MÉTODO PARA LA UNION DE UN HILO CONDUCTOR ELÉCTRICO EN UN ELEMENTO SUPERFICIAL, ASÍ COMO UN ELEMENTO DE CALEFACCIÓN, ESPECIALMENTE PARA UN DISPOSITIVO DE ASPERSIÓN DE PLÁSTICO
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención trata principalmente con un procedimiento para la unión . de un conductor eléctrico a un elemento superficial. Tal procedimiento se conoce bien por ejemplo, a partir de DE 198 10 848 Al. En esa publicación se publica un elemento de calefacción, éste fue utilizado para el calentamiento de un espejo retrovisor de vehículos motores. El elemento de calefacción consiste de una banda conductiva, que por medio de procedimientos de aspersión de arco o plasma es aplicada en una superficie base. En los extremos de la banda conductiva se encuentran puntos de contacto disponibles, a los cuales pueden soldarse los conductores de conexión. Las conexiones soldadas apropiadas se construyen, sin embargo, relativamente gruesas, para que por lo menos en la región de punto de contacto sea necesaria una cierta demanda de espacio. Además, la producción de conexiones soldadas es comparativamente costosa y el uso de materiales de soldadura ordinarios limita la tolerancia de temperatura en el dispositivo. A partir de DE 195 38 686 Al, se conoce bien un calentador de resistencia eléctrica, donde una capa de calefacción se crea a partir de una mezcla de partículas de grafito y un agente de enlace que se rocía en una superficie base. La conexión de la capa de calefacción de esta manera fabricada con . un suministro de corriente se hace por electrodos, los cuales se forman de una banda de metal o para una lamina de metal. Aquí la desventaja, es que tales bandas ., de metal o láminas deben construirse relativamente grandes para poder hacer posible una resistencia de transición aceptable, de esta forma se necesita mucho lugar dentro de la región de punto de contacto. La presente invención por lo tanto, tiene la tarea de desarrollar la técnica inicialmente especificada, de tal forma que el conductor eléctrico pueda sujetarse con muy poca demanda de espacio como sea posible y con poco costo a un elemento superficial. Esta tarea es resuelta, primero con un procedimiento de la técnica inicialmente mencionada con un procedimiento que cubre las siguientes etapas: A. primero una región de unión del conductor se coloca por lo menos indirectamente cerca del elemento superficial; B. entonces la región de unión que se coloca indirectamente por lo menos en el elemento superficial del conductor y después directamente en la región colocada de la región de unión del elemento superficial, se rocía térmicamente sobre el material de unión. Una solución adicional consiste de una que cubre un procedimiento que contiene las siguientes etapas: A. en una región del elemento superficial, un material de contacto se rocía térmicamente de tal manera que se fabrica un punto de contacto; B. una región (33) de unión del conductor (24; 26) se suelda al punto de contacto al utilizar el material de unión. Con el primer procedimiento mencionado de acuerdo con la invención, la unión del conductor eléctrico al elemento superficial tiene lugar sólo al utilizar una ,;? cantidad muy pequeña de material,, ya que sólo es posible cuando se rocía térmicamente. Normalmente con este procedimiento, un material en polvo se rocía en el primer elemento superficial. Sin embargo, por consiguiente, se forma una capa muy delgada continua, en la región de unión del conductor y que cerca de la misma colocó el elemento , superficial directamente. Esta capa, por un lado, se conecta íntimamente con el elemento superficial y por otro lado con la región de unión del conductor y lleva hacia la unión del conductor en el elemento superficial. La demanda de espacio para la unión ciertamente es determinada, esencialmente sólo por las dimensiones de la región de unión del conductor eléctrico y por consiguiente puede ser relativamente pequeña.
