DE1113993B - Elektrische Widerstandsheizmatte und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Widerstandsheizmatte aus mit eingewebten elektrischen Widerstandselementen oder -drahten versehenem Textilmaterial, in das die Widerstandselemente oder -drahte als eine Reihe von Schußfäden eingewebt sind.

Solche Matten dienen z. B. an Flugzeugtragflächen u.dgl., aber auch an den Luftschraubenblättern als Schutz gegen die Vereisung solcher Flächen od. dgl.

Finden solche Widerstandsheizmatten zum Schutz von Luftschraubenblättern, gegen Vereisung Verwendung, dann ist das Widerstandsheizelement Vibrationsbeanspruchungen ausgesetzt, so daß häufig die Drähte brechen und gegebenenfalls das gesamte Vereisungsschutzsystem für dieses Luftschraubenblatt versagt. Verantwortlich für die Brüche der Heizelemente oder -drahte in den bekannten Widerstandsmatten, bei denen die Elemente oder Drähte in Längsrichtung von der Blattwurzel bis zur Spitze verlaufen, ist vermutlich eine Härtung der Drähte unter den Vibrationen der Luftschraube, verbunden mit einer Längung des Drahtes, so daß es zum Bruch oder zu Widerstandsänderungen, verbunden mit einem Durchbrennen der Drähte, kommt.

Ziel der Erfindung ist eine neue und verbesserte, elektrische Widerstandsheizmatte, deren Widerstandselemente oder -drahte weniger durch Vibrationsbeanspruchungen mechanisch und/oder elektrisch beeinflußbar sind. Da es sich bei den elektrischen Widerstandselementen oder -drahten um Litzendrähte handelt, führen mechanische Beanspruchungen nur bei einem der Drähte unmittelbar zu einer Vergrößerung des elektrischen Widerstandes an der Bruchstelle und damit zum Durchbrennen an dieser Stelle. Die Gefahr des Durchbrennens wird auf ein Minimum reduziert, wenn eine Streckung des Drahtes, verbunden mit einer Härtung, vermieden wird.

Im Gegensatz zu den bekannten Matten, bei denen die einzelnen Widerstandselementschußfäden mit Textilfaden abwechselnd sich über die gesamte Kettenfädenbreite der Matte erstrecken, besteht die Erfindung darin, daß mehrere nebeneinanderliegende, nur über einen Teil der gesamten Kettenfädenbreite der Matte sich erstreckende Schußfäden von Widerstandselementen derart eingewebt sind, daß in der Längsrichtung der Matte verlaufende, parallel nebeneinanderliegende getrennte Bänder entstehen. Der durch die erfindungsgemäße Widerstandsmatte erzielbare Fortschritt besteht darin, daß die kurze Länge jedes Widerstandsdrahtschußfadens ein Härten des Werkstoffes und damit die Gefahr eines Bruches desselben verhindert, wenn diese Matte heftigen Biege-

Elektrische Widerstandsheizmatte
und Verfahren zu ihrer Herstellung

Anmelder:

M. H. Godden (Cheltenham) Limited,
Cheltenham (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H: Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne, Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 20. Juli 1954
und 11. Juli 1955 (Nr. 21068/54)

Marguerita Helena Godden, Cheltenham

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

beanspruchungen ausgesetzt ist, wie es beispielsweise bei den Enteisungswiderstandselementen für Luftschrauben der Fall ist, die unter den dauernden Vibrationen der Luftschraubenblätter dauernd Biegebeanspruchungen erfahren.

Bei der erfindungsgemäßen Widerstandsheizmatte sind die einzelnen Widerstandsteile verkürzt, und damit ist die aufgezeigte Gefahr beseitigt.

Die Stromversorgung der einzelnen Widerstandsbänder kann einzeln oder auch derart erfolgen, daß man die Bänder an ihren Enden miteinander verbindet und sie parallel mit Strom versorgt.

Der im folgenden benutzte Ausdruck »Textil«: umfaßt insbesondere auch Glasfasern, die die erforderliche Wärmewiderstandsfestigkeit und die notwendigen elektrischen Isolationseigenschaften für elektrische Widerstandsheizmatten gemäß der Erfindung bereits an sich aufweisen.

