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Wärmeisolierung für doppelwandige Behälter
Die Erfindung betrifft eine Wärmeisolierung mit hohem Widerstand gegen jede Art des Wärme- durchganges, insbesondere eine verbesserte Va- kuunüsolierung für niedrige Temperaturen.
Bei der Konservierung und im Transport von auf einer niedrigen Temperatur befindlichen handelsüblichen Produkten, z. B. von verderb- lichen Waren, die längere Zeit hindurch auf niedrigen Temperaturen gehalten werden müssen, oder von wertvollen flüchtigen Materialien, wie z. B. verflüssigten Gasen, deren Siedepunkt bei atmosphärischem Druck unter 233 0 K liegt, wie flüssigem Sauerstoff oder Stickstoff, ist es wesent- lich, einen Zutritt von Wärme zu dem Material zu vermeiden. Bei verflüssigten Gasen führt ein derartiger Wärmezutritt zu Verdampfungsver- lusten. In dem üblichen doppelwandigen Behälter für flüssigen Sauerstoff wird zur Begrenzung dieser Verdampfungsverluste der Zwischenraum zwischen den Wänden zweckmässig isoliert.
Bis jetzt war es jedoch nicht möglich, besonders für kleine tragbare Behälter mit im Vergleich zu ihrer Oberfläche kleinen Volumen eine Isolierung zu schaffen, welche die Verdampfungsverluste auf genügend niedrige Werte begrenzt.
Die wichtigsten Isolierungen des üblichen doppelwandigen Behälters für den Transport und die Lagerung von tiefsiedenden verflüssigten
Gasen sind für kleine Behälter die Dewar-Hochvakuumisolierung mit polierten Metallflächen und für grosse Behälter die Isolierung durch ein pulvergefülltes Vakuum, wobei in dem Vakuumraum zwischen den Wänden ein Isolierpulver vorgesehen ist. Die Isolierung durch ein pulvergefülltes Vakuum setzt zwar die wärmebedingten Verluste herab, ist aber in Behältern bis zu 60 cm Durchmesser nicht so wirksam wie die Isolierung durch ein reines Vakuum zwischen polierten Metallflächen.
Diese Isolierungen haben die Wirtschaftlichkeit der Lagerung und des Transports von auf niedrigen Temperaturen befindlichen Produkten stark beeinflusst, doch besteht nach wie vor ein grosser Bedarf nach wirksameren Isolierungen, die höheren Anforderungen gewachsen sind und deren Wärmeleitzahl niedriger ist als die der beiden vorstehend beschriebenen Isolierungen. Die Schaffung derartiger Isolierun- gen würde das Studium, die Entwicklung und die Schaffung wichtiger neuer und verbesserte !
Kontrolhnethoden für viele Verfahren und Pro- dukte ermöglichen.
Zur Veranschaulichung der Probleme, die bei dem Versuch der weiteren Herabsetzung des Wärmedurchganges in kleine tragbare Behälter auftreten, sei beispielsweise angenommen, dass ein zylindrischer Doppelwandbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase, z. B. Sauerstoff, so isoliert werden soll, dass die auf die eindringende Wärme zurückzuführenden Verdampfungsverluste pro Tag weniger als 1% des Behälterinhaltes betragen. Ferner sei angenommen, dass der Behälter halbkugelförmige Enden, einen Innendurchmesser von 20, 3 cm und eine grösste lichte Länge von 121, 9 cm besitzt. Wenn man eine der besten bekannten Isolierungen, z. B. ein pulvergefülltes Vakuum einer Grössenordnung von
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Bedeutung dieser Wärmeleitzahl deutlich zu machen, seien die Isolationswerte von Isolierungen verschiedener Stärke angegeben.
Eine 4, 2 cm starke Isolierung, bestehend aus einem pulvergefüllten Vakuum, gestattet einen Verdampfungsverlust von 7, 1% pro Tag. Bei dieser Stärke der Isolierung ist ihr Querschnitt ebenso gross wie der Nutzquerschnitt des Innenbehälters. Mit andern Worten, bei einer Isolierung in einer Stärke von über 4, 2 cm nimmt die zu lagernde oder transportierende Isolierung einen grösseren Raum ein als das in dem Behälter zu speichernde Material.
