DE102016210962A1

DE102016210962A1 - Heizbandhalbzeug sowie Heizbandvorrichtung

Info

Publication number: DE102016210962A1
Application number: DE102016210962.6A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Lutzer; Peter Klose
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Heizbandhalbzeug (1) mit einer Vielzahl von Heizeinrichtungen (10), welche jeweils einen Heizwiderstand (11) und eine funktional mit dem Heizwiderstand (11) gekoppelte Steuerungseinrichtung (15) aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Heizbandhalbzeug sowie eine Heizbandvorrichtung, insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug.
In Luft- oder Raumfahrzeugen müssen fluidführende Leitungen, insbesondere Wasserleitungen, in der Regel beheizt werden, um ein Einfrieren des Fluids zu verhindern, beispielsweise wenn das Luft- oder Raumfahrzeug in großer Höhe fliegt oder über einen längeren Zeitraum bei kalter Umgebungstemperatur abgestellt wird.
Die DE 10 2010 010 929 A1 offenbart eine Fluidleitung mit einer diese umschließenden elektrischen Heizvorrichtung, welche als eine sogenannte PTC Heizvorrichtung ausgebildet ist. PTC steht als Abkürzung für die englische Bezeichnung „Positive Temperature Coefficient”. Derartige Heizvorrichtungen weisen einen elektrisch leitfähigen Heizdraht auf, dessen elektrischer Widerstand mit steigender Temperatur ansteigt, wodurch die Leistungsabgabe der Heizvorrichtung verringert wird.
Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung eine Heizbandvorrichtung bereitzustellen, welche in verbesserter Weise regelbar sowie auf einfache Weise herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird jeweils durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen angegeben.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Heizbandhalbzeug vorgesehen, mit einer Vielzahl miteinander verbundenen Heizeinrichtungen, welche jeweils einen elektrischen Heizwiderstand und eine funktional mit dem Heizwiderstand gekoppelte Steuerungseinrichtung aufweisen. Da jede der Heizeinrichtungen eine funktional an den Heizwiderstand gekoppelte Steuerungseinrichtung aufweist, ist jede der Heizeinrichtungen individuell steuerbar und autonom von den übrigen Heizeinrichtungen betreibbar. Dies bietet den Vorteil, dass eine Vielzahl von Heizabschnitten, welche jeweils durch eine Heizeinrichtung definiert sind, ausgebildet wird. Die Heizabschnitte bilden vorteilhaft individuell beheizbare räumliche Bereiche. Weiterhin wird die Möglichkeit geschaffen für verschiedene Heizabschnitte unterschiedliche Regelungsverhalten zu implementieren. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Steuerungseinrichtung den jeweiligen Heizabschnitt abschaltet, wenn die Temperatur des Heizwiderstands eine vorbestimmte Obergrenze, beispielsweise in einem Bereich zwischen 5 Grad Celsius und 20 Grad Celsius, erreicht. Dadurch kann der Energieverbrauch reduziert werden.
Die Heizeinrichtungen sind untereinander insbesondere mechanisch verbunden. Damit wird ein bandförmiges Halbzeug geschaffen, welches sich insbesondere in einer Längsrichtung erstreckt. Damit wird durch die Längsrichtung insbesondere eine Heizbandhalbzeug-Längsrichtung definiert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Heizbandhalbzeug zusätzlich eine Trägerschicht aufweist, wobei die Heizeinrichtungen auf der Trägerschicht angeordnet und dadurch miteinander verbunden sind. Die Trägerschicht kann insbesondere als ein sich in der Längsrichtung erstreckendes Trägerband realisiert sein. Die Trägerschicht ermöglicht eine besonders einfache Herstellung des Heizbandhalbzeugs. Die elektrischen oder elektronischen Komponenten der Heizeinrichtung und gegebenenfalls weitere elektrische Komponenten können insbesondere in einem Druckverfahren oder durch Ätzen vorteilhaft auf der Trägerschicht hergestellt werden.
Die Trägerschicht kann insbesondere aus einem flexiblen Kunststoffmaterial gebildet sein, welches elektrisch isolierenden ist. Auch kann die Trägerschicht aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere einem Glasfaserverbundmaterial, gebildet sein.
Alternativ hierzu können die Heizeinrichtungen auch durch eine diese umschließende Hüllschicht miteinander verbunden sein. Die Hüllschicht kann beispielsweise durch einen Schlauch ausgebildet sein. Auch kann die Hüllschicht als eine Kunststoffschicht realisiert sein, in welche die Heizeinrichtungen eingebettet sind.
Der Heizwiderstand kann insbesondere als eine auf einer zweiten Oberfläche der Trägerschicht angeordnete Heizleiterbahn ausgebildet sein, die in einem sich in einer Längsrichtung der Trägerschicht erstreckenden Anordnungsabschnitt der zweiten Oberfläche verläuft. Die Heizleiterbahn verläuft in einer vorbestimmten Weise, beispielsweise bildet diese ein spiralförmiges Muster aus, innerhalb eines diskreten Längenabschnitts der Trägerschicht. Die Heizleiterbahn ermöglicht vorteilhaft eine flächige Wärmeabgabe bei einfachstem konstruktiven Aufbau.
Als Heizwiderstand können alternativ hierzu auch ein oder mehrere Leistungswiderstände verwendet werden. Insbesondere bei einer Verbindung der Heizeinrichtungen mit einer Hüllschicht kann durch die Leistungswiderstände ein konstruktiv vorteilhafter Aufbau realisiert werden.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Heizeinrichtungen zueinander beabstandet angeordnet sind und sich zwischen zwei aufeinander folgenden Heizeinrichtungen jeweils ein Trennabschnitt erstreckt, in dem das Heizbandhalbzeug durchtrennbar ist. Insbesondere ist die Verbindung der Heizeinrichtungen untereinander aufhebbar. Damit kann eine Heizbandvorrichtung auf besonders einfache Weise durch einfaches Abtrennen einer bestimmten Anzahl von Heizeinrichtungen von dem Heizbandhalbzeug hergestellt werden.
Die Heizeinrichtungen können insbesondere in der Längsrichtung zueinander beabstandet angeordnet sein. Die Trennabschnitte erstrecken sich hierbei ebenfalls in der Längsrichtung. Das Heizbandhalbzeug ist demgemäß quer zu der Längsrichtung durchtrennbar.
Vorteilhaft weist das Halbzeug zusätzlich eine Stromversorgungseinrichtung zur elektrischen Versorgung der Heizeinrichtungen auf. Die Stromversorgungseinrichtung bildet einen elektrischen Anschluss für die Heizeinrichtungen. Bevorzugt werden alle Heizeinrichtungen durch dieselbe Stromversorgungseinrichtung versorgt bzw. sind an diese angeschlossen. Damit wird die Anzahl der Komponenten vorteilhaft reduziert.
In dem Fall, dass die Heizeinrichtungen durch die Trägerschicht miteinander verbunden sind, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Stromversorgungseinrichtung und die Heizeinrichtungen auf entgegengesetzt orientierten Oberflächen der Trägerschicht angeordnet sind. Die Stromversorgungseinrichtung ist demnach auf einer entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche gelegenen zweiten Oberfläche der Trägerschicht angeordnet. Diese räumliche Trennung bewirkt einen hohe Flächenausnutzung der Gesamtoberfläche der Trägerschicht. Die Trägerschicht kann demnach schmäler ausgebildet werden, wodurch das Gewicht reduziert wird.
