DE1247190B - Waermeisolierung - Google Patents

Waermeisolierung

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Publication number
DE1247190B
DE1247190B DEU9406A DEU0009406A DE1247190B DE 1247190 B DE1247190 B DE 1247190B DE U9406 A DEU9406 A DE U9406A DE U0009406 A DEU0009406 A DE U0009406A DE 1247190 B DE1247190 B DE 1247190B
Authority
DE
Germany
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temperature range
temperature
microns
foils
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEU9406A
Other languages
English (en)
Inventor
Ladislas Charles Matsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of DE1247190B publication Critical patent/DE1247190B/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00Thermal insulation in general
    • F16L59/08Means for preventing radiation, e.g. with metal foil
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00Thermal insulation in general
    • F16L59/02Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • F16L59/029Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials layered

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

  • Wärmeisolierung Es sind schon Isolierschichten bekannt, die aus einem faserförmigen:, pulverförmigen oder körnigen Material bestehen, in welches eine oder mehrere, durch Isoliermaterial getrennte, stark wärmereflektierende Folien, z. B. aus Aluminium, eingebaut sind. Es ist ferner bekannt, Kaliumtitanat in Faserform als Isolienraterial zu verwenden.
  • Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die evakuierten Zwischenräume .in Behältern., die zur Lagerung und zum Transport von tiefsiedenden verflüssigten Gasen dienen, mit einem Isoliermaterial auszufüllen, das aus abwechselnden Schichten eines Fasermaterials, z. B. von Glasfasermatten und von Wärmestrahlen reflektierenden Folien, besteht.
  • Die Erfindung betrifft eine Wärmeisolierung für Temperaturen von 480 bis 1920°C für evakuierte Behälter, die abwechselnde Lagen: von Fasern aus Quarz, Kaliumtitanat und/oder eines keramischen Materials und. von strahlungsreflektierenden Metallfolien enthält. Die Isolierung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen Durchmesser von weniger als 20 Mikron haben und daß die Metallfolien für den Temperaturbereich von 480 bis 945° C aus Kupfer, für den Temperaturbereich von 945 bis 1155° C aus Nickel oder Molybdän und für den Temperaturbereich von 1155 bis 1920° C aus Molybdän bestehen.
  • Will man die erfindungsgemäße Isolierung für Zonen verschiedener Temperaturbereiche verwenden, so kann sie Folien aus verschiedenen, der Temperatur jeder Zone angepaßten Metallen enthalten.
  • An das Metall, aus welchem die strahlungsreflektierenden Folien bestehen, werden verschiedene Anforderungen gestellt. Es soll sich leicht zu biegsamen festen Folien verarbeiten lassen; es soll bei den Betriebstemperaturen nicht schmelzen oder erweichen; es soll bei den in Betracht kommenden Drücken und Temperaturen einen Druck von weniger als 0,1 Mikron Hg haben; es soll auch bei höheren Temperaturen ein gutes Reflexionsvermögen und ein niedriges Emissionsvermögen haben.
  • Für die praktische Anwendung ist es wichtig, daß das Reflexionsvermögen auch bei steigender Temperatur nicht wesentlich abnimmt, was bei den meisten Metallen der Fall ist. Wenn das Metall einen zu hohen Dampfdruck hat, so verändert sich durch Abdampfen die Oberfläche der Folie und ihr Reflexionsvermögen nimmt ab. Außerdem kann sichMetall in den kälteren Teilen der Isolierung kondensieren und damit einen metallischen Wärmeleiter bilden.
