AT15413U1 - Dämmelement - Google Patents

Abstract

Dämmelement, aufweisend eine Innenlage (2) mit einem textilen Gebilde, und eine Außenlage (1) aus einer Metallfolie, wobei umlaufend ein Keder (3), der ganz oder teilweise aus Metall besteht, an der Innenlage (2) mittels Nähen befestigt ist und mit der Außenlage (1) durch Schweißen (4) verbunden ist.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Dämmelement, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung insbesondere für die Heißteile von Verbrennungsmotoren, beispielsweise deren Abgassysteme.

[0002] Verbrennungsmotoren und damit verbundene Komponenten, wie beispielsweise Abgasrohre oder auch Turbolader haben im Vollbetrieb eine Oberflächentemperatur von mehreren 100 Grad. Dies führt in den häufig gekapselten Motorräumen zu einem Wärmestau, der verschiedene Probleme mit sich bringt, beispielsweise müssen temperaturempfindliche Bauteile geschützt werden, Arbeitsschutzverordnungen, die häufig eine Obergrenze der Oberflächentemperatur vorsehen, müssen eingehalten werden und nicht zuletzt muss ein Entzünden von brennbaren Schmierstoffen verhindert werden.

[0003] Früher erfolgte zur Dämmung der Bauteile ein Umwickeln mit einem Glasgewebeband, möglicherweise zusätzlichen Dämmstoffstreifen und einer Überwicklung aus Silikon- oder Aluminiumband. Mit derartigen Dämmungen können jedoch die Anforderungen von modernen Arbeitsschutzverordnungen oder auch Abgasnormen nicht eingehalten werden.

[0004] So bedingen die immer weiter steigenden Anforderungen an die Abgasnachbehandlung durch härtere Abgasverordnungen eine möglichst hohe Wärmeerhaltung bzw. -Speicherung im Abgasnachbehandlungssystem. Um diese zu erreichen, ist eine Dämmung der vom Motor zur Nachbehandlungsanlage führenden Rohre bzw. Leitungen notwendig, um den Wärmeverlust zwischen Abgasnachbehandlungssystem und Motor zu vermindern.

[0005] Prinzipiell sind Dämmelemente bekannt, die aus einem Dämmstoff, wie beispielsweise einer Fasermatte und einer Kaschierung bestehen. Die Kaschierung bildet die Außenfläche des Dämmelements, wobei häufig eine Metallfolie zum Einsatz kommt. Durch diese Kaschierung wird verhindert, dass Flüssigkeiten (z.B. Motoröl) in den Dämmstoff eindringen und dessen Wirkung mindern bzw. sich darin entzünden. Die Installation einer derartigen Dämmung erfolgt durch Ummantelung der Bauteile mit Dämmstoff und dem anschließenden Aufbringen einer Metallfolie, zumeist einer Edelstahlfolie. Diese wird überlappend aufgebracht und mittels Schweißen, Pressen oder Umlegen verbunden. Nachteilig kann die Dämmung so für eine Revision der Bauteile oder auch eine Reparatur nicht ohne weiteres entfernt werden.

[0006] Diese Art der Dämmung wird häufig als Integraldämmung bezeichnet. Zumeist wird die Dämmung vor der Montage der Bauteile im Betrieb des Herstellers der Dämmung vorgenommen, was eine deutliche Zunahme der erforderlichen Transportwege zur Folge hat. Zudem ist es so auch unmöglich, Verbindungselemente wie Flansche u. ä. mit zu dämmen. Nicht zuletzt muss die Dämmung für eine Reparatur bzw. einen Austausch der gedämmten Teile zerstört werden. Ein derartiges Dämmelement, bei dem die kaschierende Edelstahlfolie mit der innenliegenden Dämmmatte mittels Kleben verbunden ist, wird in der EP 1 828 665 A1 vorgestellt.

[0007] Alternativ werden sogenannte textile Isolierungen angeboten, die auch für komplizierte Rohrverläufe verwendbar sind. Dabei handelt es sich um einen textilen Mantel, der die zu isolierenden Bauteile umhüllt. Dabei ist die Umhüllung für Rohre in Längsrichtung im Überlappungsbereich mittels Haken-/ Drahtverbindung oder auch Klett- und/oder Druckknopfverbindungen verschließbar. Vorteilhaft können die textilen Isolierungen so problemlos zu Reparatur und Revisionszwecken entfernt und anschließend wieder montiert werden. Die textilen Isolierungen haben in der Regel einen Sandwichaufbau, ein hochtemperaturbeständiges Glasgewebe bildet die Innenlage, ein Silikon-, aluminium- oder teflonbeschichtetes Glasgewebe die Außenlage und dazwischen ist ein Dämmstoff, beispielsweise in Form einer Fasermatte, angeordnet. Die Beschichtung der Außenlage gewährleistet eine weitestgehende Flüssigkeitsdichtheit. Nachteilig verliert eine Silikon- oder Teflonbeschichtung aufgrund des niedrigen Schmelzpunktes von ca. 250°C ab dieser Temperatur die Dichtheit gegenüber Öl oder Wasser. Auch werden durch das Vernähen der Außenlage weitere Undichtigkeiten eingebracht.

