CN113597816A

CN113597816A - 可变形和可成形的加热垫

Info

Publication number: CN113597816A
Application number: CN202080023102.9A
Authority: CN
Inventors: 史蒂文·杰拉德·约瑟夫·比恩弗努
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2021-11-02
Also published as: WO2020193915A1; EP3949684B1; US20220201805A1; CA3134067A1; EP3949684A1; FR3094609B1; FR3094609A1

Abstract

本发明涉及一种硅加热垫(10)，所述垫(10)是可成形和可变形的，所述垫包括由弹性材料制成的基体(14)，其中，至少一个空腔(16)被布置为完全穿过基体(14)，所述至少一个空腔(16)旨在容纳电阻丝(18)，电阻丝被连接到加热循环管理单元(12)。此外，所述至少一个空腔(16)具有波状的布局，每个电阻丝(18)能够在所述至少一个空腔(16)内移动，并且每个电阻丝(18)都具有锯齿形或螺旋形的形状。

Description

可变形和可成形的加热垫

技术领域

本发明涉及加热装置的领域，特别是涉及可变形和可成形的加热垫，可变形和可成形的加热垫旨在使得热量能够供应到机械部件，特别是在机械部件生产期间。本发明还涉及制造该加热垫的方法。

背景技术

技术背景由文献DE-U1-20 2011 003 742、US-A-5 002 335、US-A1-2011 114619、FR-A-1 031 119和KR-A-2013 008 14 52来说明。

如今，在复合材料元件的制造背景下，通常使用加热垫来实现聚合步骤。加热垫通常由加热单元控制，加热单元使得能够管理不同的加热循环，特别是：温度上升速率、平稳温度(通常最高为200℃)、平稳持续时间和温度下降速率。

以传统的方式和已知的方式，这些加热垫由弹性材料(例如，有机硅)制成的基体组成，电阻丝形式的加热电阻器通过该基体循环，并且通过导线连接到管理单元。

然而，现有技术的加热垫具有两个主要缺点：

-加热垫不可扩展，或者在相对较小的范围内扩展：通常沿优选地方向扩展30％，

-加热垫可成形为二维形状，但不能成形为复杂的几何形状或具有太大角度(例如，直角或锐角)的几何形状，因此加热垫不能够遵循以及适合拐角或脊部。

在当前技术中，如果加热垫用于(例如，三维或有脊部的)复杂部件的制造/精加工，则存在加热垫可能无法正确地遵循所述部件的形状和/或轮廓的显著风险。垫子损坏的风险也很高，因为如果加热垫(例如，通过真空袋)被加压以沿着要制造/精加工的部件的轮廓保持就位，则电阻丝可能会断裂。这些断裂导致垫子的失效。

发明目的

因此，本申请人为自己设定的目标是提供一种加热垫，该加热垫使得能够确保由具有复杂形状和/或轮廓和/或包括至少一个拐角和/或脊部的复合材料制成的部件的制造/精加工，而不会有损坏所述加热垫的风险。

发明内容

根据本发明，这是通过加热垫实现的，加热垫包括由弹性材料制成的基体，所述基体具有至少一个加热元件，加热元件穿过基体并且连接到电源，

其特征在于：

-垫包括至少一个空腔，空腔完全穿过基体，所述空腔旨在容纳加热元件，

-所述至少一个空腔具有波状的布局，

-每个加热元件能够在所述至少一个空腔内移动，以及

-每个加热元件具有锯齿形或螺旋形的形状。

因此，该解决方案实现了上述目的。特别地，空腔的布局(该空腔的布局使得空腔能够变形和延伸)和加热元件的形状(加热元件的形状也使得加热元件能够在每个空腔内拉伸和变形而没有损坏的危险)都使得加热垫的弹性特性能够更接近由纯弹性材料制成的基体的弹性特性，使得能够有更大的变形。

