DE2449627A1

DE2449627A1 - Heat insulating foil for vacuum chamber wall - is held by slotted tubular anchor clips attached by hooks

Info

Publication number: DE2449627A1
Application number: DE19742449627
Authority: DE
Inventors: Veit Merges
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1974-10-18
Filing date: 1974-10-18
Publication date: 1976-04-22
Also published as: DE2449627C2

Abstract

Insulating foil for use in vacuum chamber has the heat facing side coated with a ceramic layer. Tubular anchor clips (15) are attached to the chamber wall with hooks (19). The foil is held inside the clip (15) by a hook (18) to which also a further anchor clip (15) can be attached. Thus two or several radially spaced insulating foils can be placed in the vacuum chamber. There is no need for welding the edges of the foils since they are located such that an axial overlap occurs. The foil is stretched in a straight line between the hooks on the curved surface of the chamber wall.

Description

Wärmeisolierung aus Metallfolien Die Erfindung betrifft eine für den Betrieb in Vakuum geeignete Wärmeisolierung aus Metallfolien, die einseitig zumindest teilweise entweder keramisch beschichtet oder mit einer Matte aus keramischem Material belegt sind.Thermal insulation from metal foils The invention relates to one for the Operation in vacuum suitable thermal insulation made of metal foils, one-sided at least partially either coated with ceramic or with a mat made of ceramic material are occupied.

Zur thermischen Isolation im Vakuum haben sich, da dort zusätzliche Wärmeverluste infolge Wärmeleitung und Konvektion durch die sonst vorhandene Luft entfallen, dünne Metallfolien als Wärmeschilde eingeführt, die mehr ach hintereinander im Sinne einer thermischen Reihenschaltung angeordnet und jeweils durch nichtmetallische Abstandshalter voneinander getrennt sind, vgl. DT-PS 1 258 201.For thermal insulation in a vacuum, there are additional Heat losses as a result of conduction and convection through the otherwise available air omitted, thin metal foils introduced as heat shields, the more ach arranged one behind the other in the sense of a thermal series connection and are separated from one another by non-metallic spacers, see DT-PS 1 258 201.

Solche als Reflektoren für die auftreffende Wärmestrahlung dienende Metallfolien haben eine Dicke von etwa 10 - 100 sm und bestehen aus Wolfram, Tantal, Molybdän, Titan, Zirkon, Nickel, Kupfer, Aluminium oder Legierungen wie z.B. Edelstahl.Those serving as reflectors for the incident thermal radiation Metal foils have a thickness of about 10 - 100 nm and consist of tungsten, tantalum, Molybdenum, titanium, zirconium, nickel, copper, aluminum or alloys such as stainless steel.

Die Verarbeitung dieser Metallfolien zu Wärmeisolierungen ist bisher in der Weise geschehen, daß der zu schützende Körper direkt oder im Abstand von solchen Metallfolien umwickelt wurde. Hierzu ist an der Heißseite ein Stützrohr erforderlich, auf das die Folien gewickelt werden. Auf diese Weise lassen sich nur relativ kleine Körper isolieren, da die Breiten der Metallfolien aufgrund der zur Verfügung stehenden kertigungsmaschinen begrenzt sind. Zwar lassen sich zur Erzielung größerer Breiten mehrere Metallfolien aneinanderschweissen. Dies erfordert aber Spezialkenntnisse und Spezialmaschinen und ist daher sehr aufwendig, insbesondere unter Be rücksichtigung der Foliendicken von 10 - 100zum. Darüberhinaus ist das Stützrohr kostspielig, da es hohe Warmfestigkeit aufweisen muß. Schließlich ist die Reparatur beschädigter Teile eines Folienwickels unmöglich, selbst größte Wickel müssen als Ganzes ersetzt werden.The processing of these metal foils into thermal insulation is up to now happen in such a way that the body to be protected is directly or at a distance from such metal foils was wrapped. There is a support tube on the hot side for this purpose required on which the foils are wound. That way you just let Insulate relatively small bodies, as the widths of the metal foils are due to the Available manufacturing machines are limited. Although can be used to achieve Weld several metal foils together for larger widths. But this requires Special knowledge and special machines and is therefore very expensive, especially taking into account the film thicknesses of 10 - 100zum. Moreover, that is Support tube expensive because it must have high heat resistance. Finally is it is impossible to repair damaged parts of a foil roll, even the largest of them must be replaced as a whole.

