CN1328501A - 多层波纹金属箔绝缘板及其制造方法 - Google Patents

多层波纹金属箔绝缘板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

用于绝热或隔音或其屏蔽的多层金属箔层衬垫或面板(10)包括至少两个波纹金属箔层或金属薄片层(C),其中一个平面金属箔或金属薄片层(S)位于波纹层(C)之间。波纹层(C)和/或平面层(S)可以被压凸、带图纹或有纹路以便提高衬垫或面板的性能。一个优选的衬垫或面板(10)包括一个压凸的、带图纹或有纹路的平面外层(E),该外层适于接触要绝缘或要屏蔽的表面(12),从而在衬垫或面板(10)与表面(12)之间产生了气隙并使第一波纹层(C)与表面(12)隔开。本发明提供了一种方法来制造被用于汽车、食品烘烤装置和其它用途的衬垫或面板(10)。

Description

多层波纹金属箔绝缘板及其制造方法
发明领域
本发明涉及多层金属箔和金属薄片结构，它们可用作阻热隔音屏蔽和绝缘板。
背景技术
多层金属箔绝缘制品已经投入使用许多年了，如美国专利US1934174所述。这样的金属箔绝缘制品一般被用于高温设备中以便隔绝反射热。在那些设备中，金属箔层经过压凸而在层之间形成了间隔，这些叠层制品在一个容器内或刚性罩内受到保护，从而防止了叠层金属箔的任何部位受压，而这种受压会降低叠层的绝热值。
美国专利US5011743披露了，当多层金属箔的一部分受压而产生一个散热区时，多层金属箔绝缘制品可以作为热屏蔽产生更好的性能，其中热量通过所述散热区而从叠层的绝热部中被集中起来并且从热屏蔽中散发出去。这样的多层金属箔热屏蔽是由层叠的压凸的金属箔层通过压缩其局部而产生理想的散热区而形成的。这些层彼此连接或被订合在一起而防止了各层分离。根据US5011743形成的热屏蔽和隔音屏蔽一般在散热区受压并被切成理想图形。这样的多层金属箔热屏蔽通常没有足以单独用于许多应用场合中的结构强度。对于许多应用场合来说，金属箔热屏蔽一般与结构支承件或面板连接以便产生最后的装配件，随后将这个装配件作为热屏蔽或隔音屏蔽投入使用。支承件一般是金属面板、金属冲压件或金属壳。用于这样的热屏蔽装配件的典型应用场合包括汽车热屏蔽应用。
美国专利US5763857披露了一种具有带气密腔的金属箔绝热夹套的加热装置。
以上专利文献的披露内容在此作为参考引入。
发明概述
本发明的一个目的是提供一种改进的多层金属箔绝缘结构，它适用于热屏蔽或绝热应用场合和/或隔音绝缘板应用场合。
本发明的多层波纹金属箔结构包括叠层金属箔层，它由至少两个被一个中间金属箔隔离层分开的波纹层的组合构成，其中隔离层最好不成波纹形，而是比较平坦。多层金属箔结构最好包括至少五层：三个波纹层和两个隔离层。多层金属箔结构还可以包括一个适用于接触要安装绝缘结构的主体、部件或表面的或者适用于保护叠层不受环境损坏的外金属箔层。由波纹形成的和在一波纹层与相邻隔离层之间的槽可以被密封成细长的隔绝空气腔，或者其端部可以敞开并适于用作穿过结构的气体流道，由此一来，热量可以在整个结构中更均匀地扩散，或者可以从热区流向冷区或从结构内部排出。本发明的多层金属箔结构提供了各式各样的用于特殊应用场合的绝热、散热和热控制的设计选择方案。
在本发明的一个方面中，在商业食品制备炉中且尤其是燃气式间接加热炉中提供了改进的绝缘以及热控制，该加热炉中火焰和所形成的燃气在外面并与食品室分开(也被称为气洗炉)。传统的绝缘如纤维玻璃因污染而过早丧失了其功效。与食品烘烤炉联用的本发明的多层金属箔结构提供了其炉内温度更均匀以及其使用寿命更长的炉子，这是因为本发明的结构与传统的绝缘结构相比更耐用并且不需要替换绝缘结构或过早维修。本发明的结构在炉壁绝缘方面很有利，它们尤其优选用于气洗炉以便在炉室外壁与环绕烘烤室的加热室之间绝缘。
本发明还提供了一种如此制造多层金属箔结构的方法，即按照理想结构和图形形成波纹层和隔离层，随后将叠层与任何可能有的所需外层组装在一起。在制造本发明结构的一个优选方法中，由卷材连续提供各金属层并接着根据需要进行波纹加工、压凸或加工图形并被连续组装成叠层。随后，由叠层切割出理想的部件、衬垫、面板或其它型材以便最终装配成最终产品如炉子、汽车等并且它们可以在这样的最终装配前被制成任何理想的三维形状。