[0008] Vorteilhaft sind textile Isolierungen auch in Kleinserien gut herstellbar und können auch erst nach Fertigstellung der zu isolierenden Anlage installiert werden. Vorteilhaft ist es so, im Gegensatz zu Integraldämmungen, auch mögliche Zwischenbauteile, wie Flansche u. ä. oder auch flexible Bauteile wie Kompensatoren, Bälge oder Flexschläuche mit zu dämmen.

[0009] Um die Vorteile beider Lösungen zu verbinden, wird in der DE 20 2005 015 340 U1 vorgeschlagen als Außenmaterial eine flexible und/oder mikrostrukturierte Metallfolie auszufüh-ren und die Ränder dieser Metallfolien über eine Rollenelektrode zu einem schlauchförmigen Dämmelement zu verschweißen. Nachteilig ist, dass diese Schweißverbindung nicht lösbar ist, so dass auch hier eine Revision bzw. ein Austausch der isolierten Teile nur durch Zerstörung des Dämmelementes möglich ist. Zudem wird der Sandwichverbund nur an den Rändern gehalten, so dass sich insbesondere bei großen Rohrdurchmessern Falten bilden können, was die Isolationswirkung negativ beeinflusst.

[0010] Nicht zuletzt wird in der EP 1 718 895 B1 eine Isolierung vorgeschlagen, die eine Außenhaut aus einer Metallfolie aufweist und aus Draht hergestelltes Flachmaterial sich über die Innenseite und die Verbindungsseiten erstreckt und mit einer Schweißverbindung mit der Außenhaut verbunden ist. Nachteilig ist das textile Flachmaterial sehr kostenintensiv und auch aufwendig zu formen, um eine Umhüllung von Verbindungsflächen und Innenfläche zu gewährleisten.

[0011] Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist, ein Dämmelement sowie ein aus diesem Material gefertigtes Dämmelement anzugeben, was die oben genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.

[0012] Das erfindungsgemäße Dämmelement hat eine Innenlage, aufweisend ein textiles Gebilde. Dieses ist bevorzugt ein Glasfasergewebe, ein Silikatgewebe oder ein Mischgewebe. Als Außenlage hat das Dämmelement eine Metallfolie. An der Innenlage ist umlaufend (also entlang des Umfanges) an der Innenlage ein Keder mittels Nähen befestigt. Der Keder besteht dabei ganz oder teilweise aus Metall und ist der Außenlage durch Schweißen verbunden.

[0013] Bevorzugt hat die Innenlage einen Steg, der die umlaufenden Stirnseiten des Dämmelementes abdeckt. Dieser Steg ist mit dem Teil der Innenlage, der die Innenseite abdeckt mittels Nähen verbunden. Vorteilhaft kann so auch in den Randbereichen des Dämmelementes ein definiertes Volumen zur Aufnahme einer Dämmschicht geschaffen werden. Für Dämmschichten mit einer Dicke von unter 15 mm ist ein Steg zumeist nicht notwendig. Der Keder ist bei Vorliegen eines Steges bevorzugt am Steg mittels Nähen befestigt. Vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Dämmelement kostengünstig hergestellt werden und ist durch Verwendung der textilen Innenlage sehr flexibel und dabei aber nach Außen durch die Metallfolie weitestgehend flüssigkeits- und gasdicht verschlossen. Weiterhin vorteilhaft kann weitestgehend Nähen als Verbindungsmethode angewendet werden, die sicher, kostengünstig und in industriellem Maßstab sehr gut durchführbar ist.

[0014] Der Keder ist bevorzugt eine Metallfolie oder ein textiles Gebilde, das zumindest teilweise aus Metall besteht, um die Schweißbarkeit zu gewährleisten. Als textiles Gebilde kommen Drahtgestricke oder -geflechte in Frage oder auch ein Gewebe, in das Metallfäden eingearbeitet sind.

