Die vorliegende Erfindung betrifft einen schallabsorbierenden Wärmedämmschild mit einer formstabilen Trägerschicht auf welcher eine schallabsorbierende Wärmedämmschicht befestigt ist, welche Wärmedämmschicht auf ihrer der Trägerschicht abgewandten Seite mit einem Schutzbelag versehen ist.
Solche Wärmeschilde finden unter anderem ihre Anwendung in der Automobilindustrie, um beispielsweise die Bodenbleche vor einer übermässigen Erhitzung durch darunterliegende Auspuffrohre zu bewahren. Besonders wichtig sind diese Wärmeschilde bei der heute üblichen Verwendung von Katalysatoren, welche die Temperatur der Abgase und damit auch die Temperatur der Auspuffrohre ganz wesentlich erhöhen. Die bei der Verwendung von Katalysatoren entstehenden stark erhitzten Abgase können sogar dazu führen, dass Verunreinigungen an der Aussenseite der abgaseführenden Leitungen zu brennen anfangen und dabei auch die umliegenden Maschinenteile zerstören. Herkömmliche Wärmeschilde bestehen in der Regel aus einem aus Aluminium gefertigten, doppelwandigen Formteil, welches mit Steinwolle oder Glaswolle gefüllt ist.
Diese Wärmeschilde genügen aber den durch die Verwendung von Katalysatoren erhöhten Anforderungen nicht oder nur sehr ungenügend und erfordern auch ein aufwendiges und teures Herstellungsverfahren.
In diesem Zusammenhang wird deshalb in der DE-U 8 709 034 ein Hitzeschild beschrieben, welcher aus einem Blechformteil mit entweder einem feinvibrösen Schaumstoff oder einer Glasfa sermatte als Isolierschicht besteht. Diese Isoliermaterialien besitzen gute Wärmeisolationseigenschaften und dämpfen darüberhinaus auch den Schall. Beide Ausführungsformen weisen eine genügend hohe Verformbarkeit auf, so dass sie auch bei kompliziert geformten Hitzeschilden einfach hergestellt werden können.
Es hat sich aber gezeigt, dass die Hitzeschilde in dieser Ausführungsform in der Praxis nicht verwendet werden können, da die porösen Isolierschichten sehr schnell verschmutzen resp. Feuchtigkeit aufnehmen und damit ihre wärme- und schallabsorbierenden Eigenschaften verlieren.
In einer besonderen Ausgestaltung des in dieser Schrift beschriebenen Hitzeschildes wird die poröse Isolierschicht mit einer Aluminiumfolie kaschiert. Diese Kaschierung soll das Abstrahlungsverhalten des Hitzeschildes verbessern und schützt das Isoliermaterial vor Verschmutzung und Nässe.
Durch das Aufbringen dieser Folie werden aber die akustischen Dämpfungseigenschaften des Wärmeschildes drastisch verschlechtert, da fast die gesamte Schallenergie von der Folie reflektiert wird und nicht mehr vom Isoliermaterial absorbiert werden kann.
Es ist darum die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen schallabsorbierenden Wärmedämmschild zu schaffen, welcher die Nachteile der bekannten Vorrichtungen nicht aufweist.
Insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, welche sowohl gute wärmedämmende als auch gute schallabsorbierende Eigenschaften hat und gegen ölige Verschmutzungen und Feuchtigkeit geschützt ist.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Wärmedämmschild gelöst, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass der Schutzbelag eine im Oberflächenbereich der Wärmedämmschicht zusammenhängende offenporige und wärmeleitfähige Ablagerung ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Wärmedämmschild eine formstabile Trägerschicht, auf welcher ein wärme- und schalldämmendes Faservlies befestigt ist, welches Faservlies mit einer Feinzink-Billiglegierung schoopisiert ist.
Das mit der aufgespritzten Metallschicht überzogene wärmedämmende Faservlies ist somit gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit geschützt und weist gleichzeitig eine entschieden bessere Schallabsorption auf als die kaschierten Wärmeschilde.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen Wärmeschildes liegt darin, dass durch die grosse Rauhigkeit der Oberfläche vermehrt Turbulenzen in der am Wärmeschild vorbeistreichenden Luft erzeugt werden, und damit die durch Wärmekonvektion abgeführte Wärme erhöht und somit die Wärmeübertragung weiter verringert wird.