Die Stromversorgungseinrichtung kann vorteilhaft durch eine auf einer ersten Oberfläche der Trägerschicht entlang der Längsrichtung verlaufende erste Stromversorgungs-Leiterbahn und eine auf der ersten Oberfläche der Trägerschicht entlang der Längsrichtung verlaufende zweite Stromversorgungs-Leiterbahn realisiert sein. Auf diese Weise ergibt sich ein einfach herstellbarer Aufbau des Heizbandhalbzeugs. Beispielsweise können die Stromversorgungs-Leiterbahnen auf die Trägerschicht aufgedruckt sein. Weiterhin können die Stromversorgungs-Leiterbahnen vorteilhaft zur Wärmeleitung genutzt werden.
Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass die erste Stromversorgungs-Leiterbahn und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn zusammen zwischen 50 Prozent und 99 Prozent der ersten Oberfläche der Trägerschicht bedecken. Dies bietet den Vorteil, dass durch die erste und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn eine große Wärmeleitungsoberfläche bereitgestellt wird, wodurch die Effizienz der aus dem Heizbandhalbzeug herstellbaren Heizbandvorrichtung vorteilhaft erhöht wird.
Bevorzugt bedecken die erste Stromversorgungs-Leiterbahn und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn zusammen zwischen 75 Prozent und 95 Prozent, der ersten Oberfläche der Trägerschicht. In diesem Bereich ergibt sich eine große Wärmeleitungsoberfläche bei gleichzeitig geringem Gewicht, wobei zusätzlich vorteilhaft Montageraum auf der ersten Oberfläche der Trägerschicht für zusätzliche Leiterbahnen bereitgestellt wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Stromversorgungs-Leiterbahn
in einem ersten Randbereich der ersten Oberfläche der Trägerschicht angeordnet ist und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn in einem in Bezug auf eine sich quer zu der Längsrichtung ersteckenden Querrichtung entgegengesetzt zu dem ersten Randbereich gelegenen zweiten Randbereich der ersten Oberfläche der Trägerschicht angeordnet ist. Dies bietet den Vorteil, dass die mittels der Heizwiderstände der Heizeinrichtungen erzeugbare Wärme in Bezug auf eine sich quer zu der Längsrichtung erstreckende Querrichtung gleichmäßig verteilt wird, was zur Verbesserung der Energieeffizienz der aus dem Heizbandhalbzeug herstellbaren Heizbandvorrichtung beiträgt. Die Querrichtung bildet eine Heizbandhalbzeug-Querrichtung.
Die Stromversorgungseinrichtung kann in einfacher Weise auch durch eine fliegende Verdrahtung zwischen den Heizeinrichtungen gebildet sein. Vorteilhaft kann diese auch zur mechanischen Verbindung der Heizeinrichtungen vorgesehen sein.
Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Heizbandhalbzeug zusätzlich eine funktional mit den Steuerungseinrichtungen verbundene erste Steuerungsleitungseinrichtung aufweist. Die Steuerungseinrichtungen sind dadurch in der Lage, über eine Steuerungsleitungseinrichtung Signale, Daten oder dergleichen zu empfangen oder zu übermitteln. Die funktionale Kopplung zwischen der Steuerungsleitungseinrichtung und der jeweiligen Steuerungseinrichtung kann insbesondere durch eine elektrische Verbindung realisiert sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerungsleitungseinrichtung und die Steuerungseinrichtung jeweils eine Sende- und Empfangseinheit aufweisen, mittels derer eine drahtlose Informationsübertragung ermöglicht wird.
Bevorzugt kann insbesondere vorgesehen sein, dass die erste Steuerungsleitungseinrichtung eine erste Steuerungsleiterbahn und eine zweite Steuerungsleiterbahn aufweist, wobei die Steuerungsleiterbahnen jeweils auf der ersten Oberfläche der Trägerschicht entlang der Längsrichtung verlaufen.
Die erste Steuerungsleiterbahn und die zweite Steuerungsleiterbahn können insbesondere zwischen der ersten und der zweiten Stromversorgungs-Leiterbahn angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass sich ein kompakter Aufbau bei gleichmäßiger Wärmeverteilung durch die Stromversorgungs-Leiterbahnen ergibt.
Insbesondere können die Steuerungseinrichtungen der Heizeinrichtungen elektrisch mit den Steuerungsleiterbahnen verbunden sein. Damit kann vorteilhaft eine gesonderte elektrische Versorgungsleitung, insbesondere zur elektrischen Stromversorgung, für die Steuerungseinrichtungen bereitgestellt werden. Weiterhin können die erste und die zweite Steuerungsleitungsbahn als Daten- oder Signalleitungen vorteilhaft genutzt werden.
Alternativ oder zusätzlich zu der erstem Steuerungsleitungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass das Heizbandhalbzeug eine funktional, insbesondere elektrisch, mit den Steuerungseinrichtungen verbundene zweite Steuerungsleitungseinrichtung aufweist. Die funktionale Kopplung kann auf dieselbe Weise realisiert werden wie für die erste Steuerungsleitungseinrichtung angegeben ist.
Vorteilhaft kann die zweite Steuerungseinrichtung eine dritte Steuerungsleiterbahn und eine vierte Steuerungsleiterbahn aufweisen, wobei die dritte und die vierte Steuerungsleiterbahn jeweils auf der zweiten Oberfläche der Trägerschicht entlang der Längsrichtung verlaufen. Dies hat den Vorteil, dass zusätzliche Verbindungsmöglichkeiten für elektronische Bauelemente des Heizbandhalbzeugs oder einer aus diesem Herstellbaren Heizbandvorrichtung bereitgestellt werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtungen in Bezug auf die Querrichtung zwischen der dritten und der vierten Steuerungsleiterbahn angeordnet sind. Damit wird ein in Bezug auf die Querrichtung in etwa symmetrischer Aufbau des Heizbandhalbzeugs erzielt, was die Montierbarkeit und insbesondere den elektrischen Anschluss erleichtert.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtungen der Heizeinrichtungen elektrisch mit der dritten und der vierten Steuerungsleiterbahn verbunden sind. Damit kann vorteilhaft eine gesonderte elektrische Versorgungsleitung, insbesondere zur elektrischen Stromversorgung, für die Steuerungseinrichtungen bereitgestellt werden. Weiterhin können die dritte und die vierte Steuerungsleitungsbahn als Daten- oder Signalleitungen vorteilhaft genutzt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtungen über die erste und die zweite Steuerungsleiterbahn mit einem Betriebsstrom versorgbar sind und über die dritte und vierte Steuerungsleiterbahn Daten und/oder Signale von und zu den Steuerungseinrichtungen übertragbar sind.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtungen jeweils elektrisch mit der ersten und der zweiten Stromversorgungs-Leiterbahn verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass zur elektrischen Energieversorgung sowohl der Steuerungseinrichtung als auch der Heizwiderstanden lediglich die erste und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn benötigt werden, wodurch sich ein gewichtsmäßig besonders leichter Aufbau des Heizbandhalbzeugs ergibt.
Die Steuerungseinrichtungen der Heizeinrichtungen können insbesondere jeweils als zumindest ein oberflächenmontiertes Bauelement, kurz SMD für den englischen Ausdruck „surface mounted device”, ausgeführt sein. SMDs bieten den Vorteil, dass diese besonders einfach montierbar und in mit vielfältigen Funktionalitäten verfügbar sind. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der SMD einen Prozessor aufweist.
