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Wärmeisolierung
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Die Erfindung betrifft eine Wärmeisolierung aus mehreren im Abstand
zueinander angeordneten, im wesentlichen parallel verlaufenden Metallfolien mit
wellenförmigen Verformungen.
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Zur thermischen Isolierung von Rohren, Behältern etc., insbesondere
von heißen Medien führenden Teilen in Kernkraftwerken, werden bereits seit einiger
Zeit Reflexionsisolierungen verwendet, die mehrlagig übere nander angeordnete Metallfolien,
vorzugsweise aus nichtrostendem Stahlblech, aufweisen. Zwischen diesen Folien werden
zur Erzeugung des gewünschten Abstandes Distanzhalter eingesetzt. Diese haben jedoch
den Nachteil, daß sie zwischen den einzelnen Reflexionsfolien Wärmebrücken bilden.
Derartige Distanzhalter können auch als Zwischenlagen aus gewelltem Blech ausgebildet
sein. Bei derartigen Ausführungen kommt noch der Nachteil hinzu, daß wegen der Wellung
die Folie im gesamten Bereich einen relativ steilen Winkel gegenüber der Außenfläche
aufweist, so daß die Reflexionseigenschaften einer
derartigen Wellen-Zwischenlage
besonders schlecht sind. Derartige Zwischenlagen haben eigentlich nur noch eine
Distanzhalterfunktion.
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Man hat auch bereits in die Folien mehr oder weniger punktförmige
Prägungen eingebracht, die den Abstand von benachbarten Folien halten sollen. Derartige
Folien haben zwar bessere Reflexionseigenschaften als über die gesamte Fläche gewellte
Zwischenlagen, sie können jedoch die Konvektion der Luft zwischen den Reflexionsschichten
nicht verhindern, wodurch die Isolierwirkung wesentlich beeinträchtigt wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Isolierung der eingangs beschriebenen
Art derart zu verbessern, daß sie gleichzeitig eine hohe Reflexionswirkung und eine
gute Verhinderung der Konvektion zwischen den Schichten ermöglicht. Außerdem soll
die erfindungsgemäße Isolierung besonders leicht auf dem zu isolierenden Bauteil
anzubringen sein.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die wellenförmigen
Verformungen als Linienverformungen ausgebildet sowie im Abstand zueinander angeordnet
sind und je eine erste nach der einen Seite der Folie und eine zweite nach der anderen
Seite der Folie hervorstehende Halbwelle aufweisen, während die Folie im Bereich
zwischen den Verformungen im wesentlichen unverformt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Verformungen an ihren Scheitellinien punkt- oder linienförmig hervorstehende
Prägungen aufweisen. Beim Anliegen dieser Prägungen an der benachbarten Reflexionsschicht
ergeben sich dabei nur sehr kleine Berührungsbereiche, so daß der Wärmeübergang
durch Wärmekontakt zwischen benachbarten Folien weitestgehend herabgesetzt wird.
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Es ist besonders günstig, wenn die Folien in einen Rahmen eingelegt
und in einer senkrecht zu den Verformungen liegenden Richtung in der Folienebene
elastisch zusammengedrückt sind.
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Dann werden nämlich auch bei unterschiedlicher thermischer Ausdehnung
die Ränder der Folien gegen den Rahmen gedrückt und Undichtigkeiten zwischen Folie
und Rahmen vermieden.
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Mit der erfindungsgemäßen Isolierung ist das Aufbringen auf ein zu
isolierendes Bauteil besonders einfach, die Folie kann nämlich auf das zu isolierende
Bauelement unmittelbar mehrlagig aufgewickelt werden. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn die Folien derart auf das zu isolierende Bauelement aufgewickelt sind, daß
die Ränder übereinander gewickelter Lagen gegeneinander versetzt sind.
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Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche und in diesen niedergelegt.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: Fig.
1 eine perspektivische Ansicht eines Teilbereiches einer erfindungsgemäßen Isolierfolie;
Fig. 2 den Querschnitt einer wellenförmigen Verformung der Isolierfolie der Fig.
