DE202014006987U1

DE202014006987U1 - Hitzeschild und mit einem derartigen Hitzeschild abgeschirmtes Bauteil

Info

Publication number: DE202014006987U1
Application number: DE202014006987.5U
Authority: DE
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: US20170284293A1; WO2016034506A1; DE112015003993T5

Abstract

Hitzeschild zur Abschirmung heißer Bereiche, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, mit mindestens einer metallischen Blechlage und einer der metallischen Blechlage benachbart angeordneten Dämmlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmlage ein metallisches Gitter aufweist, das in eine Fasermatte eingebettet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hitzeschild zur Abschirmung heißer Bereiche, beispielsweise eines Verbrennungsmotors sowie ein Bauteil, das mit einem derartigen Hitzeschild abgeschirmt ist.
Hitzeschilde dienen zum Beispiel bei Motoren von Kraftfahrzeugen, insbesondere im Bereich des Abgasstrangs, dem Schutz nahe bei heißen Bauteilen gelegener hochtemperaturempfindlicher Bauteile und Aggregate gegenüber unzulässiger Erhitzung. Dabei verbessern die Hitzeschilde auch weiterhin den Schallschutz.
Üblicherweise sind Hitzeschilde dreidimensional verformte Strukturbauteile, die mindestens eine metallische Blechlage aufweisen. Die dreidimensionale Form der mindestens einen metallischen Blechlage ergibt sich dabei üblicherweise aus der Form der gegeneinander abzuschirmenden Bauteile und deren Abstand zueinander.
Ein Hitzeschild weist also üblicherweise ein oder mehrere metallische Blechlagen auf, die die Kontur des Hitzeschildes bilden. Zwischen einzelnen Blechlagen oder benachbart zu einer der Blechlagen kann eine zusätzliche Isolationsschicht angeordnet werden. Als Isolationsschichten werden dabei komprimierte Partikelschichten wie Glimmer- und/oder Graphitschichten oder temperaturstabile Vliese wie Glasfaser- oder Mineralfaservliese verwendet.
Wird lediglich eine Blechlage eingesetzt, so kann zwischen dem abzuschirmenden Bauteil und der metallischen Lage eine Dämmlage vorgesehen sein. Diese Dämmlage wird benachbart zu der metallischen Lage des Hitzeschildes angeordnet. Im Stand der Technik werden als derartige Dämmlagen beispielsweise Glasfaservliese oder Mineralfaservliese eingesetzt. Diese müssen, da sie benachbart zu der dreidimensional verformten metallischen Lage angeordnet sind, selbst diese dreidimensionale Form nachbilden. Es werden daher Glasfaservliese verwendet, die bereits entsprechend vorverformt sind. Derartige Glasfaserformmatten sind jedoch sehr kostspielig und in ihrer Herstellung aufwendig. Insbesondere weisen diese Faserformmatten des Stands der Technik einen sehr hohen Binderanteil auf, der zudem die Faserformmatten meist über die gesamte Fläche auf einem großen Dickenanteil durchdringt. Dies bringt es mit sich, dass die Vernetzung bzw. Aushärtung des Binders sehr zeit- und energieaufwendig ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich daher die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Hitzeschild sowie ein abgeschirmtes Bauteil mit einem derartigen Hitzeschild zur Verfügung zu stellen, das mindestens eine metallische Blechlage und eine der metallischen Blechlage benachbart angeordnete Dämmlage aufweist, jedoch verglichen zum Stand der Technik kostengünstig und einfach herstellbar und obendrein sicher zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird durch das Hitzeschild nach Anspruch 1 und das abgeschirmte Bauteil nach Anspruch 21 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hitzeschilds werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Das erfindungsgemäße Hitzeschild zur Abschirmung heißer Bereiche, beispielsweise eines Verbrennungsmotors weist nun eine metallische Blechlage auf. Weitere metallische Blechlagen sind möglich, jedoch nicht zwingend erforderlich. Benachbart zu der metallischen Blechlage ist eine Dämmlage angeordnet. Das erfindungsgemäße Hitzeschild weist also zumindest eine zweilagige Struktur aus einer metallischen Blechlage und einer Dämmlage auf. Wird das Hitzeschild mit der Dämmlage an dem abzuschirmenden Bauteil angeordnet, so wird eine direkte Isolation des abzuschirmenden Bauteils durch die Dämmlage erzielt. Alternativ kann jedoch auch die Dämmlage auf ihrer zweiten Seite mit einer metallischen Blechlage, insbesondere eine Metallfolie, kaschiert sein, so dass sich eine Sandwich-Bauweise des Hitzeschildes ergibt.