Generell kann die Steuerungseinrichtung, unabhängig davon, ob diese durch SMDs oder beispielsweise durch bedrahtete Bauelemente realisiert ist, einen Temperatursensor aufweisen, mittels dem die Temperatur beispielsweise des Heizwiderstands oder anderer Komponenten des jeweiligen Heizabschnitts erfassbar sind. Weiterhin kann die Steuerungseinrichtung auch einen Speicher aufweisen, auf dem Regelungsvorschriften, beispielsweise in Form von programmierten Funktionen, hinterlegt sind, welche mittels eines Prozessors ausführbar sind. Die Temperatur kann insbesondere eine Eingangsgröße für die Regelungsvorschriften bilden oder als Steuersignal von der Steuerungseinrichtung an weitere mit der Steuerungseinrichtung funktional verbindbare Funktionskomponenten weitergeleitet werden.
Das Heizbandhalbzeug kann weiterhin eine Schutzschicht aufweisen, in die Heizeinrichtungen zumindest teilweise eingebettet sind. Die optionalen Steuerleitungseinrichtungen, die Stromversorgungseinrichtung sowie die Trägerschicht können gegebenenfalls ebenfalls zumindest teilweise eingebettet sein. Vorzugsweise sind die vorgenannten Komponenten vollständig in die Schutzschicht eingebettet. Dies bietet den Vorteil, dass eine einzige elektrische Isolierungsschicht für sämtliche Komponenten bereitgestellt wird, wodurch der Materialaufwand und somit das Gewicht verringert wird..
Die Schutzschicht kann insbesondere aus einem flexiblen, elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial gebildet sein.
Bei einer lediglich teilweisen Einbettung einer oder mehrerer der vorgenannten Komponenten können der Wärmeleitwiderstand und der Materialaufwand für die Isolierung vorteilhaft verringert werden.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Heizbandvorrichtung vorgesehen, welche ein durch zumindest eine Heizeinrichtung eines Heizbandhalbzeugs nach einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildetes Heizband aufweist. Das Heizband ist durch eine oder mehrere miteinander verbundene Heizeinrichtungen des Heizbandhalbzeugs gebildet. Die voranstehenden Ausführungen zum Heizbandhalbzeug gelten somit in analoger Weise auch für die Heizbandvorrichtung.
Das Heizband weist insbesondere zumindest einen sich in der Längsrichtung erstreckenden Heizabschnitt auf. Die Längsrichtung bildet somit eine Heizbandlängsrichtung, welche mit der Heizbandhalbzeug-Längsrichtung identisch ist. Im Folgenden wird daher lediglich auf die Längsrichtung allgemein Bezug genommen.
Weiterhin ist auch eine Heizbandquerrichtung identisch mit der Heizbandhalbzeug-Querrichtung. Im Folgenden wird daher lediglich auf die Querrichtung allgemein Bezug genommen.
Die Heizbandvorrichtung kann insbesondere dadurch hergestellt werden, dass das voranstehend beschriebene Heizbandhalbzeug bereitgestellt wird, beispielsweise auf einer Lagervorrichtung, wie z. B. einer Kabeltrommel oder dergleichen, und weiterhin ein Abtrennen der das Heizband bildenden Heizabschnitte von dem Heizbandhalbzeug in einem Trennabschnitt desselben erfolgt. Das Abtrennen kann beispielsweise mit einer Schneidvorrichtung, wie z. B. einer Zange oder dergleichen durchgeführt werden. Aufgrund des Aufbaus des Heizbandhalbzeugs mit einer Vielzahl von autonomen Heizeinrichtungen, ist die Heizbandvorrichtung in besonders einfacher und effizienter Weise aus dem Heizbandhalbzeug herstellbar.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass an einem ersten Endabschnitt des Heizbands eine Anschlusseinrichtung angeordnet ist, welche elektrisch mit den Stromversorgungs-Leiterbahnen verbunden ist und Verbindungsanschlüsse zum Anschließen von elektrischen Leitungskomponenten aufweist. Die Anschlusseinrichtungen können beispielsweise eine standardisierte Struktur aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass ein elektrischer Anschluss der Heizbandvorrichtung besonders einfach erfolgen kann. Weiterhin kann die Anschlusseinrichtung zusätzliche elektronische Bauteile oder Funktionsgruppen, wie beispielsweise Wandler, Signalverstärker oder dergleichen aufweisen.
Weiterhin kann die Heizbandvorrichtung bevorzugt zusätzlich eine Isolationskappe aufweisen, welche an einem entgegengesetzt zu dem ersten Endabschnitt gelegenen zweiten Endabschnitt des Heizbands angeordnet ist. Diese kann zur elektrischen Isolation der aufgrund des Abtrennvorgangs vom Heizbandhalbzeug freiliegenden Stromversorgungs-Leiterbahnen dienen. Auch kann vorgesehen sein, dass die Isolationskappe zusätzlich eine Überwachungseinrichtung aufweist, welche elektrisch mit der ersten und der zweiten Steuerungsleiterbahn und/oder der zweiten und der dritten Steuerungsleiterbahn verbunden ist und zur Erzeugung eines eine Funktionsstörung der Heizeinrichtung anzeigenden Fehlersignals geeignet ist.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung ist eine Fluidversorgungsleitung vorgesehen, welche eine Heizbandvorrichtung nach einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen aufweist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Oberfläche der Trägerschicht der Heizbandvorrichtung der Fluidversorgungsleitung zugewandt gelegen ist. Dies hat den Vorteil, dass die Stromversorgungs-Leiterbahnen eine große Wärmeübertragungsfläche bereitstellen und damit eine sehr effiziente Wärmeübertragung an die Fluidversorgungsleitung ermöglicht wird.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Luft- oder Raumfahrzeug mit einer Fluidversorgungsleitung nach einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen. In dem Luft- oder Raumfahrzeug kann die Fluidversorgungsleitung insbesondere durch eine Wasserleitung ausgebildet sein.
Mittels der erfindungsgemäßen Heizbandvorrichtung kann ein effizienter und energiesparender Einfrierschutz für die Fluidversorgungsleitung realisiert werden.
In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur „entlang” einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von kleiner oder gleich 45 Grad, bevorzugt kleiner oder gleich 30 Grad und insbesondere bevorzugt parallel zueinander verlaufen.
In Bezug auf Richtungsangaben und Achsen, insbesondere auf Richtungsangaben und Achsen, die den Verlauf von physischen Strukturen betreffen, wird hierin unter einem Verlauf einer Achse, einer Richtung oder einer Struktur „quer” zu einer anderen Achse, Richtung oder Struktur verstanden, dass diese, insbesondere die sich in einer jeweiligen Stelle der Strukturen ergebenden Tangenten jeweils in einem Winkel von größer oder gleich 45 Grad, bevorzugt größer oder gleich 60 Grad und insbesondere bevorzugt senkrecht zueinander verlaufen.
Hierin wird unter einem „Faserwerkstoff”, einem „Fasermaterial”, einem „Faserverbundmaterial” oder einem „Faserverbundwerkstoff” allgemein ein Werkstoff verstanden, der aus einer Vielzahl von insbesondere fadenförmigen oder fadenstückförmigen Verstärkungsfasern, wie beispielsweise Kohle-, Glas-, Keramik-, Aramid-, Bor-, Mineral-, Natur- oder Kunststofffasern oder Mischungen aus diesen gebildet ist. Der Faserwerkstoff kann insbesondere auch mit einem Harz- oder Matrixmaterial wie z. B. einem duroplastischen, thermoplastischen, elastomeren Harz oder allgemein ein Kunststoffharz oder dergleichen imprägniert sein.
