DE2406604A1

DE2406604A1 - Waermeisolierender bauteil

Info

Publication number: DE2406604A1
Application number: DE19742406604
Authority: DE
Inventors: Andre Barriere; Pierre Rouge
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1973-02-15
Filing date: 1974-02-12
Publication date: 1974-08-29
Also published as: DE2406604C2; FR2217628B1; ES423152A1; GB1447563A; FR2217628A1; JPS5740399B2; US3958714A; IT1004963B; JPS49113092A

Description

PATENTANWALT
DR. HANÖ ULRICH MAY 2406604

D 8 MÜNCHEN 2, OTTOSTRASSE 1a

TELEGRAMME: MAYPATENT MÜNCHEN

TELEFON CO811D 5936S2

CP 476/1252 München,, 1~i, Fsb, 13

B 4755.3MB Dr.M/ke

Comissariat ä I³Energie Atornique, Paris/Frankreich

VJärmeisolierender Bauteil

Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Wärmeisclation, die in unmittelbare Berührung mit wärmeübertragenden Fluids kommt, welche beispielsweise in Kernreaktorbehältern \mä Behältern der chemischen Industrie verwendet werden.

Die Erfindung bezweckt einen wärmeisolierenden Bauteil, der aus übereinanderliegenden Schichten aufgebaut und verhältnismäßig dicht ist» um das Eindringen von Wärrueübertragungsfluiden,, besonders flüssigen Metallen, und das Entstehen einer Wärmebrücke zwischen den schichten zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen wärmeisolierenden Bauteils der Stapel von incdularen Bauelementen aus Metall in dachziegelartiger Überdeckung, wobei jeder der Stapel durch eine einzige;, durch ihn hindurchreichende Befestigungsvorrichtung zusammengehalten ist, aufweist. Die Stapel können in ebenen oder gewölbten Schichten oder auch als rechte Winkel entsprechend dem

Profil der \tfand des Behälters angeordnet sein_s an der die modularen Elemente montiert sind.

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Gemäß einer bevorsugten Ausführungsform der Erfindung weist jedes der modularen Elemente folgende Merkmale auf:

- einen dichten Raum, der in zwei gleiche Abteilungen in Form rechtwinkeliger Flachprisruen unterteilt ist, die an ihren gemeinsamen Innenflächen miteinander in Verbindung stehen;

~ überdeckende Randleisten, die von den in ein und derselben Diagonale gegeneinander versetzten Abteilungen gebildet werden;

- einen zwischen den großen Auflageflächen gleicher Abmessungen des Raumes befestigten Abstandshalter und

- einen Füllkörper in jeder der Abteilungen.

Die aus den modularen Elementen mit versetzten überdeckenden Rand= leisten gebildeten stapel zeigen miteinander eine Umlenkwirkung, welche die gewünschte Abdichtung bewirkt und das Bindringen von VJärmeübertragungsf luid begrenzt.

Damit die Verbindungen zwischen modularen Elementen hergestellt werden können, die in der gleichen Höhe an einer V.'and angeordnet sind, sind als Abwandlung der erwähnten Ausführungsform modulare Elemente als sogenannte "Schlüsselelemente" ausgebildet, welche den Einbau und Ausbau erleichtern und jeweils folgende Merkmale aufweisen;

~ einen dichten Raum, der in zwei ungleiche Abteilungen in Form rechtwinkeliger Flachprismen unterteilt ist, die an ihren gemeinsamen Innenflächen miteinander in Verbindung stehen;

- überdeckende Randleisten» die von den Abteilungen gebildet und hinsichtlich des gemeinsamen Schnittpunktes der jeweiligen

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Diagonalen zentriert sind; ? A 0 6 6 0

- einen Abstandshalter, der zwischen den großen Auflageflächen

von ungleichen Abmessungen des Raumes befestigt ist,-und » eine Füllkörperstruktur in jeder der Abteilungen.

Die dieser Abwandlung entsprechenden moäulaven Elemente bilden so Verbindungselemente zwischen den modularen Elementen, deren Randleisten in der gleichen Richtung versetzt sind» und zwar in gleicher Höhe und mit gleichen Abständen beiderseits des Abstandhalters jedes der Elemente mit zentrierten Randleisten. Sie finden eine besonder vorteilhafte Verwendung bei teilweisem Ein«- oder Ausbau der Wärmeisolation.