图面简介
图1是安放在要绝缘或要屏蔽的表面上的本发明多层金属箔结构的横截面视图。
图2表示本发明的多层金属箔结构的组装方法。
图3是使用本发明多层金属箔结构的炉子的横截面视图。
发明说明
参见附图来清楚地描述本发明。在图1中，多层金属箔结构10如图所示地定位在要绝缘容器的器壁12附近，如在炉外墙的内表面附近。结构层中的波纹层被标为C，隔离层被标为S，外层被标为E。各层的特性和物理要求可以是这样的。波纹层C经波纹成型而产生了特定用途所需的高度和间距，如0.25英寸高/深和0.75英寸间距(峰顶之间)。可以使用传统的波纹成型装置并且可以波纹成型出任何理想形状，如正弦曲线、角状等。各金属箔可以被压凸、形成图形或通过其他方式进行成型或处理，随后它经过波纹成型以便与隔离层组装成本发明的结构。此外，本发明的单独一个波纹层C本身可以包括被一起波纹成型或单独波纹成型并随后套装的多个金属箔层。美国专利US5939212描述了这样的多层波纹箔片，它可以被用作本发明的波纹层C。波纹层C可以是已经被压凸的或几张一起进行波纹成型并随后分开后被单独压凸的单个薄片层和/或波纹薄片层以便用作本发明结构的层C。
如图1所示的本发明隔离层S可以是平面的、压凸的或带图纹的或通过其它方式制备而成的或有纹路的。隔离层S也可以被制成波纹形，条件是波纹有一定角度或通过其他方式定位，从而隔离层S没有套准波纹层C，而仍留在使波纹层C相互分开的位置上。隔离层S本身可以包括多层金属箔，如果这些层起到了隔离波纹层C的隔离层S的作用的话。隔离层S可以是已经被压凸的或几张一起进行波纹成型并随后被分开后单独压凸的单个箔片层和/或波纹箔片层以便用作本发明结构的层S。
外层E可以是平面的、压凸的或带图纹的或通过其它方式适于在外层E与壁件12之间产生气隙，其中本发明的多层金属箔结构被加到所述壁件上。当外层E最好接触墙壁或表面时，本发明的多层金属箔结构可以通过将波纹层C贴靠在要绝缘或要屏蔽的部件的表面或墙壁上。
在本发明的一个优选方案中，本发明的多层金属箔结构的任一层或所有层可以被压凸或通过其它方式带纹路或有图纹。隔离层S和外层E可以被压凸而产生气隙或者有助于相邻层或结构之间的气隙。波纹层C最好被压凸，随后进行波纹成型。我们吃惊地发现，压凸在波纹成型时不被碾平，而是在整个波纹加工过程中仍然保持所有或几乎所有的压凸结构。
在本说明书中，术语“压凸”、“凸起”是要包括传统的方式以及在薄片或片层平面内形成纹路、图形或其它形式的浮凸。在本发明结构的一层中的这样的凸起产生了或有助于在相邻层与层之间或使用该绝缘结构的表面之间产生气隙。
凸起的形状最好在各压凸顶点产生点。这些点可以略微成圆形或者可以是尖点。凸起点在层之间产生了最小接触以便抑制层与层之间的传热。所用的压凸工具或辊最好产生锐利的凸起，其中凸起点穿透薄片而在凸起点处在薄片层中产生了小开口。这些开口的周长由冲破或穿透薄片的垂直边构成。这些在凸起点或顶点上环绕开口的垂直边产生了压凸薄片层均匀地小点接触相邻层，这更象是刀刃型接触，这进一步抑制了在这样的凸起层与相邻层之间的传热。
显然，在上述的本发明结构中，波纹层C可以完全一样或者在波纹形状或其它特性方面不一样。相似地，隔离层S可以完全一样或者在特性方面不一样。波纹的方向或角度可以是变化的并且本领域技术人员可以根据上述内容调节波纹的方向或角度以便产生理想结果。这些层可以接受密封而产生密封的气囊或者可以开口端产生空气或气体流过其的流槽地定位，以便在整个衬垫或面板范围内散热或者从包括本发明的多层金属箔结构的衬垫或面板中散热。
本发明结构的一个特殊优点是通过组合波纹层C和隔离层S而产生的，所述隔离层能够沿任何方向彼此间相对定位波纹层C，而不用考虑波纹层C彼此套准并丧失了层与层之间的理想间隙。本发明的隔离层S保持波纹层C的分开和间隔。本发明结构的一个特别有利的特点在于，波纹层C构成的波纹槽都平行定位。波纹层C的槽与平坦的隔离层S一起构成了空气或其它气体能够流通或循环的通道，从而使热量通过所述结构流动或扩散。如果在这样的结构中没有隔离层S，则波纹层C会套合并会失去在层之间的间距和所形成的槽道。