Wenn man die Stärke dieser Isolierung auf 10, 2 cm erhöht, wird der Verlust auf 3, 6% pro Tag herabgesetzt, das Volumen der Isolierung aber auf das dreifache Speichervolumen des Innenbehälters vergrössert.
Eine Isolierung des Gefässes mit einem Material mit der Wärmeleitzahl 3, 80. 10- 6gcal/sec/cm2/ C/cm ist vollkommen uninteressant, weil die theoretisch erforderliche Stärke der Isolierung mit 2, 67 m errechnet werden kann.
Jetzt sei eine reine Vakuumisolierung betrachtet, bei der die den Isolierzwischenraum begrenzenden Wände des Innen- und Aussengefässes zwecks Reflektion von Strahlungswärme poliert sind.
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bis 100malstellung von Gefässen mit wärmebedingten Ver- lusten unter 1% pro Tag kostspielig und zeit- raubend.
Angesichts dieser Schwierigkeiten war es bisher nicht möglich, bei der langdauernden Lagerung von tiefsiedenden verflüssigten Gasen in tragbaren
Behältern auch nur annähernd derart niedrige wärmebedingte Verluste zu erreichen.
Die Erfindung bezweckt daher vor allem die
Schaffung einer wesentlich verbesserten Isolierung zur Herabsetzung des Wärmedurchganges in jeder
Form auf Werte, die viel niedriger sind als bei jeder bisher bekannten Isolierung.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 in einer teilweise geschnittenen Ansicht einen doppelwandigen Be- hälter für verflüssigtes Gas, der mit der erfin- dungsgemässen Isolierung versehen ist. Fig. 2 zeigt in einer isometrischen Darstellung die er- findungsgemässe Verbundisolierung in flach aus- gelegtem Zustand, wobei Teile weggebrochen sind, so dass darunterliegende Schichten sichtbar wer- den. Fig. 3 zeigt in einem stark vergrösserten
Detailschnitt den unregelmässigen Wärme- durchgangsweg durch die erfindungsgemässe Ver- bundisolierung. Fig. 4 zeigt in einem Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1 eine erfindung- gemässe Isolierung mit einer spiralförmig angeord- neten Strahlungsabschirmung. Fig. 5 zeigt in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 4 eine kon- zentrisch angeordnete Abschirmung.
Fig. 6 zeigt in einem Vertikalschnitt einen Teil eines doppel- wandigen Flüssiggasbehälters mit einer andern
Ausführungsform der erfindungsgemässen Isolie- rung.
Bisher wurden die in Vakuumräumen angeordneten Strahlungsabschirmungen meistens so ausgebildet, dass sie starr im Abstand voneinander angeordnet waren. In dem Vakuumraum wurden zahlreiche kleine Streben angeordnet, die das isolierte Gefäss abstützten und die erforderlichen Abstände zwischen den Abschirmungen aufrechterhielten. Man verwendete aber so wenig dieser Verstrebungen wie möglich, um die Wärmeleitung niedrig zu halten. Der freibleibende Raum blieb unausgefüllt, damit keine zusätzlichen Wärmeleitwege geschaffen wurden. Ausserdem wurde angenommen, dass die Reflexionseigenschaften der Abschirmungen durch Kontakt mit einem isolierenden Füllstoff stark beeinträchtigt werden würden.
Es wurde nun überraschenderweise entdeckt, dass der Isolationswert eines evakuierten Isolierraums durch eine den ganzen Isolierraum oder einen Teil desselben ausfüllende Isolierung in einem bisher unerreichten Grade verbessert werden kann. Dabei sind für die Isolierung nicht zahlreiche Streben oder andere Stützen erforderlich, befinden sich in dem Isolierraum keine grossen leeren Räume und kann die Isolierung auch zur elastischen Abstützung des isolierten Innenbehälters verwendet werden.