Eine elektrische Widerstandsheizmatte gemäß der Erfindung sowie das zu ihrer Herstellung vorzugsweise angewendete Webverfahren sollen im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht der Matte,

Fig. 2, 3 und 4 schematisch in vergrößertem Maßstab eines der sechs parallelen Bänder aus Wider-

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standsdraht in der Matte nach Fig. 1 während verschiedener Stufen des Webvorganges, und

Fig. 5 den Mittelteil eines Handwebstuhles mit einer teilweise gewebten Widerstandsmatte gemäß der Erfindung.

Die in den Zeichnungen dargestellte elektrische Widerstandsheizmatte 10 eignet sich z.B. als Oberflächenheizmatte für Flugzeugluftschrauben zum Schutz gegen Vereisung. Wie aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, besteht die Matte aus einem im wesentlichen rechteckigen Gewebestück, dessen Länge beispielsweise zwei Drittel der Länge eines Luftschraubenblattes beträgt, so daß beim Anbringen am Wurzelende des Luftschraubenblattes das Gewebe zur Spitze hin etwas über die Hälfte reicht. Die Matte 10 wird vorzugsweise auf einem Handwebstuhl gewebt, von dem ein Teil bei 11 in Fig. 5 angedeutet ist. Damit man die ganze Breite des Webstuhles ausnutzen kann, werden vorzugsweise gleichzeitig zwei Matten nebeneinander gewebt, wie es bei 10 a und 10 b dargestellt ist. Diese beiden Matten sind beim Weben durch einen Mittelteil 9 miteinander verbunden, der später in Längsrichtung zerschnitten wird. Jede Matte 10 a, 10 & wird aus Kettenfäden 12 aus Glasfasergarn und Schußfäden 13 vorzugsweise aus dem gleichen Material gewebt. Neben den Glasschußfäden 13 wird jedoch ein metallischer Widerstandsdraht 14 als Schußfaden 15 derart eingeführt, daß jeder Schußfaden 15 vom anderen elektrisch isoliert ist, wobei die dazwischenliegenden Glasfadenschußfäden den riehtigen Abstand und die richtige Isolierung zwischen den elektrischen Drahtstücken sicherstellen.

Der als Schußfaden 15 eingewebte, elektrische Widerstandsdraht 14 kann beispielsweise ein Kupfer-Nickel-Legierungsdraht sein, der zur Erleichterung des Webvorganges geglüht ist und so geführt, wird, daß jeder Schußfaden 15 nur einen Teil der Gesamtbreite der Widerstandsmatte 10 überbrückt. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel sind sechs getrennte Widerstandsbänder 16 bis 21 parallel nebeneinander im Mittelbereich der Widerstandsheizmatte 10 zwischen entsprechend breiten Rändern 7, 8 aus Glasfadengewebe angeordnet. Man erkennt, daß beim Weben zweier nebeneinanderliegender Matten 10 a, 10 b (vgl. Fig. 5) die beiden benachbarten breiten Ränder 7 und 8 der beiden Matten den Mittelteil 9 bilden, der später beim Aufteilen in die getrennten Matten zertrennt wird. Die Widerstandsbänder 16 bis 21 sind in zwei Dreiergruppen unterteilt, die in sich durch enge Zwischenräume 22 (vgl. Fig. 1) und unter sich durch einen breiteren Zwischenraum 23 getrennt sind. Der breitere Zwischenraum 23 bildet den Teil der Matte 10, der beim Auflegen der Matte auf ein Luftschraubenblatt längs dessen Kante verläuft, so daß das Umlegen der Matte um das Blatt wesentlich erleichtert ist.

In der Praxis werden die beiden Matten 10 a, 1Oi?^ " nebeneinander unter Abwickeln von Glas-Kettenfäden 12 von einem nicht gezeichneten-Baum ^eines Handwebstuhles 11 mit den Glas-Schußfäden 13 gewebt, die über die Gesamtbreite der beiden Matten verlaufen und mit einem üblichen Schützen 24 hergestellt werden, der längs der Schützenbahn 24 a unter und über den wechselnden, das Fach 25 bildenden Kettenfäden verläuft. Die die Widerstandsdrahtbänder bildenden Schußfäden 15 werden in einem bestimmten Teil des Webverfahrens mit kleinen Handwebschützen 26 mit Spulen 27 geführt, welche soviel Widerstandsdraht 14 enthalten, wie für ein Band in den Matten 10 a, 10 b notwendig ist. Die Anzahl der verwendeten kleinen Handwebschützen entspricht also der Anzahl der in den beiden Matten vorgesehenen Bänder. Vorzugsweise verwendet man zur Erleichterung beim Weben Kettenfäden verschiedener Farben zur Anzeige für den Weber, wo er die entsprechenden Handwebschützen 26 einsetzen muß. Die verschiedenfarbigen Kettenfäden, die in Fig. 5 mit verstärkten Linien bei 22 a und 23 a angedeutet sind, hegen in den erforderlichen Abständen 22 und 23 zwischen den Bändern 16 bis 21 nebeneinander.