本发明还考虑了以下特征中的一个或多个，这些特征可以单独使用或彼此组合使用：

-每个加热元件都经过热处理，

-每个加热元件都是弯曲的，

-所述至少一个加热元件是电阻丝，

-垫能够通过约90°的角度进行弹性变形，而不损害所述至少一个电阻丝的正常运行，

-加热垫可以沿所有方向延伸至少两倍的加热垫的长度，而不损害所述至少一个电阻丝的正常运行，

-弹性材料例如是有机硅，

-垫包括多个空腔，每个空腔容纳加热元件。

本发明还涉及一种用于制造加热垫的方法，加热垫由弹性材料制成的基体制成，该方法包括以下步骤：

-在模具中沉积由未硫化的弹性材料制成的第一基体层，

-在由未硫化的弹性材料制成的第一基体层上沉积波状管的至少一个壁保护器，

-在每个保护器中插入加热元件，

-沉积由未硫化的弹性材料制成的第二基体层，

-硫化组件使得两层弹性材料形成单一的、连续的基体。

该方法还可以包括以下步骤中的一个或多个：

-每个加热元件在插入到管的所述至少一个壁保护器中之前被热处理，

-每个加热元件在插入到管的所述至少一个壁保护器中之前是弯曲的，

-管的所述至少一个壁保护器是由

制成的。

附图说明

通过参考附图阅读以下以纯粹说明性和非限制性示例的方式给出的本发明的实施例的详细解释性描述，将更好的理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特征和优点将变得明显，在附图中：

-图1是根据本发明的加热垫的透视图，

-图2是根据本发明的加热垫的示意性横截面视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的加热垫10。加热垫10通常呈方形形状，通常具有10cm×10cm到60cm×60cm的尺寸。加热垫10也可以是矩形或圆形形状，边长或直径的尺寸可达60cm。

可以看出，每个加热垫10连接到电源12，更具体地，连接到加热循环管理单元12，如在引言中所述，加热循环管理单元12具有已经在市场上存在的管理单元的通常可能性。从图1可以看出，加热垫10是柔性的并且可以弯曲成不同角度。加热垫10也可以被拉伸。

在图2中，可以看到根据本发明的加热垫10具有不均匀的内部结构。实际上，可以看出，加热垫10具有由弹性材料(例如，有机硅)制成的基体14，其中，至少一个空腔16被布置为完全穿过基体14。根据有机硅的硫化温度，有机硅具有一些特殊和特定的性能。

如图2所示，每个空腔16从加热垫10的第一边缘B1延伸到所述加热垫的相对边缘B2。在边缘B1和B2之间，空腔16多次改变方向，以呈现非线性的、优选地圆形的或波状的布局。在图2中可以看到，在边缘B1和B2之间，每个空腔16交替地具有四个曲率。

每个空腔16的布局在加热垫10内的三维空间中成波状。

每个空腔16具有直径为3mm到5mm的圆形横截面以形成一种管。管具有由

(聚四氟乙烯-PTFE，polytetrafluoroethylene)或任何其他材料(例如，高温聚丙烯)制成的壁17，该任何其他材料防止两个有机硅片粘合在一起。管还具有波状的布局，并且通过最小3mm的基体层14与管的两个相邻空腔16分开。每个空腔16可以具有独特的布局。每个空腔16足够大以容纳加热元件18。在图2所示的情况下，加热元件是电阻丝18。因此，每个空腔16足够宽，以使得在空腔中容纳的电阻丝18能够在所述空腔16内移动而不会有损坏的风险。电阻丝18连接到管理单元12。管理单元12通常通过电阻丝18以电信号的形式发送温度设定点。

还可以看到，每个电阻丝18是弯曲的：电阻丝具有锯齿形或螺旋形的形状(像螺旋形开瓶器)。因此，每个电阻丝18可以在空腔16内移动和拉伸，使得在加热垫10被拉伸和/或弯曲时，能够有更大的适应性和定位。

每个电阻丝18在空腔(16)内具有非直线路径。

与传统的加热垫结构相比，该加热垫降低了任何电阻丝18断裂的风险，在传统的加热垫结构中，电阻丝竖直且线性地插入到有机硅基体14内。

电阻丝18例如可以由镍(Ni，Nickel)和铬(Cr，Chromium)组成。

根据本发明，每个电阻丝18在弯曲后也进行热处理，以进一步降低电阻丝断裂的风险。热处理通常包括加热到1200℃，加热5小时到6小时。

电阻丝18的这种处理使加热垫10的变形特性和弹性特性更接近于纯有机硅基体14的变形特性和弹性特性。实际上，对加热垫10的基体14内的电阻丝18进行该处理和该布置之后，加热垫10可弹性变形90°的角度而不损害电阻丝18的正常运行。类似地，根据本发明的加热垫10可以沿所有方向延伸至少两倍的加热垫的长度，而不损害电阻丝18的正常运行。“电阻丝18的正常运行”是指电阻丝没有损坏或断裂，这将使得来自管理单元12的温度设定点不再能够毫无困难的传递。

