复合排气元件的制作方法

复合排气元件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种复合排气元件。所述复合排气元件包括由复合材料制成的外壳(1)和内部热保护体(2)。所述内部热保护体(2)包括：高温绝热材料层(21、22)，和为所述高温绝热材料层提供摩擦保护的内衬(20)。所述内衬(20)是耐高温织物。
【专利说明】复合排气元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合排气元件，具体涉及用于机动车辆的排气系统中的复合排气元件。
【背景技术】
[0002]汽车的燃料效率已成为至关重要的问题，特别是因为环境顾虑的增加、更严格的立法和油价的上涨。提高效率的一种方法是降低油耗。这可以通过减小汽车组件的重量来实现。
[0003]一种减重方法是用轻质复合材料(例如，纤维强化型树脂复合物)替换汽车排气系统的金属部件。然而，复合材料在高温下经常不稳定。由于排出气可以达到800°C?IOOO0C的温度，这些复合材料需要热保护。
[0004]美国专利第5，400, 830号提出，通过在用复合材料制成的外管内部设置绝热层来构造汽车排气管道。该管设置有薄壁金属内衬来保护所述绝热层不会受到管道内部导流的排出气的摩擦。然而，金属管仍会增大总重量，并且在吸音方面性能较低。
[0005]为了进一步减少排气系统的重量，已提出用金属网来替换金属内管。金属网将绝热层固定在适当位置并改善管道的声学性质。绝热层往往是高温纤维棉垫或纤维垫，其纤维容易受到穿过金属网孔的排出气的侵蚀。遭到侵蚀的绝热物的绝热性降低，并可能导致外层复合管的破裂或熔化。此类排气管道未获得长期稳定性。
[0006]需要声学性能良好的轻质排气元件。具体而言，需要这样的排气元件:其中，用复合材料替换了金属部件，并提供相同或更佳的声学性能。

【发明内容】

[0007]根据本发明，提供了一种复合排气兀件，其包括:由复合材料制成的外壳；和内部热保护体。所述内部热保护体包括:高温绝热材料层，和为所述高温绝热材料提供摩擦保护的内衬。所述内衬是耐高温的织物。
[0008]外壳的复合材料受到内部热保护体的热保护。其内侧上的内部热保护体能够承受在排气元件内部流动的排出气的高温，所述温度可以高达1000°C，g卩，热保护体的耐热温度能够承受这些温度。在其外侧，内部热保护体使温度下降至外壳的复合材料可以承受的温度。所述外部温度可以低至200°c?250°C。
[0009]内部热保护体包括高温绝热材料层。为了保护该高温绝热材料层不受经由排气元件导流的排出气的摩擦，设置了由耐高温织物制成的内衬，并使其与高温绝热材料层的内侧邻接。
[0010]对高温绝热材料的摩擦或侵蚀是由排气系统中通常有毒的或氧化性的气氛的机械冲击或化学冲击弓I起的。通过织物内衬，可以防止或尽量减少排出气与高温绝热材料的直接接触。
[0011]此外，织物内衬的声音性质与金属网内衬相同或甚至有所提高。然而，金属网内衬容易被腐蚀，并且没有为高温绝热材料层提供很多摩擦保护。
[0012]在织物中，纤维以网络结构结合，例如，形成织物的纱线或丝线。与纤维原料(例如，高温绝热材料的无纺层或纤维棉层的纤维原料)相比，单独的纤维不易受到经过的气流的摩擦。令人惊奇的是，织物内衬不受气流侵蚀。除了以网络结构结合的纤维外，另一个原因可能是织物内衬的表面粗糙度较低，这似乎使摩擦过程失去了目标物。
[0013]织物可以以各种密度制造，并且可以提供不同的表面粗糙度。因此，其提供了广阔范围的摩擦保护，包括吸音方面的灵活性、尤其是内衬的声音透明性。利用表面粗糙度也可以影响排气元件的反压，从而以较小的表面粗糙度保持较低的反压。
[0014]在使用本发明的复合排气元件时，排气系统的吸音能力可以得到改善，例如符合法律要求的响度限制。由此，甚至消声器都可以变得过时或可以缩小尺寸。由于本发明的复合排气元件比金属排气部件具有更高的绝热性，所以通常设置在机动车辆的排气系统和底部之间的热屏障也可以省略或缩小。利用本发明的复合元件的这两种性质，可以明显减小排气系统的重量。通常，市售的消声器的重量超过排气系统总重量的一半。