Dependiendo de que tipo de procedimiento de aspersión térmica, éste puede llevar adicionalmente a la fusión en el material de su conductor eléctrico dentro de la región de unión y/o del material en la superficie expuesta del elemento superficial . Por consiguiente se crea un contacto más íntimo entre el conductor eléctrico y el elemento superficial, lo cual lleva a una unión segura del conductor eléctrico en el elemento superficial . Con el procedimiento mencionado en segundo lugar, una mayor demanda de material es necesaria, sin embargo, las conexiones mecánicas aún se pueden cargar y por lo tanto muestran una larga duración de vida. La producción de los puntos de contacto a través de la aspersión térmica hace posible una distribución de material uniforme y evita el daño al elemento superficial. Aquí, se entiende que el término no se da a entender como punto de material en el sentido matemático, sino como una recolección de material con comparativamente poca expansión. Se indican desarrollos favorables de la invención en las reivindicaciones sub/dependientes . Primero, con relación al segundo procedimiento, se sugiere que la región de unión para los puntos de contacto debe ser por medio de soldadura ultrasónica. Allí, se transmiten oscilaciones mecánicas a las partes de conexión. Mediante la reflexión de las oscilaciones mecánicas en las superficies extremas de radiación de sonido, un Sonotrodo (soldeo ultrasónico) , una onda estacionaria, forma las transferencias de energía en las piezas de trabajo, lo cual provoca soldadura por fricción interna. Esto es económico y puede utilizarse también con material sensible. Más allá de > eso, puede omitirse material de unión adicional, el cual es necesario con métodos de soldadura ordinarios. En todos los otros aspectos, también en el contexto de la presente invención, la región de unión se suelda directamente, de este modo sin los puntos de contacto de borde, antes de que el elemento superficial utilice ultrasonido. Además es posible, que el elemento superficial cubra una capa conductiva eléctrica, de preferencia una capa de calefacción o una capa de enfriamiento y que la región de unión del conductor eléctrico esté junto con una capa eléctrica. Estos procedimientos de acuerdo con la invención llevan a un contacto eléctrico que ahorra espacio con poca resistencia de transferencia. La capa eléctricamente conductiva es aplicada de preferencia también por aspersión térmica y puede removerse después regionalmente de la capa que al principio no muestra la forma deseada. Un procedimiento apropiado se revela en DE 101 62 276 Al, cuyos contenidos también se revelan expresamente por consiguiente como parte de la presente publicación.
En desarrollo adicional para esto, se sugiere que el material de unión y/o de contacto, el cual se rocía y/o se suelda térmicamente, muestre con relación a la capa eléctricamente conductiva una conductividad eléctrica mayor, de preferencia por lo menos cinco veces o aún más por lo menos diez veces. De esta forma, uno evita que si la capa eléctricamente conductiva sobre el conductor tiene una corriente, en la región de contacto del conductor eléctrico con la capa eléctricamente conductiva, lleve a una temperatura local incrementada que podría dañar la capa eléctricamente conductiva y/o material de unión. En particular entonces, si la capa eléctricamente conductiva sirve como una capa de calefacción, uno puede mediante esta medida mantener las temperaturas en la región de unión del conductor eléctrico para la capa de calefacción comparativamente bajas, lo cual extiende la vida útil del dispositivo fabricado. En el procedimiento mencionado en segundo lugar, el material de contacto y el material de montaje de unión pueden ser idénticos. Una forma de ejecución modificada planea, que el elemento superficial de la capa eléctricamente conductiva de preferencia cubra una capa de calefacción y que antes de la etapa A, en la capa eléctricamente conductiva se aplique una capa eléctricamente aislante, de preferencia rociada térmicamente y que el conductor sea un elemento térmico. A través del aislamiento, se evita un cortocircuito entre la capa eléctricamente conductiva y el elemento térmico. Con la unión del elemento térmico por la aspersión térmica se hace posible la utilización de alta temperatura (hasta 600 grados Celsius) . Debido a la capa aislante la cual es indirecta, aunque no obstante, finalmente la