Die beiden oben beschriebenen Ausführungsformen können abgewandelte Seitenflächen aufweisen, um sich bestimmten Punkten der Wärme= isolationsstruktur anzupassen _t beispielsweise an Wandecken» Lei«-- tungsabzweigungen usw.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsfcrmen ist zwischen den Seitenflächen der Räume der modularen Elemente genügend Spiel vorgesehen um ihre freie Ausdehnung zu ermöglichen*

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für jeden Stapel von modularen Elementen eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen, welche eine Zugstange aufweist, die durch den Abstandshalter jedes Raumes geht und mit einer Druckscheibe zusammenwirkt, um den Stapel zu halten und mit einem genügenden Druck zwischen den Auflageflächen der modularen Elemente zusammenzudrücken und so das Eindringen von Fluid su begrenzen.

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In jedem Raum sind die Füllkörperstrukturen vorzugsweise aus Metall und genügend starr sowie möglichst gering wärmeleitend ausgebildet. Es kommen dafür mehrere Typen von Einbauten in Frage, z.B. gefaltete, waffel- oder wabenförmige Strukturen, dünne Rohre oder auch gepresste Pulver. Die Füllkörper einbauten sind durch eine Zwischenwand getrennt, die nicht unbedingt fest mit der Raumbegrenzung verbunden ist.

Zur Herstellung eines modularen Elements werden erfindungsgemäß die Metallabteilungen jedes dichten Raumes miteinander verschweißt, und ein Abstandsring, der durch den momentanen Drehmittelpunkt des Raumes senkrecht zu den Auflageflächen geht, wird unter Erzeugung eines Vakuums im Inneren jedes Raums an den Auflageflächen mittels eines Elektronenstrahls angeschweißt, so daß anschließend im modularen Element ein Vakuum herrscht.

Die folgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines modularen Elements der erfindungsgemäßen ¥ärmeisolationj

Fig. 2 einen Schnitt durch einen geraden Stapel von modularen Elementen;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen gekrümmten Stapel von modularen Elementen;

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Pig. 4 einen Schnitt durcn einen Winkelstapel von modularen Elementen;

Fig. 5 im Schnitt Einzelheiten der Befestigung eines Stapels.

Fig. 1 zeigt ein erfindimgsgemäßes modulares Element, das einen dichten Raum 1 aufweist, der in zwei gleiche Abteilungen 1a und 1b in Forin rechtwinkeliger Flachprismen unterteilt ist. Diese Abteilungen sind in Richtung einer den großen Auflageflächen bei 2a und 2b des Raumes 1 gemeinsamen Diagonale verschoben, so daß der Raum 1 überdeckende Randleisten 3a und 3b von gleicher Breite bildet, welche ebenfalls versetzt sind, wie Fig. 1 zeigt.

Der dichte Raum 1 hat eine sehr geringe Höhe im Verhältnis zur Oberfläche seiner Auflageflächen 2a, 2b, nämlich die Summe seiner kleinen Seitenflächen 4a und 4b.

Die Abteilungen 1a und 1b sind so aufgebaut, daß sie durch die gemeinsamen Abschnitte ihrer Innenflächen miteinander in Verbindung stehen. Die Füllkörperstrukturen 5a und 5b sind genügend starr und sowenig leitend wie möglich gewählt; Sie werden aus gefaltetem oder waffeiförmig oder wabenförmig ausgebildetem Metall oder aus dünnen Rohren oder auch aus gepresstem Pulver erhalten. In Fig. 1 bestehen sie aus einem dünnen Blech» das aiit beiderseits aus seiner Ebene vorspringenden Buckeln bzw, Vertiefungen 5c von gleicher Höhe geprägt ist. Die Füllkörperstrukturen der jeweiligen Abteilungen sind durch eine freie Zwischenschicht 6 getrennt.

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Ein Abstandsring 8 ist senkrecht zu den großen Auflageflächen 2a, 2b befestigt» so daß seine Achse durch den momentanen Drehmittelpunkt des Raumes 1 geht.

