-3；以及借助于等离子体涂覆或借助于等离子体喷涂在具有电加热电阻器元件270-3的器件260的表面区域262上施加第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2，其中电加热电阻器元件270-3布置在第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2之间，其中第一平面导电层区域270-1作为第一接触端子区域至少分区域地布置在电阻器加热元件270-3的第一边缘区域270-3A上，并且电连接和在材料上结合到第一边缘区域270-3A，其中第二平面导电层区域270-2作为第二接触端子区域至少分区域地布置在电阻器加热元件270-3的第二边缘区域270-3B上，并且电连接和在材料上结合到第二边缘区域270-3B，并且其中第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2的电导率是电加热电阻器元件270-31的电导率的至少两倍高。
本发明的核心思想是能够实现供应到等离子体涂覆布置的粉末颗粒的量的最精确的可能进料和配料，以在器件的表面区域上获得极其均匀和精确的等离子体诱导层生成。为此目的，借助于在振荡进料器下游的导管布置中的脱离装置，从由粉末进料装置分配的粉末-气体混合物中提取限定比例的粉末，并将其供应到粉末量测量布置，该粉末量测量布置确定每单位时间的脱离粉末量，并向控制装置提供相应的粉末量信息信号。每单位时间的提取粉末量与由振荡进料器进料的总粉末量或与导管布置中粉末-气体混合物的总粉末量具有在公差范围内的预定比率。控制装置被配置成基于由粉末量测量布置提供的粉末量信息信号用控制信号来控制振荡进料器，以将振荡进料器的进料速率调节到预定的设定值或目标值(即，目标进料速率)，从而可以获得到粉末加工装置的进料粉末量的精确剂量。
通过控制或调节用于进料和配料粉末的设备100的振荡进料器120的可调节的进料速率，振荡进料器120的进料速率到预定设定值的调节或控制可以在粉末加工装置200的操作期间(即，例如在等离子体喷嘴的涂覆或喷涂过程期间)执行。因此，根据本概念，用于进料剂量和粉末的设备的振荡进料器的进料速率因此可以与粉末加工装置的操作同时执行。通过脱离每单位时间的粉末量PM2，呈称重传感器或光学检测装置形式的粉末量测量布置可以进一步布置成例如与振荡进料器机械脱离，从而粉末量确定可以与振荡进料器的振荡或振动机械脱离或分离。这导致振荡进料器的进料速率的调节的精确度进一步提高，并且因此导致供应到粉末加工装置的每单位时间的粉末量的精确度进一步提高。
由于粉末加工装置(例如，用于等离子体喷涂的等离子体涂覆布置或等离子体喷嘴)所需粉末量的极其精确的配料，可以极其均匀地和精确地涂覆器件的基本上任何表面结构，其中可以进一步非常精确地调节和尺寸设定施加的层结构的电特性。因此，例如，平面接触区域可以以等离子体诱导的方式施加在器件的表面区域上，其可以电连接并在材料上结合到中间电(例如，平面)加热电阻器元件的边缘区域。此外，施加的层结构可以在材料上结合到待涂覆的器件，或者可以一体地形成。
作为接触表面，高度导电材料(例如，金属或金属合金)可以作为层结构施加到器件的表面区域，其中这些高度导电的接触表面结构可以适当地形成用于焊接连接。例如，如果金属层具有作为主要成分的铜材料等，则可以使用普通焊料将引线“焊接”到相应的平面接触端子区域。由于为振荡进料器调节的进料速率，即，通过涂布到器件的表面区域的粉末量和所得的颗粒浓度(其包括例如导电材料)，可以形成相应的平面导电层区域的电阻器涂层或层电阻器(电导率的倒数)，从而这些层区域可以被配置为电加热电阻器元件的接触端子区域。特别地，接触端子区域通过等离子体诱导层施加方法在电气上和材料上(即，基本上不可分离地)连接并结合到电加热电阻器元件的边缘区域。
通过借助于根据本概念的等离子体涂覆布置或等离子体喷嘴的等离子体喷涂，电加热电阻器元件也可以作为平面电阻器结构施加、借助于等离子体涂覆施加到器件的表面区域，并且在材料上结合到该表面区域。因此，可以在接触端子区域之间产生电加热电阻器元件的任何结构(例如，线性、交叉、曲折等)，其中平面导电结构的最终几何形状可以根据应用进行调节。
此外，根据第一实施例，对于接触端子区域和被配置为接触端子区域之间的电加热电阻器元件的平面电阻器结构两者，有可能在施加过程期间使用具有不同的最终涂层电阻(也是面积电阻)的不同粉末材料或层材料。
此外，对于接触端子区域和平面电阻器结构两者，有可能使用相同的粉末材料或层材料，其中对于接触端子区域，借助于多次涂覆或借助于若干涂覆工艺，可以产生“更致密”或更厚的涂层，其具有显著更高的电导率(表面电导率)，例如，相比用作电加热电阻器元件的平面电阻器结构为至少两倍、五倍或十倍。
此外，还可能的是，接触端子区域布置为电加热电阻器元件的所施加的平面电阻器结构内的细长区域或岛，例如在该结构的边缘区域处。
由于配置为电加热元件的平面电阻器结构的平面或相对大面积的接触端子区域，有可能在大面积上将足够高的功率耦合到配置为电加热电阻器元件的平面电阻器结构中，以由于电能转换为热能(热量)而获得足够的加热。
用作接触端子区域的导电层区域可以例如借助于等离子体涂覆或等离子体喷涂工艺与用作电加热电阻器元件的平面电阻器结构形成在彼此的顶部上。
附图说明
下面将参照附图更详细地解释优选实施例。关于图示的示意图，应当注意，所示的功能应被理解为本发明的设备的元件和特征以及本发明的方法的相应方法步骤两者，并且本发明的方法的相应方法步骤也可由此导出。
其中：
图1示出了根据一个实施例的用于进料和配料粉末的设备的示意性框图；
图2a至图2b示出了根据一个实施例的用于进料和配料粉末的设备的粉末存储容器和振荡进料器的可能实施方式的透视图和局部剖视图；
图2c示出了在粉末存储容器的出口和用于粗配料的振荡进料器之间的距离调节的可能实施方式的局部剖视图；
图3a至图3b示出了根据一个实施例的粉末量测量布置和导管布置中的相关联的脱离装置的示意性框图；
图4是根据一个实施例的用于在器件的表面区域上生产层结构的设备的示意性框图；
图5a至图5c示出了根据一个实施例的器件的表面区域上的施加层结构的俯视图、剖视图和透视图的示意性表示；和
图6a至图6e示出了根据一个实施例的通过等离子体喷涂在器件的表面区域上施加的平面导电电阻器层结构形式的平面加热元件的俯视图的示意性表示。
具体实施方式
在下面将基于附图详细解释本概念的实施例之前，应该注意的是，在不同的附图中，相同的、功能上相等或相等的元件、对象、功能框和/或方法步骤具有相同的附图标记，从而在不同实施例中示出的这些元件、对象、功能框和/或方法步骤的描述是可互换的或可相互应用的。
将参照附图更详细地描述各种实施例，在附图中示出了一些实施例。在附图中，为了清楚起见，图示的元件、层和/或区域的尺寸可能没有按比例示出。
图1示出了根据一个实施例的用于进料或供应和配料粉末112的设备100的示意图。用于进料和配料粉末112的设备100包括用于存储和提供粉末112的粉末存储容器110。设备100还包括具有进料装置或进料滑槽122的振荡进料器120，振荡进料器120用于将粉末112分配到粉末出口124的进料速率是可调节的，以在粉末出口124处提供每单位时间(例如，每秒)的粉末量PM1。设备100还包括导管布置130，用于将由振荡进料器120分配的粉末112在进料气体115中进料作为粉末-气体混合物116，并且用于将粉末-气体混合物116进料到(任选的)粉末加工装置200，该粉末加工装置200可以被配置为例如用于根据DIN 657进行等离子体喷涂的等离子体涂覆布置或等离子体喷嘴200。导管布置130还包括脱离装置或旁路132，以从粉末-气体混合物116中脱离或提取粉末112的限定比例或限定粉末量PM2。设备100还包括粉末量测量布置140，用于检测每单位时间的脱离粉末量，并且用于基于每单位时间的脱离粉末量提供粉末量信息信号S1。脱离装置132被配置成使得每单位时间的提取粉末量PM2与振荡进料器120的进料粉末量PM1(总粉末量)具有在公差范围内的预定比率，并且因此也与从导管布置130供应到粉末加工装置200的每单位时间的粉末量PM3(＝进料粉末量PM1减去提取粉末量PM2)具有预定比率。
设备100还包括控制装置150，其被配置成基于由粉末量测量布置140提供的粉末量信息信号S1用控制信号S2来控制振荡进料器120，以将振荡进料器120的进料速率调节到预定的设定目标值(即，目标进料速率PM1)，使得可以获得进料粉末量PM1的精确剂量，并因此获得供应到粉末加工装置200的粉末量PM3的精确剂量。