colocación comparativamente directa del elemento térmico en la recolección de temperatura de capa eléctricamente conductiva, muestra una muy buena dinámica. Si el elemento superficial es una capa de calefacción, casi ninguna acción retardada de la regulación de temperatura de la capa de calefacción está presente. Para estar seguro que el material de unión y/o de contacto sólo se rocía donde la unión del conductor realmente tiene lugar, se sugiere que antes de rociar térmicamente el material de unión y/o de contacto, se cubra la región directamente cerca de la región de unión y/o la región del punto de contacto del elemento superficial. Si el elemento superficial es un elemento tubular, puede utilizarse una abrazadera de tubería de dos piezas, que en los bordes volteados entre sí, en los cuales va a colocarse el conductor eléctrico sobre el elemento superficial, muestre un rebajo apropiado. El procedimiento de acuerdo con la invención, es particularmente adecuado cuando la región de unión del conductor eléctrico cubre un cordón de cable eléctrico, una lengüeta de conexión, un manguito terminal con filón, una lengüeta de conexión de una clavija o espiga o un elemento térmico soldado por puntos . Un procedimiento adicional de la modalidad favorable es caracterizado por que, el procedimiento de aspersión térmica comprende aspersión por plasma. Con la aspersión por plasma, pueden alcanzarse altas temperaturas, lo cual permite el uso de materiales de unión de alta temperatura. Sin embargo, pueden utilizarse además , procedimientos de aspersión térmica aún diferentes. Para la protección de la región de unión del conductor eléctrico y el material de unión rociado en el procedimiento anterior mencionado en primer lugar, se sugiere que después de la etapa b) , una capa aislante eléctrica, que de preferencia cubre lo cerámico o plástico, por lo menos se rocíe térmicamente en la región de unión y la región directamente adyacente del elemento superficial. Similarmente para las sugerencias del procedimiento anterior, mencionado en primer lugar, se sugiere que antes de la etapa b) , a capa eléctricamente aislante, la cual de preferencia cubre lo cerámico o plástico, se rocíe térmicamente en el elemento superficial y los puntos de contacto y también de igual forma antes de la etapa b) , se remueve la capa aislante por lo menos rociada regionalmente en la capa de aislamiento en los puntos de contacto, de preferencia limpiado con chorro de arena. Esto permite la aplicación de una capa de aislamiento y de protección, siempre y cuando no estén presentes cables que interfieran. En un desarrollo adicional también se menciona que, después de la etapa b) , se vierte en los puntos de contacto y se proporciona la región de unión sujetada con un material eléctricamente aislante. Así el punto de contacto se aisla y protege completamente de igual forma. Además ciertamente uno sugiere que por lo menos una capa eléctricamente aislante de A1203 cubra el elemento superficial con la aleación basada en níquel austenítico, con níquel puro la región de unión del conductor eléctrico, y/o con cobre el material de unión. La invención trata también con un elemento de canal activo, especialmente para un mecanismo de aspersión de plástico, con una pieza de base tubular, uno en la capa de calefacción rociada de la pieza base y por lo menos un conductor eléctrico. Se sugiere, que una región de unión del conductor eléctrico por lo menos se sujete indirectamente a la capa de calefacción a través de la misma, y que se rocíen térmicamente con un material de unión a la misma y a la directamente adyacente a la región colocada de la región de unión. Alternativamente uno sugiere, que ésta cubre un punto de contacto térmicamente rociado que es más grueso que el elemento superficial y al cual se suelda una región de unión del conductor eléctrico. Con un elemento de canal activo para un dispositivo de aspersión de plástico, aquellos anteriores que se vuelven especialmente efectivos en relación a los procedimientos, específicos de la invención, debido particularmente a que para un dispositivo de aspersión de plástico normalmente sólo está disponible poco espacio para las toberas de aspersión. Gracias a este procedimiento de acuerdo con la invención sólo se necesita poco espacio para la unión del conductor eléctrico a la capa de calefacción térmicamente rociada. No se necesita un aislamiento adicional de plástico o silicio. Además, es