DE4018970A1 - Zur uebertragung von druckkraeften geeignete vakuumwaermeisolierung, insbesondere fuer waermespeicher von kratfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine zur Übertragung von Druckkräften geeignete Vakuumwärmeisolierung, insbe­ sondere für Wärmespeicher von Kraftfahrzeugen, mit einem evakuierten Isolierbereich, sowie mit einer im Isolierbereich angeordneten tragfähigen Abstützung aus porenbildendem Isoliermaterial.

Wegen der hohen Anforderungen hinsichtlich Kosten, Gewicht, Volumen und Effizienz, die an die Wärmeiso­ lierung von Wärmespeichern gestellt werden, die zum Einsatz in Kraftfahrzeugen bestimmt sind, wird die Erfindung am Beispiel solcher Wärmespeicher erläu­ tert, ohne daß ihre Anwendung auf diesen Einsatzzweck beschränkt ist.

Diese hohen Anforderungen verursachen eine Reihe von Problemen. Wegen der geforderten hohen Effizienz, in diesem Fall bezüglich der tolerierbaren Wärmever­ luste, kommen nur Vakuumisolierungen in Frage. Wegen der beengten Raumverhältnisse in modernen Kraftfahr­ zeugen, die nicht zuletzt wegen der steigenden For­ derungen hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Abgas­ emission erzwungen wird, sollen solche Wärmespeicher möglichst klein und leicht sein, sowie von beliebiger Außenform, damit sie in beengten Zwischenräumen un­ tergebracht werden können.

Die konventionelle Isoliertechnik kennt zwei Arten von Vakuumisolierungen, nämlich die Hochvakuumisolie­ rung, abgeleitet von dem seit etwa 100 Jahren bekann­ ten Dewar-Gefäß, und die mikroporöse Isolierung. Dabei wird die Unterbindung des Wärmeflusses über die drei wesentlichen Fließwege - Gaskonvektion, Wärme­ strahlung und Wärmeleitung der Gase - auf unter­ schiedliche Weise angegangen, obwohl der äußere Auf­ bau derselbe ist: der Wärmespeicher ist von einem doppelwandigen, von einem Innen- und einem Außenbe­ hälter gebildeten Isoliergefäß umschlossen, das her­ metisch verschlossen ist und ein Vakuum lange Zeit aufrechterhalten kann.

Unter Hochvakuumisolierung wird eine Wärmeisolierung verstanden, bei der der Gasdruck im Isolierbereich kleiner ist als 10^-3 mbar und im geamten Isolierbe­ reich Vorrichtungen zur Reflexion von Wärmestrahlung angeordnet sind.

Bei der Hochvakuumisolierung werden Wärmeleitung und Gaskonvektion dadurch unterbunden, daß der Raum weit­ gehend gasfrei evakuiert wird und Maßnahmen getroffen werden, die Gasfreiheit über längere Zeit, etwa über 10 Jahre, aufrechtzuerhalten, wozu beispielsweise Getter eingesetzt werden können.

Bei Hochvakuumisolierung variiert der Druck zwischen 10^-7 bis 10^-3 mbar, womit die freien Weglängen der Gasmoleküle 10 m bis 1 mm betragen. Unterhalb 10^-3 mbar kann somit die charakteristische Länge im Isolierraum von 1 mm, die an der Grenze des herstellungstechnisch machbaren liegt, für die Unter­ bindung der Wärmeleitung der Gase unterschritten werden. Die Gaskonvektion ist durch die niedrige Massendichte ausgeschaltet.

Die Wärmestrahlung wird beispielsweise durch Be­ schichtung der Wände des Isolierraums mit reflektie­ renden Materialien, wie Aluminium, Kupfer oder Sil­ ber, behindert. Diese Maßnahmen sind zeit- und kostenintensiv. Das Ergebnis ist eine hochintensive Wärmeisolierung mit minimalem Raumbedarf, weil die Isolierwirkung nicht von der Dicke des Spaltes, d. h. dem Wandabstand zwischen Innen- und Außenbehälter, abhängt. Es muß lediglich die Berührung der Wände ausgeschlossen sein. Das Gewicht der Isolierung be­ steht nur aus dem Gewicht des Außenbehälters.