为了控制振荡进料器120，以将振荡进料器120的进料速率调节到由控制装置150执行的预定目标进料速率，从而提供足够好的结果，建立了公差范围，在该公差范围内，由脱离装置132从粉末-气体混合物脱离的每单位时间的提取粉末量PM2应该与振荡进料器120的进料粉末量或总粉末量PM1以预定固定比率存在。因此，建立了每单位时间的提取粉末量PM2与振荡进料器120的每单位时间的进料粉末量PM1之间的预定比率的公差范围。因此，公差范围可以指示例如每单位时间的提取粉末量与由振荡进料器120进料的每单位时间的总粉末量的实际比率偏离指定比率小于20％、10％、5％、2％、1％或0.1％，或者没有偏差或仅有可忽略的偏差。假设并且可以保持的公差范围越小，控制装置150就可以越精确地将振荡进料器120的可调节进料速率调节到预定的目标进料速率。
例如，公差范围可以考虑变化的诸如温度等的环境参数，或粉末的偏离的物理性质，诸如粉末颗粒的尺寸和/或密度，或进料气体115的气体压力或气体温度中的变化(波动)或其他环境参数和/或影响变量。
根据一个实施例，脱离装置132被配置成提取粉末-气体混合物116中的粉末量PM1的预定比例或预定比率，该粉末-气体混合物116由振荡进料器120在粉末出口124处分配并在导管布置130中输送。例如，脱离装置132可以设置有脱离路径133，作为导管布置130的导管或管道部段。特别地，脱离装置132可以沿着粉末-气体混合物的流动方向被分成不同的体积区域，以在脱离装置132中实现粉末-气体混合物的均匀分布，以便尽可能精确地保持每单位时间的提取粉末量PM2和振荡进料器120的进料粉末量PM1或供应到粉末加工装置200的粉末量PM3之间的预定比率。根据一个实施例，脱离装置132在粉末-气体混合物的流动方向上可以具有入口区域、膨胀区域或抽吸区域、均化区域、脱离或提取区域以及输出或压缩区域。在这方面，也参考参照图3a至图3b进行的详细描述。
根据一个实施例，粉末量测量布置140被配置成基于每单位时间提取或脱离的粉末量PM2来检测或确定每单位时间的脱离粉末量PM2的重量。基于检测到的每单位时间的脱离粉末量的重量，粉末量信息信号S1然后可以由粉末量测量布置140提供给控制装置150。
根据一个实施例，粉末量测量布置140可以被配置为称重传感器或秤，以“直接”检测每单位时间的脱离粉末量的重量(或质量)。
根据另一个实施例，粉末量测量布置140可以被配置成光学地检测脱离粉末颗粒112的数量并且将具有脱离粉末颗粒的数量的粉末量信息信号S1提供给控制装置150。
根据另一个实施例，粉末量测量布置140可以被配置成光学地检测脱离粉末颗粒112的数量和例如相应的尺寸或平均尺寸并且将具有脱离粉末颗粒的数量和(相应的或平均的)尺寸的粉末量信息信号S1提供给控制装置150。
基于脱离粉末颗粒的数量和(相应的或平均的)尺寸，可以确定每单位时间的脱离粉末量PM2的体积，其中基于确定的每单位时间的脱离粉末量的体积和进一步地使用的粉末颗粒的(例如，预定的)材料密度，可以确定每单位时间的脱离粉末量PM2的重量。
可以在粉末量测量布置140或控制装置150中确定或计算每单位时间的脱离粉末量PM2的体积和/或重量。
对于脱离粉末量PM2的光学检测，由粉末量测量布置140提供的粉末量信息信号S1可以至少包括脱离粉末颗粒的数量，只要脱离粉末颗粒的平均尺寸和平均材料密度是已知的并且可作为信息获得。因此，例如，粉末量测量布置140或控制装置150可以执行每单位时间的脱离粉末量PM2的重量的计算。
根据一个实施例，控制装置150被配置成：基于粉末量信息信号S1来确定振荡进料器120的当前进料速率PM1，并且如果振荡进料器120的当前进料速率偏离目标进料速率，则控制振荡进料器120，以便将当前进料速率PM1调节到目标进料速率PM。
在用于进料和配料粉末12的设备100的操作期间，控制装置150因此可以被配置成连续地调节或跟踪振荡进料器120的当前可调节进料速率至期望的目标进料速率。
振荡进料器120的进料装置122例如被激励为进行垂直于和平行于进料方向的振荡运动，以传送粉末或粉末颗粒112，振荡进料器120被配置成以1μm至1mm或5μm至200μm范围内的振荡宽度或振荡幅度在1Hz至1kHz或50Hz至300Hz或更高的振荡频率下执行进料装置122的振荡运动，以获得可调节的进料速率。
根据一个实施例，振荡进料器120可以被配置为压电地或磁力地驱动的进料装置122，即，振荡频率和振荡宽度借助于压电和/或磁力致动器获得。
根据一个实施例，控制装置150可以被配置成：基于粉末量信息信号S1向振荡进料器120供应控制信号S2，以调节振荡进料器120的进料装置122的振荡运动并获得目标进料速率。
根据一个实施例，粉末存储容器110包括用于向进料装置122提供粉末的出口装置或出口阀114。这里，例如，从粉末存储容器110到振荡进料器120的进料装置122的粉末112的提供速率或每单位时间的粉末量PM0取决于在出口装置114的出口端114-A和进料装置122的进料表面区域122-A之间的调节后的距离d1。
根据一个实施例，可以提供距离调节装置(图1中未示出)，以调节在出口装置114的出口端114-A和进料装置122的进料表面区域122-A之间的距离或间隙d1，例如，以将由粉末存储容器110提供的粉末量PM0的预配料或粗配料提供给振荡进料器120的进料装置122。
如上文已提及的，被提供以每单位时间的调节后的粉末量PM3的粉末-气体混合物116的粉末加工单元200可以被配置为例如用于根据DIN 657进行等离子体喷涂的等离子体涂覆布置或等离子体喷嘴。
粉末进料装置100通常适用于向粉末加工单元200配料进料或供应气溶胶的所有应用。例如，气溶胶是载气中携带的颗粒或固体。除了等离子体涂覆或等离子体喷涂应用之外，粉末进料装置100还可以用于激光沉积焊接工艺或激光等离子体涂覆工艺中。
因此，用于在图1所示的器件260的表面区域262上生产层结构270的总体布置101可以包括上述用于进料和配料粉末112的设备100和等离子体涂覆布置200。例如，等离子体涂覆布置200可以包括用于将等离子体引入加工区域的等离子体源，以用等离子体激活加工区域中提供的粉末颗粒，并且还可以包括用于将激活的粉末颗粒涂布到器件的表面区域上以在器件的表面区域上获得层结构的涂布器或出口喷嘴。在这方面，参照结合图4和图5a至图5c进行的以下描述。
根据实施例，器件260也可以被配置为多层元件，其中，例如，可以在器件260的表面区域262上提供底漆层。根据实施例，覆盖层或保护层(未示出)也可以任选地设置在设置有平面加热元件300(未示出)的器件260的表面区域262上，例如以保护平面加热元件300免受环境影响或为平面加热元件300提供机械保护。
图2a至图2b示出了根据一个实施例的用于进料和配料粉末112的设备100的粉末存储容器110和振荡进料器120的可能实施方式的透视图和局部剖视图。
参照图2a和图2b，根据本发明的实施例，用于进料粉末112的设备100包括粉末存储容器110、具有配置为进料滑槽的进料装置122的振荡进料器120、以及具有气体入口125和粉末出口124的壳体123。
粉末存储容器110具有主体110-b，该主体在其上端处具有可以用封盖110-a封闭的再填充开口。在其下端处，粉末存储容器110具有开口，在设备的操作期间，粉末通过该开口由重力施加到振荡进料器120的进料滑槽122的进料表面122-A的第一端(在图2a和图2b中，左端)。在粉末存储容器110内部，存在挡板/中间板(图中未示出)，其降低了粉末112从粉末存储容器110到进料滑槽122上的静压。
线性振荡进料器120的进料滑槽122例如是细长的片状金属件，在其中心具有细长的滑槽。在本实施例中，例如，滑槽可以是6mm宽、4mm高和20cm长。根据粉末的类型和要达到的进料速率，滑槽也可以具有其它尺寸，特别是例如0.5mm宽、0.1mm高和5cm长的槽的更小的尺寸。线性振荡进料器120还包括例如压电地或磁力地驱动的振荡器，利用该振荡器，振荡进料器120的进料滑槽122可以被强制进行垂直于和平行于进料方向的振荡运动(振动运动)，同时用于进料粉末112。竖直和平行振荡运动是同相的，其中振荡宽度对应于振荡运动的两个转折点之间的距离。因此，振荡运动相对于进料区域具有竖直和平行的振动分量。
