DE102006058989A1 - Shielding component, in particular heat shield - Google Patents
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Abstract
Ein Abschirmbauteil, insbesondere Hitzeschild, mit mindestens zwei Schirmlagen (1, 3), die zwischen sich einen Hohlraum (7) begrenzen, ist dadurch gekennzeichnet, dass für einen Medientransport, insbesondere in Form eines Wärmeaustauschmediums, durch den Hohlraum (7) hindurch das Abschirmbauteil mit mindestens einer Eingangsöffnung (21) und mindestens einer Ausgangsöffnung (23) für das Medium versehen ist.A shielding component, in particular a heat shield, with at least two shielding layers (1, 3) defining a cavity (7) between them, is characterized in that for a media transport, in particular in the form of a heat exchange medium, through the hollow space (7) the shielding component is provided with at least one inlet opening (21) and at least one outlet opening (23) for the medium.
Description
Die Erfindung betrifft ein Abschirmbauteil, insbesondere Hitzeschild, mit mindestens zwei Schirmlagen, die zwischen sich zumindest einen Hohlraum begrenzen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Abschirmbauteiles.The The invention relates to a shielding component, in particular a heat shield, with at least two shield layers, the at least one cavity between them limit. Furthermore The invention relates to a method for producing such a shielding component.
Mehrlagige Abschirmbauteile sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt und finden insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik weitverbreitete Anwendung. Als Hitzeschild konzipiert, haben solche Bauteile die Aufgabe, die durch Strahlung und/oder Konvektion abgegebene Wärme von Motoren und deren Komponenten, wie Turbolader, Katalysatoren etc., abzuhalten.multilayer Shielding components are in various embodiments known and found in particular in automotive technology widespread Application. Designed as a heat shield, such components have the Task, the heat emitted by radiation and / or convection of engines and their components, such as turbochargers, catalysts, etc., hold.
Bei
einem Einsatz als Hitzeschild müssen
die Schirmlagen hinsichtlich ihrer Werkstoffeigenschaften und ihrer
Dimensionierung so ausgelegt sein, dass sie den beim Betrieb auftretenden
Extremwerten der thermischen Belastung gewachsen sind. Dies führt bei
den bekannten Lösungen
zu einer aufwendigen und kostenintensiven Bauweise, weil keine Möglichkeit
gegeben ist, im Betrieb die auftretende Temperatur direkt am Hitzeschildmaterial
aktiv zu beeinflussen. Die Wärmedämmwirkung
bekannter Lösungen
ist auch nicht zufriedenstellend, selbst wenn im Hohlraum zwischen
den Schirmlagen als Isolierlage ein wärmedämmendes Material, beispielsweise Quarzsand
oder ein ähnlicher
mineralischer Füllstoff, eingebaut
ist, was in nach teiliger Weise auch zu einer Erhöhung des Baugewichtes führt. Vergleichbare
Lösungen
zeigt auch die
Im Hinblick auf den Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Abschirmbauteil zur Verfügung zu stellen, das den im Betrieb zu stellenden Anforderungen, insbesondere bei einem Einsatz als Hitzeschild, in besonderem Maße gerecht wird und weitere Funktionsaufgaben mit übernehmen kann.in the In view of the prior art, the invention provides the Task to provide a Abschirmbauteil available in the Operation requirements, especially in use as a heat shield, to a special degree and others Can take over functional tasks with.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein Abschirmbauteil gelöst, das die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention this is Problem solved by a Abschirmbauteil, which has the features of claim 1 in its entirety.
Danach besteht eine wesentliche Besonderheit der Erfindung darin, dass in das Abschirmbauteil zusätzlich zu seiner Abschirmwirkung eine Wärmetauscherfunktion implementiert ist. Hieraus resultieren mehrere Vorteile. Zum einen eröffnet sich hierdurch die Möglichkeit, die am Hitzeschildmaterial auftretende Temperatur unmittelbar, und zwar zweckgerichtet, in gewünschter Weise aktiv zu beeinflussen. So kann, je nach Beschaffenheit, Strömungsrate und Temperatur des Wärmeaustauschmediums, eine Abkühlung oder Erwärmung des Abschirmbauteiles bewirkt werden, unabhängig von der durch Strahlung und/oder Konvektion von der Hitzequelle abgegebenen Wärme. Es versteht sich, dass durch aktive Kühlung des Abschirmbauteiles dieses in leichtgewichtiger Bauweise und ohne Einsatz teurer, besonders hochwärmefester Werkstoffe ausgeführt werden kann. Eine unabhängige Erwärmung kann während Kaltstartphasen beispielsweise in den Fällen günstig sein, wo das Abschirmbauteil Lambdasonden oder Katalysatoren zugeordnet ist, die so schnell wie möglich ihre Betriebstemperatur erreichen sollen.After that an essential feature of the invention is that in addition to the shielding to its shielding a heat exchanger function is implemented. This results in several advantages. On the one hand open This gives the possibility the temperature occurring at the heat shield material directly, and Although purposeful, in the desired Way to actively influence. So, depending on the nature, flow rate and temperature of the heat exchange medium, a cool down or warming the Abschirmbauteiles be effected, regardless of the radiation and / or Convection of heat given off by the heat source. It is understood that through active cooling the shielding this lightweight construction and without Use more expensive, especially high heat resistant Materials executed can be. An independent warming can during cold start phases for example in cases be cheap, where the shielding associated with lambda probes or catalysts is that as fast as possible to reach their operating temperature.