[0015]本申请的上下文中使用的“高温绝热材料”能够承受的温度或所具有的耐热温度分别为超过300°C、优选超过600°C，例如至多1200°C的耐热温度。由于高温绝热材料可以分层设置，不同的层的材料具有不同的耐热温度。例如，距离排出气流较远的层可以在耐热温度为400°C?700°C的高温绝热材料中选择，而与织物内衬相邻设置的高温绝热材料的耐热温度优选超过800°C、更优选超过1000°C。
[0016]耐热温度较低的材料通常不如耐热温度较高的材料昂贵。因此，选择适合的材料可以影响排气系统的总成本。
[0017]高温绝热材料优选选自纤维材料，例如高温绝热纤维棉。然而，非纤维绝热材料也需要防摩擦保护，例如，脆性材料，如陶瓷材料。
[0018]本申请的上下文中使用的“耐高温织物材料”优选承受超过600°C、更优选承受超过800°C或超过1000°C的温度。用于耐高温织物材料并由此用于内衬的材料承受在排气元件内流动的排出气的温度。根据本发明的排气元件在排气系统中的设置位置，可以相应地选择这些材料。更接近发动机出口或接近催化转化器的温度高于更接近消音器的温度，消音器基本上是设置在接近排气系统出口的位置。
[0019]优选用于高温绝热材料和耐高温织物的耐高温纤维的实例为:玻璃纤维(E-玻璃，S-玻璃)、二氧化硅纤维、氧化铝纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、石英纤维。这些纤维都具有低热导性。
[0020]用于外壳的复合材料的实例是氧化铝-硅酸盐树脂、纤维强化型陶瓷基质复合物或酚树脂。在这些树脂中，有一些成本效益非常高并且易于操作，但其耐热温度可能低至200°C?250°C。外壳的制造方法是例如挤出或成型，这在本领域中是已知的，因此不再详细描述。
[0021]织物还提供具有柔性的优点，例如，用来整齐地覆盖不平坦或不均匀的表面，并且可以容易地定制成各种形式和尺寸。用于内衬的织物还可以根据其在排气系统中的位置来选择或处理，例如处于排气元件(例如排气管道)中的弯曲部。在弯曲部周围，织物可以例如具有更致密的结构、可以更厚或可以被涂覆。
[0022]出于稳固或固定目的，可以在内衬内部设置金属网。可以将此金属网并入内衬中，也可以将其设置为与织物内衬相邻且比织物内衬更靠近中心的独立金属网内衬。
[0023]根据本发明的复合排气元件的一方面，耐高温织物是纺织的、针织的或编织的耐高温织物。纺织、针织和编织是制造织物的公知方法。它们可以产生用不同种类的材料制成的多种织物。特别地，密度和表面纹理可以有所不同。例如，为了制造在某些区域更厚或更密的织物，或针对排气元件的某些应用，可以混合或选择不同的制造方式。
[0024]在一些优选实施方式中，本发明的排气元件的内衬是面料或布。布是单层柔性纺织织物，由纤维(例如丝线或纱线)网络制成，制造和操作都很简单。另外，面料通常是单层柔性纺织材料，由纤维网络制成。然而，面料也可以用不同的制造方法制成，例如按照上述方法，而且，面料允许制造多层或厚层，即使在使用细丝线或纱线时也是如此。
[0025]根据本发明的复合排气元件的另一方面，内衬具有套筒形式。
[0026]排气系统的较大部件为管形式。因此，在本发明的优选实施方式中，排气元件是管道。外壳、高温绝热材料层和内衬为管形式。内衬可以直接制成套筒形式，从而沿着套筒的整个外周和长度提供均一的性质(表面纹理、密度)。然而，通过例如缝缀或粘合，也可以使织物为套筒形式。
[0027]本发明的排气元件还可以是例如消声器或消音器，或者是消声器或消音器的一部分。其可以采用热屏障的功能，或者可以对排气系统或装置的部件进行替换或补足，其中包含摩擦保护和吸音性或其他特定声学性质的绝热体是必要的，或者可以提高排气系统或装置的性能或效率。
