DE102017124754A1

DE102017124754A1 - Isolierelement zur akustischen Abschirmung eines Bauteils mit verbessertem Wärmetransport und Anordnung aus mehreren derartigen Isolierelementen

Info

Publication number: DE102017124754A1
Application number: DE102017124754.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Kröger
Original assignee: Carcoustics Techconsult GmbH
Current assignee: Carcoustics Techconsult GmbH
Priority date: 2017-10-23
Filing date: 2017-10-23
Publication date: 2019-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Isolierelement (1, 10, 13, 16) zur akustischen Abschirmung eines Bauteils (2), aufweisend ein schallabsorbierendes Material (3) mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit und wenigstens einer einer Oberfläche (4) des Bauteils (2) zuwendbaren, bauteilnahen Materialseite (5) und wenigstens einer bauteilfernen Materialseite (6). Das Isolierelement (1, 10, 13, 16) weist wenigstens ein Wärmeleitelement (7, 11, 14, 17) mit einer gegenüber der ersten Wärmeleitfähigkeit des schallabsorbierenden Materials (3) größeren zweiten Wärmeleitfähigkeit auf, wobei sich das Wärmeleitelement (7, 11, 14, 17) von einem sich wenigstens bis zur bauteilnahen Materialseite (5) erstreckenden bauteilnahen Elementabschnitt (8) bis zu einem sich wenigstens bis zur bauteilfernen Materialseite (6) erstreckenden bauteilfernen Elementabschnitt (9, 12, 15, 18) erstreckt und einen Wärmetransport von dem bauteilnahen Elementabschnitt (8) zum bauteilfernen Elementabschnitt (9, 12, 15, 18) ermöglicht.Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung (19, 20) aus mehreren, entlang einer Oberfläche (4) eines akustisch abzuschirmenden Bauteils (2) angrenzend aneinander angeordneten Isolierelementen (1, 10, 13, 16).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Isolierelement zur akustischen Abschirmung eines Bauteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung aus mehreren derartigen Isolierelementen.
Aus dem Stand der Technik sind akustisch wirksame Bauteile bekannt, die Vliese oder Schäume umfassen. Dies geht in der Regel mit einer thermischen Isolationswirkung einher, die oftmals unerwünscht ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Isolierelement zur akustischen Abschirmung eines Bauteils mit gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Isolierelementen zur akustischen Abschirmung eines Bauteils verbessertem Wärmetransport bereitzustellen. Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung aus mehreren derartigen Isolierelementen aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch ein Isolierelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
Erfindungsgemäß weist ein Isolierelement zur akustischen Abschirmung eines Bauteils ein schallabsorbierendes Material mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit und wenigstens einer einer Oberfläche des Bauteils zuwendbaren, bauteilnahen Materialseite und wenigstens einer bauteilfernen Materialseite auf. Ferner weist das Isolierelement wenigstens ein Wärmeleitelement mit einer gegenüber der ersten Wärmeleitfähigkeit des schallabsorbierenden Materials größeren zweiten Wärmeleitfähigkeit auf, wobei sich das Wärmeleitelement von einem sich wenigstens bis zur bauteilnahen Materialseite erstreckenden bauteilnahen Elementabschnitt bis zu einem sich wenigstens bis zur bauteilfernen Materialseite erstreckenden bauteilfernen Elementabschnitt erstreckt und einen Wärmetransport von dem bauteilnahen Elementabschnitt zum bauteilfernen Elementabschnitt ermöglicht.
Es sei angemerkt, dass die zwischen zwei Merkmalen stehende und diese miteinander verbindende Konjunktion „und/oder“ hierin stets so auszulegen ist, dass in einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gegenstands lediglich das erste Merkmal vorhanden sein kann, in einer zweiten Ausgestaltung lediglich das zweite Merkmal vorhanden sein kann und in einer dritten Ausgestaltung sowohl das erste als auch das zweite Merkmal vorhanden sein können.
