专利名称：声和热屏蔽装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有板形元件的声和热屏蔽装置。
DE9107484U1公开了一种热屏蔽件，用于屏蔽汽车上输送废气的部件，其中，由铝载体板承载的绝热层具有由规则铝网构成的插入件以及至少一个铝箔。
由DE19939482A1已知用于汽车的另一热屏蔽件。在这种情况中，该热屏蔽件设计为微孔板金属模制件，在该热屏蔽件和相邻壁之间有空腔。
DE3821468C2记载了一种绝热模制件，它具有柔性绝热垫和板状载体，该板状载体的大部分由绝热垫覆盖。
DE8130562U1记载了一种用于消声器的管形针织物，它包括两个铝管，其中一个为粗网，另一个为细网。
DE19952689A1公开了一种隔音壁，该隔音壁具有多孔壁和后壁，它们通过多个粘接点而在它们的区域上相互连接。
由EP1161360B1还已知一种声屏蔽元件。在这种情况中，提供有板，该板有多个小孔，为了节省空间，这些小孔具有规定的尺寸和规定的结构。
DE3029610A1记载了一种声音吸收元件，它由三维板状织物构成，金属覆盖在它的纤维和/或线上。而且，还记载了一种用于制造该声音吸收元件的方法，其中，织造或针织毛绒织物被金属化。
不过，所有已知方案都相对专用，特别是只能实现隔热或隔音的作用。还一缺点是这些已知元件的制造非常复杂。
DE10345575.2-53(没有优先权日)记载了一种具有板形元件的声和热屏蔽装置。该板形元件有至少一层具有经线和纬线的织造金属织物，该经线和纬线通过在它们的接触点处进行烧结而相互连接。该方案的缺点是装置的制造必然有相对较高的成本。
因此，本发明的目的是提供一种声和热屏蔽装置，该声和热屏蔽装置能够通过简单和特别具有成本效益的方式来制造，并能够以灵活的方式用于具有热和声屏蔽作用的屏蔽部件。
根据本发明，该目的这样实现，即，该板形元件有至少一层具有经线和纬线的织造金属或合成材料织物，该织造的金属或合成材料织物有孔。
本发明人发现，令人惊讶地，对于大部分用途，本发明的声和热屏蔽装置的板形元件具有足够强度，特别是，甚至当省略将经线和纬线的接触点烧结在一起的高成本步骤时也防止织物的自由松开。因此，整个装置能够更有成本效益地制造，从而能够大大增加它在市场上的机会。
根据本发明，该板形元件有一种织造的金属或合成材料织物，该织造的金属或合成材料织物具有孔，其中，由于空气位于这些孔中而使得这些孔作为绝热体，从而提供热屏蔽。这样，通过该织造的金属或合成材料织物中的孔(该孔充满空气或气体)而产生绝热。在这种情况下，该织物中的孔越多或者孔隙度越高，该织物的绝热性越大。当线的直径更小或该织物有更多的层时，也将获得更好的绝热。该织物的密度也可以影响绝热，更低密度将提高绝热性。而且，通过使用较差导热性的材料作为经线和纬线，也可以增加该织物的绝热程度。
而且，这些孔保证吸收进入这些孔的声音，因此，声音的声速能量转变成热能，且声音减弱。这样，本发明的该装置形成有效的声音吸收器。在这种情况下，该织物的流阻是声音吸收性能的函数，流阻越高将产生更好的声音吸收。当使用具有良好热导率的织物时，热能快速消散并因此被吸收在声该波的压力幅值范围内。孔尺寸的减小或经线和/或纬线间距的减小同样可以提高声音吸收。这时，由于织物内的流动偏转，声波受到阻力，该阻力引起声音吸收。并不透入该织物的声波将由于经线和/或纬线而进行漫反射。
在这种情况下，根据需要，在绝热和声音吸收之间寻求折衷。
使用织物作为板形元件的特殊优点是织物能够比针织品更简单和更快速地制造。还一优点是织物能够使用非常细的丝线，从而能够形成极薄和因此相应柔性的板形元件。当本发明的该装置要用于特别是汽车发动机空间中的特定热辐射和/或声音辐射部件时，该柔性很有利。
当然，本发明的该装置也可以在只需要声屏蔽或热屏蔽时使用。
在本发明的优选发展形式中，该织造的金属或合成材料织物的厚度可通过施加挤压力而减小。该织造的金属或合成材料织物的这种缩减厚度将影响该织物的孔隙度，厚度越小，孔隙度相应减小。因此，这又能够影响本发明装置的声阻，这样，该装置能够用于各种频率。而且，由于该织造的金属或合成材料织物的厚度变化，也使得经线和纬线之间的接触面积增大，从而也能够以这种方式影响该织造的金属或合成材料织物的热导率。而且，通过施加挤压力，也能够设置该织物的流阻。