[0028]根据本发明的复合排气元件的另一方面，内部热保护体还包含外衬,其为耐高温织物。高温绝热材料层设置在外衬和内衬之间。在此设置中，高温绝热材料层夹在两个耐高温织物衬垫之间。将高温绝热材料层保持在两个衬垫之间是有利的，尤其是当该材料具有高度纤维性或易于降解时。
[0029]可以将外衬、高温绝热材料层和内衬中的全部或仅两个彼此固定在一起，固定方法为例如用耐高温丝线缝合、胶粘、粘合、夹持或其他固定方法。将至少两个层固定在一起使得如此固定在一起的元件便于操作。此外，固定在一起的层使相互脱位的风险降到最低。通过例如用耐高温丝线进行穿透式缝缀(through-stitching),可以将外衬、高温绝热材料层和内衬构造固定在一起。如果高温绝热材料层是高温绝热纤维棉层(即，实质上具有大致松散的纤维团聚体的层)，则穿透式缝缀尤其有利。因此，所述构造是单独的组件，其可以构成内部热保护体。
[0030]根据本发明的复合排气元件的一方面，通过胶粘或物理附接(例如钩、维可牢型附接件、按扣或揿扭等)，将内部热保护体固定在外壳上。
[0031]胶粘、粘合或直接物理附接是有利的方法，用这些方法可以将内部热保护体直接附接在外壳上。优选的是，不需要为单独的层或衬垫进行单独的固定，且不需要为内部热保护体进行单独的固定(例如，夹或金属网)。通过直接物理附接，内部热保护体，尤其是高温绝热材料层，可以保持在外壳内的适当位置。如果将内部热保护体制成一个单个组件，例如如上所述，则这些附接方法特别有利。然而，如果将所有层都固定在一起，那么直接附接方法也是有利的。例如，可以将至少一个层固定到另一层上，例如将高温绝热材料层固定到外衬上。
[0032]根据上述内部热保护体(例如形成为独立组件的内部热保护体)的一些优选实施方式，外衬是具有外部耐热温度的织物面料，内衬是具有内部耐热温度的织物面料。外部耐热温度低于内部耐热温度。设置在内衬和外衬之间的高温绝热材料层可以是例如硅酸盐纤维棉层，例如，碱土金属硅酸盐玻璃纤维棉层。
[0033]在必须满足物理要求和化学要求的同时，内部热保护体的制造还必须具有成本效益。这可以通过为内部热保护体的不同部分(层、衬垫)选择适合的材料来实现。在示例性构造中，内衬是较为昂贵但耐热性较高的织物面料，例如二氧化硅或S-玻璃织物面料；而外衬是较为廉价但耐热性较低的织物面料，例如E-玻璃面料。例如，硅酸盐纤维棉层的耐热温度最高为1000°C、1300°C或1500°C，并且作为例如多晶纤维棉来说成本较低。
[0034]根据本发明的复合排气元件的另一方面，内衬涂覆有耐高温涂层，例如二氧化硅类涂层。
[0035]利用耐高温涂层，可以进一步增强内衬的耐侵蚀性，因此可以进一步减少摩擦。此夕卜，织物内衬的已经较小的粗糙度可以得到进一步减小，由此减小排气系统中的反压。涂层还可以用来使内衬气密。为了不给内衬的声学性质带来负面影响，优选仅以薄层的方式涂敷涂层，并且优选仅在敏感区域(例如，排气系统的弯曲部附近)涂敷气密涂层。涂敷在排气元件的部件中的涂层还可以用来特定地影响某些声音频率的衰减或反射。内衬的声学封闭部分可以例如是设置有薄金属箔的部分。可以将声学封闭材料例如添加到内衬中，也可以用其替换内衬的一部分。由此，可以提供具有沿排气元件的长度或周向排布的声学性质不同的内衬部分的排气元件。
[0036]根据本发明的复合排气元件的又一方面，外壳的复合材料是纤维强化型复合材料。出于稳定化目的，可以添加纤维来强化复合材料，例如树脂。此类纤维的实例为碳纤维、硼纤维、二氧化硅纤维和玻璃纤维等。用于排气系统中的纤维强化型复合材料在本领域是已知的，例如，在US2009/0183502或US2007/0240932中的材料。在本发明的排气元件的优选实施方式中，使用氧化铝-硅酸盐树脂或酚树脂中的玻璃纤维(例如E-玻璃纤维)来作为外壳复合材料。
