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Doppelwandiger Behälter Die Erfindung betrifft einen doppelwandigen Behälter mit einem innenliegenden Gefäss, das von einem Aussenmantel durch einenevakuierten Isolierraum getrennt ist, der mit einer aus mehreren Schichten gebildeten Isolierung aus faserigem Material und aus für Wärmestrahlung undurchlässigem Material versehen ist, wobei im Isolierraum eine Anzahl von Haltevorrichtungen in vorbestimmten Abständen angeordnet sind.
Dabei wird als "Behälter" jedes Gebilde verstanden, das zur Aufnahme von wertvollen Materialien geeignet ist, beispielsweise Speicherbehälter, Rohrleitungen und Rektifikationseinrichtungen.
In letzter Zeit sind Verbundisoliersysteme geschaffen worden, die mehrere Lagen aus Fasermaterial geringer Leitfähigkeit mit einer strahlungsundurchlässigen, reflektierenden Komponente, wie beispielsweise Aluminiumfolie aufweisen.
Derartige Systeme eignen sich bemerkenswert gut zur Herabsetzung der Wärmeleitung und-strahlung.
Insbesondere sind diese Systeme zur Isolierung von kalten Flüssigkeiten in doppelwandigen Behälternge- genüber den Wirkungen der aus der Atmosphäre eindringenden Warme geeignet. Das verbundisolierma- terial ist in dem evakuierbaren Raum zwischen dem die kalte Flüssigkeit speichernden Innengefäss und dem Aussenmantel angeordnet und hat sich als mindestens zehnmal so wirksam wie das übliche System mit einem im Vakuum befindlichen Pulver erwiesen.
Die meisten in einem Vakuum angeordneten, mehrlagigen Isolierungen hoher Qualität sind in dem höchsten Isolierwirkung entsprechenden Dichtebereich äusserst druckempfindlich. Beispielsweise zeigt Fig. l die Veränderung der Leitfähigkeit einer aus miteinander abwechselnden Fasermaterial- und Folienlagen bestehenden Isolierung beim Zusammendrücken einer immer grösseren Anzahl von Lagen in eine gegebene Dicke der Isolierung.
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Gesamtwirkung der Verbundisolierung unter der Voraussetzung, dass keine Gasleitung vorhanden ist, weil ein geringer absoluter Druck unter 1, 0 Mikron Hg, vorzugsweise unter 0, 1 Mikron Hg herrscht.
Zur Erzielung bester Ergebnisse soll die in Fig. l dargestellte Isolierung lose mit nur etwa 24 Lagen pro cm der Dicke gewickelt werden, so dass eine Wärmeleitfähigkeit in der Nähe des Mindestwertes von 3,2 x 10-3 kcal/h m2 oe/cm erhalten wird. In handelsüblichen Systemen konnte jedoch bei Anwendung der bekannten Wickelmethoden eine derart geringe Dichte oft nicht erzielt werden.
In manchen Fällen erhält man das Optimum beträchtlich übersteigende Dichten einfach infolge des Gewichts der Materialien selbst, wenn diese auf einer horizontalen Fläche abwechselnd bis zu Dicken von beispielsweise 8 bis 10 cm gestapelt werden. Ein noch stärkeres Zusammendrücken tritt ein, wenn
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die aus abwechselnden Lagen bestehende Isolierung in dicken Lagen auf grosse zylindrische oder kugelige Gefässe gewickelt wird.
Jene Teile der Isolierung, die auf aufwärtsgekehrten Flächen des Gefässes ruhen, müssen den Rest der Isolierung tragen, der'an den vertikalen und unterseitigen Flächen des Gefässes herunterhängt. Infolgedessen wird die Isolierung an den oberseitigen Flächen stark zusammengedrückt, während die unterhalb des Gefässes befindliche Isolierung zum Durchhängen neigt, so dass sich grosse leere Räume in ihr ausbilden.
Die in Fig. 1 dargestellte Kurve C zeigt, dass jede Abweichung von der optimalen Anzahl von Lagen pro cm äusserst unerwünscht ist.
Man betrachte beispielsweise einen horizontalen zylindrischen Behälter mit einem Durchmesser von 152 cm, auf dem die Isolierung nach Fig. 1 in einer Dicke von 102 mm angebracht werden soll. Bei sehr losem Wickeln'der Materialien kann eine durchschnittliche Dichte von 24 Lagen pro cm der Dicke erzielt werden, was dem optimalen Wert der Kurve C entspricht. In der Nähe der oberen Mittellinie des Behälters beträgt die Dichte jedoch etwa 35-39 Lagen pro cm, während sie am Boden in der ganzen Dicke vielleicht
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gungen ausgesetzt ist, verschiebt sich die Isolierung teleskopartig und rutscht von dem Behälter herunter.
Die Bedeutung des Problems wird noch besser verständlich, wenn der zwischen den Lagen der Isolierung ausgeübte Innendruck betrachtet wird. Um ein Durchhängen und Rutschen zu vermeiden, müssen zwischen den verschiedenen Lagen Reibungskräfte entwickelt werden, welche die Lagen festhalten. Der Reibungskoeffizient zwischen feinen Glasfasern und Aluminiumfolie ist nicht hoch (etwa 0,6), so dass ein messbarer, normal zu den Lagen gerichteter Druck erzeugt werden muss, um eine genügend starke Haltekraft zu erhalten.
Wenn jedoch die Isolierung nach Fig. l in üblicher Weise mit der optimalen Dichte von 24 Lagen
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Vielfaches kleiner als der Druck, der erforderlich ist, um eine für den normalen Betrieb genügende Festigkeit der Isolierung zu gewährleisten. Tatsächlich ist der Druck zwischen den Lagen bei optimaler Dichte so niedrig, dass man die Isolierung als eine Reihe von im wesentlichen freistehenden Abschirmfolien auffassen kann, die mit den sie trennenden Faserlagen nur leicht in Berührung stehen.
Daraus ergibt sich, dass bei der Verwendung von hochwertigen, mehrlagigen Isolierungen häufig das Problem auftritt, dass die zwischen den Lagen vorhandenen Reibungskräfte nicht ausreichen, um eine einheitliche Dichte aufrechtzuerhalten und eine Verlagerung der Isolierung zu vermeiden.
Zur Vermeidung des Durchhängens und einer mangelnden Festigkeit der Isolierung hat man versucht, diese fester zu wickeln, so dass die leeren Räume beseitigt und die Reibung zwischen den Lagen erhöht wurde. Ein festeres Wickeln der Lagen beim Anbringen derselben zwecks Erzielung einer höheren Festigkeit, hat jedoch sehr schwerwiegende Folgen. Es hat sich gezeigt, dass in dem annähernd optimalen Bedingungen entsprechenden Bereich niedriger Drücke zwischen den Lagen bereits eine geringe Zunahme des Druckes zu einer äusserst starken Zunahme der Wärmeleitfähigkeit führt. In der Praxis kann der zur Erzielung genügender Festigkeit selbst bei leichter Beanspruchung erforderliche Druck zwischen den Lagen
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Eine weitere nachteilige Folge des festeren Wickelns der Lagen beim Aufbringen desselben besteht in der starken Herabsetzung der Dicke der Isolierung.