Erfindungsgemäß weist die Dämmlage nun eine Fasermatte auf, in die zusätzlich ein metallisches Gitter eingebettet ist.
Durch die Einbettung des metallischen Gitters kann die nicht formstabile Fasermatte dauerhaft verformt werden und beispielsweise auf die 3D-Form der metallischen Blechlage angepasst werden. Dies ermöglicht es dann, die Dämmlage in der vorgeformten Form zu transportieren und auf die metallische Blechlage aufzubringen.
Eine derartige Dämmlage für ein Hitzeschild ist erheblich einfacher herstellbar und daher kostengünstiger, als die im Stand der Technik bereits vorhandenen 3D-Glasfaserformmatten.
Wie oben erwähnt, ist es wesentlich, dass das metallische Gitter in die Fasermatter eingebettet ist, so dass das metallische Gitter bei der Montage des Hitzeschildes an einem abzuschirmenden Bauteil keinerlei Kontakte mit dem abzuschirmenden Bauteil und/oder der metallischen Blechlage bzw. sämtlicher metallischer Blechlagen des Hitzeschildes besitzt. Nur hierdurch wird eine Wärmeleitung quer über das Hitzeschild verhindert.
Besonders vorteilhaft ist das metallische Gitter bezüglich der jeweiligen lokalen Dicker der Fasermatte mindestens 8%, vorteilhafterweise mindestens 10% von der der Blechlage zugewandten Oberfläche der Fasermatte beabstandet angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist das metallische Gitter bezüglich der jeweiligen lokalen Dicker der Fasermatte mindestens 35%, vorteilhafterweise mindestens 45% der Dicke der Fasermatte von der der Blechlage gegenüberliegenden Oberfläche der Fasermatte, also üblicherweise der dem abzuschirmenden Bauteil unmittelbar benachbart angeordneten Oberfläche der Fasermatte, beabstandet angeordnet. Besonders vorteilhaft ist eine Anordnung des metallischen Gitters bezüglich der jeweiligen lokalen Dicke der Fasermatte in der Mitte der Fasermatte.
Mit anderen Worten soll das Gitter in einem Bereich zwischen 8% und 65% der jeweiligen lokalen Dicke der Fasermatte von der metallischen Blechlage entfernt angeordnet sein.
Besonders vorteilhaft wird eine derartige Einbettung des metallischen Gitters in die Fasermatte dadurch erreicht, dass zumindest ein Teil der Fasern der Fasermatte die Öffnungen des metallischen Gitters vollständig durchdringen. Dies kann vorteilhafterweise als Faserflor oder auch als Faserschlinge erfolgen, wobei jeweils die Fasern des Flors oder die Schlingen die Öffnungen des metallischen Gitters senkrecht zu dessen flächiger Ausdehnung durchdringen oder diese mit dem metallischen Gitter verwoben sind.
Zusätzlich können die Fasern mit dem metallischen Gitter stoffschlüssig verbunden sein, insbesondere verklebt sein. Alternativ ist das metallische Gitter bereits vor Aushärten des Binders in eine Fasermatte eingebunden und wird nach Aushärten der Klebeverbindung zwischen den Fasern in diesem Faserverbund gehalten. Eine derartige Verklebung, beispielsweise mittels eines Binders, kann auch lediglich in einzelnen Bereichen, beispielsweise an den Randbereichen der Fasermatte, insbesondere als Kantenversiegelung, und/oder in oberflächennahmen Bereichen erfolgen. Der Binderanteil sollte vorteilhafterweise ≤ 25%, vorteilhafterweise ≤ 10%, vorteilhafterweise ≤ 5% des Gesamtgewichtes der Fasermatte betragen. Idealerweise weist die Fasermatte jedoch keinerlei Binder auf.