Im Falle von Isoliergefäßen mit gewölbtem Mantel, insbesondere bei kreiszylindrischen Isoliergefäßen, werden die Kräfte aus dem Druckunterschied zwischen Vakuumraum und Umgebung durch Druckspannungen im Außenbehälter aufgenommen, wobei die Wand eine Si­ cherheit gegen Ausknicken braucht. Diese Sicherheit kann über der Wölbung folgende, z. B. kreiszylindri­ sche Sicken erreicht werden, so daß ein formstabiler und leichter Außenbehälter entsteht.

Bei anderen Gefäßformen, insbesondere mit ebenen Flächen, ist die Verwendung der Hochvakuumisolierung wegen der Kosten, des Raumbedarfs und des Gewichts der Abstützung des Vakuumdrucks bisher selten angewandt worden.

Die mikroporöse Vakuumisolierung besteht aus festen Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Das Material ist räumlich so verteilt, daß es von einem System evakuierbarer kleiner Poren, sog. Mikroporen, durchsetzt ist. Im wesentlichen handelt es sich um Fasern, Pulver und Schäume. Wegen der weiten Ver­ breitung der Glasfaserisolierunng wird diese zur weiteren Erläuterung herangezogen.

Die Porengröße wird vom Durchmesser der Fasern und deren Abstand bestimmt. Der Faserabstand kann ersatz­ weise durch Wiegen über die Ermittlung des zugehöri­ gen Raumgewichts, kurz Dichte genannt, leicht be­ stimmt werden. Anstelle der kaum direkt meßbaren Porengröße werden deshalb stellvertretend Raumgewicht und Faserdurchmesser angegeben.

Gängigster Faserdurchmesser ist ca. 5 Mikrometer. Minimale Wärmeleitfähigkeit bei einem Druck von 1 mbar stellt sich bei einer Dichte von 200 bis 300 g/l ein. Wird bei diesem Druck die Dichte erhöht, dann steigt die Wärmeleitfähigkeit der Isolierung, weil die Wärmeleitung durch die Fasern zunimmt. Wird bei diesem Druck die Dichte reduziert, steigt die Wärmeleitfähigkeit der Isolierung ebenfalls, weil die Wärmeleitung durch die Gase zunimmt. Hieraus kann geschlossen werden, daß bei diesen Werten für Faser­ durchmesser und Dichte die charakteristische Poren­ größe gerade kleiner ist als die freie Weglänge der Gasmoleküle, die beim Druck von 1 mbar ca. 1 Mikrome­ ter beträgt.

Um den Wärmetransport durch zusammenstoßende Gasmole­ küle zu mindern, muß die Bedingung erfüllt sein "Porengröße < freie Weglänge". Außerdem muß die Kon­ vektion der Gasmoleküle unterbunden sein, was eben­ falls durch die Glasfasern bewirkt wird.

Hält man andererseits die Dichte beispielsweise bei 250 g/l konstant und senkt den Druck unter 1 mb, so wird der Wärmedurchgang spätestens beim Erreichen des Hochvakuumbereichs (10^-3 mb) nicht mehr weiter ab­ sinken und auf einem im Vergleich zur Hochvakuumiso­ lierung hohen Niveau verweilen. Dieser Betrag ent­ spricht der Festkörperwärmeleitung der Glasfaser und ist umso geringer, je dicker die Isolierschicht ist.

Deshalb muß die Dicke der Isolierschicht eine der gewünschten Wärmedämmung entsprechende Stärke aufwei­ sen und wegen der hohen Dichte, die erforderlich ist, um die Poren ausreichend klein zu machen, ergibt sich der hohe Volumen- und Gewichtsbedarf mikroporöser Isolierungen. Auch die Kosten des Isoliermaterials werden dadurch bestimmt.

Die Wärmestrahlung wird bei mikroporöser Glasfaser­ isolierung durch die Fasern behindert. Diese Wirkung kann durch Verwendung entsprechend gefärbter Fasern erhöht werden.

Hinsichtlich Effizienz, Volumen und Gewicht ist die Hochvakuumisolierung der mikroporösen Isolierung weit überlegen. Hinsichtlich des Kostenvergleichs ist unter Experten keine einhellige Meinung festzustel­ len. Hinsichtlich der Formgebung des zu isolierenden Gegenstands hat die mikroporöse Isolierung den klaren Vorteil der Eignung für beliebige Formen des Isolier­ gefäßes, auch für solche mit ebenen Behälterwänden, weil sie Druckkräfte übertragen kann.

