CN218450571U - 电防冰装置 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例公开了一种电防冰装置，该电防冰装置包括：基体层；绝缘层，绝缘层设置于基体层上，在绝缘层内设有温度传感器；加热层，加热层设置于绝缘层上，绝缘层位于基体层和加热层之间；加热层包括相背离的第一侧边缘和第二侧边缘；第一电极和第二电极，第一电极和第二电极均设置于绝缘层上，第一电极与第一侧边缘电连接，第二电极与第二侧边缘电连接，且第一电极或第二电极与飞机电源的汇流条连接。根据本实用新型电防冰装置的设计，其能够解决现有复材的成型工艺复杂、产品良率低、复材结构内部的不同材质之间难以做到贴合良好，易造成局部鼓包、烧蚀而无法使用的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞行防冰技术领域，特别涉及一种电防冰装置。
背景技术
相比传统热气防冰系统排气温度高、热效率低的劣势，电防冰系统可以实现防冰热量的精确控制、降低机上能耗，且较低的防冰温度能够匹配复合材料，实现飞机减重，提升飞机运营经济性。
电防冰加热结构作为核心部件，现有技术主要有两类，一种是在复合材料结构表面喷涂金属形成加热膜，其结构粘接和加热均匀性较好，可通过调整加热膜的喷涂厚度实现加热功率密度优化分布，但金属喷涂和复材二次成型工艺复杂，产品良品率低；另一种是采用金属电阻丝或回形电阻片作为加热元件敷设在复材结构内部，不同材质间难以做到各处贴合良好，长时间使用后易造成局部鼓包、烧蚀而无法使用。
实用新型内容
本申请的实施例提供一种电防冰装置，以解决现有技术中喷涂金属形成加热膜的二次成型工艺复杂、产品良品率低，或加热元件设于复材结构内部导致不同材质间难以做到各处贴合良好而造成局部鼓包、烧蚀而无法使用的问题。
为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：
提供了一种电防冰装置，包括：
基体层；
绝缘层，所述绝缘层设置于所述基体层上，所述绝缘层内设有温度传感器；
加热层，所述加热层设置于所述绝缘层上，所述绝缘层位于所述基体层和所述加热层之间；所述加热层包括相背离的第一侧边缘和第二侧边缘；
第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极均设置于所述绝缘层上，所述第一电极与所述第一侧边缘电连接，所述第二电极与所述第二侧边缘电连接，所述第一电极或所述第二电极与飞机电源的汇流条连接。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一侧边缘相比所述绝缘层的对应侧边缘内缩形成第一内缩区域，所述第二侧边缘相比所述绝缘层的对应侧边缘内缩形成第二内缩区域，在所述第一内缩区域内设置所述第一电极，在所述第二内缩区域内设置所述第二电极。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述加热层为铁铬铝箔材结构件。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述加热层为多层，相邻两层之间通过绝缘胶隔离，且所述加热层进行多层串联连接。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述加热层为单层，所述加热层包括多个加热区，多个加热区相互间隔设置；或者，
所述加热层为单层，所述加热层进行回路设置。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述绝缘层包括：
第一绝缘层，所述第一绝缘层设置于所述基体层上；
第二绝缘层，所述第二绝缘层设置于所述第一绝缘层上，所述第一绝缘层位于所述第二绝缘层和所述基体层之间；
其中，所述温度传感器设置于所述第一绝缘层上，且所述第二绝缘层覆盖所述温度传感器，所述第一绝缘层位于所述温度传感器和所述基体层之间。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均为玻璃纤维绝缘层。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第二绝缘层为单层或双层，所述第二绝缘层具有第一层叠厚度h，所述第一层叠厚度h小于等于0.2mm。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一绝缘层为多层，层数为2～4层，所述第一绝缘层具有第二层叠厚度k，所述第二层叠厚度k小于等于0.4mm。