DE29915429U1 - Hitzeabschirmelement - Google Patents
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Description
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Faist Automotive
„Hitzeabschirmelement"
8469 GM-DE
HJM-TE
Die Erfindung bezieht sich auf ein Hitzeabschirmelement der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung zum Schutz von insb. Fahrzeug- oder Maschinenteilen vor zu starker Erhitzung.
Ein derartiges Hitzeabschirmelement ist bereits bekannt (DE-U 93 01 234). Dabei bildet eine gelochte Schicht aus Aluminium die eine Außenseite eines Mehrschichtenlaminats mit folgendem Aufbau: Gelochte Aluminiumschicht, Aluminiumzwischenfolie, Hitzeschutzzwischenschicht aus Mineralschaum, Glasfasern oder dergleichen, weitere Aluminiumzwischenfolie, mattenförmiges gewelltes Aluminiumgestrick und schließlich Aluminiumdeckfolie. Hitzeabschirmelemente dieser Art sind zu etwa 95 % recycelbar und von einer relativ guten thermischen Isolierung des die sogenannte „Kaltseite" berührenden Raumes von der sogenannten „Warmseite". Die Aluminiumabdeckschicht hat ein Lochflächenverhältnis von 15 bis 25 %. Darunter versteht man den mittleren Flächanteil der Durchbrechungen an der Gesamtfläche.
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Ferner ist ein Hitzeabschirmelement bekannt (EP O 588 182 Bl), bei dem ein Schaumstoffkörper aus Aluminium mit einer durchschnittlichen Porosität zwischen 60 und 90 % und einer Porenbzw. Zellengröße zwischen 0,1 und 1,5 mm durch Aufschäumen der Ausgangssubstanz in die gewünschte dreidimensionale Form gebracht wird. An der Außenseite bildet sich eine nicht poröse, dünne Aluminiumhaut aus. Dieses Hitzeabschirmelement ist vollständig recycelbar, da es. nur aus Aluminium besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hitzeabschirmelement der eingangs genannten Gattung mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß es nicht nur vollständig recycelbar ist, sondern auch ohne Schwierigkeiten in die gewünschte Form gebracht werden kann, ohne viel Raum in Anspruch zu nehmen.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichnet und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen beansprucht. In der folgenden Beschreibung und in den Zeichnungen sind bevorzugte Ausbildungsformen der Erfindung beschrieben und dargestellt.
Gemäß der Erfindung ist die zahlreiche Durchbrechungen aufweisende Schicht als selbsttragende und insbesondere Wärme gut leitfähige Hitzeschutzplatte ausgebildet, so daß keine zusätzlichen Schichten zur Bildung eines Mehrschichtenlaminats erforderlich sind. Der Begriff „Platte" schließt hier dreidimensional verformte bzw. umgeformte Platten, Schichten und Folien ein, soweit sie die verformte Gestalt selbsttragend beibehalten, sofern keine zusätzliche Verformungsarbeit zum Weiterverformen aufgewendet wird. Die Platte könnte daher im weitesten Sinne auch als „Formteil" bezeichnet werden, sofern dieser Begriff nicht auf Kunststoffe beschränkt wird, sondern auch durch beispielsweise Biegen, Tiefziehen u. dergleichen
verformte Metallplatten, -platinen, -bänder, -teile u. dergleichen einschließt. Dabei sind die Durchbrechungen der Platten- bzw. der Formteile so bemessen, daß sich für diese auf der Hitzeschutzplatte ein Lochflächenverhältnis zwischen 0,01 und 20 %, insbesondere zwischen 0,01 und 8 % ergibt. Die Plattendicke ist zwischen 0,01 und 50 mm, insbesondere zwischen 0,1 und 1 mm bemessen, und die mittlere Breite bzw. der mittlere Durchmesser der Durchbrechungen weist zwischen 0,001 und 2 mm, insbesondere zwischen 0,02 und 2,5 mm auf.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die erfindungsgemäße Hitzeschutzplatte eine gute Wärmeisolationsaufgabe erfüllt, obwohl sogar Wärme gut leitfähiger Materialien, wie Aluminium, bevorzugt werden. Hier trägt überraschenderweise die sieb- bzw. rasterartige Anordnung der Durchbrechungen bei. Zusätzlich kann' hierdurch auch eine gute schallabsorbierende Wirkung erzielt werden. Für vorgehängte Gebäude-Unterdecken sind gelochte Metallpaneelen mit 0,5 mm Dicke und einem Lochdurchmesser von 0,45 mm bei einem Lochflächenverhältnis von 0,64 % an sich schon bekannt.