Ferner sind im Sinne der vorliegenden Erfindung hierin verwendete relative Begriffe bezüglich eines Merkmals, wie zum Beispiel der vorstehend bereits verwendete relative Begriff „größer“, aber auch weitere relative Begriffe wie „kleiner“, „breiter“, „schmaler“, „höher“, „niedriger“, „schwerer“, „leichter“, „weicher“, härter“ und dergleichen, stets so auszulegen, dass herstellungsbedingte Größenabweichungen des betreffenden Merkmals, die innerhalb der für das jeweilige Herstellungsverfahren des betreffenden Merkmals definierten Herstellungstoleranzen liegen, nicht von dem jeweiligen relativen Begriff erfasst sind. Mit anderen Worten ist gemäß dieser in dem gesamten hier vorliegenden Dokument geltenden Definition eine Größe eines Merkmals erst dann als im Sinne der vorliegenden Erfindung „größer“, „kleiner“, „breiter“, „schmaler“, „höher“, „niedriger“, „schwerer“, „leichter“, „weicher“, härter“ und dergleichen anzusehen als eine Größe eines Vergleichsmerkmals, wenn sich die beiden verglichenen Größen in ihrem Wert so sehr voneinander unterscheiden, dass dieser Größenunterschied sicher nicht mehr den herstellungsbedingten Toleranzabweichungen des betreffenden Merkmals zuzurechnen ist, sondern das Ergebnis zielgerichteten Handelns ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der bauteilnahe Elementabschnitt des Wärmeleitelements als Anlagefläche ausgebildet ist, die in direkten Wärmeleitkontakt mit der Oberfläche des Bauteils bringbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Anlagefläche des Wärmeleitelements wenigstens eine Ausstülpung und/oder wenigstens eine Einstülpung und/oder wenigstens eine Kalottierung zur formschlüssigen Verbindung mit der Oberfläche des Bauteils auf.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich der bauteilnahe Elementabschnitt des Wärmeleitelements wenigstens abschnittsweise anliegend entlang wenigstens eines Bereichs der bauteilnahen Materialseite des schallabsorbierenden Materials erstreckt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der bauteilnahe Elementabschnitt des Wärmeleitelements wenigstens abschnittsweise anliegend entlang wenigstens eines Bereichs der bauteilnahen Materialseite des schallabsorbierenden Materials.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der bauteilferne Elementabschnitt des Wärmeleitelements wenigstens abschnittsweise anliegend entlang wenigstens eines Bereichs der wenigstens einen bauteilfernen Materialseite des schallabsorbierenden Materials.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich wenigstens ein Teil des bauteilfernen Elementabschnitts des Wärmeleitelements rippen- oder finnenartig weg von der wenigstens einen bauteilfernen Materialseite des schallabsorbierenden Materials erstreckt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der rippen- oder finnenartige Elementabschnitt des Wärmeleitelements eine Kalottierung auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der rippen- oder finnenartige Elementabschnitt des Wärmeleitelements durch eine Faltung des Wärmeleitelements in diesem Abschnitt gebildet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens zwei aus dem schallabsorbierenden Material gebildete Schallabsorptionselemente vor, die stofflich voneinander durch das wenigstens eine Wärmeleitelement getrennt sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Wärmeleitelement wenigstens abschnittsweise eine Perforierung auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Wärmeleitelement geschwärzt.
Bevorzugt ist die zweite Wärmeleitfähigkeit wenigstens um den Faktor 1000 größer gewählt als die erste Wärmeleitfähigkeit.
Das Wärmeleitelement kann besonders bevorzugt aus einem Metall, zum Beispiel Aluminium, Kupfer oder jeweiligen Legierungen hieraus, gebildet sein.
Das schallabsorbierende Material kann vorzugsweise ein Kunststoffschaum, zum Beispiel Polyurethan, sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung aus mehreren, entlang einer Oberfläche eines akustisch abzuschirmenden Bauteils angrenzend aneinander angeordneten Isolierelementen nach einer der vorbeschriebenen Ausgestaltungen bereitgestellt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung erstreckt sich das Wärmeleitelement eines ersten Isolierelements wenigstens teilweise über die bauteilnahe Materialseite und/oder über die bauteilferne Materialseite wenigstens eines benachbarten zweiten Isolierelements.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die akustisch wirksamen Bauteile mit einer oder mehreren z.B. Aluminiumschichten versehen werden, die die Wärme von der thermisch isolierten Fläche so ableitet, als wäre die warme Fläche direkt den Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Die Aluminiumschicht sollte die akustische Wirkung der darunterliegenden Schicht nicht behindern. Daher bietet sich eine Perforierung der Aluminiumschicht an. Die Stärke der Aluminiumschichten und die Teilung (wie oft das akustisch wirksame Material unterbrochen wird) hängt von den thermischen Gegebenheiten ab.
Es besteht die Möglichkeit, dass sich gebrauchsfertige Einzelelemente zu einem Verbund zusammensetzen lassen.