  • Es wurde gefunden, daß gerade die drei genannten Metalle, Kupfer, Nickel und Molybdän, diesen Anforderungen entsprechen. Kupfer hat einen Schmelzpunkt von 1082° C, hat bei Temperaturen unterhalb 945° C .einen Dampfdruck von weniger als 0,01 Mikron Hg ünd hat bei 480 bis 900° C ein Emissionsvermögen von etwa 0,03 bis 0,05. Nickel hat einen Schmelzpunkt von 1454° C, hat bei Temperaturen unterhalb 1155° C einen Dampfdruck von weniger als 0,01 Mikron Hg und hat bei 945 bis 1155° C ein Emissionsvermögen von etwa 0,16 bis 0,17. Molybdän hat einen Schmelzpunkt von 2620° C, hat bei Temperaturen unterhalb 1920° C einen Dampfdruck von weniger als 0,01 Mikron Hg und hat ein niedriges Emissionsvermögen.
  • Andere untersuchte Metalle haben sich nicht bewährt. Silber hat zwar .ein niedriges Emissionsvermögen, ist aber schwer und teuer. Rhodium wäre an sich brauchbar, es legiert sich aber mit dem Metall, das mit ihm plattiert ist, und ist sehr teuer. Legierungen befriedigen nicht, weil sie im allgemeinen ein sehr viel höheres Emissionsvermögen haben, als ihre Bestandteile. So ist beispielsweise das Emissionsvermögen einer Bronze mit etwa 90°/o Kupfer, 6,5°/o Aluminium und 2,5 °% Eisen zwei- bis dreimal höher, als das Emissionsvermögen von reinem Kupfer. Das Emissionsvermögen einer Nickellegierung mit 2011/o Eisen ist 50 bis 100% höher, als das Emissionsvermögen von reinem Nickel.
  • Die F i g. 1 und 2 zeigen graphisch die Abhängigkeit des Emissionsvermögens verschiedener Stoffe in Abhängigkeit von der Temperatur.
  • Die Faserstoffe für die Lagen zwischen den strahlungsreflektierenden Folien bestehen aus Quarz, Kaliumtitanat oder keramischen Werkstoffen. Aus Quarzfasern mit einem Durchmesser von 0,75 bis 1,0 Mikron lassen sich z. B. geeignete Papiere mit einer Dicke von etwa 0,026 mm und einem Quadratmetergewicht von 11 g oder mit einer Dicke von etwa 0,050 mm und einem Quadratmetergewicht von 19 g herstellen. Etwa in solchem Papier enthaltene Bindemittel können durch Erwärmen auf 150 bis 200° C entfernt werden.
  • Aus Fasern von Kaliumtitanat mit einem Durchmesser von etwa 1;0 Mikron läßt sich unter Zusatz von, 20% Fasern aus keramischem Werkstoff ein Papier mit einer Dicke von etwa 0,63 mm und einem Quadratmetergewicht von 226 g herstellen.
  • Brauchbares Fasermaterial aus keramischen Werkstoffen enthält als Hauptbestandteile Aluminiumoxyd und Siliciumoxyd, daneben auch noch kleinere Mengen anderer Stoffe wie Zirkondioxyd, Boroxyd und Natriumoxyd. Ein. Material enthielt beispielsweise 51,3% Al2O3, 45,4% Si02, 3,4% ZrO2; ein anderes Material 51,2'% A1203, 47,4% SiO2, 0,7% B203, 0,7'°/o Na20. Aus derartigen Fasern mit einem Durchmesser unter 2,5 Mikron könnte ein Papier mit einer Dicke von etwa 0,125 mm und .einem Quadratmetergewicht von 37 g hergestellt werden, das einen Schmelzpunkt von 1760°C und in Luft bei 540° C eine thermische Leitfähigkeit von 240 - 10-0 gcal/ cm sec° C hatte.
  • Der Faserdurchmesser dieser Stoffe soll unter 20 Mikron liegen. Noch bessere Ergebnisse werden erzielt, wenn der Faserdurchmesser unter 5 Mikron, vorzugsweise unter 1 Mikron, liegt.
  • Das verwendete Fasermaterial soll bei den Betriebstemperaturen nicht schmelzen oder erweichen. Sein Dampfdruck soll niedrig sein, und es soll keine flüchtigen Bindemittel enthalten.
  • Die Faserschichten sollen möglichst dünn sein und vorzugsweise aus vorverdichtetem Papier bestehen, um möglichst viele Metallfolien in einem gegebenen Raum unterbringen zu können.
  • Zur Aufrechterhaltung des Vakuums können bei den in Betracht kommenden höheren Temperaturen adsörbierende Stoffe in der Regel nicht verwendet werden. Man kann aber das Vakuum erfolgreich mittels chemischer Getterstoffe, z. B. mit in einer Kapsel untergebrachtem Pulver aus metallischem Barium, Zirkon oder Titan, halten.
