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Hintergrund der Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf mechanische Drahtgitter- bzw. Drahtgeflechtisolatoren und ähnliche Buchsen, die für eine Hochtemperaturverwendung geeignet sind, und auf Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen derselben.
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Vorrichtungen, die aus gewirktem Drahtgeflecht gefertigt bzw. hergestellt sind, werden allgemein als Dichtungen, Buchsen, Sitze und Supporte bzw. Abstützungen in und um Abgassysteme für Brennkraftmaschinen verwendet. In diesen Arten von Vorrichtungen wird ein Draht in ein Gitter bzw. Geflecht gewirkt bzw. geflochten und das Gitter bzw. Geflecht wird in einem Stempel bzw. einer Form in eine spezielle Form kompaktiert. Manchmal ist die Kompaktierung bzw. Verdichtung teilweise und die teilweise kompaktierte Struktur kann mit gegenüber Hochtemperatur widerstandsfähigem Material infiltriert werden, wie es beispielsweise in
US 5 385 873 A beschrieben ist (dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme mitumfaßt ist). Zu anderen Zeiten resultiert die Kompaktierung in einem dichteren Gegenstand, welcher als eine Buchse an dem Ende eines katalytischen Konverters bzw. Wandlers verwendet werden kann, wie dies in
US 4 683 010 A und
US 6 286 840 B1 beschrieben ist (deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen bzw. mitumfaßt sind). Noch andere Vorrichtungen sind noch dichter kompaktiert und können als ein Filter in einer Airbag-Anordnung verwendet werden, wie dies in
US 6 277 166 B2 beschrieben ist (dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme mitumfaßt ist).
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Die Druckschrift
US 4 685 792 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verhinderung von Delaminierung bei Tragöffnungen in strukturellem Verbundmaterial. Die Vorrichtung betrifft eine mit Verbundwerkstoff gestärkte Gummidichtung aufweisend einen hohlen, im Allgemeinen rohrförmigen, mit Polymeren imprägnierten Strang einer geflochtenen Faser. Dieses strangförmige Bauteil kann radial verformt werden um in eine Öffnung in einem strukturellen Verbundmaterial eingesetzt zu werden und kann sich dann radial weiten um Flansche zu auszubilden, die den strukturellen Baustoff zwischen den Flanschen abstützen.
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Die Verbrennung findet in einer Verbrennungskraftmaschine eines Motorfahrzeugs statt und produziert wesentliche Mengen an erhitzten schädlichen bzw. giftigen Gasen und signifikante Mengen an Geräuschen. Als ein Ergebnis beinhalten alle Motorfahrzeuge ein Abgassystem, welches das Abgas von dem Motor zu einem Ort an dem Fahrzeug transportiert, wo das Abgas sicher emittiert werden kann. Das Abgassystem beinhaltet einen Konverter, um Komponenten in dem Abgas in weniger giftige bzw. schädliche Gase zu katalysieren. Andere Komponenten des Abgassystems funktionieren bzw. fungieren, um die Geräusche abzuschwächen bzw. zu dämpfen, die mit dem Fließen und schnellen Expandieren von Gasen assoziiert bzw. verbunden sind, die durch die Verbrennungsverfahren in dem Motor produziert werden.
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Das typische Abgassystem erstreckt sich von dem Motorraum nahe der Vorderseite des Fahrzeugs bis zu einem Ort an oder nahe der Rückseite des Fahrzeugs, wo die Abgase sicher emittiert werden können. Das Abgassystem beinhaltet typischerweise eine Mehrzahl von Rohren, einen katalytischen Wandler und wenigstens einen Auspufftopf bzw. Schalldämpfer. Diese verschiedenen Komponenten des Fahrzeugs müssen in bezug auf einen Raum auf der Unterseite des Fahrzeugs mit anderen notwendigen Komponenten des Fahrzeugs konkurrieren. Es gibt eine noch höhere Prämie für Raum in dem Motorraum, wo Wärme- bzw. Hitzeschilde um Abgasverteiler und nahe gekoppelter Konverter verwendet werden (d.h. katalytische Konverter bzw. Wandler, welche sehr nahe dem Abgasverteiler bzw. -sammler bzw. Auspuffkrümmer festgelegt sind). Das gesamte Abgassystem wird sehr heiß nach einer sehr kurzen Betriebsperiode aufgrund der hohen Temperaturen, die während der Verbrennungsverfahren bzw. -prozesse gebildet werden, welche das Abgas und die katalytische Reaktion in dem Wandler produzieren. Die Realitäten eines Ausbildens bzw. Entwickelns eines Abgassystems, um in den begrenzten Raum auf der Unterseite eines Fahrzeugs zu passen, positionieren typischerweise bestimmte Komponenten des Abgassystems nahe den Fahrgastabteilen bzw. -räumen, Gepäckräumen oder anderen wärmeempfindlichen Komponenten oder Abschnitten an dem Fahrzeug. Als ein Ergebnis müssen die meisten Abgassysteme wenigstens einen Hitzeschild beinhalten, beinhaltend einen Hitzeschild nahe dem Auspufftopf.