Insbesondere wurde entdeckt, dass der Wärmedurchgang durch eine aus einem pulvergefüllten Vakuum bestehende Isolierung beträchtlich und
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in einem bisher nicht bekannten Grade vermindert werden kann, wenn man ein Material von geringer Wärmeleitfähigkeit verwendet, in dem eine oder mehrere strahlungsundurchlässige Abschirmungen vorgesehen sind, die einen Durchgang von Strahlungswärme im wesentlichen beseitigen.
Ausserdem wurde entdeckt, dass die Anordnung von reflektierenden Abschirmungen in direkter Berührung mit einem Isoliermaterial die strahlungsbehindernden Eigenschaften der Abschirmungen nicht wesentlich beeinträchtigt.
Nachstehend wird als Vakuum ein absoluter Druck von im wesentlichen nicht über 5000 [1. Hg, vorzugsweise unter 1000 t Hg bezeichnet. Besonders gute Ergebnisse sind bei Drücken unter 25 u. Hg erzielbar.
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von Strahlungswärme durch den Isolierraum 11 stark herabsetzen. Die eingebaute Isolierung füllt den ganzen Isolierraum 11 aus und erscheint als eine Reihe von in Abständen voneinander angeordneten Reflektoren 14, die im wesentlichen quer zur Richtung des Wärmedurchganges angeordnet und von dem Isoliermaterial von geringer Wärmeleitfähigkeit getragen und abgestützt werden. Das Isoliermaterial liegt satt an jeder Strahlungsabschirmung an und stützt sie ab.
Ausser seiner primären Isolierfunktion dient es als Träger und Abstandhalter zur Aufrechterhaltung von Zwischenräumen zwischen einander benachbarten Abschirmungen. Weitere Tragorgane sind zur Halterung der eingebauten Isolierung im Gebrauchszustand nicht erforderlich.
Das in dem erfindungsgemässen Isoliermaterial 12 zu verwendende strahlungsabschirmende Ma- terial 14 kann aus Metall oder einem mit Metall- oxyd oder Metall überzogenem Material, z. B. einer aluminiumüberzogenen Kunststoffolie be- stehen oder aber aus einem strahlungsreflektieren- den oder strahlungsabsorbierenden Material oder einer geeigneten Kombination derartiger Ma- terialien. Im Rahmen der Erfindung sind strahlungsreflektierende Materialien in Form von dünnen Folien besonders gut geeignet.
Vorzug- weise werden reflektierende Lagen aus Alumi- niumfolie in einer Stärke zwischen 0, 2 mm und
0, 002 mm verwendet. Andere im Rahmen der
Erfindung anwendbare strahlungsabschirmende
Materialien sind Zinn, Silber, Gold, Kupfer,
Kadmium oder andere Metalle.
Das erfindungsgemäss verwendete Grundmate- rial 13 kann aus einem feinverteilten Pulver geringer Wärmeleitfähigkeit oder einem geeig- neten Material geringer Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. schaumförmigem oder faserförmigem Isolier- material, das in flacher Form erzeugt werden kann, bestehen. Vorzugsweise soll es so dünn sein, dass es leicht gebogen werden kann. Zu den abstandhaltenden Materialien, mit denen besonders gute Ergebnisse erzielt werden, gehören poröse binderfrei, faserartige Isoliermaterialien, die kein Gas abgeben, beispielsweise ein aus Glasfäden bestehendes Material wie Glaswolle und Faserglas, wobei letzteres infolge seiner geringen Wärmeleitfähigkeit und seiner Porenstruktur sowie der leichten Evakuierbarkeit der in dem Fasergefüge vorhandenen Lufträume bevorzugt wird.
Als Grundmaterial kann auch eine Kombination von Fasern mit pulverförmigem Isoliermaterial von geringer Wärmeleitfähigkeit der nachstehend angegebenen Art oder eine andere Kombination von Materialien entsprechend niedriger Wärmeleitfähigkeit verwendet werden.