Schließlich eröffnet sich durch die Wärmetauscherfunktion die zusätzliche Möglichkeit, die Wärme des erhitzten, aus dem Abschirmbauteil austretenden Mediums sinnvoll als Prozesswärme auszunutzen, beispielsweise in Verbindung mit einem Fahrzeugheizungssystem.Finally, it opens through the heat exchanger function the extra Possibility, the heat the heated, emerging from the shielding medium expediently as process heat exploit, for example, in conjunction with a vehicle heating system.
Je nach Gegebenheiten wie Einsatzzweck, Temperaturniveau und anderen Parametern können übliche flüssige oder gasförmige Wärmeaustauschmedien zum Einsatz kommen.ever according to circumstances such as purpose, temperature level and others Parameters can be usual liquid or gaseous Heat exchange media be used.
Vorzugsweise erstreckt sich am Abschirmbauteil der wärmeaustauschende Bereich über den Großteil der Schirmfläche, indem zur Bildung eines Hohlraums, der sich im Wesentlichen über die gesamte, durch die Schirmlagen gebildete Abschirmzone erstreckt, die Schirmlagen längs ihrer Seitenränder miteinander verbunden sind.Preferably At the shielding member, the heat exchanging portion extends over most of the shielding member Screen surface, by forming a cavity that extends substantially over the entire shielding zone formed by the shield layers extends, the shield layers along their margins connected to each other.
Vorzugsweise sind Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen für das Medium an zumindest einem Seitenrand vorgesehen, wobei, um den Medientransport strömungsgünstig zu gestalten, Eingangsöffnungen und Ausgangsöffnungen für das Medium vorzugsweise an einander gegenüberliegenden Seitenrändern vorgesehen sind.Preferably are entrance openings and exit openings for the Medium provided on at least one side edge, being to the media transport streamlined to shape, entrance openings and exit openings for the Medium preferably provided on opposite side edges are.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann der Hohlraum mit einer Füllung aus einem Material mit offenzelliger Struktur versehen sein. Dadurch, dass hierbei der Medienstrom die Zellen des Füllmaterials durchströmt, steht für den Wärmetransport eine in höchstem Maße vergrößerte Kontakt- oder Wärmetauschfläche zur Verfügung. Eine besonders gute Wärmeaustauschwirkung ergibt sich, wenn als Füllung ein Material guter Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise ein offenzelliger Metallschaum, vorgesehen ist. Derartige Materialien, beispielsweise auf Aluminium-, Stahl- oder Edelstahlbasis, wirken zudem nicht nur wärmedämmend, sondern bilden auch eine wirksame Schalldämmung.at particularly advantageous embodiments can the cavity with a filling be made of a material with an open-cell structure. Thereby, that in this case the flow of media flows through the cells of the filling material is for the heat transport one in the highest Dimensions enlarged contact or heat exchange surface for Available. A particularly good heat exchange effect arises when as a filling a material with good thermal conductivity, For example, an open-cell metal foam, is provided. such Materials such as aluminum, steel or stainless steel, In addition, not only heat-insulating effect, but also form an effective sound insulation.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Abschirmteiles, insbesondere eines Hitzeschildes, wobei das Verfahren die Merkmale des Patentanspruches 8 in seiner Gesamtheit aufweist.The invention also provides a method for producing a shielding part according to the invention, in particular a heat shield, where in the method having the features of claim 8 in its entirety.
Eine Besonderheit des Verfahrens besteht demgemäß darin, dass bei einem aus mindestens zwei Schirmlagen gebildeten Abschirmbauteil die Schirmlagen durch Erzeugen eines Überdrucks voneinander separiert werden, indem beispielsweise ein Druckfluid zum Aufweiten des Hohlraumes benutzt wird, wobei vor Ausbildung des Überdrucks die Schirmlagen entlang ihrer Seitenränder und Bildung einer randseitigen Dichtung aufeinandergelegt werden.A Special feature of the method is therefore that in one off shielding component formed at least two shield layers the shield layers by generating an overpressure be separated from each other by, for example, a pressurized fluid is used to expand the cavity, wherein before training of overpressure the shield layers along their side edges and forming a marginal Seal to be stacked.
Vorzugsweise wird hierbei so vorgegangen, dass zur Bildung der randseitigen Dichtung die einander benachbarten Schirmlagen in diesem Dichtungsbereich bis zu ihrer Fließgrenze zum Erhalt einer nahtlosen Übergangsstelle umgeformt werden. Ein solches Verfahren ermöglicht eine besonders rationelle Fertigung, weil die dichte Verbindung der Schirmlagen, ohne dass randseitige Bördelungen erforderlich wären, erhalten wird.Preferably In this case, the procedure is such that the formation of the edge seal the adjacent shield layers in this sealing area to its yield point to get a seamless transition point be transformed. Such a method allows a particularly rational Manufacturing, because the tight connection of the shield layers, without that border flanges would be required is obtained.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:below the invention with reference to embodiments shown in the drawing in Individual explained. Show it:
In
der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, bei
denen das Abschirmteil ein Hitzeschild bildet. Die
In
Wie
erwähnt,
ist die äußere Schirmlage
Als
Einlass für
das betreffende, den Hohlraum
Das
in der Teildarstellung der
Der
Einsatz offenzelliger Strukturen erhöht nicht nur die Wärmeaustauschwirkung
durch die entsprechende Vergrößerung der
Kontakt- oder Wärmeaustauschfläche im Strömungsweg
des den Hohlraum
Claims (11)
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Effective date: 20111215 |