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Der typische Hitzeschild für einen Auspufftopf ist ein dünnes Metallblatt, welches gestanzt oder anders geformt ist bzw. wird, um allgemein mit der Form des Auspufftopfs bzw. Schalldämpfers übereinzustimmen. Der Hitzeschild kann mit Schenkeln bzw. Füßen oder anderen Strukturen ausgebildet sein, welche kleine Flächen bzw. Bereiche für ein Festlegen des Hitzeschilds an dem Auspufftopf zur Verfügung stellen. Ein Hauptabschnitt des typischen Hitzeschilds ist von der Außenschale des Auspufftopfs beabstandet, um einen Luftspalt zur Verfügung zu stellen, welcher empfindliche Bereiche des Fahrzeugs von dem erhitzten Auspufftopf isolieren wird. Der Hitzeschild ist typischerweise an den Auspufftopf durch ein Verschweißen gesichert. Jedoch wurden andere Befestigungsmittel, wie Streifen, Nieten, Bolzen oder gefaltete Säume in dem Stand der Technik angewandt.
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Wärme- bzw. Hitzeschilde können ausgebildet sein, um ihre primäre Hitzeabschirmfunktion adäquat auszuführen. Teile des Hitzeschilds müssen notwendigerweise von dem Auspufftopf beabstandet sein, um die Hitzeschildfunktion bzw. Hitzeabschirmfunktion auszuführen. Als ein Ergebnis ist der Hitzeschild wesentlich kühler als benachbarte Bereiche des Auspufftopfs. Die Temperaturdifferenz zwischen dem Hitzeschild und dem Auspufftopf führt zu einer unterschiedlichen thermischen Expansion. Daher ist die Verwendung von Verschweißungen oder anderen Befestigungen bzw. Festlegungen zwischen dem Hitzeschild und dem Auspufftopf wesentlichen und wiederholten Kräften unterworfen, wenn der Auspufftopf seine Erhitzungs- und Kühlzyklen durchläuft. Zusätzlich ist das gesamte Abgassystem einer signifikanten Vibration während der Verwendung unterworfen. Folglich sind die geschweißten Befestigungen zwischen dem Hitzeschild und dem Auspufftopf einem Versagen unterworfen bzw. ausgesetzt. Eine fehlerhafte Verbindung wird bewirken, daß der Hitzeschild gegen das Äußere des Auspufftopfs und/oder gegen andere naheliegende Teile des Fahrzeugs vibriert. Derartige Vibrationen können sehr unerwünschte bzw. unangenehme Geräusche erzeugen. Eine gefaltete Verbindung zwischen dem Hitzeschild und dem Auspufftopf kann ausgebildet sein bzw. werden, um eine gewisse Bewegung während einer unterschiedlichen bzw. differentiellen thermischen Expansion aufzunehmen, ohne nachteilig die Langzeitverbindung zwischen dem Auspufftopf und dem Hitzeschild zu beeinflussen. Jedoch sind auch Faltungen oder andere derartige mechanische Verbindungen einer Vibration während einer Verwendung unterworfen und können somit ein unangenehmes Geräusch erzeugen bzw. generieren.
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Um einige dieser Probleme zu überwinden, wird ein zweiteiliger Drahtgitter- bzw. -geflechtisolator oder eine Buchsenanordnung verwendet, wie dies in 1 und 2 gezeigt ist. Diese bestehen üblicherweise aus einer Schraube (A) mit sechskantigem Schraubenkopf und einer durchgängigen, mit einem Kopf versehenen, metallischen mit Widerhaken versehenen Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle (B). In Kombination halten die Schraube und die Isolierscheibe die zwei Teile, einen Drahtgeflechtkragen (C) und eine Drahtgeflechtisolierscheibe (D) des Isolators zusammen. In einer Verwendung müssen die zwei Drahtgeflechtteile, der Kragen und die Geflecht- bzw. Gitterisolierscheibe des Isolators angeordnet und am Platz benachbart einer Bohrung in dem Hitzeschild (H) gehalten werden. Die durchgehende Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle bzw. Durchführungsdichtung ist durch den Kragen in die Geflechtisolierscheibe und ein Einsetzen der Schraube in die Supportpassung (F) angeordnet (festgelegt an einem Blindteil des Abgasverteilers in der Figur), welche das Gitter bzw. Geflecht in die Widerhaken auf der Isolierscheibe komprimiert, um die Draht- bzw. Geflechtteile miteinander durch Reibung zu verbinden. Jedoch können die Vibration und thermische Expansion während einer Verwendung des Fahrzeugs das Geflecht zum Abwickeln veranlassen. Es gibt auch das Problem, daß die zwei Geflechtteile während eines Zusammenbaus an Ort und Stelle gehalten werden müssen. Noch ein anderes Problem tritt auf: wenn zusammengebaute Hitzeschilde zu dem Endbenutzer (Hersteller) geliefert werden, arbeitet sich die mit Widerhaken versehene, durchgehende Isolierscheibe während eines Transports und einer Handhabung heraus, so daß der Schild die Produktionslinie ohne die Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle und die Geflechtkomponenten erreicht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Im Licht des Vorhergehenden ist unter den Gegenständen bzw. Zielen dieser Erfindung, einen Isolator, eine mechanische Buchse zur Verfügung zu stellen, welche(r) ein einziges Stück ist, das an dem Hitzeschild festgelegt ist, welches das Problem eines Abwickelns vermeidet, welches mit einer zweiteiligen Vorrichtung vorliegt, welches einen Hitzeschild für den Kunden mit den Isolatoren bereits an Ort und Stelle zur Verfügung stellt, und welches, da es einstückig ist, nicht auseinander fallen wird. Es ist auch ein Ziel bzw. Gegenstand dieser Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche gleichzeitig Isolatoren auf dem Hitzeschild zur Verfügung stellen kann.
