DE9203734U1 - Thermally insulating laminate element - Google Patents
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Description
Thermisch isolierendes SchichtstoffelementThermally insulating laminate element
Thermisch isolierende Schichtstoffelemente der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung sind bereits bekannt (DE-GM 91 07 484, DE 38 21 468 A 1). Solche Schichtstoff elemente werden gewissermaßen als "Hitzeschild" zur Wärmeabschirmung von Bauteilen oder Räumen insbesondere bei solchen Gegenständen verwendet, bei denen große Wärme, wie im Motorraum oder am Auspuff eines Kraftfahrzeugs, auftritt.Thermally insulating laminated elements of the type mentioned in the preamble of claim 1 are already known (DE-GM 91 07 484, DE 38 21 468 A 1). Such laminated elements are used as a kind of "heat shield" for heat shielding of components or rooms, in particular for objects in which high heat occurs, such as in the engine compartment or on the exhaust of a motor vehicle.
Bei dem bekannten Schichtstoffelement wird Aluminium und insb. ein Gitterwerk für das Trägerblech verwendet, beispielsweise ein Streckmetall oder Drahtnetz, so daß aufgrund der Durchbrechungen auch Schallabsorptionswirkungen in einer Isoliermatte erreicht werden können, welche als Abstandhalter zwischen dem Gitterwerk, d.h. dem Trägerblech, einerseits und dem dünnen Metallblech aus z.B. einer Aluminiumfolie dient, das ebenfalls als Gitterwerk ausgebildet sein kann. Für die als Abstandhalter dienende Isoliermatte werden anorganische Fasern aus insbesondere mineralischen Stoffen oder Glas sowie anorganische oder organische Schaumstoffe aus beispielsweise Polyurethan oder auch ein foliendünnes Maschenwerk aus Aluminium verwendet.In the known laminated element, aluminum and in particular a latticework is used for the carrier sheet, for example an expanded metal or wire mesh, so that due to the openings, sound absorption effects can also be achieved in an insulating mat, which serves as a spacer between the latticework, i.e. the carrier sheet, on the one hand, and the thin metal sheet made of, for example, aluminum foil, which can also be designed as a latticework. Inorganic fibers made of, in particular, mineral substances or glass, as well as inorganic or organic foams made of, for example, polyurethane or a foil-thin mesh made of aluminum are used for the insulating mat serving as a spacer.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges thermisch isolierendes Schichtstoffelement mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, daß es trotz einfacher Herstellbarkeit eine Langzeitstabilität hinsichtlich seiner thermischen Isolationswirkung aufweist und auch leicht ohne aufwendige Trennmaßnahmen der Wiederverwendung des Ausgangsmaterials zuführbar ist.The invention is based on the object of improving such a thermally insulating laminate element using simple means in such a way that, despite being easy to manufacture, it has long-term stability with regard to its thermal insulation effect and can also be easily reused without complex separation measures of the starting material.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 gekennzeichent und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen derselben beansprucht.The invention is characterized in claim 1 and further developments thereof are claimed in subclaims.