在优选实施例中，当经线和/或纬线被电镀处理或上漆时，也能够提高对本发明装置的防腐蚀保护。
或者，也可以是对该织造的金属或合成材料织物进行电镀处理或上漆。
而且，由于对该织造的金属或合成材料织物的电镀处理或上漆，能够进一步增加该该织造的金属或合成材料织物的强度，这是因为经线和纬线之间的接触点将因此被额外增强。
本发明装置的各种有利用途可以由从属权利要求8-11获得。
由权利要求12的特征可以获得实现该目的的方法。通过所述方法，具有该板形元件(该板形元件具有该织造的金属或合成材料织物)的本发明装置可以以简单方式制造。
特别有利的是，该织造的金属或合成材料织物的厚度通过施加挤压力而减小，在这种情况下，还可以通过辊压而向该织造的金属或合成材料织物施加挤压力。
辊压该织造的金属或合成材料织物具有很大的优点(上面未介绍)，即，该织物机械连接在一起，特别是纬线被压入经线中，反之亦然，这样，该织物获得非常好的互锁，且该织物获得了大大提高了的粘接性和增强了的强度。这很重要，特别是当本发明的装置将在织造后通过相对较高程度的成形过程来形成时。而且，辊压使得该织物拉伸，从而能够设置该织物的特征频率。
在本发明还一优选实施例中，当至少一个结构化辊用于辊压该织造的金属或合成材料织物时，该织造的金属或合成材料织物能够获得粗糙的、有凸台的或波纹形的表面，因此能够影响声音的吸收和反射。
本发明的优选实施例在后面的权利要求中确定。下面将参考附图介绍本发明的示例实施例，附图中
图1表示了本发明第一实施例的热和声屏蔽装置的俯视图；图2表示了沿图1的箭头II的视图；图3表示了沿图1的线III-III的剖视图；图4表示了本发明第二实施例的热和声屏蔽装置的俯视图；图5表示了沿图4的线V-V的剖视图；图6表示了沿图4的线VI-VI的剖视图；图7表示了拆卸状态下的辊压织造织物的纬线；图8表示了拆卸状态下的辊压织造织物的经线；图9表示了通过未辊压织造织物的声音通道；图10表示了通过辊压织造织物的声音通道；图11表示了根据图3的视图，其中更详细地表示了通道孔；图12表示了根据图2的视图，其中更详细地表示了孔空间；以及图13表示了由本发明的装置形成的工件示例。
图1表示了具有板形元件2的声和热屏蔽装置1的俯视图，该板形元件2具有一层织造的(woven)金属或合成材料织物3，或者基本由该织造的金属或合成材料织物3构成。除了该织造的金属或合成材料织物3，该板形元件还可以具有未示出的其它层。该织造的金属或合成材料织物具有经线4和纬线5，该纬线5基本上垂直于经线4而延伸。而且，该织造的金属或合成材料织物3具有孔6，这些孔6位于经线4和纬线5之间，且这些孔能够在图2的视图中看见。该织造的金属或合成材料织物3的这些孔6用于将冲击到该板形元件2上的声音的声速能量转变成热量，并因此吸收这些声波。
为了满足特定要求，甚至可以使用一定型面的丝线来作为经线4和纬线5。这时，如果合适，可以采用不同型面。
例如，该装置1可以用在内燃机的发动机空间，以便对任何类型的声音辐射部件进行声音屏蔽。该装置1还可以用在消声器及排气系统内，作为发动机盖的载体材料，作为阻尼密封件的载体材料，作为亥姆霍兹(Helmholtz)共振器的金属板(在有以及没有附加阻尼的情况下)，作为具有箔覆盖层的亥姆霍兹共振器，作为亥姆霍兹共振器的覆盖层，作为弹性电阻薄膜，作为烘箱、烤炉或其它家用电器的绝热件，作为洗衣机和其它家用电器的驱动马达的声屏蔽件，作为例如冰箱中的压缩机的声音吸收材料，作为涡轮机、汽车发动机、加热系统、压缩机等的流动管道和进气管道的衬垫，作为消声器的衬垫，作为消声器的中间壁或内管，作为隔音室、隔音壁或隔音舱的覆盖层，作为任何类型的驱动马达的声屏蔽件，作为声音吸收房屋或者作为板式和隔膜式吸收器。为了使板形元件2可适合所要屏蔽的或由其制造的部件的各种可能形状，该板形元件2可以设计为多孔板、开槽板或多孔金属网。而且，板形元件2可以通过成形(例如通过深拉)而生成适合于所要屏蔽部件的形状。该板形元件2可以形成自撑式(self-surporting)部件，且可以通过卷边和凸缘来加强该板形元件。