Die Hitzeschutzplatte kann mehrschichtig aufgebaut sein, aber auch nur aus einer einzigen Schicht bestehen; sie ist insbesondere dreidimensional verformt und kann hierdurch, da sie selbsttragend ist, bleibend in die gewünschte Konfiguration, insbesondere als mindestens teilweise Umhüllung eines Teils der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors oder als mindestens teilweise Abdeckung eines Teils des Verbrennungsmotors selbst geformt werden. Im Vergleich zu den „Minilöchern" der o. g. Durchbrechungen mit dem genannten Lochverhältnis weist die Hitzeschutzplatte zusätzlich bevorzugt größere Durchbrechungen auf, die zum Befestigen an Maschinenteilen, Fahrzeugteilen
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oder auch Wand- und Bodenteilen dienen. Sollen Befestigungsmittel, wie Schrauben, zusätzliche wärmeableitende Wirkungen ausüben, empfiehlt es sich, die Befestigung an wärmeleitfähigen Bauteilen vorzunehmen.
Besonders günstig hinsichtlich Herstellung und Wirksamkeit sind Hitzeschutzplatten aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, mit schlitzartigen Durchbrechungen, die nach Art von „Streckmetall" durch Strecken spanlos verformt bzw. verworfen sind. Dabei genügen sogar Plattendicken zwischen 0,1 und 1 mm und sind Lochflächenverhältnisse zwischen 0,2 und 8 % günstig. Nach dem Verwerfen können solche „Streckmetalle" wieder glattgewalzt sein, wodurch sich sichelartige Durchbrechungen ergeben, deren Sichelform mit bloßem Auge kaum wahrnehmbar ist.
Erfindungsgemäße Hitzeabschirmelemerite können nicht nur bei Personenkraftwagen, sondern auch bei Großraumfahrzeugen, wie LKWs, Bussen und Luftfahrzeugen und in Schiffskörpern, an solchen Stellen Anwendung finden, in denen wenig Raum für großvolumige Mehrschichtenisolationselemente zur Verfügung steht. Der Vorteil der Erfindung besteht auch darin, daß man solche Hitzeabschirmelemente auch noch zusätzlich an denjenigen Stellen anbringen kann, an denen sich erst nachträglich zu hohe Hitzeentwicklung feststellen läßt, ohne daß der Grundaufbau wesentlich geändert werden kann.
Sofern die Durchbrechungen genügend klein ausgebildet sind, ist das erfindungsgemäße Hitzeabschirmelement auch wasserdicht, obwohl Dampfdurchlässigkeit gewährleistet wird. Es verhält sich wie ein mikroporöses Textil im Sinne von „Goretex" und „Sympatex".
Beispiele für die Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Aufsicht auf ein Hitzeabschirmelement, das am Boden eines Kraftfahrzeugs in der Nähe der Auspuffanlage befestigt wird, um die im unmittelbaren Auspuffanlagenbereich entstehende Hitze gegenüber anderen Bauteilen des Kraftfahrzeugs abzuschirmen.
Die Hitzeschutzplatte 1 einer Schichtdicke von d = 0,4 mm ist über fast die gesamte Fläche mit rasterartig angeordneten kleinen Durchbrechungen 2 versehen (in der Figur sind nur jeweils Teile der Lochungsbereiche gezeigt, selbst wenn die gesamte Hitzeschutzplatte entsprechend „perforiert" ist). Die größeren Durchbrechungen 3 in Form von Langlöchern oder kreisförmigen Löchern dienen zum Befestigen am Boden des Kraftfahrzeugs, indem Schrauben durch die Durchbrechungen 3 gesteckt und die aus Aluminium bestehende Hitzeschutzplatte 1 dort unmittelbar gleichfalls an Metallteile festgeschraubt wird. Die Hitzeschutzplatte 1 ist dreidimensional gemäß den Bodenformationen und der Auspuffanlage mit dem Auspuffrohr verformt und weist außen einen umlaufenden Rand 4 auf. Die gesamte Hitzeschutzplatte 1 ist trotz ihrer geringen Plattendicke formstabil in dem Sinne, daß sie ihre Form beibehält, sofern sie nicht unter Anwendung von Kräften zwangsweise verformt wird.