Wenn eine gegebene Gesamtzahl von Lagen der Isolierung so fest gewickelt wird, dass eine genügende Festigkeit erzielt wird, nimmt daher nicht nur die Wärmeleitfähigkeit k stark zu, sondern es wird auch die Dicke t herabgesetzt, so dass die Wirkung der Isolierung in zwei Gesichtspunkten nachteilig beeinflusst wird.
Wenn man die Herabsetzung der Dicke durch Hinzufügung weiterer Lagen ausgleicht, werden die Kosten und das Gewicht der Isolierung stark erhöht.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines doppelwandigen Behälters, bei welchem der zwischen dem innenliegenden Gefäss und dem Aussenmantel vorgesehene Isolierraum evakuiert und mit einer mehr-
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strahlung undurchlässigem Material gefüllt ist, die eine hohe Gesamtfestigkeit und eine im wesentlichen optimale Wärmehemmwirkung besitzt, wobei im Isolierraum eine Anzahl von Haltevorrichtungen in vorbestimmten Abständen angeordnet ist.
Gemäss der Erfindung ist vorgesehen, dass die zur Halterung der Isolierung dienenden Haltevorrich-
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tungen auf der Isolierung angeordnet sind und auf die Schichten derselben einen quer zu diesen gerichteten Druck ausüben, der auf die Bereiche, in welchen die Haltevorrichtungen an der Isolierung anliegen, beschränkt ist. Dadurch werden zur Befestigung der Isolierung lediglich kleine Teile derselben örtlich begrenzt zusammengedrückt, während auf den grössten Teil der mehrschichtigen Isolierung überhaupt kein Druck ausgeübt wird, so dass an diesen Stellen die Isolierung die kleinstmögliche Wärmeleitfähigkeit und die grösste Dicke aufweist. Es wird auf diese Weise eine zufriedenstellende Stabilität der Isolierung und eine aussergewöhnlich niedrige Wärmeleitfähigkeit erzielt.
Es ist zwar schon ein doppelwandiger Behälter bekannt, bei welchem das innenliegende Gefäss durch eine Isolierschicht vom Aussenmantel getrennt und gegen diesen durch im Abstand angeordnete, dünnwandige Wellrohre federnd abgestützt ist. Die Wellrohre erstrecken sich jedoch vom Aussenmantel durch das Isoliermaterial hindurch bis zu der Wand des innenliegenden Gefässes, so dass Wärmebrücken gebildet werden, die eine hohe Wärmeleitung zur Folge haben. Ausserdem ist der isolierende Zwischenraum dabei nicht evakuiert, sondern lediglich durch einen Wärmedämmstoff ausgefüllt, so dass die Wärmeisolierung nur mangelhaft und für höhere Anforderungen nicht geeignet ist.
Bei Behältern zum Transport von empfindlichen Gütern, insbesondere von zerbrechlichen oder schwingungsempfindlichen Apparaten, ist es auch schon bekannt, den Boden dieser Behälter mit einer Abfederung zu versehen oder an den Wänden des Aussenbehälters Innenwände federnd zu befestigen. Hiezu werden im Abstand angeordnete federnde Stützteile verwendet, bei welchen sich die Druckfedern über einem in einer Hülse verschiebbaren Bolzen oder im Inneren von teleskopartig verschiebbaren Rohren befindet. Diese Stützteile dienen jedoch ausschliesslich zur federnden Abstützung und nicht zur Befestigung oder Halterung eines Isoliermantels auf einem innenliegenden Gefäss eines doppelwandigen Behälters.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert ist. In den Zeichnungen zeigen Fig. l in einem Kurvenbild die Wirkung einer Erhöhung der Anzahl von Lagen pro cm auf die Wärmeleitfähigkeit einer beispielsweise betrachteten mehrlagigen Isolierung, Fig. 2 ebenfalls in einem Kurvenbild die Wir- kung des Druckes auf die Warmeleitfähigkeit der mehrlagigen Isolierung nach Fig. l und Fig. 3 in einem weiteren Kurvenbild die Wirkung. des Druckes auf die Dichte der mehrlagigen Isolierung nach Fig. l.
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Fig. 4 ist in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, ein erfindungsgemäss ausgebildeter doppelwandiger Behälter dargestellt, Fig. 5 zeigt im Querschnitt eine andere Ausführungsform eines doppelwandigen
Behälters gemäss der Erfindung und die Fig. 6a-6c zeigen im vergrösserten Massstab im Vertikalschnitt je ein Detail der Ausführungsform nach Fig. 5. Fig. 7 zeigt in einem Kurvenbild die Wirkungen der Druckfläche und Beschleunigung auf ein Ausführungsbeispiel der mehrlagigen Isolierung. Fig. 8 zeigt im Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, die Fig. 9a und 9c-e zeigen in mehreren Längsschnitten die verschiedenen Schritte eines bevorzugten Verfahrens zum Zusammenbau der Haltevorrichtung nach Fig. 8 mit der Isolierung und Fig. 9b zeigt die Anordnung nach Fig. 9a in einer Draufsicht.
Die Fig. 10a bis c zeigen im Längsschnitt die Schritte eines Verfahrens zum Zusammenbau einer andern Haltevorrichtung, die jener die Fig. 8 ähnelt. In Fig. 11 ist im Querschnitt ein anderes ähnlich wie in Fig. 8 ausgebildetes Ausführungsbeispiel mit Haltevorrichtungen für eine mehrlagige Isolierung dargestellt und die Fig. 12 und 13 zeigen imQuerschnitt Teile von gegenüber Fig. 11 abgeänderten Ausführungsformen.
Fig. 14 zeigt schematisch, teilweise im Querschnitt, eine Vorrichtung zum Zusammenbau einer andern Ausführungsform der erfindungsgemässen Isolierung, Fig. 15 vergrössert im Querschnitt eine mit der Vorrichtung nach Fig. 14 zusammengebaute Isolierung, Fig. 16 zeigt isometrisch eine Vorrichtung zum Zusammenbau der Ausführungsform nach Fig. 14 und 15, während in Fig. 17 vergrössert im Querschnitt eine mit der Vorrichtung nach Fig. 16 zusammengebaute Isolieranordnung dargestellt ist. Fig. 18 zeigt in einem Kurvenbild die Beziehung zwischen Druck und Dichte bei verschiedenen Dicken der in Fig. 17 gezeigten Isolierung mit Füllstoff und Fig. 19 vergrössert im Querschnitt eine weitere erfindungsgemässe Verbundisolierund Stützkonstruktion.
Die Erfindung beruht auf zwei überraschenden Erkenntnissen. Die erste dieser Erkenntnis besteht darin, dass die Erhöhung des Druckes auf die mehrlagige Isolierung nicht zu einer proportionalen Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit führt.