Ein weiteres Problem ist die Aufhängung solcher Wärmeisolierungen an einer Haltevorrichtung.Another problem is the suspension of such thermal insulation on a holding device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus derartigen Metallfolien eine Wärmeisolierung zu schaffen, die ohne Schweißnähte oder andere feste metallische Verbindungen in ihrer Flächenausdehnung beliebig groß ausgeführt werden kann, die ohne Stützrohr auskommt, auch in Teilbereichen reparaturfähig ist und deren Aufhängung so ausgebildet ist, daß keine Wärmebrücken entstehen.The invention is based on the object of such metal foils to create a thermal insulation without any welds or other solid metallic Connections can be made arbitrarily large in their area, the manages without a support tube, can also be repaired in some areas is and their suspension is designed so that no thermal bridges arise.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mehrere, mindestens zwei hintereinander liegende etallolien eine als Teil isolierung dienende Folienlage bilden, daß im Abstand voneinander angeordnete Widerlager teilweise von einer Folienlage umschlungen und von um die Widerlager greifenden Klammern umfaßt sind, und daß mehrere Folienlagen mittels aus den Klammern herausragende Stege der Widerlager an einer Haltevorrichtung und/oder benachbarte Folienlagen derart aufgehängt sind, daß jeweils eine Folienlage mindestens eine benachbarte Folienlage überdeckt.This object is achieved according to the invention in that several, at least two metal foils lying one behind the other, one serving as partial insulation Form film layer that spaced abutments partially from wrapped around a film layer and encompassed by brackets reaching around the abutment are, and that several layers of film by means of the clips protruding from the webs Abutment on a holding device and / or adjacent film layers suspended in this way are that in each case a film layer covers at least one adjacent film layer.

Auf diese Weise entsteht eine großflächige schuppen- oder schürzenartige Wärmeisolierung aus thermisch parallel und in Reihe angeordneten Folienlagen ohne jede Schweißverbindung, deren Größe allein durch die Tragfähigkeit der Haltevorrichtung und die verfügbaren Folienbreiten begrenzt ist. Da die einzelnen Folienlagen gegeneinander versetzt angeordnet sind, ist die gesamte Fläche spaltenfrei. Die Klammern und Widerlager bilden eine Klemmverbindung und sind gleichzeitig die Mittel zur gegenseitigen Befestigung der Folienstreifen und zur Aufhängung der Folienlagen. Wärmebrücken bildende Haltestifte oder Bolzen und ein heißseitiges Stützrohr entfallen daher völlig. Die Wärmeisolierung kann sowohl als ebene als auch als gewölbte Fläche oder Flächenzug ausgebildet werden, so daß jeder Körper unabhängig von seiner Konfiguration allseitig geschützt werden kann.In this way, a large scale or apron-like appearance is created Thermal insulation made of foil layers arranged in parallel and in series without any welded joint, the size of which depends solely on the load-bearing capacity of the holding device and the available film widths are limited. Because the individual layers of film against each other are offset, the entire surface is free of gaps. The brackets and abutments form a clamp connection and are at the same time the means of mutual fastening the film strips and for hanging up the film layers. Holding pins that form thermal bridges or bolts and a support tube on the hot side are therefore completely omitted. The thermal insulation can be designed as a flat as well as a curved surface or flat train, so that every body is protected on all sides regardless of its configuration can.