因此，加热垫10可成形为任何类型的部件/轮廓并且可变形到足够的程度以使得加热垫能够用于具有复杂形状/轮廓的部件，例如涡轮机部件(例如，凸缘、壳体、叶片等)。

加热垫10的制造过程包括五个步骤：

-在模具中沉积未硫化的有机硅的第一基体层14，

-在未硫化的有机硅14的第一层上沉积由

或由使得两个有机硅片能够不相互粘附的任何其他材料(例如，高温聚丙烯)制成的保护器。由

制成的保护器形成波状管的壁17，

-将弯曲且热处理过的电阻丝18插入由

制成的每个保护器中，

-沉积未硫化的有机硅基体14的第二层，

-硫化组件10使得两个有机硅层形成单一的、连续的基体14。

以这种方式，在该方法的最后，电阻丝18被封闭在空腔16中，沿所有方向被由

制成的壁17和有机硅基体14的层保护，这些壁和层现在形成单一的、连续的加热垫10。

硫化是指在200℃以上进行数十分钟的热处理。该步骤根据用于制造基体14的有机硅的类型来调整。

在这些条件下，根据本发明10的加热垫更灵活并且可扩展，因此更容易将加热垫应用于复杂的形状/轮廓，特别是包括脊部的形状/轮廓。电阻丝18不再是系统的保险丝：加热垫10可以在所有三个维度内并在有机硅的弹性极限内延伸。因此，使用的可能性大大扩展，并且所有需要热输入的用于处理材料的方法都可以从该技术改进中受益。即使该部件的几何形状复杂，可成形和可变形的加热垫10也使得在某些情况下能够免除高压釜或烘箱：复合层压、粘合、焊接或钎焊前的预热、夹紧或压接前的部件的膨胀。

Claims

1.一种加热垫(10)，所述加热垫包括由弹性材料制成的基体(14)，所述基体(14)具有至少一个加热元件(18)，所述至少一个加热元件穿过所述基体并且连接到电源(12)，

其特征在于：

-所述垫(10)包括至少一个空腔(16)，所述至少一个空腔完全穿过所述基体(14)，所述空腔(16)旨在容纳加热元件(18)并且具有波状的布局，以及

-每个加热元件(18)能够在所述至少一个空腔(16)内运动并具有锯齿形或螺旋形的形状。

2.根据前一项权利要求所述的加热垫(10)，其特征在于，每个加热元件(18)都经过热处理。

3.根据权利要求1或2所述的加热垫(10)，其特征在于，每个加热元件(18)是弯曲的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的加热垫(10)，其特征在于，所述至少一个加热元件(18)是电阻丝。

5.根据前述权利要求中任一项所述的加热垫(10)，其特征在于，所述垫(10)能够通过约90°的角度进行弹性变形，而不损害所述至少一个电阻丝(18)的正常运行。

6.根据前述权利要求中任一项所述的加热垫(10)，其特征在于，所述加热垫(10)能够沿所有方向延伸至少两倍的所述加热垫的长度，而不损害所述至少一个电阻丝(18)的正常运行。

7.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的加热垫(10)的方法，所述加热垫由弹性材料制成的基体(14)制成，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-在模具中沉积由未硫化的弹性材料制成的第一基体层(14)，

-在由未硫化的弹性材料制成的所述第一基体层(14)上沉积波状管的至少一个壁保护器(17)，

-在每个保护器中插入加热元件(18)，

-沉积由未硫化的弹性材料制成的第二基体层(14)，

-硫化组件(10)使得第一层和第二层形成单一的、连续的基体(14)。

8.根据前一项权利要求所述的制造方法，其特征在于，每个加热元件(18)在插入到管的所述至少一个壁保护器(17)之前进行热处理。

9.根据权利要求7或8所述的制造方法，其特征在于，每个加热元件(18)在插入到管的所述至少一个壁保护器(17)之前是弯曲的。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的制造方法，其特征在于，管的所述至少一个壁保护器(17)由

制成。