Dies geht aus einer genauen Betrachtung der Fig. 2 hervor, in der die Beziehung zwischen der Wärmeleitfähigkeit und dem Druck der Isolierung nach Fig. 1 dargestellt ist. Aus diesem Kurvenbild geht hervor, dass Zunahme der Wärmeleitfähigkeit bei den höheren Werten des Druckes P tatsächlich geringer wird, während man hätte annehmen können, dass diese Beziehung linear ist. Wenn man beispielsweise den Druck von im wesentlichen 0 um 7 g/cm auf 7 g/cm erhöht, erhält man eine Zunahme von k um mehr als 38 x 10-3 kcal/h m2 C/cm, was mehr als das Doppelte der optimalen Leitfähigkeit ist.
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tel dieser Zunahme der Wärmeleitfähigkeit k.
Die zweite Erkenntnis besteht darin, dass eine Erhöhung des Druckes der Isolierung auf hohe Werte keine proportionale Erhöhung der Dichte der Isolierung bewirkt, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Wie in Fig. 2 nimmt die Zunahme der Anzahl von Lagen pro cm bei höheren Werten des Druckes P beträchtlich ab.
Diese Erkenntnisse haben folgende Bedeutung :
Es sei angenommen, dass zur Erzielung einer genügenden Festigkeit eines gegebenen Isolierungssystems ein bestimmter Mindestwert der haltenden Reibungskraft 1) PAc erforderlich ist. wobei 1) = Reibungskoeffizient
P = Druck zwischen den Lagen
Ac = Fläche, auf welcher der Druck P ausgeübt wird.
Aus den in Fig. 2 und 3 gezeigten Kurven geht hervor, dass für jeden erforderlichen Wert von 1) PAc der Druck P vorzugsweise nicht auf einer grossen Fläche geringfügig, sondern auf einer kleinen Fläche stark erhöht wird. Bei dieser Isolierung wird die Festigkeit am besten dadurch erzielt, dass fast die ganze isolierte Fläche im wesentlichen drucklos gehalten wird, was einer minimalen Wärmeleitfähigkeit und optimalen Dicke entspricht, und nur ein kleiner Teil der Fläche auf eine relativ hohe Dichte zusammengedrückt wird.
Wenn jedoch,, wie zu erwarten wäre, die Wärmeleitfähigkeit und die Dichte in einer linearen Beziehung mit dem Druck stehen, könnte durch die Erhöhung des Druckes P und die Herabsetzung der Fläche Ac kein Vorteil erzielt werden, sondern man würde unabhängig von den relativen Werten von P und Ac bei jedem gegebenen Wert der Reibungskraft 1) PAc die gleiche, unzweckmässig starke Zunahme der Wärmeleitfähigkeit beobachten.
Insbesondere besteht eine Ausführungsform der Erfindung in einer Vorrichtung, die mit einem gasevakuierten Isolierraum versehen ist, der an einen wärmeübertragungsfähigen Behälter anschliesst und von Wänden eines Aussenmantels umschlossen ist. In dem gasevakuierten Raum ist ein wärmeisolierendes und strahlungsundurchlässiges, biegsames Verbundmaterial angeordnet, das mehrere, aus blattförmigem Fa-
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wickelt, um die sich mehrere Bänder 12 seitlich herum erstrecken. Sowohl für Kälte- als auch Wärmeisolierungen können die Bänder 12 aus gewöhnlichem Stahlband bestehen, wie es in der Verpackungsindustrie verwendet wird, da die Bänder durch die Isolierung vor extremen Temperaturbedingungen geschützt werden.
Zum Festhalten der Bänder 12 unter der erforderlichen Spannung können geeignete Haltemittel, beispielsweise Klammern 13 vorgesehen sein. Gegebenenfalls kann ein Teil der Bandlänge in Form einer Zugfeder 14 vorgesehen werden, so dass unabhängig von der temperaturabhängigen Schrumpfung oder Dehnung des Innengefässes ein annähernd konstanter, vorherbestimmter Druck aufrechterhalten wird. Eine gewisse Elastizität des Bandes ist besonders bei Kälteisoliergefässen erwünscht, da die temperaturabhängige Schrumpfung des Behälters trachtet, den Druck auf die Isolierung und damit auch deren Festigkeit herabzusetzen.
In einem Anwendungsbeispiel der Erfindung wurde die vorstehend beschriebene Isolierung in einer Dicke von 29 mm in einem fahrbaren Flüssigwasserstoffbehälter angeordnet, dessen Innengefäss einen Durchmesser von 198 cm und eine Länge von mehr als 11 m hatte. Für den Betrieb ist es erforderlich, dass die Isolierung bei einer axialen Beschleunigung unter 1 g fest bleibt. Um diese Festigkeit zu erzielen, wurde die Isolierung in Abständen von 120 cm in der Längsrichtung des Behälters gemessen, mit 44 mm breiten Stahlbändern umgeben.
Zwischen den Bändern wurde die Isolierung auf der optimalen Dichte von 24 Lagen pro cm gehalten. Die Leistung eines derartigen Gefässes war ausgezeichnet. Die Wasserstoffverdampfung betrug weniger als 1/20/0 pro Tag. Die durchschnittliche Gesamtleitfähigkeit der Isolierung lag nahe bei dem für den Betrieb mit Wasserstoff optimalen Wert von 2, 6X 10-3 kcal/h m2 OC/cm. Wenn anstelle der Verwen- dung von Bändemdie Isolierung einheitlich auf die für ihre Festigkeit erforderliche Dichte gewickelt worden wäre, hätte die Wärmeleitung durch die Isolierung mindestens um 10calo mehr betragen.
Es gibt jedoch bestimmte Beschränkungen für die vorstehend beschriebene Verwendung von aussen an- geordneten Bändern, besonders bei Gefässen von grossem Durchmesser und bei einer dicken Isolierung. Bei- spielsweise muss das ganze Isoliermaterial oder ein beträchtlicher Teil desselben ungefähr mit jener durch- schnittlichen Dichte angebracht werden, die nach dem Anbringen der Bänder die gewünschte einheitliche Dichte ergibt. Während des Wickelvorganges kann die durchschnittliche Dichte infolge des Durchhängens nicht genau bestimmt oder geregelt werden. Die Erzielung der gewünschten durchschnittlichen Dichte nach dem Anbringen von aussen angeordneten Bändern erfordert grosse Erfahrung, die nur durch kostspielige Versuche erhalten werden kann.
Ein weiterer Nachteil der Anbringung von aussen angeordneten Bändern besteht darin, dass infolge der mangelnden Festigkeit beim Wickeln oft ein axiales Rutschen eintritt, auch wenn das Gefäss horizontal angeordnet ist. Wenn sich eine Isolierung auf diese Weise verschoben hat, kann sie nur durch Abnehmen und Neuwickeln in die gewünschte Lage gebracht werden. Ein dritter Nachteil besteht darin, dass das Durchhängen, das beim Wickeln von dicken Isolierdecken auftritt, oft zu einem starken Knittern und Falten der in der Decke befindlichen Lagen führt. Die infolge des Durchhängens gebildeten leeren Räume wandern kontinuierlich um das sich drehende Gefäss herum und bewirken, dass die inneren Lagen aneinander rutschen, so dass diese Lagen knittern und Falten bilden.