Gemäß dein arfindungsgemäßen Verfahren wird der Raum 1 evakuiert gehalten und der Abstandsring 8 durch einen Elektronenstrahl angeschweißt, so daß im fertigen Baivte.il das Vakuum erhalten bleibt. Durch dieses Verfahren verhindert man jeden Wärmeaustausch durch Konvektion im Inneren des das modulare Element bildenden Raumes 1.

Die überdeckenden versetzten Sandleisten 3a, 3b jedes dichten Raumes 1 ermöglichen eine geometrische schuppenartige Überdeckung (Fig. 2 bis 4) der Stapel des wärmeisolierenden Bauteils.

Um den Einbau und Ausbau dieses Bauteils zu erleichtern, sind erfindungsgemäß auch inodulare Verbindungselemente oder -räume 10, sogenannte "Schlüsselelemente'⁵ vorgesehen (S. Fig. 2 und 3).

Ein solcher dichter Raum 10 ist in zwei ungleiche Abteilungen 10 a und 10b in Form eines rechtwinkeligen Flachprismas unterteilt, die bezüglich des Schnittpunktes der Diagonalen der (ungleichen) großen Auflageflächen 11a und 11b zentriert sind, durch den der momentane Drehmittelpunkt des Raumes 10 geht, so daß der Umfang des Raums 10 überdeckende Randleisten 12a von gleichen Breiten aufweist. Der Raum 10 ist im übrigen hinsichtlich seiner Konstruktion und Füllstrukturen wie der Raum 1 ausgebildet.

Es sei bemerkt, daß die Randleisten 3a, 3b und 12a der Räume 1 und 10 alle die gleiche Breite haben, damit entweder modulare

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Elemente 1 mit versetzten Randleisten oder modulare Elemente 10 mit zentrierten Randleisten schuppenförmig ineinander gesetzt werden können.

Fig. 2 zeigt einen Stapel von modularen Elementen 1 mit versetzten Randleisten 3a» 3b, die an einer Behältermauer 13 in gerader Linie angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt den gleichen Stapel in gewölbter Anordnung. In beiden Figuren kommen die "Schlüsselelemente" 10 Kit ihren zentrierten Abdeckungen 12a auf die versetzten Randleisten 3b der modularen Elemente 1 zu liegen»

Die Stapel von modularen Elementen der beiden Typen sind durch eine Zugstange 15 geführt, welche durch die Abstandsringe 8 verläuft (s. auch Fig. 5).

Wenn der Stapel einen Winkel bilden soll, wo zv/ei Mauern I3a„ 13b des Behälters aneinander stoßen, muß man die in Fig. 4 gezeigte Anordnung wählen. In diesem Fall sind die Seiten der Räume abgewandelt, um ein stufenförmiges Ineinanderschachteln zu ermöglichen und Abdeckungen 18a und 18b zu bilden, welchsdie gleiche Rolle Wie die Randleisten 3a, 3b und 12a spielen.

Fig. 5 zeigt in Einzelheiten ein Beispiel eines zusammengebauten wärmeisolierenden Bauteils. Durch die modulare Konstruktion der Räume 1 (oder 10) sind die Abstandsringe 8 in ein und derselben Achse ausgerichtet, so daß die Montage und Befestigung der Stapel mittels einer einzigen, durch diese Abstandsringe gehenden Zug-

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stange 15 erfolgt. Die Zugstange 15 ist an einer Seite in der Wand 13 des zu isolierenden Behälters verankert und wirkt an ihrem anderen Ende mit einer geeigneten Befestigungsvorrichtung, z.B. einer Mutter 19, zusammen, um den Presskopf 16 auf den Stapel zu drücken. Die Abmessungen des Presskopfes 16 sind gleich denen oder kleiner als die einer großen Auflagefläche. Der Presskopf kann aus einem dicken Blech oder als Kreuzstrebe usw. hergestellt sein.

In allen Fällen der Figuren werden Dimensionsveränderungen des wärmeisolierenden Bauteils unter der Wirkung von Wärmespannungen (Ausdehnung und Verformung der Räume 1 oder 10) durch die zwischen den Stapeln vorgesehenen Spielräume 20 kompensiert.