So wird für das dünne Metallblech aus Aluminium eine Dicke von bis zu 0,5 mm gewählt und werden auch die Abstandshalter aus dem aus Aluminium bestehenden Metallblech und/oder Trägerblech herausgeformt. Stattdessen ist es auch möglich, ein ausgesprochenes Streckmetall aus Aluminium insb. einer harten AlMgSi-Legierung zu verwenden. Das erfindungsgemäße Schichtstoffelement besteht daher ganzheitlich aus Aluminium; dabei werden unter dem Ausdruck "Aluminium" auch Aluminiumlegierungen verstanden. Abgesehen davon, daß für Recycling-Maßnahmen keine umständlichen Trennaggregate zu durchlaufen sind, und abgesehen davon, daß beim Recycling auch keine umweltschädigenden Produkte entstehen, hat der All-Aluminium-Hitzeschild den Vorteil, daß keine Materialien stark unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden, was bisher oft zum Auseinanderbrechen einzelner Schichtstoffschichten führte. Entsprechend kann das Trägerblech mit dem dünnen Metallblech sogar verschweißt werden, wozu sich vor allem Punkt- und Laserschweißen anbietet. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, eines dieser beiden Bleche mit Vertiefungen in Form von Noppen, Warzen und dergleichen Abstandhaltern durch Präger und Drücken zu versehen, so daß gar keine zusätzlichen Abstandhalter zwischen die beiden Blechschichten eingefügt werden müssen. Durch Bemessung der TiefeFor example, a thickness of up to 0.5 mm is chosen for the thin aluminum metal sheet and the spacers are also formed from the aluminum metal sheet and/or carrier sheet. Instead, it is also possible to use a specifically expanded metal made of aluminum, in particular a hard AlMgSi alloy. The laminate element according to the invention therefore consists entirely of aluminum; the term "aluminum" also includes aluminum alloys. Apart from the fact that no complicated separation units have to be used for recycling measures and apart from the fact that no environmentally harmful products are created during recycling, the all-aluminum heat shield has the advantage that no materials with very different thermal expansion coefficients are used, which has often led to individual laminate layers breaking apart. Accordingly, the carrier sheet can even be welded to the thin metal sheet, for which spot and laser welding are particularly suitable. For this purpose, it is recommended to provide one of these two sheets with recesses in the form of knobs, warts and similar spacers by embossing and pressing, so that no additional spacers need to be inserted between the two sheet metal layers. By measuring the depth
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solcher Vertiefungen kann dann auch auf einfache Weise der Abstandzwischen dem dünnen Metallblech aus Aluminium und dem Trägerblech aus ebenfalls Aluminium eingestellt werden. Sofern es sich um großflächige Schichtstoffelemente handelt, die in bestimmten Flächenbereichen eine bessere thermische Isolationswirkung als an anderen Flächenbereichen aufweisen sollen, ist es lediglich erforderlich, den Abstand der beiden Bleche in den Bereichen besserer Isolationswirkung zu vergrößern.Such recesses can then be used to easily adjust the distance between the thin aluminum metal sheet and the aluminum carrier sheet. If large-area laminate elements are involved that are to have a better thermal insulation effect in certain areas than in other areas, it is only necessary to increase the distance between the two sheets in the areas with better insulation.
Unter den "dünnen Metallblechen" aus Aluminium werden auch sogenannte "dünne Bänder" verstanden, deren Schichtdicke zwischen 0,021 und 0,249 mm beträgt. Gelegentlich werden für solche dünne Bänder auch andere Ausdrücke, wie "Folien" verwendet, obwohl der Schichtdickenbereich von Folien eigentlich geringer ist und zwischen 0,004 und 0,020 mm beträgt.The term "thin metal sheets" made of aluminum also includes so-called "thin strips" whose layer thickness is between 0.021 and 0.249 mm. Other terms such as "foils" are occasionally used for such thin strips, although the layer thickness range of foils is actually smaller and is between 0.004 and 0.020 mm.
Der Zwischenraum kann auch durch eine Aluminium-Fasermatte oder durch eine Schicht Streckaluminium, welches aus einer sehr harten AlMgSi-Legierung besteht, ausgefüllt sein. Diese Spezial-Aluminiumlegierung sorgt dafür, daß bei mechanischen Einwirkungen von außen und bei der dreidimensionalen Verformung ein Zusammendrücken des Abstandshalters vermieden wird.The gap can also be filled with an aluminum fiber mat or a layer of expanded aluminum, which consists of a very hard AlMgSi alloy. This special aluminum alloy ensures that the spacer is not compressed when subjected to external mechanical influences and when deformed in three dimensions.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings, in which:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausbildung der Erfindung;Fig. 1 is a schematic cross-section through an embodiment of the invention;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine andere Ausbildung der Erfindung;Fig. 2 is a schematic cross-section through another embodiment of the invention;
Fig. 3 eine Schrägaufsicht auf einen Ausschnitt im Rand-Fig. 3 is an oblique view of a section in the edge
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bereich eines erfindungsgemäßen Schichtstoffelements ;area of a laminate element according to the invention ;
Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine andere Ausbildung der Erfindung undFig. 4 is a schematic cross-section through another embodiment of the invention and
Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere bevorzugte Ausbildung der Erfindung.Fig. 5 is a schematic cross-section through a further preferred embodiment of the invention.
