DE10117021A1 - Heat-insulation element has inner vacuum space enclosed by air-tight cover and containing pressure gauge for measuring pressure inside as quality check to determine usability - Google Patents

Heat-insulation element has inner vacuum space enclosed by air-tight cover and containing pressure gauge for measuring pressure inside as quality check to determine usability

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Abstract

The heat-insulation element (7) has an inner vacuum space enclosed by an air-tight cover (9) and containing a pressure gauge. The inner space is preferably filled out by a support body (8) of porous material. The pressure gauge can be a pressure measuring chamber whose volume is variable dependent on the pressure prevailing inside the cover. Independent claim describes method for quality checking heat insulation element by measuring the pressure inside the inner space and judging the element to be usable if the pressure in the inner space falls short of a critical pressure limit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmeisolationselement mit einem von einer luft­ dichten Hülle umschlossenen, unter Unterdruck stehenden Innenraum, kurz als Vakuum­ isolationselement bezeichnet, und ein Verfahren zur Qualitätsprüfung eines solchen Ele­ mentes.The present invention relates to a heat insulation element with an air dense envelope enclosed interior, under vacuum, briefly as a vacuum Isolationselement referred, and a method for quality control of such an Ele mentes.

Vakuumisolationselemente dieser Art mit einer festen, tragfähigen Hülle, die einen evaku­ ierten Innenraum umschließt, sind als Dewargefäße seit langem bekannt. Eine jüngere Er­ scheinungsform solcher Vakuumisolationselemente enthalten in ihrem Innenraum einen Stützkörper aus einem hochporösen Material, z. B. einem offenporigen Polymerschaum, einem Aerogel oder dergleichen, und die umgebende Hülle, meist aus einem flexiblem Kunststoffmaterial, weist kein Eigentragvermögen auf, sondern wird von dem Stützkörper in ihrem Inneren daran gehindert, unter dem umgebenden Atmosphärendruck zu kollabie­ ren.Vacuum insulation elements of this type with a solid, load-bearing shell, which evaku Enclosed interior have long been known as Dewar vessels. A younger he Apparent form of such vacuum insulation elements contain one in their interior Support body made of a highly porous material, e.g. B. an open-pore polymer foam, an airgel or the like, and the surrounding shell, usually made of a flexible Plastic material, has no self-supporting capacity, but is supported by the support body prevented from collapsing under the surrounding atmospheric pressure ren.

Das thermische Isolationsvermögen derartiger Vakuumisolationselemente hängt ent­ scheidend von dem in ihrem Innenraum herrschenden Unterdruck ab. Dieser ist von au­ ßen nicht ohne weiteres erfassbar. Dies führt zu einer Reihe von Problemen bei der Ent­ wicklung und Anwendung von Vakuumisolationselementen.The thermal insulation capacity of such vacuum insulation elements depends separating from the negative pressure prevailing in its interior. This is from the outside not easily detectable. This leads to a number of problems with the Ent development and application of vacuum insulation elements.

So ist es bei der Entwicklung solcher Elemente von großer Bedeutung, die langfristige Dichtigkeit der Hülle beurteilen zu können. Eine Messung des Innendruckes der Hülle er­ fordert aber, dass diese geöffnet wird. Wenn die Hülle anschließend wieder verschlossen wird, kann nicht garantiert werden, dass die langfristige Dichtigkeit der Hülle dadurch un­ verändert geblieben ist. Jedes Vakuumisolationselement ist folglich nur für eine einzige Messung brauchbar. Um die langfristige Dichtigkeit einer Hülle zu beurteilen, sind daher Messreihen mit einer großen Zahl von Elementen erforderlich, die nicht nur erhebliche Kosten verursachen, sondern darüber hinaus auch das Risiko bergen, dass individuelle Qualitätsunterschiede der einzelnen Elemente eine aussagekräftige Auswertung der Mes­ sungen erschweren. So it is of great importance in the development of such elements, the long-term To be able to assess the tightness of the casing. A measurement of the inner pressure of the envelope but requests that it be opened. When the cover is closed again cannot guarantee that the long-term tightness of the casing will has remained changed. Each vacuum insulation element is therefore only for one Measurement usable. To assess the long-term tightness of a casing are therefore Series of measurements with a large number of elements required that are not only significant Cause costs, but also harbor the risk that individual Differences in quality of the individual elements provide a meaningful evaluation of the measurements difficult.  