Die Erfindung wird nun an Hand einer mehrschichtigen Isolierung beschrieben, die in einem Vakuumraum angeordnet ist, in dem ein Druck von weniger als 0, tu Hg herrscht und in dem als Strahlungsabschirmungen Aluminiumfolien und als Isoliermaterial niedriger Wärmeleitfähigkeit und zur Abstützung und Trennung der Aluminiumfolien handelsübliche Faserglastücher ver-
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wendet werden. Diese Verbundisolierung hat sich als besonders wirksames Mittel zur Vermin- derung des Wärmedurchganges in jeder Form durch einen vakuumisolierten Raum erwiesen.
Es versteht sich jedoch, dass die gleichen Grund- sätze unbeschadet der Art des jeweils verwendeten
Materials gelten.
Im Rahmen der Erfindung soll die in der vor- liegenden, ein Vakuum ausfüllenden Isolierung verwendete Faserglastrennlage 13 von geringer Wärmeleitfähigkeit vorzugsweise so hergestellt sein, dass ihre Fasern unregelmässig in der Ebene der Trennlage angeordnet und im wesentlichen senkrecht zu der Richtung des Wärmedurchganges orientiert sind. Es versteht sich, dass die Fasern in der Praxis nicht nur in einer einzigen Ebene angeordnet sind, sondern eine Fasermateriallage begrenzter Dicke bilden ; sie sind aber allgemein in dünnen parallelen Schichten angeordnet, wobei natürlich eine gewisse Querverflechtung von Fasern zwischen verschiedenen Schichten vorhanden ist.
Die Erfindung soll zwar nicht durch irgendeine Theorie eingeschränkt werden, doch wird angenommen, dass die Hauptursache für die bei dieser Faseranordnung erzielten, beträchtlich verbesserten Isolationswirkung darin besteht, dass nur relativ wenige Fasern die Isolierlage ihrer Stärke nach durchsetzen und dass zwischen einander kreuzenden Fasern nur eine punktförmige Berührung besteht. An diesen Stellen punktförmiger Berührung stehen einander benachbarte Fasern in der Richtung des Wärmedurchganges miteinander in Verbindung und setzen daher der Wärmeleitung einen äusserst hohen Widerstand entgegen. Dadurch ist es möglich, in einer Isoliermateriallage begrenzter Stärke eine äusserst hohe Isolation gegen Wärmeleitung zwischen einander benachbarten Aluminiumfolien zu erzielen.
Die besten Ergebnisse wurden mit Fasern von unter 1, 0 jij. Durchmesser erzielt. Selbst Fasern von
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Stärke der verwendeten Isolierlage immer noch mindestens ebenso gute oder bessere Ergebnisse als die beste praktisch anwendbare bekannte Isolierung.
In einer typischen Mehrschichtenisolation, die aus Aluminiumfolien besteht, die durch Glasfaserlagen in geringen Abständen voneinander gehalten werden, wobei in diesen Glasfaserlagen die Glasfasern im wesentlichen parallel zu den Aluminiumfolien und quer zur Richtung des Wärmedurchganges liegen, kann ein Wärmedurchgang nacheinander in folgenden Formen auftreten :
In Fig. 3 sind die einfallende Wärmestrahlung durch strichlierte Pfeile, die reflektierte Wärmestrahlung durch kurze ausgezogene Pfeile und die Wärmeleitwege durch ausgezogene Pfeillinien angedeutet. Auf die erste Aluminiumfolie auftreffende Strahlungswärme wird zum grössten Teil reflektiert, der Rest absorbiert. Ein Teil dieser absorbierten Strahlung trachtet durch Wieder- ausstrahlung zur nächsten Sperre zu gelangen, an der die Strahlung wieder zum grössten Teil reflektiert wird.
Ein anderer Teil der absorbierten
Strahlung pflanzt sich durch Wärmeleitung in dem festen Isoliermaterial und ein kleinerer Teil durch Wärmeleitung in dem Gasrückstand fort.