Sämtliche hierin beschriebene „Leiterbahnen” sind aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet und können insbesondere durch Wegätzen von nicht zur Ausbildung der Leiterbahnen vorgesehenem Material aus einer durchgehenden Materialschicht oder durch Aufbringen von dem die Leiterbahnen bildenden Material auf die Trägerschicht erzeugt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:
1 eine Draufsicht auf eine Vorderseite eines Heizbandhalbzeugs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine beispielhafte Form der Bereitstellung des Heizbandhalbzeugs;
3 eine Detailansicht des durch den Buchstaben Z gekennzeichneten Bereichs des in der 1 gezeigten Heizbandhalbzeugs;
4 eine Draufsicht auf eine Rückseite des Heizbandhalbzeug gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 eine Schnittansicht des in 3 gezeigten Heizbandhalbzeugs, die sich bei einem Schnitt entlang der in 3 gezeigten Linie A-A bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Heizbandhalbzeugs ergibt;
6 eine Schnittansicht des in 3 gezeigten Heizbandhalbzeugs, die sich bei einem Schnitt entlang der in 3 gezeigten Linie A-A bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Heizbandhalbzeugs ergibt;
7 eine Schnittansicht des in 3 gezeigten Heizbandhalbzeugs, die sich bei einem Schnitt entlang der in 3 gezeigten Linie B-B bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Heizbandhalbzeugs ergibt;
8 eine Draufsicht auf eine Vorderseite einer Heizbandvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 eine Draufsicht auf die Vorderseite der Heizbandvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
10 eine Draufsicht auf die Vorderseite der Heizbandvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
11 eine schematische Ansicht einer Fluidversorgungsleitung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
12 eine schematische Ansicht einer Fluidversorgungsleitung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
13 eine schematische Ansicht eines Luft- oder Raumfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Heizbandhalbzeug 1, wobei 3 eine Detailansicht des durch den Buchstaben Z gekennzeichneten Bereichs des Heizbandhalbzeugs 2 zeigt.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das Heizbandhalbzeug 1 eine Vielzahl von miteinander verbundenen Heizeinrichtungen 10 auf. Die Heizeinrichtungen 10 weisen weiterhin jeweils einen elektrischen Heizwiderstand 11 sowie eine funktional mit diesem gekoppelte Steuerungseinrichtung 15 auf.
Wie in 1 weiterhin gezeigt ist, weist das Heizbandhalbzeug 1 bevorzugt eine sich in einer Längsrichtung L1 erstreckende Trägerschicht 2 auf, welche die Heizeinrichtungen 10 verbindet. Die Trägerschicht 2 kann insbesondere aus einem flexiblen, elastisch verformbaren Kunststoffmaterial gebildet sein, welches nicht elektrisch leitfähig ist. Auch kann die Trägerschicht 2 aus einem Faserverbundmaterial, insbesondere einem Glasfaserverbundmaterial, gebildet sein. Die Trägerschicht 2 erstreckt sich weiterhin in einer quer zu der Längsrichtung L1 verlaufenden Querrichtung C1.
Insbesondere kann die Trägerschicht in Bezug auf die Querrichtung C1 eine Breite b2 in einem Bereich zwischen 0,5 cm und 10 cm aufweisen. In diesem Breitenbereich kann vorteilhaft eine Vielzahl von Fluidleitungen mit verschiedenen Durchmessern mit einer aus dem Heizbandhalbzeug 1 hergestellten Heizbandvorrichtung beheizt werden. Bevorzugt kann die Trägerschicht 2 in Bezug auf die Querrichtung C1 eine Breite b2 in einem Bereich zwischen 1 cm und 5 cm aufweisen. In diesem Bereich weist das Heizbandhalbzeug 1 ein besonders geringes Gewicht in Bezug auf eine mit einer aus dem Heizbandhalbzeug 1 hergestellten Heizbandvorrichtung erzielbaren Heizleistung auf.
Das Heizbandhalbzeug 1 weist bevorzugt weiterhin eine Stromversorgungseinrichtung 40 zur elektrischen Versorgung der Heizeinrichtungen 10 auf. 4 zeigt schematisch eine vorteilhafte Gestaltung der Stromversorgungseinrichtung 40. Diese weist insbesondere eine erste Stromversorgungs-Leiterbahn 4 und eine zweite erste Stromversorgungs-Leiterbahn 5 auf. Bevorzugt sind diese jeweils eine auf einer ersten Oberfläche 2a der Trägerschicht 2 angeordnet und verlaufen jeweils entlang der Längsrichtung L1. Die Stromversorgungs-Leiterbahnen 4, 5 sind mit einer elektrischen Spannungsquelle (nicht gezeigt) verbindbar. Insbesondere bildet eine der Stromversorgungs-Leiterbahnen 4, 5 einen elektrischen Pluspol und die jeweils andere einen elektrischen Minuspol. Die erste Oberfläche 2a der Trägerschicht definiert insbesondere eine Rückseite S1 des Heizbandhalbzeugs 1.
Wie insbesondere in 1 schematisch gezeigt ist, weist das Heizbandhalbzeug 1 die Vielzahl von Heizeinrichtungen 10 auf. Die Heizeinrichtungen 10 weisen jeweils den Heizwiderstand 11 und eine funktional mit dieser gekoppelte Steuerungseinrichtung 15 auf.
Die Heizwiderstände 11 sind bevorzugt jeweils auf einer entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche 2a orientierten zweiten Oberfläche 2b der Trägerschicht 2 angeordnet, welche eine Vorderseite S2 des Heizbandhalbzeugs 1 definiert. Wie schematisch in 3 gezeigt ist, kann der Heizwiderstand 11 insbesondere als eine Heizleiterbahn ausgebildet sein. Diese verläuft insbesondere in einem sich in Längsrichtung L1 erstreckenden Anordnungsabschnitt 12 der zweiten Oberfläche 2b der Trägerschicht 2. Der Anordnungsabschnitt 12 kann insbesondere als ein diskreter Abschnitt der zweiten Oberfläche 2b verstanden werden, innerhalb welchem die Heizleiterbahn einer jeweiligen Heizeinrichtung 10 in Bezug auf die Längsrichtung L1 vollständig gelegen ist. Beispielsweise kann der Anordnungsabschnitt 12 eine Länge in Längsrichtung zwischen 1 cm und 2 m aufweisen.
Der jeweilige Heizwiderstand 11 kann insbesondere mit einem Heizleiterbahnmuster M11 verlaufen. Das Heizleiterbahnmuster M11 kann insbesondere, wie in 3 schematisch gezeigt ist, einen schlangenlinienförmigen Verlauf aufweisen. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Heizleiterbahnmuster M11 einen spiralförmig, zick-zack-förmigen oder einen vergleichbaren Verlauf aufweist. Dies hat den Vorteil, dass eine große Länge der Heizleiterbahn pro Fläche angeordnet werden kann, wodurch die Heizleistung pro Fläche erhöht wird.
Der jeweilige Heizwiderstand 11 ist elektrisch mit der Stromversorgungseinrichtung 40 verbunden. Wie in den 4 und 5 beispielhaft gezeigt ist, kann eine elektrische Verbindung zu den Stromversorgungs-Leiterbahnen 4, 5 beispielsweise durch einen ersten Versorgungskontaktsteg 4A, der sich von der ersten den Stromversorgungs-Leiterbahn 4 in einer quer zu der Querrichtung C1 verlaufenden Dickenrichtung T1 durch die Trägerschicht 2 hindurch erstreckt, und durch einen zweiten Versorgungskontaktsteg 5A, der sich von der zweiten Stromversorgungs-Leiterbahn 5 in der Dickenrichtung T1 durch die Trägerschicht 2 hindurch erstreckt, realisiert sein. Die Dickenrichtung T1 bildet eine Heizbandhalbzeug-Dickenrichtung. Eine Heizbanddickenrichtung eines im Folgenden noch im Detail erläuterten Heizbands 51 ist identisch zu der Heizbandhalbzeug-Dickenrichtung. Im Folgenden wird daher lediglich auf die Dickenrichtung T1 Bezug genommen.