而且，该板形元件2可以形成通过深拉、压花和/或冲压而形成罩、壳体、罐、烟道和类似部件。该板形元件2可以形成例如帽形、盒形或角形等轮廓。而且，可以由该板形元件制成具有圆形、椭圆形、矩形、三角形或任意其它截面的管形轮廓。该板形元件可以进行折叠、形成凸台、穿孔或具有轮圈孔。当使用多层板形元件2或者甚至不同板形元件2时，可以由此制造具有不同织物密度和组合的多层罩或壳体。该板形元件2可以涂覆或覆盖有其它声音吸收介质，例如陶瓷绒、玄武岩棉、有机棉、金属箔片或厚金属板。而且，板形元件2或由其制造的部件可以与微孔箔、多孔板或多孔金属网组合，以便获得更好的声音吸收效果。为了减弱声能，还可以使得板形元件2或由该板形元件2制造的部件通过声音辐射而激励产生振荡，并因此减弱声能。
除了吸收声音，该装置1也用于热屏蔽，特别是用于内燃机部件或与内燃机部件结合使用，这些内燃机部件例如是消声器、排气管线、涡轮增压器、催化转换器或其它热辐射部件。为此，经线4和纬线5之间的孔6形成气垫，该气垫保证了所需的绝热。该板形元件2的热导率由于经线4与纬线5在各接触点7处的接触而升高，且这些接触点7越大，热导率越大。而且，通过将该板形元件2设计为一种织造的金属或合成材料织物3，该板形元件2具有较大冷却表面，这样，它能够快速消散作用在它上面的热量。
为了制造该织造的金属或合成材料织物3，经线4和纬线5通过本身是已知的织造方法(例如用于制造光滑编织物或斜纹组织的织造方法)而相互交织，并且，在这种情况下，应当强调几乎所有已知的织造方法都可以使用。通过特定类型的织造，可以在织物的两侧获得不同结构，例如光滑结构和粗糙结构。织物3的表面粗糙度会影响声音吸收，且通过更粗糙的表面可以获得更好的声音吸收，这是因为声波被更大程度地偏转。其它可能类型的织物是平纹织物、锯齿形斜纹和交错斜纹织物、五轴斜纹织物、斜纹编织物、双层织物、铠装编制物(armorbraid)、宽网斜纹编织物或具有金属纤维绒的织物，同时，这些孔6的尺寸可能受到织物类型选择的影响。而且，经线4和/或纬线5还可以在织造之前具有磷酸锌或磷酸镁层。可以通过磷酸盐化处理或通过用陶瓷或用包括碳、塑料或金属粉的粉末进行涂覆而形成该织物3的表面粗糙度。
经线4和纬线5的材料例如可以是钢材料、铜材料或铝材料。特别是，经线4和纬线5的其它可能材料原则上可以是所有贵金属、重金属和轻金属，特别是弹簧钢和高级钢以及轻金属合金。而且，塑料也可以用于经线4和/或纬线5。优选是，经线4和纬线5由相同材料构成，但是也可以使用不同的材料，也就是说，所使用的材料甚至可以是塑料和金属的组合。
当铝材料用于经线4和纬线5时，这形成非常轻的板形元件2，它有良好的热导率和良好的可成形性。确切地说，当使用铝材料时，已经发现织物3的强度和连结性能够通过减小织物3的厚度而大大增加，优选是通过在压延机辊或类似装置中进行辊压来减小其厚度。
在本实施例中，经线4和纬线5有基本相同的直径，也就是说，最大差异为0.01-0.5mm。当然，经线4和纬线5也可以有明显不同的直径。不过原则上，所有的丝线厚度都是可能的。
为了使经线4与纬线5在接触点7处更好地连结，织物3可以在制造后或在成形后进行电镀处理。这样，例如由相对简单和因此具有成本效益的钢材料构成的织物3可以被镀锌、镀镍、镀铜、镀铝或以另外的合适材料来电镀覆盖。由此能够节省成本，这是因为经线4和纬线5使用便宜的材料，随后向该材料提供电镀涂层。而且，这样能够附加地加强该织物3。或者也可选择，甚至经电镀处理或经上漆的经线4和纬线5可以用于制造该织物3。在这种情况下，可以预先提供对织物3的防腐蚀保护，当然，也可以通过对整个织物3进行电镀来提供对织物3的防腐蚀保护。
电镀处理的可选代替方式是对该织造的金属或合成材料织物3进行上漆，特别是在该装置1并不受到热应力时进行该上漆。优选是，为此目的，将该织造的金属或合成材料织物3浸入漆池内。在这种情况下，该漆特别是到达接触点7处，并通过毛细作用而吸入孔6的拐角中，从而使它们的尺寸减小。这样，不仅这些孔6的尺寸减小(这又影响该织造的金属或合成材料织物3的声音吸收)，而且还由于提高了在接触点7区域中的连结性而提高了该织造的金属或合成材料织物3整体上的刚性。
当如上所述那样形成该板形元件2时，有利的是在成形后进行电镀处理或上漆，以便防止损害电镀涂层或漆层。