在操作期间，在其上进料粉末112的进料滑槽112的进料区域122-A是基本上水平的，即，垂直于重力方向。基本上，水平包括正交于进料区域的方向相对于重力方向±5％或±3％的倾角。在设备的操作期间，粉末从进料滑槽122的第一端到进料滑槽122的第二端在进料滑槽122中的进料区域上进料。在进料滑槽122的第二端处，粉末被分配到粉末出口124。
壳体123将具有进料滑槽122的振荡进料器120相对于环境例如以气密方式密封，其中壳体包括用于来自粉末存储容器110的粉末的入口开口、用于载气的气体入口125和用于分配粉末和载气的混合物的粉末出口124。壳体123中的气体入口125可以经由质量流量监控器连接到气体供应源。质量流量监控器用于控制引入壳体的载气的质量流量。根据应用，载气可以是空气或惰性气体，诸如氮气(N2)或氩气(Ar)。如果利用设备供应和配料的粉末不应与湿气接触，则使用空气是不合适的，并且使用惰性气体是优选的。载气与由线性进料器配料的粉末的混合物通过粉末出口分配。然而，粉末的剂量仅由线性进料器的进料速率决定。载气的质量流量决定了通过粉末出口分配的气体-粉末混合物中载气与粉末的质量比。该质量比对于诸如等离子体涂覆方法的粉末供应和配料下游的方法可能是重要的。
在用于进料和配料细粉末的方法中，使用上述设备。利用设备供应和配料的细粉末具有D50值在0.1μm至100μm的范围内的粒度分布。粉末颗粒的形状可以是结节状、球形或飞溅状，或者粉末颗粒可以具有所谓的薄片形式。粉末可以由各种各样的材料组成，特别是金属、金属合金、聚合物、金刚石或陶瓷。粉末颗粒也可以由不同的材料构成(所谓的复合粉末)。例如，由芯和涂层组成的涂覆粉末颗粒可以利用该设备供应和配料，其中芯和涂层由不同的材料制成。
在一个实施例中，利用该方法实现的进料速率在0.01g/min至50g/min的范围内。使用在10sccm和80slm之间的载气。在一个实施例中，用于供应和配料细粉末和超细粉末的设备和方法用于向等离子体炬供应粉末。在这种应用中，供应的粉末的精确剂量非常重要。然而，本发明的设备也可以用于向除等离子体炬之外的装置供应。
在上述实施例中，由振荡进料器在其上进料粉末的进料区域是基本上水平的，即，垂直于重力方向。在进料区域倾斜于水平方向的情况下进料粉末也是可能的。然而，在这种情况下，进料速率更多地取决于粉末颗粒的表面粗糙度和结构化以及形态(结节状、球形或飞溅状或所谓的薄片)。如果进料区域是倾斜的，可能必须使用适合粉末形态(粉末颗粒形状)的进料滑槽。
图2c示出了在粉末存储容器110的出口114和用于粗配料的振荡进料器120的进料装置122之间的距离调节的可能实施方式的局部剖视图。
根据一个实施例，可以调节用于调节在出口装置114的出口端114-A和进料装置122的进料表面区域122-A之间的距离或间隙d1的距离调节装置G，例如，以将由粉末存储容器110提供的粉末量PM0的预配料或粗配料提供给振荡进料器120的进料装置122。用于在出口装置114的出口端114-A和进料装置122的进料表面区域122-A之间的距离或间隙d1的(竖直)调节的距离调节装置可以例如借助于出口装置上的螺纹布置G来实现。此外，伺服马达(图2c中未示出)可以设置在出口装置114上或粉末存储容器110上，以调节距离d1。替代地或附加地，也有可能借助于机械调节装置或伺服马达在振荡进料器120的进料装置122处实现距离调节装置。
根据粉末颗粒112的粉末性质(例如，尺寸、密度等)，在预配料或粗配料期间，可以获得与将由粉末存储容器110提供给振荡进料器120的进料装置122的粉末量PM0或目标进料速率的约10％至50％的偏差。以这种方式，将由控制装置150执行的目标进料速率的微调可以以目标进料速率的至少80％、90％、95％、98％或99％的精确度来支持或简化。
图3a至图3b示出了根据一个实施例的粉末量测量布置140和导管布置130中的相关联的脱离装置132的示意性框图。
设备100包括导管布置130，用于将由振荡进料器120分配的粉末112在进料气体115中进料作为粉末-气体混合物116，并且用于将粉末-气体混合物116供应到粉末加工装置200，该粉末加工装置200可以被配置为例如用于等离子体喷涂的等离子体涂覆布置或等离子体喷嘴200。此外，导管布置130包括脱离装置或旁路132，以从粉末-气体混合物116中脱离或提取粉末112的限定比例或限定粉末量PM2。
设备100还包括粉末量测量布置140，用于检测每单位时间的脱离粉末量，并且用于基于每单位时间的脱离粉末量PM2提供粉末量信息信号S1。脱离装置132被配置成使得每单位时间的提取粉末量PM2与振荡进料器120的进料粉末量PM1(总粉末量)具有在公差范围内的预定比率，并且因此也与从导管布置130供应到粉末加工装置200的每单位时间的粉末量PM3(＝进料粉末量PM1减去提取粉末量PM2)具有预定比率。
根据一个实施例，粉末量测量布置140被配置成基于每单位时间提取或脱离的粉末量PM2来检测或确定每单位时间的脱离粉末量PM2的重量。基于检测到的每单位时间的脱离粉末量的重量，粉末量信息信号S1然后可以由粉末量测量布置140提供给控制装置150。
如图3a所示，粉末量测量布置140可以包括称重传感器或秤，以“直接”检测每单位时间的脱离粉末量PM2的重量(或质量)，并将粉末量信息信号S1提供给控制装置150。
如图3a所示，作为示例，每单位时间的粉末量PM2借助于脱离装置132从粉末-气体混合物116中脱离，并且供应至例如粉末存储容器134，其中粉末存储容器134中每单位时间的脱离粉末量PM2的量的变化由称重传感器136检测，并且对应的粉末量信息信号S1被提供给控制装置150。如图3a中进一步示出的，粉末存储容器还可以包括通向过滤器元件138的任选出口管线137，过滤器元件138提供进料气体115的限定逸出，以在系统或导管布置130中保持恒定的进料气体压力。
如图3a中进一步示出的，粉末开关布置160可以在进料方向上任选地设置在脱离装置132之后。任选的粉末开关布置160可以例如包括粉末开关162、另外的粉末存储容器164、出口导管165、阀166和另外的过滤器元件167。此外，可以提供另外的称重传感器168来接收和存储或临时存储从粉末开关162脱离的粉末量PM3。此外，可以提供另外的任选称重传感器168，以检测每单位时间临时存储的粉末量PM3，并向控制装置150提供粉末量PM3的对应信息信号S3以进行评估。粉末开关162被配置成在第一操作状态(例如，等离子体喷嘴200的开启操作状态ON200)下向等离子体喷嘴200供应粉末量PM3，并且在第二操作状态OFF200下(例如，在等离子体喷嘴200的关闭状态下)将粉末量PM3(排他地)供应到另外的粉末存储容器164。任选地，粉末开关布置162还可以被配置成供应也在第一粉末存储容器134中在关闭状态下分配的粉末量PM3，例如如图3a中任选的连接导管163所示。如果提供了任选的连接导管163，则另外的粉末存储容器164和另外的称重传感器168的功能可以由具有称重传感器136的粉末存储容器134来执行，或者由这些元件来代替。
利用另外的任选称重传感器164，例如，现在可以在等离子体喷嘴200的关闭操作状态期间确定每单位时间的粉末量PM3，从而例如可以通过将由粉末脱离装置132脱离的每单位时间的粉末量PM2与确定的每单位时间的粉末量PM3进行比较来执行粉末脱离装置132的重新校准，从而可以精确地确定每单位时间的供应粉末量PM1和(处于关闭状态OFF200的)脱离粉末量PM3之间的粉末量脱离装置132的精确脱离比，并且任选地可以执行重新校准。
根据一个实施例，粉末开关布置160因此在粉末-气体混合物116的流动方向上布置在脱离装置132下游的导管布置130中，其中粉末开关布置160被配置成在粉末加工装置200的操作中断OUT200期间确定脱离装置132下游的导管布置130中存在的粉末量PM3并且将粉末量PM3的另外的粉末量信息信号S3提供给控制装置150以进行评估。
控制装置150现在例如还被配置成基于由粉末开关布置160提供的另外的粉末量信息信号S3来确定或校准由导管布置130中的脱离装置132从粉末-气体混合物116中提取的粉末112的实际比例PM2。
基于脱离装置或旁路132，如图3a所示，为了从粉末-气体混合物116中脱离限定比例或限定粉末量PM2的粉末112，并且借助于粉末量测量布置140检测脱离粉末量PM2，可以在实际涂覆过程之外和期间执行对每单位时间供应到粉末加工装置200的粉末量PM3的排出速率或进料速率的连续控制。