图2画出了连续制造本发明的多层金属箔结构的组装方法和设备。由金属箔卷提供波纹层C，任意性地由压凸工具21压凸，在波纹辊22之间成波纹，接着波纹层被层叠成构成本发明结构。由金属箔卷提供隔离层S并将所述隔离层叠层构成本发明结构。同样地，由卷材提供外层E并将其组装成叠层。所形成的叠层10随后被切割或成型成用于理想用途的所需部件、面板、衬垫或屏蔽。如上所述，所有隔离层S和/或外层E可以如特殊用途所需要的那样被压凸、形成图纹等。显然，本发明的结构可以通过组装具有理想波纹、凸起等的各预制箔片或薄片而进行批量生产。
这些包括本发明多层金属箔结构的层可以通过任何理想方式被固定在一起，例如卷曲、夹子、销、夹钳、胶带等。例如，边缘区可以如美国专利US5800905所述地被压凸、冲孔或互锁在一起。或者边缘区可以如美国专利US5524406所述地被焊接起来。本发明的多层结构可以与其它部件如支承板、悬架等组合，这取决于最终应用场合。
图3画出了一个气洗炉的横截面，它包括食品烘烤室31、燃烧器32、装在内壁35和橱格或外壁36之间的绝缘34和通风口39。本发明的多层金属箔结构被用作绝缘34以便在壁35上蓄热并防止外壁36过热。在本发明的某些实施例中，成型于波纹层C的波纹之间的槽可以被定位成使气体上流向通风口39。在另一些实施例中，靠近壁35的波纹槽可如此定位，即靠近壁36的波纹槽被密封而产生了隔绝气囊，或者如此定位，即波纹产生了水平槽以便形成比较不流动的隔断，空气(如果有的话)几乎不流过该隔断。
同样，用于本发明波纹叠层的材料对本领域技术人员来说是显而易见的并且它们一般包括铝、不锈钢、铜、相似金属箔或金属薄片、塑料涂覆金属箔和薄片，金属复层品、这些和其它金属的合金、可塑性变形和可永久变形的金属材料。除了金属外，其它材料可以夹在本发明多层结构的至少两个金属箔层之间。例如，塑料膜、粘合剂层、喷雾粘接剂、涂层等可以夹在金属箔层之间，尤其是在还需要阻尼声音的隔音场合中。所用的各金属和其它层的厚度取决于最终用途。多层结构最好主要由金属箔制成，其厚度为0.006英寸或更薄，例如在五层结构中，至少三个内层最好是如0.002英寸厚的金属箔。全薄片式结构的外层通常需要是厚度为0.005英寸或0.006英寸的较重金属箔。同样地，当要求外层是保护层时，它们可以是厚0.010英寸或甚至厚达0.050英寸的金属薄片。就此而言，我们还认识到，本发明的多层金属结构可以是部分或完全由比金属箔厚的金属薄片层构成的非薄片式结构，即金属薄片厚度超过0.006英寸。因而，上述的任何金属箔层都可以是金属薄片层。例如，本发明的柔性的多层波纹金属结构可以是用0.010英寸金属薄片制成的五层构成的，其中三层是波纹层，两个是隔离层。
本领域技术人员根据所需弹性、最终波纹制品所需的垂直强度、横向热传递的能力、隔音要求等来选择层数和各层厚度。各金属箔层的厚度可以为0.0008英寸-0.006英寸，对于许多应用场合来说，0.002英寸和0.005英寸厚的金属箔是优选的。当使用重金属薄片并且尤其是用于顶片或保护外表片时，金属薄片可以具有大于0.006英寸而不超过0.050英寸的厚度，优选的顶片或外表片的厚度为0.010英寸-0.030英寸。用于形成本发明的多层金属箔结构的交替波纹层和隔离层的厚度和层数的组合例子为：(单位密耳，千分之一英寸)10/2/2/2/5；5/2/2/2/5；2/2/2/2/2/5；5/2/2/2/2/10；8/2/2/2/4；10/2/2/10；5/2/2；5/0.8/0.8/5；10/2/0.8/0.8/2/5。非箔片式金属薄片结构的例子是：10/8/8/8；30/10/10/10/30；8/8/8和50/8/8/10。本发明所用的箔或薄片与美国专利US5958603、US5939212、PCT申请公开号WO98/44835所述材料相似，这些文献的披露内容在此作为参考引入。
根据本发明的多层结构制成的面板或衬垫最好具有约0.5英寸-1.0英寸或更大的总厚度，这取决于特殊屏蔽或绝缘应用场合所需的层数、波纹高度、凸起高度等。例如，典型的五层板或衬垫(三个波纹层，两个隔离层)具有约0.75英寸-1.0英寸的总厚度并最好为0.8英寸-0.9英寸的总厚度。在这样的5层结构中可以采用相似的厚度，其中作为第六层地加入外层E。典型的波纹高度(单个波纹层的厚度)约为0.1英寸-0.5英寸并最好为0.2英寸-0.4英寸。典型的凸起高度约为0.010英寸-0.1英寸并最好为0.020英寸-0.080英寸，其中0.050英寸是典型的凸起高度。