[0015] Bevorzugt hat die Innenlage zusätzlich an Ihrer Innenseite (also der zum ummantelnden Maschinenteil gerichteten Seite) eine gitterartige Metallstruktur, insbesondere ein Edelstahlgestrick. Dieses nimmt vorteilhaft Schwingungen auf und reduziert den Kontakt der Innenlage zum ummantelten Bauteil, wodurch der Verschleiß der Innenlage aufgrund schwingungsbedingter Reibung minimiert werden kann. Die gitterartige Metallstruktur ist dabei bevorzugt dreidimensional ausgebildet, also weist eine relevante Dicke auf, um Schwingungen aufzunehmen. Um diese Aufgabenstellung zu erfüllen, ist eine grobe Maschenweite von mehreren Millimetern geeignet, welche jedoch als alleinige Innenschicht zu durchlässig wäre. Bevorzugt hat die gitterartige Metallstruktur eine Maschenweite von 2 mm -10 mm, besonders bevorzugt zwischen 5 mm und 9 mm. Der Drahtdurchmesser der gitterartigen Metallstruktur liegt bevorzugt zwischen 0,1 mm und 0,4 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,2 mm und 0,35 mm.

[0016] Bevorzugt ist die Innenlage eine Gewebeschicht. Bevorzugte Materialien für die Innenlage sind E-Glas-Fasern, ECR-Glasfasern, Silikatfasern oder auch ein Verbund der genannten Materialien.

[0017] Besonders bevorzugt ist die gitterartige Metallstruktur auf der Innenlage fixiert, beispielsweise aufgenäht. Weiterhin bevorzugt ist die gitterartige Metallstruktur umlaufend an der Außenkante auf der Gewebeschicht vernäht. Vorteilhaft sind diese Lagen so gegen ein Verrutschen gesichert und absorbieren so auch einen Teil des möglichen mechanischen Abriebs der ersten Schicht, aufkommend durch Vibrationen und Schwingungen des gedämmten Bauteils.

[0018] Weiterhin bevorzugt ist die Außenlage eine Aluminium- oder Edelstahlfolie. Die Folie hat dabei eine Dicke zwischen 30 pm und 80 pm, besonders bevorzugt zwischen 40 pm und 60 pm. Vorteilhaft ist diese vollständig gas- und flüssigkeitsdicht. Besonders bevorzugt ist die Edelstahlfolie strukturiert, also weist im Querschnitt eine Mäanderform auf, die eine Dehnbarkeit gewährleistet. Vorteilhaft kann die Edelstahlfolie sich so sehr gut an die zu ummantelnde Geometrie anpassen.

[0019] Zudem bevorzugt ist zwischen Innenlage und Außenlage eine Dämmschicht angeordnet. Diese kann ein oder mehrlagig ausgeführt sein und besteht bevorzugt aus mindestens einer Fasermatte aus E-Glas-, ECR-Glas-, Silikat-, Calcium-Silikat oder auch Mineralfasern, wobei die Materialauswahl von den Anforderungen an das Dämmelement abhängt. Die Dicke der Dämmschicht ist abhängig von den konkreten Anforderungen und liegt bevorzugt zwischen 5 mm und 100 mm. Vorteilhaft verbessert die Dämmschicht die thermische und akustische Trennung erheblich.

[0020] Das erfindungsgemäße Dämmelement hat an den überlappenden oder zu verbindenden Rändern Verbindungselemente. Diese können nur in der Außenlage verankert sein oder auch den Aufbau des Dämmelementes teilweise oder vollständig durchdringen. Vorteilhaft erfolgt jedoch die Befestigung nur in der Außenlage, da so die Verbindungselemente nur mit der Dämmschicht und nicht mit dem heißen Maschinenteil in Verbindung kommen und so nicht so heiß werden, und so Wärmebrücken (sogenannte „hotspots“) und Entzündungsquellen verhindert werden können.

[0021] Bevorzugt kommen hier Verbindungshaken, Druckknöpfe, Zugknöpfe, ein Klett- oder Flauschband bzw. ein metallisches Klettband oder auch Ankerband zum Einsatz. Die Auswahl ist von der zu ummantelnden Anlage und deren Eigenschaften abhängig. Vorteilhaft sind die Verbindungselemente lös- und wieder verschließbar.

[0022] Bevorzugt ist die Außenlage als Knickzugabe (Umfangszugabe) in Krümmungsrichtung der Ummantelung größer ausgeführt als die Innenlage.

