DE2540140C2 - Wärmedämmvorrichtung - Google Patents

Wärmedämmvorrichtung

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DE2540140C2
DE2540140C2 DE19752540140 DE2540140A DE2540140C2 DE 2540140 C2 DE2540140 C2 DE 2540140C2 DE 19752540140 DE19752540140 DE 19752540140 DE 2540140 A DE2540140 A DE 2540140A DE 2540140 C2 DE2540140 C2 DE 2540140C2
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DE
Germany
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thermal insulation
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insulation device
strips
high vacuum
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Expired
Application number
DE19752540140
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English (en)
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DE2540140A1 (de
Inventor
Pierre Dipl.-Phys. Dr. 7521 Neuthard Flecher
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
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Priority to FR7619291A priority patent/FR2323973A1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/003—Linings or walls comprising porous bricks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum
    • F16L59/065—Arrangements using an air layer or vacuum using vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/04—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated adapted for treating the charge in vacuum or special atmosphere

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmedämmvorrichtung für einen Hochvakuum-Ofen mit Hitzeschildern, die um den Hochvakuum-Ofen herum angeordnet sind.
Die Wärmedämmung in öfen, insbesondere in Vakuum- oder Hochvakuum-Öfen erfolgte bisher entweder mittels der konventionellen Lösung durch Übereinanderschichtung konzentrischer, sich nicht berührender Schilder, mit oder ohne Abstandshalter oder mittels eines eng spiralförmig gewickelten, dünnen Metallbandes, das im allgemeinen einseitig mit einem hochtemperaturfesten Isolierma'eria! als Abstandshalterung beschichtet ist. Anstelle des Bandes ist auch ein Paket aus einzelnen beschichteten Blechen denkbar.
Die erstgenannte Möglichkeit weist den Nachteil auf, daß durch den benutzten Abstand von Schild zu Schild, die Fläche de Schilder im einzelnen mit deren Zahl immer größer wird und damit die Abschi.mwirkung (Dämmung) kaum noch zunimmt. Weiterhin wird hierdurch der Umfang der Anlage unnötig größer. Die in der Praxis erfahrungsgemäß bevorzugte Obergrenze der Schilderzahl liegt bei vier bis acht Stück.
Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, wurde die oben genannte zweite Lösung verwendet, die bis etwa eine zehnfache Steigerung der Wärmedämmung (sechzig Schilder bei Verwendung von Blechen) demgegenüber erreichte. Der Nachteil dieser Wärmedämmung liegt jedoch, abgesehen von ihren hohen Kosten, bei otr Herstellung der Spirale in der hierzu benötigten ipeziellen Technologie. Größere Abmessungen können U. a. nicht in einem Schritt hergestellt werden. Außerdem führt die verschiedene Ausdehnung von Außen- und Innenlagen bei hohen Temperaturen, z. B. fiber 15000C, zu hoher mechanischer Beanspruchung und zum Bruch der Spirale bzw. des Paketes.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine wirtschaftliche und leistungsstarke Wärmedämmung an öfen, insbesondere an Hochvakuum-Öfen größerer Abmessung, zu erreichen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 beschrieben.
i'.ine Ausgestaltungsform der Erfindung ist im Anspruch 2 wiedergegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand dreier F i g. 1 bis 3 näher erläutert. Die
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen schematisierten Vakuurnöfen, die
F ί g, 2 eine Aufsicht auf die Wärmedämmvorrichtung Und die
Fi g< 3 ein Meßdiagramm.
Die Fig, 1 zeigt einen Ofen 1 mit Gehäuse 2, in dem «in Ultrahochvakuum oder ein Vakuum erzeugt wird. Innerhalb des Ofens 1 ist eine Probe 3 angeordnet, welche mit der Heizung 4 aufgeheizt wird. Zur Erhöhung der Heizwirkung werden Hitzeschilder (die Wärmedämmvorrichtung) 5 um Heizung und Probe zusätzlich angeordnet. Die Hitzeschilder 5 umschließen die Probe 3 und die Heizung 4 bis auf öffnungen für Kabeizuführungen und Pumpanschluß nahezu vollständig.
Die F i g. 2 zeigt eine Aufsicht auf die Probe 3, die Heizung 4 und die Schilder 5. Diese werden im vorliegenden Falle aus einzelnen Schichten von Streifen 6 gebildet, wobei die Spalten einer unten liegenden Schicht durch die Streifen 6 einer darüberliegenden Schicht abgedeckt werden. Zusätzliche Abstandshalterungen zwischen den einzelnen Schildern 5 bzw.