Die Widerlager sind erfindungsgemäß im Querschnitt ösenförmig ausgebildet und weisen an ihrem freien, aus der Klemmverbindung herausragenden Ende eine Aussparung auf, in die entweder eine Klammer einer unmittelbar benachbarten Folienlage oder ein entsprechend geformter Haken der kaltseitig angeordneten Haltevorrichtung eingreift. Vorzugsweise sind die Widerlager und Klammern in ihrer Längenausdehnung wesentlich schmaler als die Schmalseiten der der Folienlagen ausgebildet.According to the invention, the abutments are eyelet-shaped in cross section and have a recess at their free end protruding from the clamping connection on, in which either a clip of an immediately adjacent film layer or a correspondingly shaped hook of the holding device arranged on the cold side engages. Preferably the abutments are and brackets in their linear expansion formed much narrower than the narrow sides of the film layers.

Als Haltevorrichtung dient vorzugsweise ein aus dünnen Stäben bestehendes auf der Kaltseite angeordnetes Gitterwerk.A holding device consisting of thin rods is preferably used as the holding device Latticework arranged on the cold side.

Die Klammern halten also die zu Lagen zusammengefaßten Folienstreifen jeweils an ihrer kalten Seite ohne jede Unterbrechung der Folienlagen und ohne metallischen Kontakt zu den heißseitig liegenden Folienstreifen. Entsprechendes gilt für die heißseitigen Widerlager. Abgesehen von den relativ kleinen Klemmflächen liegen die Folienlagen lediglich durch ihr Eigengewicht aufeinander, wodurch der Anteil an direkter Wärmeleitung von Folie zu Folie erheblich reduziert ist.The clamps therefore hold the film strips combined into layers each on its cold side without any interruption of the foil layers and without metallic ones Contact with the film strips on the hot side. The same applies to the hot-side abutment. Apart from the relatively small clamping surfaces, the Foil layers on top of each other only by their own weight, whereby the proportion of direct heat conduction from film to film is significantly reduced.

Zwischen den Klemmverbindungen können sich die Folien frei ausdehnen, infolge ihrer unterschiedlichen Temperatur wölben sie sich unterschiedlich auf, so daß der unmittelbare Kontakt zwischen den Folien aufgehoben ist. Darüberhinaus lassen sich solche Wärmeisolierungen einfacher als bisher fertigen. Alle Metallfolien können in der vom Hersteller angelieferten Größe verarbeitet werden, so daß seitliches Beschneiden und damit verbundene größere Naterialverluste entfallen. Unabhängig von der jeweiligen Anwendungsform können die genannten Folienlagen in Längen von mehreren Metern vorgefertigt werden. Für den individuellen Anwendungsfall ist dann lediglich die jeweilige Folienlage auf die gewünschte Länge zu schneiden, der Endfalz zu formen sowie mittels Widerlager und Klammer mit der benachbarten Folienlage zu verbinden. Metallurgisch bedenkliche und mechanisch unsichere Schweißverbindungen entfallen. Durch die Falzung der Folienlagen infolge der über die Widerlager greifenden Klammern wird die mechanische Festigkeit wesentlich erhöht. Stützrohre sind nunmehr überflüssig.The foils can expand freely between the clamp connections, due to their different temperature they bulge differently, so that the direct contact between the foils is eliminated. Furthermore such thermal insulation can be manufactured more easily than before. All metal foils can be processed in the size supplied by the manufacturer, so that lateral There is no need for pruning and the associated larger losses of material. Independent Depending on the application, the mentioned film layers can be in lengths of several meters in advance. For the individual application, then just cut the respective film layer to the desired length, the end fold to be formed and to the adjacent film layer by means of abutments and clamps associate. Metallurgically questionable and mechanically unsafe welded joints omitted. By folding the film layers as a result of the reaching over the abutment Clamps, the mechanical strength is increased significantly. Support tubes are now superfluous.

Diese Bauweise ist also auch für große Dimensionen einsetzbar, ohne ein größeres technisches Risiko einzugehen.This design can also be used for large dimensions, without take a greater technical risk.