Gemäß Fig. 1 wird als Trägerblech 1 ein Aluminiumblech einer Schichtdicke zwischen insbesondere 0,2 und 0,5 mm verwendet. Im Abstand von diesem Trägerblech 1 befindet sich ein dünnes Metallblech 2 aus ebenfalls Aluminium. Der Abstand zwischen den beiden Blechen wird durch die Vertiefungen 3 eingehalten, welche aus dem Metallblech 2 oder dem Trägerblech 1 warzen- bzw. noppenähnlich herausgedrückt sind. An den Berührungsstellen zwischen den Vertiefungen 3 und dem Trägerblech 1 können beide Teile durch Schweißen an den Schweißstellen 4 miteinander verbunden sein. Hierbei findet insbesondere das Punktschweißen Anwendung. Im übrigen können auch andere Verbindungsmittel, wie Nieten, Klammern oder Prägefugen, wie Toxen, angewendet werden. Um den Abstand A an einer Seite des Schichtenelements größer als den Abstand B an einer anderen Steite desselben einzustellen, ist es lediglich erforderlich, die Tiefe der Vertiefungen 3 entsprechend unterschiedlich zu wählen. Bei diesem Beispiel beträgt die Schichtdicke des dünnen Metallblechs aus Aluminium zwischen 0,3 und 0,7 mm, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel können beide Bleche auch eine gleiche Dicke aufweisen. Dabei ist es nicht erforderlich, daß an sämtlichen Berührungsstellen verschweißt wird.According to Fig. 1, an aluminum sheet with a layer thickness of between 0.2 and 0.5 mm is used as the carrier sheet 1. At a distance from this carrier sheet 1 there is a thin metal sheet 2, also made of aluminum. The distance between the two sheets is maintained by the recesses 3, which are pressed out of the metal sheet 2 or the carrier sheet 1 in the form of warts or knobs. At the contact points between the recesses 3 and the carrier sheet 1, both parts can be connected to one another by welding at the welding points 4. Spot welding is used in particular here. Other connecting means, such as rivets, clamps or embossed joints, such as toxen, can also be used. In order to set the distance A on one side of the layer element to be greater than the distance B on another side of the same, it is only necessary to select the depth of the recesses 3 accordingly. In this example, the layer thickness of the thin aluminum metal sheet is between 0.3 and 0.7 mm, without the invention being limited to this. In this embodiment, both sheets can also have the same thickness. It is not necessary for all contact points to be welded.
Bei der Ausbildungsform von Fig. 2 haben das Trägerblech 1 und das Metallblech 2 jeweils aus Aluminium jeweils die gleicheIn the embodiment of Fig. 2, the carrier sheet 1 and the metal sheet 2, each made of aluminum, have the same
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Dicke; beide Bleche sind mit insbesondere geprägten Vertiefungen 3 versehen und an den Berühungsstellen durch Verschweißen an den Schweißstellen 4 verbunden. Dabei ist es nicht erforderlich, daß an sämtlichen Berühungsstellen verschweißt wird.Thickness; both sheets are provided with embossed recesses 3 and are connected at the contact points by welding at the welding points 4. It is not necessary to weld at all contact points.
Nach Fig. 3, welche einen Randbereich eines Schichtstoffelements gemäß Fig. 1 zeigt, ist deutlich gemacht, daß der Rand eines der Bleche, hier des Trägerbleches 1, bis über den Rand des dünnen Metallblechs 2 hochgezogen und als abschließender Rand 5 um dieses umgebördelt ist. Falls gewünscht, kann auch dort eine Verbindung zwischen dem Rand 5 des Trägerbleches 1 und dem abgedeckten Rand des Metallbleches 2 aus Aluminium durch Verschweißen oder Löten mit einem solchen Lot erfolgen, das bei Auftreten von Hitze am Einsatzort nicht aufschmilzt.According to Fig. 3, which shows an edge area of a laminated element according to Fig. 1, it is made clear that the edge of one of the sheets, here the carrier sheet 1, is pulled up over the edge of the thin metal sheet 2 and is flanged around it as a final edge 5. If desired, a connection can also be made there between the edge 5 of the carrier sheet 1 and the covered edge of the metal sheet 2 made of aluminum by welding or soldering with a solder that does not melt when heat occurs at the place of use.