Die Steuerungseinrichtungen 15 der Heizeinrichtungen 10 sind jeweils funktional mit dem Heizwiderstand 11 der jeweiligen Heizeinrichtung 10 gekoppelt. Insbesondere ist jeder Heizwiderstand 11 jeweils eine Steuerungseinrichtung 15 zugeordnet. Die funktionale Kopplung zwischen der Steuerungseinrichtung 15 und dem Heizwiderstand 11 ist in 3 schematisch durch die gepunkteten Linien F1, F2 angedeutet. Die funktionale Kopplung kann insbesondere dadurch realisiert sein, dass die Steuerungseinrichtung 15 eine Sensoreinheit 16 umfasst, mit welcher eine tatsächliche Temperatur dem Heizwiderstand 11 erfassbar ist. Die Steuerungseinrichtungen 15 sind bevorzugt ebenfalls auf der Vorderseite S2 des Heizbandhalbzeugs 1 angeordnet und können insbesondere direkt auf der zweiten Oberfläche 2b der Trägerschicht 2 angeordnet sein. Auch kann vorgesehen sein, dass der Heizwiderstand 11 zwischen der Trägerschicht 2, insbesondere zwischen deren zweiten Oberfläche 2b, und der Steuerungseinrichtung 15 angeordnet ist. Hierbei kann bevorzugt eine Isolationsschicht 18 aus einem elektrisch isolierenden Material zwischen dem der Steuerungseinrichtung 15 und der Heizwiderstand 11 angeordnet sein, wie schematisch in den 5 und 6 gezeigt ist.
Jede Heizeinrichtung 10 definiert jeweils einen sich in der Längsrichtung L1 erstreckenden Heizabschnitt 17. Dieser kann somit insbesondere als ein Abschnitt des Heizbandhalbzeugs 1 verstanden werden, dessen Länge in Bezug auf die Längsrichtung L1 der gesamten Erstreckung der jeweiligen Heizeinrichtung 10 in Längsrichtung L1 entspricht. Der Heizabschnitt 17 weist gegebenenfalls den Anordnungsabschnitt 12 auf und kann in Bezug auf die Längsrichtung L1 insbesondere identisch mit diesem sein.
Bevorzugt sind die Heizeinrichtungen 10 des Heizbandhalbzeugs 1 identisch ausgebildet, insbesondere mit identischen Längen in Bezug auf die Längsrichtung L1. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Heizbandhalbzeug 1 mehrere Heizeinrichtungen 10 mit verschiedenen Längen aufweist.
Wie in 1 gezeigt ist, sind die Heizeinrichtungen 10 zueinander beabstandet, insbesondere in der Längsrichtung L1, angeordnet. Insbesondere erstreckt sich zwischen zwei in Bezug auf die Längsrichtung L1 aufeinander folgenden Heizeinrichtungen 10 jeweils ein Trennabschnitt 6, in dem das Heizbandhalbzeug 1 quer zu der Längsrichtung L1 durchtrennbar ist. Damit ist das Heizbandhalbzeug 1 auf besonders einfache Weise mittels Durchtrennung zu einer Heizbandvorrichtung 50 konfektionierbar.
Die erste Stromversorgungs-Leiterbahn 4 und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn 5 können insbesondere zwischen 50 Prozent und 99 Prozent der ersten Oberfläche 2a der Trägerschicht 2 bedecken. Dies hat den Vorteil, dass durch die erste und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn 4, 5 eine große Wärmeleitungsoberfläche bereitgestellt wird, wodurch die Effizienz der aus dem Heizbandhalbzeug 1 herstellbaren Heizbandvorrichtung 50 vorteilhaft erhöht wird.
Bevorzugt bedecken die erste Stromversorgungs-Leiterbahn 4 und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn 5 zusammen zwischen 75 Prozent und 95 Prozent, der ersten Oberfläche 2a der Trägerschicht 2. In diesem Bereich ergibt sich eine große Wärmeleitungsoberfläche bei gleichzeitig geringem Gewicht, wobei zusätzlich vorteilhaft Montageraum auf der ersten Oberfläche 2a der Trägerschicht für zusätzliche Leiterbahnen bereitgestellt wird.
Wie beispielhaft insbesondere in 4 gezeigt ist, kann vorgesehen sein, dass die erste Stromversorgungs-Leiterbahn 4 in Bezug auf die Querrichtung C1 in einem ersten Randbereich 7 der ersten Oberfläche 2a der Trägerschicht 2 angeordnet ist und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn 5 in einem in Bezug auf die Querrichtung C1 entgegengesetzt zu dem ersten Randbereich 7 gelegenen zweiten Randbereich 8 der ersten Oberfläche 2a der Trägerschicht 2 angeordnet ist.
Wie in 4 weiterhin gezeigt ist, kann zusätzlich eine erste Steuerungsleitungseinrichtung 41 vorgesehen sein. Diese ist funktional, insbesondere elektrisch, mit den Steuerungseinrichtungen 15 verbunden. Wie in 4 weiterhin gezeigt ist, weist die erste Steuerungsleitungseinrichtung 41 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel insbesondere eine erste Steuerungsleiterbahn 31 und eine zweite Steuerungsleiterbahn 32 auf, wobei die Steuerungsleiterbahnen 31, 32 jeweils auf der ersten Oberfläche 2a der Trägerschicht 2 entlang der Längsrichtung L1 verlaufen. Die Steuerungsleitungseinrichtung 41 kann insbesondere zur Stromversorgung der Steuerungseinrichtung 15 vorgesehen sein. Auch kann die Steuerungsleitungseinrichtung 41 als Signalleitungen zur Übertragung von Steuersignalen zwischen der Steuerungseinrichtung 15 und einer anschließbaren Steuerungs-Funktionskomponente, wie beispielsweise einem Server oder dergleichen, oder einer elektrischen Funktionskomponente, wie beispielsweise einer Spannungsquelle oder dergleichen, vorgesehen sein.
Wie beispielhaft in 4 gezeigt ist, kann insbesondere vorgesehen sein, dass die erste und die zweite Steuerungsleiterbahn 31, 32 jeweils zwischen der ersten und der zweiten Stromversorgungs-Leiterbahn 4, 5 angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die mittels des Heizwiderstand 11 erzeugbare Wärme durch die Stromversorgungs-Leiterbahn 4, 5 in Bezug auf die Querrichtung C1 gleichmäßig verteilbar ist und das Heizbandhalbzeug 1 gleichzeitig kompakt aufgebaut ist.
Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, dass die erste und/oder die zweite Steuerungsleiterbahn 31, 32 in Bezug auf die Querrichtung C1 seitlich der Stromversorgungs-Leiterbahnen 4, 5 angeordnet ist. Mit einer derartigen Anordnung kann insbesondere eine räumliche Trennung zumindest einer der Steuerungsleiterbahnen 31, 32 in Bezug auf die Querrichtung C1 erzielt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Steuerungsleiterbahnen 31, 32 weniger stark der durch den Heizwiderstand 11 erzeugbaren Wärme ausgesetzt sind.
Die Steuerungseinrichtungen 15 der Heizeinrichtungen 10 können insbesondere elektrisch mit der ersten und der zweiten Steuerungsleiterbahn 31, 32 verbunden sein. Wie in den 5 und 6 beispielhaft gezeigt ist, kann dies insbesondere durch einen ersten Steuerungskontaktsteg 31A, der sich von der ersten den Steuerungsleiterbahn 31 in der Dickenrichtung T1 durch die Trägerschicht 2 hindurch erstreckt, und durch einen zweiten Steuerungskontaktsteg 32A, der sich von der zweiten Steuerungsleiterbahn 32 in der Dickenrichtung T1 durch die Trägerschicht 2 hindurch erstreckt, realisiert sein.