[0023] Vorteilhaft ist ein erfindungsgemäßes Dämmelement von außen weitestgehend vollständig flüssigkeits- und gasdicht, insbesondere, da auf ein Durchnähen oder eine Verheftung der Außenlage verzichtet wird. Die Dämmelemente können einfach nach Installation der zu dämmenden Maschine montiert werden, der Transport zum Dämmhersteller kann kostenmindernd entfallen. Problemlos können zudem auch Verbindungselemente wie Flansche und flexible Bereiche mitgedämmt werden. Nicht zuletzt ist es aufgrund der lösbaren Verbindungselemente auch möglich, die Dämmung zu Revisions- oder Reparaturzwecken zeitweilig zu entfernen. Besonders vorteilhaft sind die erfindungsgemäßen Dämmelemente einfach und kostengünstig herzustellen und dabei an konkrete Anlagen anzupassen, sie stellen vorteilhaft einen um die Dicke der Dämmschicht aufgedickten Anlagenverlauf dar.

[0024] Weiterhin bevorzugt hat das Dämmelement eine Überlappungslasche. In diesem Bereich ist keine Dämmschicht vorhanden, so dass die Überlappungslasche beim Umschließen des Bauteils sich mit dem anderen Ende des Dämmelementes überlappen kann. Bevorzugt sind Befestigungselemente an der Überlappungslasche angeordnet. Durch die Überlappung wird die Dichtheit der Außenlage deutlich gesteigert.

[0025] Weiterhin bevorzugt sind alle eingesetzten Metalle sogenannte NE-Metalle, und somit korrosionsfrei, nicht magnetisch und untereinander chemisch neutral.

[0026] Oben beschriebenes Dämmelement wird bevorzugt durch ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten hergestellt: [0027] In einem Schritt a) erfolgt das Übereinanderlegen von Innenlage, Außenlage und ggf. der Dämmschicht. Die Innenlage umfasst dabei gegebenenfalls einen Steg, der mittels Nähen befestigt ist, und ein Keder ist wiederum an der Innenlage bzw. dem Steg angenäht. Die Materialien können dabei schon aneinander fixiert sein, beispielsweise können ein Metallgestrick als Innenlage und eine sich daran anschließende Gewebeschicht und Dämmschicht miteinander vernäht sein. Bevorzugt sind die Außenkanten von Innenlage und Außenlage umgeschlagen und gegebenenfalls ist diese Umschlagung fixiert. Bei Dämmschichtdicken von mehr als 15 mm erhält das Dämmelement bevorzugt umlaufend, also an den Stirnseiten bzw. im Stoßkantenbereich einen Steg, welcher aus einem zumindest teilweise metallischen textilen Gebilde oder einer Metallfolie besteht und in der Regel eine Breite aufweist, die der Dicke der Dämmschicht entspricht. Dieser Steg ist mit der Innenlage mittels Nähen verbunden, und an den Außenkanten umgeschlagen. Bevorzugt wird an der Innenlage oder am Steg umlaufend ein Keder beispielsweise aus einer Metallfolie oder einem Drahtgestrick befestigt. Die Befestigung erfolgt mittels Vernähen. Dieser Keder dient als Trägerfläche für die Außenlage.

[0028] In einem weiteren Schritt b) erfolgt ein linienförmiges Verschweißen in bestimmten Abständen von Innenlage und Außenlage durch Widerstandsschweißen. Bevorzugt wird dabei die Außenlage um den Keder gelegt und verschweißt oder durch aufeinanderpressen verschweißt. Vorteilhaft ist so das Dämmelement an seinen Außenkanten flüssigkeitsdicht geschlossen. Das Widerstandsschweißgerät hat dabei bevorzugt einen Rollennahtschweißkopf. Vorteilhaft ermöglicht dieser ein sicheres und schnelles Verschweißen von Innen- und Außenlage.

[0029] Anschließend können an den Randbereichen Verbindungselemente angeordnet werden, die eine Befestigung der überlappenden Bereiche bei der Ummantelung ermöglichen.

[0030] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur erläutert. Dabei zeigt die Figur 1 den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Dämmelementes.

[0031] Das erfindungsgemäße Dämmelement hat eine Außenlage 1, gebildet durch eine Edelstahlfolie mit einer Dicke von 50 pm. Innenseitig hat das Dämmelement eine Innenlage 2, bestehend aus einer Gewebeschicht aus E-Glas-Fasern. Umlaufend umfasst die Innenlage 1 einen Steg 21, der umlaufend mittels Nähen verbunden ist und aus dem gleichen Material besteht. Am Steg 21 ist ein Keder 3 mittels Nähen verbunden. Mittels einer Verschweißung 4 sind Keder 3 und Außenlage 1 verbunden. Dabei ist die Außenlage 1 um den Keder 3 gefaltet und dann verschweißt. Die Verschweißung 4 wurde dabei mittels eines Rollennahtschweißkopfes durchgeführt.