本发明结构及其制造方法的其它变形方式以及最终作用途设计对理解了本发明教导的本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (18)

1.一种多层金属箔绝缘结构，它包括两个被一个设置在其之间的平面金属箔层分开的波纹金属箔层，且在其中一个波纹层外表面上具有一个适于接触一要绝缘表面的压凸平面金属箔外层，其中外层中的凸起在外层与表面之间产生了气隙。
2.如权利要求1所述的多层金属箔绝缘结构，其特征在于，它包括三个波纹金属箔层和位于第一、第二波纹金属箔层之间的第一平面金属箔层和位于第二、第三波纹金属箔层之间的第二平面金属箔层。
3.如权利要求1或2所述的多层金属箔绝缘结构，其特征在于，位于波纹层之间的平面金属箔层被压凸。
4.如权利要求1或2所述的多层金属箔绝缘结构，其特征在于，至少其中一个波纹金属箔层被压凸。
5.一种多层金属薄片绝缘结构，它包括两个被一个设置在其之间的平面金属薄片层分开的波纹金属薄片层，且在其中一个波纹层外表面上具有一个适于接触一要绝缘表面的压凸平面金属薄片外层，其中外层中的凸起在外层与表面之间产生了气隙。
6.如权利要求1所述的多层金属薄片绝缘结构，其特征在于，它包括三个波纹金属薄片层和位于第一、第二波纹金属薄片层之间的第一平面金属薄片层和位于第二、第三波纹金属薄片层之间的第二平面金属薄片层。
7.如权利要求5或6所述的多层金属薄片绝缘结构，其特征在于，位于波纹层之间的平面金属薄片层被压凸。
8.如权利要求5或6所述的多层金属薄片绝缘结构，其特征在于，至少其中一个波纹金属薄片层被压凸。
9.一种具有一个用多层金属箔绝缘结构绝缘的表面的食品烘烤装置，所述多层金属箔绝缘结构包括两个被一个设置在其之间的平面金属箔层分开的波纹金属箔层，且在其中一个波纹层外表面上具有一个适于接触一要绝缘表面的压凸平面金属箔外层，其中外层中的凸起在外层与表面之间产生了气隙。
10.如权利要求9所述的食品烘烤装置，其特征在于，所述绝缘包括三个波纹金属箔层和位于第一、第二波纹金属箔层之间的第一平面金属箔层和位于第二、第三波纹金属箔层之间的第二平面金属箔层。
11.如权利要求9或10所述的食品烘烤装置，其特征在于，一个平面金属箔层或一个波纹金属箔层被压凸。
12.一种制造多层金属箔绝缘的方法，该方法包括：波纹加工第一、第二金属箔层；压凸第一平面金属箔层；将第一、第二波纹金属箔层与(a)位于第一、第二波纹金属箔层之间的第二平面金属箔层、(b)压凸或带图纹的第一平面金属箔层组装在一起，使得该第一平面金属箔层位于第一波纹金属箔层的与第二平面金属箔层相反的一侧。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，它包括在这两个波纹层之间安装第二平面金属箔层之前压凸第二平面金属箔层。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，它包括波纹加工第三金属箔层并靠近第二波纹金属箔层安装第三金属箔层，这种安装通过一个位于第二、第三波纹金属箔层之间的平面金属箔层来进行。
15.一种多层金属箔绝缘衬垫，它包括两个被一个位于其之间的平面金属箔层分开的波纹金属箔层，其中衬垫或面板的外层适于接触一个要绝缘的表面并且适于在所述外层与所述表面之间产生气隙。
16.如权利要求15所述的多层金属箔绝缘衬垫，其特征在于，它包括三个波纹金属箔层和位于第一、第二波纹金属箔层之间的第一平面金属箔层和位于第二、第三波纹金属箔层之间的第二平面金属箔层。
17.如权利要求15或16所述的多层金属箔绝缘衬垫，其特征在于，一个位于波纹层之间的平面金属箔层被压凸或带图纹。
18.如权利要求15或16所述的多层金属箔绝缘衬垫，其特征在于，至少其中一个波纹金属箔层被压凸或带图纹。
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