posible aplicación de alta temperatura (hasta 600 • grados Celsius) , y debido a la aspersión térmica el conductor eléctrico se sostiene bien en el elemento superficial lo cual beneficia su vida útil. Uno sugiere que el conductor eléctrico cubra un elemento de conexión del suministro actual de la capa de calefacción, y que su región de unión se conecte ¡ eléctricamente con la capa de calefacción. Así la modalidad del elemento de canal activo de acuerdo con la invención alcanza una muy buena eficiencia, puesto que puede obtenerse una pequeña resistencia de transferencia debido a la aspersión térmica entre el elemento de conexión y la capa de calefacción eléctrica. Además, el conductor eléctrico puede cubrir un elemento térmico, por lo que entre el elemento térmico y la capa de calefacción está presente una capa eléctricamente aislante. El contacto indirecto, aunque, no obstante relativamente directo del elemento térmico con la capa de calefacción eléctrica se captura muy bien la temperatura de * la capa de calefacción y con una muy alta dinámica lo cual facilita el establecimiento de la temperatura deseada de la capa de calefacción. Además, el elemento de canal activo puede cubrir una un elemento de liberación de tensión y el conductor eléctrico puede sujetarse entre el elemento de liberación de , tensión y el elemento superficial. Esto libera el punto de unión real e incrementa de esta forma la fiabilidad del elemento de canal activo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En lo siguiente, se describe con mayor detalle las modalidades particularmente preferidas de la presente invención con respecto a los dibujos anexos. Los dibujos muestran: La Figura 1: una representación en perspectiva simplificada de una primera ejecución de un elemento de canal activo desarrollado por una tobera de aspersión de plástico con una capa de calefacción superficial, la cual se pone en contacto por dos conductores de conexión eléctrica y un elemento térmico; la Figura 2: la región de la tobera de aspersión de plástico de la figura 1, en la cual pone los conductores de conexión la capa de calefacción; la Figura 3 : un corte a través de un punto de contacto de un conductor de conexión con una capa de calefacción de la figura 2; la Figura 4 : un corte a través de un punto de contacto de los elementos térmicos con la capa de calefacción; la Figura 5: una representación en perspectiva de una abrazadera de tubería que se usa en la producción de la tobera de aspersión de plástico .de la figura 1; la Figura 6: una vista lateral en corte parcial de una segunda ejecución de un elemento de canal activo, el cual se pone en contacto por dos conductores de conexión eléctrica; la Figura 7: una representación en perspectiva del elemento de canal activo de la figura 6; la Figura 8 : una vista superior incrementada de una región del elemento de canal activo de la figura 6; la Figura 9: una vista lateral en corte parcial a lo largo de la línea IX-IX de la figura 8; y la Figura 10: una vista frontal en corte parcial a lo largo de la línea X-X de la figura 8. En la figura 1, un primer elemento de canal activo lleva totalmente la marca 10 de descripción. Ahí tenemos una tobera de aspersión de plástico con una sección 12 de tubería cilindrica y una sección 14 de tobera. En la sección 12 de tubería se encuentra una capa 16 de calefacción que se rocía térmicamente, sus bordes axiales se sugieren en la figura 1 por líneas punteadas. Es de forma tortuosa, por lo que la tortuosidad 17 individual de la capa 16 de calefacción sólo se muestra para simplicidad en la región media axial de la capa 16 de calefacción. Puesto que la capa 16 de calefacción con relación a su ancho es mucho más delgada, también puede designarse como un elemento superficial. La capa 16 de calefacción es aplicada en la sección 12 de tubería por la primera aspersión térmicamente del material eléctricamente conductivo en una capa 19 intermedia de aislamiento laminar. A partir de esto, la capa de material creada aún no muestra ninguna forma y/o estructura deseadas. Sólo después de esto, la capa de material se remueve parcialmente de tal forma, por ejemplo, por medio de láser, que se crea la capa de resistencia eléctricamente conductiva que tiene la forma tortuosa mostrada. Un procedimiento aplicable se describe en la publicación DE 101 62 276 Al del solicitante, al cual se refiere expresamente el documento por la presente.