[0032] Zwischen Außen- und Innenlage ist eine Dämmschicht 7 eine Dicke aufweisend, die abhängig von den Anforderungen und baulichen Gegebenheiten ist, angeordnet, gebildet durch eine Fasermatte aus E-Glas-Fasern.

[0033] An einer Außenseite hat das Dämmelement eine Überlappungslasche 5. Diese ist durch das Umschlagen der Außenlage 1 gebildet. In der Überlappungslasche 5 und auf der gegenüberliegenden Seite des Dämmelementes, der unteren in der Außenlage 1 sind Verbindungselemente 6 in Form von Zugknöpfen angeordnet.

[0034] Im Überlappungsbereich wird an der unteren überlappenden Lage 51 das Unterteil eines Zugknopfes nur in der Außenlage 1 befestigt. In der Überlappungslasche 5 durchdringt der Zugknopf den gesamten Aufbau der Überlappungslasche 5.

[0035] Für die Überlappungslasche 5 wird die Umfangslänge der äußeren Metallfolie (der Außenlage 1), die sich aus der Abwicklung des aufgepolsterten Bauteils ergibt, um die Länge der Überlappungslasche 5 und einer Knickzugabe (um die scharfen Schnittkanten abzurunden), die nach innen geschlagen wird, verlängert.

[0036] Zwecks Fixierung der Dämmschicht 7 ist diese in Abständen mit der Innenlage 2 über Nähte 8 verbunden. BEZUGSZEICHENLISTE: 1 Außenlage 2 Innenlage 21 Steg 3 Keder 4 Verschweißung 5 Überlappungslasche 51 Unterer Überlappungsbereich 6 Verbindungselemente 7 Dämmschicht 8 Naht

Claims (18)

1. Ansprüche

   1. Dämmelement, aufweisend eine Innenlage (2) mit einem textilen Gebilde, und eine Außenlage (1) aus einer Metallfolie, wobei umlaufend ein Keder (3), der ganz oder teilweise aus Metall besteht, an der Innenlage (2) mittels Nähen befestigt ist und mit der Außenlage (1) durch Schweißen (4) verbunden ist.
2. 2. Dämmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlage (2) einen Steg (21) umfasst, der die Stirnseiten des Dämmelementes abdeckt und durch Nähen an dem anderen Teil der Innenlage (2) befestigt ist und der Keder (3) mittels Nähen am Steg (3) befestigt ist.
3. 3. Dämmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Keder (3) auch die Stirnseiten des Dämmelementes abdeckt.
4. 4. Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlage (2) ein textiles Gebilde, insbesondere ein Glas- oder Silikatfasergewebe ist.
5. 5. Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Keder (3) eine Metallfolie, ein textiles Gebilde aus Draht oder ein Glasfasergewebe mit eingearbeiteten Metallfäden ist.
6. 6. Dämmelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlage (2) auf ihrer zum zu dämmenden Maschinenteil gerichteten Innenseite ein metallisches Drahtgestrick oder -geflecht aufweist.
7. 7. Dämmelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Drahtgestrick oder -geflecht auf der Innenlage (2) fixiert ist.
8. 8. Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenlage (1) eine Edelstahl- oder Aluminiumfolie ist.
9. 9. Dämmelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelstahl- oder Aluminiumfolie strukturiert ist.
10. 10. Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenlage (2) und Außenlage (1) eine ein- oder mehrlagige Dämmschicht (7) angeordnet ist.
11. 11. Dämmelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmschicht (7) mindestens eine Fasermatte ist.
12. 12. Dämmelement aus Dämmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an den überlappenden, zu verbindenden Rändern Verbindungselemente (6) angeordnet sind.
13. 13. Dämmelemente nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (6) Druckknöpfe, metallisches Klettband, Verbindungshaken oder Ziehknöpfe sind.
14. 14. Dämmelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlappungslasche (5) aufweist.
15. 15. Verfahren zur Herstellung eines Dämmelements nach einem der vorangehenden Ansprüche, aufweisend folgende Verfahrensschritte: a) Übereinanderlegen von Innenlage (2), Außenlage (1) und ggf. der Dämmschicht (7), b) linienförmiges Verschweißen von Innenlage (2) und Außenlage (1) durch Widerstandsschweißen.
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenlage (2) ein Metallgestrick ist und die Außenkanten von Innenlage (2) und Außenlage (1) umgeschlagen sind.
17. 17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das in Schritt b) verwendete Widerstandsschweißgerät einen Rollennahtschweißkopf aufweist.
18. 18. Verwendung eines Dämmelements nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Dämmen von Motorenheißteilen oder Abgasanlagen.