此外，由于在涂覆工艺期间密封粉末存储容器而实现了粉末的更少吸湿和更少老化，因此可以获得供应的粉末量PM3的进料稳定性的改善。此外，根据本概念，可以获得非常高的总粉末排出量或供应粉末量PM3。此外，通过粉末开关布置160可以避免导管布置130中的进料气体115的压力变化。最后，由于引入到粉末存储容器134中的粉末可以定期地返回到粉末存储容器110，所以可以执行相对长的加工时间，以利用等离子体喷嘴200执行等离子体涂覆或等离子体喷涂，直到粉末存储容器110的再填充。工艺持续时间基本上仅受粉末量测量布置140的称重传感器136的称重范围的限制。
基于具有粉末开关162的粉末开关布置160，可以例如在粉末加工装置200的操作中断期间(即，在第二操作状态OFF200期间)确定每单位时间的粉末量PM3或者作为部分粉末量的组合PM2+PM3(＝脱离粉末量PM2+供应粉末量PM3)的总粉末量PM1。因此，可以精确地确定在供应粉末量PM1和实际脱离粉末量PM2之间的粉末量提取装置132的输出比率，从而例如可以在粉末加工工艺开始之前执行进料设备100的启动校准，或者可以在粉末加工装置200的操作中断中执行进料设备100的振荡进料器120的进料量的重新校准。特别地，可以执行脱离装置132或脱离粉末量PM2相对于每单位时间的供应粉末量PM1或粉末量PM3的校准。
图3b示出了根据一个实施例的导管布置130中的脱离装置132的示意性表示形式的示例性配置。
如图3b所示，脱离装置132在粉末-气体混合物116的流动方向上最初可以具有入口区域132-1，在那里，每单位时间的粉末量PM1被供应到脱离装置132。之后，脱离装置132包括例如膨胀或抽吸区域132-2。在流动方向上的下游是均化区域132-3。膨胀区域132-2和随后的均化区域132-3确保在提取或粉末脱离之前具有粉末量PM1的粉末-气体混合物114的“层流”。膨胀区域132-2和随后的均化区域132-3应该特别地确保粉末112在提取装置132的横截面(垂直于流动方向)上的预定的(例如，高斯分布)或均匀的分布，从而在提取区域132-4中可以提取每单位时间供应到提取装置132的粉末量PM1的限定比例PM2。因此，限定的样品(即，每单位时间的粉末量PM2)在脱离区域或提取区域132-4中从层状气体-粉末流116中提取，并且被供应到粉末量测量布置140(图3b中未示出)。具有粉末量PM3的粉末-气体混合物116的所得部分流然后可以被供应到涂覆工艺或等离子体喷嘴200以进行等离子体喷涂。然后，具有粉末量PM2的另外的气流被供应到评估系统，即，粉末量测量布置140。
如图3b所示，脱离装置132被配置成提取粉末-气体混合物116中的粉末量PM1的预定比例PM2或预定比率"PM2/PM1＝PM2/(PM2+PM3)"，该粉末-气体混合物116由振荡进料器120在粉末出口124处分配并在导管布置130中输送。例如，作为导管布置130的导管或管道部段的脱离装置132可以设置有脱离路径133。特别地，脱离装置132可以沿着粉末-气体混合物的流动方向被分成不同的体积部段，以在脱离装置132中实现粉末-气体混合物的均匀分布，从而尽可能精确地保持每单位时间的提取粉末量PM2和振荡进料器的进料粉末量PM1或供应到粉末加工装置200的粉末量PM3之间的预定比率。根据一个实施例，脱离装置132在粉末-气体混合物的流动方向上可以包括入口区域、膨胀区域、均化区域、脱离区域以及输出或压缩区域。
根据布置在导管布置130中的粉末脱离装置132和下游粉末量测量布置140，因此可以在涂覆过程期间监控和调节(控制)连续的气体-粉末流116。
根据一个实施例，粉末脱离装置132的每单位时间的粉末排出量或粉末量PM3可以是供应粉末量PM1的10％至90％。例如，载气速度可以在5-50m/s的范围内。每单位时间的粉末量PM3可以在每分钟0.1至100克的范围内。基本上诸如氩气、氮气、空气等的所有气体都可以用作载气。气体体积或气体通过量可以例如在0.1至500升/分钟的范围内。
根据另一个实施例(图3a至图3b中未示出)，粉末量测量布置140可以被配置成光学地检测脱离粉末颗粒112的数量并且将具有脱离粉末颗粒的数量的粉末量信息信号S1提供给控制装置150。根据另一个实施例，粉末量测量布置140可以被配置成光学地检测脱离粉末颗粒112的数量和例如(平均)尺寸并且将具有脱离粉末颗粒的数量和平均尺寸的粉末量信息信号S1提供给控制装置150。
基于脱离粉末颗粒的数量和尺寸，可以确定每单位时间的脱离粉末量PM2的体积，其中基于确定的每单位时间的脱离粉末量的体积和进一步地使用的粉末颗粒的(例如，预定的)材料密度，可以确定每单位时间的脱离粉末量PM2的重量。确定每单位时间的脱离粉末量PM2的体积和/或重量可以在粉末量测量布置140中进行，或者也可以在控制装置150中进行。
图4示出了根据一个实施例的用于在器件260的表面区域262上生产层结构270的等离子体喷涂的等离子体涂覆布置或等离子体喷嘴200的示意图。
图1、图2a至图2c和图3a至图3c的粉末进料装置100被配置成将粉末颗粒112例如从粉末贮存器110(图4中未示出)提供或进料到加工区域206。此外，等离子体源208提供用于将例如呈等离子体射流形式的等离子体210引入到加工区域206，并利用等离子体210热激活提供到那里并穿过加工区域206的粉末颗粒112。“等离子体激活”导致例如粉末颗粒112的至少一部分的粘度降低或当前聚集状态的改变。
例如，在等离子体激活中，粉末颗粒112被直接供应到电弧放电区，即，高能等离子体区，在那里，粉末颗粒112可以吸收强烈的等离子体能量，导致粉末颗粒112的材料的液化(至少在粘性状态下)。也可以使用其他布置来产生热等离子体，如将在下面讨论的。
设备200还包括任选的涂布装置212(例如，出口喷嘴)，用于将激活的粉末颗粒112涂布到器件260的表面区域262，以获得在器件260的表面区域262上的包含颗粒112的层结构270。涂布装置212被认为是设备200的一部分，其实现将激活的粉末颗粒112从加工区域206到待处理的表面区域262的转移。例如，如果加工区域206位于(任选的)壳体214中，涂布装置212可以任选地被配置为出口开口或喷嘴布置216，以将激活的粉末颗粒112定向在待处理的器件260的表面区域262的方向上，并将它们涂布在其上。
在本发明的用于生产层结构270的设备200中，基本上任何等离子体源208都可以用于在加工区域206中引入等离子体210。例如，也可以使用大气压等离子体源或常压等离子体源，其中加工区域206中的压力可以大约对应于周围大气的压力，即，所谓的常压。这里的优点是大气压等离子体不需要(封闭的)反应容器来确保保持不同于大气压的压力水平或气体气氛。可以使用不同类型的激励来产生等离子体，诸如交流激励(低频交流)、在无线电波范围内激励交流(微波激励)或直流激励。例如，高压放电(5-15kV，10-100kHz)可以用于产生脉冲电弧，其中工艺气体流经该放电路径，在那里被激发并转变到等离子体状态。该等离子体210与加工区域206中的粉末颗粒接触，从而粉末颗粒被等离子体210激活。激活的粉末颗粒112然后被从壳体开口(例如，喷嘴头)引出到待处理的器件260的表面区域262。
特别地，例如，由以受控方式涂布和分布的大量颗粒组成的层结构270或均匀的层结构270(处于涂层的形式)可以形成在待处理的器件260的表面262上。
图5a至图5c示出了根据一个实施例的器件260的表面区域262上的施加层结构270的俯视图、剖视图和透视图的示意性表示。
在这种情况下，图5a至图5b示出了以受控方式涂布在待涂覆的器件260的处理后的表面区域262(呈小截面的形式)上的一些颗粒112的示意性剖视图或俯视图。例如，在等离子体束的影响下，在器件260的表面区域262上涂布或撞击期间，颗粒112可以牢固地和/或在材料上结合或熔合到器件260的表面区域262，以在待处理的器件260的表面区域262上形成层结构或涂层270。
例如，颗粒112(颗粒核)具有0.1μm至100μm、1μm至100μm或20μm至80μm的平均直径。通过指定待处理的涂层载体260的表面区域262上的所得层结构或涂层270的期望电学、介电和/或机械特性，获得颗粒112的期望平均直径。
颗粒/颗粒核112的材料可以例如包含诸如铜Cu的金属、聚合物或碳化合物。例如，颗粒112的材料可以包括例如铜、锡、镍等，以形成连续的(例如，导电)涂层。
