DE2104629A1

DE2104629A1 - Heat shielding device

Info

Publication number: DE2104629A1
Application number: DE19712104629
Authority: DE
Inventors: Donald J Dover N Y Galowin Lawrence S Upper Saddle River Napohtano Michael Mendham N J Bilmski, (V St A)
Original assignee: Singer General Precision Inc
Current assignee: Singer General Precision Inc
Priority date: 1970-04-08
Filing date: 1971-02-01
Publication date: 1971-10-21
Also published as: US3675711A; JPS542687B1; JPS463888A; CA918142A; US3811493A; GB1267620A; FR2092340A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abschirmeinrichtung, insbesondere zur Abschirmung und Isolierung dex Wärme von einer außen liegenden Einrichtung.The invention relates to a shielding device, in particular for shielding and insulating dex Heat from an outside facility.

Es wurden bereits Wärmeabschirmungen mit festem Aufbau vorgeschlagen, bei denen die Wärme absolbiert und in kühlere Bereiche abgeführt wird. Bei anderen Ausführungsformen sind nichtleitende Yalaiumkammern verwendet, um die inneren empfindlichen Bereiche von den ämßeren Umgebungszuständen zu isolieren. Die Mangel dieser Verfahren resultieren aber insbesondere aus den sich aus dem Wärmewiderstand ergebenden Temperaturgradient en und aus der für eine Kühlströmung benötigten Leistung. Ebenso ist eine vollständige Isolation durch Ausbildung eines Vakuums wegen des hierzu erforderlichen Aufbaus unmöglich, da ein mit der zu isolierenden Einheit in Verbindung stehender Träger angebracht sein muß.There were already heat shields with solid Proposed structure in which the heat is absorbed and dissipated into cooler areas. In other embodiments, non-conductive Yalaium chambers are used to the inner sensitive areas from extreme environmental conditions to isolate. The deficiencies of these methods result in particular from the thermal resistance resulting temperature gradient and from the for a Cooling flow required power. Likewise, a complete insulation through the formation of a vacuum is necessary because of this Required structure impossible, since a standing with the unit to be insulated in connection with the carrier is attached have to be.

Gemäß einer Aufgabe der Erfindung ist eine Wärmeabschirmeinrichtung vorgesehen, durch die die Temperaturgradienten durch Absorption und Weiterleitung bei großen Änderungen der Aufheizung erheblich vermindert werden. Gemäß der Er-According to an object of the invention is a heat shield device provided by which the temperature gradients by absorption and transmission in the event of large changes the heating can be significantly reduced. According to the

109843/10 48109843/10 48

21046202104620

findung sind daher bei einer Wärmeabschirmeinrichtung zwei im Abstand zueinander angeordnete, eine Kammer bildende Wendungen, zwischen denen eine Wärme austauschende Flüssigkeit untergebracht ist, eine Einrichtung zur Herstellung der Arbeitstemperatur der Flüssigkeit, die entsprechend den an der Außenfläche der Wandung auftretenden Temperaturänderungen zwischen einer flüssigen und einer Dampfphase umschlägt, und eine Einrichtung zur Weiterleitung der Flüssigkeit entlang der Innenfläche mindestens einer der Wandungen aufgrund der Kapillarwirkung vorgesehen.The invention is therefore in a heat shielding device two turns arranged at a distance from one another, forming a chamber, between which a heat-exchanging liquid is accommodated, a device for producing the working temperature of the liquid, which corresponds to the temperature changes occurring on the outer surface of the wall changes between a liquid and a vapor phase, and a device for conveying the liquid along the inner surface of at least one of the walls is provided due to the capillary action.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:Further details and advantages of the invention emerge from the description in conjunction with the attached Drawings. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Wärmeabschirmeinrichtung gemäß der Erfindung, die als Verschluß eines Kreisels verwendet ist;1 shows a perspective illustration of a heat shielding device according to the invention, which as a closure a gyro is used;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung im Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1;FIG. 2 shows an enlarged illustration in section along the line 2-2 of FIG. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht einer der Figur 2 ähnlichen Ausführungsform gemäß der Erfindung undFIG. 3 shows an enlarged partial view of an embodiment according to the invention similar to FIG. 2 and FIG