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述基体层为碳纤维单向带铺层，所述基体层包括第三层叠厚度l，所述第三层叠厚度l小于等于2.5mm。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述碳纤维单向带铺层顺序为[45/-45/0/90/45/0/90/-45/0]s，其中0，45，90，-45表示铺层角度，s表示铺层关于中面对称，铺层层数为18层。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述基体层上设有第三绝缘层，所述第三绝缘层位于所述基体层远离所述第一绝缘层的一侧，所述第三绝缘层为玻纤绝缘层。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述基体层、所述第一绝缘层、所述第二绝缘层、所述加热层为一次固化成型铺层结构件。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述加热层与所述第二绝缘层之间设有胶膜层，所述加热层通过所述胶膜层与所述第二绝缘层进行整面胶接。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述胶膜层为掺杂有硅烷偶联剂的胶膜层。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述温度传感器为光纤传感器和片型铂电阻中的任一种。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一电极和所述第二电极中任一者与所述加热层通过焊接或导电胶连接。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一电极和所述第二电极中任一者均为铜质片或铜质丝网。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述第一电极和所述第二电极的外表面均设置有耐腐蚀涂层。
除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，所述基体层和所述绝缘层的一侧对应侧边缘连接成第一侧边，所述基体层和所述绝缘层的另一侧对应侧边缘连接成第二侧边，所述基体层包括底部，所述底部位于所述第一侧边和所述第二侧边之间，所述第一电极和所述第二电极中的任一者均自所述第一侧边引出或弯折至所述底部引出以连接飞机电源的汇流条。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：本实用新型电防冰装置，包括：基体层；绝缘层，绝缘层设置于基体层上，在绝缘层内设有温度传感器；加热层，加热层设置于绝缘层上，绝缘层位于基体层和加热层之间；加热层包括相背离的第一侧边缘和第二侧边缘；第一电极和第二电极，第一电极和第二电极均设置于绝缘层上，第一电极与第一侧边缘电连接，第二电极与第二侧边缘电连接，第一电极或第二电极与飞机电源的汇流条连接。该电防冰装置的加热层布置在最外层，结合加热层选取电阻率高、易加工、强度高及抗氧化性能好等优点，该加热层表面发热均匀、成型工艺简单，该加热层可同时起到防冰加热、防侵蚀、防雷击、防鸟撞或冰雹冲击等功能，可实现防冰热量的快速传递，降低防冰能耗。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本实用新型实施例电防冰装置的层叠示意图；
图2为图1中电防冰装置的俯视图；
图3为图1中的加热层为多层设计时的膜层结构示意图；
附图标记，100-加热层、101-第一侧边缘、102-第二侧边缘、103-绝缘胶、104-防冰加热区、110-第一电极、200-温度传感器、300-绝缘层、400-基体层、500-第一电极、600-第二电极、310-第一绝缘层、320-第二绝缘层、701-第一侧边、702-第二侧边、703-底部。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参照图1，图1为本实用新型实施例电防冰装置的层叠示意图。本申请提供的，包括加热层100、温度传感器200、绝缘层300、基体层400、第一电极500和第二电极600。