Alternativ oder zusätzlich zu der ersten Steuerungsleitungseinrichtung 41, kann eine zweite Steuerungsleitungseinrichtung 42 vorgesehen sein. Dies ist beispielhaft in den 6 und 7 gezeigt. Bevorzugt weist die zweite Steuerungsleitungseinrichtung 42 eine dritte Steuerungsleiterbahn 33 und eine vierte Steuerungsleiterbahn 34 auf, wobei die dritte und die vierte Steuerungsleiterbahn 33, 34 jeweils auf der zweiten Oberfläche 2b der Trägerschicht 2 entlang der Längsrichtung L1 verlaufen. Dies ist beispielhaft in 6 dargestellt. Die zweite Steuerungsleitungseinrichtung 42 kann insbesondere zur Stromversorgung der Steuerungseinrichtung 15 vorgesehen sein. Auch kann zweite Steuerungsleitungseinrichtung 42 als Signalleitung zur Übertragung von Steuersignalen zwischen der Steuerungseinrichtung 15 und einer anschließbaren Steuerungs-Funktionskomponente, wie beispielsweise einem Server oder dergleichen, oder einer elektrischen Funktionskomponente, wie beispielsweise einer Spannungsquelle oder dergleichen, vorgesehen sein.
Die Heizeinrichtungen 10 können in Bezug auf die Querrichtung C1 insbesondere zwischen der dritten und der vierten Steuerungsleiterbahn 33, 34 angeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die dritte und die vierte Steuerungsleiterbahn 33, 34 in Bezug auf die Querrichtung C1 jeweils auf derselben Seite des Heizwiderstands 11 angeordnet sind.
Insbesondere können die Steuerungseinrichtungen 15 der Heizeinrichtungen 10 elektrisch mit der dritten und der vierten Steuerungsleiterbahn 33, 34 verbunden sein, wie dies schematisch in 6 gezeigt ist.
Generell kann auch vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtungen 15 jeweils elektrisch mit der Stromversorgungseinrichtung 40, insbesondere der ersten und der zweiten Stromversorgungs-Leiterbahn 4, 5, verbunden sind. In diesem Fall kann zur Versorgung des Heizwiderstands 11 und der Steuerungseinrichtung 15 eine einzige Stromquelle verwendet werden, was eine besonders einfache Installation einer aus dem Heizbandhalbzeug 1 hergestellten Heizbandvorrichtung 50 ermöglicht. Die gegebenenfalls vorgesehene erste Steuerungsleitungseinrichtung 41, insbesondere die erste und zweite Steuerungsleiterbahn 31, 32, und/oder die gegebenenfalls vorgesehene zweite Steuerungsleitungseinrichtung 42, insbesondere die dritte und vierte Steuerungsleiterbahn 33, 33, können dann jeweils zur Daten- bzw. Signalübertragung genutzt werden.
Die Steuerungseinrichtungen 15 der Heizeinrichtungen 10 können insbesondere jeweils als zumindest ein oberflächenmontiertes Bauelement 21, 22, 23, 24, kurz SMD (Abkürzung für den englischen Ausdruck „surface mounted device”), ausgeführt sein. In den 5 und 6 ist dies schematisch und beispielhaft dargestellt. Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, kann die Steuerungseinrichtung beispielsweise die vier SMDs 21, 22, 23, 24 aufweisen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der SMDs 21, 22, 23, 24, der Steuerungseinrichtung einen Prozessor 25 aufweisen, wie dies schematisch in 3 angedeutet ist. Besonders vorteilhaft kann die entsprechende SMD auch einen lokalen Speicher 26 aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass für jede Steuerungsvorrichtung 15 ein Regelungsverhalten lokal auf einfache vorgegeben werden kann.
Alternativ oder zusätzlich zu SMDs kann die Steuerungseinrichtung 15 auch durch bedrahtete Bauelemente ausgebildet sein bzw. diese aufweisen.
Wie in 3 schematisch gezeigt ist, kann die Steuerungseinrichtung 15 insbesondere eine Sensoreinheit 16 umfassen, welche insbesondere einen Temperatursensor aufweist, mit dem eine Temperatur der des Heizwiderstands 11 und/oder zumindest einer der gegebenenfalls vorgesehenen Stromversorgungs-Leiterbahnen 4, 5 erfassbar ist. Vorteilhaft ist durch die Steuerungseinrichtung 15 aufgrund dieser erfassten Temperatur ein Steuersignal X erzeugbar, welches z. B. an eine an die Steuerungsleiterbahnen 31, 32 oder 33, 34 anschließbare Schalteinheit (nicht gezeigt) weiterleitbar ist, mittels derer eine Stromzufuhr an die Stromversorgungseinrichtung 40 unterbrechbar ist. Auch kann die Steuerungseinrichtung 15 eine Schalteinheit 27 aufweisen, mittels derer die Stromzufuhr an den Heizwiderstand 11 unterbrechbar ist. Weiterhin kann die Steuerungseinrichtung 15 auch einen Wandler 28 aufweisen, mittels dem eine Spannung bzw. ein Strom transformierbar ist.
Wie in den 4 bis 7 beispielhaft gezeigt ist, kann das Heizbandhalbzeug 1 zusätzlich eine Schutzschicht 3 aufweisen, in welche die Heizeinrichtungen 10 sowie die gegebenenfalls vorgesehenen Komponenten der Gruppe bestehend aus der Trägerschicht 2, die der Stromversorgungseinrichtung 40, der ersten Steuerungsleitungseinrichtung 41 und der zweiten Steuerungsleitungseinrichtung 42 eingebettet sind. Die Schutzschicht 3 kann insbesondere aus einem flexiblen, elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial gebildet sein.
Aus dem vorbeschriebenen Heizbandhalbzeug 1 kann insbesondere eine Heizbandvorrichtung 50 hergestellt werden. Diese weist ein durch zumindest eine Heizeinrichtung 10 des Heizbandhalbzeugs 1 gebildetes Heizband 51 auf. Zur Herstellung der Heizbandvorrichtung 50 können die diese bildenden Heizabschnitte 17 mittels einer Trennvorrichtung (nicht gezeigt) in einem Trennabschnitt 6 von dem Heizbandhalbzeug 1 abgetrennt werden. Das Heizbandhalbzeug 1 kann beispielsweise auf einer Lagerungsvorrichtung, wie z. B. in 2 gezeigt auf einer Kabeltrommel K, bereitgestellt werden. Durch den Aufbau des Heizbandhalbzeugs 1 mit mehreren Heizabschnitten 17 kann die Länge des Heizbands 51 der Heizbandvorrichtung 50 auf einfache Weise flexibel an die jeweilige Verwendung bzw. an die jeweiligen Installationsbedingungen angepasst werden.
Wie beispielhaft und schematisch in 8 gezeigt ist, kann die Heizbandvorrichtung 50 direkt an elektrische Leitungskomponenten 65, 66 anschließbar ausgeführt sein oder kann diese aufweisen. Beispielsweise können die Leitungskomponenten 65, 66 an die Stromversorgungs-Leiterbahnen 4, 5 des Heizbands 51 angelötet, angeklemmt oder auf ähnliche Weise mit dieser elektrisch verbunden sein. Dies kann vorteilhaft in einem ersten Endabschnitt 52 des Heizbands 51 erfolgen.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass die Heizbandvorrichtung 50 eine Anschlusseinrichtung 60 aufweist, welche in dem ersten Endabschnitt 52 des Heizbands 51 angeordnet ist. Dies ist schematisch in den 9 und 10 gezeigt.