Das örtliche Zusammendrücken von mehrlagigen Isolierungen kann auch mit andern Mitteln als mit aussen angeordneten Bändern erzielt werden. Gemäss den Fig. 5 und 6a-c können zwischen den Innenwänden des gasevakuierten Isolierraums und der Aussenfläche des Verbundisoliermaterials als Haltevorrichtung Stützteile angeordnet werden. Die Stützteile 15 können beispielsweise aus einer Traghülse 16, einer Feder 17, und an deren entgegengesetzten Enden angeordneten Widerlagern bestehen, von denen das eine 18 flach und das andere 19 gebördelt ist. Das flache Widerlager 18 kann die Innenwandung des Aussenmantels 20 und das gebördelte Widerlager 19 kann die Aussenfläche der Verbundisolierung 11 berühren. In ein und derselben Vertikalebene können Stützteile in jeder gewünschten Anzahl, beispielsweise drei, in einheitlichen Abständen um den Umfang des Behälters verteilt sein.
Ferner können die Stützteile 15 in jedem gewünschten Abstand längs der Längsachse des Behälters angeordnet sein.
Ein zweckmässiges Verfahren zur Anbringung der Stützteile 15 ist in den Fig. 6a und 6b gezeigt. Das flache Widerlager 18 ist an der Innenwandung des Aussenmantels 20 befestigt, wobei sich der Mittelbolzen 21 durch eine kleine Öffnung 22 des Mantels und konzentrisch fluchtende Öffnungen des Widerlagers 18 und der Traghülse 16 erstreckt. Dieses Ende des Bolzens 21 sitzt auf dem gebördelten Widerlager 19. Die Länge und die Kennlinie der Druckfeder 17 sind so gewählt, dass die an dem Aussenmantel 20 angreifende Feder die gewünschte Kraft auf die Isolierung 11 ausübt. Vor dem Zusammenbau des Mantels 20 und des Innengefässes 10 wird der aus dem gebördelten Widerlager 19 und dem Bolzen 21 bestehende Stützteil 15 gegen die Kraft der Feder 17 zurückgezogen, so dass der Bolzen durch das flache Widerlager
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18 und die Mantelöffnung 22 gleitet.
Durch Einsetzen eines Stiftes 23 in ein Loch in dem Bolzen 21 wird die Anordnung in ihrer Rückzugsstellung gehalten. Wenn alle Stützteile 15 zurückgezogen sind, wird das
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Mitteln befestigt. Jetzt befindet sich die Anordnung in dem in Fig. 6a gezeigten Zustand.
Nun wird der Stift 23 zurückgezogen, so dass sich der Stützteil 15 unter der Wirkung der Feder 17 gegen die Isolierung 11 vorbewegt. Diese Bewegung wird durch die teleskopartige oder gleitende Lagerung des Bolzens 21, der Hülse 16 und des gebördelten Widerlagers 18 ermöglicht. Bei ausgefahrenem Stützteil tritt das Ende des Bolzens 21 in den Aussenmantel 20 ein und wird die Dichtung 24 metallisch vakuumdicht über der Öffnung 22 des Aussenmantels befestigt.
Fig. 6c erläutert eine andere Form des Zusammenbaus, wobei nach dem Zusammenbau des Innengefässes 10 und des Mantels 20 der ganze Stützteil 15 durch eine relativ grosse Öffnung 25 des Aussenmantels 20 eingesetzt wird. Der Stützteil wird dann durch nicht gezeigte, geeignete Mittel niedergedrückt, bis der Teil 26 den Aussenmantel 20 berührt. Dann werden die Teile 26 und 20 metallisch miteinander verbunden, während sie zusammengehalten werden.
Die Obergrenze jenes Teils der Isolierfläche, der eine höhere als die zur Erzielung einer genügenden Festigkeit erforderliche Dichte hat, liegt bei 20%. Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn nicht mehr als 10% der Fläche derart zusammengedrückt sind. Anderseits soll die Reibungskraft auf mindestens 1% der Gesamtisolierfläche konzentriert werden, damit eine einwandfreie Festigkeit erhalten wird.
Die Grundlage dieser Grenzen ist aus Fig. 7 ersichtlich, in der die Beziehung zwischen der von den Haltevorrichtungen, beispielsweise den Bändern, ausgeübten Druckkraft und der Wärmeübertragungszahl pro Flächeneinheit dargestellt ist. Die Kurven beruhen auf willkürlichen Werten für die Dicke (102 mm bei 24 Lagen pro cm) für AT (181 C) und auf der vorstehend beschriebenen Isolierung, doch gelten dieselben Kennlinien allgemein auch bei andern Bedingungen und bei andern Ausführungsformen von mehrlagigen Isolierungen.
In Fig. 7 entsprechen die ausgezogenen Kurven, die sich strahlenförmig nach rechts oben erstrecken, konstanten Anteilen der unter Druck befindlichen Fläche. Beispielsweise erhält man bei einer Druckfläche von 2% bei einem Druck von 140 g/cm eine Gesamtwärmeübertragung von 5,8 kcal/h m2 C/cm, bei einem
Druck von 350 g/cm dagegen eine Gesamtwärmeübertragung von 8,4 kcal/h mZ C/cm.
Die strichlierten Kurven verbinden jene Punkte der den Prozentsatz der Druckiläche darstellenden
Kurven, bei denen eine Festigkeit gegenüber ausgewählten konstanten Beschleunigungen erhalten wird.
Beispielsweise wird eine Festigkeit gegenüber einer Beschleunigung von 5 g bei Anordnung von Bändern auf 2% der Fläche und einem Druck von 330 g/cmz oder bei Anordnung von Bändern auf 5% der Fläche und einem Druck von 126 g/cm2 erhalten. Das heisst, dass die Schnittpunkte der Kurven konstanter Beschleunigung mit den Kurven, die den Prozentsatz der Druckfläche angeben, eine Beziehung zwischen der zur Erzielung einer genügenden Festigkeit erforderlichen Druckkraft Pc und der erhaltenen Gesamtwärmeübertragungszahl Q herstellen.
Zur Erzielung einer genügenden Festigkeit gegenüber einer gegebenen Beschleunigung (z. B. 5g) ist natürlich die Anordnung von Bändern auf mehr als 20% der Gesamtfläche sehr unerwünscht, weil die strichlierten Kurven plötzlich steil auf höhere Q-Werte ansteigen, wenn eine grössere Fläche unter Druck gesetzt wird. Die Kurve für eine Druckfläche von 20% verbindet den oberen Punkt des "Absatzes" aller Kurven konstanter Beschleunigung und stellt die vorzugsweise zu beachtende obere Grenze für die erfindungsgemässe Massnahme zur Erzielung einer genügenden Festigkeit dar. Die Kurve für die Druckfläche von lolo verbindet etwa die Mitten der "Absätze" und stellt die zur Erzielung bester Ergebnisse zu beachtende obere Grenze dar.