Um eine hinreichende Wärmedämmung zu erzielen, beträgt die Dicke der Fasermatte vorteilhafterweise zwischen 4,5 mm und 15 mm (jeweils einschließlich bzw. ausschließlich der Randwerte), vorzugsweise zwischen 7 mm und 12 mm (jeweils einschließlich oder ausschließlich der Randwerte).
Als Fasermatte eignet sich ein Fasergewebe, insbesondere ein Schlingengewebe oder ein Flor, ein Gestrick, ein Gewirk, ein Gelege oder ein Vlies. Auch weitere Techniken zur Herstellung der Fasermatte sind denkbar. Wird ein Faserflor als Fasermatte verwendet, so beträgt die Dichte der Fasern vorteilhafterweise zwischen 9 Faserfäden/cm² und 100 Faserfäden/cm² (jeweils einschließlich oder ausschließlich der Randwerte). Wird ein Schlingengewebe als Fasermatte verwendet, so kann die Dichte der Schlingen vorteilhafterweise zwischen 2 Schlingen/cm² und 30 Schlingen/cm² (jeweils einschließlich oder ausschließlich der Randwerte) betragen. Eine derartige Ausbildung der Fasermatte ist hinreichend steif, um die Formstabilität zu wahren und zugleich das metallische Gitter gesichert einzubetten. Zum anderen wird eine zu hohe Faser- oder Schlingendichte vermieden, die zu einer verringerten Wärmedämmung führen würde.
Als Fasern für die Fasermatte eignen sich insbesondere Glasfasern, Mineralfasern und/oder Graphitfasern einschließlich Mischungen dieser Fasern. Die Länge der Fasern ist dabei auf den jeweiligen Verwendungszweck abzustimmen.
Die Fasern der Fasermatte werden besonders formstabil, wenn sie eine metallische Faser als Faserseele enthalten. Dies kann für eine, mehrere oder alle Fasern einer Fasermatte vorgesehen werden. Derart verstärkte Fasern dringen leichter durch die Öffnungen des metallischen Gitters. Zudem können sie in einem Press- oder Prägeprozess an ihren Faserenden so umgebogen werden, dass sie die Stege des Metallgitters hintergreifen und so das metallische Gitter festhalten.
Alternativ oder zusätzlich können aus dem metallischen Gitter metallische Haken herausragen, die die Fasern der Fasermatte ihrerseits hintergreifen. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass die Haken nur soweit aus der Ebene der flächigen Ausdehnung des metallischen Gitters herausragen, dass sie weiterhin innerhalb der Fasermatte eingebettet sind. Auch derartige metallische Haken verbessern den Zusammenhalt des Kompositaufbaus aus metallischem Gitter und Fasermatte sowie dessen Stabilität.
Als metallisches Gitter eignen sich insbesondere Metallgewebe, Streckgitter, Lochbleche, Spießbleche und dergleichen. Die Öffnungen des metallischen Gitters können vorteilhafterweise rund oder beliebige Vielecke sein, beispielsweise dreieckig oder viereckig bzw. jede beliebige rechteckige oder rautenförmige Form, auch fünfeckig oder sechseckig, insbesondere in Form eines regelmäßigen Sechsecks. Dabei können eine oder mehrere Öffnungen des metallischen Gitters so ausgestaltet sein. Vorteilhafterweise sind jedoch sämtliche Öffnungen eines metallischen Gitters bezüglich ihrer Form gleich gestaltet.