[0037]根据本发明的复合排气元件的又一方面，高温绝热材料是高温绝热纤维棉。高温绝热纤维棉是耐高温纤维的无纺松散构造形式，已据证明是非常好的绝热材料。通常，这些纤维棉是可以通过对纤维层进行针刺而制得的垫形式。一些产品还具有添加到纤维中或纤维层表面或以这些方式的组合方式添加的少量粘合剂或硬化剂，从而将这些纤维更好地保持在一起。粘合剂或硬化剂往往不如纤维耐热，并且可能不利地影响纤维棉的吸音能力。因此，作为绝热纤维棉，或通常在由纤维制成的或主要包含纤维的高温绝热材料中，使用没有任何粘合剂的纯纤维。一些包含纤维的高温绝热材料包含在约200°C时烧尽的粘合剂。这些粘合剂使得可以更好地操作基础材料，但在安装排气组件后会被除掉，因此不会进一步影响排气元件的吸音能力。高温绝热纤维棉可以由例如矿物纤维、碱土金属硅酸盐纤维、耐火陶瓷纤维或多晶纤维制成。这些纤维主要在它们的耐热性和成本上有所区别。
[0038]在一些优选实施方式中，高温绝热纤维棉是碱土金属硅酸盐纤维棉、多晶纤维棉或铝硅酸盐纤维棉中的一种或组合。这些是耐热温度为600°C?1200或1600°C的市售纤维棉的实例。
[0039]根据本发明的复合排气元件的再一方面，内衬、高温绝热材料或外衬(如果有)包含二氧化硅、铝、铝硅酸盐、玻璃和石英的组中的一种或组合的纤维。此类纤维因纤维的低热导性而支持内部热保护体的高温绝热性。虽然其他纤维(例如碳纤维或硼纤维)也适于高温应用，但这些纤维的热导性较高，因此使绝热材料的绝热性降低。不过，与排气应用中所用的常规金属相比，这些纤维仍然是热导性较低的绝热纤维。
[0040]根据本发明的复合排气元件的又一方面，内部热保护体包含另一层高温绝热材料。该另一层设置在高温绝热材料层相对于内衬的反面，并且可以包含微孔绝热材料。
[0041]内部热保护体可以包含多于一层的高温绝热材料。各层的材料可以经选择而实现内部热保护体的技术-经济最优化。最内层的高温绝热材料必须承受与在排气元件内部流动的温度一样高的温度。位于最内层周围的任何其他层的高温绝热材料，或者更一般而言，设置在更外围的区域中的其他层的高温绝热材料，必须承受的温度仅与与其相邻且更靠近中心设置的高温绝热材料层的外部的位置的温度一样高即可。高温下的绝热还往往与层厚度相关。空间也是一个优化参数，这是因为特别针对排气系统的空间至少在一些位置是非常受限制的。因此，可能有利的是，使初始高温降至中等水平，并随后设置另一层耐热温度较低的高温绝热材料。由此，可以使例如更昂贵且可能消耗空间的绝热层保持得较小，并且可以用例如可能比更靠近内部设置的层更不耐热的、更为廉价和小型的层来对其进行补充。例如，高温绝热材料层的耐热温度可以是1000°c?1400°C，并且在优选实施方式中，高温绝热材料层是仅由耐高温纤维(除了少量的粘合剂或硬化剂以外)制成的层。另一层的耐热温度可以是例如400°C?700°C，这还为非纤维材料的应用提供了契机。
[0042]适合的非纤维高温绝热材料的实例是微孔绝热材料。微孔绝热材料是封闭的或开放的多孔材料，可以通过发泡或喷雾而就地形成。微孔绝热材料的实例是聚氨酯微孔玻璃、微孔二氧化硅和二氧化硅气凝胶。微孔绝热材料还经常是延长的柔性或刚性板或垫的形式。
[0043]另一层还可以提供与高温绝热材料层不同的材料性质，例如更高或更低的刚度或柔性。此外，另一层可以提供适合与其他层或与外壳的复合材料组合的物理或化学性质。例如，通过例如应用粘着剂，这些性质可以使外层与复合外壳牢固附接。
[0044]根据本发明的复合排气元件的又一方面，内部热保护体包含形成空腔的空白层。此处的“空”的意思是指充满了一种或多种气体，而不是充有绝热的或任何其他的固体或液体材料。此外，所述腔是声学可及的，即，声波可以进入空白层或腔中。优选的是，所述腔与排气元件的供排出气流动通过的内管声学连接。优选的是，内衬和高温绝热材料，或设置在所述腔内的任何其他层的高温绝热材料，各自都是声学开放的，从而使声波可以从内管穿过这些层而进入所述腔中。