Das Einweben der Widerstandsdrähte ist in den Fig. 2,3 und 4 angedeutet und geht wie folgt vor sich:

Der Schützen wird zuerst so lange durch das wechselnde Fach 25 in üblicher Weise geführt, bis das erste elektrische isolierende Ende 36 der Matte 10 fertiggestellt ist. Sollen jetzt die sechs elektrischen Widerstandsdrahtbänder 16 bis 21 eingewebt werden, dann wird das Fach 25 nach dem letzten Schuß 29 des Schützen 24 (Fig. 2) gewechselt, und es werden die sechs Handwebschützen 26, die jeweils den Widerstandsdraht für ein Band tragen, nacheinander und in derselben Richtung in die entsprechenden Gruppen der Kettenfäden 12 im gleichen Fach geführt, so daß der erste Schuß 30 aus Widerstandsdraht (vgl. den schraffierten. Faden in Fig. 2) entsteht. Jetzt wird mit dem Schützen 24 ein weiterer Glasfaden 31 im selben Fach, jedoch in umgekehrter Richtung gelegt, wobei das Fach durch die Weblitzen 32 gewechselt und die Schüsse 30 und 31 vom Ried 33 angeschlagen werden. Die sechs Handwebsehützen 26 werden dann in der entgegengesetzten Richtung zu den vorhergehenden Schüssen unter die entsprechenden Gruppen der Kettenfäden 12 als weitere Schüsse 34 verlegt (vgl. Fig. 3), worauf wieder ein Glasfadenschuß 35 im selben Fach durch den Schützen geführt wird, das Fach wechselt und die weiteren Schüsse folgen.

Diese Arbeitsfolge wird wiederholt, bis die Gesamtlänge der eingewebten Widerstandsbänder 16 bis 21 hergestellt ist. Eine vergrößerte Ansicht eines kurzen Teiles eines solchen Bandes ist in Fig. 4 dargestellt. Dann werden die Webschützen 26 freigegeben, und es wird die erforderliche Restlänge des aus elektrisch isolierendem Garn bestehenden Endes 28 der Matte 10 durch Weiterweben mit Glas-Schußfäden 13 unter Beibehaltung der Glas-Kettenfäden 12 in üblicher Weise fertiggewebt.

Am Anfang und am Ende des Widerstandsdrahtgewebes werden zum Anschluß an das Enteisungssystem od. dgl. geeignete, elektrische Anschlüsse und Verbindungen zwischen den Widerstandsdrähten 14 der verschiedenen Bänder 16 bis 21 belassen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Matte sind die Anfangsenden SiTder Bandgruppen 16 bis 18 oder 19 bis 21 miteinander verbunden, beispielsweise durch Verlöten, während die Schlußenden 37 jedes Bandes frei sind und entsprechend mit Gummi- oder Kunststoffhülsen abgedeckt werden.

Bei der Herstellung der länglichen, elektrischen Widerstandsheizmatte 10 mit den in Form einer Vielzahl getrennter, schmaler, paralleler Bänder 16 bis 21 eingewebten Widerstandselementen oder -drähten ist jeder Drahtschlußfaden 15 sehr kurz und damit jedes Band entsprechend schmal und infolge der ziehharmonikaähnlichen Führung seines Widerstandsdrahtes 14 elastisch, so daß die auf die Matte wirken-

den Schwingungskräfte infolge der Vibrationen der Luftschraube beim Flug sehr gering bleiben.

Das Gewebe 39 ist beträchtlich breiter als die erforderliche Endbreite der beiden Widerstandsmatten a und 10 b, wobei die unbenötigten Teile der Randkanten 40, 40 ebenso wie diejenigen des Mittelteiles 9 abgeschnitten werden. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, sind diese Kanten zusammen mit dem Gewebe so breit, daß sie als Ablage für die kleinen Handwebschützen 26 zwischen jedem Schuß dienen können, so daß sie beim Weben griffbereit sind.

