DE4447409A1

DE4447409A1 - Element for delivering high total current at low voltage

Info

Publication number: DE4447409A1
Application number: DE4447409A
Authority: DE
Inventors: Manfred Kopf; Dietmar Helbig
Original assignee: Debolon Dessauer Bodenbelaege GmbH and Co KG
Current assignee: Debolon Dessauer Bodenbelaege GmbH and Co KG
Priority date: 1994-12-24
Filing date: 1994-12-24
Publication date: 1996-06-27

Abstract

A low voltage element delivering a high total current consists of a flat block of non-conducting material carrying a set of fibres sandwiched between two dielectric layers or lying on top of just one layer. A series of staples protrude through the block in the upwards direction, electrically connected on the lower side. The carrier is a fibre-reinforced polymer, preferably one to four millimetres thick, but may be between 0.3mm and 10mm thick, coated on the lower side with conducting foil to provide the electrical connection between staples. There is an electrical terminal on the foil. The tapered point of the staple legs has a length at least equal to the thickness of the fibre path.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungselement zur Über tragung eines hohen Stromes im Niederspannungsbereich auf eine aus einem elektrisch leitenden, nicht-metallischen Werkstoff gebildete Faserbahn mit einer geordneten oder nicht geordneten Faseranordnung für ein flexibles, flächenförmig ausgebildetes Bauelement, in dem elektrische Energie in Wärmeenergie umge wandelt wird und das für die Energieversorgung von sowohl flexiblen als auch mechanisch starren, flächenförmigen Tempera turstrahlern einsetzbar ist, deren Oberflächentemperatur nur geringfügig, d. h. ca. 20 K über der Umgebungstemperatur liegt und für die Beheizung und Erwärmung von Räumen, Behältern, Rohrleitungen u.ä., wie auch zur direkten Erwärmung von sich in Baukörpern aufhaltenden Menschen und Tieren vorgesehen ist. The invention relates to a power supply element for over carrying a high current in the low voltage range to a made of an electrically conductive, non-metallic material formed fiber web with an ordered or unordered Fiber arrangement for a flexible, flat-shaped Component in which electrical energy is converted into thermal energy is transformed and that for the energy supply of both flexible as well as mechanically rigid, flat tempera can be used, whose surface temperature only marginally, d. H. approx. 20 K above the ambient temperature and for heating and warming rooms, containers, Pipelines and the like, as well as for the direct heating of themselves Buildings stopping people and animals is provided.

Die bekannten, Elektroenergie in Wärmeenergie umwandelnden Heizsysteme sind als elektrische Widerstandsheizungen ausge bildet, deren in metallischen Leitern erzeugte Wärmeenergie vor wiegend Flächen von Heizkörpern oder Luft oder Flüssigkeiten als Wärmeträger erwärmt. Bei der Umsetzung von Elektroenergie in Wärmeenergie erwärmt sich das Material der Widerstandsheizung auf eine im Vergleich zu den angestrebten Raumtemperaturen hohe Temperatur und diese bewirkt, sofern die erzeugte Wärme nicht anderweitig an Wärmeträger abgegeben wird, eine von der Wider standsheizung ausgehende Wärmestrahlung durch eine auf einige 100 K über der Umgebungstemperatur erhitzte, als Strahler wirkende Widerstandsheizung. Bei diesen Heizsystemen erfolgt erfahrungsgemäß die Erwärmung der Umgebung vorwiegend durch eine erzwungene oder freie Konvektion. Die Wärmestrahlung, die außer dem von einem Strahler mit einer hohen Temperatur ausgeht, wird erfahrungsgemäß als unangenehm empfunden und wird unterdrückt bzw. nicht zur Raumerwärmung herangezogen. Der Wirkungsgrad von elektrischen Widerstandsheizsystemen ist aus diesem Grund unbe friedigend. Die Elektroenergiezufuhr zu derartigen Heizsystemen ist über Klemmverbindungen problemlos möglich.The well-known, converting electrical energy into thermal energy Heating systems are designed as electrical resistance heaters forms their thermal energy generated in metallic conductors weighing surfaces of radiators or air or liquids as Heat transfer medium warmed. When implementing electrical energy in Thermal energy heats up the material of the resistance heater to a high compared to the desired room temperatures Temperature and this causes, provided the heat generated is not is otherwise given to heat transfer medium, one of the cons Auxiliary heating radiated heat radiation by a few Heated 100 K above the ambient temperature as a radiator acting resistance heater. With these heating systems experience has shown that the environment is mainly warmed by a forced or free convection. The heat radiation that except which is emitted by a radiator with a high temperature Experience has shown that it is uncomfortable and is suppressed or not used for room heating. The efficiency of electrical resistance heating systems is therefore unbe peaceful. The supply of electrical energy to such heating systems is easily possible via clamp connections.