Da die für die technische Brauchbarkeit des Elementes wesentliche Eigenschaft eher dessen Wärmeleitfähigkeit als sein Innendruck ist, wäre es auch denkbar, anstelle des Innendruckes die zeitliche Entwicklung des Wärmeleitfähigkeitsvermögens unmittelbar zu messen. Der Nachteil eine solchen Vorgehensweise ist jedoch, dass eine Wärmeleittähig­ keitsmessung, um eine mit einer Druckmessung vergleichbare Genauigkeit zu erzielen, einen um ein Vielfaches höheren technischen Aufwand erfordert. Ähnliche Probleme stel­ len sich auch bei der praktischen Anwendung solcher Vakuumisolationselemente bei der Fertigung, insbesondere von Kältegerätegehäusen. Messungen des Innendruckes, die ein Öffnen der Hülle des Elementes erfordern, können allenfalls an einzelnen Stichproben vorgenommen werden, dadurch kann jedoch nicht verhindert werden, dass vereinzelt Iso­ lationselemente eingebaut werden, die aufgrund von Fertigungstoleranzen oder -fehlern einen überhöhten Innendruck aufweisen und ein für eine bestimmte Anwendung geforder­ tes Isolationsvermögen nicht erreichen. Wenn ein solches Element unbemerkt verbaut wird, so kann dies in der Qualitätskontrolle im Werk nicht ohne weiteres erfasst werden; wenn ein solches Gerät dennoch zur Auslieferung gelangt, so bedeutet dies für einen Be­ nutzer, dass er über lange Zeit erhöhte Energiekosten für das Gerät zu tragen hat, und dass aufgrund der im Vergleich zu fehlerfreien Geräten der gleichen Baureihe verlänger­ ten Kompressorlaufzeiten die Lebensdauer eines solchen Gerätes verkürzt ist. Auch hier wäre zwar eine Überprüfung der Qualität eines einzelnen Vakuumisolationselementes durch eine Messung des Wärmeleitfähigkeitsvermögens grundsätzlich denkbar, doch er­ gibt sich in der Fertigung gegenüber der oben geschilderten Problematik die zusätzliche Schwierigkeit, dass Wärmeleitfähigkeitsmessungen einen Zeitraum von mehreren Stun­ den erfordern. Diese lange Messzeit schließt die systematische Durchführung von Wär­ meleitfähigkeitsmessungen an allen in der Fertigung eingesetzten Vakuumisolationsele­ menten aus.As the property essential for the technical usability of the element rather whose thermal conductivity is as its internal pressure, it would also be conceivable instead of Internal pressure the temporal development of the thermal conductivity measure up. The disadvantage of such an approach, however, is that it is thermally conductive measurement in order to achieve an accuracy comparable to a pressure measurement, requires a much higher technical effort. Similar problems stel len also in the practical application of such vacuum insulation elements in the Manufacturing, especially of refrigeration device housings. Internal pressure measurements, the one Opening the envelope of the element may require, at most, individual samples can be made, but this cannot prevent isolated iso lation elements are installed due to manufacturing tolerances or defects have an excessive internal pressure and a required for a specific application insulation capacity. If such an element is installed unnoticed this can not be easily recorded in the quality control in the factory; if such a device is nevertheless delivered, this means for a loading user that he has to bear increased energy costs for the device for a long time, and that due to the lengthening compared to fault-free devices of the same series ten compressor runtimes, the life of such a device is shortened. Here too would be a check of the quality of a single vacuum insulation element basically conceivable by measuring the thermal conductivity, but he there is an additional factor in production compared to the problem described above Difficulty that thermal conductivity measurements take a period of several hours that require. This long measurement time excludes the systematic execution of heat Conductivity measurements on all vacuum insulation elements used in production mentions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Vakuumisolationselement und ein Verfahren zu dessen Qualitätsprüfung anzugeben, die es in kurzer Zeit und ohne die Notwendigkeit einer Beschädigung der Hülle des Elementes erlauben, den Innendruck eines Vakuum­ elementes bzw. seine Eignung für den Einsatz in der Fertigung zu beurteilen.The object of the present invention is a vacuum insulation element and a method to indicate its quality control, which it takes in a short time and without the need allow damage to the shell of the element, the internal pressure of a vacuum element or its suitability for use in production.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß zum einen gelöst durch ein Wärmeisolationselement mit einem von einer luftdichten Hülle umschlossenen, unter Unterdruck stehenden Innenraum, bei dem eine Druckmesseinrichtung in dem Innenraum untergebracht ist. Dabei kann der Innenraum ansonsten hohl sein, einer bevorzugten Ausgestaltung des Wärme­ isolationselementes zufolge ist er jedoch im wesentlichen mit einem Stützkörper aus po­ rösem Material ausgefüllt.The object is achieved on the one hand by a heat insulation element with an interior enclosed by an airtight envelope and under vacuum,  in which a pressure measuring device is housed in the interior. there the interior may otherwise be hollow, a preferred embodiment of the heat According to insulation element, however, it is essentially with a support body made of po filled with red material.

Einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zufolge umfasst die Druckmessein­ richtung eine Druckmesskammer, deren Volumen abhängig vom innerhalb herrschenden Druck variabel ist. Diese Druckmesskammer ist vorzugsweise durch einen Zylinder mit einem in seinem Inneren beweglichen Kolben gebildet. Dieser Kolben begrenzt auf einer Seite die hermetisch verschlossene Druckkammer, auf der anderen Seite ist er dem Un­ terdruck des Innenraumes des Vakuumisolationselements ausgesetzt, so dass der Druck in der Messkammer im wesentlichen stets dem Unterdruck des Innenraumes entspricht und das Volumen der Messkammer in einer inversen Proportionalität zu diesem Druck steht.According to a first preferred embodiment of the invention, the pressure measurement comprises towards a pressure measuring chamber, the volume of which depends on the prevailing inside Pressure is variable. This pressure measuring chamber is preferably provided with a cylinder a piston movable inside. This piston is limited to one On the one hand the hermetically sealed pressure chamber, on the other hand it is the Un terdruck the interior of the vacuum insulation element exposed, so that the pressure in the measuring chamber essentially always corresponds to the negative pressure of the interior and the volume of the measuring chamber in inverse proportionality to this pressure stands.

An einem von dem beweglichen Kolben abgewandten Endabschnitt der Druckmesskam­ mer befindet sich vorzugsweise ein verschlossener Gaseinlassstutzen. Dieser kann bei der Herstellung der Druckmesseinrichtung genutzt werden, um ein exakt dosiertes Gasvo­ lumen in die Druckmesskammer einzufüllen.The pressure measurement came at an end section facing away from the movable piston There is preferably a closed gas inlet connection. This can at the manufacture of the pressure measuring device can be used to produce a precisely metered gas volume fill lumens into the pressure measuring chamber.

Um eine Ablesung der Position des beweglichen Kolbens von außen zu ermöglichen, sind nach einer ersten Variante der Zylinder und die Hülle wenigstens lokal aus einem transpa­ renten Material gebildet, durch das der Kolben von außen sichtbar ist.To enable a reading of the position of the movable piston from the outside, are According to a first variant, the cylinder and the shell are at least locally made of a transparent material annuity material through which the piston is visible from the outside.