[0045]空白层设置在高温绝热材料层的相对于内衬的反面上。因此，填充有高温绝热材料的体积(一个或多个层)优选部分地由气隙构成。由于气体的温度影响气体的密度和声速，因此，在充有较冷的气体时，与充有较热的气体时相比，空腔具有更佳的声音减弱性能。所以，空白层优选设置在复合外壳与高温绝热材料之间，在此处排出元件内部的温度最低(绝热层的“冷”侧)。在排气元件的初始状态，气隙中充满空气。在使用时，空气可以缓慢地被流动通过排气元件的气体置换。由于内部热保护体具有声学开放结构，腔与内管(在内管中通常流动有热的排出气)之间存在声学连接。优选的是，内部热保护体的所有层都是声学开放的。然而，还可以设置声学通道使其优选穿过内部热保护体的所有层，从而在内管和腔之间建立声学连接。但是，进入并通过腔的气流有限，因此从内管到腔仅出现较低的热交换。所以，借助于腔内的较低的声速和较高的气体密度，实现了更佳的声学性能。优选的是，空白层或腔的延伸距离与绝热材料层的不同。在优选实施方式中，腔的延伸距离为复合排气元件的长度的一部分，绝热层的延伸距离则是复合排气元件的整个长度。
[0046]在优选实施方式中，外衬设置在空白层和高温绝热材料之间。外衬固定绝热材料，并防止绝热材料传播到空腔中，尤其是在选择使用纤维材料时。此外，外衬的织物特性使声音可以进入空腔，由此空腔增强了排气元件的声音减弱能力。尤其是在本发明的复合排气元件是具有一定体积的消声器的应用中或位置上，可能有利的是用空腔或气隙填充整个体积的一部分。由此，还可以节省重量。
[0047]在空层被设置在高温绝热材料层的“冷”侧上的前提下，还可以进一步减小消声器的体积，因此可以减少成本和重量:包含设置在高温绝热材料层的“冷”侧上的空层的消声器甚至在尺寸减小时也可以与常规的排气系统具有相等的声音减弱性能。常规的消声器并未设置有高温绝热材料层，而是整体填充有比本发明的空层中的气体更热的气体，因此，该更热的气体具有更低的声音性能。
[0048]在包含空白层的实施方式中，可以设置支持性金属编织层或网来支持内衬和外衬中的至少一个。
[0049]在一些优选实施方式中，本发明的复合排气元件是机动车辆的排气系统的一部分。本发明的排气元件特别适于作为汽车常规金属排气系统中的金属元件(例如，管)的替代物。凭借该轻质的复合排气元件，可以实现显著的重量减少。凭借吸音性质，甚至可以省略排气系统的重部件(例如消声器或消音器)，或将其构造成更轻的结构。这进一步减少了排气系统的总重量，并且可以有助于减少相应的机动车辆的油耗。
【专利附图】

【附图说明】
[0050]将参考以下附图中所示的排气系统的示例性实施方式来进一步描述本发明。在附图中
[0051]图1是复合排气元件的构造；
[0052]图2显示了夹心形式的内部热保护体；
[0053]图3描绘了复合排气元件的安装；
[0054]图4显示了具有腔的排气元件；
[0055]图5显示了具有腔的排气元件的另一实施方式。
【具体实施方式】
[0056]图1显示了具有外壳I和内部热保护体2的复合排气元件的构造。外壳I由复合材料制成，例如，纤维强化型树脂。内部热保护体2包括:高温绝热材料第一层21和第二层22，和由耐高温织物制成的内衬20。
[0057]更靠近中心设置的高温绝热材料第一层21经设置与内衬20邻接，并且由适合承受流动通过排气元件和内衬20的热气的温度的高温材料制成。优选的是，此类材料能够承受最高100(TC的温度，并且是高温绝热纤维棉，例如硅酸盐纤维棉。
[0058]围绕第一层21的高温绝热材料第二层22由能够承受第一层21的外周211上的温度的高温材料制成。由于这些温度相对于第一层21的内周210上的温度通常已有所降低，第二层的高温材料可以优选仅承受低于700°C的温度。如果第一层21提供了足够的绝热性，则可以省略第二层22 ;或者，还可以用形成气隙的空白层来代替第二层22。
[0059]内部热保护体2的与流动通过排气元件的热气直接接触的最内部分由内衬20构成。内衬20由耐高温织物制成。优选的是，所述织物是纺织的、针织的或编织的织物。其可以是由耐高温材料纤维制成的面料或布，所述纤维可以主要是与用于高温绝热材料的纤维相同的纤维。