Bei Heizsystemen mit indirekter elektrischer Beheizung ist durch Absenkung der Temperaturen des Wärmeträgermediums, d. h. durch die Einführung von Niedertemperaturheizsystemen bei ent sprechender Vergrößerung der Heizflächen, eine erhebliche Senkungen des Energiebedarfs der Heizungen erreicht worden. Als effektive Heizsysteme wurden Niedertemperaturluftheizungen entwickelt. Heizsysteme mit einer auf Konvektion beruhenden Wärmeübertragung oder solche, die auf Basis der Umwälzung von erwärmter Luft beruhen, haben jedoch den Nachteil einer er heblichen Staubbelastung für die hiermit beheizten Räume. Erhöhte Staubkonzentration in Verbindung mit geringer Luft feuchtigkeit, wie sie bei relativ hohen Lufttemperaturen in so beheizten Räumen üblich sind, führen zu physiologisch als unangenehm empfundenen Bedingungen und zu negativen Aus wirkungen auf den menschlichen Atemtrakt.For heating systems with indirect electrical heating by lowering the temperatures of the heat transfer medium, d. H. through the introduction of low temperature heating systems at ent speaking enlargement of the heating surfaces, a considerable Reductions in the energy requirements of the heaters have been achieved. As effective heating systems became low temperature air heaters developed. Heating systems with a convection based Heat transfer or those based on the circulation of heated air, but have the disadvantage of a he Significant dust pollution for the rooms heated with it. Increased dust concentration in connection with low air humidity, as in relatively high air temperatures in such a way heated rooms are common, lead to physiological than uncomfortable conditions and negative out effects on the human respiratory tract.

Nachteile dieser Art werden weitgehend durch Strahlungs heizungen vermieden, vorausgesetzt, die Wärmezufuhr in die zu beheizenden Räume bzw. den zu erwärmenden Körper erfolgt überwiegend durch Wärme-Strahlung und nur zu einem geringen Teil durch Konvektion und/oder durch Wärmleitung, d. h. durch die Erwärmung von Körpern im Raum über strahlungsfreie Wärmeübertragung und Wärmeleitung.Disadvantages of this kind are largely due to radiation heaters avoided, provided the heat input into the too heating rooms or the body to be heated predominantly by heat radiation and only to a small extent Part by convection and / or by heat conduction, d. H. by the heating of bodies in the room via radiation-free Heat transfer and heat conduction.

Hierfür liegen eine Vielzahl von Lösungsvorschlägen vor. Diese nutzen als elektrische Widerstandsheizung vorwiegend streifen- oder drahtförmige Widerstands-Heizelemente. Zur Wandlung der zunächst erzeugten Wärme in Strahlungsenergie werden z. T. flächige Strahlungskörper, beispielsweise Filme oder Schichten aus Kohlenstoff (Ruß, Graphit), aus elektrisch leitenden Erzen, Keramik u. a. genutzt. Der Erzielung eines hohen Wirkungsgrades für die Umwandlung elektrischer Energie in Infrarot-Strah lungsenergie steht die zu hohe Elektroenergiezufuhr je Flächeninhalt (größer als 300 W/m² ) und das Fehlen von Be dingungen für eine möglichst verlustfreie Abgabe der zuge führten Energie in Form von Strahlungsenergie entgegen. Andere Lösungen gehen, auch aus Gründen der Vermeidung zu hoher Temperaturen und damit der Entzündung brennbarer Stoffe im Bereich der Heizung, von einer geringen Energiezufuhr, bei spielsweise bei 80 W/m², aus, was eine Vergrößerung der erforderlichen Strahlungsheizflächen erforderlich macht und eine sehr gute Wärmedämmung eines Gebäudes voraussetzt. Die Zufuhr der Elektroenergie zu dem vorgenannten Heizelement oder zu den anderen elektrisch leitenden Filmen oder Schichten kann problemlos über eine Flächenkontaktierung vorgenommen werden.There are a number of proposed solutions for this. These mainly use strip heating as electrical resistance heating or wire-shaped resistance heating elements. To change the initially generated heat in radiation energy z. T. flat radiating bodies, for example films or layers carbon (soot, graphite), electrically conductive ores, Ceramics u. a. used. Achieving high efficiency for converting electrical energy into infrared rays the excessively high electrical energy supply Area (greater than 300 W / m²) and the lack of Be conditions for a loss-free delivery of the goods counteracted energy in the form of radiation energy. Other Solutions go too high, also for reasons of avoidance Temperatures and thus the ignition of flammable substances in the Area of heating, from a low energy input, at for example at 80 W / m², which is an enlargement of the required radiant heating surfaces and requires very good thermal insulation of a building. The Supply of electrical energy to the aforementioned heating element or to the other electrically conductive films or layers can easily be made via a surface contact.