Bei der Wärmeleitung in dem festen Isoliermaterial pflanzt sich die Wärme längs der Fasern in einer unregelmässigen Bahn fort, die über relativ kleine Berührungsflächen zwischen einander kreuzenden Fasern geht, bis sie die zweite Aluminiumfolie erreicht, an der sich die vorstehend beschriebene Reflexion und Absorption der Wärme wiederholt. Infolge der speziellen Orientierung der Glasfasern wird der Weg der Wärmeleitung in dem festen Isolationsmaterial von der eisten zur zweiten Aluminiumfolie beträchtlich verlängert und enthält zahllose Punktberührungswiderstände zwischen einander berührenden Fasern.
Eine mehrschichtige Isolierung mit einer Anzahl von wärmereflektierenden Lagen mit je einer Zwischenlage aus faserorientiertem Isoliermaterial von geringer Wärmeleitfähigkeit wird also den Wärmedurchgang durch Strahlung und durch'Wärmeleitung besonders wirksam verhindern oder herabsetzen.
Bei der praktischen Anwendung der Erfindung können die Abstände zwischen den Strahlungsabschirmungen derart bemessen sein, dass auf 5 cm 1-400 Lagen kommen. Wenn eine besonders gute Isolierung gefordert wird, können zwischen 8 und 200 Abschirmungen pro 5 cm vorgesehen werden. Die erfindungsgemässe Isolierung kann auch der Grösse des mit ihr zu versehenden Behälters entsprechend gewählt werden.
Beispielsweise kann man für kleine Behälter mit einem Durchmesser von weniger als 60 cm vorzugsweise eine Isolierung in einer Stärke von bis zu 76 mm mit 30 Abschirmungen pro 5 cm verwenden, die in einer Glasfaserisolierung mit einem Faserdurchmesser von weniger als 1 il angeordnet sind.
Für Gefässe von über 60 cm Durchmesser können gröbere Fasern von bis zu 10 t-t Durchmesser verwendet werden. Für sehr grosse Behälter in der Grösse eines Tankwagens oder grösser sind schliesslich Fasern in einem Durchmesser bis zu 50 u. verwendbar. Die Stärke der Isolierung kann bis zu 60 cm betragen und die Abschirmungen können in solchen Abständen voneinander angeordnet sein, dass auf 5 cm der Stärke der Isolierung nur eine Abschirmung kommt. In jedem Fall soll die Isolierung in ihrer Stärke mindestens eine Strahlungsabschirmung enthalten und sollen die Abstände zwischen den Abschirmungen nicht grösser sein als 5% des Behälterdurchmessers.
Vorzugsweise soll der Wandzwischenraum mindestens drei Abschirmungen enthalten. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die obigen Werte beschränkt ist und je nach den speziellen Anwendungsbedingungen der Erfindung auch eine grössere oder kleinere Anzahl von Abschirmungen im Rahmen der Erfindung mit befriedigenden Ergebnissen verwendet werden können.
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Einer der wichtigsten Vorteile der erfindung- gemässen Wärmeisolierung besteht darin, dass infolge der Biegsamkeit der Lagen aus Aluminium- folie und Faserglas die Isolierung in ihrer ganzen
Dicke so gebogen werden kann, dass sie sich
Unregelmässigkeiten und Veränderungen der
Oberfläche des zu isolierenden Behälters anpasst.
Das erfindungsgemässe Verbundmaterial kann profilierten Flächen angepasst werden und eignet sich besonders gut für ebene oder zylindrische
Flächen.