1 mit Einprägungen; Fig. 3 eine Schnittansicht einer an einer oberen und einer unteren
Nachbarfolie anliegenden Folie mit verschiedenen Prägungen der wellenförmigen Verformung;
Fig.
4 eine Ansicht ähnlich Fig. 3 mit einer Folie, die eine wellenförmige Verformung
verschiedener Höhe aufweist; Fig. 5 eine Schnittansicht eines Isolierrahmens; Fig.
6 eine schematische Seitenansicht der Verbindungsstelle von zwei Isolierrahmen mit
einer den Spalt zwischen zwei benachbarten Rahmen abdeckenden Folie; Fig. 7 eine
Ansicht ähnlich Fig. 6 mit dicht aneinander liegenden Rahmen; Fig. 8 ein Querschnitt
durch ein gemäß der Erfindung isoliertes Bauteil und Fig. 9 ein Längsschnitt durch
eine ein rohrförmiges Bauteil umgebende Isolierung gemäß der Erfindung.
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In Fig. 1 ist eine einzelne Isolierfolie gemäß der Erfindung dargestellt.
Es handelt sich um eine Reflexionsfolie aus einem dünnen Blech, vorzugsweise aus
rostfreiem Stahlblech. Die Folie 1 ist über große Bereiche eben, im Abstand voneinander
weist sie linien- oder bandförmige Verformungen 2 auf, die im Querschnitt die Form
einer Welle mit einer oberhalb und einer unterhalb der Folie liegenden Halbwelle
3 bzw. 4 aufweisen. Die Verformungen 2 laufen über die ganze Breite der Folie 1.
Zwischen den einzelnen Verformungsbändern bleibt die Folie unverformt.
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Zur Erreichung einer mehrlagigen Isolation werden mehrere derartige
Folien 1 in der aus Fig. 5 ersichtlichen Weise aufeinander gelegt. Dabei ist darauf
zu achten, daß die Verformungsbänder der verschiedenen Lagen gegeneinander versetzt
sind.
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Wie aus Fig. 5 ersichtlich, in welcher die Folien in noch zu beschreibender
Weise in einen Rahmen 5 eingelegt sind, stützen sich die Scheitellinien der wellenförmigen
Verformungen jeweils an der benachbarten Isolierfolie ab. Die Verformungen haben
also die Funktion eines Distanzhalters. Gleichzeitig bilden die an den benachbarten
Folien anliegenden Verformungen jedoch auch eine Barriere für die Luft zwischen
den Folien, d.h., die Konvektion zwischen den einzelnen Folienlagen wird durch diese
Barrieren äußerst wirkungsvoll verhindert. Schließlich bleibt die für die Isolation
wesentliche Reflexionswirkung jeder einzelnen Folie dadurch weitgehend erhalten,
daß zwischen den wellenförmigen Verformungsbändern unverformte, in an sich bekannter
Weise als Reflexionsflächen wirkende Flächenbereiche liegen.
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Die erfindungsgemäße Folie übernimmt also auf einmal drei Funktionen,
nämlich Abstandsfixierung, Konvektionsverhinderung und vollwertige Reflexionswirkung.
Bei herkömmlichen Mehrlagenisolationen waren zur Lösung aller drei Aufgaben verschiedene
Teile nötig, oder diese Aufgaben wurden nicht alle gelöst, beispielsweise bei einer
Folie mit Punktprägungen, die die Konvektion nicht verhindern konnte.
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Ein großer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Berührungsflächen zwischen
den benachbarten Folien sehr klein sind, da sich die Folien nur längs der Scheitellinien
der wellenförmigen Verformungen berühren. Um diese Berührungsflächen noch kleiner
zu halten, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß
die Verformungen längs der Scheitellinien Prägungen 6 aufweisen, die entweder punktförmig
(Fig. 3, oberer Teil) oder linienförmig (Fig. 3, unterer Teil) ausgebildet sein
können.
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Durch diese Prägungen wird die Wärmeübergangsfläche zwischen benachbarten
Folienlagen noch einmal erheblich herabgesetzt.