Werden eckige Formen für die Öffnungen des metallischen Gitters verwendet, so können die Ecken jeweils mit Eckradien R mit 0,2 mm ≤ R ≤ 1,0 mm, vorzugsweise 0,2 mm ≤ R ≤ 0,5 mm mm abgerundet sein. Derartige Abrundungen sind fertigungstechnisch nicht zu vermeiden, zumal jede technische „Ecke” fertigungstechnisch im mikroskopischen Maßstab Rundungen aufweist. Dennoch wird hier von Ecken gesprochen.
Besonders vorteilhaft werden Formen für die Öffnung verwendet, die bei Drehungen um bestimmte Winkel in sich selbst überführt werden, beispielsweise gleichseitige Dreiecke, Quadrate, gleichseitige Fünf- oder Sechsecke und dergleichen.
Eine besonders günstige Gestaltung weisen metallische Gitter auf, die Öffnungen in Form von dreiflügeligen Strukturen aufweisen, wobei jeweils die Flügel einer Öffnung im Bereich zwischen den Flügeln einer anderen Öffnung angeordnet sind. Derartige Strukturen sind nahezu perfekt auf dreidimensionale Oberflächen anpassbar.
Ausgehend vom Umfangsrand der Öffnungen können besonders vorteilhaft Vorsprünge in die Öffnung hineinragen, die freie oder sich über die Öffnung erstreckende Stege bilden. Diese freien Stege ragen vorteilhafterweise aus der Ebene der Erstreckung des metallischen Gitters in die eine oder in die andere Richtung heraus. Sie dienen damit ebenfalls der Verklammerung zwischen den Fasern der Fasermatte und dem metallischen Gitter. Auch hier ist wieder darauf zu achten, dass diese Vorsprünge/Stege weniger weit aus der Ebene der flächigen Ausdehnung des metallischen Gitters herausragen als die Fasern der Fasermatte, so dass sie vollständig innerhalb der Fasermatte eingebettet sind.
Als freie Stege können sie an ihren Enden abgewinkelt gebogen sein und so zusätzlich eine Hakenstruktur besitzen.
Für die erfindungsgemäßen Hitzeschilde hat sich eine Maschenweite der Öffnungen des metallischen Gitters zwischen 8 mm und 25 mm (jeweils einschließlich oder ausschließlich der Randwerte) als günstige Maschenweite herausgestellt. In Abwandlung des erfindungsgemäßen Hitzeschildes sind auch Hitzeschilde möglich, die auch auf der dem abzuschirmenden Bauteil zugewandten Oberfläche der Faserlage eine metallische Kaschierung aufweisen. In diesem Fall liegt also ein Hitzeschild vor, das zwei metallische Lagen aufweist, zwischen denen die Dämmlage angeordnet ist. Diese Variante des erfindungsgemäßen Hitzeschilds eignet sich insbesondere auch zur Montage auf Abstand bezüglich des abzuschirmenden Bauteils. Erfindungsgemäß wird weiterhin ein abgeschirmtes Bauteil mit einem abzuschirmenden Bereich vorgeschlagen, das ein erfindungsgemäßes Hitzeschild aufweist. Das Hitzeschild ist dabei mit seiner der ersten metallischen Blechlage abgewandten Seite der Fasermatte auf den abzuschirmenden Bereich aufgebracht. Zwischen der Fasermatte und dem abzuschirmenden Bereich ist im Falle einer direkten Isolation keine weitere Zwischenlage angeordnet. Es ist jedoch möglich, aber nicht bevorzugt, hier weitere Zwischenlagen vorzusehen, beispielsweise eine weitere Kaschierung des Hitzeschildes. Die Aufbringung des Hitzeschildes auf den abzuschirmenden Bereich kann dabei formschlüssig erfolgen oder auch zumindest dicht benachbart, insbesondere mit einem maximalen Abstand von 3 mm, wobei dieser maximale Abstand zumindest über 75% der Kontaktfläche, vorzugsweise über mindestens 90% der Kontaktfläche vorhanden ist. Die Kontaktfläche ist also so definiert, dass kein unmittelbarer Kontakt vorhanden sein muss.