Einer anderen Variante zufolge ist der Kolben wenigstens teilweise aus einem Metall, ins­ besondere einem ferromagnetischen Material oder einem Magneten gebildet. Dies ermög­ licht auch ohne Transparenz der Hülle und des Zylinders eine Erfassung der Position des Kolbens von außerhalb des Wärmeisolationselementes mit Hilfe eines Metallsuchgerätes bzw. eines Magneten oder eines Körpers aus ferromagnetischem Material, anhand der zwischen diesem und seinem Widerpart an dem Kolben wirkenden magnetischen Anzie­ hungskraft.According to another variant, the piston is at least partially made of a metal, ins a ferromagnetic material or a magnet. This enables If the cover and the cylinder are not transparent, the position of the Piston from outside the heat insulation element using a metal detector or a magnet or a body made of ferromagnetic material, based on the between this and its counterpart acting on the piston magnetic attraction hung force.

Einer bevorzugten Weiterbildung zufolge ist auch ein Endabschnitt des Zylinders wenigs­ tens teilweise aus einem Metall, insbesondere einem ferromagnetischen Material oder einem Magneten gebildet. Dies ermöglicht die Erfassung von außen nicht nur der Position des Kolbens sondern auch der Position des besagten Endabschnitts und somit eine direk­ te Bestimmung der Länge der Druckmesskammer unabhängig von eventuellen Ungenau­ igkeiten bei der Positionierung der Druckmesseinrichtung in dem Wärmeisolationsele­ ment.According to a preferred development, an end section of the cylinder is also small least partially made of a metal, in particular a ferromagnetic material or  formed a magnet. This enables not only the position to be recorded from the outside of the piston but also the position of said end section and thus a direct one te determination of the length of the pressure measuring chamber regardless of any inaccuracy The positioning of the pressure measuring device in the heat insulation element ment.

Einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist die Druckmesseinrichtung durch einen mit einem Transponder verbundenen, elektrisch betriebenen Drucksensor gebildet. Eine solche Druckmesseinrichtung kann bei der Herstellung des Va­ kuumisolationselementes an beliebiger Stelle im Innenraum platziert werden bzw. in das poröse Material des Stützkörpers eingebettet werden, ohne dass auf die genaue Position der Vorrichtung geachtet werden muss. Ein besonderer Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass sie auch an einem fertigen Gerät, das ein erfindungsgemäßes Wärmeisolationsele­ ment enthält, zu beliebigen Zeiten eine Messung des Innendruckes des Wärmeisolations­ elementes erlaubt, selbst wenn dieses nicht mehr direkt für ein Messgerät zugänglich ist.According to a second embodiment of the invention, the pressure measuring device is through an electrically operated pressure sensor connected to a transponder. Such a pressure measuring device can be used in the manufacture of the Va vacuum insulation element can be placed anywhere in the interior or in the porous material of the support body can be embedded without affecting the exact position the device must be respected. A particular advantage of this configuration is that they are also on a finished device that a thermal insulation element according to the invention ment contains, at any time, a measurement of the internal pressure of the thermal insulation element is allowed, even if it is no longer directly accessible to a measuring device.

Der Drucksensor eines solchen Wärmeisolationselementes ist vorzugsweise ein mikro­ mechanischer Sensor auf Siliziumgrundlage.The pressure sensor of such a heat insulation element is preferably a micro mechanical sensor based on silicon.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:Further features and advantages of the invention result from the following description Description of exemplary embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Druckmesseinrichtung für ein Wärme­ isolationselement gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung; Figure 1 is a schematic sectional view of a pressure measuring device for a heat insulation element according to a first embodiment of the invention.

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Wärmeisolationselement mit einem Stützkörper, in den die Druckmesseinrichtung aus Fig. 1 eingebettet ist; FIG. 2 shows a section through a heat insulation element with a support body, in which the pressure measuring device from FIG. 1 is embedded;

Fig. 3 eine Variante des Wärmeisolationselementes aus Fig. 2; Fig. 3 shows a variant of the heat insulating member of Fig. 2;

Fig. 4 eine Variante der Druckmesseinrichtung aus Fig. 1; und FIG. 4 shows a variant of the pressure measuring device from FIG. 1; and

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Wärmeisolationselementes mit Druckmess­ einrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung, in Verbindung mit einer Druckanzeigevorrichtung. Fig. 5 is a schematic representation of a heat insulation element with pressure measuring device according to a second embodiment of the invention, in connection with a pressure display device.

Fig. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt eine Druckmesseinrichtung zur Verwendung mit einem Wärmeisolationselement gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Die Druckmesseinrichtung umfasst einen langgestreckten Zylinder 1, in dem ein beweglicher Kolben 2 eine Druckmesskammer 3 hermetisch verschließt. An einem der Druckmess­ kammer 3 gegenüberliegenden Ende des Zylinders ist am Zylinder 1 ein durchbrochener Deckel 4 befestigt, der zwar ein Entweichen des Kolbens 2 aus dem Zylinder 1 verhindert, einen Druckausgleich mit der Umgebung des Zylinders 1 jedoch zulässt. Fig. 1 shows schematically in longitudinal section a pressure measuring device for use with a heat insulation element according to a first embodiment of the invention. The pressure measuring device comprises an elongated cylinder 1 , in which a movable piston 2 hermetically seals a pressure measuring chamber 3 . On one of the pressure measuring chamber 3 opposite end of the cylinder, a perforated cover 4 is fixed to the cylinder 1, which indeed prevents escape of the piston 2 from the cylinder 1, a pressure equalization with the environment of the cylinder 1 but allows.