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Zusammenfassend stellt in einer Ausbildung diese Erfindung einen Hitzeschild zur Verfügung, welcher eine Bohrung zwischen ersten und zweiten Oberflächen aufweist und welcher einen einstückigen bzw. einheitlichen Drahtgitter- bzw. -geflechtisolator aufweist, der in der Bohrung mit einem Flansch auf jeder der Oberflächen ausgebildet ist.
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In einer anderen Ausbildung stellt die vorliegende Erfindung eine Preßvorrichtung zur Verfügung, die adaptiert ist, um einen Hitzeschild zu unterstützen, der vorbestimmte Orte und eine Anzahl von Bohrungen zum Aufnehmen von Isolatoren aufweist, wobei eine entsprechende Anzahl von Preßwerkzeugen adaptiert ist, um die Isolatoren auszubilden, und die entsprechend den Bohrungen angeordnet sind, wobei jedes Werkzeug obere und untere primäre Hülsen, obere und untere sekundäre Hülsen aufweist, die für eine axiale Bewegung innerhalb einer entsprechenden primären Hülse adaptiert sind, wobei jede der sekundären Hülsen einen Dorn beinhaltet, der für eine Bewegung innerhalb seiner entsprechenden sekundären Hülse adaptiert ist, wobei die oberen und unteren primären und sekundären Hülsen und die Dorne co-linear sind.
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In einer anderen Ausbildung wird die Preßvorrichtung verwendet, um simultan einen Isolator in jeder Bohrung des Schilds herzustellen durch ein Positionieren des Schilds in einer Haltevorrichtung, Bereitstellen eines Preßwerkzeugs an jeder Bohrung, in welcher eine Hülse gewünscht ist, und für jedes Preßwerkzeug: Positionieren eines Drahtgitters bzw. -geflechts auf dem Dornabschnitt der unteren sekundären Hülse, Vortreiben bzw. Vorbewegen der unteren primären und sekundären Hülse des Werkzeugs, um zu veranlassen, daß die untere primäre Hülse an den Schild und den Dornabschnitt anliegt und das Geflecht sich teilweise durch die Bohrung erstreckt; Vortreiben einer oberen primären Hülse von der entgegengesetzten Seite des Schilds co-linear mit der unteren primären Hülse, um an dem Schild anzuliegen und einen co-linearen Hohlraum auf gegenüberliegenden Seiten des Schilds auszubilden, Vortreiben der oberen sekundären Hülse und des oberen Dorns, um den oberen Dorn co-linear mit dem unteren Dorn in Anschlag zu bringen, und gleichzeitiges Vortreiben der oberen und unteren inneren Hülse, um das Geflecht in einen Flansch auf jeder Seite des Schilds zu komprimieren bzw. zu verdichten.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1–3 stellen jeweils eine Explosionsdarstellung, eine weggeschnittene und eine zusammengebaute Ansicht eines Hitzeschildisolators gemäß dem Stand der Technik dar.
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4–6 stellen jeweils eine Explosionsdarstellung, eine weggeschnittene und zusammengebaute Ansicht des Hitzeschildisolators gemäß dieser Erfindung dar.
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7A–7E stellen gesonderte zyklische Schritte eines Werkzeugs dar, das den neuen Isolator herstellt.
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8A stellt eine teilweise Querschnittsansicht wie in 7B einer anderen Ausbildung dar, und 8B stellt einen Isolator dar, der dadurch ausgebildet wird.
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9A stellt eine teilweise Querschnittsansicht wie in 7B noch einer anderen Ausbildung dar, und 9B stellt einen Isolator dar, der dadurch ausgebildet wird.