Schließlich sind für die Herstellung solcher Folienlagen keinerlei Spezialkenntnisse notwendig, beschädigte Folienlagen können einfach und ohne Spezialwerkzeuge ausgewechselt werden. Die Wärmeisolierung kann nachträglich und örtlich verschieden gestärkt oder geschwächt werden. Wird zur schnelleren Abkühlung mit Schutzgas gearbeitet, so sind die Strömungsgeschwindigkeiten unkritische Parameter, da die Strömungswege maximal die halbe Folienbreite betragen und die Folienlagen nicht starr aufeinandergepreßt sind. Schließlich können die Widerlager am heißseitigen Folienstreifen als hilfsreiche Strukturelemente anderweitig zusätzlich benutzt werden.After all, there are no layers of film for the production of this type of film Special knowledge required, damaged film layers can be removed easily and without special tools be replaced. The thermal insulation can subsequently and locally differ to be strengthened or weakened. If inert gas is used for faster cooling, the flow velocities are uncritical parameters, since the flow paths be a maximum of half the film width and the film layers are not rigidly pressed together are. Finally, the abutments on the hot-side foil strip can be helpful Structural elements can also be used elsewhere.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht einer flächigen Wärmeisolierung gemäß der Erfindung; Figur 2 eine Draufsicht auf die Wärmeisolierung gemäß der Figur 1; Figur 3 eine im vergrößerten Maßstab dargestellte Seitenansicht der Verbindungselemente und Figur 4 eine Draufsicht auf die Verbindungselemente gemäß Figur 3.The invention is described below using an exemplary embodiment. The figures show: FIG. 1 a side view of a flat thermal insulation according to FIG Invention; FIG. 2 shows a plan view of the thermal insulation according to FIG. 1; figure 3 shows a side view of the connecting elements on an enlarged scale and FIG. 4 shows a plan view of the connecting elements according to FIG. 3.

Eine in den Figuren 1 und 2 mit 10 bezeichnete Wärmeisolierung besteht aus schuppenartig übereinander liegenden, mittels einer noch zu beschreibenden Haltevorrichtung fixierten Folienlagen 11, die ihrerseits mindestens zwei Metallfolien 12 und 12' umfassen, vgl. auch Figur 4. Zwischen zwei Metallfolien ist jeweils ein Abstandshalter in Form einer einseitig auf die Folien aufgebrachter keramischen Beschichtung 13 oder eine aus keramischen Materialien bestehende Matte vorgesehen.There is a thermal insulation denoted by 10 in FIGS. 1 and 2 made of scales lying one on top of the other, by means of a holding device to be described below fixed foil layers 11, which in turn contain at least two metal foils 12 and 12 ', see also FIG. 4. A spacer is in each case between two metal foils in the form of a ceramic coating 13 applied to one side of the foils or a mat made of ceramic materials is provided.

Die Folienlagen sind mittels federnder, im Querschnitt etwa c-förmiger Klammern 15, die über ösenförmige, von den Folienlagen umschlungene Widerlager 16 greifen, in Abschnitte A unterteilt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Widerlager auf der Heißseite und die Klammern auf der Kaltseite der Folienlagen liegen. Eine umgekehrte Anordnung ist gleichfalls möglich, jedoch nicht dargestellt.The film layers are resilient, approximately C-shaped in cross-section Brackets 15, which are attached via loop-shaped abutments 16 around which the film layers grab, divided into sections A. The arrangement is made so that the Abutment on the hot side and the brackets on the cold side of the foil layers lie. A reverse arrangement is also possible, but not shown.

Die ösenförmigen Widerlager 16 weisen an ihrem aus der Klemmverbindung herausragenden Ende 17 jeweils eine Aussparung 18 auf, in die entweder eine Klammer 15 der benachbarten Folienlage oder aber ein entsprechend geformter Haken 19 einer Haltevorrichtung 20 eingreifen. Als Haltevorrichtung dient entweder ein die Haken 19 tragendes Gitterwerk aus dünnen Stäben 20, das rechtwinklig zu den Folienlagen angeordnet ist und diese über die Klammern hält oder aber die Haken 19 sind direkt an der Innenwandung eines Behälters 22 angeordnet, der zugleich die Wasserkühlung aufnehmen kann.The eyelet-shaped abutments 16 point out of the clamp connection protruding end 17 each have a recess 18 into which either a bracket 15 of the adjacent film layer or a correspondingly shaped hook 19 one Engage holding device 20. Either a hook serves as a holding device 19 supporting latticework of thin rods 20, which are perpendicular to the foil layers is arranged and this holds over the brackets or the hooks 19 are direct arranged on the inner wall of a container 22, which is also the water cooling can accommodate.

Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, sind die Widerlager 16 und die Klammern 15 in ihrer Längenausdehnung wesentlich schmäler als die Schmalseiten der einzelnen Metallfolien ausgebildet.As can be seen from Figure 3, the abutments 16 and the brackets 15 is much narrower in its length than the narrow sides of the individual Metal foils formed.

Die Wärmeisolierung 10 ist, wie die Fig. 1 und 2 zeigen, innerhalb des Behälters 22 angeordnet. Der zu isolierende Körper ist nicht dargestellt, lediglich der Wärmefluß Q ist durch einen Pfeil versinnbildlicht. Anstelle der gezeigten zwei Folienlagen können selbstverständlich auch drei und mehr Folienlagen in bezug auf den Pfeil Q nebeneinander angeordnet sein, die in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebaut sind und gehalten werden. Alle Folienlagen sind aber mittels der Klemmverbindungen 15,16,17 derart an der Haltevorrichtung aufgehängt, daß sich jeweils benachbarte Folienlagen überlappen, bzw. sind von Lage zu Lage so gegeneinander versetzt, daß keine durchgehenden Spalten entstehen, so wie dies in Figur 1 dargestellt ist. Eine solche Anordnung ist sowohl an gewölbten wie an ebenen Flächen möglich und zwar unabhängig von der Schwerkraftrichtung.The thermal insulation 10 is, as FIGS. 1 and 2 show, inside of the container 22 is arranged. The body to be isolated is not shown, only the heat flux Q is symbolized by an arrow. Instead of Of course, of the two film layers shown, three or more film layers can also be used be juxtaposed with respect to the arrow Q, those described in the above Are constructed and maintained in a manner that is However, all film layers are by means of the Clamp connections 15,16,17 suspended from the holding device in such a way that each Adjacent film layers overlap or are mutually opposite from layer to layer offset so that no continuous gaps arise, as shown in FIG is. Such an arrangement is possible on both curved and flat surfaces regardless of the direction of gravity.

Es lassen sich daher beliebig große Wärmeisolierungen zur Isolierung von Körpern unterschiedlichster Konfiguration erstellen, die völlig frei von metallischen Wärmebrücken sind.Heat insulation of any size can therefore be used for insulation of bodies of various configurations that are completely free of metallic Are thermal bridges.

PatentansprücheClaims

Claims

Claims for thermal insulation suitable for operation in a vacuum made of metal foils that are at least partially coated with ceramic on one side or are covered with a mat made of ceramic material, thereby g e k e n n -z E i c h n e t that several, at least two metal foils lying one behind the other (12, 12 ') form a film layer (11) serving as partial insulation that at a distance mutually arranged abutments (16) partially wrapped by a film layer and by brackets (15) engaging around the abutments (16), and that several Foil layers (11) by means of webs (17) of the abutments protruding from the brackets (16) on a holding device (20, 22) and / or adjacent film layers (11) in this way are suspended that in each case a film layer (11) at least one adjacent film layer covered.

2. Thermal insulation according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the abutments (16) are eyelet-shaped in cross section and a recess at its free end (17) protruding from the clamping connection (18) in which either a clip (15) of an adjacent film layer or a correspondingly shaped hook (19) of the holding device (20, 22) engages.

3. Thermal insulation according to claims 1 and 2, thereby g e k e n n z e i c h n e t that abutment (16) and Brackets (15) in their Longitudinal expansion is much narrower than the narrow sides of the film strips (12) are trained.

4. Thermal insulation according to claims 1 to 3, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the hooks (19) on the inner wall of the thermal insulation receiving container (22) or frame (20) are attached.