图4至6表示了按照本发明的该装置1的实施例，该板形元件2具有该织造的金属或合成材料织物3，其中，该织造的金属或合成材料织物3已经在织造后被辊压。在图4的俯视图中，可以看见，由于该辊压，经线4和纬线5之间的接触点7被大大压平，使得总体上该织造的金属或合成材料织物3的厚度减小。或者也可选择，可以通过在锻造模具中挤压该织造的金属或合成材料织物3而施加挤压力。而且，该织造的金属或合成材料织物3可以通过施加该挤压力而被压焊。例如，由于辊压，先前厚度为大约1.4mm的织物3可以形成为大约0.4mm的厚度。
在将织物3辊压或挤压成合适厚度之后，该织物可以被磷酸盐化处理、上漆或者具有经电镀形成的涂层或在熔池中形成的涂层，或者，可以将陶瓷层或碳纤维施加在该织物3上。还可以这样处理该织物3，即，在辊压或挤压成一定厚度之后，金属纤维或粉末喷射或烧结在所述织物上，并且这些金属纤维或粉末例如可以由与织物3自身相同的材料构成。
由图5的剖视图可知，经线4和纬线5之间的孔6具有比图1至图3的实施例小得多的截面，因此改变了该织造的金属或合成材料织物3的声音吸收。这样，根据在辊压过程中的成形程度，可以设置该织造的金属或合成材料织物3的声阻。
由图6与图3的比较清楚可知，由于辊压，纬线5已经在两侧进入至经线4中，且经线4和纬线5都已经变形。显然，由于该机械连接操作，大大提高了经线4与纬线5的互锁，从而大大增加了该织造的金属或合成材料织物3的强度或刚性。由于对该织物的辊压或挤压，织物3产生竖向和水平压缩。不过，即使在辊压状态下，在经线4和纬线5之间仍然可以进行一些运动，虽然该运动小得多，因此能够减弱声能。对该织物3的辊压或挤压可以使得板形元件2获得板状特征，且总是保留一些孔隙度。被压缩的织物3能够非常容易地进行切割、冲压、卷曲和深拉，同时深拉比可以达到1.8。而且，该织物3可以通过各种焊接方法来进一步处理，例如点焊和滚缝焊(roll-seam welding)以及所有熔焊方法。对该织物3进行辊压或挤压的还一优点在于，当切割成坯料时，外部丝或线很难变松弛或根本不会变松弛，这是因为由于辊压或挤压而产生压缩。也可选择，对织物3的辊压或挤压甚至可以被省略。
为了使该织造的金属或合成材料织物3获得表面结构，用于对该织造的金属或合成材料织物3进行辊压的一个或者甚至两个辊可以有粗糙表面，该粗糙表面将形成于该织造的金属或合成材料织物3上。因此，能够改变冲击至该织造的金属或合成材料织物3上的声音的消散。在织造之前，可以使得经线4和纬线5沿径向和/或轴向方向变粗糙，以便提高声音吸收。当将该织物3切割成一定尺寸时，切割成一定尺寸的坯料的边缘可以通过使它们卷边而加强，从而减小伤害危险。可选择地或者另外地，也可以例如通过激光束切割而使得这些切割成一定尺寸的坯料的边缘熔化。
该织物3的刚性可以通过经线4的数目和直径而变化。原则上，经线4和纬线5可以是所有丝线形状，例如圆形、角形、椭圆形等，且甚至可以在同一织物3中采用不同的丝线形状。在图2中，可以看见，孔6在经线4的两侧最大。当从纬线5看时，最大的通孔6位于上部和底部纬线5之间，这同样由图2可知。因此，如图2所示，在两根纬线5和一根经线4之间形成三角形空间，在本专利申请中，将该三角形空间指定为孔6，并证明特别适合声音吸收，特别是在下面类型的织物中平纹编织物、斜纹编织物、双层、betamesh和robuster。通过使声波沿经线4上的孔6偏转，将产生亥姆霍兹效应，通过该小营来吸收该声波。在这种情况下，织物3的更大成形导致孔6更小。
当使用多个织物层时，它们可以松弛地一个布置在另一个上，或者相互牢固接触。该牢固接触例如可以通过焊接、螺纹连接或铆接等而形成，同时各层可以布置在一公共框架内。图7表示了处于拆卸状态下的、如上述那样经辊压或挤压的织物3的纬线5，其中，可以清楚看见纬线5的变形。图8表示了处于拆卸状态下的、经辊压织物3的经线。这里也可以清楚看见变形。
这样，通过孔隙度为大约50％的未辊压织物3的声音通道可以与通过孔隙度为大约25％的经辊压织物3的声音通道进行比较，在这两种状态下的声音通道在图9和10中由相应箭头表示。这时，可以看见，与通过该未辊压织物3相比，通过该经辊压织物3的声音被分配到了更大的范围。