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10 ist eine teilweise Querschnittsansicht ähnlich zu 8A, jedoch mit der Isolierscheibe bzw. Durchführungsdichtung auf der Oberseite.
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11A und 11B sind jeweils eine vordere und rückwärtige perspektivische Ansicht von einen Universaltisch enthaltenden Pressen zum Ausbilden der Hitzeschildisolatoren.
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Detaillierte Beschreibung von bestimmten Ausbildungen
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Wie dies in dem Abschnitt betreffend den Hintergrund erklärt wurde, ist der Hitzeschildisolator dieser Erfindung eine mechanische wärmebeständige Buchse, die an Ort und Stelle aus einem Drahtgitter ausgebildet ist bzw. wird.
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Startend mit 7A–7E ist bzw. wird ein Hitzeschild 101 (oder ein anderes Substrat), der bzw. das wenigstens eine Bohrung aufweist, in welcher ein Isolator auszubilden gewünscht ist, in einem Arbeitsbereich (nicht gezeigt) positioniert und so gehalten, daß die Bohrung entlang der Achse eines Werkzeugs gemäß dieser Erfindung positioniert ist. Die Erfindung kann mit jeglichem Substrat, vorzugsweise Metall verwendet werden, das eine Bohrung aufweist und fähig ist, der Kompressionskraft des Formverfahrens bzw. -prozesses zu widerstehen. Insbesondere umfaßt das Werkzeug eine untere äußere bzw. Außenhülse 703a und eine obere Außenhülse 703b, eine untere Innenhülle 705, die einen unteren Stampfer bzw. Stopfen 706 und einen Dorn 707 aufweist, der in der unteren Außenhülse angeordnet ist, und einen oberen Stopfen 709, der in der oberen Außenhülse angeordnet ist. Alle diese Teile sind koaxial, wobei jene in dem "oberen" Abschnitt auf einer Seite der Bohrung angeordnet sind, und jene in dem "unteren" Abschnitt auf der gegenüberliegenden Seite der Bohrung angeordnet sind. Selbstverständlich sollte es offensichtlich sein, daß der "obere" und "untere" Abschnitt umgekehrt werden können und nicht vertikal "oben" und "unten" sein müssen, noch daß der Dorn in dem "unteren" Abschnitt sein muß, solange die Teile des Werkzeugs entlang einer gemeinsamen Achse auf gegenüberliegenden Seiten einer Bohrung angeordnet sind, in welcher es gewünscht ist, daß eine einheitliche bzw. einstückige mechanische Drahtgeflechtbuchse auszubilden ist. Die Pressen können elektrisch betätigt sein, jedoch vorzugsweise sind sie pneumatisch unter Verwendung von mehreren Luftzylindern.
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Ein "grünes" Teil einer Drahtgitter- bzw. -geflechthülse 701 ist bzw. wird mittels einer konventionellen Wirkmaschine zur Verfügung gestellt und kann teilweise in eine zylindrische Geometrie komprimiert sein bzw. werden, um eine Handhabung zu vereinfachen. Selbstverständlich kann das Werkzeug mit einer elliptischen oder polygonalen Querschnittsgeometrie ausgebildet bzw. konstruiert sein, jedoch ist eine kreisförmige Geometrie für eine Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle und Schraube bevorzugt, welche eine kreisförmige Geometrie aufweist. Noch bevorzugter ist bzw. wird das grüne Teil bzw. der Rohling durch ein Wirken bzw. Flechten einer Hülse auf eine gewünschte Länge (oder Schneiden einer kontinuierlichen Länge an der gewünschten Länge), Abflachen der Hülse und dann Rollen der Hülse um einen Dorn (entweder durch gerades Rollen, schrauben- bzw. helixförmiges Rollen oder jegliche Kombination) und Entfernen des Dorns hergestellt, um den Rohling bzw. das grüne Stück zur Verfügung zu stellen. Der gerollte Rohling kann an einem Entrollen gehindert werden, indem kleine Punktschweißungen oder eine oder mehrere Klemme(n) bzw. Klammer(n), ein Kleber (Heißschmelz, Epoxy, Urethan und dgl., durch Hitze oder UV härtbar, wie dies für einen speziellen Kleber erforderlich ist oder wie gewünscht), ein Papier oder eine dünne Kunststoffaußenhülse oder ein geringes Crimpen oder eine Kombination davon verwendet werden. Vorzugsweise ist bzw. wird der gerollte Rohling entlang des gesamten Saums abgedichtet bzw. versiegelt, so daß das "Ausblühen" des Gitters bzw. Geflechts während einer Kompression relativ gleichmäßig entlang der gesamten Länge ist. Ein Sichern des Saums des Rohlings erleichtert auch eine Verschiffung bzw. Lieferung von Rohlingen zu einem Kunden für einen Zusammenbau der Isolatoren an der Anlage bzw. Fabrik des Kunden.