如图1所示，在一些实施例中，所述绝缘层300设置于所述基体层400上，所述加热层100设置于所述绝缘层300上，所述绝缘层300位于所述加热层100和所述基体层400之间，在所述绝缘层300内设有所述温度传感器200。所述加热层100包括相背离的第一侧边缘101和第二侧边缘102，所述第一侧边缘101相比所述绝缘层300的对应边缘内缩形成第一内缩区域，所述第二侧边缘102相比所述绝缘层300的对应边缘内缩形成第二内缩区域，在所述第一内缩区域内设置所述第一电极500，在所述第二内缩区域内设置所述第二电极600；其中，所述第一电极500与所述加热层100的相对应的第一侧边缘101电连接，且所述第二电极600与所述加热层100的相对应的第二侧边缘102电连接，且所述第一电极500或所述第二电极600与飞机电源的汇流条连接。
进一步地，在一些实施例中，所述绝缘层300包括第一绝缘层310和第二绝缘层320，所述第二绝缘层320设置于所述基体400上，所述第一绝缘层310设置于所述第二绝缘层320上，所述第二绝缘层320位于所述第一绝缘层310和所述基体层400之间；并且，所述第二绝缘层320上设置有所述温度传感器200，所述第一绝缘层310覆盖所述温度传感器200，所述第二绝缘层320位于所述温度传感器200与所述基体400之间。
所述基体层400、所述第一绝缘层310、所述第二绝缘层320、所述加热层100为一次固化成型铺层结构件。
请参考图2，所述加热层100包括防冰加热区104，所述防冰加热区104位于所述加热层100远离所述绝缘层300的一侧，所述第一侧边缘101和所述第二侧边缘102相对设置于所述防冰加热区104的两侧；结合图1和图2，所述第一电极500和所述第二电极600均设置于所述绝缘层300上远离所述基体400的一侧；且所述第一电极500和所述第二电极600分别位于所述防冰加热区104的两侧。
在一些实施例中，所述加热层100的材质为铁铬铝材料，所述加热层100具体是由铁铬铝材料加工成的箔材。可通过调整铁、铬、铝等元素的成分配比所述加热层100所需的铁铬铝材料，用以实现加热层电阻率、热导率等物性参数的调整，同时配合所述加热层100的厚度和所述防冰加热区104的铺覆面积进行调整，可适应不同机型或不同防冰区域所需的发热量要求。
在一些实施例中，所述加热层100即铁铬铝箔材为多层或单层。
请参考图3，图3为图1中的加热层为多层设计时的膜层结构示意图；如图3所示，所述加热层100为多层，相邻两层之间通过绝缘胶103隔离，所述加热层100进行多层串联连接。
当所述加热层100为单层时，所述加热层100可进行分区设计或回路设计。
具体为，在一些实施例中，所述加热层100包括多个加热区，多个加热区相互间隔设置，且所述加热区阵列分布于所述防冰加热区104内。
在另外的实施例中，所述加热层100为单层，所述加热层100进行回路设置。
所述加热层100布置在最外层，结合所述加热层100的电阻率高、易加工、强度高及抗氧化性能好等优点，该加热层100表面发热均匀、成型工艺简单，该加热层100可同时起到防冰加热、防侵蚀、防雷击、防鸟撞或冰雹冲击等功能，可实现防冰热量的快速传递，降低防冰能耗。
在一些实施例中，所述第一电极500和所述第二电极600中任一者与所述加热层100通过焊接或导电胶连接。
在一些实施例中，所述第一电极500和所述第二电极600中任一者均为铜质片或铜质丝网，其中铜质材料的电阻率较低，有利于增加导热效率。
在一些实施例中，所述第一电极500和所述第二电极600的外表面均设置有耐腐蚀涂层，成型后在第一电极500和第二电极600的外表面上增加耐腐蚀涂层，可减小外部环境的影响，增强所述电防冰装置的可靠性。
在一些实施例中，所述基体层100和所述绝缘层300的一侧对应边缘连接成第一侧边701，所述基体层100和所述绝缘层300的另一侧对应边缘连接成第二侧边702，所述电防冰装置还包括底部703，所述底部703位于所述第一侧边701和所述第二侧边702之间，所述第一电极500和所述第二电极600中的任一者均自所述第一侧边701引出或弯折至所述底部703引出以连接飞机电源的汇流条。
请续见图1，所述第二绝缘层320为玻璃纤维绝缘层。所述第二绝缘层320用于将所述温度传感器200与所述加热层100进行隔离，所述第二绝缘层320用于对所述温度传感器200和所述加热层100起到绝缘保护作用。并且，所述第二绝缘层320为单层或双层，所述第二绝缘层320具有第一层叠厚度h，所述第一层叠厚度h小于等于0.2mm。即，对所述第二绝缘层320进行铺覆时，一般采用1～2层玻璃纤维预浸料，成型后的所述第二绝缘层320的厚度一般不超过0.2mm，可保证所述温度传感200测得的温度尽可能接近所述加热层100的实际温度。