Die Oberfläche der Einzelelemente ist bevorzugt in etwa so groß wie die zu isolierende Oberfläche.
Bevorzugt ist die Aluminiumschicht ist mit Finnen versehen, die die Oberfläche der Einzelelemente und daher den Wärmeübergang vergrößert.
Bevorzugt ist die Oberfläche der Einzelelemente nicht durchgehend mit Aluminium bedeckt. Vielmehr stehen nur Finnenartige Elemente hervor. Dabei richtet sich die Länge und Dicke der Finnen vorteilhaft sich nach den thermischen Gegebenheiten der beabsichtigten Verwendung der Einzelelemente.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Einzelelemente nicht nur metallische Oberflächen, sondern auch Vliesbedeckte Oberflächen auf.
Die metallischen Oberflächen können vorteilhaft durch Faltungen der metallischen Lage vergrößert werden.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn die metallischen Oberflächen hinterschäumt werden, insbesondere im Bereich von Faltungen.
Zusätzlich besteht die Möglichkeit, einzelne oder auch alle metallischen Oberflächen, z.B. Aluminiumoberflächen zu schwärzen, um den Wärmeübergang zu begünstigen.
Die Anlagefläche der Einzelelemente zur zu isolierenden Oberfläche kann so beschaffen sein, dass sie guten thermischen Kontakt ermöglicht. Z.B. durch Ausstülpungen / Kalottierungen, die beim Andrücken plastisch verformt werden. Durch Ausstülpungen bzw. Kalottierungen können insbesondere Spalten zwischen der heißen, zu isolierenden Oberfläche und der metallischen Lage vermieden werden.
Wenn eine gute Anlage an die heiße (d.h. zu isolierende) Fläche nicht möglich ist, können auch auf der heißen Innenseite der Einzelelemente Finnen den Wärmeübergang begünstigen.
Weiterhin kann auch eine Kalottierung der Finnenoberflächen ebenfalls beim Wärmeübergang helfen.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt in der erzielbaren hohen Wärmeleitung durch die akustisch wirksame Schicht hindurch bei gleichzeitig sehr guter akustischer Performance.
Besondere Vorteile in der Verwendung der Erfindung ergeben sich dadurch, dass die Erfindung akustisch und thermisch wirksame Einzelelemente vorschlägt, die sich zu einem Verbund zusammensetzen lassen.
Mit der Erfindung können relevante Energieeinsparungen erzielt werden, ohne dass auf hocheffiziente, aber teure Isolierungen zurückgegriffen werden muss.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn die erfindungsgemäßen Isolierelemente für eine Energieoptimierung der akustischen Optimierung herkömmlicher Kühlschränke durch thermische Maßnahmen verwendet werden.
Nach Kenntnis der Erfinder gibt es bisher gibt es keine akustisch wirksamen Isolierelemente, die vergleichbar gut akustisch isoliert und zugleich die Ableitung von Wärme ermöglicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus mehreren in der 1 dargestellten, nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen der Erfindung.
Das hierin offenbarte erfindungsgemäße Isolierelement sowie die hierin offenbarte erfindungsgemäße Anordnung aus mehreren Isolierelementen sind nicht auf die hierin jeweils offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen, die sich aus technisch sinnvollen weiteren Kombinationen der hierin beschriebenen Merkmale sowohl des Isolierelements als auch der Anordnung aus mehreren Isolierelementen ergeben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der als Anlage 1 beigefügten Präsentation. Anlage 2 zeigt Zusammenfassend die Ergebnisse einer theoretischen Simulation der Erfindung.