Schritte zur Kombination der Vorteile beider Isolie­ rungsarten sind beispielsweise der DE-OS 37 25 167 zu entnehmen. Dort wird die Wärmeisolation aufgeteilt in Stützkörper mit mikroporöser Wärmeisolierung und Zwischenräume mit Hochvakuumisolierung, so daß der Isolierbereich in einander abwechselnde Bereiche unterteilt ist, in denen jeweils die eine oder die andere der beiden konventionellen, vorstehend erläu­ terten Wärmeisolierungen angewandt wird, nämlich die Hochvakuumisolierung und die mikroporöse Isolierung.

Man könnte versuchen, die Menge des eingesetzten tragfähigen Isoliermaterials an die Belastung anzupassen. Der Aufwand für Herstellung und Montage der von einander getrennten Stützkörper macht es unmöglich, ausreichend kleine Stützabstände zu errei­ chen, um ohne Verstärkung der Wände des Isolierge­ fäßes die mechanische Belastungsgrenze des Isolierma­ terials zu nutzen. Deshalb sind Wärmeleitung, Volumen und Gewicht bei der praktischen Anwendung höher als theoretisch möglich. Die praktische Erprobung hat deshalb den Erwartungen nicht voll entsprochen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeisolierung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie bei hoher Effizienz der Wärmedämmung und bei niedrigem Bedarf an Volumen und Gewicht die Fähigkeit hat, Druckkräfte zu übertragen und daß sie mit einem minimalen Kostenaufwand für Material, Montage und Evakuierung realisierbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß tragfähiges, Porenbildendes Isoliermate­ rial im Isolierbereich zumindest in den Bereichen mit Abstützungsbedarf durchgehend angeordnet ist, daß die Massendichte des Isoliermaterials so weit abgesenkt ist, daß die Tragfähigkeit gerade noch für die Auf­ nahme der zu übertragenden Druckkräfte ausreicht, und daß der Gasdruck entsprechend der geforderten Iso­ lierwirkung abgesenkt ist, wobei vorzugsweise das Vakuum im evakuierten Isolierbereich ein Hochvakuum ist und wobei im gesamten Isolierbereich Einrichtun­ gen zur Dämmung der Wärmestrahlung angeordnet sind. Das Vakuum wird zweckmäßigerweise so gewählt, daß der prognostizierte Gasdruck am Ende der geplanten Nut­ zungsdauer der Wärmeisolierung kleiner ist als 10^-3 mbar.

Da die Tragfähigkeit der beispielsweise erläuterten Glasfaserisolierung bei 250 g/l Dichte ca. 10 bar beträgt, genügt bei einer Abstützung des vollen Vakuumdrucks ebener Wände bereits eine Dichte von 25 g/l und bei Absicherung eines kreiszylindrischen Gefäßes gegen Einknicken bei Annahme eines Stütz­ druckes von 0,5 bar bereits eine Dichte von 12,5 g/l.

Entsprechend der niedrigen Massendichte ist die Fest­ körperwärmeleitung der Fasern gering, so daß die Isolierdicke an die fertigungstechnisch geringstmög­ liche, wirtschaftlich realisierbare Dicke des Iso­ lierbereichs angenähert werden kann und ca. 5 mm beträgt. Dies stellt einen beachtlichen Vorteil ge­ genüber der konventionellen Glasfaserisolierung flachwandiger Gefäße dar, deren Dicke mindestens 15 mm betragen muß, um eine vergleichbare Isolier­ wirkung zu erzielen.

Das Gewicht des Isoliermaterials ist wegen seiner niedrigen Dichte und des kleinen Isolierspalts ver­ nachlässigbar.

Bei der Absicherung kreiszylindrischer Gefäße kann der Raumbedarf des Isolierbereichs halbiert werden, weil die Versteifungssicken entfallen.