在一些实施例中，所述加热层100与所述第二绝缘层320之间设有胶膜层，所述加热层100通过所述胶膜层与所述第二绝缘层320进行整面胶接。其中，所述胶膜层为掺杂有硅烷偶联剂的膜层。
所述第一绝缘层310为玻璃纤维绝缘层。所述第一绝缘层310用于对所述温度传感器200和所述基体层400进行隔离，起到绝缘隔热的作用。所述第一绝缘层310为多层，层数为2～4层，所述第一绝缘层310具有第二层叠厚度k，所述第二层叠厚度k小于等于0.4mm。即，铺覆时一般采用2～4层玻璃纤维预浸料了，成型后的所述第一绝缘层310的厚度一般不超过0.4mm，所述第二绝缘层320和所述第一绝缘层310的厚度设计即所述第一层叠厚度h和所述第二层叠厚度k均需保证在雷击条件下，所述加热层100不会与所述基体层400出现击穿导通现象。
优选地，所述温度传感器200为光纤传感器和片型铂电阻中的任一种，均可以尽可能地减小所述温度传感器200对于复材结构成型的影响。所述温度传感器200用于监控所述加热层100的温度，防止复材结构超温。
所述基体层400为碳纤维单向带铺层，所述基体层400用于起到结构承载作用，用以保证所述电防冰装置可作为一个功能结构件安装于飞机机翼前缘结构上，为了确保所述基体层400的结构强度，所述碳纤维单向带的铺层顺序为[45/-45/0/90/45/0/90/-45/0]s，其中0，45，90，-45表示铺层角度，s表示铺层关于中面对称，铺层层数为18层，所述基体层400包括第三层叠厚度l，所述第三层叠厚度l小于等于2.5mm。在固化成型过程中，还可以在基体层400下方铺覆第三绝缘层，所述第三绝缘层远离所述第一绝缘层310设置，所述基体层400位于所述第三绝缘层和所述第一绝缘层310之间。并且，所述第三绝缘层为玻纤绝缘层，在基体层400即碳纤层下方铺覆与上方相同层数的第三绝缘层即玻纤层，尽可能使得整体铺层对称，确保铺层成型后平整而不发生翘曲。
本实用新型提出的电防冰装置包括：基体层400；绝缘层300，所述绝缘层300设置于所述基体层400上，在所述绝缘层300内设有温度传感器200；加热层100，所述加热层100设置于所述绝缘层300上，所述绝缘层300位于所述基体层400和所述加热层100之间；所述加热层100包括相背离的第一侧边缘101和第二侧边缘102；第一电极500和第二电极600，所述第一电极500和所述第二电极600均设置于所述绝缘层300上，所述第一电极500与所述第一侧边缘101电连接，所述第二电极600与所述第二侧边缘102电连接，且所述第一电极500或所述第二电极600与飞机电源的汇流条连接。需要说明的是，所述第一电极500和所述第二电极600的引出或弯折部分均需要做好绝缘处理。
在所述基体层400、所述第二绝缘层320、所述第一绝缘层310、所述加热层100的铺层设计中，由于所述加热层100位于最外层，所述加热层100的防冰热量可直接用于加热机翼前缘表面的过冷水，无额外内部导热热阻，可大幅降低防冰所需的能耗，且所述加热层100的防冰加热区104为整面加热，在所述加热层100局部损坏或破损时不会影响加热功能，提升了所述电防冰装置的可靠性。同时，由于加热层100的铁铬铝箔材的优良特性，可减少在结构铺层中的防腐蚀层如外侧金属层、防雷击层如铜网，能够有效降低所述电防冰装置的厚度与重量。所述铁铬铝箔材的高强度可以在一定程度上增强机翼前缘等区域的防鸟撞、冰雹等抗冲击性能。
以上对本申请实施例所提供的电防冰装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。
Claims (20)
1.一种电防冰装置，其特征在于，包括：
基体层(400)；
绝缘层(300)，所述绝缘层(300)设置于所述基体层(400)上，所述绝缘层(300)内设有温度传感器(200)；
加热层(100)，所述加热层(100)设置于所述绝缘层(300)上，所述绝缘层(300)位于所述基体层(400)和所述加热层(100)之间；所述加热层(100)包括相背离的第一侧边缘(101)和第二侧边缘(102)；
第一电极(500)和第二电极(600)，所述第一电极(500)和所述第二电极(600)均设置于所述绝缘层(300)上，所述第一电极(500)与所述第一侧边缘(101)电连接，所述第二电极(600)与所述第二侧边缘(102)电连接，所述第一电极(500)或所述第二电极(600)与飞机电源的汇流条连接。