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäße Hitzeschilder und Bauteile gegeben. Bei diesen Beispielen werden für gleiche und ähnliche Elemente gleiche und ähnliche Bezugszeichen verwendet, so dass deren Erläuterung gegebenenfalls nicht wiederholt wird. Die nachfolgenden Beispiele weisen weiterhin eine Vielzahl von zusätzlichen Merkmalen auf, die die Erfindung weiter verbessern können. Diese zusätzlichen Merkmale können jedoch nicht ausschließlich in der im jeweiligen Beispiel gezeigten Kombination eingesetzt werden, sondern auch isoliert voneinander oder in Kombination mit anderen Merkmalen in anderen Beispielen.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Hitzeschild;
2 ein erfindungsgemäßes abgeschirmtes Bauteil in Explosionsdarstellung;
3 zwei Varianten eines erfindungsgemäßen Hitzeschildes im Ausschnitt;
4 ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild im Ausschnitt;
5 ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild im Ausschnitt;
6 ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild im Ausschnitt;
7 ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild im Ausschnitt;
8 ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild im Ausschnitt; und
9 ein weiteres erfindungsgemäßes Hitzeschild im Ausschnitt.
1 zeigt ein Hitzeschild 1. Dieses Hitzeschild 1 weist eine metallische Blechlage 2 auf, die der Form des abzuschirmenden Bereiches eines abzuschirmenden Bauteils angepasst ist. In 1 ist das Hitzeschild 1 in Aufsicht auf die Innenseite des Hitzeschildes 1 dargestellt, die dem abzuschirmenden Bereich benachbart angeordnet wird.
Auf dieser Seite ist der metallischen Blechlage 2 benachbart eine Dämmlage 3 angeordnet. Sowohl durch die Blechlage 2 als auch durch die Dämmlage 3 erstrecken sich Durchgangsöffnungen 5a, 5b zur Befestigung des Hitzeschildes 1 an dem abzuschirmenden Bauteil, beispielsweise mittels Schrauben. Daneben sind Bereiche 8 markiert, in denen das Hitzeschild Auswölbungen aufweist. diese Bereiche 8 verdeutlichen die komplexe Gesamtform des Hitzeschilds, der auch die Dämmlage 3 folgen muss. Erfindungsgemäß weist die Dämmlage ein metallisches Gitter auf, das in eine in 1 in Aufsicht zu erkennende Fasermatte 10 eingebettet ist.
2 zeigt ein abgeschirmtes Bauteil gemäß der vorliegenden Erfindung in Explosionsdarstellung. Das abgeschirmte Bauteil weist ein heißes Bauelement 6, beispielsweise einen Auspufftopf oder einen Katalysator, auf. Dieses heiße Bauteil 6 ist Teil eines Abgasstrangs 7 eines Verbrennungsmotors.
2 zeigt nun in Explosionsdarstellung zwei Halbschalen 3a und 3b einer Dämmlage. Auf diesen beiden Halbschalen 3a und 3b sind zwei Halbschalen 2a und 2b einer metallischen Blechlage angeordnet. Die Lagen 2a, 2b, 3a und 3b bilden dabei das erfindungsgemäße Hitzeschild.
Die Halbschalen 3a und 3b sind als Dämmlage in Form einer Fasermatte ausgebildet, in die ein metallisches Gitter eingebettet ist. Wie in 2 dargestellt ist, kann eine derartige Dämmlage aufgrund des eingebetteten metallischen Gitters beliebig geformt werden und anschließend auch diese Form halten.
Die in 2 beispielhaft dargestellte Form des Hitzeschildes 2 stellt dabei eine Form mit geringer Komplexität dar. Insbesondere bei Formen mit vielen Vor- und Rücksprüngen bietet die Einbettung eines metallischen Gitters erhebliche Vorteile bei der Formgebung und Bewahrung dieser Form. 3 zeigt in den Teilfiguren A bis C verschiedene Varianten einer Dämmlage 3 eines erfindungsgemäßen Hitzeschildes.