Die Kosten der erfindungsgemäßen Isolierung sind trotz der wesentlichen Funktionsverbesserungen von Wärmedämmung, Volumen und Gewicht bei kreizylindri­ schen und flachwandigen Isoliergefäßen niedriger als bei der entsprechenden herkömmlichen Art.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung stellt es dar, daß die Abstützung zumindest am Druckkontakt mit einer der beiden unterschiedlichen Temperaturbereichen zugeord­ neten Begrenzungen des Isolierbereichs gehindert ist. Weil die Begrenzungen des Isolierbereichs bei einer Wärmeisolierung mit gewölbten Wänden aufgrund der Wölbung eine selbsttragende Eigenschaft besitzen, ist eine Abstützung nicht erforderlich, solang diese die selbsttragende Eigenschaft verleihende Wölbung erhal­ ten bleibt. Erst wenn beispielsweise durch örtlichen Druck und eine daraus resultierende Verformung die selbsttragende Eigenschaft der Begrenzung beein­ trächtigt wird, wird die Abstützung mit beiden Be grenzungen in Druckkontakt gelangen und die Aufrecht­ erhaltung des Isolierbereichs sicherstellen. Es be­ steht deshalb eine vorteilhafte Ausgestaltung darin, daß die Abstützung einen Abstand von der äußeren Wand des Isolierbereichs einhält, wodurch im Normalfall, d. h. solang die selbsttragende Eigenschaft der Be­ grenzung besteht, eine Festkörperwärmeleitung durch den Isolierbereich nicht stattfindet.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist es, daß die Abstützung an ihrer der äußeren Wand zuge­ wandten Seite mit Abstand von dieser Wand von einer Folie umspannt wird, wobei vorzugsweise die Folie das die Abstützung bildende Isoliermaterial unter Vor­ spannung zusammendrückt, so daß dann, wenn die Ab­ stützung in Funktion treten muß, ihr Widerstand durch die vorhandene Vorspannung bestimmt wird.

Insbesondere bei einer kreiszylindrischen Wärmeiso­ lierung kann die Abstützung einen selbsttragenden Körper bilden, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der äußeren Wand und deren In­ nendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der inneren Wand des Isolierbereichs. Dabei kann der Körper beispielsweise durch die Schwerkraft mit li­ nienförmigem Kontakt an einer der Begrenzungen des Isolierbereichs anliegen, solange seine Stützfunktion nicht in Anspruch genommen wird.

Eine andere zweckmäßige Ausführungsform besteht da­ rin, daß der Druckkontakt der Abstützung mit zumin­ dest einer der beiden unterschiedlichen Tempera­ turbereichen zugeordneten Begrenzungen des Isolierbe­ reichs auf wenige Kontaktstellen begrenzt ist, wobei nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung zur Begrenzung des Druckkontakts das Isoliermaterial zumindest auf einer Seite von einer Folie mit ange­ formten Vorsprüngen bedeckt wird.

Um der Wärmeübertragung durch Strahlung entgegenzu­ wirken, besteht bei Verwendung einer Folie eine wei­ tere zweckmäßige Ausgestaltung darin, daß zumindest eine Oberfläche der Folie aus Metall mit hoher Reflek­ tionseigenschaft für Wärmestrahlung besteht.

Die Herstellung der Wärmeisolierung wird erleichtert, wenn nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungs­ form das Isoliermaterial am unmittelbaren Kontakt mit beiden Begrenzungen gehindert ist und die den Kontakt verhindernden Elemente mit dem Isoliermaterial zu einer vorgefertigten Montageeinheit verbunden sind.

Nach einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform be­ steht die Abstützung aus mindestens zwei parallel ange­ ordneten Lagen aus Isoliermaterial und zwischen je zwei benachbarten Lagen ist eine wärmereflektierende Folie angeordnet.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform besteht darin, daß das Isoliermaterial als ein auf die ge­ wünschte Massendichte gepreßter und zugleich gesin­ terter, formbeständiger Stützkörper aus Glasfasern im Isolierbereich angeordnet ist. In diesem Stützkörper sind die Glasfasern durch den Sintervorgang plastisch verformt, so daß die durch das Pressen erhaltene Form und Massendichte erhalten bleibt.

Vorzugsweise bildet die Wärmeisolierung den Mantel eines Isoliergefäßes.