Figur 2 ist ein stark vergrößerter schematischer Teilausschnitt aus einer Hitzeschutzplatte 1. Die Platte 1 weist eine Fülle schlitzartiger in Aufsicht sichelförmiger Durchbrechungen 2 auf, die eine Schlitzlänge 1 von insgesamt 1,6 mm und eine Breite b an der breitesten Stelle zwischen 0,09 und 0,1 mm aufweisen. Der Abstand al nebeneinander angeordneter
Durchbrechungen 2 beträgt etwa 1 mm (berechnet von den sich entsprechenden Seiten der Spitze) und der Abstand a2 einander entsprechender Enden benachbarter Schlitze beträgt etwa 2,5 mm, so daß sich ein effektiver Abstand c gemäß der Formel
c = a2 - 1
von 0,9 mm ergibt.
von 0,9 mm ergibt.
Figur 2a zeigt eine andere Ausbildung der Hitzeschutzplatte 1 in Teilansicht; die Platte 1 mit einer Schichtdicke d von 0,5 mm wird zuerst mit Messerwalzen aufgeschlitzt. Anschließend wird die Platte 1 an zwei entgegengesetzten Rändern in ein Zugwerkzeug eingespannt und so gestreckt, daß sich die schmalen Schlitze zu etwa rautenförmigen Durchbrechungen 2 spreizen, wobei gleichzeitig ein spanloses Verwerfen der ur- " sprünglich ebenen Oberfläche der Platte 1 erfolgt. Bei dem fertigen Hitzeabschirmelement beträgt die Schlitzbreite etwa 0,1 mm bei einer sehr geringen Stegbreite c von etwa 0,03 mm. Es handelt sich hierbei um eine Art „Streckmetall".
Während das Lochflächenverhältnis bei der Ausbildung von Figur 2 zwischen 5 und 6 % beträgt, ist dieses bei der Streckmetallausbildung von Figur 2a mit etwa 18 % wesentlich größer. Die Schlitzanzahl bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 beträgt 1000/m über die Länge der Hitzeschutzplatte 1 und 400/m über die Breite bzw. Höhe derselben, also parallel zur Längserstreckung LE der schlitzförmigen Durchbrechungen 2.
Figur 3a zeigt eine schematische Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Hitzeabschirmelement als Kfz-Einbauteil und
Figur 3b einen Schnitt A-A des Einbauteils von Figur 3a.
In Figuren 3a/3b ist eine Hitzeschutzplatte 1 aus Aluminium gezeigt, welche dreidimensional verformt ist und ein Netz von Durchbrechungen 2 aufweist, die auch hier der Einfachheit halber nur an einer mittleren Stelle und an zwei oberen Endstellen gezeigt sind, aber die gesamte Oberfläche der Platte regelmäßig in Linien und Zeilen angordnet netzartig überziehen. Darüber hinaus weist die Platte 1 auch größere Durchbrechungen 3 auf, welche zum Hindurchstecken von Apparaturen des Kraftfahrzeugs dienen. Die kleinen Durchbrechungen 2 sind im Querschnitt insbesondere kreisförmig; sie erstrecken sich durch die gesamte Platte 1 hindurch zur anderen Seite, nämlich von der einen dem Motor zugewendeten Seite RM zur entgegengesetzten dem Fahrgastraum Rf zugewandten Seite hindurch. Die Länge der Durchbrechungen 2 entspricht der Dicke d der Platte 1; bei diesem Beispiel beträgt die Dicke d etwa 3 mm bei einem Durchmesser D von 0,2 mm der Durchbrechungen 2.
Figur 4 zeigt einen stark vergrößerten Teilausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Hitzeabschirmelement im Bereich einer Durchbrechung und
Figur 5 eine Draufsicht auf den Bereich des Hitzeabschirmelements rings um eine Durchbrechung mit kreisförmigem Querschnitt .