Fig. 4- eine Ansicht einer der Fig. 3 ähnlichen, weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung.Fig. 4- is a view of another similar to Fig. 3 Embodiment according to the invention.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist in den Fig. 1 und 2 eine Wärmeabschirmeinrichtung gemäß der Erfindung bezeichnet, die beispielsweise in Form eines über einen Kreisel gewölbten Deckels dargestellt ist. Der Kreisel besitzt einen oberen und unteren Gehäuseteil 14 bzw. 16, die genauso wieWith the reference numeral 10 in Figs. 1 and 2, a heat shielding device according to the invention is designated, which is shown, for example, in the form of a lid curved over a top. The top has one upper and lower housing parts 14 and 16, the same as

1 0 9 8 U 3 / 1 0 A 81 0 9 8 U 3/1 0 A 8

der übrige Aufbau des Kreisels in üblicher Weise ausgestaltet sind, und daher im folgenden nicht genauer beschrieben werden.the rest of the structure of the gyro are designed in the usual way, and are therefore not described in more detail below.

Die Abschirmeinrichtung 10 weist, wie in Fig. 2 dargestellt ist, eine innere Wandung 18 mit einem zylindrischen, vertikalen Teil 18a und einen halbrunden, den zylindrischen Teil oben abschließenden Teil 18b auf. Die innere Wandung 18 besitzt eine ähnliche Form wie der obere Gehäuseteil 14 des Kreisels und bildet bei bestimmten Ausführungsformen tatsächlich den oberen Gehäuseteil.As shown in FIG. 2, the shielding device 10 has an inner wall 18 with a cylindrical, vertical part 18a and a semicircular part 18b which closes off the cylindrical part at the top. The inner wall 18 is similar in shape to the top housing portion 14 of the gyroscope and, in certain embodiments, actually forms the upper part of the housing.

Die äußere Wandung 20 ist über der inneren Wandung 18 in einem bestimmten Abstand angeordnet, so daß sich eine Kammer 22 ergibt. Die unteren Enden der Wandungen 18 und 20 sind durch eine ringförmige Wandung 24 überbrückt, die oben auf dem unteren Gehäuse 16 des Kreisels aufliegt.The outer wall 20 is arranged above the inner wall 18 at a certain distance so that a Chamber 22 results. The lower ends of the walls 18 and 20 are bridged by an annular wall 24, the top rests on the lower housing 16 of the gyro.

Ein Aufbau aus porösem Material, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet ist, ist an den inneren Flächen der Wandungen, 18, 20 und 24 aufgebracht. Auf diese Weise ergibt sich eine "Wärmeleitung", da eine Arbeitsflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, die in die Kammer 22 mittels eines Rohrs 27 eingebracht und auf einer vorbestimmten Arbeitstemperatur gehalten wird, einen Phasenwechsel entsprechend | den Temperatur änderungen unterliegt, die in der Nähe der Außenwandung 20 auftreten. Die Temperatur entlang der inneren Wandung wird dadurch weitgehend aufgrund dieser Wärmeleitung konstant gehalten.A structure of porous material, indicated generally by the reference numeral 26, is on the inner surfaces of the walls, 18, 20 and 24 applied. In this way there is a "heat conduction", since a working fluid, such as water, which is introduced into the chamber 22 by means of a pipe 27 and kept at a predetermined working temperature, a phase change corresponding to | the temperature changes in the vicinity of the outer wall 20 occur. The temperature along the inner wall is largely constant due to this heat conduction held.

Um die Arbeitstemperatur der Flüssigkeit in der Abdeckung 10 zu regulieren, ist eine Vorwärmeinrichtung 30 um die Außenfläche des zylindrischen Teils der Wandung 20 gelegt. Die Vorwärmeinrichtung kann irgendeine der herkömmlichen Ausführungsformen aufweisen, beispielsweise ein elektrischerIn order to regulate the working temperature of the liquid in the cover 10, a preheater is 30 µm placed the outer surface of the cylindrical part of the wall 20. The preheater may be any of the conventional ones Have embodiments, for example an electrical

109843/10*8109843/10 * 8

Widerstandsdraht sein, der mit einer Umhüllung umschlossen ist. Eine schaubildlich dargestellte Fühleinrichtung 32 ist an dem oberen Gehäuseteil 14 des Kreisel befestigt und steuert den Betrieb der Vorwärmeinrichtung 30 entsprechend den Temperaturänderungen, die in der Nähe des Kreisels 12 auftreten. Um dies zu erreichen, ist die Fühleinrichtung in einem Regelkreis mit der Vorwärmeinrichtung in herkömmlicher Weise zusammen geschlossen.Be resistance wire that is enclosed with a sheath. A sensing device 32 is shown diagrammatically attached to the upper housing part 14 of the gyro and controls the operation of the preheater 30 accordingly the temperature changes that occur in the vicinity of the top 12. To achieve this, the sensing device is in a control loop with the preheating device closed in a conventional manner.