Aufgrund der Beweglichkeit des Kolbens 2 entspricht der Druck der Druckmesskammer stets im wesentlichen dem Umgebungsdruck, d. h. bei einer in ein Wärmeisolationsele­ ment eingebauten Druckmesseinrichtung dem Innendruck des Wärmeisolationselements, und die Position des Kolbens 2 im Zylinder 1 ist in Abhängigkeit vom Umgebungsdruck variabel. So entspricht z. B. die in der Figur mit durchgezogenen Linien dargestellte Position des Kolbens 2 nahe am Deckel 4 einem niedrigen, die gestrichelt dargestellte Position 2' hingegen einem hohen Umgebungsdruck.Due to the mobility of the piston 2 , the pressure of the pressure measuring chamber always corresponds essentially to the ambient pressure, that is to say, in the case of a pressure measuring device installed in a heat insulation element, the internal pressure of the heat insulation element, and the position of the piston 2 in the cylinder 1 is variable as a function of the ambient pressure. So corresponds to B. the position of the piston 2 shown in the figure with solid lines close to the cover 4 a low, the position 2 'shown in dashed lines, however, a high ambient pressure.

An dem dem Deckel 4 am Zylinder 1 gegenüberliegenden Boden 5 der Druckmesskam­ mer 3 befindet sich ein kleiner Vorsprung 6, der der Überrest eines Einfüllstutzens ist. Durch diesen Einfüllstutzen ist bei der Herstellung der Druckmesseinrichtung eine exakt dosierte Gasmenge in die Druckmesskammer 3 eingefüllt worden, anschließend wurde der Stutzen zusammengepresst und verschweißt und schließlich abgeschnitten, so dass nur der Vorsprung 6 zurückgeblieben ist. Die exakte Dosierung der Gasmenge in der Druckmesskammer 3 ermöglicht einen quantitativen Rückschluss von der Position des Kolbens 2 auf den in seiner Umgebung herrschenden Druck und gewährleistet die Ver­ gleichbarkeit der mit verschiedenen Druckmesseinrichtungen aus gleicher Fertigung er­ haltenen Messergebnisse.On the cover 4 on the cylinder 1 opposite bottom 5 of the Druckmesskam mer 3 there is a small projection 6 , which is the remnant of a filler neck. Through this filler neck, a precisely metered amount of gas was poured into the pressure measuring chamber 3 during manufacture of the pressure measuring device, then the neck was pressed together and welded and finally cut off, so that only the projection 6 remained . The exact metering of the amount of gas in the pressure measuring chamber 3 enables a quantitative conclusion from the position of the piston 2 to the pressure prevailing in its environment and ensures the comparability of the measurement results obtained with different pressure measuring devices from the same production.

Einer ersten Variante zufolge besteht der Zylinder 1 aus einem transparenten Material wie etwa Glas oder einem transparenten Kunststoff, so dass der im Zylinder 1 bewegliche Kolben 2 von außen durch den Zylindermantel hindurch sichtbar ist. Eine am Zylindermantel angebrachte Markierung 19 kann als Gut/Schlecht-Lehre eingesetzt werden: Be­ findet sich der Kolben 2 zwischen der Markierung 19 und dem Deckel 4, so ist der Druck niedrig genug, und das Vakuumisolationselement, in das die Druckmesseinrichtung ein­ gebaut ist, kann in der Fertigung verwendet werden; befindet sich der Kolben zwischen Markierung 19 und Boden 5, so ist der Druck zu hoch und das Vakuumisolationselement unbrauchbar.According to a first variant, the cylinder 1 consists of a transparent material such as glass or a transparent plastic, so that the piston 2 movable in the cylinder 1 is visible from the outside through the cylinder jacket. A marking 19 on the cylinder jacket can be used as a good / bad gauge: If the piston 2 is located between the marking 19 and the cover 4 , the pressure is low enough and the vacuum insulation element into which the pressure measuring device is built, can be used in manufacturing; If the piston is between the mark 19 and the bottom 5 , the pressure is too high and the vacuum insulation element is unusable.

Fig. 2 zeigt die Druckmesseinrichtung der Fig. 1 angewendet auf ein Vakuumisolati­ onselement. Das Vakuumisolationselement ist ein sogenanntes Vakuumpaneel 7, das im wesentlichen aufgebaut ist aus einem steifen Stützkörper 8 aus einem hochporösen Mate­ rial wie etwa einem Polymerschaum, Aerogel oder dergleichen, und einer den Stützkörper 8 luftdicht umschließenden Hülle 9, wie beispielsweise eine aluminiumkaschierte Kunst­ stofffolie oder 0,4 mm starkes Edelstahlblech, korrosionsgeschützten Stahlblech oder Kunststoffplatinenmaterial dieser Materialstärke. Das Innere der Hülle 9 ist bis auf einen Restdruck in der Größenordnung von ca. 20 Millibar evakuiert, so dass ein von außen auf die Hülle 9 einwirkender Atmosphärendruck diese gegen den Stützkörper 8 presst. Ein solcher Stützkörper 8 kann durch Ausschäumen einer Form in weitgehend beliebiger Ges­ talt hergestellt werden; er kann auch konkave Oberflächenbereiche aufweisen, da - aus­ reichende Dehnbarkeit der Hülle 9 vorausgesetzt - der umgebende Atmosphärendruck dafür sorgt, dass die Hülle 9 sich beim Evakuieren des Innenraumes eng an die Gestalt des Stützkörpers 8 anschmiegt. Fig. 2 shows the pressure measuring device of Fig. 1 applied to a vacuum insulation element. The vacuum insulation element is a so-called vacuum panel 7 , which is essentially constructed from a rigid support body 8 made of a highly porous material such as a polymer foam, airgel or the like, and an air-tight envelope 9 enclosing the support body 8 , such as an aluminum-laminated plastic film or 0 , 4 mm thick stainless steel sheet, corrosion-protected steel sheet or plastic board material of this material thickness. The inside of the casing 9 is evacuated to a residual pressure of the order of approximately 20 millibars, so that an atmospheric pressure acting on the casing 9 from the outside presses it against the support body 8 . Such a support body 8 can be produced by foaming a shape in largely any shape; it can also have concave surface areas, since the surrounding atmospheric pressure ensures that the cover 9 conforms closely to the shape of the support body 8 when the interior is evacuated, provided the cover 9 has sufficient extensibility.