En los dos extremos de la capa 16 de calefacción de forma tortuosa se desarrollan en cada caso las áreas 18 y 20 de contacto. En éstas existen, como se describe en mayor detalle en lo siguiente, conductores 22 y 24 de conexión unidos, que sirven como el suministro de corriente para la capa 16 de calefacción. En la capa de calefacción, la cual se describe de igual forma en mayor detalle en lo siguiente, el elemento 26 térmico se sujeta casi indirectamente, el cual sirve para la recolección de temperatura de operación real de la capa 16 de calefacción. La producción del contacto entre el conductor 24 de conexión inferior y la capa 16 de calefacción eléctrica se describe en mayor detalle con referencia a las figuras 2 y 3 así como 5. Primero, en el extremo de los conductores 24 de conexión se remueve un aislamiento 30 (de preferencia de fibra mineral o fibra-seda) , por lo cual se liberan los cordones 32. Éstos entonces se despliegan en forma de abanico y ponen en un área 20 de contacto tan grande como sea posible (las' regiones de los cordones 32 que por lo menos están acerca del área 20 de contacto por lo tanto crean el área 33 de unión) . El ajuste de los conductores 24 de conexión y los cordones 32 adyacentes puede tener lugar por ejemplo, por medio de las abrazaderas 34 de tubería mostradas en la figura 5. Esta exhibición tiene las dos mitades de 36 y 38 que no pueden ilustrarse interconectadas mucho más cerca si se dibuja como en la figura 5. El diámetro interior de la abrazadera 34 de tubería es aproximadamente el mismo, por ejemplo, que el diámetro externo de la sección 12 de tubería del elemento 10 de canal activo. Las dos . mitades 36 y 38 señalan en cada caso hacia un borde 40 y/o 42 longitudinal libre el cual es un rebajo 44 y/o 46 semicircular. Están tan dimensionados que si la abrazadera 34 de tubería se coloca en la sección 12 de tubería, el rebajo circular sólo deja el área 20 de contacto * formada por los dos rebajos 44 y 46 descubierta, una región 47 restante de la capa 16 de calefacción, sin embargo, es cubierta por la abrazadera 34 de tubería. En la figura 5 a la derecha de las regiones posteriores de las regiones que señalan los bordes 40 y 42 longitudinales . se despliegan en cierta forma radial y , externamente. Por consiguiente, si se colocan juntas las dos mitades 36 y 38 de la abrazadera 34 de tubería en la sección 12 de tubería, se crea una sección 48 de sujeción. a través de la cual los conductores 24 de conexión y también con esto el área 33 de unión de los conductores 32 se fijan durante el ensamblaje del elemento 10 de canal activo. El resto de las regiones 33 de unión de los cordones 32 es colocado por las superficies 20 de contacto y el conductor 24 de conexión se fija a través de la abrazadera 34 de tubería, el material 50 de unión se rocia térmicamente en las regiones 33 de unión de los cordones 32 y directamente adyacente al área de unión del área 20 de contacto colocada. Con el montaje, el material 50 trata con un polvo de metal que se funde por la aspersión térmica y se rocía en las regiones 33 de unión de los cordones 32 y el área 20 de contacto. Muestra una conductividad térmica más alta, de preferencia aproximadamente 10 veces mejor que el material de la capa de calefacción. Después de la solidifican de material 50 de unión, las regiones 33 de unión de los cordones 32 se encierran con el material 50 de unión. Con lo cual se unen en contacto íntimo con el área 20 de contacto. Cuando se rocían térmicamente las superficies de los cordones 32 que se confrontan entre sí y el área 20 de contacto puede fusionarse fácilmente lo que asegura un anclaje adicional de la sección 33 de unión de los cordones 32 la superficie 20 de contacto. Después de la unión del conductor 24 de conexión al área 20 de superficie, se remueve la capa 16 de calefacción de la abrazadera 34 de sujeción. Entonces el material 50 de unión y la capa 16 de calefacción se rocían térmicamente con una capa 52 de aislamiento del material aislante. De esta forma, se cubre y