Die erfindungsgemässe Mehrfolienisolierung kann natürlich auf verschiedene Weise in dem Isolierraum angebracht werden. Beispielsweise kann die Isolierung 12 gemäss Fig. 5 konzentrisch zu dem Innenbehälter 10 a angeordnet oder gemäss Fig. 4 spiralförmig um den Innenbehälter herumgewickelt werden, wobei das eine Ende des Isolierwickels an dem Innenbehälter 10 a und das andere Ende sich zunächst dem Aussenbehälter 10 b befindet oder ihn vorzugsweise, wie dargestellt, berührt. In der Anordnung nach Fig. 4 kann die Metallfolie spiralförmig lose um den Innenbehälter 10 a herumgehen, wobei der Abstand und die Anzahl der Windungen den jeweiligen Bedingungen bzw. Forderungen angepasst werden kann. Beim festeren Wickeln des
Isolierwickels wird das elastische Fasermaterial von geringer Wärmeleitfähigkeit auf ein kleineres
Volumen zusammengedrückt.
Dadurch wird das
Porenvolumen des Fasermaterials verkleinert und der für die Wärmeleitung durch das feste Ma- terial vorhandene Querschnitt vergrössert. Gleich- zeitig werden aber die einzelnen Poren verkleinert, so dass die Isolierung gegenüber Veränderungen des Gehäusedruckes weniger empfindlich ist.
Wenn man dagegen die Isolierung zu lose wickelt, wird die Anzahl der in dem Isolierraum vor- handenen Windungen des strahlungsabschirmen- den Materials herabgesetzt und der Wärme- durchgang durch Strahlung erhöht. Die besten
Ergebnisse werden zwischen diesen Extremen bei einer Anordnung erzielt, bei der die Summe des auf Wärmestrahlung und Wärmeleitung zurück- zuführenden Wärmedurchganges ein Minimum erreicht. Bei einer grossen Zahl von Windungen des Isolierwickels wird ein Durchgang von Strahlungswärme im wesentlichen verhindert und die Wärmeleitung längs der spiralförmigen Bahn infolge der Länge derselben stark herabgesetzt.
Da es schwierig ist, die erfindungsgemässe Verbundisolierung 12 an andern als ebenen oder zylindrischen Flächen passend anzubringen, ohne die Güte der Isolation zu beeinträchtigen, kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, zusammen mit der Isolierung 12 noch ein zusätzliches Material von geringer Wärmeleitfähigkeit vorzusehen.
In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist das erfindungsgemässe Isoliermaterial 12 in dem zylindrischen Teil a des Isolierraumes n angeordnet, während die aus dem ebenen Bodenteil und den sphärisch gekrümmten oberen Teil bestehenden Endteile 11 b des Isolierraumes mit einem Zusatzmaterial 16 von geringer Wärmeleitfähigkeit gefüllt sind. Das in den Endteilen 11 b verwendete Zusatzmaterial von geringer Wärmeleitfähigkeit kann aus feinverteilte Pulver der kürzlich bekanntgewordenen Art bestehen, das Teilchen aus reflektierendem Material, wie z. B.
Aluminiumflocken enthält, die der Wärmestrahlung einen hohen Widerstand entgegensetzen ; es kann aber auch ein anderes geeignetes Material von geringer Wärmeleitfähigkeit ver- wendet werden.
In Kombination mit der Verbundisolierung 12 hält die Zusatzisolierung 16 die Endteile der einzelnen Abschirmfolien 14 im Abstand von- einander und ermöglicht eine wirksame Wärme- isolierung von Behältern der verschiedenartigsten
Formen. Durch das Zusammenwirken der Zu- satzisolierung 16 mit der Verbundisolierung 12 kann den höchsten, derzeit gestellten Isolier- anforderungen entsprochen werden und wird die
Verwendbarkeit der Erfindung beträchtlich er- weitert.
Ein sehr wichtiger Vorteil des Erfindunggegenstandes beruht auf der Elastizität der Isolierung. Dies gilt besonders bei Verwendung einer Fasetisolierung in dem ringförmigen Isolierraum eines doppelwandigen Behälters. Die Isolierung gibt bei einer Bewegung des Innenbehälters elastisch nach und kann in ihre ursprüngliche Lage zurückkehren bzw. sich wieder ausdehnen, wenn die Kraftwirkung aufhört. Sie wirkt also als Stossfänger.