Ferner ist aus Fig. 7 ersichtlich, dass im Hinblick auf die Wärmeübertragung eine untere Grenze des Prozentsatzes der Druckfläche nicht gegeben ist. Das heisst, dass alle Kurven für konstante Beschleunigung bei niedrigeren Werten für den Prozentsatz der Druckfläche und niedrigeren Q-Werten weiter abwärtsgehen. Es hat sich gezeigt, dass die untere Grenze von der Art der jeweils verwendeten Haltevorrichtungen abhängig ist. Bei Verwendung von Bändern wird vorzugsweise eine untere Grenze von l % der Druckfläche beachtet, wobei wenigstens 13 mm breite Bänder verwendet werden, um eine übermässige Spannung der Bänder zu vermeiden.
Zur Erzielung bester Ergebnisse sollen die Bänder wenigstens 38 mm breit sein, so dass ein 0,05 mm starkes Hartaluminiumband ohne Überbeanspru- chung verwendet werden kann und ein Sicherheitsfaktor gegen eine die Festigkeit herabsetzende Verdickung in dem mit den Bändern versehenen Bereich gegeben ist. Bei Verwendung der Stützteile nach den Fig. 5 und 6 stellt die Überbeanspruchung ein weniger grosses Problem dar, so dass die Druckfläche stark herabgesetzt und der Druck stark erhöht werden kann.
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Die Verwendung dies'* Stützteile hat jedoch bestimmte Begrenzungen, wenn die Innenwandung des Aussenmantels zur Verankerung der Stützteile verwendet wird. Diese Begrenzungen sind in erster Linie auf die temperaturabhängige Schrumpfung und Dehnung des isolierten Gefässes in der Axialrichtung zurückzuführen. Wenn die Stützteile über die Länge eines Gefässes verteilt sind, können sie sich nicht mit dem Gefäss bewegen, wenn es sich verkürzt oder verlängert, so dass die Organe dazu neigen, die Isolierung zu zerreissen oder zu verformen.
Infolgedessen werden am Mantel verankerte Stützteile mit bestem Erfolg nur an einer Stelle der Länge des Gefässes verwendet, diese Stelle soll an einem Punkt oder in der Nähe eines Punktes liegen, der sich gegenüber dem Mantel nicht bewegt, d. h. an dem der Behälter axial abgestützt ist. Diese Forderung stellt natürlich eine starke Begrenzung hinsichtlich der Gefässformen dar, in denen die Stützteile verwendet werden können.
Um diese Begrenzungen zu vermeiden, sind mehrere Stützteile vorgesehen, welche die Gesamtreibungskraft zwischen den Lagen des Verbundisoliermaterials auf einen kleinen Teil der Gesamtisolierfläche verteilen, so dass dieser kleine Teil auf eine höhere als die zur Festigkeit erforderliche Dichte gebracht wird. Das eine Ende jedes Stützteils wird gegen die Aussenfläche des Verbundisoliermaterials an- gesetzt.
Vorzugsweise werden die Stützteile in parallelen Reihen angeordnet, die sich in der Umfangsrichtung des Innengefässes rechtwinkelig zu der Längsachse des Gefässes erstrecken. Seitlich um das Innengefäss herumlaufende Umgürtungen sind gegen das andere Ende der Stützteile unter einem solchen Zug angesetzt, dass die vorstehend beschriebene Konzentration der Gesamtreibungskraft erzielt wird, so dass der kleine Teil der Isolierfläche auf einer höheren als der zur Erzielung einer genügenden Festigkeit erforderlichen Dichte gehalten wird. Die Umgürtungen können beispielsweise aus Metallbändern, elastisch verformbaren Organen, Schraubenfedern oder Blattfedern bestehen.
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gJcm2packungsindustrie verwendet wird.
Dies gilt für kälte-und wärmeisolierende Behälter, weil die Isolierung die Bänder vor extremen Temperaturbedingungen schützt.
Die Fig. 9a-9e zeigen einen Stützteil zur Verwendung in der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform und seinen in vier Schritten erfolgenden Einbau. In dem Schritt 1 (Fig. 9a-b) wird das Band vorbereitet, indem in einem Stahlband 36 in Längsabständen Löcher 35 ausgeschnitten und unter den Löchern Muttern 37 angeordnet werden. Die Abstände zwischen den Löchern stimmen mit den gewünschten Abständen der Stützteile in der Umfangsrichtung überein, und der Lochdurchmesser ist etwas grösser als der Fussdurchmesser des Muttergewindes.
Vorgefertigte Federwiderlager bestehend aus einer runden oder quadratischen Scheibe 38 aus starrem Material und einem kurzen Rohr 39, das symmetrisch und rechtwinkelig an der Scheibe befestigt ist, werden lose durch die Muttern'37 und die Bandlöcher 35 hindurch eingesetzt. In dem freien Ende des Rohres 39 ist über etwa ein Drittel seiner Länge ein diametraler Schlitz 40 vorgesehen. Das Band 36 mit den daran angebrachten Widerlagern wird mit einer vorherbestimmten Umgürtungslänge um den Umfang des vorisolierten Gefässes herumgelegt und daran befestigt.
Die Umgürtungslänge des Bandes wird vorher sorgfältig berechnet. Sie entspricht dem Perimeter des Vielecks, das die Umgürtung bildet. wenn sie durch die Stützteile unter Zug gesetzt wird (s. Fig. 8). In einem-gehörig geplanten Isolierungssystem sind alle für diese Berechnung erforderlichen Abmessungen bekannt. Diese sind der Durchmesser des Innengefässes, die Dicke der Verbundisolierung unter dem Stützteil, die Länge des Stützteils im zusammengedrückten Zustand und der Abstand zwischen den Stützteilen in der Umfangsrichtung.
In dem Schritt 2 (Fig. 9c) wird ein Nippel 41 mit einem Parallelgewinde und einer kleinen diametralen Bohrung 42 in die Mutter 37 eingeschraubt. Das Rohr 39 hat einen solchen Aussendurchmesser, dass es satt in den Nippel 41 eingeschoben werden kann. Das Band 36 kann von Hand von der Oberfläche der Verbundisolierung 11 abgehoben werden, so dass die Widerlager von dem Band 36 abfallen können und der Nippel 41 in einem beträchtlichen Teil seiner Länge in die Mutter 37 eingeschraubt werden kann. Die Mutter 37 und der Nippel 41 dienen zur Befestigung der Stützteile an dem Band 36. Der Nippel 41 bewirkt ferner eine Führung und Stabilisierung des Feder-Widerlagers, wenn dieses anschliessend zum weiteren Zusammendrücken der Verbundisolierung 11 ausgefahren wird.