Nach der DE-PS 39 22 465 ist eine in eine Fußbodenkonstruktion eingebettete Heizvorrichtung bekannt geworden, die aus einer elektrischen Widerstandsheizung besteht und in eine Strahlungs körperschicht eingebettet ist. Diese wird aus einem Film ge bildet, der aus einem Gemisch besteht, das körnige und pulver förmige Kohle, körnige und pulverförmige elektrisch leitende Erze, körnige und pulverförmige, halbleitende keramische Stoffe, Harze, Metalloxide, Zinkonerde und dgl. enthält. Die durch die elektrische Widerstandsheizung erzeugte Wärmeenergie wird nach dieser Lösung in der Strahlungskörperschicht mit vorgenannter Zusammensetzung in langwellige Infrarot-Strahlung umgewandelt. Die nach dieser Lehre für eine Strahlungsheizung ausgebildete Heizvorrichtung kann ausschließlich in platten förmigen Strahlungsheizungen, d. h. in starren Flächengebilden mit einer erheblichen Plattendicke eingesetzt werden. Außerdem ist die Herstellung sehr kostenaufwendig und der Einsatz ist auf Neubaufälle beschränkt, wobei ein großer bauseitiger Installationsaufwand sich nachteilig auswirkt. Die Versorgung mit Elektroenergie kann hier mit den bekannten Klemmverbin dungen erfolgen.According to DE-PS 39 22 465 is in a floor construction embedded heater known from a electrical resistance heating exists and in a radiation body layer is embedded. This is ge from a film forms, which consists of a mixture of granular and powder shaped coal, granular and powdery electrically conductive Ores, granular and powdered, semiconducting ceramic Contains substances, resins, metal oxides, zinc earth and the like. The thermal energy generated by the electrical resistance heating after using this solution in the radiation body layer aforementioned composition in long-wave infrared radiation converted. According to this teaching for radiant heating trained heater can only in plates shaped radiant heaters, d. H. in rigid flat structures can be used with a considerable plate thickness. also is very expensive to manufacture and use limited to new cases, with a large one on site Installation effort has a negative impact. The supply with electrical energy can here with the known clamp connection endings.

Durch die offengelegte Patentanmeldung DE-OS 26 19 466 ist ein flächenhaftes, mit elektrischer Energie gespeistes Raumhei zungs-Fertigbauelement mit einem Flächenheizleiter bekannt ge worden, bei dem an allen Stellen der Fläche im wesentlichen die gleiche Menge elektrischer Energie in Wärme umgesetzt werden soll. Dieser Flächenheizleiter besitzt nach dem Schutzbegehren dieser offengelegten Patentanmeldung eine Folienform. Die Stromzuführung zu dem Flächenheizleiter erfolgt an den gegen überliegenden Seiten desselben entlang jeweils einer ausge dehnten Linie über Bänder aus Metall, vorzugsweise Kupfer litzenbänder, die durch Aufnähen oder Aufheften am Rand des Flächenheizleiters zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit der Widerstandsschicht des Flächenheizleiters befestigt sind. Der Flächenheizleiter weist ein Trägergewebe aus einem isolierenden Material, z. B. Glasfasern auf, das mit einer Dispersion aus elektrischem Widerstandsmaterial imprägniert und zur elektrischen Isolierung beiderseitig mit einer nicht leitenden, mechanisch festen Folie luft- und wasserdicht um geben ist. Nach dieser Lehre bildet das Trägergewebe das Festigkeitsgerüst für einen elektrisch leitenden Film. Der leitende, aus elektrischem Widerstandsmaterial bestehende Film entsteht durch Imprägnierung des Stützgewebes. Durch diese Imprägnierung mittels einer auf die Fasern des Stützgewebes aufgetragen Dispersion sind die Fasern entweder mit einer elektrischen Schicht umhüllt oder zwischen den Fasern des Stützgewebes ist eine elektrisch leitende Widerstandssubstanz filmartig eingelagert, wobei die Fasern des Stützgewebes selbst den Charakter eines nichtleitenden Stützgewebes beibehalten.Through the published patent application DE-OS 26 19 466 is a areal, heated by electrical energy tongue prefabricated component known with a surface heating element ge has been in which at all points of the area essentially the same amount of electrical energy can be converted into heat should. This surface heating conductor has after the protection request this published patent application a film form. The Power is supplied to the surface heating conductor on the opposite overlying sides of the same along one out stretched line over strips of metal, preferably copper stranded tapes, which can be sewn on or attached to the edge of the Flat heating element for making an electrical contact fixed with the resistance layer of the surface heating conductor are. The surface heating conductor has a carrier fabric made from a insulating material, e.g. B. glass fibers with a Impregnated dispersion of electrical resistance material and for electrical insulation on both sides with one not conductive, mechanically strong film airtight and watertight give is. According to this teaching, the base fabric forms that Strength structure for an electrically conductive film. Of the conductive film made of electrical resistance material arises from impregnation of the support fabric. Through this Impregnation by means of on the fibers of the support fabric The fibers are applied with either a dispersion electrical layer wrapped or between the fibers of the Support tissue is an electrically conductive resistance substance stored film-like, the fibers of the support fabric itself maintain the character of a non-conductive support fabric.