Bezugszeichenliste

1: Isolierelement
2: Akustisch abzuschirmendes Bauteil
3: Schallabsorbierendes Material
4: Oberfläche von 2
5: Bauteilnahe Materialseite
6: Bauteilferne Materialseite
7: Wärmeleitelement
8: Bauteilnaher Elementabschnitt, Anlagefläche
9: Bauteilferner Elementabschnitt
10: Isolierelement
11: Wärmeleitelement
12: Bauteilferner Elementabschnitt
13: Isolierelement
14: Wärmeleitelement
15: Bauteilferner Elementabschnitt
16: Isolierelement
17: Wärmeleitelement
18: Bauteilferner, gefalteter Elementabschnitt
19: Anordnung aus mehreren Isolierelementen 1
20: Anordnung aus mehreren Isolierelementen 13

Claims

Isolierelement zur akustischen Abschirmung eines Bauteils (2), aufweisend ein schallabsorbierendes Material (3) mit einer ersten Wärmeleitfähigkeit und wenigstens einer einer Oberfläche (4) des Bauteils (2) zuwendbaren, bauteilnahen Materialseite (5) und wenigstens einer bauteilfernen Materialseite (6), gekennzeichnet durch wenigstens ein Wärmeleitelement (7, 11, 14, 17) mit einer gegenüber der ersten Wärmeleitfähigkeit des schallabsorbierenden Materials (3) größeren zweiten Wärmeleitfähigkeit, wobei sich das Wärmeleitelement (7, 11, 14, 17) von einem sich wenigstens bis zur bauteilnahen Materialseite (5) erstreckenden bauteilnahen Elementabschnitt (8) bis zu einem sich wenigstens bis zur bauteilfernen Materialseite (6) erstreckenden bauteilfernen Elementabschnitt (9, 12, 15, 18) erstreckt und einen Wärmetransport von dem bauteilnahen Elementabschnitt (8) zum bauteilfernen Elementabschnitt (9, 12, 15, 18) ermöglicht.
Isolierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bauteilnahe Elementabschnitt (8) des Wärmeleitelements (7, 11, 14, 17) als Anlagefläche (8) ausgebildet ist, die in direkten Wärmeleitkontakt mit der Oberfläche (4) des Bauteils (2) bringbar ist.
Isolierelement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche (8) des Wärmeleitelements (7, 11, 14, 17) wenigstens eine Ausstülpung und/oder wenigstens eine Einstülpung und/oder wenigstens eine Kalottierung zur formschlüssigen Verbindung mit der Oberfläche (4) des Bauteils (2) aufweist.
Isolierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der bauteilnahe Elementabschnitt (8) des Wärmeleitelements (7, 11, 14, 17) wenigstens abschnittsweise anliegend entlang wenigstens eines Bereichs der bauteilnahen Materialseite (5) des schallabsorbierenden Materials (3) erstreckt.
Isolierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der bauteilferne Elementabschnitt (9, 12, 15, 18) des Wärmeleitelements (7, 11, 14, 17) wenigstens abschnittsweise anliegend entlang wenigstens eines Bereichs der wenigstens einen bauteilfernen Materialseite (6) des schallabsorbierenden Materials (3) erstreckt.
Isolierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens ein Teil des bauteilfernen Elementabschnitts (9, 12, 15, 18) des Wärmeleitelements (7) rippen- oder finnenartig weg von der wenigstens einen bauteilfernen Materialseite (6) des schallabsorbierenden Materials (3) erstreckt.
Isolierelement nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der rippen- oder finnenartige Elementabschnitt (9, 12, 15, 18) des Wärmeleitelements (7, 11, 14, 17) eine Kalottierung aufweist.
Isolierelement nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rippen- oder finnenartige Elementabschnitt (18) des Wärmeleitelements durch eine Faltung des Wärmeleitelements (17) in diesem Abschnitt (18) gebildet ist.
Isolierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens zwei aus dem schallabsorbierenden Material (3) gebildete Schallabsorptionselemente, die stofflich voneinander durch das wenigstens eine Wärmeleitelement (7, 11, 14, 17) getrennt sind.
Isolierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (7, 11, 14, 17) wenigstens abschnittsweise eine Perforierung aufweist.
Isolierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (7, 11, 14, 17) geschwärzt ist.
Isolierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmeleitfähigkeit wenigstens um den Faktor 1000 größer ist als die erste Wärmeleitfähigkeit.
Isolierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeleitelement (7, 11, 14, 17) aus einem Metall, zum Beispiel Aluminium, Kupfer oder jeweiligen Legierungen hieraus, gebildet ist.
Isolierelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schallabsorbierende Material (3) ein Kunststoffschaum, zum Beispiel Polyurethan, ist.
Anordnung aus mehreren, entlang einer Oberfläche (4) eines akustisch abzuschirmenden Bauteils (2) angrenzend aneinander angeordneten Isolierelementen (1, 10, 13, 16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Wärmeleitelement (7, 11, 17) eines ersten Isolierelements (1, 10, 16) wenigstens teilweise über die bauteilnahe Materialseite (5) und/oder wenigstens teilweise über die bauteilferne Materialseite (6) wenigstens eines benachbarten zweiten Isolierelements (1, 10, 16) erstreckt.