Die Anschlusseinrichtung 60 ist elektrisch mit den Stromversorgungs-Leiterbahnen 4, 5 und gegebenenfalls mit den ersten und zweiten Steuerungsleiterbahnen 31, 32 und/oder gegebenenfalls mit den dritten und vierten Steuerungsleiterbahnen 33, 34 verbunden. Weiterhin weist die Anschlusseinrichtung 60 Verbindungsanschlüsse 61, 62, 63, 64 zum Anschließen von elektrischen Leitungskomponenten 65, 66, 67, 68 an elektrische Funktionskomponenten auf.
Die Verbindungsanschlüsse 61, 62, 63, 64 können beispielsweise als Buchsen oder Stecker ausgeführt sein, welche elektrisch mit den Stromversorgungs-Leiterbahnen 4, 5 bzw. mit den Steuerungsleiterbahnen 31, 32, 33, 34 verbundene Kontakteinrichtungen (nicht gezeigt) aufweisen. Insbesondere kann die Anschlusseinrichtung 60 ein Gehäuse 69 aufweisen, in dem die Verbindungsanschlüsse 61, 62, 63, 64 ausgebildet oder aufgenommen sind. Die Verbindungsanschlüsse 61, 62, 63, 64 erlauben einen besonders einfachen elektrischen Anschluss von Leitungskomponenten, sodass eine Installation der Heizbandvorrichtung auf schnelle und effiziente Weise erfolgen kann.
Wie in 9 beispielhaft gezeigt ist, kann die Anschlusseinrichtung 60 beispielsweise zwei Verbindungsanschlüsse 61, 62 aufweisen. Bei dieser Variante sowie in dem Fall, dass die elektrischen Leitungskomponenten 65, 66 direkt an die Stromversorgungsleiterbahnen anschließbar sind, können die Heizwiderstand 11 sowie die Steuerungseinrichtung 15 vorteilhaft mit derselben Betriebsspannung, beispielsweise 28 Volt Gleichstrom betrieben werden.
Die Anschlusseinrichtung 60 kann zusätzlich elektronische Bauelemente (nicht gezeigt), wie beispielsweise einen Wandler oder dergleichen aufweisen. In diesem Fall können die Heizwiderstand 11 sowie die Steuerungseinrichtung 15 vorteilhaft mit verschiedenen Betriebsspannungen betrieben werden. Beispielsweise kann die Heizwiderstand 11 mit 115 Volt Wechselstrom und die Steuerungseinrichtung 15 beispielsweise mit 28 Volt Gleichstrom betrieben werden. Die verschiedenen Spannungen und Ströme können die optional in der Anschlusseinrichtung 60 vorgesehenen elektronischen Bauelemente erzeugt oder über die verschiednen elektrischen Leitungskomponenten 65, 66, 67, 68 getrennt zugeführt werden. Auch können eine oder mehrere der elektrischen Leitungskomponenten 65, 66, 67, 68 als Signal oder Datenleitung verwendet werden, wenn diese elektrisch mit einer der Steuerungsleiterbahnen 31, 32, 33, 34 verbunden ist.
Die Heizbandvorrichtung 50 kann bevorzugt zusätzlich eine Isolationskappe 70 aufweisen, welche an einem entgegengesetzt zu dem ersten Endabschnitt 52 gelegenen zweiten Endabschnitt 53 des Heizbands 50 angeordnet ist, wie dies beispielartig in den 8 bis 10 gezeigt ist. Die Isolationskappe 70 kann einerseits zur Isolierungszwecken eingesetzt werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Isolationskappe 70 zusätzlich eine Überwachungseinrichtung 71 aufweist, wie schematisch in 10 gezeigt ist. Die Überwachungseinrichtung 71 elektrisch mit der ersten und der zweiten Steuerungsleiterbahn 31, 32 und/oder der zweiten und der dritten Steuerungsleiterbahn 33, 34 verbunden sein. Insbesondere kann die Überwachungseinrichtung 71 elektronische Bauteile oder Funktionsgruppen zur Erzeugung eines eine Funktionsstörung der Heizeinrichtung anzeigenden Fehlersignals Y aufweisen. Dieses kann beispielsweise drahtlos über eine Sendeinrichtung (nicht dargestellt) oder mittels einer optional vorgesehenen Störmeldungsleiterbahn 35 übertragbar sein.
Die Störmeldungsleiterbahn 35 kann insbesondere, wie beispielhaft in den 5 bis 7 gezeigt ist, auf der ersten Oberfläche 2a der Trägerschicht 2 angeordnet sein und hierbei insbesondere zwischen der ersten und der zweiten Stromversorgungs-Leiterbahn 4, 5, insbesondere bevorzugt zwischen der ersten und der zweiten Steuerungsleiterbahn 31, 32.
Die 11 und 12 zeigen schematisch und beispielhaft jeweils eine Fluidversorgungsleitung 80, welche die Heizbandvorrichtung 50 aufweist. Wie in 11 gezeigt ist, kann die Fluidversorgungsleitung 80 beispielsweise mit der Heizbandvorrichtung 50 spiralförmig umwickelt sein. Alternativ hierzu kann zumindest eine Heizbandvorrichtung 50 mit deren Längsrichtung L1 entlang der Längserstreckung L80 der Fluidversorgungsleitung 80 verlaufend an diesem angeordnet sein.
Die 11 und 12 zeigen beispielartig einen kreisförmigen Querschnitt der Fluidversorgungsleitung 80. Selbstverständlich kann diese auch andere Querschnittsformen aufweisen, z. B. rechteckförmig, trapezförmig, elliptisch oder dergleichen.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die erste Oberfläche 2a der Trägerschicht 2 der Heizbandvorrichtung 50 der Fluidversorgungsleitung 80 zugewandt gelegen ist. Dies hat den Vorteil, dass die Stromversorgungs-Leiterbahnen 4, 5 eine große Wärmeübertragungsfläche bereitstellen und damit eine sehr effiziente Wärmeübertragung an die Fluidversorgungsleitung 80 ermöglicht wird.
Alternativ hierzu kann auch die die zweite Oberfläche 2b der Trägerschicht 2 der Heizbandvorrichtung 50 der Fluidversorgungsleitung 80 zugewandt gelegen sein. Dies hat den Vorteil, dass die Wärme direkt von der Heizwiderstand 11 an die Fluidversorgungsleitung 80 übertragen werden kann.
Die Fluidversorgungsleitung 80 kann insbesondere für einem Luft- oder Raumfahrzeug verwendet werden.