Von besonderer Bedeutung ist dabei auch die verfahrenstechnisch einfache Herstellung eines mit einem solchen Schutzbelag versehenen schallabsorbierenden Wärmeschildes, da keine besonderen Massnahmen für die spezielle Ausformung oder Befestigung der Folie getroffen werden müssen.
Weitere bevorzugte Merkmale des erfindungsgemässen Wärmeschildes sind in den Ansprüchen angegeben.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der einzigen Figur näher beschrieben werden.
Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch eine schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemässen Wärmeschildes.
Der in der einzigen Figur dargestellte Wärmeschild 1 umfasst eine formstabile Trägerschicht 4, welche so verformt ist, dass sie dem jeweiligen Verwendungszweck optimal angepasst ist und ohne Schwierigkeiten in der unmittelbaren Nähe einer Wärmequelle 5 montiert werden kann. Üblicherweise besteht dieses Formteil aus einem Aluminiumblech. In einer besonderen Ausführungsform dieser Erfindung wird als formstabile Trägerschicht 4 ein selbsttragender und formhaltender Kunststoff verwendet.
Auf der der Wärmequelle 5 zugewandten Seite dieser Trägerschicht 4 ist eine schallabsorbierende Wärmedämmschicht 3 aufgebracht. Diese Dämmschicht 3 besteht vorzugsweise aus einem Faservlies, welches je nach gewünschten Eigenschaften mehr oder weniger stark verpresst ist. Jeder Fachmann auf diesem Gebiet kennt Faservliese mit unterschiedlicher Zusammensetzung (beispielsweise verklebte Gemische aus Naturfasern und Kunststoffasern oder mehrschichtige Vliese) so dass es sich erübrigt, an dieser Stelle näher auf die Struk- tur dieses Faservlieses einzugehen. Insbesondere kennt der Fachmann die wärmedämmenden und schallabsorbierenden Eigenschaften dieser Faservliese. In einer bevorzugten Ausführungsform wurde ein Faservlies mit Polyimidfasern verwendet.
Die der Wärmequelle 5 zugewandte Seite des Faservlieses ist mit metallischem oder nichtmetallischem Spritzgut versehen und bildet zusammen mit dem Faservlies 3 einen rauhen, verschleissfesten Schutzbelag 2. Dieser Schutzbelag 2 ist in einer bevorzugten Ausführungsform flammgespritzt, wasserabstossend und behindert das Eindringen von öligen Verunreinigungen in das Faservlies. In dieser Ausführungsform wird für den aufgespritzten Schutzbelag 2 eine niedrigschmelzende, d.h. bei ca. 200-450 DEG schmelzende metallische Legierung verwendet.
Solche Legierungen sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Metallurgie bekannt. Insbesondere wurden für bevorzugte Ausführungsformen die folgenden Legierungen verwendet:
a) für Schmelztemperaturen von ca. 400 DEG C: Zn, Al, Cu, Sn mit Zn als Hauptbestandteil
b) für Schmelztemperaturen von ca. 350 DEG C: Sn, Zn mit Sn als Hauptbestandteil
c) für Schmelztemperaturen von ca. 200 DEG C: Sn, Zn mit Sn als Hauptbestandteil
d) für Schmelztemperaturen von ca. 430 DEG C: eine Billiglegierung mit Feinzink und Spuren anderer Metalle
Die aufgespritzten Legierungsmengen schwankten je nach gewünschten Eigenschaften zwischen 300-1000 g/m<2>.
In einer weiteren Ausführungsform ist das tragende Formteil gebördelt, um die Isolierschicht besser zu haltern.