Andere Vorteile der als elastische Lagerung verwendeten Isolierung bestehen darin, dass der Innenbehälter im wesentlichen zentriert gehalten wird und keine Streben oder andere Abstützungen erforderlich sind, so dass der Wärmedurchgang in den Behälter weiter herabgesetzt wird.
Bei oberflächlicher Betrachtung könnte es scheinen, dass zusätzliche Windungen des Isolier- wickels eine wirksamere Isolation ergeben würden.
In einer Anzahl von Versuchen zur Bestimmung der Wärmeleitzahl zeigt es sich, dass die erfin- dungsgemässe Isolierung von mehreren Veränder- lichen beeinflusst wird. Diese Versuche wurden unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen durch- geführt. Es wurde ein doppelwandiger Behälter mit einem die erfindungsgemässe Isolierung enthaltenden evakuierten Isolationsraum verwendet.
Die kältere Wand des Behälters wurde auf einer Temperatur von-183, 2 C oder-195, 9 C, die wärmere Wand auf einer Temperatur zwischen etwa 20 C und etwa 50 C gehalten.
Typische Ergebnisse dieser Versuche sind in den nachstehenden Tabellen I und 11 angeführt. Die Werte der Tabelle I wurden bei Versuchen erhalten, bei denen der Druck in dem Isolierraum niedriger war als 0, 1 ! 1. Hg. Die Tabelle II betrifft Versuche, bei denen der Druck wie angegeben variiert wurde.
Aus Vorstehendem geht hervor, dass der Isola-] tionswert der eifindungsgemässen Isolierung in hohem Masse von dem Faserdurchmesser des abstandhaltenden Materials von geringer Wärme-
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Tabelle I Wärmeleitzahlen (K) von erfindungsgemässen Isolierungen
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<tb>
<tb> Wandtemperaturen
<tb> des <SEP> doppelwandigen <SEP> Wärmeleitzahl
<tb> Material <SEP> Behälters <SEP> ( C) <SEP> gcal/sec/cm2/ C/
<tb> wärmere <SEP> kältere <SEP> cm
<tb> Wand
<tb> 30 <SEP> Glasfasereinlagen <SEP> pro <SEP> cm <SEP> einzeln <SEP> 49, <SEP> 1 <SEP> -183, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 095.
<SEP> 10-6 <SEP>
<tb> durch <SEP> Aluminiumfolien <SEP> voneinander <SEP> getrennt, <SEP> Faserdurchmesser <SEP> 0,2-0,5 <SEP> <SEP> .................# <SEP> 20,0 <SEP> -183,2 <SEP> # <SEP> 0,081.10-6
<tb> 38 <SEP> Glasfaserlagen <SEP> pro <SEP> cm, <SEP> die <SEP> wärmeren <SEP> Lagen <SEP> einzeln.... <SEP> 49, <SEP> 5 <SEP> -183, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 150.
<SEP> 10-6 <SEP>
<tb> und <SEP> die <SEP> kälteren <SEP> Lagen <SEP> paarweise <SEP> durch <SEP> Aluminiumfolien
<tb> voneinander <SEP> getrennt, <SEP> Faserdurchmesser <SEP> 0,5-0,75 <SEP> .....# <SEP> 20 <SEP> -183,2 <SEP> # <SEP> 0,133.10-6
<tb> 3, <SEP> 7 <SEP> Glasfaserlagen <SEP> pro <SEP> cm, <SEP> einzeln <SEP> durch <SEP> Aluminiumfolien
<tb> voneinander <SEP> getrennt, <SEP> Faserdurchmesser <SEP> 2,5-3,8 <SEP> ......# <SEP> 22 <SEP> -195,9 <SEP> # <SEP> 0,310.10-6
<tb> 9, <SEP> 5 <SEP> Lagen <SEP> aus <SEP> feinverteilter <SEP> Kieselsäure <SEP> pro <SEP> cm,......... <SEP> 47, <SEP> 0 <SEP> -183, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 132. <SEP> 10-6 <SEP>
<tb> einzeln <SEP> durch <SEP> Aluminiumfolien <SEP> voneinander <SEP> getrennt...... <SEP> 21, <SEP> 5 <SEP> -183, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 999.