Bei dem Vakuumpaneel 7 weist der Stützkörper 8 in der Nähe einer Seitenfläche eine Aussparung auf, in der eine Druckmesseinrichtung 10 vom mit Bezug auf Fig. 1 be­ schriebenen Typ untergebracht ist. Das Kunststoffmaterial der Hülle 9 ist entweder insge­ samt transparent, oder es weist, wie in der Fig. 2 dargestellt, in der Umgebung der Druckmesseinrichtung 10 ein transparentes Fenster 11 auf, durch das die Druckmessein­ richtung 10 bzw. genauer gesagt die Position des Kolbens 2 innerhalb der Druckmessein­ richtung 10 von außerhalb des Vakuumpaneels 7 sichtbar ist.In the vacuum panel 7 , the support body 8 near a side surface has a recess in which a pressure measuring device 10 of the type described with reference to FIG. 1 is accommodated. The plastic material of the sleeve 9 is either completely transparent, or it has, as shown in FIG. 2, in the vicinity of the pressure measuring device 10, a transparent window 11 through which the Druckmessein device 10 or more precisely the position of the piston 2nd within the Druckmessein direction 10 is visible from outside the vacuum panel 7 .

Die Gasmenge in der Druckmesskammer 3 der Druckmesseinrichtung 10 ist zweckmäßi­ gerweise so dosiert, dass sich bei einem typischen Innendruck des Vakuumpaneels von ca. 20 mbar der Kolben 2 in einer Entfernung vom Boden (5) der Druckmesskammer 3 befindet, die ca. 60 bis 90% der Länge des Zylinders 1 entspricht. The amount of gas in the pressure measuring chamber 3 of the pressure measuring device 10 is expediently metered in such a way that, at a typical internal pressure of the vacuum panel of approximately 20 mbar, the piston 2 is at a distance from the bottom ( 5 ) of the pressure measuring chamber 3 , which is approximately 60 to 90 % corresponds to the length of cylinder 1 .

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Druckmesseinrichtung aus Fig. 1, eingebettet in ein Vakuumpaneel, von dem in der Figur nur ein Abschnitt der Hülle 9 gezeigt ist. Bei dieser Abwandlung ist der Kolben 2 gebildet durch einen Metallkörper 12, der zumindest an sei­ nen den Zylinder 1 berührenden Seitenflächen mit einer reibungsmindernden Beschich­ tung 13 versehen ist. Der Metallkörper kann aus einem ferromagnetischen Material, z. B. aus Eisen, bestehen. Ein zweiter Metallkörper 14 ist am Boden 5 des Zylinders 1 ange­ ordnet. Der Zylinder 1 selbst kann z. B. aus Kunststoff, Glas, dünnwandigem nicht- magnetischem Metall oder dergleichen bestehen. FIG. 3 shows a modification of the pressure measuring device from FIG. 1, embedded in a vacuum panel, of which only a section of the casing 9 is shown in the figure. In this modification, the piston 2 is formed by a metal body 12 which is provided with a friction-reducing coating 13 at least on its side surfaces contacting the cylinder 1 . The metal body can be made of a ferromagnetic material, e.g. B. made of iron. A second metal body 14 is arranged at the bottom 5 of the cylinder 1 . The cylinder 1 itself can, for. B. made of plastic, glass, thin-walled non-magnetic metal or the like.

Zum Erfassen der Position der Metallkörper 12, 14 werden zwei Magnete 15 eingesetzt, die, wie in der Figur angedeutet, beispielsweise frei pendelnd über dem Vakuumpaneel platziert werden können, so dass sie selbsttätig jeweils eine Position in der Nähe eines der Metallkörper 12, 14 aufsuchen. In diesem Zustand kann der Abstand der Magnete 15 voneinander auf einfache Weise gemessen und aus diesem Abstand auf die Ausdehnung der Druckmesskammer 3 in Längsrichtung des Zylinders 1 und dadurch auf den in dem Vakuumpaneel herrschenden Innendruck geschlossen werden.To detect the position of the metal bodies 12 , 14 , two magnets 15 are used which, as indicated in the figure, can be placed, for example, in a freely swinging manner above the vacuum panel, so that they automatically seek a position in the vicinity of one of the metal bodies 12 , 14 , In this state, the distance of the magnets 15 from one another can be measured in a simple manner, and from this distance the extent of the pressure measuring chamber 3 in the longitudinal direction of the cylinder 1 and thus the internal pressure prevailing in the vacuum panel can be concluded.

Der zweite Metallkörper 14 ist hier innerhalb der Druckmesskammer am Boden 5 liegend dargestellt, er könnte selbstverständlich auch an der Außenseite des Bodens 5 oder am Deckel 4 angeordnet sein.The second metal body 14 is shown lying inside the pressure measuring chamber on the bottom 5 , it could of course also be arranged on the outside of the bottom 5 or on the cover 4 .