Mittels der Vorwärmeinrichtung 30 wird während des Betriebs eine vorbestimmte Arbeitstemperatur der Flüssigkeit eingestellt und diese Temperatur wird in einem begrenzten Bereich aufgrund der Sättigungsverhältnisse zwischen der Flüssigkeit und dem Dampf in der Abdeckeinrichtung 10 trotz der Temperaturänderungen an der Außenwandung 20 auf dem gleichen Wert gehalten. Insbesondere bewirken Temperaturschwankungen an der Außenfläche der Wandung 20 entsprechend den Änderungen der Umgebungstemperatur eine gebundene Verdampfungswärme in der Flüssigkeit, die absorbiert oder freigegeben wird, Sobald die Außenfläche der Wandung 20 abkühlt, kondensiert der Dampf in dem Rohr in der kühlen Zone und gibt seine Bildungswärme ab. Die kondensierte Flüssigkeit gelangt durch das Material 26 hin-durch und steigt aufgrund der Kapillarwirkung zu einer wärmeren Stelle an der inneren Oberfläche der Wandung 20. Wenn die Temperatur dann irgendwo an der äußeren Fläche der Wandung 20 ansteigt, tritt der entgegengesetzte Zustand ein, d.h. ein Teil der Flüssigkeit in dem Material 26 in der Nähe der warmen Zone wird verdampft und der Dampf strömt aufgrund des sich ergebenden vergrößerten Drucks in eine Zone niedrigeren Drucks, wodurch er kondensiert und seine Wärmeenergie abgibt. Aufgrund der geschilderten Phasenänderungen der Flüssigkeit herrscht im wesentlichen dieselbe Temperatur, so daß die Temperatur entlang der Abdeckung einschließlich der Innenwandung 18 konstant gehalten wird. DieBy means of the preheating device 30, a predetermined working temperature of the liquid is achieved during operation set and this temperature is set in a limited range due to the saturation ratios between the Liquid and the vapor in the cover device 10 despite the temperature changes on the outer wall 20 on the held the same value. In particular, temperature fluctuations on the outer surface of the wall 20 have a corresponding effect Changes in ambient temperature result in a bound heat of vaporization in the liquid being absorbed or released As soon as the outer surface of the wall 20 cools, the steam condenses in the pipe in the cool zone and gives its heat of education. The condensed liquid passes through the material 26 and rises due to the capillary action to a warmer place on the inner surface of the wall 20. If the temperature then somewhere at the outer surface of the wall 20 increases, the opposite condition occurs, i.e. some of the liquid in the material 26 near the warm zone is evaporated and the steam flows into a zone of lower pressure due to the resulting increased pressure, causing it to condense and its Gives off thermal energy. Due to the phase changes of the liquid described, essentially the same prevails Temperature, so that the temperature along the cover including the inner wall 18 is kept constant. the

10 9 8 4 3/104810 9 8 4 3/1048

Abschirmung 10 stellt somit eine tatsächlich ausführbare Einrichtung dar, mit der die Temperaturgradienten durch Absorption und Weiterleitung in weiten Temperaturbereichen erheblich reduziert sind.Shield 10 thus represents an actually feasible one Device represents with which the temperature gradients by absorption and transmission in wide temperature ranges are significantly reduced.