In dem Schritt 3 (Fig. 9d) wird die Schraubenfeder 43 in das Rohr 39 hineinfallen gelassen und zusammengedrückt, so dass das Widerlager zum Teil aus dem Nippel 41 hinausgedrückt wird. Zum Zusammendrücken der Feder kann eine beträchtliche Kraft erforderlich sein und es kann sich als zweckmä- ssig oder notwendig erweisen, ein Werkzeug 44 zu verwenden. Das Werkzeug 44 ist im wesentlichen eine gewindetragende Klemmvorrichtung, bestehend aus einer auf das Ende des Nippels 41 aufzuschraubenden Mutter 45 und dem in ein zentrales Loch der Mutter 45 einzuschraubenden Schlüssel 46. Der Schlüssel 46 greift mit seinem unteren Ende an dem Ende der Feder 43 an und drückt dieses auf die Höhe zusammen, die erforderlich ist, damit auf die Verbundisolierung der gewünschte Druck ausgeübt wird.
Die Endeinstellung erfolgt in dem Schritt 4 (s. Fig. 9e), indem der Schraubnippel 41 so angezogen oder gelockert wird, dass die darin befindliche Bohrung 42 knapp über dem oberen Ende der zusammengedrückten Feder 43'angeordnet ist. Der Nippel 41 wird so gedreht, dass seine Bohrung 42 mit dem Schlitz in dem Rohr 39 fluchtet. Der durch das Loch 42 eingesetzte Vorsteckstift 47 hält die Feder 43 dauernd im zusammengedrückten Zustand. Um das Einsetzen des Stiftes 47 zu ermöglichen, ist das Ende des Schlüssels 46 ebenfalls mit einem Schlitz versehen. Jetzt wird das Werkzeug 44 entfernt, indem die Mutter 45 von dem Ende des Nippels 41 gelöst wird. Vorzugsweise wird in dem Nippel 41 eine Gegenmutter 48 gegen die Aussenseite des Bandes 36 festgezogen, um ein Verdrehen oder Kippen des Stützteils im Betrieb zu verhindern.
Ein über die Gegenmutter 48 vorstehender überschüssiger Teil des Nippels 41 kann abgeschnitten werden.
Die Fig. lOa-c erläutern den Zusammenbau eines andern Stützteils, der in dem Behälter nach Fig. 8 verwendbar ist. Gemäss Fig. 10a ist die Feder-Widerlageranordnung, bestehend aus dem Widerlager 38 und dem Innenrohr 39 lose in ein überweites Loch 35 des Zugbandes 36 eingesetzt. Das Band 36, das die richtige Umgürtungslänge hat, wird dann satt um das isolierte Innengefäss 10 herumgelegt. In das Rohr
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Ende das Aussenrohrgedrückt, so dass es das Innenrohr 39 umgibt. Gleichzeitig wird das Band 36 aufwärts gezogen und werden genügend starke Gegenkräfte zur Einwirkung gebracht, so dass der Streifen 51 die Oberseite des Bandes 36 berührt und sich quer über das Loch 35 legt.
Wenn die Teile in dieser Stellung gehalten werden, biegt man die sich über das Aussenrohr 50 erstreckenden Enden 52 des Streifens 51 um den Rand des
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Bandes 36 herum, so dass die Anordnung im zusammengebauten Zustand gesichert ist (s. Fig. 10c). Gegebenenfalls kann zur Ausübung der Gegenkraft zwischen dem Band 36 und dem Aussenrohr 50 ein nicht gezeigtes Werkzeug verwendet werden.
Beim Vergleich der Anordnungen nach den Fig. 9 und 10 erkennt man, dass die Anordnung nach den Fig. 9a-9e den Vorteil hat, dass sie infolge der Schraubverbindung zwischen dem Stützteil und dem Zugband 36 einstellbar ist. Infolgedessen ist die anfängliche Länge des Bandes für den Schritt 1 (Fig. 9a) nicht so kritisch, weil der gewünschte Druck bei der Endeinstellung ohne weiteres erzielbar ist. In der Ausführungsform nach den Fig. 10a-10c ist der Stützteil nicht einstellbar, doch kann das Band 36 nach Bedarf gelockert oder angezogen werden, um die erforderliche Höhe der Feder im zusammengedrückten Zustand zu erhalten.
Die Ausführungsform nach den Fig. 10a-10c hat den Vorteil der niedrigeren Kosten, Einfachheit und des schnelleren Zusammenbaus. Nach den Fig. lOa-lOe hergestellte Stützteile können ferner kürzer sein als die nach den Fig. 9a-9e, weil die Feder 43, welche die Gesamthöhe des Stützteils bestimmt, sich vollständig über die ganze Länge des Stützteils vom einen Ende zum andern erstreckt. Kurze Stützteile sind erwünscht, weil sie eine Herabsetzung des Abstandes zwischen der Innen- und Aussenwand ermöglichen.
Fig. 11 erläutert eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Haltevorrichtung. Es werden starre Rohre 39 von fester Länge verwendet. Das innere Ende der Rohre 39 ist an Widerlagern 38 befestigt, die im zusammengebauten Zustand gegen die Aussenfläche der gewickelten Verbundisolierung drücken. Die Umgürtungen weisen Bänder 55 auf, die an dem äusseren Ende der Rohre 39 befestigt sind
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Rolle 71 aus blattförmigem Fasermaterial, z. B. Glasfasern und eine Rolle 72 aus Zugbandmaterial, z. B.
Aluminiumfolie. vorgesehen. Die Enden dieser Materialien sind mit geeigneten Mitteln, beispielsweise einem Klebstoff, an der Oberfläche des Innengefässes befestigt. Dann wird das Innengefäss 10 mit geeigneten motorischen Mitteln axial gedreht und werden die drei Isolierungskomponenten gleichzeitig spiralförmig um die Aussenfläche des Gefässes herumgewickelt, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist. Auf diese Weise wird die erforderliche Festigkeit vom Beginn des Wickelvorganges an erhalten und kann die Dichte der Isolation ohne weiteres geregelt und über die ganze Fläche des Gefässes einheitlich gemacht werden. Die Dichte des zwischen den Bändern 73 befindlichen grösseren Teils der Isolierung wird zweckmä- ssig dadurch geregelt, dass auf das Strahlungssperrblatt 74 ein geringer einstellbarer Zug ausgeübt wird.
Die Abstützung an der mit Bändern versehenen Fläche wird dadurch geregelt, dass auf das Band 73 eine einstellbare, stärkere Spannung ausgeübt wird. Die relativ schwachen Fasermateriallagen 75 von geringer Wärmeleitfähigkeit werden wegen ihrer geringen Festigkeit vorzugsweise im wesentlichen ohne Zugspannung aufgebracht.
Die gewünschten Zugkräfte können auf das Band 73 und die Strahlungssperrbahn 74mit vom Fach- mann bekannten Mitteln aufgebracht werden, beispielsweise mit veränderlichen Zugbremsen, die in den die Rollen tragenden Wellen eingebaut sind.