Dieser Lösung haftet der Nachteil an, daß die in dieser Offenlegungsschrift aufgabenhaft formulierte Angabe im Schutz begehren als Bedingung für die zu erwartenden Vorteile, daß im wesentlichen an allen Stellen des Flächenheizers die gleiche Menge elektrischer Energie in Wärme umgesetzt wird, nicht ein tritt. Die Ursache für diesen Mangel liegt in der offenbarten Lösung selbst. Das mit einer leitenden Polymerkomposition imprägnierte elektrisch nichtleitende Stützgewebe, d. h. der hierdurch entstandene elektrisch leitende Filmauftrag weist keinen konstanten Widerstand über die Flächenverteilung auf. Das Versagen der Lösung geht u. a. auf eine Feuchtig keitsempfindlichkeit der Dispersion, eine unterschiedlich starken Auftrag von leitendem Material auf das Stützgewebe und auf eine zu geringe Elastizität der Beschichtung zurück. Weiterhin ist zur elektrischen Isolierung des Heizleiters dieser beiderseitig mit einer nichtleitenden, mechanisch festen Folie luft- und wasserdicht umgeben. Hierin liegt u. a. die mangelhafte Elastizität begründet. Auch die Stromversor gung ist hier am Versagen der Lösung beteiligt, da über eine Aufheftung eines Kontaktbandes keine hohen Ströme auf be schichtete elektrisch nichtleitende Fasern übertragen werden können.This solution has the disadvantage that the in this Disclosure document task-related formulated in protection covet as a condition for the expected benefits that in essentially the same at all points on the panel heater Amount of electrical energy is converted into heat, not one occurs. The reason for this shortcoming lies in the disclosed Solution itself. That with a conductive polymer composition impregnated electrically non-conductive support fabrics, d. H. of the resulting electrically conductive film application shows no constant resistance over the surface distribution. The failure of the solution may a. on a damp sensitivity of the dispersion, one different heavy application of conductive material on the support fabric and insufficient coating elasticity. It is also used for electrical insulation of the heating conductor this on both sides with a non-conductive, mechanical firm film surrounded airtight and watertight. Herein lies u. a. the poor elasticity justifies. Even the electricity supplier here is involved in the failure of the solution, since there is a Attaching a contact tape to no high currents layered electrically non-conductive fibers are transmitted can.

Weiterhin wird auf dem Markt ein elektrisches Flächenheiz element angeboten, das aus Bahnen besteht und unterhalb einer Fußbodenverschleißschicht, z. B. bestehend aus textilem Fuß bodenbelag angeordnet wird. Diese flächenförmigen Heizelemente weisen den gleichen Aufbau wie die nach der vorgenannten Lösung aus der offengelegten Patentanmeldung auf. Die Mängel, die diesem Flächenheizelement anhaften, gleichen den vorgenannten.There is also an electric panel heater on the market element offered, which consists of webs and below one Floor wear layer, e.g. B. consisting of textile foot flooring is arranged. These flat heating elements have the same structure as that of the aforementioned solution from the published patent application. The shortcomings that adhere to this surface heating element, same as the aforementioned.

Zur Behebung der vorgenannten Mängel von Flächenheizelementen für Temperaturstrahler wurde nun vorgeschlagen, anstelle der folienartigen, flächenförmigen Heizelemente o.g. Art Faser stoffbahnen, bestehend aus elektrisch leitenden, nicht metallischen Werkstoffen einzusetzen. Alle bisher bekannten Mittel, elektrische Energie im Niederspannungsbereich bei gleichzeitiger Übertragung hoher Ströme auf die einzelnen elektrisch leitenden, aus nichtmetallischen Werkstoffen be stehenden Fasern dieser Faserbahnen zu übertragen zeigten sich als ungeeignet. Es war nicht möglich, eine geeignete Kontaktierung zur Stromübertragung mit den herkömmlichen Mitteln zu sichern. To remedy the aforementioned shortcomings of surface heating elements for temperature radiators has now been proposed instead of foil-like, flat heating elements o.g. Kind of fiber webs of fabric consisting of electrically conductive, not use metallic materials. All known so far Medium, electrical energy in the low voltage range simultaneous transmission of high currents to the individual electrically conductive, be made of non-metallic materials It was shown to transfer standing fibers of these fiber webs as unsuitable. It was not possible to find a suitable one Contacting for power transmission with the conventional To secure funds.