  • Verwendet man die erfindungsgemäßen Isolierungen in einen evakuierten Raum mit einem stärkeren Temperaturgefälle, so können verschiedene Isolierungen derart kombiniert werden, daß für einen bestimmten Temperaturbereich jeweils die optimale Isolierung gewählt wird. In der Regel verwendet man hierbei als Fasermaterial bei Temperaturen bis etwa 1370° C Kaliumtitanat, bei Temperaturen bis 1650° C Quarz, bei Temperaturen bis 1760° C keramisches Material. Will man evakuierte Räume isolieren, in denen Bereiche mit Temperaturen unter 480° C vorhanden sind, so können in diesen kälteren Bereichen aus Isolierungen aus Glasfaserpapier mit Aluminiumfolien angeordnet sein..
  • Beispiel 1 26 Windungen -aus Kupferfolie. mit einer Dicke von 13 Mikron und Quarzfaserapier mit einem Quadratmetergewicht von 19g wurden spiralig so aufgewunden, daß auf 1 cm 29 Lagen entfielen. Bei einer Temperatur zwischen 35 und 860° C und einem Druck unter 1 Mikron Hg wurde ein Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von 4,13 - 10-s gcal/cm sec ° C gemessen. Das Emissionsvermögen der Kupferfolie betrug 0,092. Etwa 95'% der gesamten Wärme wurden durch Strahlung übertragen.
  • Beispiel 2 26 Windungen aus Kupferfolie mit einer Dicke von 13 Mikron und Quarzfaserpapier mit einem Quadratmetergewicht von 11g wurden spiralig so aufgewunden, daß auf 7,5 mm 35 Lagen entfielen. Bei einer Temperatur zwischen 30 und 780° C und einem Druck unter 1 Mikron Hg wurde ein Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von 3,92 - 10-s gcal/em sec °C gemessen.
  • Beispiel 3 25 Windungen aus Kupferfolie mit einer Dicke von 13 Mikron und Papier aus keramischen Fasern mit einem Quadratmetergewicht von 87 g wurden spiralig so aufgewunden., daß auf 1 cm 22 Lagen entfielen. Bei einer Temperatur zwischen 30 und 630° C und einem Druck unter 1 Mikron Hg wurde ein Wärmeleitfähigkeitskoeffizient von 15,4 - 10-s gcal/cm sec ° C gemessen.
  • Vergleichsweise hat ein Blatt aus .einem Gemisch von Fasern aus Kaliumtitanat und keramischem Stoff bei einer mittleren Temperatur von 540° C bei Atmosphärendruck einen Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von 124 - 10-s, bei einem Druck unter 1 Mikron Hg von 45 - 10-0 gcal/cm sec 'C.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Wärmeisolierung für einen Temperaturbereich von 480 bis 1920° C für einen evakuierten; Behälter, die abwechselnde Lagen von Fasern aus Quarz, Kaliumtitanat oder .eines keramischen Materials und von strahlungsreflektierenden Metallfolien enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen Durchmesser von weniger als 20 Mikron haben und daß die Metallfolien für den Temperaturbereich von 480 bis 945° C aus Kupfer, für den Temperaturbereich von 945 bis 1155° aus Nickel oder Molybdän und für den Temperaturbereich von 1155 bis 1920° C aus Molybdän bestehen.
  2. 2. Wärmeisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie für Isolierungen mit Zonen verschiedener Temperaturbereiche Folien aus verschiedenen, jeder Temperatur angepaßten Metallen enthält: In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 963 387; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1706 709; belgische Patentschrift Nr. 558 796; »Umschau«, 1954, S. 136.
DEU9406A 1961-11-20 1962-11-19 Waermeisolierung Pending DE1247190B (de)

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US1247190XA 1961-11-20 1961-11-20

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DEU9406A Pending DE1247190B (de) 1961-11-20 1962-11-19 Waermeisolierung

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2925218B1 (de) 1979-06-22 1981-01-08 Lingl Anlagenbau Vorrichtung zum Gruppieren von Formlingsreihen
DE3705440A1 (de) * 1987-02-20 1988-09-01 Man Technologie Gmbh Waermeisolierung fuer hohe temperaturen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1706709U (de) * 1955-01-28 1955-09-15 Bohle & Cie G M B H Isolierbauelemente mit verzunderungs- und/oder strahlungschutz.
DE963387C (de) * 1961-06-20 1957-05-09 Gen Electric Thermischer Isolationskoerper
BE558796A (de) * 1956-06-28 1960-04-08

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