Bei der Ausbildungsform von Fig. 4 weist das Trägerblech 1 aus Aluminium eine Dicke zwischen 0,3 und 0,7 mm auf. Im Abstand davon befindet sich das dünne Metallblech 7 aus ebenfalls Aluminium mit einer Dicke zwischen 0,05 und 0,1 mm. Dieses Metallblech, auch als "Folie" bzw. "dünnes Band" bezeichnet, ist mit Vertiefungen 8 versehen, welche über die Fläche dieses Metallbleches 7 verteilt und insbesondere im Prägeverfahren hergestellt sind. Zwischen dem Trägerblech 1 und den Vertiefungen 8 ist ein Laminat aus einem mittigen Streckmetall 9 aus der AlMgSi-Legierung, wie sie in der deutschen Patentschrift 27 14 395 beschrieben ist, und zwei abdeckenden dünnen folienartigen Metallblechen 6 einer Dicke zwischen 0,01 bis 0,1 mm eingesetzt. Das thermisch isolierende Schichtstoffelement besteht hier aus insgesamt 5 Schichten, die sämtlich aus Aluminium bestehen. Im Vergleich zu bekannten Schichtstoffelementen mit insbesondere mineralischen Abstandhaltern ist das erfindungsgemäße Schichtstoffelement wesentlich besser recycelbar. Beim Verformen des verformbaren Schichtstoffelements behält es seine für dieIn the embodiment of Fig. 4, the carrier sheet 1 made of aluminum has a thickness of between 0.3 and 0.7 mm. At a distance from this is the thin metal sheet 7, also made of aluminum, with a thickness of between 0.05 and 0.1 mm. This metal sheet, also referred to as a "foil" or "thin strip", is provided with depressions 8, which are distributed over the surface of this metal sheet 7 and are produced in particular using an embossing process. Between the carrier sheet 1 and the depressions 8 is a laminate made of a central expanded metal 9 made of the AlMgSi alloy, as described in German patent specification 27 14 395, and two covering thin foil-like metal sheets 6 with a thickness of between 0.01 and 0.1 mm. The thermally insulating laminate element here consists of a total of 5 layers, all of which are made of aluminum. Compared to known laminate elements with, in particular, mineral spacers, the laminate element according to the invention is much more easily recyclable. When the deformable laminate element is deformed, it retains its
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Wärmeisolierung wichtigen "Luftkammern", d.h. Hohlräume zwischen den Einzelbestandteilen bei, da die Aluminium-Streckmetallschicht 9 so hart ist, daß sie beim Verformen nicht ohne weiteres zusammengedrückt werden kann. Hierdurch unterscheidet sie sich wesentlich von dem im deutschen Gebrauchsmuster 91 07 484 beschriebenen Maschenwerk."Air chambers" that are important for thermal insulation, i.e. hollow spaces between the individual components, because the aluminum expanded metal layer 9 is so hard that it cannot be easily compressed during deformation. This makes it significantly different from the meshwork described in the German utility model 91 07 484.
Die Ausbildungsform der Erfindung nach Fig. 5 bietet den zusätzlichen Vorteil, nicht nur thermisch zu isolieren, sondern auch akustisch wirksam zu sein, im Sinne einer besseren schallabsorbierenden Wirkung. Zu diesem Zweck ist das dünne Metallblech 6 mit so großen Löchern 11 versehen, daß Schall hindurchtreten kann, um zu der Matte 10 aus Aluminiumfasern zu gelangen, welche den Abstandhalter zum Trägerblech 1 aus Aluminium bildet.The embodiment of the invention according to Fig. 5 offers the additional advantage of not only thermally insulating, but also being acoustically effective, in the sense of a better sound-absorbing effect. For this purpose, the thin metal sheet 6 is provided with holes 11 large enough for sound to pass through to reach the mat 10 made of aluminum fibers, which forms the spacer for the aluminum carrier sheet 1.
Die Verbindung zwischen dem Trägerblock 1 und dem dünnen Metallblech 2, 7 kann auch durch Nieten und/oder Metallklammern erfolgen, die insbes. an den Rändern dieser beiden Teile angreifen; solche Ränder können außerhalb der Abstandhalter zusammengepreßt sein.The connection between the support block 1 and the thin metal sheet 2, 7 can also be made by rivets and/or metal clips, which act in particular on the edges of these two parts; such edges can be pressed together outside the spacers.
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