Mit der Erfindung wird bezweckt, einen erforderlichen hohen Gesamtstrom, aufgeteilt auf Teilströme, im Niederspannungsbe reich auf die einzelnen Fasern eines faserförmigen Flächen gebildes sicher zu übertragen und dabei eine unzulässige Erwärmung im Kontaktbereich zu vermeiden.The aim of the invention is to achieve a required high level Total current, divided into partial flows, in the low voltage area rich on the individual fibers of a fibrous surface formed to transfer safely and thereby an impermissible Avoid heating in the contact area.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Niederspannungs- Stromversorgungselement für die Übertragung eines hohen Gesamt- Stromes durch über eine Vielzahl von Kontakten fließende geringe Teilströme auf eine elektrisch leitende, aus nicht metallischem Material bestehende, mechanisch gering belastbare Faserbahn mit geordneter oder nicht geordneter Faseranordnung, wobei die Kontaktbildung zwischen Fasern der Faserbahn und den Kontakten des Niederspannungs-Stromversorgungselementes durch Formschluß unter Gewährleistung der Übertragung einer definierten durch die Faserstruktur und den spezifischen elektrischen Widerstand des Fasermaterials bestimmten Strom stärke erfolgt, zu entwickeln.The invention has for its object to provide a low voltage Power supply element for the transmission of a high total Current flowing through a variety of contacts low partial currents on an electrically conductive, from not metallic material, mechanically weakly resilient Fiber web with ordered or unordered fiber arrangement, the contact formation between fibers of the fibrous web and the Contacts of the low voltage power supply element Form locking while ensuring the transfer of a defined by the fiber structure and the specific electrical resistance of the fiber material determined current strength to develop.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß ein Niederspannungs- Stromversorgungselement als Stromversorgungseinrichtung für die Übertragung eines hohen Gesamt-Stromes im Niederspannungs bereich auf ein Flächengebilde entwickelt wurde, das aus mindestens einer elektrisch leitenden, aus einem nicht metallischen Werkstoff gebildeten Faserbahn mit einer ge ordneten oder nicht geordneten Faseranordnung besteht, wobei diese Faserbahn mindestens mit einer dielektrischen Träger schicht oder zwischen zwei dielektrischen Trägerschichten angeordnet und mit diesen mechanisch verbunden ist, bei dem erfindungsgemäß ein bandförmigen Kontaktträger vorgesehen ist, der einseitig mit einer Vielzahl von nadelförmigen metallischen Kontaktstiften versehen ist, die sich auf der einen Seite des Kontaktträgers einseitig senkrecht zu diesem erstrecken, durch den Kontaktträger hindurchgeführt sind und auf der anderen Seite elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Der bandförmige Kontaktträger kann wahlweise aus einem einseitig isolierten Metallgewebe mit einer Maschendichte von ca. 1 mm oder aus einem einseitig isolierten Metallvlies bestehen. Vorzugsweise besteht der bandförmige Kontaktträger aus einem faserbewehrten Polymer mit einer Materialstärke von 0,3 mm bis 10 mm, insbesondere von 1 bis 4 mm. Der aus einem faser bewehrten Polymer bestehende bandförmige Kontaktträger ist einseitig mit einem elektrischen Leiterband (6) beschichtet. Die Kontaktstifte sind paarweise zusammengefaßt und U-förmig ausgebildet und stehen im U-Bogen elektrisch leitend mit dem Leiterband in Verbindung. Die nadelförmigen Kontaktstifte weisen vorwiegend einen Durchmesser von ca. 0,3 bis 1,6 mm auf. Der bandförmige Kontaktträger verfügt über eine Breite von ca. 13 mm oder über ein Vielfaches davon beträgt und ist pro cm seiner Länge mit 9 Stück nadelförmigen Kontaktstiften oder mit einem Vielfachen davon entsprechend der Breite des Kontakt trägers bestückt.This object has been achieved in that a low-voltage power supply element has been developed as a power supply device for the transmission of a high total current in the low-voltage area to a fabric that consists of at least one electrically conductive, formed from a non-metallic material fiber web with a ge or not There is an ordered fiber arrangement, this fiber web being at least one dielectric carrier layer or arranged between two dielectric carrier layers and mechanically connected to these, in which a band-shaped contact carrier is provided according to the invention, which is provided on one side with a plurality of needle-shaped metallic contact pins that are on extend on one side of the contact carrier perpendicularly to the latter, are guided through the contact carrier and are connected to one another in an electrically conductive manner on the other side. The band-shaped contact carrier can optionally consist of a metal mesh insulated on one side with a mesh density of approx. 1 mm or a metal fleece insulated on one side. The band-shaped contact carrier preferably consists of a fiber-reinforced polymer with a material thickness of 0.3 mm to 10 mm, in particular of 1 to 4 mm. The band-shaped contact carrier consisting of a fiber-reinforced polymer is coated on one side with an electrical conductor band ( 6 ). The contact pins are combined in pairs and have a U-shape and are electrically conductively connected to the conductor strip in the U-bend. The needle-shaped contact pins mainly have a diameter of approx. 0.3 to 1.6 mm. The band-shaped contact carrier has a width of approximately 13 mm or a multiple thereof and is equipped with 9 needle-shaped contact pins per cm of its length or with a multiple thereof corresponding to the width of the contact carrier.