施加的层结构270例如可以是非连续的，其中颗粒112以分布在器件260的处理表面区域262上的表面积的例如5％至50％(或例如2％至95％、3％至80％或3％至30％)的占用率布置。在这方面，参照图5a至图5b，其示出了在器件260的表面区域262上施加的层结构270的俯视图和剖视图(沿着截面线AA)中的示意图。
例如，上述占用或分布是指待“涂覆”的表面区域的(单个)交叉工艺(处理工艺)。待“涂覆”的表面区域的交叉工艺也可以重复几次，例如，以利用粉末颗粒获得表面区域的期望的最终占据密度(高达100％)。
通过等离子体喷涂施加的器件260的表面区域262上的所得层结构270的层电阻或面积电阻因此可以在某些区域中精确地调节。此外，通过增加导电粉末颗粒112的材料涂布，可以相应地增加或调节等离子体涂覆区域的电导率。
替代地，施加的层结构也可以在待处理的器件260的表面区域262上形成连续涂层270。在这种情况下，参照图5c，其示例性地示出了在器件260的表面区域262上施加的涂层270的示意性透视图。
在其他实施例中，只要需要，待“涂覆”的表面区域的交叉工艺(处理工艺)可以重复(几次)，例如以获得均匀的(基本上无空隙的)层结构，其中可以积累几微米到几百微米的最终层厚度dS。
图6a至图6e示出了根据一个实施例的平面加热元件300的俯视图的示意图，该平面加热元件300采用借助于等离子体涂覆施加在器件260的表面区域262上的平面导电电阻器层结构270-n的形式。
根据一个实施例，平面加热元件300包括电加热电阻器元件270-3以及第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2，其中电加热电阻器元件270-3布置在第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2之间。第一平面导电层区域270-1作为第一接触端子区域至少分区域地布置在电加热电阻器元件270-2的第一边缘区域上并且电连接和在材料上结合到第一边缘区域，其中第二平面导电层区域270-2作为第二接触端子区域至少分区域地布置在电加热电阻器元件270-3的第二边缘区域上并且电连接和在材料上结合到第二边缘区域，其中第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2的电导率是电加热电阻器元件270-3的电导率的至少两倍、至少五倍、至少十倍或至少一百倍高。
因此，第一平面导电层区域270-1至少分区域地或完全地与在电加热电阻器元件270-2上的电加热电阻器元件270-2的第一边缘区域叠加或重叠，并且电连接和在材料上结合到该第一边缘区域，其中第二平面导电层区域270-2作为第二接触端子区域至少分区域地或完全地布置为与电加热电阻器元件270-3上的电加热电阻器元件270-3的第二边缘区域叠加或重叠，并且电连接和在材料上结合到该第二边缘区域。
根据一个实施例，第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2借助于等离子体涂覆或等离子体喷涂施加到具有导电加热电阻器元件270-3的器件260的表面区域262。
用作接触端子区域的第一平面导电层区域270-1也可以例如由彼此分开布置的若干部分层区域形成，前提是这些部分区域电连接到彼此，即，在通电时处于基本上相同的电位。这同样适用于用作第二接触端子区域的第二平面导电层区域270-2。
根据一个实施例，电加热电阻器元件270-3也可以被配置为借助于等离子体涂覆施加的平面电阻器结构。
根据平面加热元件300的实施例，如上所述，第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2可以借助于等离子体涂覆或通过等离子体喷涂施加到具有电加热电阻器元件270-3的器件260的表面区域262。根据一个实施例，电加热电阻器元件270-3也可以形成为借助于等离子体涂覆施加的平面电阻器结构。
在平面加热元件300或其生产过程中，不同层区域270-1、270-2、270-3的面积电阻可以通过在层区域的等离子体施加期间调节或精确地配料导电材料的浓度而以限定的方式进行调节。特别地，配置为电加热电阻器元件并且可以借助于等离子体涂覆施加的平面电阻器结构270-3因此可以适合于期望的加热功率以及为此所需的功率耦合。
层区域270-1、270-2可以通过将层区域270-1或270-2布置成与施加的电阻器结构270-3叠加而连接到施加的电阻器层结构270-3，从而在配置为接触端子区域的层区域270-1或270-2与施加为电加热电阻器元件的层结构270-3之间获得平面过渡。
通过借助于根据本概念的等离子体涂覆布置或等离子体喷嘴的等离子体喷涂，电加热电阻器元件270-3也可以作为平面电阻器结构施加、借助于等离子体涂覆施加到器件260的表面区域262，并且在材料上结合到该表面区域。可以形成在接触端子区域之间的电加热电阻器元件的任何期望的结构(例如，线性、交叉、曲折等)，其中平面导电结构的最终几何形状可以根据应用进行调节。
根据一个实施例，第一接触端子区域270-1和第二接触端子区域270-3以及平面导电层区域270-3可以与器件260的表面区域262一体地形成。
平面电阻器结构270-3因此被配置成例如当其通电时作为电加热元件将电能转换成热能。
根据一个实施例，第一平面接触端子区域270-1和第二平面接触端子区域270-2可以被配置为可焊接金属层。作为接触区域，高度导电材料(例如，金属或金属合金)可以作为层结构施加到器件的表面区域，其中这些高度导电的接触区域结构可以形成为适用于焊接连接。例如，如果金属层具有作为主要成分的铜材料等，则可以使用普通焊料将引线“焊接”到相应的平面接触端子区域。
根据一个实施例，平面加热元件300可以是瓦片形的，并且可以串联或并联地电连接到多个相邻的附加平面加热元件300。
根据实施例，平面加热元件是多边形或矩形的，其中第一平面接触端子区域270-1和第二平面接触端子区域270-2形成在电加热电阻器元件270-3的相对边缘区域270-3A、270-3B上。
根据一个实施例，穿过该器件的穿孔或通孔272可以设置在平面器件260的表面区域262中。穿孔272可以设置在平面器件260的表面区域262中，以提供通过平面器件260的穿孔的空气流，并且当电加热电阻器元件270-3通电时加热通过平面器件260的空气流。
根据一个实施例，电加热电阻器元件270-3的平面导电层区域可以具有均匀的面积电阻，以在平面器件260的表面区域262上提供均匀的加热效果。
如图6a中示例性地示出的，除了任选的穿孔272之外，电加热电阻器元件270-3可以具有均匀的层分布，从而当电加热电阻器270-3通电时，电加热电阻器元件270-3在与接触端子区域270-1、270-2的重叠区域之外被均匀加热。
根据一个实施例，电加热电阻器元件270-3的平面导电层区域270-3可以在平面器件260的表面区域262上具有预定的面积电阻分布，以在电加热电阻器元件270-3通电时在器件260的表面区域262处获得在一些区域中不同的平面加热元件的加热效果。
图6b至图6e用于以俯视示意图的形式示出两个接触端子区域270-1、270-2之间的电加热电阻器元件270-3的一些可能的几何配置。电加热元件270-3的不同几何配置的以下图示仅是示例性的，而不是结论性的，因为可以使用电加热电阻器元件270-3和接触区域270-1、270-2的基本上任何配置和几何配置，其适合于相应的应用。
如图6b所示，电加热电阻器元件270-3可以被分成例如平行布置在两个接触端子区域270-1、270-2之间的多个导体条A、B、C。如果作为电加热元件施加的层结构270-3的线性层区域A、B、C具有相同的层电阻，则为层区域A、B、C通电将导致电加热电阻器元件270-3的条结构A、B、C的基本上相同的加热效果。另一方面，如果电加热电阻器元件270-3的不同导线管元件具有不同的层电阻，则电加热电阻器元件270-3的平面的(例如平行的)热导体条的不同加热效果可以通过对其进行相同的通电来实现。
如图6c中示例性地示出的，电加热电阻器元件270-3可以在区域270-1、270-2中的两个接触端子区域之间被配置成曲折形状。
如图6d中示例性地示出的，电加热电阻器元件270-3可以包括在两个接触端子区域270-1、270-2之间的多个交叉导电迹线结构，使得电阻器元件270-3的导电层区域可以被配置为网格或网状结构。由于各个导体区域的大量交叉点D，尽管例如单个导体区域中断，整个电加热电阻器元件270-3的功能仍然可以保持。