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Der Dorn kann eine Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle 803 oder einen Abstandhalter 901 beinhalten, wie dies später gezeigt und beschrieben ist, welche(r) an Ort und Stelle zurückgehalten ist, bis der Rohling verwendet wird oder welche(r) in den Rohling gezwungen bzw. beaufschlagt wird. Die Verwendung einer Isolierscheibe oder eines Abstandhalters ist während des Endzusammenbaus des Hitzeschilds an dem Verteiler bzw. Krümmer nützlich, da die axiale Länge der Bohrung in dem Abstandhalter oder der Isolierscheibe effektiv die Kompression des Geflechts während einer Installation beschränkt. Diese Isolatoren stellen sowohl eine mechanische als auch thermische Isolation zur Verfügung. Die mechanische Isolation wird durch die offene Struktur des komprimierten Geflechts erleichtert, welches insbesondere bevorzugt etwa 20–25 % Dichte für eine typische Autoinstallation ist, obwohl in Abhängigkeit von der speziellen Installation eine höhere oder niedrigere Dichte, wie gewünscht, verwendet werden kann. Die thermische Isolation ist in ähnlicher Weise durch die offene Struktur erleichtert, welche es Luft ermöglicht, durch die Struktur durchzutreten und somit einiges der Wärme zu verteilen bzw. abzuleiten.
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Der Dorn wird durch den unteren Stampfer bzw. Stopfen erstreckt, um einen Dorn zur Verfügung zu stellen, auf welchem der Rohling bzw. das grüne Teil angeordnet ist. Wie dies in 7A gezeigt ist, ist bzw. wird die untere Außenhülse mit dem grünen Geflechtteil an Ort und Stelle veranlaßt, an einer Seite der Bohrung in dem Hitzeschild anzuliegen, wobei sich der Dorn durch die Bohrung zu der anderen Seite erstreckt; der untere innere Stopfen bzw. Stempel unterstützt das Geflecht und ein Raum oder ein Spiel bzw. Freiraum zwischen dem Dorn und der Außenhülse, begrenzt durch das Substrat und die Ramme bzw. den Stopfen, stellt effektiv einen Formhohlraum zur Verfügung. Als nächstes wird die obere Außenhülse abgesenkt, um an dem Hitzeschild um die Bohrung in Anlage zu gelangen bzw. anzuliegen, um einen entsprechenden Formhohlraum auf der anderen Seite der Bohrung zur Verfügung zu stellen. Der untere Stopfen und der Dorn werden nach oben vorgetrieben bzw. vorbewegt, so daß der Dorn an dem oberen Stopfen in Anlage gelangt und das grüne Teil bzw. der Rohling (ungefähr) eine Hälfte über und eine Hälfte unter der Bohrung angeordnet ist, und der obere Stopfen wird nach unten bewegt, um den Rohling an Ort und Stelle zu halten, wobei er die Bohrung überspannt bzw. übergreift, wie dies in 7B gezeigt ist. Dann werden, wie dies in 7C gezeigt ist, der obere und untere Stopfen zueinander bewegt, um das grüne Geflecht zu komprimieren, wobei festgehalten wird, daß sich der untere Stopfen nicht über den vollständigen Abstand der unteren Hülse bewegt. Wie dies ersichtlich ist, gibt es einen Raum zwischen dem Dorn und jeder der Außenhülsen, in welchen sich das komprimierte Geflecht ausweitet, um den Isolator mit Flanschen 105a und 105c auszubilden, wie dies in 5 gezeigt ist, wobei ein Halsabschnitt 105b des komprimierten Geflechts innerhalb der Bohrung bleibt. Der Dorn wird dann zurückgezogen, die obere Hülse und der Stopfen werden angehoben (von dem Hitzeschild getrennt) und der untere Dorn wird den letzten Abschnitt innerhalb der unteren äußeren Hülse anheben, um den fertiggestellten Isolator auszuwerfen. Das Werkzeug wird dann weitergeschaltet bzw. zurückgeführt, um einen weiteren Zyklus zu starten. Das Werkzeug kann durch Nocken, Servomotoren, pneumatische Zylinder, hydraulische Zylinder oder eine Kombination, wie gewünscht, betätigt werden und eine Steuerung bzw. Regelung kann mechanisch (wie mit Nocken), elektrisch (wie Relais und Sensoren), Computer (wie Sensoren und Stellgliedern bzw. Betätigungseinrichtungen) oder jegliche Kombination betätigt werden.