Die Form der rnodularen Elemente oder Räume 1 (oder 10) ist nicht in besonderer Weise begrenzt, sondern die Erfindung umfaßt auch alle anderen geometrischen Formen der großen" Auflageflächen _t nämlich dreieckig, hexagonal, quadratisch, oktagonal usw.

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Claims

Patentansprüche

1.) Wärmeisolierender Bauteil gekennzeichnet durch Stapel von modularen Metallelementen (1,10) mit schuppenartigen überdeckungen, wobei jeder der Stapel mittels einer einzigen, durch ihn hindurch reichenden Befestigungsvorrichtung (15) zusammengehalten ist.

2. Wärmeisolierender Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der modularen Elemente (1) folgende Merkmale aufweist:

a) einen dichten Raum, der in zwei gleiche Abteilungen (1a, 1b) in Form rechteckiger Flachprismen, die an ihren gemeinsamen Innenflächen miteinander in Verbindung stehen, aufgeteilt ist;

b) überdeckende Randleisten (3a, 3b), die von den in Richtung ein und derselben Diagonale versetzten Abteilungen (la, 1b) gebildet sind;

c) einen Abstandshalter (8) der »wischen den großen Auflage» flächen (2a, 2b) von gleichen Abmessungen des Raumes (1) befestigt ist, und

d) eine FUllkörperstruktur (5a, 5b) in jeder der Abteilungen (1a, 1b).

3. Wärmeisolierender Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jedes der modularen Elemente (10) folgende Merkmale aufweist:

a) einen dichten Raum, der in zwei ungleiche Abteilungen (iOa, 1Ob) in Form rechteckiger Flachprismen unterteilt ist, die

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mit ihren gemeinsameil Ιϊΐ/xenfläciifcn in Verbindung stehen;

b) überdeckende Randleisten (12a), die von den im gemeinsamen Schnittpunkt ihrer jeweiligen Diagonalen zentrierten Abteilungen (10a, 1Ob) gebildet sindj

c) einen Abstandshalter (8), der zwischen den großen Auflageflächen (12a) von ungleichen Abmessungen des Raumes (10) befestigt ist, und

d) eine Füllkörperstruktur (5a, 5b) in jeder der beiden Abteilungen (10a, 1Ob).

4. Wärmeisolierender Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die modularen Elemente (10) mit zentrierten Randleisten (12a) Verbindungselemente sind, welche, die Verbindung zwischen den modularen Elementen (1) mit in der gleichen Richtung in einer Höhe versetzten Randleisten (2a, 2b) herstellen, wobei diese Randleisten sich in ein und derselben Höhe in gleichen Abständen von dem Abstandshalter (8) jedes der Elemente (10) mit zentrierten Randleisten (12a) befinden,

5. Wärmeisolierender Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungsvorrichtung jedes Stapels von modularen Elementen (1, 10) eine durch den Abstandshalter (8) eines jeden Raumes (1, 10) gehende Zugstange (15) und einen damit zusammenwirkenden Presskopf (16) aufweist, um den Stapel zusammenzuhalten und einen genügenden Berührungsdruck zwischen den Auflageflächen (2a, 2b bzw. 11a, 11b) der modularen Elemente zu gewährleisten.

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6. Wärmeisolierender Bauteil nach zineni der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet „ daß die Fttllkörperstrukturen (5a, 5b) jedes Raumes (1, 10) innen durch eine Zwischenschicht (6) getrennt sind.

7. Wärmeisolierender Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Raum (1, 10) evakiiiert ist.

8. Verfahren sur Herstellung eines wärmeisolierenden Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Abteilungen (1, Ib bzw. 10a, 10b) ,jedes dichten Raumes (1, 10) durch schweißen zusammengebaut werden, ein rohrförmiger Abstandshalter (8)_p der durch den momentanen Drehmittelpunkt des Raumes (i _s 10) senkrecht zu dessen Auflageflächen (2a, 2b bzw. 11a, 11b) desselben geht, eingesetzt und während im Inneren des Raumes (1, 10) ein auch später aufrecht erhaltenes Vakuum hergestellt wird, der Abstandsring (8) an den Auflageflächen (2a, 2b bzw. 10a, 10b) durch Elektronenstrahl angeschweißt wird.

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