图6e在平面加热元件300的俯视图的示意图中示例性地示出了导电电阻器结构270-3，其中接触端子区域270-1、270-2示例性地布置为例如在其边缘区域处的电加热元件270-3的电阻器结构内的细长区域或岛。由于高导电接触区域结构270-1、270-2例如被配置成适合于焊接连接，所以接触岛270-1、270-2可以使用普通焊料材料直接连接到引线(图6e中未示出)，用于电力供应或通电。
电阻器结构可以例如被配置为通过等离子体喷涂施加的平面导电电阻器层结构，或者也可以被配置为具有由导电材料制成的基本上任何配置的导电实心体。此外，作为接触表面区域270-1、270-2有效的第一和第二平面导电层区域的电导率是电阻器元件270-3的材料的电导率的至少两倍、至少五倍、至少十倍或至少100倍高。
关于图6a至图6e中描述的电加热电阻器元件270-3的示例性配置，应该清楚的是，示出不同的实施例仅仅是为了阐明，并不旨在成为电加热电阻器元件270-3的可能几何配置的结论性列表。
根据一个实施例，导电电阻器元件270-3也可以被配置为加热丝。
根据一个实施例，平面加热元件300可以被配置为机动车辆的内部面板的表面区域。此外，平面加热元件可以被配置为服装的表面区域。
如上文已提及的，例如通过等离子体诱导层施加产生的平面加热元件可以用于多种应用。
因此，根据实施例，上述平面加热元件300可以用于汽车行业中的加热和通风。此外，平面加热元件300可以用作例如机动车辆、滑雪缆车、飞机等中(即，用于人的任何座椅布置中)的座椅加热。此外，平面加热元件300可以在汽车行业中用作方向盘加热、车顶内衬加热、装饰件加热或车辆内部以及车辆的行李箱中任何表面的加热。此外，平面加热元件300的应用也可想象为装饰物体的加热，例如作为诸如木材、单板、塑料、金属、玻璃等的表面上的层结构。此外，平面加热元件300也可以用在建筑物中，例如作为“可加热墙纸”。
此外，平面加热元件300的应用也可想象为用于服装，以使服装至少在某些区域中可加热。因此，平面加热元件可以安装在任何种类的纺织品中，甚至可以安装在鞋或鞋底中。
上述图示仅示出了可能的应用领域的一小部分概述，其中上述应用领域的列表被认为是示例性的而非穷尽性的，因为对于平面加热元件300来说，基本上任何附加的应用领域都是可想象的。
此外，平面加热元件300(其中电阻器元件270-3包括布置在服装中的加热丝)可以非常有效地使用平面接触端子区域270-1、270-2来电接触加热丝270-3，并提供用于将引线“焊接”到相应的平面接触端子区域的焊接连接。
根据一个实施例，一种用于生产平面加热元件300的方法包括以下步骤：在器件260的表面区域262上提供电加热电阻器元件270-3；以及借助于等离子体涂覆或借助于等离子体喷涂在具有电加热电阻器元件270-3的器件260的表面区域262上施加第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2，其中电加热电阻器元件270-3布置在第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2之间，其中第一平面导电层区域270-1作为第一接触端子区域至少在一些区域中布置在电阻器加热元件270-3的第一边缘区域270-3A上，并且电连接和在材料上结合到第一边缘区域270-3A，其中第二平面导电层区域270-2作为第二接触端子区域至少分区域地施加至电加热电阻器元件270-3的第二边缘区域270-3B，并且电连接和在材料上结合到第二边缘区域270-3B，并且其中第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2的电导率是电加热电阻器元件270-31的电导率的至少两倍高。
因此，第一平面导电层区域270-1至少分区域地或完全地与在电加热电阻器元件270-2上的电加热电阻器元件270-2的第一边缘区域叠加或重叠，并且电连接和在材料上结合到该第一边缘区域，其中第二平面导电层区域270-2作为第二接触端子区域至少分区域地或完全地布置为与电加热电阻器元件270-3上的电加热电阻器元件270-3的第二边缘区域叠加或重叠，并且电连接和在材料上结合到该第二边缘区域。
由于粉末加工装置(例如，用于等离子体喷涂的等离子体涂覆布置或等离子体喷嘴)所需粉末量的极其精确的配料，可以极其均匀地和精确地涂覆器件的基本上任何表面结构，其中可以非常精确地调节和尺寸设定施加的层结构的电特性。因此，例如，平面接触区域可以以等离子体诱导的方式施加在器件的表面区域上，该表面区域可以电连接并在材料上结合到中间电(例如，平面)加热电阻器元件的边缘区域。此外，施加的层结构可以在材料上结合到待涂覆的器件，或者可以一体地形成。
通过为振荡进料器调节的进料速率，即，通过涂布到部件的表面区域的粉末量和所得的颗粒浓度(其包括例如导电材料)，可以形成相应的平面导电层区域的电阻涂层或层电阻(电导率的倒数)，从而这些层区域可以被配置为电加热电阻器元件的接触端子区域。特别地，接触端子区域通过等离子体诱导层施加方法在电气上和材料上(即，基本上不可分离地)连接到电加热电阻器元件的边缘区域。
此外，根据第一实施例，在施加过程期间，对于接触端子区域和配置为接触端子区域之间的电加热电阻器元件的平面电阻器结构两者，有可能使用具有不同的最终层电阻(也是面积电阻)的不同粉末材料或层材料。
此外，对于接触端子区域和平面电阻器结构两者，有可能使用相同的粉末材料或层材料，其中对于接触端子区域，借助于多次涂覆或借助于若干涂覆工艺，可以产生“更致密”或更厚的涂层，其具有显著更高的电导率(面积电导率)，例如，相比用作电加热电阻器元件的平面电阻器结构为至少两倍、五倍或十倍。
此外，还可能的是，接触端子区域布置为电加热电阻器元件的所施加的平面电阻器结构内的细长区域或岛，例如在该结构的边缘区域处。
由于配置为电加热元件的平面电阻器结构的平面或相对大的接触端子区域，有可能在大面积上将足够高的功率耦合到配置为电加热电阻器元件的平面电阻器结构中，以由于电能转换为热能(热量)而获得足够的加热。
用作接触端子区域的导电层区域可以例如借助于等离子体涂覆工艺与用作电加热电阻器元件的平面电阻器结构形成在彼此的顶部上。
根据第一方面，一种用于进料和配料粉末112的设备100可以包括：粉末存储容器110，其用于存储和提供粉末112；振荡进料器120，其具有进料装置122，具有可调节的进料速率，用于以可调节的进料速率将粉末112分配到粉末出口124；导管布置130，其用于将由振荡进料器120分配的粉末112在进料气体115中进料作为粉末-气体混合物116，并且用于将粉末-气体混合物116供应到粉末加工装置200，其中在导管布置130中设置脱离装置132，用于从粉末-气体混合物116中提取限定比例PM2的粉末112；粉末量测量布置140，其用于检测每单位时间的脱离的粉末量PM2，并用于提供粉末量信息信号S1，其中每单位时间的提取粉末量PM2与振荡进料器120的进料粉末量PM1具有在公差范围内的预定比率；以及控制装置150，其被配置成基于由粉末量测量布置140提供的粉末量信息信号S1将振荡进料器120的可调节进料速率调节到预定设定值。
根据参照第一方面的第二方面，脱离装置132可以被配置成在粉末-气体混合物116中提取由振荡进料器120分配并在导管布置130中输送的粉末量PM1的预定比例PM2。
根据参照第一至第二方面中的至少一个的第三方面，脱离器132可以沿着粉末-气体混合物116的流动方向被分成不同的体积区域132-1,...,132-5，以在脱离装置132中获得粉末-气体混合物116的均匀分布。
根据参照第三方面的第四方面，在粉末-气体混合物116的流动方向上，脱离装置132可以包括入口区域132-1、膨胀区域132-2、均化区域132-3、脱离区域132-4和输出区域132-5。
根据参照第一至第四方面中的至少一个的第五方面，粉末量测量布置140可以包括用于检测每单位时间的脱离粉末量PM2的重量的称重传感器。
根据参照第一至第五方面中的至少一个的第六方面，粉末量测量布置140可以被配置成光学地检测提取的粉末颗粒的数量和/或尺寸。
根据参照第一至第六方面中的至少一个的第七方面，控制装置150可以被配置成：基于粉末量信息信号S1来确定振荡进料器120的当前进料速率，并且在振荡进料器120的当前进料速率偏离预定设定值或目标进料速率的情况下，控制振荡进料器120以将进料速率调节到设定值或目标进料速率。