Da bei dieser Ausgestaltung zum Erfassen der Position der Metallkörper keine Transpa­ renz der Hülle 9 erforderlich ist, kann das Material der Hülle 9 ausschließlich unter dem Gesichtspunkt seiner Eignung für die Wärmeisolation bzw. seiner Langzeitdichtigkeit aus­ gewählt werden. Insbesondere kann die Hülle 9 aus einem Verbundmaterial aus ver­ schiedenen Schichten unterschiedlicher Kunststoffe, ggf. auch mit Metallisierungsschich­ ten, bestehen. Die Metallkörper 12, 14 sind vorzugsweise selbst nicht magnetisiert, um eine Verfälschung des Messergebnisses durch zwischen den Metallkörpern 12, 14 wir­ kende Magnetkräfte zu vermeiden. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass einer der Metallkörper 12, 14 oder beide selbst Magneten sind, denn magnetische Anziehungskräf­ te zwischen den Metallkörpern 12, 14 werden im allgemeinen nur bei geringen Abständen relevant, die - bei einer Positionierung des zweiten Metallkörpers 14 am Boden 5 - nur dann auftreten können, wenn der Innendruck des Vakuumpaneels 7 abnorm hoch ist, so dass die Möglichkeit einer Verfälschung durch Magnetkräfte nicht ins Gewicht fällt.Since in this embodiment for detecting the position of the metal body no transparency of the sheath 9 is required, the material of the sheath 9 can only be selected from the point of view of its suitability for thermal insulation or its long-term tightness. In particular, the shell 9 can consist of a composite material from different layers of different plastics, possibly also with metallization layers. The metal bodies 12 , 14 are preferably not themselves magnetized in order to avoid falsification of the measurement result by magnetic forces acting between the metal bodies 12 , 14 . However, it is not excluded that one of the metal bodies 12 , 14 or both are themselves magnets, because magnetic attraction forces between the metal bodies 12 , 14 are generally only relevant at small distances, which - when the second metal body 14 is positioned on the floor 5 - can only occur if the internal pressure of the vacuum panel 7 is abnormally high, so that the possibility of falsification by magnetic forces is negligible.

Wenn einer der zwei Metallkörper 12, 14 der Druckmesseinrichtung 10 magnetisch ist, so kann der zum Lokalisieren des entsprechenden Körpers verwendete Magnet 15 in Fig. 3 durch einen nicht magnetisierten ferromagnetischen Körper ersetzt werden.If one of the two metal bodies 12 , 14 of the pressure measuring device 10 is magnetic, the magnet 15 used to locate the corresponding body in FIG. 3 can be replaced by a non-magnetized ferromagnetic body.

Möglich ist auch, die Metallkörper 12, 14 aus einem beliebigen Metall herzustellen, und die Lage der Körper von außerhalb des Vakuumpaneels mit Hilfe eines über dessen O­ berfläche geführten Metallsuchgerätes zu erfassen.It is also possible to produce the metal bodies 12 , 14 from any metal, and to detect the position of the bodies from outside the vacuum panel with the aid of a metal detection device guided over the surface thereof.

Eine weitere Möglichkeit ist die Erfassung der Position der Metallkörper 12, 14 durch Röntgen. In diesem Fall ist es sogar möglich, die Metallkörper durch Körper aus einem beliebigen anderen Material zu ersetzen, das lediglich eine höhere Röntgenabsorption aufweisen muss als das Material des Stützkörpers 8.Another possibility is the detection of the position of the metal bodies 12 , 14 by X-ray. In this case, it is even possible to replace the metal bodies with bodies made of any other material that only has to have a higher X-ray absorption than the material of the support body 8 .

Eine langfristige hermetische Abdichtung des Kolbens 2 am Zylinder 1 kann zum Beispiel durch eine langzeitstabile Öl- oder Fettschicht an der Innenwand des Zylinders 1 erreicht werden. Da die Drücke in der Druckmesskammer 3 und in der Umgebung der Druck­ messeinrichtung 10 im allgemeinen die gleichen sind, besteht keine Neigung des in der Druckmesskammer 3 eingeschlossenen Gases, im Laufe der Zeit auszudiffundieren.A long-term hermetic sealing of the piston 2 on the cylinder 1 can be achieved, for example, by a layer of oil or grease on the inner wall of the cylinder 1 which is stable over the long term. Since the pressures measuring device in the pressure measuring chamber 3 and in the vicinity of the printing 10 is generally the same, there is no tendency of the enclosed in the pressure measuring chamber 3 gas auszudiffundieren over time.

Eine Variante, die bei verminderten Anforderungen an die Maßgenauigkeit des Kolbens 2 dessen Beweglichkeit im Zylinder 1 und die Konstanz der Gasmenge in der Druckmess­ kammer 3 garantiert, ist in Fig. 4 einem Längsschnitt analog dem der Fig. 1 gezeigt. Die Druckmesskammer 3 ist hier durch einen flexibel dehnbaren Balg 16 gebildet, der in der Figur als Faltenbalg dargestellt ist, aber auch aus einem elastisch dehnbaren Material bestehen kann. Ein Ende 17 des Balgs 16 ist zwischen einem Ende des Zylinders 1 und dem Boden 5 dicht eingeklemmt oder verschweißt, das entgegengesetzte Ende 18 ist an dem Kolben 2 befestigt, der hier keine eigene Dichtungsfunktion mehr haben muss, son­ dern lediglich von außen nach einem beliebigen der oben erläuterten Verfahren erfassbar sein muss. A variant, which guarantees reduced mobility for the dimensional accuracy of the piston 2, its mobility in the cylinder 1 and the constancy of the gas quantity in the pressure measuring chamber 3 , is shown in FIG. 4 a longitudinal section analogous to that of FIG. 1. The pressure measuring chamber 3 is formed here by a flexibly stretchable bellows 16 , which is shown in the figure as a bellows, but can also consist of an elastically stretchable material. One end 17 of the bellows 16 is tightly clamped or welded between one end of the cylinder 1 and the bottom 5 , the opposite end 18 is attached to the piston 2 , which does not have to have its own sealing function here, but only from the outside to any one the above-described method must be detectable.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausgestaltung der Erfindung in Form eines Blockdiagramms. In den Stützkörper 8 eines Vakuumpaneels 7 ist an einer im Prinzip beliebigen Stelle eine Druckmesseinrichtung 20 eingebettet, die aus einem mikromechanischen Drucksensor 21, einer Transponderschaltung 22 und einer Antenne 23 aufgebaut ist. Der Drucksensor 21 kann zusammen mit der Transponderschaltung 22 auf einem gemeinsamen Halbleiter­ substrat, insbesondere aus Silizium integriert sein. Die Antenne 23 ist vorgesehen, um ein energiereiches Trägersignal von einer außerhalb des Vakuumpaneels 7 angeordneten Leseeinheit 24 zu empfangen. Das von der Antenne 23 aufgefangene Trägersignal liefert elektrische Energie zum Betreiben der Transponderschaltung 22 und des Drucksensors 21. Fig. 5 shows a second embodiment of the invention in the form of a block diagram. In the support body 8 of a vacuum panel 7 , a pressure measuring device 20 is embedded at any point in principle, which is constructed from a micromechanical pressure sensor 21 , a transponder circuit 22 and an antenna 23 . The pressure sensor 21 can be integrated together with the transponder circuit 22 on a common semiconductor substrate, in particular made of silicon. The antenna 23 is provided in order to receive a high-energy carrier signal from a reading unit 24 arranged outside the vacuum panel 7 . The carrier signal picked up by the antenna 23 supplies electrical energy for operating the transponder circuit 22 and the pressure sensor 21 .