2.根据权利要求1所述的电防冰装置，其特征在于，所述第一侧边缘(101)相比所述绝缘层(300)的对应侧边缘内缩形成第一内缩区域，所述第二侧边缘(102)相比所述绝缘层(300)的对应侧边缘内缩形成第二内缩区域，在所述第一内缩区域内设置所述第一电极(500)，在所述第二内缩区域内设置所述第二电极(600)。
3.根据权利要求1所述的电防冰装置，其特征在于，所述加热层(100)为铁铬铝箔材结构件。
4.根据权利要求3所述的电防冰装置，其特征在于，所述加热层(100)为多层，相邻两层之间通过绝缘胶(103)隔离，且所述加热层(100)进行多层串联连接。
5.根据权利要求3所述的电防冰装置，其特征在于，所述加热层(100)为单层，所述加热层(100)包括多个加热区，多个加热区相互间隔设置；或者，
所述加热层(100)为单层，所述加热层(100)进行回路设置。
6.根据权利要求2所述的电防冰装置，其特征在于，所述绝缘层(300)包括：
第一绝缘层(310)，所述第一绝缘层(310)设置于所述基体层(400)上；
第二绝缘层(320)，所述第二绝缘层(320)设置于所述第一绝缘层(310)上，所述第一绝缘层(310)位于所述第二绝缘层(320)和所述基体层(400)之间；
其中，所述温度传感器(200)设置于所述第一绝缘层(310)上，且所述第二绝缘层(320)覆盖所述温度传感器(200)，所述第一绝缘层(310)位于所述温度传感器(200)和所述基体层(400)之间。
7.根据权利要求6所述的电防冰装置，其特征在于，所述第一绝缘层(310)和所述第二绝缘层(320)均为玻璃纤维绝缘层。
8.根据权利要求7所述的电防冰装置，其特征在于，所述第二绝缘层(320)为单层或双层，所述第二绝缘层(320)具有第一层叠厚度h，所述第一层叠厚度h小于等于0.2mm。
9.根据权利要求7所述的电防冰装置，其特征在于，所述第一绝缘层(310)为多层，层数为2～4层，所述第一绝缘层(310)具有第二层叠厚度k，所述第二层叠厚度k小于等于0.4mm。
10.根据权利要求1所述的电防冰装置，其特征在于，所述基体层(400)为碳纤维单向带，所述基体层(400)包括第三层叠厚度l，所述第三层叠厚度l小于等于2.5mm。
11.根据权利要求10所述的电防冰装置，其特征在于，所述碳纤维单向带的铺层顺序为[45/-45/0/90/45/0/90/-45/0]s，其中0，45，90，-45表示铺层角度，s表示铺层关于中面对称，铺层层数为18层。
12.根据权利要求6所述的电防冰装置，其特征在于，所述基体层(400)上设有第三绝缘层，所述第三绝缘层位于所述基体层(400)远离所述第一绝缘层(310)的一侧，所述第三绝缘层为玻纤绝缘层。
13.根据权利要求6所述的电防冰装置，其特征在于，所述基体层(400)、所述第一绝缘层(310)、所述第二绝缘层(320)、所述加热层(100)为一次固化成型铺层结构件。
14.根据权利要求7所述的电防冰装置，其特征在于，所述加热层(100)与所述第二绝缘层(320)之间设有胶膜层，所述加热层(100)通过所述胶膜层与所述第二绝缘层(320)进行整面胶接。
15.根据权利要求14所述的电防冰装置，其特征在于，所述胶膜层为掺杂有硅烷偶联剂的胶膜层。
16.根据权利要求15所述的电防冰装置，其特征在于，所述温度传感器为光纤传感器和片型铂电阻中的任一种。
17.根据权利要求1所述的电防冰装置，其特征在于，所述第一电极(500)和所述第二电极(600)中任一者与所述加热层(100)通过焊接或导电胶连接。
18.根据权利要求1所述的电防冰装置，其特征在于，所述第一电极(500)和所述第二电极(600)中任一者均为铜质片或铜质丝网。
19.根据权利要求1所述的电防冰装置，其特征在于，所述第一电极(500)和所述第二电极(600)的外表面上均设置有耐腐蚀涂层。
20.根据权利要求1所述的电防冰装置，其特征在于，所述基体层(400)和所述绝缘层(300)的一侧对应侧边缘连接成第一侧边(701)，所述基体层(400)和所述绝缘层(300)的另一侧对应侧边缘连接成第二侧边(702)，所述基体层(400)包括底部(703)，所述底部(703)位于所述第一侧边(701)和所述第二侧边(702)之间，所述第一电极(500)和所述第二电极(600)中的任一者均自所述第一侧边(701)引出或弯折至所述底部(703)引出以连接飞机电源的汇流条。
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