In 3A ist ein Ausschnitt aus einer Dämmlage 3 in Aufsicht und Durchsicht dargestellt. Die Dämmlage 3 weist eine Fasermatte 10 auf, in die ein metallisches Gitter 20 eingebettet ist. Das metallische Gitter 20 umschließt Öffnungen 21, wobei die Fasern der Fasermatte 10 die Öffnungen 21 durchdringen und so das metallische Gitter einbetten. Das metallische Gitter ist etwa mittig bezogen auf die Dicke der Dämmlage 3 angeordnet und als Metallgitter ausgebildet mit Längsfäden 23a bis 23d und Querfäden 23a bis 23d.
In 3B ist ein Querschnitt durch die Dämmlage 3 aus 3A in einer ersten Variante dargestellt. Dabei verlaufen die Längsfäden 23a' etc. jeweils auf einer Seite sämtlicher Querfäden 23a bis 23d innerhalb der Dämmlage 3 und der Fasermatte 10.
In 3C ist ein Querschnitt durch 3A in einer weiteren Variante dargestellt. In diesem Falle liegt ein Gewebe vor, da die Längsfaser, wie für die Längsfaser 23a dargestellt, abwechselnd oberhalb und unterhalb der Querfasern, wie für die Querfasern 23a bis 23d dargestellt, innerhalb der Dämmlage 3 und des Fasergewebes 10 verläuft.
4A zeigt einen weiteren Ausschnitt in Durchsicht einer Dämmlage 3. Die Dämmlage 3 weist eine Fasermatte 10 auf, in die ein Streckmetallgitter 20 eingebettet ist. Das Streckmetallgitter weist nun Längsstege 23a, 23c und Querstege 23b, 23d und 23e auf. Diese Stege bilden rautenförmige Öffnungen 21 zwischen den Stegen aus.
4B zeigt einen Querschnitt durch die Dämmlage 3 in 4A. Dabei sind insgesamt fünf Öffnungen 21a bis 21e mit Bezugszeichen versehen.
5 zeigt nun eine Aufsicht auf eine Dämmlage 3, wie sie in 3C im Querschnitt dargestellt ist. Die Dämmlage 3 weist ein metallisches Gittergewebe 20 auf, das in eine Fasermatte eingebettet ist. Nicht dargestellt ist eine zweite Fasermatte, die von oben auf das metallische Gittergewebe 20 aufgelegt wird. Die Fixierung der beiden Fasermatten durch das Gittergewebe 20 hindurch kann beispielsweise bei der Formgebung der Dämmlage 3 oder auch mittels eines Nadelprozesses erfolgen. Das Gittergewebe 20 liegt somit zentral in der die beiden Fasermatten enthaltenden Dämmlage 20. 6 zeigt in den Teilfiguren A und B die Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen metallischen Gitters 20. Das metallische Gitter 20 weist Öffnungen 21 auf, die dreiflügelförmig ausgebildet sind. Jeder Flügel einer der Öffnungen ist dabei zwischen zwei Flügeln einer benachbarten Öffnung angeordnet, so dass zwischen den Flügeln gebogene Stege 23 ausgebildet werden. Die Stege 23 und das gesamte metallische Gitter 20 sind sehr gut dreidimensional verformbar, so dass es sich in nahezu idealer Weise an jegliche 3D-Form, beispielsweise der metallischen Blechlage des Hitzeschildes, anpassen kann. Innerhalb jedes der Flügel der Öffnungen 21 sind von den Stegen ausgehend hakenförmige Stege 24a, 24b angeordnet. Diese erstrecken sich frei in die Öffnung und sind, wie in 6B im Querschnitt/in Aufsicht dargestellt, aus der Ebene des metallischen Gitters 20 abgewinkelt. Der Winkel kann dabei beispielsweise wie dargestellt 70° oder aber auch bis zu 90° betragen. Eine möglichst senkrechte Durchführung der Stege, also ein Winkel nahe bei 90°, ist dabei bevorzugt. An ihrem Ende weisen sie ein hakenförmiges Element 25a, 25b, 25c auf, so dass die Haken 24a bis 24c sich mit den durch die Öffnung 21 durchtretenden Fasern der Fasermatte 10 verhaken können. Dadurch wird das Gitter 20 sicher in der Fasermatte 10 gehalten und in diese eingebettet.