根据参照第七方面的第八方面，控制装置150可以被配置成将振荡进料器120的当前进料速率连续地调节至目标进料速率。
根据参照第一至第八方面中的至少一个的第九方面，用于进料粉末112的振荡进料器的进料装置122可以被激励为进行垂直于和平行于进料方向的振荡运动，并且振荡进料器120可以被配置成以1μm至1000μm或5μm至200μm范围内的振荡宽度或振荡幅度在1至1000赫兹或50至300赫兹的振荡频率下执行进料装置122的振荡运动。
根据参照第一至第九方面中的至少一个的第十方面，振荡进料器120可以被配置为压电地或磁力地驱动的进料装置122。
根据参照第七至第十方面中的至少一个的第十一方面，控制装置150可以被配置成基于粉末量信息信号S1来调节振荡进料器120的进料装置122的振荡运动，以获得目标进料速率。
根据参照第一至第十一方面中的至少一个的第十二方面，粉末存储容器110可以包括用于将粉末112提供到进料装置122的出口装置114，该设备还包括：距离调节装置，其用于调节出口装置114的出口端114-A和进料装置122的进料表面区域122-A之间的距离，以用于调节由粉末存储容器110提供给振荡进料器的进料装置122的粉末量PM0的预配料。
根据参照第一至第十二方面中的至少一个的第十三方面，设备100还可以包括：粉末开关布置160，其在粉末-气体混合物116的流动方向上在导管布置130中的脱离装置132下游，其中粉末开关布置162被配置成在粉末加工装置200的操作中断OUT200期间确定脱离装置132下游的导管布置130中存在的粉末量PM3并且将粉末量PM3的另外的粉末量信息信号S3提供给控制装置150以进行评估。
根据参照第十三方面的第十四方面，控制装置150还可以被配置成基于由粉末开关布置160提供的另外的粉末量信息信号S3来确定由导管布置130中的脱离装置132从粉末-气体混合物116中提取的粉末112的比例PM2。
根据参照第一至第十四方面中的至少一个的第十五方面，粉末加工装置200可以被配置为等离子体喷涂装置或等离子体喷嘴。
根据第十六方面，一种用于在器件260的表面区域262上生产层结构270的设备101可以包括：根据前述方面之一的用于进料和配料粉末112的设备100，其用于向等离子体喷涂布置200提供粉末颗粒112；以及等离子体喷涂布置200，其包括等离子体源208和涂布装置212，等离子体源208用于将等离子体210引入到加工区域206中以利用等离子体210激活加工区域206中提供的粉末颗粒112，涂布装置212用于将激活的粉末颗粒112涂布到器件260的表面区域262以在器件260的表面区域262上获得层结构270。
根据第十七方面，一种用于在器件260的表面区域262上生产层结构270的方法可以包括以下步骤：利用根据方面1至15中任一方面的用于进料和配料粉末112的设备100在等离子体喷涂装置的加工区域中提供粉末颗粒；利用等离子体源208的等离子体210激活等离子体涂覆布置200的加工区域206中所提供的粉末颗粒112；以及将激活的粉末颗粒112涂布到器件260的表面区域262，以在器件260的表面区域262上获得层结构270。
根据第十八方面，一种平面加热元件300可以包括：电加热电阻器元件270-3以及第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2，其中电加热电阻器元件270-3布置在第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2之间，其中第一平面导电层区域270-1作为第一接触端子区域至少分区域地布置在电阻器加热元件270-3的第一边缘区域270-3A上，并且电连接和在材料上结合到第一边缘区域270-3A，其中第二平面导电层区域270-2作为第二接触端子区域至少分区域地布置在电加热电阻器元件270-3的第二边缘区域270-3B上，并且电连接和在材料上结合到第二边缘区域270-3B，并且其中第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2的电导率是电加热电阻器元件270-3的电导率的至少两倍高。
根据参照第十八方面的第十九方面，第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2可以通过等离子体涂覆或通过等离子体喷涂施加到具有电加热电阻器元件270-3的器件260的表面区域262。
根据参照第十八至第十九方面中的至少一个的第二十方面，电加热电阻器元件270-3可以被配置为通过等离子体喷涂施加的平面电阻器结构。
根据参照第二十方面的第二十一方面，第一接触端子区域270-1和第二接触端子区域270-3以及平面导电层区域270-3可以与器件260的表面区域262一体地形成。
根据参照第二十至第二十一方面中的至少一个的第二十二方面，平面电阻器结构270-3可以被配置成在通电时作为电加热元件将电能转换成热能。
根据参照第十八至第二十二方面中的至少一个的第二十三方面，第一平面接触端子区域270-1和第二平面接触端子区域270-2可以形成为可焊接金属层。
根据参照第十八至第二十三方面中的至少一个的第二十四方面，平面加热元件300可以是瓦片形的，并且可以串联或并联地电连接到多个相邻的附加平面加热元件300。
根据参照第十八至第二十四方面中的至少一个的第二十五方面，平面加热元件可以是多边形或矩形的，其中第一平面接触端子区域270-1和第二平面接触端子区域270-2可以被配置在电加热电阻器元件270-3的相对边缘区域270-3A、270-3B上。
根据参照第十八至第二十五方面中的至少一个的第二十六方面，穿过器件的穿孔或通孔272可以设置在平面器件260的表面区域262中。
根据参照第二十六方面的第二十七方面，穿孔可以设置在平面器件260的表面区域262中，以提供穿过平面器件260的穿孔的空气流，并且当电加热电阻器元件270-3通电时加热穿过平面器件260的空气流。
根据参照第十八至第二十七方面中的至少一个的第二十八方面，电加热电阻器元件270-3的平面导电层区域可以具有均匀的面积电阻，以在平面器件260的表面区域262上提供均匀的加热效果。
根据参照第十八至第二十七方面中的至少一个的第二十九方面，电加热电阻器元件270-3的平面导电层区域270-3可以在平面器件260的表面区域262上具有预定的面积电阻分布，以在电加热电阻器元件270-3通电时在器件260的表面区域262上获得在区域中不同的平面加热元件的加热效果。
根据参照第十八至第二十九方面中的至少一个的第三十方面，平面加热元件可以被配置为机动车辆的内部面板的表面区域。
根据参照第十八至第二十九方面中的至少一个的第三十一方面，平面加热元件可以被配置为服装的表面区域。
根据参照第十八至第十九方面中的至少一个的第三十二方面，电阻器元件270-3可以被配置为加热丝。
根据第三十三方面，一种用于生产平面加热元件300的方法可以包括以下步骤：在器件260的表面区域262上提供电加热电阻器元件270-3；以及借助于等离子体涂覆或借助于等离子体喷涂在具有电加热电阻器元件270-3的器件260的表面区域262上施加第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2，其中电加热电阻器元件270-3布置在第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2之间，其中第一平面导电层区域270-1作为第一接触端子区域至少分区域地布置在电阻器加热元件270-3的第一边缘区域270-3A上，并且电连接和在材料上结合到第一边缘区域270-3A，其中第二平面导电层区域270-2作为第二接触端子区域至少在一些区域中布置在电阻器加热元件270-3的第二边缘区域270-3B上，并且电连接和在材料上结合到第二边缘区域270-3B，并且其中第一平面导电层区域270-1和第二平面导电层区域270-2的电导率是电加热电阻器元件270-3的电导率的至少两倍高。
根据参照第三十三方面的第三十四方面，该方法还可以包括以下步骤：通过等离子体喷涂将电加热电阻器元件270-3作为平面电阻器结构施加在器件260的表面区域262上。
尽管本公开的一些方面已经被描述为与设备相关的特征，但是显然这样的描述也可以被认为是对应方法特征的描述。尽管一些方面已经被描述为与方法相关的特征，但是显然这样的描述也可以被认为是对设备的对应特征或设备的功能的描述。