Weitere Ausbildungen des erfindungsgemässen Wärmeschildes liegen im gewöhnlichen technischen Handeln des Fachmanns. Beispielsweise können die Schichtdicken und Materialien so gewählt werden, dass die thermischen und akustischen Eigenschaften des Schildes für ihre jeweilige Verwendung optimiert sind. Insbesondere können für die Wärmedämmschicht auch andere dem Fachmann bekannte Erzeugnisse, beispielsweise geschlossenporiger Schaum, verwendet werden. Ebenso kann der Schutzbelag 2 weiter behandelt sein, um seine wasserabstossenden und ölabweisenden Eigenschaften zu verbessern.
Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Wärmeschildes liegt in dem einfachen und deshalb kostengünstigen Herstellungsverfahren. Anstelle des aufwendigen Aufziehens und Fixierens einer Aluminiumfolie auf eine Wärmedämmschicht, bzw. ein Vlies, wird der erfindungsgemässe Wärmeschild schoopisiert. Beim Schoopisieren oder Spritzmetallisieren wird das zu verspritzende Metall meist in Drahtform einer Spritzpistole zugeführt, dort in einer Flamme oder mittels einer anderen Wärmequelle geschmolzen und mittels Druckluft zerstäubt und auf das rauhe Werkstück gespritzt. Beim Flammspritzen kann auch nichtmetallisches Spritzgut auf ein Werkstück aufgebracht werden. Diese Verfahren eignen sich für die Herstellung der vorliegenden Schilde, besonders deshalb, weil sie unabhängig von der speziellen Form des Werkstücks einfach und sicher angewendet werden können.
Es versteht sich, dass der erfindungsgemässe Wärmeschild auch im Eisenbahn- oder Flugzeugbau verwendet und universell zur Dämmung der von Lärm- und Wärmequellen stammenden Immissionen eingesetzt werden kann.
The present invention relates to a sound-absorbing heat insulation shield with a dimensionally stable support layer on which a sound-absorbing heat insulation layer is fastened, which heat insulation layer is provided with a protective coating on its side facing away from the support layer.
Such heat shields are used, among other things, in the automotive industry in order, for example, to protect the floor panels from excessive heating by exhaust pipes underneath. These heat shields are particularly important when catalysts are used today, which increase the temperature of the exhaust gases and thus the temperature of the exhaust pipes significantly. The strongly heated exhaust gases generated when using catalysts can even lead to contaminants on the outside of the exhaust gas-carrying lines starting to burn and thereby also destroying the surrounding machine parts. Conventional heat shields usually consist of a double-walled molded part made of aluminum, which is filled with rock wool or glass wool.
However, these heat shields do not meet the increased requirements due to the use of catalysts, or do so only very inadequately, and also require a complex and expensive production process.
In this context, a heat shield is therefore described in DE-U 8 709 034, which consists of a sheet metal part with either a fine-vibrating foam or a glass fiber mat as an insulating layer. These insulating materials have good thermal insulation properties and also dampen sound. Both embodiments have a sufficiently high deformability, so that they can be easily produced even with complicatedly shaped heat shields.
However, it has been shown that the heat shields cannot be used in practice in this embodiment, since the porous insulating layers become soiled very quickly. Absorb moisture and thus lose its heat and sound absorbing properties.
In a special embodiment of the heat shield described in this document, the porous insulating layer is laminated with an aluminum foil. This lamination is intended to improve the radiation behavior of the heat shield and protects the insulating material from dirt and moisture.
By applying this film, however, the acoustic damping properties of the heat shield are drastically deteriorated, since almost all of the sound energy is reflected by the film and can no longer be absorbed by the insulating material.
It is therefore the object of the present invention to provide a sound-absorbing thermal insulation shield which does not have the disadvantages of the known devices.
In particular, a device is to be created which has both good heat-insulating and good sound-absorbing properties and is protected against oily dirt and moisture.
According to the invention, this object is achieved with a thermal insulation shield, which is characterized in that the protective covering is an open-pore and thermally conductive deposit which is contiguous in the surface region of the thermal insulation layer.
In a preferred embodiment, the thermal insulation shield comprises a dimensionally stable carrier layer, on which a heat and sound insulating fiber fleece is fastened, which fiber fleece is looped with a fine zinc cheap alloy.