<SEP> 10-6 <SEP>
<tb>
Tabelle II Wirkung des Gasdruckes in dem Isolierraum auf den Isolationswert der erfindungsgemässen Iso- lierung
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<tb>
<tb> : <SEP> 200 <SEP> CWärmeleitzahl
<tb> Material <SEP> Druck <SEP> und <SEP> Hg <SEP> gcal/sec/cm/ C/
<tb> cm
<tb> 3,7 <SEP> Glasfaserlagen <SEP> pro <SEP> cm, <SEP> einzeln <SEP> ..............# <SEP> < 0,1 <SEP> 0,310.10-6
<tb> durch <SEP> Aluminiumfolien <SEP> voneinander <SEP> getrennt, <SEP> Faserdurch-# <SEP> 7 <SEP> # <SEP> 0,409.10-6
<tb> messer <SEP> 2,5-3,8 <SEP> <SEP> ......................... <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 620. <SEP> 10-6 <SEP>
<tb>
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den Behälterwänden abgestützte Strah- lungsabschirmungen angeordnet sind ; (3) Erfindungsgemässe Isolierung.
Dabei versteht es sich, dass die hier angegebenen Werte nur zur Erläuterung dienen und die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Tabelle III.
Isolation zwischen +20 C und-183 C
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<tb>
<tb> Druck <SEP> Wärmeleitzahl
<tb> Art <SEP> der <SEP> im <SEP> Vakuumraum, <SEP> gcal/sec/cm2/
<tb> Isolierung <SEP> ; <SEP> i <SEP> Hg <SEP> C/cm <SEP>
<tb> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 3, <SEP> 80. <SEP> 10-6 <SEP>
<tb> 2 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 785. <SEP> 10-6 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 083. <SEP> 10-6 <SEP>
<tb>
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etwa zehnmal so hoch ist wie der der Isolierung (2) und mehr als 45mal so hoch ist wie der der Isolierung (1).
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, dass die Erfindung eine Isolierung mit in einem Vakuum angeordneten festem Isoliermaterial betrifft und erfindungsgemäss ein die Wärmeleitung durch die Isolierung behinderndes Material von geringer Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist, in dem zur Behinderung der Wärme-
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strahlung durch die Isolierung mehrere Strah- lungsabschirmungen vorgesehen sind. Das Ma- terial niedriger Wärmeleitfähigkeit stützt die
Strahlungsabschirmungen einheitlich ab und hält sie im Abstand voneinander. Mit besonderem
Vorteil ist erfindungsgemäss ein Material von geringer Wärmeleitfähigkeit verwendbar, das eine rechtwinklig zur Richtung des Wärmedurchganges orientierte Faserstruktur hat.
Infolge seines grossen
Porenvolumens bietet das Isoliermaterial geringer
Wärmeleitfähigkeit für die Wärmeleitung zwi- schen den strahlungsbehindernden Folien nur einen Leitweg von sehr kleinem festem Quer- schnitt und gestattet nur einen aussergewöhnlich kleinen Wärmedurchgang durch Wärmeleitung.
In den Zeichnungen ist jeweils nur eine ein- zige Lage aus Material von geringer Wärme- leitfähigkeit zwischen einander benachbarten wärmeabweisenden Abschirmungen dargestellt, doch kann im Rahmen der Erfindung auch mehr als eine Lage vorgesehen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zur Behinderung des Wärmedurchganges zwischen der Innen- und der Aussenwand eines doppelwandigen Behälters in dem Zwischenraum zwischen den beiden Wänden anzuordnende
Wärmeisolierung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus aneinanderliegenden benachbarten Lagen aus einem den Wärmedurchgang durch Wärmeleitung behindernden und einem zweiten, den Wärmedurchgang durch Strahlung behindernden Material besteht.