Das Leiterband besteht aus einem elektrisch gut leitenden Material, insbesondere aus einer Kupferfolie und der elek trische Kontakt zwischen den Kontaktstiften und dem Leiterband ist durch Aufhalsungen in der Kupferfolie gebildet. Die Kontaktstifte bestehen aus einem zylindrischen Schaft und einer konischen Spitze, über die der elektrische Kontakt zu den Fasern der Faserbahn hergestellt wird. Das Leiterband jedes Stromversorgungselementes ist mit einem Anschlußkontakt versehen, über den eine elektrische Verbindung zu einer Stromversorgungseinrichtung hergestellt werden kann. Die Kontaktstifte weisen eine durch die Erfordernisse bestimmte Kontaktlänge auf, die sich als Summe aus der Stärke einer jeweils zu durchdringenden Trägerschicht und aus ca. 90% der Stärke der elektrisch leitenden Faserbahn ergibt, wobei jeder Kontaktstift eine konisch gestaltete Spitze aufweist, deren Länge die Stärke der leitenden Faserbahn angepaßt ist.The conductor strip consists of an electrically well conductive Material, in particular from a copper foil and the elek trical contact between the contact pins and the conductor strip is formed by necking in the copper foil. The Contact pins consist of a cylindrical shaft and a conical tip through which the electrical contact to the Fibers of the fibrous web is produced. The ladder band each Power supply element is with a connection contact provided, via which an electrical connection to a Power supply device can be manufactured. The Contact pins have one determined by the requirements Contact length, which is the sum of the strength of one each to be penetrated carrier layer and from about 90% of the Strength of the electrically conductive fiber web results, with each Contact pin has a conically shaped tip, the Length the thickness of the conductive fiber web is adjusted.

Dieses Niederspannungs-Stromversorgungselement zur Stromver sorgung eines elektrisch leitenden, aus mindestens einer Faserbahn bestehenden Flächengebildes ist an gegenüberliegen den Seiten der Faserbahn mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Stromversorgungselementen, die mit einer Energiequelle in Verbindung stehen, versehen. Durch das erfindungsgemäß ge staltete Stromversorgungselement ist eine Elektroenergieüber tragung mit einer hohen elektrischen Leistung von demselben auf eine elektrisch leitende Faserbahn mit gleichmäßiger Strom verteilung möglich.This low voltage power supply element for Stromver supply of an electrically conductive, from at least one The fibrous web of the existing fabric is opposite the sides of the fiber web with those designed according to the invention Power supplies with an energy source in Connect, provide. By the ge according to the invention designed power supply element is an electrical energy with a high electrical power from the same an electrically conductive fiber web with a uniform current distribution possible.

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be based on an embodiment are explained in more detail. In the accompanying drawing:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäß ausge stalteten Niederspannungs-Stromversorgungs elementes, Fig. 1 is a side view of the inventively stalteten low-voltage power supply element,

Fig. 2 einen Schnitt A-A nach Fig. 1, Fig. 2 shows a section AA of Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht auf die Unterseite des mit einem elektrischen Leitermaterial beschichteten Kon taktträgers, Fig. 3 is a view of the underside of the coated with an electrical conductor material Kon balance carrier,

Fig. 4 eine Ausbildung eines Kontaktstiftes in einem vergrößerten Maßstab, Fig. 4 is a formation of a contact pin on an enlarged scale,

Fig. 5 das erfindungsgemäß gestaltete Niederspannungs versorgungselement in einer an eine elektrisch leitende Faserbahn angebrachten Einbaulage. Fig. 5 shows the low-voltage supply element designed according to the invention in an installed position on an electrically conductive fiber web.