Da das Ausführungsbeispiel in Fig. 3 cLem in den Fig. 1 und 2 dargestellten ähnlich ist, ist nur ein Teil dieser Abschirmeinrichtung in Fig. 3 wiedergegeben, in der dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Innenwandung 18 und die Außenwandung 20 jeweils mit einer Vielzahl röhrenartiger Ausnehmungen 40 versehen, die durch das aufgebrachte poröse j Material 26 abgedeckt sind. Diese Ausnehmungen stellen für den Flüssigkeitsstrom entlang der Abdeckung in dem erwähnten Wärmeleitungsvorgang Röhren mit einem geringen Leitungswiderstand dar, so daß durch sie die Wirkung des Wärmeumleitungsvorgangs noch vergrößert werden kann.Since the embodiment in Fig. 3 cLem in the 1 and 2, only part of this shielding device is shown in FIG. 3, in which the same Parts are provided with the same reference numerals. In this embodiment, the inner wall 18 and Outer wall 20 is each provided with a plurality of tubular recesses 40, which through the applied porous j Material 26 are covered. These recesses provide for the flow of liquid along the cover in the aforementioned Heat conduction process Tubes with a low conduction resistance, so that the effect of the heat conduction process through them can still be enlarged.

In dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Auflage aus porösem Material 50 an jeder der Innenflächen der Wandungen 18 und 20 aufgebracht, die so dick ist, daß sie den gesamten Raum zwischen den Wandungen ausfüllt. Eine Vielzahl Kanäle 52 ist in dem an jeder der Wandungen angebrachten Material vorgesehen. Das Material 50 schafft auf diese Weise einen größeren Oberflächenbereich für die Strömung der Arbeitsflüssigkeit in flüssigem Zustand aufgrund der Kapillarwirkung, während die Kanäle 52 genauso auch eine Strömung der Flüssigkeit im Dampfzustand erlauben.In the embodiment shown in Fig. 4, there is a pad of porous material 50 on each of the inner surfaces the walls 18 and 20 applied, which is so thick that it fills the entire space between the walls. A plurality of channels 52 are provided in the on each of the walls Material provided. The material 50 in this way creates a larger surface area for the flow of the working fluid in the liquid state due to the capillary action, while the channels 52 also have a flow allow the liquid in the vapor state.

Selbstverständlich sind noch viele anderen Abänderungen möglich, ohne hierdurch den Rahmen der Erfindung bereits zu verlassen. Beispielsweise können die Ausnehmungen 40 und die Kanäle 52 in einer Richtung oder in Richtungen verlaufen, die von den in den Zeichnungen dargestellten abweichen. EbensoMany other modifications are of course possible without thereby already going beyond the scope of the invention leaving. For example, the recesses 40 and the channels 52 can run in one direction or in directions that differ from those shown in the drawings. as well

109843/10 48109843/10 48

kann die Auflage aus porösem Material durch Sinterung pulverisierten Materials an den entsprechenden inneren Flächen der Wandungen ausgebildet sein. Ebenso sind auch noch andere Änderungen im Aufbau und ia der Anordnung der oben beschriebenen Abschirmeinrichtung im Rahmen der beschriebenen Erfindung möglich.can pulverize the pad made of porous material by sintering Material be formed on the corresponding inner surfaces of the walls. So are others too Changes in the structure and in general the arrangement of the shielding device described above within the scope of the invention described possible.

109843/1048109843/1048

Claims

'1. J heat shielding device, characterized by two spaced apart walls (18, 20) forming a chamber, between which a heat-exchanging liquid is accommodated, by a device (30) for setting the working temperature of the liquid, which corresponds to that on the outer surface of the Wall (20) occurring changes in temperature between a liquid and a vapor phase, and by a device (26, 50) for conveying the liquid along the inner surface of at least one of the walls due to the capillary action.

2. Heat shielding device according to claim 1, characterized in that that the walls (18, 20) with each other a cover with a cylindrical part (18a) and with one over form the cylindrical part (18a) gev: oiled part (18b), one wall being the outer wall and the other being the inner wall of the cover.

3. Heat shielding device according to claim 1, characterized in that that the device for setting the working temperature of the liquid is arranged on a wall (20) ¥ orwärmeinrichtung (30) is.

4. Heat shielding device according to claim 1, characterized in that that the device (26, 50) for forwarding the Liquid includes a structure of porous material attached to the inner surface of each of the walls (18, 20).

5. heat shielding device according to claim 4, characterized in that that a plurality of channel-like recesses (40) in the inner surface of the wall (20) of the porous material

109843/1048

is completed,

6. heat from shielding device according to claim 4, characterized in that that the porous material (50) a majority of the Fills the chamber and that a plurality of channels (52) are formed in the porous material.

109843/10 4