Steuerinformationen, z. B. zum Festlegen eines Messbereiches des Drucksensors 21, können dem von der Leseeinheit 24 ausgestrahlten Trägersignal aufmoduliert sein. Ein von dem Drucksensor 21 gelieferter Druckmesswert wird von der Transponderschaltung 22 digitalisiert, codiert und über die Antenne 23 ausgestrahlt. Der von der Leseeinheit 24 empfangene und decodierte Messwert wird auf einer Anzeigeeinheit 25 der Leseeinheit angezeigt.Tax information, e.g. B. for determining a measuring range of the pressure sensor 21 , the carrier signal emitted by the reading unit 24 can be modulated. A pressure measurement value supplied by the pressure sensor 21 is digitized by the transponder circuit 22 , coded and transmitted via the antenna 23 . The measured value received and decoded by the reading unit 24 is displayed on a display unit 25 of the reading unit.

Da diese zweite Ausgestaltung der Erfindung frei von beweglichen Teilen ist und ihre Messgenauigkeit auch durch extrem langsame Diffusionsvorgänge nicht beeinträchtigt wird, eignet sich diese Ausgestaltung insbesondere für die langfristige Qualitätsüberwa­ chung eines Vakuumisolationselementes. Außerdem können höhere Messgenauigkeiten als mit der ersten Ausgestaltung erreicht werden. Dies prädestiniert die zweite Ausgestal­ tung insbesondere für Entwicklungsanwendungen, bei denen die langfristige Entwicklung des Innendruckes in einer begrenzten Zahl von Vakuumisolationselementen überwacht werden soll, um beispielsweise die Eignung bestimmter Werkstoffe oder Werkstoffkombi­ nationen als Material für die Hülle 9 eines Vakuumpaneels zu testen.Since this second embodiment of the invention is free of moving parts and its measurement accuracy is not impaired even by extremely slow diffusion processes, this embodiment is particularly suitable for long-term quality monitoring of a vacuum insulation element. In addition, higher measuring accuracies can be achieved than with the first embodiment. This predestines the second embodiment especially for development applications in which the long-term development of the internal pressure in a limited number of vacuum insulation elements is to be monitored, for example to test the suitability of certain materials or material combinations as material for the shell 9 of a vacuum panel.

Sofern der Einbauort eines Vakuumpaneels nicht durch ein Metallgehäuse vollständig elektromagnetisch abgeschirmt ist, eignet sich die zweite Ausgestaltung auch zur Über­ wachung der Druckentwicklung in einem Vakuumpaneel unter Einsatzbedingungen, d. h. beispielsweise eines in einem Kältegerät verbauten Paneels. If the installation location of a vacuum panel is not completely covered by a metal housing is shielded electromagnetically, the second embodiment is also suitable for over monitoring pressure development in a vacuum panel under operating conditions, d. H. for example a panel installed in a refrigerator.  

Die erste Ausgestaltung zeichnet sich demgegenüber in erster Linie dadurch aus, dass sie eine schnelle Abschätzung des Innendrucks bei geringem Kostenaufwand ermöglicht. Sie ist daher insbesondere prädestiniert für die Anwendung bei seriengefertigten Vaku­ umpaneelen, die mit Hilfe der eingebauten Druckmesseinrichtung vor ihrem Einbau in ein Gerät systematisch auf die Einhaltung eines vorgeschriebenen maximalen Innendruckes getestet werden können.In contrast, the first embodiment is characterized primarily by the fact that it enables a quick estimate of the internal pressure at a low cost. It is therefore particularly predestined for use in series-produced vacuums umpaneelen, with the help of the built-in pressure measuring device before their installation in a Device systematically to maintain a prescribed maximum internal pressure can be tested.