[0060]优选的是，将内衬20预先制成具有预定直径的套筒的形式。该套筒可以用耐高温纤维直接编织或纺织制得。编织的套筒的实施方式的实例是氧化铝-二氧化硅、来自Hiltex Technische Weefsels BV, West KnolIendam(荷兰)的氧化招-二氧化娃纤维套筒或由3M，St, Paul, MN(美国)供应的纤维套筒3M? Nextel?纺织套筒。
[0061]用适当的固定器件，可以将内部热保护体2保持在外壳内部的适当位置。这些器件可以是例如之前用作金属内衬的内部金属网，或者可以是设置在排气元件末端的夹子。
[0062]在图2中，显示出了可以预先制成单独组件的内部热保护体2。使用该单独组件，可以略去金属网内衬或其他独立的固定工具。使用例如胶层12或其他粘着层，将该组件附接在外壳I上。还可以使用例如按扣或维可牢型(velcro-type)附接件来物理附接该组件。由此，将内部热保护体2保持在适当位置。
[0063]内部热保护体2包括高温绝热纤维棉层21’，其夹在各自由耐高温面料制成的内衬20和外衬25之间。外衬25设置在高温绝热纤维棉层21’的相对于内衬20且相对于初始高温的反面上。因此，外衬25可以由更具经济效益且不如内衬20耐热的材料制成。内衬20优选由二氧化硅或S-玻璃纤维制成，而外衬25可以是E-玻璃纤维。优选的是，将外衬25也预先制成套筒形式。用高温丝线23 (例如，纯二氧化硅丝线)对内衬20、绝热纤维棉层21’和外衬25进行穿透式缝缀。通过该缝缀，可以形成网格图样，从而将内部热保护体2固定在一起。
[0064]在NASA航天飞机中曾使用相似的毯体来作为绝热体，亦称为高级柔性可重复利用表面绝热体(AFRSI)。其中，二氧化硅毡夹在二氧化硅或S-玻璃面料之间，且最外层致密地涂覆有二氧化硅涂层以提高耐侵蚀性。这样的厚涂层会抑制声音吸收或至少不良地影响吸音性质。然而，对于航天飞机隔离系统而言，声学性质并不是问题，因此，声音吸收或声音性能通常不是这些毯体的问题。
[0065]图3显示了具有外壳I的复合排气元件的特殊形式和安装方法，所述外壳I具有平顶、平底和圆形侧面。将复合外壳I制造(例如，成型)成整体立方形，并切割成如图3左部所示的两个半壳10、11。随后为这两个半壳10、11提供内部热保护体2，例如图2所示的内部热保护体2。随后将两个半壳接合在一起形成如图3右部所示的排气元件I。接合可以通过例如夹持、上螺钉、粘合、焊接或本领域中已知的其他接合技术来进行。两个半壳
10、11还可以单独制造。
[0066]提供两个半壳使得在接合两个半壳前可以非常精确地对齐内部热保护体2。带有平底和平顶的特定形式使得整体和分离的复合外壳I易于操作。其还使得可以自动制造外壳1，例如使用编织纤维强化来制造。
[0067]图4显示了具有腔26的复合排气元件的实施方式，腔26设置在复合排气元件的外衬25和外壳I之间。将腔26形成为外壳I的具有扩大的直径的部分。内衬20、高温绝热材料21和外衬25沿着外壳I排布在外壳I内部。由于所述扩大的直径，在外衬25和外壳I之间直径放大的区域中形成了空腔。在内管3中流动的热排出气不会通过或仅以非常有限的方式通过由绝热材料制成的绝热层20、21、25。结合这些绝热层20、21、25的高耐热性质，透过这些层未发生或仅有限地发生热交换。因此，腔26保持冷却且发挥更好的声音性能，好似例如已知的多孔管共振器。由于内衬20 (优选由耐高温织物套筒制成)、高温绝热材料21和外衬25 (优选也由耐高温织物套筒制成)都是声学可透的，因此声波可以进入腔26中。