与图3的视图类似，图11以示例方式表示了具有竖直方向上的通流的孔6a。相反，图12表示了最大程度吸收声音的经线或水平孔6b和楔形孔空间6c。
如上所述，由板形元件2或由该装置1可以制造最多的各种可能工件。图13表示了由该装置1形成的工件示例，确切地说是用于排气歧管的屏蔽板。该屏蔽板安装在离排气歧管特定距离处，优选是安装在并不与排气歧管连接的部件上，以避免固体声的传递。
权利要求
1.一种声和热屏蔽装置，其具有板形元件，其特征在于该板形元件(2)有至少一层具有经线(4)和纬线(5)的织造金属或合成材料织物(3)，该织造的金属或合成材料织物(3)有孔(6)，且经线(4)和纬线(5)并没有在它们的接触点(7)处烧结在一起。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于该织造的金属或合成材料织物(3)的厚度通过施加挤压力而减小。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于该经线(4)和/或纬线(5)被电镀处理或上漆
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于该织造的金属或合成材料织物(3)被电镀处理或上漆。
5.根据权利要求1至4中任意一个所述的装置，其特征在于该经线(4)和纬线(5)具有钢材料。
6.根据权利要求1至4中任意一个所述的装置，其特征在于该经线(4)和纬线(5)具有铝材料。
7.根据权利要求1至4中任意一个所述的装置，其特征在于该经线(4)和纬线(5)具有塑料。
8.根据权利要求1至7中任意一个所述的装置对机动车辆的发动机空间中的热辐射和/或声音辐射部件进行热和声屏蔽的用途。
9.根据权利要求1至7中任意一个所述的装置在消声器和/或排气系统内部中的应用。
10.根据权利要求1至7中任意一个所述的装置作为发动机盖的载体材料的用途。
11.根据权利要求1至7中任意一个所述的装置用于亥姆霍兹共振器的用途。
12.一种用于制造声和热屏蔽装置的方法，其特征在于由金属材料构成的经线(4)和纬线(5)交织成具有孔(6)的织造金属或合成材料织物(3)，该经线(4)和纬线(5)并不在它们的接触点(7)处烧结在一起。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于该织造的金属或合成材料织物(3)的厚度通过施加挤压力而减小。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于通过辊压而向该织造的金属或合成材料织物(3)施加该挤压力。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于使用至少一个结构化辊来辊压该织造的金属或合成材料织物(3)。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于通过在锻造模具中挤压该织造的金属或合成材料织物(3)而施加该挤压力。
17.根据权利要求12至16中任意一个所述的方法，其特征在于对该织造的金属或合成材料织物(3)进行电镀处理。
18.根据权利要求12至16中任意一个所述的方法，其特征在于对该织造的金属或合成材料织物(3)进行上漆。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于该织造的金属或合成材料织物(3)在电镀处理之前或在上漆之前被机械成形。
20.根据权利要求13至19中任意一个所述的方法，其特征在于通过施加该挤压力而对该织造的金属或合成材料织物(3)进行挤压焊接。
全文摘要
本发明涉及一种声和热屏蔽装置(1)，它包括板形元件。该板形元件(2)包括至少一层具有经线(4)和纬线(5)的金属或塑料织物，所述金属或塑料织物(3)包括孔(6)。该经线(4)和纬线(5)并没有在它们的接触点(7)处通过烧结而相互联接。
文档编号F01N13/14GK101040319SQ200580035447
公开日2007年9月19日 申请日期2005年8月13日 优先权日2004年8月17日
发明者汉斯·A·黑利 申请人:汉斯·A·黑利