13 zeigt beispielhaft ein Luft- oder Raumfahrzeug 100 mit der Fluidversorgungsleitung 80. In 13 ist rein symbolisch eine mögliche Anwendung der Fluidversorgungsleitung 80 als Frischwasserleitung, welche Wasser aus einem Tank 101 einer Versorgungsstelle 102, z. B. ein Waschbecken oder eine Toilette, zuführt. Die Fluidversorgungsleitung 80 kann jedoch beispielsweise auch eine Treibstoffleitung, eine Schmiermittelleitung, eine Kühlmittelleitung oder dergleichen sein.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
Bezugszeichenliste

1: Heizbandhalbzeug
2: Trägerschicht
2a: ersten Oberfläche der Trägerschicht
2b: zweiten Oberfläche der Trägerschicht
3: Schutzschicht
4: erste Stromversorgungs-Leiterbahn
4A: erster Versorgungskontaktsteg
5: zweite Stromversorgungs-Leiterbahn
5A: zweiter Versorgungskontaktsteg
6: Trennabschnitt
7: erster Randbereich der zweiten Oberfläche
8: zweiter Randbereich der zweiten Oberfläche
10: Heizeinrichtung
11: Heizwiderstand
12: Anordnungsabschnitt
15: Steuerungseinrichtung
16: Sensoreinheit
17: Heizabschnitt
21; 22: oberflächenmontiertes Bauelement
23; 24: oberflächenmontiertes Bauelement
25: Prozessor
26: Speicher
27: Schalteinheit
28: Wandler
31: erste Steuerungsleiterbahn
31A: erster Steuerungskontaktsteg
32: zweite Steuerungsleiterbahn
32A: zweiter Steuerungskontaktsteg
33: dritte Steuerungsleiterbahn
34: vierte Steuerungsleiterbahn
40: Stromversorgungseinrichtung
41: erste Steuerungsleitungseinrichtung
42: zweite Steuerungsleitungseinrichtung
50: Heizbandvorrichtung
51: Heizband
52: erster Endabschnitt des Heizbands
53: zweiter Endabschnitt des Heizbands
60: Anschlusseinrichtung
61; 62: Verbindungsanschlüsse
63; 64: Verbindungsanschlüsse
65; 66: Leitungskomponenten
67; 68: Leitungskomponenten
69: Gehäuse der Anschlusseinrichtung
70: Isolationskappe
80: Versorgungsrohr
100: Luft- oder Raumfahrzeug
101: Tank
102: Versorgungsstelle
C1: Querrichtung
b2: Breite der Trägerschicht
F1, F2: gepunktete Linie
K: Kabeltrommel
L1: Längsrichtung
L80: Längserstreckung der Fluidversorgungsleitung
T1: Dickenrichtung
M11: Heizwiderstandmuster
X: Steuersignal
Y: Fehlersignal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010010929 A1 [0003]

Claims

Heizbandhalbzeug (1), mit einer Vielzahl von miteinander verbundenen Heizeinrichtungen (10), welche jeweils einen elektrischen Heizwiderstand (11) und eine funktional mit dem Heizwiderstand (11) gekoppelte Steuerungseinrichtung (15) aufweisen.
Heizbandhalbzeug (1) nach Anspruch 1, zusätzlich aufweisend eine Trägerschicht (2), wobei die Heizeinrichtungen (10) auf der Trägerschicht (2) angeordnet und dadurch miteinander verbunden sind.
Heizbandhalbzeug (1) nach Anspruch 2, wobei der Heizwiderstand (11) als eine auf einer zweiten Oberfläche (2b) der Trägerschicht (2) angeordnete Heizleiterbahn ausgebildet ist, die in einem sich in einer Längsrichtung (L1) der Trägerschicht (2) erstreckenden Anordnungsabschnitt (12) der zweiten Oberfläche (2b) verläuft.
Heizbandhalbzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtungen (10) zueinander beabstandet angeordnet sind und sich zwischen zwei aufeinander folgenden Heizeinrichtungen (10) jeweils ein Trennabschnitt (6) erstreckt, in dem das Heizbandhalbzeug (1) durchtrennbar ist.
Heizbandhalbzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend eine Stromversorgungseinrichtung (40) zur elektrischen Versorgung der Heizeinrichtungen (10), wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Stromversorgungseinrichtung (40) und die Heizeinrichtungen (10) auf entgegengesetzt orientierten Oberflächen (2a, 2b) der Trägerschicht (2) angeordnet sind.
Heizbandhalbzeug (1) nach Anspruch 5, wobei die Stromversorgungseinrichtung (40) eine auf einer ersten Oberfläche (2a) der Trägerschicht (2) entlang einer Längsrichtung (L1) verlaufende erste Stromversorgungs-Leiterbahn (4) und eine auf der ersten Oberfläche (2a) der Trägerschicht (2) entlang der Längsrichtung (L1) verlaufende zweite Stromversorgungs-Leiterbahn (5) aufweist, wobei die erste Stromversorgungs-Leiterbahn (4) und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn (5) zusammen vorzugsweise zwischen 50 Prozent und 99 Prozent, insbesondere bevorzugt zwischen 75 Prozent und 95 Prozent, der ersten Oberfläche (2a) der Trägerschicht (2) bedecken.
Heizbandhalbzeug (1) nach Anspruch 6, wobei die erste Stromversorgungs-Leiterbahn (4) in einem ersten Randbereich (7) der ersten Oberfläche (2a) der Trägerschicht (2) angeordnet und die zweite Stromversorgungs-Leiterbahn (5) in einem in Bezug auf eine sich quer zu der Längsrichtung (L1) ersteckenden Querrichtung (C1) entgegengesetzt zu dem ersten Randbereich (7) gelegenen zweiten Randbereich (8) der ersten Oberfläche (2a) der Trägerschicht (2) angeordnet ist.
Heizbandhalbzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend eine funktional, insbesondere elektrisch, mit den Steuerungseinrichtungen (15) verbundene erste Steuerungsleitungseinrichtung (41).
Heizbandhalbzeug (1) nach Anspruch 8, wobei die erste Steuerungsleitungseinrichtung (41) eine erste Steuerungsleiterbahn (31) und eine zweite Steuerungsleiterbahn (32) aufweist, wobei die Steuerungsleiterbahnen (31; 32) jeweils auf der ersten Oberfläche (2a) der Trägerschicht (2) entlang der Längsrichtung (L1) verlaufen und bevorzugt zwischen der ersten und der zweiten Stromversorgungs-Leiterbahn (4; 5) angeordnet sind.
Heizbandhalbzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend eine funktional, insbesondere elektrisch, mit den Steuerungseinrichtungen (15) verbundene zweite Steuerungsleitungseinrichtung (42).
Heizbandhalbzeug (1) nach Anspruch 10, wobei die zweite Steuerungsleitungseinrichtung (42) eine dritte Steuerungsleiterbahn (33) und eine vierte Steuerungsleiterbahn (34) aufweist, wobei die dritte und die vierte Steuerungsleiterbahn (33; 34) jeweils auf der zweiten Oberfläche (2b) der Trägerschicht (2) entlang der Längsrichtung (L1) verlaufen und die Heizeinrichtungen in Bezug auf die Querrichtung (C1) bevorzugt zwischen der dritten und der vierten Steuerungsleiterbahn (33; 34) angeordnet sind.
Heizbandhalbzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtungen (15) der Heizeinrichtungen (10) jeweils als zumindest ein oberflächenmontiertes Bauelement (21; 22; 23; 24) ausgeführt sind, insbesondere dass zumindest eines der oberflächenmontierten Bauelemente (21; 22; 23; 24) einen Prozessor (25) aufweist
Heizbandhalbzeug (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, zusätzlich aufweisend eine Schutzschicht (3), in welche die Heizeinrichtungen (10) zumindest teilweise eingebettet sind.
Heizbandvorrichtung (50), welche ein durch zumindest eine Heizeinrichtung (10) eines Heizbandhalbzeugs (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildetes Heizband (51) aufweist.
Heizbandvorrichtung (50) nach Anspruch 14, wobei an einem ersten Endabschnitt (52) des Heizbands (51) eine Anschlusseinrichtung (60) angeordnet ist, welche elektrisch mit den Stromversorgungs-Leiterbahnen (4; 5) verbunden ist und Verbindungsanschlüsse (61; 62; 63; 64) zum Anschließen von elektrischen Leitungskomponenten (65; 66; 67; 68) aufweist, wobei die Heizbandvorrichtung (50) bevorzugt zusätzlich eine Isolationskappe (70) aufweist, welche an einem entgegengesetzt zu dem ersten Endabschnitt (52) gelegenen zweiten Endabschnitt (53) des Heizbands (51) angeordnet ist.