[0068]在一个变形中，如图5所示，限制通向腔的通路以形成所谓的Helmholtz颈部13。除了延伸到腔26中的颈部13外，利用额外的、声学封闭的壁12来封闭腔。所述颈部可以具有圆形管形式或任何其他截面形式，并且沿径向向外延伸。在各种变形中，所述颈部还可以例如以角度放置或包含弯曲部，从而产生与腔一起形成Holmholtz共振器的声学管。设置外衬25使之优选至少覆盖通向颈部13的入口。由于额外的壁12和颈部13由其他绝热层20、21及可能的25绝热，可以使用与外壳I相同的材料。壁12和颈部13还可以例如由塑料材料制成。由于由复合外壳I来承担负荷，所以元件12、13不承担负荷，并因此可以由更弱且更具经济效益的材料制成。
[0069]颈部13还可以一直延伸穿过绝热层20、21、25，从而可以使来自内管3中的排出气的声波直接进入颈部13并可以将其引导至腔26中。然而，由于在此实施方式中颈部的一端与热气接触，可能必须对颈部采用与外壳I和额外的壁12不同的具有排出气耐受性的材料(例如,耐高温、耐摩擦等)。
[0070]此外，在包含腔的排气元件的实施方式中，可以分别将一个或多个层彼此固定和固定在外衬上(可以固定在内部热保护体的其他层上)，可以将其直接附接在外壳I和壁12上。
【权利要求】
1.一种复合排气元件，所述复合排气元件包括: -由复合材料制成的外壳(I);和 -内部热保护体(2)，所述内部热保护体(2)包括:高温绝热材料层(21、21’、22)和为所述高温绝热材料层提供摩擦保护的内衬(20)，其中，所述内衬(20)是耐高温织物。
2.如权利要求1所述的复合排气元件，其中，所述耐高温织物是纺织的、针织的或编织的耐高温织物。
3.如权利要求1或2所述的复合排气元件，其中，所述内衬(20)是面料或布。
4.如前述权利要求中任一项所述的复合排气元件，其中，所述内衬(20)为套筒形式。
5.如前述权利要求中任一项所述的复合排气元件，其中，所述内部热保护体(2)还包括外衬(25)，所述外衬(25)为耐高温织物，所述高温绝缘材料层(21’ )设置在所述外衬(25)和所述内衬(20)之间。
6.如权利要求5所述的复合排气元件，其中，所述外衬(25)、所述高温绝热材料层(21’ )和所述内衬(20)中的至少两个彼此固定在一起。
7.如权利要求6所述的复合排气元件，其中，所述外衬(25)、所述高温绝热材料层(21’ )和所述内衬(20)通过用耐高温丝线(23)进行缝合而彼此固定在一起。
8.如权利要求5?7中任一项所述的复合排气元件，其中，所述外衬(25)是具有外部耐热温度的织物面料，所述内衬(20)是具有内部耐热温度的织物面料，且所述外部耐热温度低于所述内部耐热温度。
9.如权利要求5?8中任一项所述的复合排气元件，其中，所述内部热保护体(2)通过胶粘或物理附接而固定在所述外壳(I)上。
10.如前述权利要求中任一项所述的复合排气元件，其中，所述内衬(20)涂覆有耐高温涂层(24)，例如二氧化硅类涂层。
11.如前述权利要求中任一项所述的复合排气元件，其中，所述高温绝热材料层(21、21’、22)的高温绝热材料是高温绝热纤维棉。
12.如前述权利要求中任一项所述的复合排气元件，其中，所述内衬(20)、所述高温绝热材料(21、21’、22)或适用时的外衬(25)包含二氧化硅、铝、铝硅酸盐、玻璃和石英的组中的一种或组合的纤维。
13.如前述权利要求中任一项所述的复合排气元件，其中，所述内部热保护体(2)包括另一层(22)高温绝热材料，所述另一层(22)设置在所述高温绝热材料层(21、21’)的相对于所述内衬(20)的反面，且所述另一层包含微孔绝热材料。
14.如前述权利要求中任一项所述的复合排气元件，其中，所述内部热保护体(2)包括形成空腔的空白层，所述空白层设置在所述高温绝热材料层(21、21’ )的相对于所述内衬(20)的反面。
15.如前述权利要求中任一项所述的复合排气元件，所述复合排气元件是机动车辆的排气系统的一部分。
【文档编号】F01N1/24GK103711546SQ201310383243
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2012年8月30日
【发明者】G·里多尔菲 申请人:斯坎比亚控股塞浦路斯有限公司