7 zeigt in den Teilbildern A und B eine Aufsicht auf und einen Querschnitt durch eine Dämmlage 3 und eine metallische Lage 2 eines erfindungsgemäßen Hitzeschildes.
Während in den vorigen Beispielen die Fasermatte 10 als Flor ausgeführt war, ist in diesem Beispiel die Fasermatte 10 als eine Schlingenanordnung ausgebildet. Die Schlingen treten dabei jeweils sowohl durch die Öffnungen 21 als auch durch die Stege des Gitters 20. Dadurch wird das Gitter in idealer Weise innerhalb der Fasermatte 10 verankert, wobei es im vorliegenden Beispiel ungefähr mittig angeordnet ist.
In 8 ist in den Teilfiguren A und B eine weitere Ausführungsform einer Dämmlage 3 eines erfindungsgemäßen Hitzeschildes gemeinsam mit der metallischen Lage 2 in Aufsicht und im Querschnitt dargestellt. Während in 7 das metallische Gitter bezüglich der Dicke der Fasermatte 10 mittig angeordnet ist, ist das metallische Gitter 20 in 8 bezüglich der Dicke Hf der Faserlage 10 außermittig in Richtung der metallischen Lage 2 des erfindungsgemäßen Hitzeschildes angeordnet. Beim Beispiel in 8 ist das metallische Gitter 20 dennoch weiterhin in die Fasermatte 10 eingebettet, wobei ein bezüglich der Dicke größerer Anteil der Faserlage sich einseitig in Richtung des abzuschirmenden Bauteils bezogen auf die metallische Lage 2 befindet. Bezogen auf die Dicke Hf der Fasermatte 10 ist das metallische Gitter 20 in 8 ca. Hm = 10% von der der metallischen Lage zugewandten Oberfläche der Fasermatte 10 entfernt angeordnet. Der Abstand Ho von der der metallischen Lage 2 abgewandten Oberfläche der Fasermatte 10 beträgt mehr als 80% der Dicke Hf der Fasermatte 10.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Dämmlage 3 eines erfindungsgemäßen Hitzeschilds 1. Hier sind die Fasern 11 der Fasermatte 10 lose in die Öffnungen 21 des metallischen Gitters 20, das vergleichbar der 3 aufgebaut ist, eingefügt. Die Darstellung gibt nicht die tatsächliche Dichte der Fasern 11 wieder, um übersichtlich zu bleiben. Eine vorteilhafte Herstellung dieser Ausführungsform der Dämmlage 3 ergibt sich, wenn die Fasern 11 in das metallische Gitter 20 eingeblasen werden. Hier kann im Zuge der Formgebung der Dämmlage 3 auch eine Verdichtung des Faser-Metallgitter-Verbunds in seiner Ebene stattfinden, so dass sich eine bessere Dauerhaltbarkeit der Dämmlage 3 ergibt.

Claims

Hitzeschild zur Abschirmung heißer Bereiche, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, mit mindestens einer metallischen Blechlage und einer der metallischen Blechlage benachbart angeordneten Dämmlage, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämmlage ein metallisches Gitter aufweist, das in eine Fasermatte eingebettet ist.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Fasern der Fasermatte die Öffnungen des metallischen Gitters vollständig durchdringen.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Gitter bezüglich der jeweiligen lokalen Dicke der Fasermatte mindestens 8%, vorteilhafterweise mindestens 10%, der Dicke der Fasermatte von der der Blechlage zugewandten Oberfläche der Fasermatte und/oder höchstens 35%, vorteilhafterweise höchstens 45% der Dicke der Fasermatte von der der Blechlage gegenüberliegenden Oberfläche der Fasermatte beabstandet ist und insbesondere vorteilhafterweise mittig in der Fasermatte angeordnet ist.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Fasermatte ≥ 4,5 mm und/oder ≤ 15 mm, vorzugsweise ≥ 7 mm und/oder ≤ 12 mm beträgt.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte Glasfasern, Mineralfasern und/oder Graphitfasern enthält oder daraus besteht.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Fasermatte als Faserflor oder Faserschlinge das metallische Gitter senkrecht zu dessen flächiger Ausdehnung durchdringen oder mit dem metallischen Gitter verwoben sind.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern mit dem metallischen Gitter stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt sind.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern der Fasermatte in einzelnen Bereichen oder auch vollständig, mit Binder fixiert sind, insbesondere in den Randbereichen und/oder den oberflächennahen Bereichen der Fasermatte.