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In einer anderen Ausbildung kann das grüne Geflecht eine Isolierscheibe bzw. Durchgangstülle 803 beinhalten, welche einen Schulterabschnitt 803a und einen inneren rohrförmigen Abschnitt 803b aufweist, wobei die Isolierscheibe wie oben beschrieben ist. Der Rohling bzw. das grüne Teil mit der Isolierscheibe kann zu einem Kunden zur Verwendung in der Presse geliefert werden. 8A zeigt die Isolierscheibe am Boden des Rohlings, jedoch könnte die Isolierscheibe in gleicher Weise an der Oberseite sein. Wie bei der Isolierscheibe in dem Boden in 8A gezeigt, beinhaltet die entgegengesetzte bzw. gegenüberliegende Hülse 709 (d.h. die gegenüberliegende Hülse 706) eine Vertiefung bzw. Ausnehmung 801, in welche die Oberseite des Dorns 707 geführt ist bzw. wird. Um den Umfang der Aussparung bzw. Ausnehmung ist eine keilförmige Struktur 805, welche wirkt, um den rohrförmigen Abschnitt der Isolierscheibe aufzutreiben bzw. aufzuweiten, um eine Konkavität oder Abschrägung 807 auszubilden, wie dies in 8B gezeigt ist, welche den gebildeten Isolator darstellt.
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Es sollte erkannt bzw. geschätzt werden, daß die Zeichnungen nicht maßstabgetreu sind. Der Außendurchmesser des Schulterabschnitts der Isolierscheibe kann, obwohl er immer nahezu gleich dem Innendurchmesser der Außenhülse 703a dargestellt ist, bedeutend kleiner sein und kann kleiner als der Durchmesser des Lochs in dem Hitzeschild sein, in welchem der Isolator ausgebildet ist. Selbst in einem derartigen Fall wird der Zweck der Isolierscheibe als eine Kompressionsbegrenzungseinrichtung während eines Zusammenbaus durch den rohrförmigen Abschnitt erfüllt bzw. erzielt.
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Als eine Alternative zu der Isolierscheibe, die in 8A und 8B gezeigt ist, kann der Rohling um einen einfachen Abstandhalter 901 gerollt sein bzw. werden und der resultierende Rohling bzw. das resultierende grüne Teil, wie dies in 9A gezeigt ist, wird in der Presse verwendet. Vorzugsweise beinhalten beide der gegenüberliegenden Hülsen 706 und 709 einen keilförmigen Abschnitt, um jedes Ende des Abstandhalters aufzuweiten. Alternativ kann, wie dies in 9A gezeigt ist, der Dorn 707 eine Abschrägung 903 beinhalten, die einen Abschnitt 905 kleineren Durchmessers, der einen Durchmesser aufweist, der eine enge Passung mit dem ID des Abstandhalters zur Verfügung stellt, mit einem Abschnitt 907 größeren Durchmessers verbindet, welcher der gewünschte ID des komprimierten Geflechtteils des Isolators ist, wo die Abschrägung wirkt, um das Ende des Abstandhalters aufzuweiten. Obwohl einiges des Gitters bzw. Geflechts in den Raum zwischen dem Ende des Abstandhalters und der Abschrägung komprimiert werden kann, wird der Abstandhalter immer den Effekt eines Begrenzens der abschließenden bzw. Endkompression zur Verfügung stellen, wenn die Schraube während einer Befestigung des Hitzeschilds eingetrieben wird. 9B zeigt den Isolator, der einen aufgeweiteten Abschnitt 903 aufweist. Neuerlich kann, obwohl der OD des aufgeweiteten Abschnitts als im wesentlichen der gleiche wie der ID des Lochs (der Bohrung) in dem Isolator gezeigt ist, er bedeutend kleiner sein. Wie erwähnt, kann die Isolierscheibe 803 an der "Oberseite" des Rohlings angeordnet sein, wie dies in 10 gezeigt ist. Ebenfalls wie erwähnt, kann der OD des Schulterabschnitts der Isolierscheibe bedeutend kleiner als der ID des Lochs in dem Hitzeschild sein, wie dies näher diesem Maßstab in 10 gezeigt ist. In dieser Ausbildung beinhaltet der Dorn 707 einen distalen Abschnitt eines gegebenen Durchmessers, der durch eine Schulter 1001 mit einem größeren Durchmesser verbunden ist, welcher an dem Boden des rohrförmigen Abschnitts der Isolierscheibe anschlägt bzw. anliegt. Während einer Kompression folgt die Schulter auf dem Dorn lediglich dem Boden der Isolierscheibe nach unten zu ihrem Endort bzw. ihrer abschließenden Stelle. In dieser Ausbildung gibt es ähnlich zu dem keilförmigen Abschnitt 805 in 8A einen keilförmigen Abschnitt 1003 auf der Innenhülse 706, um das Ende der Isolierscheibe aufzuweiten, um das Teil herzustellen, wie dies in 8B gezeigt ist (jedoch mit der Oberseite nach unten gedreht). Zusätzlich ist der OD des Schulterabschnitts des Dorns geringfügig kleiner als der ID des rohrförmigen Abschnitts der Isolierscheibe, so daß die innere bzw. Innenhülse 706 in Kontakt mit der Bodenkante bzw. dem Bodenrand des rohrförmigen Abschnitts gelangt, der zuvor durch die Schulter gehalten ist, und der Keil weitet dieses Ende des Rohrs auf.