The heat-insulating fiber fleece coated with the sprayed-on metal layer is thus protected against dirt and moisture and at the same time has a decidedly better sound absorption than the laminated heat shields.
Another important advantage of the heat shield according to the invention is that the large roughness of the surface means that more turbulence is generated in the air flowing past the heat shield, and thus the heat dissipated by heat convection is increased and thus the heat transfer is further reduced.
Of particular importance here is also the process-technically simple production of a sound-absorbing heat shield provided with such a protective covering, since no special measures have to be taken for the special shaping or fastening of the film.
Further preferred features of the heat shield according to the invention are specified in the claims.
The invention will be described in more detail below using an exemplary embodiment and with the aid of the single figure.
The single figure shows a cross section through a schematically illustrated embodiment of the heat shield according to the invention.
The heat shield 1 shown in the single figure comprises a dimensionally stable carrier layer 4, which is deformed in such a way that it is optimally adapted to the respective intended use and can be installed in the immediate vicinity of a heat source 5 without difficulty. This molded part usually consists of an aluminum sheet. In a particular embodiment of this invention, a self-supporting and shape-retaining plastic is used as the dimensionally stable carrier layer 4.
A sound-absorbing thermal insulation layer 3 is applied to the side of this carrier layer 4 facing the heat source 5. This insulation layer 3 preferably consists of a non-woven fabric, which is more or less compressed depending on the desired properties. Every specialist in this field knows nonwovens with different compositions (for example, glued mixtures of natural fibers and plastic fibers or multi-layer nonwovens) so that it is not necessary to go into more detail about the structure of this nonwoven at this point. In particular, the person skilled in the art knows the heat-insulating and sound-absorbing properties of these nonwovens. In a preferred embodiment, a nonwoven fabric with polyimide fibers was used.
The side of the nonwoven fabric facing the heat source 5 is provided with metallic or non-metallic spray material and, together with the nonwoven fabric 3, forms a rough, wear-resistant protective covering 2. In a preferred embodiment, this protective covering 2 is flame-sprayed, water-repellent and prevents the penetration of oily contaminants into the nonwoven fabric . In this embodiment, a low-melting, i.e. at about 200-450 DEG melting metallic alloy used.
Such alloys are known to the person skilled in the field of metallurgy. In particular, the following alloys were used for preferred embodiments:
a) for melting temperatures of approx. 400 ° C: Zn, Al, Cu, Sn with Zn as the main component
b) for melting temperatures of approx. 350 ° C: Sn, Zn with Sn as the main component
c) for melting temperatures of approx. 200 ° C: Sn, Zn with Sn as the main component
d) for melting temperatures of approx. 430 ° C: a cheap alloy with fine zinc and traces of other metals
The sprayed alloy amounts fluctuated between 300-1000 g / m 2 depending on the desired properties.
In a further embodiment, the supporting molded part is crimped in order to better hold the insulating layer.
Further designs of the heat shield according to the invention lie in the ordinary technical handling of the person skilled in the art. For example, the layer thicknesses and materials can be selected so that the thermal and acoustic properties of the sign are optimized for their respective use. In particular, other products known to the person skilled in the art, for example closed-cell foam, can also be used for the thermal insulation layer. The protective covering 2 can also be treated further in order to improve its water-repellent and oil-repellent properties.
Another particular advantage of the heat shield according to the invention lies in the simple and therefore inexpensive production process. Instead of the time-consuming drawing and fixing of an aluminum foil on a heat insulation layer or a nonwoven, the heat shield according to the invention is looped. In the case of looping or spray metallizing, the metal to be sprayed is usually fed to a spray gun in wire form, melted there in a flame or by means of another heat source and atomized by means of compressed air and sprayed onto the rough workpiece. Flame spraying can also be used to apply non-metallic spray material to a workpiece. These processes are suitable for the manufacture of the present shields, particularly because they can be used simply and safely, regardless of the special shape of the workpiece.
It goes without saying that the heat shield according to the invention can also be used in railway or aircraft construction and can be used universally for insulating the immissions originating from noise and heat sources.