Claims (16)

1. Wärmeisolationselement (7) mit einem von einer luftdichten Hülle (9) um­ schlossenen, unter Unterdruck stehenden Innenraum, dadurch gekennzeich­ net, dass eine Druckmesseinrichtung (10, 20) in dem Innenraum untergebracht ist.1. Heat insulation element ( 7 ) with a closed from an airtight envelope ( 9 ), under negative pressure interior, characterized in that a pressure measuring device ( 10 , 20 ) is housed in the interior. 2. Wärmeisolationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum im wesentlichen von einem Stützkörper (8) aus porösem Material ausgefüllt ist.2. Heat insulation element according to claim 1, characterized in that the interior is essentially filled by a support body ( 8 ) made of porous material. 3. Wärmeisolationselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtung (10) eine Druckmesskammer (3) umfasst, de­ ren Volumen abhängig vom innerhalb der Hülle (9) herrschenden Druck varia­ bel ist.3. Heat insulation element according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure measuring device ( 10 ) comprises a pressure measuring chamber ( 3 ) whose volume is dependent on the pressure prevailing within the envelope ( 9 ). 4. Wärmeisolationselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesskammer (3) durch einen Zylinder (1) mit einem in seinem Inneren beweglichen Kolben (2) gebildet ist.4. Heat insulation element according to claim 3, characterized in that the pressure measuring chamber ( 3 ) is formed by a cylinder ( 1 ) with a piston ( 2 ) movable in its interior. 5. Wärmeisolationselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich an einem von dem beweglichen Kolben (2) abgewandten Endabschnitt (5) der Druckmesskammer (3) ein verschlossener Gaseinlassstutzen (6) befindet.5. Heat insulation element according to claim 4, characterized in that a closed gas inlet connection ( 6 ) is located on an end section ( 5 ) of the pressure measuring chamber ( 3 ) facing away from the movable piston ( 2 ). 6. Wärmeisolationselement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) und die Hülle (9) wenigstens lokal aus einem transparen­ ten Material bestehen, derart, dass der Kolben (2) von außerhalb des Wärme­ isolationselements (7) sichtbar ist.6. Heat insulation element according to claim 4 or 5, characterized in that the cylinder ( 1 ) and the shell ( 9 ) at least locally consist of a transparent material, such that the piston ( 2 ) from the outside of the heat insulation element ( 7 ) visible is. 7. Wärmeisolationselement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (2) wenigstens teilweise aus einem Metall, insbesondere ei­ nem ferromagnetischen Material oder einem Magneten, gebildet ist. 7. Heat insulation element according to claim 4 or 5, characterized in that the piston ( 2 ) is at least partially formed from a metal, in particular egg nem ferromagnetic material or a magnet. 8. Wärmeisolationselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endabschnitt (5) des Zylinders (1) wenigstens teilweise aus einem Metall, ins­ besondere einem ferromagnetischen Material oder einem Magneten, gebildet ist.8. Thermal insulation element according to claim 7, characterized in that an end portion ( 5 ) of the cylinder ( 1 ) is at least partially formed from a metal, in particular a ferromagnetic material or a magnet. 9. Wärmeisolationselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesseinrichtung (20) ein mit einer Energiequelle und einem Sender verbundener elektrisch betriebener Drucksensor (2) ist.9. Heat insulation element according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure measuring device ( 20 ) is an electrically operated pressure sensor ( 2 ) connected to an energy source and a transmitter. 10. Wärmeisolationselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle und der Sender durch einen Transponder (22) gebildet sind.10. Thermal insulation element according to claim 9, characterized in that the energy source and the transmitter are formed by a transponder ( 22 ). 11. Wärmeisolationselement nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (2) ein mikromechanischer Sensor auf Si-Grundlage ist.11. Heat insulation element according to claim 9 or 10, characterized in that the pressure sensor ( 2 ) is a micromechanical sensor based on Si. 12. Verfahren zur Qualitätsprüfung eines Wärmeisolationselements nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der in dem Innenraum untergebrachten Druckmesseinrichtung der Druck im Innen­ raum gemessen wird und das Wärmeisolationselement als brauchbar beurteilt wird, wenn der Druck im Innenraum einen Grenzdruck unterschreitet.12. Method for quality inspection of a thermal insulation element according to a of the preceding claims, characterized in that with the help of in the pressure measuring device housed in the interior, the pressure in the interior space is measured and the thermal insulation element is judged to be usable becomes when the pressure in the interior falls below a limit pressure. 13. Verfahren nach Anspruch 13 zur Qualitätsprüfung eines Wärmeisolationsele­ ments nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Druckmesskammer ermittelt wird und ein Wärmeisolationsele­ ment als brauchbar beurteilt wird, wenn das ermittelte Volumen einen vorge­ gebenen Grenzwert übersteigt.13. The method according to claim 13 for quality inspection of a thermal insulation element ment according to one of claims 1 to 8, characterized in that the Volume of the pressure measuring chamber is determined and a heat insulation element ment is judged to be useful if the volume determined given limit exceeds. 14. Verfahren nach Anspruch 13 zur Qualitätsprüfung eines Wärmeisolationsele­ ments nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen anhand der Position des Kolbens (2) ermittelt wird.14. The method according to claim 13 for quality testing of a thermal insulation element according to one of claims 4 to 8, characterized in that the volume is determined on the basis of the position of the piston ( 2 ). 15. Verfahren nach Anspruch 12 zur Qualitätsprüfung eines Wärmeisolationsele­ ments nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Kolbens (2) mit Hilfe eines Metalldetektors, eines Magneten oder eines ferro­ magnetischen Körpers (15) erfasst wird.15. The method according to claim 12 for quality inspection of a thermal insulation element according to claim 7 or 8, characterized in that the position of the piston ( 2 ) is detected with the aid of a metal detector, a magnet or a ferromagnetic body ( 15 ). 16. Verfahren nach Anspruch 15 zur Qualitätsprüfung eines Wärmeisolationsele­ ments nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des End­ abschnitts (5) des Zylinders (1) mit Hilfe eines Metalldetektors, eines Magneten (15) oder eines ferromagnetischen Körpers erfasst wird.16. The method according to claim 15 for quality inspection of a thermal insulation element according to claim 8, characterized in that the position of the end section ( 5 ) of the cylinder ( 1 ) is detected with the aid of a metal detector, a magnet ( 15 ) or a ferromagnetic body.
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