Ein Niederspannungs-Stromversorgungselement als Bestandteil einer Stromversorgungseinrichtung zur Übertragung eines hohen Gesamt-Stromes auf ein Flächengebilde, das aus einer aus einem elektrisch leitenden nichtmetallischen Werkstoff gebildeten Faserbahn mit einer geordneten oder nicht geordneten Faser anordnung besteht, ist als ein streifenförmiger Kontaktträger 1, bestehend aus einem faserbewehrten, flexiblen Dielektrikum ausgebildet. Dieser Kontaktträger 1 ist mit einer Vielzahl von je eine konisch ausgebildete Spitze 2 aufweisenden nadel förmigen Kontaktstiften 3 versehen, die sich senkrecht zur Oberfläche 4 des Kontaktträgers 1 erstrecken und einen Durch messer von ca. 0.3 bis 1,6 mm aufweisen. Die Kontaktstifte 3 sind in dem Kontaktträger 1 fest verankert. Auf seiner Unter seite 5 ist der Kontaktträger 1 mit einem elektrischen Leiter band 6, das vorwiegend aus einer Kupferfolie besteht, belegt. Die Kontaktstifte 3 sind auf der Unterseite 5 des Kontakt trägers 1 mit dem Leiterband 6 durch Formschluß über Aufhal sungen elektrisch leitend verbunden. Paarweise sind die Kon taktstifte 3 über einen U-Bogen 7 zu einer Kontaktstifteinheit 8 zusammengefaßt. Damit ist gesichert, daß einerseits ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Leiterband 6 und den Kontaktstiften 3 besteht. Andererseits wird durch diese paarweise Zusammenführung von zwei Kontaktstiften 3 über einen U-Bogen 7 zu einer Kontaktstifteinheit 8 die Stabilität der Kontaktstifte 3 im Kontaktträger 1 erhöht. Die Kontaktstifte 3 bestehen aus einem zylindrischen Schaft 9 und einer sich daran anschließenden, konisch verlaufenden Spitze 2. Die Kontakt stifte 3 haben eine Länge, die sich zusammensetzt aus der Summe der Stärke einer jeweils bis zur elektrisch leitenden Schicht zu durchdringenden Trägerschicht 10 und zu 90% aus der Stärke der elektrischen Leiterbahn 11. Die konisch verlaufende Spitze 2 des Kontaktstiftes 3 sichert einen immer eintretenden Kontakt zwischen dem Kontaktstift 3 und den nicht dargestellten Fasern der Faserbahn 11, da die konisch verlaufende Spitze 2 die Fasern in der Faserbahn 11 auseinandertreibt. Mit der damit aufgewendeten, zwar geringfügigen Aufkeilkraft pressen sich die aus ihrer ursprünglichen Lage verdrängten Fasern der Faserbahn 11 gegen den Kontaktstift 3, d. h. gegen die konisch verlaufende Spitze desselben und es stellt sich eine formschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Fasern und den nadelförmigen Kontaktstiften 3 ein, wodurch eine bezweckte Kontaktwirkung eintritt. Der bandförmige Kontaktträger 1 weist eine Breite von ca. 13 bis 14 mm auf. Je nach den Erforder nissen der Leistungsübertragung kann diese Breite auch ein Vielfaches davon betragen. Der Kontaktträger 1 ist pro cm seiner Länge mit 9 Stück nadelförmigen Kontaktstiften 3 oder mit einem Vielfachen davon entsprechend der Breite des Kon taktträgers 1 bestückt.A low-voltage power supply element as part of a power supply device for transmitting a high total current to a flat structure, which consists of a fiber web formed from an electrically conductive non-metallic material with an ordered or non-ordered fiber arrangement, is as a strip-shaped contact carrier 1 , consisting of a fiber-reinforced, flexible dielectric. This contact carrier 1 is provided with a multiplicity of needle-shaped contact pins 3 each having a conically shaped tip 2 , which extend perpendicular to the surface 4 of the contact carrier 1 and have a diameter of approximately 0.3 to 1.6 mm. The contact pins 3 are firmly anchored in the contact carrier 1 . On its underside 5 , the contact carrier 1 with an electrical conductor band 6 , which consists mainly of a copper foil, is occupied. The contact pins 3 are on the underside 5 of the contact carrier 1 with the conductor strip 6 by positive locking on Aufhal solutions electrically connected. In pairs, the con tact pins 3 are combined via a U-arm 7 to form a contact pin unit 8 . This ensures that, on the one hand, there is good electrical contact between the conductor strip 6 and the contact pins 3 . On the other hand, this pairing of two contact pins 3 via a U-bend 7 to a contact pin unit 8 increases the stability of the contact pins 3 in the contact carrier 1 . The contact pins 3 consist of a cylindrical shaft 9 and an adjoining, tapered tip 2 . The contact pins 3 have a length that is composed of the sum of the thickness of a carrier layer 10 to be penetrated in each case up to the electrically conductive layer and 90% of the thickness of the electrical conductor track 11 . The tapered tip 2 of the contact pin 3 ensures that there is always contact between the contact pin 3 and the fibers of the fiber web 11 , not shown, since the tapered tip 2 drives the fibers in the fiber web 11 apart. With the wedge force exerted thereby, although slight, the fibers of the fibrous web 11 , which are displaced from their original position, press against the contact pin 3 , ie against the conical tip thereof, and a positive connection is established between the individual fibers and the needle-shaped contact pins 3 . whereby a purposeful contact effect occurs. The band-shaped contact carrier 1 has a width of approximately 13 to 14 mm. Depending on the requirements of the power transmission, this width can also be a multiple thereof. The contact carrier 1 is per cm of its length with 9 pieces of needle-shaped contact pins 3 or a multiple thereof according to the width of the contact carrier 1 Kon.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Stromversorgungselement ist mit einer Anschlußklemme 12 versehen. Jeweils zwei dieser Stromversorgungselemente sind an entgegengesetzt liegenden Seiten einer Faserbahn eines elektrisch leitenden Flächen gebildes angeordnet und mit einer Stromversorgungseinrichtung verbunden.The power supply element designed according to the invention is provided with a connection terminal 12 . Two of these power supply elements are arranged on opposite sides of a fiber web of an electrically conductive surface and are connected to a power supply device.