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In noch einer anderen Ausbildung kann die Isolierscheibe 803 oder der Abstandhalter 901 mit einer oder mehreren Rippe(n) an der Außenoberfläche (d.h. des rohrförmigen Abschnitts 803b, wenn eine Isolierscheibe verwendet ist) oder Nuten bzw. Rillen oder Öffnungen (Aperturen) oder einer Kombination versehen sein. Gezogene oder gestauchte Rippen sind allgemein nicht so scharf und gut definiert wie Widerhaken bzw. Stacheln und erhöhen somit nicht stark die Kosten des Teils wie die Herstellung von gut definierten Widerhaken (welche signifikant die Kosten des Teils erhöhen). Während einer Kompression wird das Geflecht um die Rippe(n) gezwungen bzw. beaufschlagt, welche wirkt (wirken), um die Isolierscheibe oder den Abstandhalter während der Lieferung bzw. des Versands und einer Handhabung an Ort und Stelle zu halten, bevor der Hitzeschild festgelegt ist bzw. wird. Wenn Öffnungen verwendet werden, wird das Geflecht in die Öffnung gezwungen (oder in eine Nut bzw. Rille) beaufschlagt, jedoch am Überqueren der Öffnung und Einnehmen der zentralen Bohrung gehindert, da der Dorn 707 als ein Anschlag wirkt, wodurch die zentrale Bohrung für die Schraube oder den Bolzen freigehalten wird, die bzw. der für die Befestigung des Hitzeschilds verwendet wird.
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Obwohl die Herstellung eines einzigen Isolators gezeigt wurde, ist es bevorzugt, eine Presse mit der gewünschten Anzahl von Werkzeugen zu haben, die an gewünschten Orten in gewünschten Orientierungen bzw. Ausrichtungen angeordnet sind, da zahlreiche Hitzeschilde mehr als einen Isolator erfordern und nicht alle Isolatoren in derselben Ebene oder bei derselben Ausrichtung vorliegen. Beispielsweise würden, wenn ein gegebener Hitzeschild vier Isolatoren erfordert, dann vier Werkzeuge auf einem gemeinsamen Tisch montiert bzw. festgelegt werden und ihre Positionen und Ausrichtungen für den speziellen Hitzeschild eingestellt werden. Dann kann jegliche Anzahl von Hitzeschilden auf bzw. bei demselben Tisch bearbeitet werden. 11A und 11B stellen die Vorderseite und Rückseite eines derartigen Tischs oder einer Plattform dar, der bzw. die eine Oberfläche 1199 aufweist, die eine Serie von Löchern 1111 beinhaltet, auf welchen plattenförmige Paneele bzw. Platten 1101a–d montiert sind, von welchen jede eine einzige bzw. einzelne Presse aufnimmt. Jede Presse (d.h. jedes Paneel, das eine Presse aufnimmt) sitzt in einem Fuß 1103a und 1103d, der zu der Vorderseite des Tischs gerichtet ist und in der Ansicht gezeigt ist. Jede Presse hat ein oberes 1105 und unteres 1107 Preßelement. Jeder Fuß bzw. Schenkel (und es kann mehr als ein Fuß pro Presse vorliegen) ist an dem Tisch durch einen oder mehrere Fräsmaschinenstreifen (nicht gezeigt) festgelegt und an dem (den) gewünschten Loch (Löchern) gesichert. Jeder Fuß kann auch eine Hebeeinrichtung zum Anheben oder Absenken jedes Tafel- bzw. Paneelgehäuses aufweisen oder damit ausgebildet sein, wobei sich der Betätigungsarm (Kniehebel) für die Hebeeinrichtung durch den Fuß erstreckt, obwohl andere mechanische Mittel verwendet werden können, um die Höhe jeder Presse einzustellen (wie ein Verwenden von Füßen unterschiedlicher Höhen). Jede Presse hat vorzugsweise ein Versorgungs- bzw. Speisekabel, das mit einem Computer oder einer Mikroprozessor-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung verbunden ist, welche(r) die Maschine wie gewünscht zyklieren kann. In einer Verwendung sind bzw. werden die Pressen, wie erforderlich, für einen speziellen Hitzeschild 101 (oder Substrat) positioniert, der Rohling wird in jeder der Bohrungen des Hitzeschilds angeordnet, der Hitzeschild wird auf den Bodenpressen angeordnet und der Betätiger bewegt die Maschine zurück und aktiviert sie. Vorzugsweise sind die Rückseite und Seiten abgeschirmt oder verhängt, und die Vorderseite hat einen leichten Schirm (der durch 1109 bezeichnet bzw. dargestellt ist), ähnlich einem Luftschirm, welcher jedoch ein Zyklieren der Maschine verhindert, wenn ein Gegenstand bzw. Objekt in dem Schirm ist (so daß der Betätiger von dem Arbeitsbereich entfernt werden muß, um die Maschine zu zyklieren).