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Gemäß einer weiteren, in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform können
die wellenförmigen Verformungen in ihrer Längsausdehnung unterschiedliche Höhen
aufweisen, insbesondere periodisch zu-und abnehmende Höhen. Dadurch liegen die Scheitel
der wellenförmigen Verformung nicht über ihre gesamte Länge an den benachbarten
Folien an, sondern nur an den Stellen maximaler Höhe.
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Obwohl dadurch die Wärmekonvektion kaum erhöht wird, insbesondere
wenn die Änderungen der Scheitelhöhe sehr gering sind, ergibt sich dabei doch eine
beträchtliche Reduzierung der Wärmeübergangsfläche zwischen benachbarten Folienlagen.
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Die Folien können in verschiedener Weise an dem zu isolierenden Bauelement
befestigt werden. In Fig. 5 ist dargestellt, daß die Folien in einen festen Rahmen
5 eingelegt werden. Infolge der wellenförmigen Verformungen lassen sich dabei die
Folien quer zur Längsausdehnung der Verformungen elastisch zusammenschieben.
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Wenn man sie derart zusammengeschoben in den Rahmen einlegt, liegen
sie mit ihren Rändern elastisch am Rahmen an. Bei Änderung der Längenausdehnung
entweder der Folien oder des Rahmens infolge von Temperaturänderungen folgen die
Ränder der Folie demRahmen, so daß Zwischenräume zwischen Folie und Rahmen, die
die Wärmeisolation erheblich beeinträchtigen würden, zuverlässig vermieden werden.
Die Rahmen 5 sind vorzugsweise stufenförmig ausgebildet, wie in Fig. 5 dargestellt.
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Zur Herstellung einer durchgehenden Isolationsfläche, werden mehrere
Rahmen derart aneinander gereiht, daß die stufenförmigen Rahmenteile aufeinander
liegen und dadurch die Stoßstelle abdecken, wie sich dies beispielsweise aus Fig.
7 ergibt.
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Um zu verhindern, daß die Stoßstellen zwischen benachbarten Rahmen
infolge verschiedener Ausdehnungen etc. einen Spalt zwischen sich freilassen, der
wiederum zu einer Verschlechterung
der Wärmeisolation führen würde,
sind gemäß der Erfindung zwischen benachbarten Rahmenteilen Folien 7 eingelegt,
deren eines Ende 7a an einem Rahmenteil 5' und deren anderes Ende 7b am anderen
Rahmenteil 5 befestigt ist, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Diese Folien überbrücken
einen etwaigen Spalt zwischen den Rahmen 5' und 5. Wenn sich die beiden Rahmen,
beispielsweise bei erhöhter Temperatur, zusammenschieben, wird der Spalt geschlossen
und die Folie 7 legt sich parallel zum Rahmen zwischen die Rahmenflächen. Damit
wird der Spalt zwischen den Rahmen 5 und 5' unabhängig von seiner Breite abgedeckt
und thermisch isoliert.
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Neben dem Einlegen der erindungsgemäßen Folie in Rahmen ist es aufgrund
des Dreifunktionen-Aufbaues der erfindungsgemäßen Folie auch möglich, diese unmittelbar
auf ein zu isolierendes Bauteil mehrlagig aufzuwickeln. In Fig. 8 ist dargestellt,
wie eine erfindungsgemäße Folie 1 in vielen Lagen um ein rohrförmiges Bauteil 8
gewickelt ist. Dies bedeutet einen wesentlichen Fortschritt gegenüber bisher bekannten
Isolationsfolien, da eine Vorfertigung passender Isolationseinheiten nicht mehr
nötig ist.
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Die Folie kann vielmehr an Ort und Stelle in jeder gewünschten Form
und Größe auf den zu isolierenden Bauteil aufgebracht werden. Dabei ist es vorteilhaft,
die Lagen derart übereinanderzuwickeln, daß die Stoßstellen 9 der verschiedenen
Lagen gegeneinander versetzt sind. Dadurch wird sichergestellt, daß auch längs der
Stoßstellen keine Verminderung der thermischen Isolation auftritt.
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L e e r s e i t e