BezugszeichenlisteReference list

1 Kontaktträger
2 Spitze
3 Kontaktstift
4 Oberfläche
5 Unterseite
6 Leiterband
7 U-Bogen
8 Kontaktstifteinheit
9 Schaft
10 Trägerschicht
11 Faserbahn
12 Anschlußkontakt. 1 contact carrier
2 tip
3 contact pin
4 surface
5 bottom
6 ladder tape
7 U-bends
8 contact pin unit
9 shaft
10 carrier layer
11 fiber web
12 connection contact.

Claims

1. Low-voltage power supply element for the transmission of a high total current in the low-voltage range on a sheet which consists of a fiber web formed from an electrically conductive non-metallic material with an ordered or non-ordered fiber arrangement, this fiber web having at least one dielectric Carrier layer or arranged between two dielectric carrier layers and mechanically connected to them, characterized in that a band-shaped contact carrier ( 1 ) is provided which is provided on one side with a plurality of needle-shaped contact pins ( 3 ) which are located on one side of the contact carrier ( 1 ) extend on one side perpendicular to the surface ( 4 ) of the same, are guided through the contact carrier ( 1 ) and are electrically conductively connected to one another on the underside ( 5 ).

2. Low-voltage power supply element according to claim 1, characterized in that the band-shaped contact carrier ( 1 ) consists of a metal fabric with a mesh density of approximately 1 mm or of a metal fleece.

3. Low-voltage power supply element according to claim 1, characterized in that the band-shaped contact carrier ( 1 ) consists of a fiber-reinforced polymer with a material thickness of 0.3 mm to 10 mm, preferably 1 to 4 mm.

4. Low-voltage power supply element according to claim 1 and 3, characterized in that the band-shaped contact carrier ( 1 ) consisting of a fiber-reinforced polymer is coated or coated on one side with an electrical conductor strip ( 6 ).

5. Low-voltage power supply element according to claim 1 and 4, characterized in that the contact pins ( 3 ) are combined in pairs U-shaped and in the U-bend ( 7 ) are electrically conductive with the conductor strip ( 6 ) in connection.

6. Low-voltage power supply element according to claim 1 to 5, characterized in that the contact pins ( 3 ) consist of a cylindrical shaft ( 9 ) and a conical tip ( 2 ).

7. Low-voltage power supply element according to claim 1 and 4, characterized in that the conductor strip ( 6 ) with a connection contact ( 12 ) is seen ver.

8. Low-voltage power supply element, according to claim 1 to 7, characterized in that the contact pins ( 3 ) have a contact length which is the sum of the thickness of each carrier layer to be penetrated ( 10 ) and approximately 90% of the thickness of the elec trical conductive fiber web ( 11 ) corresponds.

9. Low-voltage power supply element according to claim 1 to 8, characterized in that the contact pin ( 3 ) has a conically shaped tip ( 2 ) whose length corresponds at least to the thickness of the conductive fiber web ( 11 ).

10. Low-voltage power supply element according to claim 1 to 9, characterized in that for the power supply of an electrically conductive, min least one fibrous web ( 11 ) existing fabric on opposite sides of the fibrous web ( 11 ) power supply elements that are connected to an energy source in Ver , are provided.

11. Low-voltage power supply element according to claim 1 to 10, characterized in that the contact pins ( 3 ) have a metallic surface finishing made of an electrically highly conductive material, mainly silver, gold or copper.

12. Low-voltage power supply element according to claim 1 to 11, characterized in that the conductor strip ( 6 ) consists of a copper foil and the electrical contact between the contact pins ( 3 ) is formed by necking in the copper foil.

13. Low-voltage power supply element according to claim 1 to 12, characterized in that the needle-shaped contact pins ( 3 ) predominantly have a diameter of approximately 0.3 to 1.6 mm.

14. Low-voltage power supply element according to claim 1 to 13, characterized in that the band-shaped contact carrier ( 1 ) has a width of approximately 13 mm or a multiple thereof and this per cm length with at least 9 pieces of needle-shaped contact pins ( 3 ) or one Multiples of it are equipped according to the width of the contact carrier ( 1 ).