DE3922636C1 - Thermally shielding ICE construction parts - using device comprising metal shield or film coated with heat insulation material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hitzeschild zur thermischen Abschirmung temperaturempfindlicher Bauteile in Verbrennungskraftmaschinen gegenüber der vom Motor im Betrieb ausgehenden Wärmestrahlung, bestehend aus mit Wärmeisoliermaterial beschichtetem Metallblech oder Metallfolie.

Bei Verbrennungskraftmaschinen können sich im Betrieb benachbart zu den heißgehenden Motorteilen angeordnete Bauteile durch die vom Motor ausgehende Wärmeabstrahlung überhitzen. Temperaturempfindliche elektrische oder elektronische Bauteile oder die Kraftstoffleitungen können bei Überhitzung ausfallen, und es kann dann zum Ausfall des gesamten Motors kommen.

Es ist daher in der Praxis bekannt, solche temperaturempfindlichen Bauteile vor der Wärmeeinstrahlung besonders zu schützen, indem man die Bauteile mit Hitzeschildern abschirmt. Als Material dafür verwendet man herkömmliche Wärmeisolierplatten oder mit Wärmedämmstoffen belegte Aluminiumfolien oder -bleche.

Nach der DE-OS 19 62 625, dem DE-GM 87 09 034, dem DE-GM 87 05 294, der EP-PA 03 42 661, der GB-PS 20 81 643, der US-PS 32 31 401, der DE-OS 23 00 724, nach Automobiltechnische Zeitschrift 90 (1988), Seite 108 und der JP-PA 1 63 947 bestehen derartige Schallisolationsstoffe und Wärmeisolationsstoffe aus porösen Platten oder Formkörpern mit anorganischen Fasern und/oder pulverigen bis feinkörnigen Füllstoffen mit anorganischen Bindemitteln. Die Platten oder Formkörper können dabei mit beidseitig aufgespritzten, galvanisch abgeschiedenen oder aufgeklebten Metallschichten versehen sein. Nach der US-PS 26 14 055, der US-PS 20 36 913 und der JP-PA 1 65 841 verwendet man für Schallisolationszwecke oder Wärmeisolationszwecke Glimmerplattenmaterial aus Gemischen von Glimmerpulver mit anorganischen oder organischen Bindemitteln, die gegebenenfalls auch durch Imprägnieren in Glimmerplattenmaterial eingebracht sein können.

Hitzeschilder in Verbrennungskraftmaschinen sind im Fahrbetrieb außer den Temperaturbelastungen auch den Schwingungsbelastungen durch den Motor und den Fahrbetrieb ausgesetzt, und zusätzlich wird von ihnen eine hohe Dauerbeständigkeit bei erhöhter Temperatur sowie eine Beständigkeit gegenüber Motorenölen und eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber beispielsweise einer Motordampfstrahlwäsche verlangt. Hinzu kommen noch die Anforderungen einer leichten Montierbarkeit und eines möglichst niedrigen Gewichtes. Die herkömmlichen porösen Wärmeisolierplatten oder mit Wärmedämmstoffen belegten Metallplatten erfüllen nicht alle diese Bedingungen zugleich und werden nach längerer Betriebsdauer insbesondere an ihren Klebstellen zerstört, oder sie sind so teuer, daß ihr Einsatz unwirtschaftlich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Hitzeschild gemäß Oberbegriff des Hauptpatentanspruches zu schaffen, welches wirtschaftlich herstellbar ist, und welches die geforderten technologischen Eigenschaften erfüllt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein aus einem Metallblech oder einer Metallfolie bestehendes Hitzeschild gelöst, dessen ein- oder beidseitige Beschichtung aus einem wasserlöslichen Natrium- oder Kaliumsilikat und einem anorganischen Füllstoff aus Glimmerpulver besteht, wobei die Beschichtung auf dem Metallblech oder der Metallfolie eingebrannt ist.