Bei der wesentlich vergrößerten Darstellung von Figur 4 wird ein Durchmesser D von 0,5 mm der im Querschnitt kreisförmigen Durchbrechungen 2 und die gleiche Plattendicke d von 3 mm vorausgesetzt, so daß sich eine Lochfläche LF gemäß der Formel
LF = &pgr; &khgr; &Rgr;*
von 0,20 mm2 und ein Volumen V von
V = LF &khgr; L
von 0,6 mm3 ergibt.
von 0,6 mm3 ergibt.
Die auf die Hitzeschutzplatte 1 auftreffenden akustischen Wellen WA werden größtenteils als Reflexionswellen WR an der Oberfläche reflektiert während ein anderer Teil, nämlich die hindurchtretenden Wellen WD, in die Durchbrechung 2 eindringen und in dem dort befindlichen Gasvolumen physikalische Wirkungen initiieren, die zu einer sehr viel größeren Absorption der insgesamt einfallenden Wellen führen, als dies dem Lochflächenverhältnis LV entspricht. Das Lochflächenverhältnis LV ist das Verhältnis zwischen der von Durchbrechungen 2 eingenommenen Lochfläche LF in Bezug auf die sowohl von den Durchbrechungen 2 als auch von der Oberfläche der gelochten Hitzeschutzplatte 1 eingenommenen Gesamtfläche GF gemäß der Formel
LV = LF/GF
gemäß den Beziehungen wie sie schematisch auch in Figur 5 gezeigt sind. Ohne daß durch die „Minilöcher" ein merklicher Anteil von Wärmestrahlen von der einen Seite auf die andere Seite der Hitzeschutzplatte 1 gelangt, ist diese infolge der speziell bemessenen Größe und Anzahl der Minidurchbrechungen akustisch schalldämpfend wirksam, obwohl keine verhältnismäßig dicke poröse Isolationsschichten hinter der Hitzeschutzplatte 1 in einem Mehrschichtenverbund angeordnet sind.
MULLER1 SCIIUPFNER & ÜAUGER ··· ···· ···· ·· ·· ··· ··· · ···· ·· ··
Claims (11)
1. Hitzeabschirmelement zum Schutz von insbesondere Fahrzeug- oder Maschinenteilen vor zu starker Erhitzung unter Verwendung einer zahlreiche Durchbrechungen (2) aufweisenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht als Hitzeschutzformteil bzw. selbsttragende Hitzeschutzplatte (1)- ausgebildet ist und ein Lochflächenverhältnis (LV) zwischen 0,001 und 20% bei einer Dicke (d) zwischen 0,01 und 20 mm und einer mittleren Breite (b) bzw. einem mittleren Durchmesser (D) der Durchbrechungen (2) zwischen 0,001 und 2 mm aufweist.
2. Hitzeabschirmelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschutzplatte (1) dreidimensional verformt ist.
3. Hitzeabschirmelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzeschutzformteil bzw. die Hitzeschutzplatte (1) durch Strecken spanlos verformt bzw. verworfen ist und schlitzartige Durchbrechungen (2) mit einer Breite (b) zwischen 0,02 und 0,2 mm und einer Länge (1) zwischen 0,2 und 10 mm aufweist.
4. Hitzeabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschutzplatte (1) siebartig bzw. rasterförmig mit den Durchbrechungen (2) versehen ist.
5. Hitzeabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschutzplatte (1) gut wärmeleitfähig ist und aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.
6. Hitzeabschirmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschutzplatte (1) aus Stahlblech, Keramik und/oder hochtemperaturbeständigem Kunststoff besteht.
7. Hitzeabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lochflächenverhältnis (LV) der Hitzeschutzplatte (1) zwischen 0,2 und 8% beträgt.
8. Hitzeabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschutzplatte (1) eine Plattendicke (d) zwischen 0,1 und 1 mm aufweist.
9. Hitzeabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschutzplatte (1) zum Befestigen dienende Durchbrechungen (3) aufweist.
10. Hitzeabschirmelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschutzplatte (1) als mindestens teilweise Umhüllung eines Teils der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist.
11. Hitzeabschirmelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschutzplatte (1) als mindestens teilweise Abdeckung eines Teils eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist.
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