在以上详细描述中，在一些情况下，不同的特征在示例中被组合在一起，以使本公开合理化。这种类型的公开不应被解释为要求保护的示例包括比每个权利要求中明确陈述的更多的特征的意图。相反，如以下权利要求将陈述的，该主题可能具有少于单个公开示例的所有特征。因此，以下权利要求由此被包括在详细描述中，其中每个权利要求可以作为单独的示例。虽然每个权利要求可以作为单独和不同的示例，但是应当注意，尽管权利要求书中的从属权利要求涉及与一个或多个其他权利要求的特定组合，但是其他示例也包括从属权利要求与每个其他从属权利要求的主题的组合或者每个特征与其他从属或独立权利要求的组合。这种组合被包括在内，除非声明特定的组合不是有意的。本发明还旨在包括权利要求与任何其他独立权利要求的特征的组合，即使该权利要求不直接从属于该独立权利要求。
尽管本文已经示出和描述了特定实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本申请的主题的情况下，可以用多种替代和/或等同的实施方式来替代其中示出和描述的特定实施例。该申请文本旨在覆盖本文描述和讨论的特定实施例的所有改型和变型。因此，本申请的主题仅受权利要求及其等同实施例的措辞的限制。

Claims (18)

1.一种用于进料和配料粉末(112)的设备(100)，包括：
粉末存储容器(110)，其用于存储和提供粉末(112)；
振荡进料器(120)，其包括进料装置(122)，具有可调节的进料速率，用于以所述可调节的进料速率将所述粉末(112)分配到粉末出口(124)，
导管布置(130)，其用于将由所述振荡进料器(120)分配的所述粉末(112)在进料气体(115)中进料作为粉末-气体混合物(116)，并且用于将所述粉末-气体混合物(116)供应到粉末加工装置(200)，其中在所述导管布置(130)中设置脱离装置(132)，用于从所述粉末-气体混合物(116)中提取限定比例的所述粉末(112)，
粉末量测量布置(140)，其用于检测每单位时间的脱离粉末量(PM2)，并用于提供粉末量信息信号(S1)，其中每单位时间的所述脱离粉末量(PM2)与所述振荡进料器(120)的进料粉末量(PM1)具有在公差范围内的预定比率，和
控制装置(150)，其被配置成基于由所述粉末量测量布置(140)提供的所述粉末量信息信号(S1)将所述振荡进料器(120)的所述可调节的进料速率调节到预定设定值。
2.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述脱离装置(132)被配置成在所述粉末-气体混合物(116)中提取由所述振荡进料器(120)分配并在所述导管布置(130)中输送的所述进料粉末量(PM1)的预定比例。
3.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述脱离装置(132)沿着所述粉末-气体混合物(116)的流动方向被分成不同的体积区域(132-1,...,132-5)，以获得所述粉末-气体混合物(116)在所述脱离装置(132)中的均匀分布。
4.根据权利要求3所述的设备(100)，其中，所述脱离装置(132)在所述粉末-气体混合物(116)的所述流动方向上包括入口区域(132-1)、膨胀区域(132-2)、均化区域(132-3)、脱离区域(132-4)和输出区域(132-5)。
5.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述粉末量测量布置(140)包括用于检测每单位时间的所述脱离粉末量(PM2)的重量的称重传感器。
6.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述粉末量测量布置(140)被配置成光学地检测脱离的粉末颗粒的数量和/或尺寸。
7.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述控制装置(150)被配置成：基于所述粉末量信息信号(S1)来确定所述振荡进料器(120)的当前进料速率，并且在所述振荡进料器(120)的所述当前进料速率偏离所述预定设定值或目标进料速率的情况下，控制所述振荡进料器(120)以将所述振荡进料器(120)的所述当前进料速率调节至所述预定设定值或所述目标进料速率。
8.根据权利要求7所述的设备(100)，其中，所述控制装置(150)被配置成将所述振荡进料器(120)的所述当前进料速率连续地调节至所述目标进料速率。
9.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述振荡进料器(120)的所述进料装置(122)被激励为进行垂直于和平行于进料方向的振荡运动，以进料所述粉末(112)，并且其中，所述振荡进料器(120)被配置成以1μm至1000μm范围内的振荡宽度在1至1000赫兹的振荡频率下执行所述进料装置(122)的振荡运动。
10.根据权利要求9所述的设备(100)，其中，所述振荡进料器(120)被配置成以5μm至200μm范围内的振荡宽度在50至300赫兹的振荡频率下执行所述进料装置(122)的振荡运动。
11.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述振荡进料器(120)被配置为压电地或磁力地驱动的进料装置(122)。
12.根据权利要求7所述的设备(100)，其中，所述控制装置(150)被配置成基于所述粉末量信息信号(S1)来调节所述振荡进料器(120)的所述进料装置(122)的所述振荡运动以获得所述目标进料速率。
13.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述粉末存储容器(110)包括用于将所述粉末(112)提供给所述进料装置(122)的出口装置(114)，还包括：
距离调节装置，其用于调节所述出口装置(114)的出口端(114-A)和所述进料装置(122)的进料表面区域(122-A)之间的距离，以调节由所述粉末存储容器(110)提供给所述振荡进料器(120)的所述进料装置(122)的粉末量(PM0)的预配料。
14.根据权利要求1所述的设备(100)，还包括：
粉末开关布置(160)，其在所述粉末-气体混合物(116)的流动方向上在所述导管布置(130)中的所述脱离装置(132)下游，其中所述粉末开关布置(160)被配置成在所述粉末加工装置(200)的操作中断(OUT200)期间确定所述脱离装置(132)下游的所述导管布置(130)中存在的粉末量(PM3)并且将所述粉末量(PM3)的另外的粉末量信息信号(S3)提供给所述控制装置(150)以进行评估。
15.根据权利要求14所述的设备(100)，其中，所述控制装置(150)还被配置成基于由所述粉末开关布置(160)提供的所述另外的粉末量信息信号(S3)来确定由所述导管布置(130)中的所述脱离装置(132)从所述粉末-气体混合物(116)中提取的所述粉末(112)的比例。
16.根据权利要求1所述的设备(100)，其中，所述粉末加工装置(200)被配置为等离子体喷涂装置或等离子体喷嘴。
17.一种用于在器件(260)的表面区域(262)上生产层结构(270)的设备(101)，包括：
根据权利要求1所述的用于进料和配料粉末(112)的设备(100)，其用于向等离子体喷涂布置)提供粉末颗粒，和
等离子体喷涂布置，其包括：等离子体源(208)，其用于将等离子体(210)引入加工区域(206)以利用所述等离子体(210)激活所述加工区域(206)中提供的所述粉末颗粒；和涂布装置(212)，其用于将激活的粉末颗粒涂布到所述器件(260)的所述表面区域(262)以在所述器件(260)的所述表面区域(262)上获得所述层结构(270)。
18.一种用于在器件(260)的表面区域(262)上生产层结构(270)的方法，包括：
利用根据权利要求1所述的用于进料和配料粉末(112)的设备(100)在等离子体喷涂装置的加工区域中提供粉末颗粒，
利用等离子体源(208)的等离子体(210)激活等离子体喷涂布置的加工区域(206)中提供的所述粉末颗粒，和
将激活的粉末颗粒涂布到所述器件(260)的所述表面区域(262)，以在所述器件(260)的所述表面区域(262)上获得所述层结构(270)。
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