r> Streifen 6 entfallen vollständig. Sie berühren sich nur gegenseitig an Berührungspunkten (nicht näher dargestellt), die sich durch die Unebenheiten an den einzelnen Streifen 6 ergeben. Durch diese relativ geringe Zahl der Berührungspunkte ist der Wärmeleitungseffekt viel geringer als der Strahhmgseffekt und bei hohen Temperaturen beinahe vernachlässigbar.
Die Wicklung bzw. die Dichte der Schilder 5 (fünfzehn Schilder/cm) ist im vorliegenden Falle nicht so hoch wie bei bekannten Anordnungen (sechzig Schilder/cm). Dies ist jedoch ohne Belang, da durch die schwächere thermische Kopplung von Schild zu Schild die Zahl der Schilder auf 'Λ bis '/2 der Zahl der bekannten Anordnungen reduziert werden kann.
Die Herstellung und Anbringung der Schilder 5 ist denkbar einfach. Sie werden übereinandergestapelt, ohne dabei Abstandshalter, Nieten oder ähnliche Mittel zu verwenden. Sie werden aufgestellt oder aufgehängt, wozu ein gemeinsamer Stift 7 verwendet werden kann.
Es wurde experimentell festgestellt, daß mit vierzehn Schildern 5 die Wärmedämmung nur um 50% schlechter ist als die Lösung mit sechzig Schildern nach bekannter Bauart Daraus ergibt sich eine Zahl von zwanzig Schildern, um die gleiche Wärmedämmung zu erhalten. Der physikalische Sachverhalt für die Experimente (die Meßwerte streuen nur um 10% v,vr den berechneten) wird durch die folgende Gleichung 1 gekennzeichnet. Es gilt für die spezifische Wärmeverluste (W/cm2) im Falle von (n— 1) Schildern (n - Anzahl der Schilder)
(T]
Hierbei ist
T* -
1 + (;; - 1) ■ —
7? + - < T1 - Tn) a
■vobei T„ die Temperatur des äußersten Schildes ist. mit
fi η \ε· J
wobei
T-]/T-) das Flächenverhiiltnis von Schild Nr. 1 und 2 und e\/i; das mittlere Emissionsvermögen von Schild 1 bzw. 2 ist, und
a · c ' σ
1 - (1 - a) (I - ε)
wobei
die Strahluiigskonstante σ = 5,675 χ 10-12 W/m2,
α der Absorptionskoeffizient der Kaltwand und
3 4
β der Emissionskoeffizient des letzten Schildes ist, Kurven 8 bis 12, Die Schilder sind frei hängend. Die
und öder Berührungskonstante in W/cm2 χ K, Temperatur 71 (Temperatur des innersten Schildes)
In der Fig,3 sind die Wärmeverluste W/cm2 für beträgt 2340 K, während a'=t,139xlO-'2 und
verschiedene Zahlen η der Schilder 5 in Abhängigkeit a=9,9 χ ΙΟ-13 ist. Die experimentell ermittelten Kurven
der Berührungskonstante b aufgetragen, b hat die 5 stimmen mit den theoretischen in einem Fehlerbereich
Werte 0; Mittelwert von 0 und 0,75; 0,075 und 0,1 für die von 10% maximal überein.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Wärmedämmvorrichtung für einen Hochvakuum-Ofen mit Hitzeschildern, die um den Hochvakuum-Ofen herum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzeschilder (5) aus einzelnen Schichten von Streifen (6) bestehen, wobei die Spalten einer unten liegenden Schicht durch die Streifen (6) der darüberliegenden Schicht abgedeckt sind und die aufeinanderfolgenden Schichten (5) sich nur an punktförmigen Stellen berühren.
2. Wärmedämmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (6) mit Haltestiften (7) fixiert sind.
DE19752540140 1975-09-09 1975-09-09 Wärmedämmvorrichtung Expired DE2540140C2 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752540140 DE2540140C2 (de) 1975-09-09 1975-09-09 Wärmedämmvorrichtung
FR7619291A FR2323973A1 (fr) 1975-09-09 1976-06-24 Dispositif d'isolation contre la chaleur pour un four a vide eleve
GB2755976A GB1544650A (en) 1975-09-09 1976-07-02 Furnace heat shields
CH1074376A CH614769A5 (en) 1975-09-09 1976-08-24 Heat-insulation device on a radiator of an ultra-high-vacuum furnace

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752540140 DE2540140C2 (de) 1975-09-09 1975-09-09 Wärmedämmvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2540140A1 DE2540140A1 (de) 1977-03-17
DE2540140C2 true DE2540140C2 (de) 1982-02-25

Family

ID=5955984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752540140 Expired DE2540140C2 (de) 1975-09-09 1975-09-09 Wärmedämmvorrichtung

Country Status (4)

Country Link
CH (1) CH614769A5 (de)
DE (1) DE2540140C2 (de)
FR (1) FR2323973A1 (de)
GB (1) GB1544650A (de)

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Also Published As

Publication number Publication date
FR2323973A1 (fr) 1977-04-08
GB1544650A (en) 1979-04-25
DE2540140A1 (de) 1977-03-17
FR2323973B1 (de) 1982-05-28
CH614769A5 (en) 1979-12-14

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