Da das Bindeband spiralförmig in der Isolierung angeordnet ist, hat es dasselbe Temperaturgefälle wie die Isolierung und muss daher sorgfältiger ausgewählt werden als aussen angeordnete Bänder. Bei Kältespeichergefässen soll die temperaturabhängige Schrumpfung des Bandes vorzugsweise ebenso gross oder grösser sein als die des Innenbehälters, so dass sich die Bänder beim Abkühlen des Gefässes und der Isolierung nicht entspannen. Das entgegengesetzte Verhältnis wird bei Wärmespeicherbetrieb bevorzugt.
Ausserdem soll die Querschnittsfläche des Bandes so gering sein, wie dies mit den Festigkeitserfordernissen vereinbar ist, damit das Gewicht-und die Wärmekapazität der Isolierung herabgesetzt werden.
Für Isoliergefässe, deren Länge grösser ist als die Breite des Blattmaterials, können mehrere Mate rialrollen axial fluchtend auf einer Welle angeordnet werden, wobei die Gesamtlänge der Rollen wenigstens ebenso gross ist wie die des Gefässes. Die Spannung aller auf einer Welle angeordneten Rollen kann mit ein und derselben Reibungsbremse geregelt werden.
Die Anzahl der anzubringenden Bänder ist von der Länge des Gefässes und von der gewünschten Fe-
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den Verbesserungen werden durch die Anordnung eines zusammendrückbaren Füllstoffs von geringer Wär- meleitfähigkeit erzielt, der an den mehrfach vorgesehenen Zugbändern anliegt und sich über denselben
Bereich erstreckt wie diese. Der Füllstoff ist zwischen den Bändern und dem biegsamen Verbundmaterial angeordnet.
Zur Erzielung bester Ergebnisse hat der Füllstoff nach seiner Anbringung eine solche Dicke, dass in dem mit Bändern versehenen, kleineren Teil der Gesamtisolierfläche die Anzahl von Lagen des blattförmigen Fasermaterials pro cm der Verbundisolierung im wesentlichen ebenso gross ist wie die An- zahl der Lagen des blattförmigen Fasermaterials in dem verbleibenden nicht mit Bändern versehenen, grösseren Teil dieser Fläche.
Eine Vorrichtung zum spiralförmigen Umwickeln des Gefässes 10 mit einer Verbundisolierung, die einen Füllstoff von geringer Leitfähigkeit aufweist, ist in Fig. 16 gezeigt. Das Gefäss 10 ist zylindrisch ausgebildet und horizontal auf der Welle, 8 gelagert, die von einem Kraftantrieb 79 angetrieben wird.
Die Zugbandrolle 72 ist auf einer Welle SO montiert, die mit einer Reibungsbremse 81 veränderlicher Kraft versehen ist. Füllstoff 82 geringer Leitfähigkeit wird von den Rollen 83 und 84 unter dem Zugband
73 dem Gefäss 10 zugeführt. Gleichzeitig werden blattförmiges Fasermaterial geringer Leitfähigkeit und Strahlungssperrmaterial von den Rollen 70 bzw. 71 spiralförmig um das Gefäss 10 herumgewickelt.
Fig. 17 zeigt im Querschnitt verschiedene Lagen einer Verbundisolierung, die mit der Vorrichtung nach Fig. 16 bewickelt wurden, wobei die Lagendicke der Klarheit halber vergrössert dargestellt ist. Der mit Bändern versehene Bereich (Bandbereich) besteht aus mehreren Materiallagen unter relativ starkem Druck, wobei die Strahlungssperre 74 in regelmässigen Abständen eingelegt ist. Zwischen den Materialstapeln im Bandbereich sind die Strahlungssperren 74 "fliegend" angeordnet und üben praktisch keinen Berührungsdruck auf die Trennlage geringer Leitfähigkeit aus. Man erkennt, dass die Abstände zwischen den Strahlungssperren durch die Dicke des sie im Bandbereich trennenden Materials bestimmt wird.
Die Abstände zwischen den Abschirmungen sind daher von zwei Faktoren abhängig : a) dem im Bandbereich ausgeübten Druck und b) der Menge des unter dem Band eingelegten Füllstoffs 82.
Wie bereits ausgeführt wurde, wird der gewünschte Abstand zwischen den Strahlungssperren gewöhnlich annähernd durch die Dichte bestimmt, bei der die nicht mit Bändern versehene Verbundisolierung die beste Wirkung hat. Bei einer aus Glasfasern und Aluminiumfolie bestehenden mehrlagigen Isolierung der durch die Kurven der Fig. 1 gekennzeichneten Art liegt die gewünschte Dichte normalerweise etwa an dem Minimum der Gesamtwärmeleitfähigkeitskurve.
Der auf den Bandbereich ausgeübte Druck wird durch die Festigkeit bestimmt, die erforderlich ist, damit die Isolierung einer gegebenen Beschleunigung gewachsen ist, die im Betrieb erwartet wird. Ein Druck über den zur Erzielung dieser Festigkeit erforderlichen Wert ist unerwünscht, weil er die Wärmeisolierung unnötig beeinträchtigt. Bei Kenntnis der Zusammendrückbarkeit des Füllstoffs und des trennenden Fasermaterials geringer Leitfähigkeit kann man jene Menge Füllstoff auswählen, mit der unter dem erforderlichen Druck die optimale Anzahl von Abschirmungen pro cm (Dichte) erhalten wird. Der Abstand zwischen den Abschirmungen bzw. die Dichte ist vorzugsweise in den Bandbereichen und den bandlosen Bereichen gleich, so dass die Isolierung an allen Stellen eine einheitliche, volle Dicke hat.
Aus Fig. 17 geht hervor, dass die Zugbänder 73 von den benachbarten Strahlungssperren 74 durch das blattförmige Fasermaterial geringer Leitfähigkeit auf der einen Seite und durch den Füllstoff 82 geringer Leitfähigkeit auf der andern Seite wärmeisoliert sind. Wenn ein Band 73 aus einem Metall mit einer Oberfläche von geringem Emissionsvermögen, z. B. Aluminiumfolie hergestellt wird, wirkt es als zusätzliche Strahlungssperre und bewirkt effektiv eine Verdoppelung der Anzahl der Strahlungsabschirmungen. Dadurch wird die Strahlungskomponente kc herabgesetzt und die Gesamtwirkung der Isolierung verbessert.
Um einen Wärmekurzschluss zwischen den Bändern 73 und den Strahlungsabschirmungen 74 zu verhindern, ist der Füllstoffstreifen 82 vorzugsweise etwas grösser als die Bänder. Die Abschirmwirkung des Bandes ist wichtiger, wenn unter dem Band nur ein geringer Druck erforderlich ist, weil die Strahlung immer noch eine beträchtliche Wärmeübertragung bewirkt. Wenn ein hoher Banddruck erforderlich ist, wird der Vorteil der zusätzlichen Abschirmungen durch die stärkere Körperleitung in dem Bandbereich im wesentlichen aufgehoben.
Ein bevorzugter Füllstoff besteht aus Streifen aus dem Material, das auch für die Fasermaterialblätter geringer Leitfähigkeit verwendet wird. Wenn dieses Material in verschiedenen Dicken verfüg - bar ist, können Kombinationen von Dicken zusammen verwendet werden, um die gewünschte Gesamtmenge des Füllstoffs unter dem Band zu erzielen.
Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist, dass die Fasermaterialblätter und der Füllstoff aus demselben Material geringer Leit- fähigkeit bestehen.
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Wirkung der Veränderungschen Bändern sind eine flache, zickzackförmige Feder aus Draht mit hoher Fliessgrenze und unterbrochene Metallbänder aus einem Material wie Aluminium ; diese können beispielsweise mit Klemmen oder Spangen aus Federdraht miteinander verbunden sein. Ein Vorteil der Ausführungsform mit spiralförmigen elastischen Bändern ist die Fähigkeit zum Ausdehnen oder Schrumpfen mit sehr geringer Veränderung der Bandspannung, welche den für die Festigkeit erforderlichen Druck erzeugt und aufrechterhält.
Die Länge verändert sich in Übereinstimmung mit den Veränderungen der Abmessungen der Isolierung oder des Innengefässes.
Die in den Druckbereichen entwickelte Gesamtreibungskraft soll angesichts der stärksten im Betrieb zu erwartenden Beanspruchungen gewählt werden. Normalerweise ergeben axiale Beschleunigungen die stärksten Kräfte, welche die Isolierung zu verschieben trachten. Diese Kräfte müssen bei der Auslegung zwecks Erzielung der erforderlichen Festigkeit berücksichtigt werden.
Fig. 19 zeigt einen Teil des evakuierbaren Raums eines doppelwandigen Behälters nach einer weiteren Ausführungsform der Ertindung, wobei die Dicke der Lagen der Klarheit halber übertrieben dargestellt ist. Die spiralförmig gewickelte Verbundisolierung 11 besteht aus miteinander abwechselnden Lagen aus blattförmigem Fasermaterial 75 geringer Leitfähigkeit und Strahlungssperren 74, wobei über die Länge der Isolierung vorzugsweise gleichmässig verteilt Stützteile 32 vorgesehen sind. Das innere Ende der Stützteile 32 liegt an der Aussenfläche der angebrachten Verbundisolierung 11 und das äussere Ende der Stützteile liegt an Umgürtungen, beispielsweise an den unter Zug stehenden Metallbändern 36 an.
Die Stützteile 32 sind vorzugsweise über jedem Spiralband 73 und Füllstoff 82 geringer Leitfähigkeit axial fluchtend angeordnet, so dass die Widerlager 38 der Stützteile nur auf den Bandbereich einwirken. Der von den Stützteilen 32 ausgeübte starke Druck bewirkt zwar eine merkliche Herabsetzung der Dicke der Verbundisolierung, doch wird das Ausmass der Dickenherabsetzung der Isolierung durch das Band 73 und den Füllstreifen 82 beträchtlich herabgesetzt. Eine geringe Dickenherabsetzung ist bei der Ausübung eines Stützdruckes nach dem Wickeln unvermeidbar.
Trotz der Herabsetzung der Dicke unter den Stützteilen erhält man bei dieser Anordnung zur Festigung einer Verbundisolierung eine Wärmeisolierwirkung, die mit der der vorstehend beschriebenen, mit spiralförmigen Bändern versehenen Isolierung vergleichbar ist, weil nur sehr kleine Teile der Gesamtfläche einem beträchtlichen Druck ausgesetzt werden. Während ein starker Bandzug den mit den spiralenförmigen Bändern erhaltenen Stützdruck auf etwa 700 g/cm2. begrenzt, kann die von den Stützteilen ausgeübte Kraft ohne weiteres bis zu 2, 1 kg/cm2. betragen. Die für einen gegebenen Wert von PAC erforderliche Druckfläche kann daher sehr klein sein. Es sei daran erinnert, dass gemäss Fig. 2 und 3 ein hoher Druck und eine prozentuell kleine Druckfläche zu einer geringen Wärmeübertragung führen.
Durch diese Tendenz wird die Dickenherabsetzung unter den Stützteilen mehr als kompensiert.
Die obere Grenze des unter den Bändern befindlichen Teils der Isolierfläche, deren Dichte höher
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kraft auf wenigstens 1% der Gesamtisolierfläche konzentriert werden, damit eine einwandfreie Festigkeit erhalten wird.
Vorstehend wurden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich beschrieben. Im Rahmen des Erfindungsgedankens können diese jedoch abgeändert und einige Teile unter Weglassung anderer verwendet werden.
Beispielsweise kann die erfindungsgemässe Abstützung mit Vorteil auch auf mehrlagige Isolierungen angewendet werden, die nicht aus abwechselnden Folien und Faserlagen bestehen.
Ferner wurde die Erfindung an Hand von Isolierbehältern mit gekrümmten Aussenflächen beschrieben, sie eignet sich aber ebenso für Behälter mit ebenen Flächen, beispielsweise für rechteckige Behälter. Die erfindungsgemässe Isolierung braucht auch den wärmeübertragungsfähigen Behälter nicht vollständig zu umschliessen, sondern es genügt, wenn sie wenigstens einen Teil des Behälters berührt und mit ihm in einer Wärmeübertragungsbeziehung steht.
Beispielsweise können gasevakuierte Isolierräume an den Seiten eines rechteckigen Behälters, aber nicht am Boden desselben vorgesehen sein. Für eine derartige Ausführungsform wären Stützteile der in Fig. 5 gezeigten Art besonder zweckmässig.
Die Erfindung wurde an Hand einer Anordnung zur Herabsetzung des Wärmeeintritts in einen Behälter beschrieben, in dem ein tiefsiedendes Flüssiggas gespeichert ist. Andere kalte Materialien, die unter Anwendung der Erfindung von der atmosphärischen Wärme wärmeisoliert werden können, sind schnellgefrorene biologische Objekte, lebende Gewebe und andere leicht verderbliche Artikel.
Die Erfindung kann mit grossem Vorteil auch zur Isolierung eines wärmeübertragungsfähigen Behäl-
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ters verwendet werden, der sich auf hoher Temperatur befindet, beispielsweise eines Raketenmotor. In diesem Fall erfolgt eine Wärmeübertragung an die Atmosphäre und bewirkt die erfindungsgemässe Anord- nung, dass diese Übertragung auf ein Minimum herabgesetzt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Doppelwandiger Behälter, mit einem innenliegenden Gefäss, das von einem Aussenmantel durch einen evakuierten Isolierraum getrennt ist, der mit einer aus mehreren Schichten gebildeten Isolierung aus faserigem Material und aus für Wärmestrahlung undurchlässigem Material versehen ist, wobei im
Isolierraum eine Anzahl von Haltevorrichtungen in vorbestimmten Abständen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Halterung der Isolierung (11) dienenden Haltevorrichtungen auf der Isolie- rung angeordnet sind und auf die Schichten derselben einen quer zu diesen gerichteten Druck ausüben, der auf die Bereiche, in welchen die Haltevorrichtungen an der Isolierung anliegen, beschränkt ist.