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Wie dies in 4–6 gezeigt ist, wird der neue bzw. neuartige Isolator dieser Erfindung wie im Stand der Technik verwendet, obwohl vorzugsweise mit einer Schraube 103, die einen Schulterabschnitt aufweist, der in die Bohrung 107 des Isolators gepreßt ist; wirkt der Schulterabschnitt als eine Beschränkung bzw. Begrenzungseinrichtung, wenn die Schraube in den Verteiler eingetrieben wird, um das Gitter bzw. Geflecht daran zu verhindern, daß es zu stark durch die Zusammenbautätigkeit bzw. den Zusammenbauvorgang komprimiert wird. Die Verwendung eines Schulterabschnitts auf der Schraube erlaubt die Eliminierung einer Isolierscheibe mit Widerhaken bzw. Stacheln oder einer Flanschhülse, welche ein relativ teures Teil ist. Anders als der Stand der Technik wird der einstückige Isolator sich nicht lockern oder aufgrund von Vibration und/oder einer thermischen Expansion auseinanderfallen. Der endbearbeitete bzw. fertiggestellte erhitzte bzw. Hitzeschild mit den Isolatoren an Ort und Stelle kann direkt zu dem Kunden geliefert werden, was eine Befestigung des Hitzeschilds erleichtert und die Notwendigkeit eines Positionierens der zwei Teile des Isolators eliminiert, während er auf dem Hitzeschild ausgebildet wird.
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Die Vorkomprimierung bzw. -kompression, falls vorhanden, und die Dichte des "grünen" Teils bzw. Rohlings, ebenso wie der Raum bzw. Abstand und die Freiräume zwischen dem Dorn und den Außenhülsen können, wie erforderlich, variiert werden, um einen Isolator zur Verfügung zu stellen, der eine gewünschte abschließende bzw. Enddichte und Geometrie aufweist.
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Der verwendete Draht sollte so hitze- und korrosionsbeständig wie notwendig für die spezielle Umgebung sein, mit einer thermischen Expansion, die für die Toleranz der Installation akzeptabel ist, vorzugsweise ein Stahl mit begrenzter oder keiner Härtung. Geeignete Stahlqualitäten beinhalten Typen 304 und 430, obwohl reiner Kohlenstoff-, plattierter oder galvanisierter Stahl ebenfalls verwendet werden kann. Das Gitter bzw. Geflecht kann aus einer oder mehreren Art(en) von Stahl gefertigt bzw. hergestellt sein. Wenn die Umgebung von sehr (ultra) hoher Temperatur ist, ist ein Inconel- oder Hastalloy-Typ von Stahl geeigneter. Die Geometrie des Drahts ist vorzugsweise rund, obwohl andere Geometrien, beinhaltend quadratisch, hexagonal, eben bzw. flach, D-förmig, oval und dgl. ebenfalls geeignet sind. Der Drahtdurchmesser ist vorzugsweise in dem Bereich von 0,004 bis 0,020 Zoll, und bevorzugter von 0,005 bis 0,010 Zoll, obwohl sogar größere Durchmesser für eine noch robustere Installation geeignet sein können (wie beispielsweise einen Lastkraftwagen).
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Während sich die vorhergehende Beschreibung auf Hitzeschilde bezieht, wird es offensichtlich bzw. geschätzt sein, daß die vorliegende Erfindung für ein Herstellen von mechanischen Drahtgitter- bzw. -geflechtbuchsen für jegliche Anwendung, in jeglichem Artikel bzw. Gegenstand nützlich ist, solange das Werkzeug geeignet um die Bohrung positioniert werden kann. Für jene Anwendungen, wo ein mechanischer Stoßdämpfer oder ein Kissen statt einer Buchse erwünscht ist, kann während eines Komprimierens bzw. Verdichtens der Dorn im wesentlichen fluchtend bzw. bündig mit dem Ende des unteren Stampfers bzw. Stopfens während einer Kompression positioniert sein bzw. werden, so daß sich das Geflecht in die Bohrung ausweitet und ausfüllt.
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Die vorhergehende Beschreibung ist als illustrativ, jedoch nicht beschränkend gemeint bzw. gedacht. Verschiedene Änderungen, Modifikationen und Zusätze können dem Fachmann beim Lesen dieser Beschreibung ersichtlich sein, und jene sind innerhalb des Rahmens und Geists dieser Erfindung liegend gedacht, wie sie durch die Ansprüche definiert ist.