protege la capa 16 de calefacción así como la región, en la que se sujeta el conductor 24 de conexión al área 20 de contacto de la capa 16 de calefacción. También, se evita un malfuncionamiento de la capa 16 de calefacción, por ejemplo, debido a un cortocircuito. El elemento 26 térmico se pretende para la recolección de temperatura de la capa 16 de calefacción, como se mencionó inicialmente. El procedimiento para su unión es el mismo que el procedimiento para la unión del conductor 24 de conexión al área 20 de contacto de la capa 16 de calefacción la cual se describe anteriormente en mayor detalle. Esa región 33 de unión se forma a- través de soldadura de puntos del elemento 26 térmico y una sección corta de conexión directa de los dos hilos del elemento. Como sigue a partir de la figura 4, el elemento 26 térmico es sin embargo necesario para el contacto directo con la capa 16 de calefacción, ya que el elemento 26 térmico se forma por definición del material eléctricamente conductivo que puede llevar a poner en cortocircuito la capa 16 de calefacción si está en contacto directo. Para evitar tal cortocircuito, el elemento 26 térmico sólo se sujeta después de la producción de la capa 52 aislante. Si es necesario puede utilizarse también un material no metálico como un material de unión siempre y cuando se asemeje al material de la capa 52 aislante (símbolo 54 de referencia en la figura 4) . Como material para el elemento 26 térmico de- preferencia se utiliza hierro firme o níquel-cromo-níquel.
En las figuras 6 a 10, se muestra una segunda forma de ejecución de un elemento 10 de canal activo. Tales elementos y regiones llevan las mismas marcas de descripción, las cuales muestran funciones equivalentes para los elementos y regiones como se describen en los ejemplos de ejecución previos. No se describen en mayor detalle otra vez. Además, se observará que para propósitos de simplificación, la representación de la capa de calefacción en las figuras 6 a 10 no se muestra en detalle. Dentro del elemento 10 de canal activo mostrado en las figuras 6 a 10 se sujetan los dos conductores 22 y 24 de conexión a la capa 16 de calefacción en forma diferente que con el ejemplo de ejecución precedente: Primero, un elemento de recubrimiento no mostrado en las figuras se coloca en la capa 16 de calefacción que muestra dos recortes circulares a ovalados, que se colocan en la capa 16 de calefacción en la región de las dos superficies de contacto (no mostradas en las figuras 6 a 10 en mayor detalle) . Como consecuencia, el material de contacto eléctricamente conductivo se rocía térmicamente en las áreas de contacto de la capa 16 de calefacción, con lo cual se crean dos puntos de 56a y 56b de contacto de aproximadamente 0,5 mm de espesor. Ahora, una capa 52 de un material aislante se rocía en la capa 16 de calefacción y los dos puntos 56a y 56b de contacto, la cual se muestra sólo para propósitos de representación en la figura 9. Después de esto, la región de los puntos 56a y 56b de contacto y la capa 52 se vuelve a lavar por chorro de arena. Las regiones 33 de unión de los dos conductores 22 y 24 de conexión se implementan como lengüetas 57a y 57b de conexión. Eran soldados por soldadura 58a y/ó 58b de punto con un punto 56a y/ó 56b de contacto. Para esto, se utiliza un método de soldadura ordinario, con el cual puede utilizarse un material de unión separado o la soldadura puede tener lugar por medio de soldadura ultrasónica. Allí, los dos conductores 22 y 24 de conexión se mantienen por los anillos 60 de mordaza, que se organizan en la técnica como una almeja alrededor del elemento 10 de canal activo. De tal forma que las regiones 33 de unión de las lengüetas de conexión cerca del extremo del conductor 22 a 24 de conexión se sujetan entre el anillo 60 de mordaza y el elemento 10 de canal activo. Después de la soldadura de las lengüetas 57a y 57b de conexión con el punto 56a y 56b de contacto, las lengüetas 57a y 57b de conexión y sus alrededores se vacían con un material 62 eléctricamente aislante.