Hitzeschild nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Binderanteil an der Fasermatte ≤ 25%, vorteilhafterweise ≤ 10%, vorteilhafterweise ≤ 5% des Gesamtgewichtes der Fasermatte beträgt.
Hitzeschild nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte keinen Binder enthält.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine, mehrere oder alle Fasern eine metallische Faser als Seele enthalten.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden der Fasern die Stege des metallischen Gitters hintergreifen.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem metallischen Gitter metallische Haken herausragen, die Fasern der Fasermatte hintergreifen, wobei die Haken weniger weit aus der Ebene der flächigen Ausdehnung des metallischen Gitters herausragen als die Fasern der Fasermatte.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Gitter ein Metallgewebe, Streckgitter, Lochblech, Spießblech oder dergleichen ist.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, mehrere oder all der Öffnungen des metallischen Gitters rund, dreieckig, viereckig, insbesondere rechteckig oder rautenförmig, fünfeckig oder sechseckig, insbesondere in Form eines regelmäßigen Sechsecks, sind, wobei gegebenenfalls die Ecken der Vielecke, vorteilhafterweise mit Eckradien R mit 0,2 mm ≤ R ≤ 1,0 mm, vorzugsweise 0,2 mm ≤ 0,5 mm, abgerundet sind.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, mehrere oder alle der Öffnungen des metallischen Gitters in Aufsicht auf die Öffnungen eine im wesentlichen regelmäßige Form aufweisen, die bei einer Drehung um ihre Mittelachse um 360°/n in sich selbst überführt wird, wobei n eine natürliche Zahl ist.
Hitzeschild nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine, mehrere oder alle der Öffnungen des metallischen Gitters in Aufsicht auf die Öffnungen die Grundform eines Vielecks aufweist, aus dessen Seiten Vorsprünge in die Öffnung ragen, wobei vorteilhafterweise die Vorsprünge als Haken ausgebildet sind, die gegebenenfalls Fasern der Fasermatte hintergreifen, wobei die Haken weniger weit aus der Ebene der flächigen Ausdehnung des metallischen Gitters herausragen als die Fasern der Fasermatte.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschenweite der Öffnungen des metallischen Gitters ≥ 8 mm und/oder ≤ 25 mm beträgt.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte ein Gewebe, insbesondere ein Schlingengewebe oder ein Flor, ein Gestrick, ein Gewirk, ein Gelege oder ein Vlies ist.
Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasermatte a) ein Schlingengewebe mit einer Schlingendichte ≥ 2/cm² und/oder ≤ 30/cm² oder b) ein Flor mit einer Faserdichte an hochstehenden Fäden ≥ 9/cm² und/oder ≤ 100 cm² ist.
Abgeschirmtes Bauteil mit einem abzuschirmenden Bereich und einem Hitzeschild nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hitzeschild mit der der metallischen Blechlage abgewandten Seite der Fasermatte ohne Zwischenlage oder ggfls. mit einer weiteren Zwischenlage zwischen Fasermatte und abzuschirmendem Bereich an dem abzuschirmenden Bereich anliegt oder zumindest diesem dicht benachbart, insbesondere über mindestens 75%, vorzugsweise über mindestens 90% der Kontaktfläche mit einem maximalen Abstand ≤ 3 mm, angeordnet ist.