Die Schußfäden 15 aus Widerstandsdraht sind bei der beschriebenen Matte nur durch einen einzigen Schußfaden 13 aus Glasfaser voneinander getrennt, es ist jedoch selbstverständlich, daß man auch mehrere Glasschußfäden dazwischen vorsehen kann, die man mit Hilfe des Schützen 24 zur Verlängerung der Bänder 16 bis 21 ohne Änderung des elektrischen Widerstandes zwischen benachbarte Widerstandsdrahtschußfäden 15 einschießt.

Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrische Widerstandsheizmatte aus mit eingewebten elektrischen Widerstandselementen oder -drähten versehenem Textilmaterial, in das die Widerstandselemente oder -drähte als eine Reihe von Schußfäden eingewebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere nebeneinanderliegende, nur über einen Teil der gesamten Kettenfädenbreite (12) der Matte (10) sich erstreckende Schußfäden (15) von Widerstandselementen (14) derart eingewebt sind, daß in der Längsrichtung der Matte (10) verlaufende, parallel nebeneinanderliegende getrennte Bänder (16 bis 21) entstehen.

2. Matte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Widerstandsdrahtschußfaden (15) vom benachbarten Drahtschuß durch einen über die gesamte Kettenfädenbreite (12) verlaufenden Textilschußfaden (13) getrennt ist, der die benachbarten Widerstandsdrahtschußfäden (15) elektrisch voneinander isoliert.

3. Matte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (10) aus die für die Aufnahme der Widerstandsdrahtschußfäden (15) erforderliche Isolations- und Wärmewiderstandsfähigkeit aufweisenden Ketten- und Schußfäden (12, 13), z. B. aus Glasfaden, gewebt ist.

4. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Band (16 bis 21) einen einzigen Widerstandsdraht (14) enthält, der zwischen den Schußfäden (13) in sich harmonikaartig hin- und hergeführt ist.

5. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende der Matte ein Isolierteil (28 oder 36) in die Kettenfäden (13) aus Textilmaterial gewebt ist und die Widerstandsdrahtbänder (16 bis 21) erst nach diesem Ende der Matte beginnen bzw. bereits vor diesem enden.

6. Matte nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung als Oberflächenerhitzer für Luftschraubenenteisungsvorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder (16 bis 21) aus Widerstandsdraht (14) in zwei Gruppen (16 bis 18; 19 bis 21) unterteilt sind und die Bänder in jeder Gruppe durch einen engen Zwischenraum (22), die Gruppen selbst aber durch einen breiteren Zwischenraum (23) voneinander getrennt sind, der beim Aufbringen der Matte auf das Luftschraubenblatt längs dessen Vorderkante verläuft.

7. Matte nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (10) an jeder Seite mit breiten Randteilen (40, 40) versehen ist, die als Aufnahmeflächen für die einzelnen Handwebschützen (26) zu jedem Schuß dienen.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsdraht (14) für jedes Band (16 bis 21) von je einem Webschützen (26) geliefert wird, mit dem der Widerstandsschußfaden (15) von der notwendigen Länge hergestellt wird, worauf durch das gleiche Fach (25) ein Textilfaden (13) über die Gesamtkettenfädenbreite geführt und das Fach (25) gewechselt wird, die einzelnen Webschützen (26) in der entgegengesetzten Richtung in den einzelnen Bändern (16 bis 21) geführt werden, der Textilschußfaden (13) erneut über die Gesamtbreite folgt und dieser Vorgang bis zur Fertigstellung fortgeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die Matte (10) auf einem Handwebstuhl (11) gewebt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige der Bänder einige andersfarbige Kettenfäden (22 α, 23«) eingewebt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Widerstandsheizmatten (10 a, 10 b) gleichzeitig nebeneinander auf dem gleichen Webstuhl (11) zur Ausnutzung von dessen Gesamtbreite gewebt werden und die Matten während des Webens durch ein Gewebestück (9) miteinander verbunden sind, das später zur Zertrennung in die Einzelmatten zerschnitten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften;
Deutsche Patentschriften Nr. 758 724, 847784,
798;
USA.-Patentschrift Nr. 2467349.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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