Die verwendeten Metallbleche oder -folien bestehen bevorzugt aus Aluminium, und die wasserfreie getrocknete Schicht enthält bei einer bevorzugten Schichtdicke zwischen 0,05 und 0,2 mm zwischen 25 und 75 Gewichtsprozent Alkalisilikat und entsprechend zwischen 25 und 75 Gewichtsprozent Glimmerpulver.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hitzeschilds kann die wäßrige, mit Füllstoff versetzte Wasserglassuspension relativ einfach im Spritz-, Druck-, Walz-, Rakel- oder Coil-Coating-Verfahren auf die Metallplatten oder Metallfolien aufgetragen werden. Nach dem Verdampfen des Wassers erfolgt dann das Einbrennen der Schicht während etwa 2 bis 6 Minuten bei Temperaturen von etwa 300°C. Dabei entsteht eine feste, nicht gesinterte, elektrisch nur schwach leitende Beschichtung auf den Metallfolien oder Metallblechen.

Aus den beschichteten Metallblechen oder Metallfolien werden dann die Hitzeschilder bevorzugt durch Stanzen oder Schneiden hergestellt, und ihr Verhalten wurde getestet. Die Verarbeitbarkeit des Materials ist gut. Das Material läßt sich sowohl unproblematisch stanzen oder schneiden, und es ist ohne Schichtabplatzungen so weit verformbar, daß es zu die zu schützenden Bauteile umhüllenden Hitzeschildern gebogen werden kann.

Die Temperaturbelastbarkeit liegt in Abhängigkeit von der eingesetzten Füllstoffmenge im Bereich zwischen etwa 600 und 1100°C. Dadurch kann das erfindungsgemäße Hitzeschild praktisch an allen Stellen des Motors einschließlich zur Abschirmung der Zündkerzen, Zündkerzenstecker und Zündkabel im Auspuffkrümmerbereich eingesetzt werden. Die Wärmeleitfähigkeit des Hitzeschildes ist dabei gering, und über das Metallblech kann nach außen Wärme abgeführt werden.

Auch bei Dauerbelastung weist das Hitzeschild unter Schwingungsbelastung keine Schichtabplatzungen auf, und Materialversprödungen oder Quellungen durch Motorenöle oder Wasserdämpfe auch bei erhöhten Temperaturen wurden nicht beobachtet.

In Motorversuchen konnten diese guten Ergebnisse bestätigt werden, wobei auch bei starken Überhitzungen des Motors die abgeschirmten elektrischen und elektronischen Bauteile sowie Kraftstoffleitungen keinerlei Ausfallserscheinungen aufwiesen.

Durch die Erfindung ist somit ein wirtschaftlich herstellbares Hitzeschild gefunden, das gut verarbeitbar ist, und welches auch nach Dauerbelastung mit guter thermischer Abschirmung zerstörungsfrei arbeitet. Auch aufgrund seines leichten Gewichtes ist das Hitzeschild vor allem in Verbrennungskraftmaschinen einsetzbar.

Im Sinne der Erfindung ist das Hitzeschild aber auch in anderen Bauteilen bei ähnlichen Belastungen zur thermischen Isolation und Abschirmung anwendbar. Während bevorzugt das erfindungsgemäße Hitzeschild ein- oder beidseitig ganzflächig beschichtet ist, ist es auch möglich, die Metallbleche oder -folien nur teilflächig zu beschichten, so daß beispielsweise über die nach außen überstehenden freien Metallflächen Wärme nach außen abgeleitet werden kann.

Claims (3)

1. Hitzeschild zur thermischen Abschirmung temperaturempfindlicher Bauteile in Verbrennungskraftmaschinen gegenüber der vom Motor im Betrieb ausgehenden Wärmestrahlung, bestehend aus mit Wärmeisolationsmaterial beschichtetem Metallblech oder Metallfolie, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einem wasserlöslichen Natrium- oder Kaliumsilikat und einem anorganischen Füllstoff aus Glimmerpulver besteht, wobei die Beschichtung auf dem Metallblech oder der Metallfolie eingebrannt ist.

2. Hitzeschild nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebrannte Beschichtung auf der Metallfolie oder dem Metallblech eine Schichtdicke zwischen 0,05 und 0,2 mm besitzt.

3. Hitzeschild nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebrannte und wasserfreie Beschichtung aus 25 bis 75 Gewichtsprozent Alkalisilikat und 25 bis 75 Gewichtsprozent Glimmerpulver besteht.