Die Technik einer Reifenheizdecke
Im Jahre 2006 bin ich meine erste wirkliche Rennserie (FG Cup) gefahren und zwar in der Gruppe Racetruck. Dabei war sehr schnell offensichtlich, daß diejenigen, die Reifenheizungen besaßen, in den Vorläufen und im Rennen, zumindest am Anfang erheblich schneller waren als ich.
Ich habe mich dann im Winter mit Heizdecken auseinandergesetzt, da zu dem Zeitpunkt für Trucks keine Heizdecken verfügbar waren.

Also zum grossen C. und Heizdraht gekauft und getestet. Der erste Prototyp war nicht schlecht, aber ich war nicht wirklich damit zufrieden. Dann bin ich durch Zufall auf die Seite eines Heizdeckenherstellers für Rennmotorräder
KLS gestoßen.

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Hier habe ich die ersten Hinweise auf Kohlefasern und gleichzeitig ebenso die Nachteile von Heizdrähten aus Konstantan gefunden
Konstantan Draht ist eine Kupfer-Nickel Legierung der Firma Thyssen der über einen sehr großen Temperaturbereich einen nur langsam ansteigenden spezifischen Widerstand besitzt. Dadurch ist er als Heizdraht prinzipiell sehr gut geeignet. Der Draht ist allerdings sehr dünn, was bedeutet, daß er bei Kontaktheizungen, wie bei unseren Reifen eine sehr hohe Energie auf eine kleine Fläche abgibt. Dadurch steigen die Temperaturen in seiner Umgebung stark an, bevor sie sich im Reifen verteilen. Da Gummi ein schlechter Wärmeleiter ist, nehmen Hersteller von Heizdecken aus Konstantan Draht, meist 3 - 4 Wicklungen, um den Reifen überhaupt auf Betriebstemperatur zu bringen. Dabei wird die Kontaktwärme vom Draht mit Temperaturen von 90 - 120ºC direkt auf das Gummi gebracht. Die Folge ist, daß das Gummi an den überhitzten Stellen den Weichmacher ausgast und aushärtet. Statt mehr Grip zu bekommen verliert man ihn durch die Überhitzung.
Kohlefaser Eine Kohlenstoff-Faser hat einen Durchmesser von etwa 5-8 Mikrometer. Üblicherweise werden 1000 bis 24.000 Einzelfasern (Filamente) zu einem Bündel (Roving) zusammengefasst, das auf Spulen gewickelt wird.
Carbonfasern sind elektrisch und thermisch sehr gut leitfähig. Sie haben in Längsrichtung einen negativen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Bei Erwärmung werden sie deswegen kürzer und dicker.
Damit ist schon ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem Konstantan Draht genannt. Durch den höheren Widerstand werden mehr Fasern zu einer Heizwicklung zusammengefasst. Im Vergleich zum Draht (ø 0,2mm) liegt die Faser flächig, mit einer Breite bis zu 14mm auf dem Reifen auf und das in 3 Wicklungen, d.h. 2/3 der Reifenoberfläche werden direkt beheizt. Da die vergleichbare Energie über eine wesentlich größere Fläche abgegeben wird, liegt die Fasertemperatur deutlich niedriger, als die des Konstantandrahtes (<60ºC) Der Reifen wird geschont, da eine gleichmäßigere Erwärmung stattfindet. Eine Überhitzung findet nicht statt.
Ich verweise hier noch einmal auf eine weitere Seite von
KLS
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Dimensionierung und Auslegung
Die Dimensionierung einer Heizdecke ist eine zeitaufwändige Sache, da jeder einzelne Versuch eine komplette Heizperiode bis zu 60 Minuten umfasst. Das Dilemma dabei, ist der Anspruch des Fahrers, die Reifen in einer relativ kurzen Zeit auf eine akzeptable Temperatur zu bringen und die des Konstrukteurs, die Heizleistung gemäßigt zu halten, da ja nicht immer sicher ist, ob der Fahrer denn nach 15 oder 20 Minuten auf die Bahn kommt. Eine Verzögerung im Vorlauf, 1 oder 2 technische Auszeiten und schon heizt man die Reifen weitere 30 oder mehr Minuten auf. Da die meisten die Heizungen, passiv an 12V mit konstanter Heizleistung betreiben, kann es daher eintreten, daß die Reifen nach 45 Minuten viel zu heiss sind.
Umfrage auf www.1zu5driver.de
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Gut geheizte Reifen nach 15 Minuten, enden nach 45 Minuten oft bei zu hohen Temperaturen. Eine gleichbleibende Temperatur tritt erst dann ein, wenn zwischen zugeführter und Verlustwärme ein Gleichgewicht eingetreten ist.
Hier kommt ein weiteres wichtiges Kriterium ins Spiel die Isolierung. Manche Reifenheizdecken, besitzen keine wirkliche Isolierung der Heizdecke nach aussen. Das bedeutet, daß ein Großteil der Energie nicht in den Reifen geht, wo sie eigentlich hinsoll, sonder sie wird aussen vom Reifen abgestrahlt, man heizt die Umwelt. Wer einmal eine eingeschaltete Heizdecke anpackt wird merken, wieviel Energie verloren geht. Das hilft natürlich bei der vorhin beschriebenen Heizleistung nach 45 Minuten, die Temperatur nach unten zu drücken. Einige Heizer sollen angeblich (ich habe noch keine gemessen) bis zu 2A Strom ziehen ( Meine brauchen 1,3A /16W) das würde bedeuten, daß von Haus aus 8,5W der eingesetzten Energie"verdunsten"
Ich habe daher bei der Entwicklung meiner Heizdecken versucht, alle vorgenannten Kriterien zu berücksichtigen und versucht ein optimales Ergebnis zu erzielen. Dazu gehört eine beherrschbare Heizleistung, eine gute Isolierung, seitlich geschlossene Heizdecken und eine Betriebssicherheit, die eine Stunde Dauerbelastung locker übersteigt. Das Ergebnis findet ihr HIER