Zur vorteilhaften Anwendung der Erfindung auf ein Isoliergefäß mit einer Hochvakuumisolierung, insbe­ sondere auf einen Latentwärmespeicher für Kraft­ fahrzeuge, mit einem Innenbehälter und einem den Innenbehälter unter Bildung eines Isolierbereichs mit Abstand umschließenden Außenbehälter, wobei jeder der Behälter einen sich zwischen zwei gegenüberliegenden Stirnwänden erstreckenden Mantel aufweist, mit den Isolierbereich durchquerenden Leitungen für den Zu­ und Abfluß eines Wärmeträgers, und mit einer tragfä­ higen, porenbildenden Abstützung zwischen Innenbehäl­ ter und Außenbehälter, ist das Isoliergefäß derart ausgebildet, daß ein den Mantel des Innenbehälters umschließender Stützkörper aus einem tragfähigen, porenbildenden Material, insbesondere Glasfaser, am Mantel des Innenbehälters und in zwei seinen beiden Stirnwänden benachbarten Abschnitten auch am Mantel des Außenbehälters anliegt, während er zwischen den beiden Abschnitten auf seiner dem Außenbehälter zuge­ wandten Seite von einer Folie unter Vorspannung umschlossen und in einem Abstand vom Mantel des Aus­ senbehälters gehalten wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht dabei darin, daß an einem Ende des Behälters ein Stützkörper aus dem tragfähigen, porenbildenden Material im Zentrum der Stirnwände von Innen- und Außenbehälter zwischen diesen eingespannt ist, wobei die an diesem Ende befindliche Stirnwand des Außenbehälters als elasti­ sche Membran ausgebildet ist, und daß am anderen Ende des Behälters ein ringförmiger Stützkörper aus dem tragfähigen, porenbildenden Material zwischen den jeweils an den Mantel angrenzenden, radial außen liegenden Abschnitten der einander gegenüberliegenden Stirnwände von Innenbehälter und Außenbehälter einge­ spannt ist.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläu­ tert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen La­ tentwärmespeicher,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine etwas geänderte Ausführungsform des Latentwärmespei­ chers,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Schnittansicht bei einer anderen Ausführungsform und

Fig. 5 eine Schnittansicht nach der Linie V-V in Fig. 1 bei einer von Fig. 1 abweichenden weiteren Ausführungsform.

Einander entsprechende Elemente beider Ausführungs­ beispiele werden durch übereinstimmende Bezugszeichen gekennzeichnet.

Der in seinem Aufbau an sich bekannte Speicherbereich des insgesamt mit 10 bezeichneten Latentwärmespei­ chers ist nicht detailliert dargestellt, sondern wird durch den von einem Innenbehälter 12 umschlossenen Speicherkern 14 repräsentiert. Den Innenbehälter 12 umgibt mit Abstand ein Außenbehälter 16, so daß sich zwischen Innenbehälter 12 und Außenbehälter 16 ein Isolierbereich 18 befindet, der in der Zeichnung nicht maßstäblich dargestellt ist, sondern dessen Dicke stark vergrößert ist. Der Isolierbereich wird von zwei Leitungen durchquert, die dazu dienen, den Wärmeträger in den Speicherkern 14 einzuleiten und ihn wieder aus dem Speicherkern 14 herauszuführen. In der Schnittansicht überdecken sich die beiden Leitun­ gen, so daß nur eine Leitung 20 sichtbar ist.

Im Isolierbereich dient vorzugsweise ein Hochvakuum zur Verhinderung von Wärmetransport und Wärmeleitung durch Gase, während die Wärmestrahlung durch reflek­ tierende Beschichtung der Begrenzungen des Isolierbe­ reichs gedämmt ist.

Eine zwischen Innenbehälter 12 und Außenbehälter 16 angeordnete Abstützung sollte geeignet sein, nicht nur die sich aus der Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und Vakuumdruck im Isolierbereich ergebende Belastung aufzunehmen, sondern gegebenen­ falls auch Druckbelastungen durch Abstützung des Innenbehälters 12 gegenüber dem Außenbehälter 16, auch im Falle von Massenkräften, die sich durch das Gewicht des Innenbehälters 12 oder durch Vibrationen oder Brems- und Beschleunigungskräfte im Betrieb von Kraftfahrzeugen ergeben.

Eine mögliche Ausgestaltung des Wärmespeichers 10 besteht darin, daß Innenbehälter 12 und Außenbehälter 16 als konzentrisch zueinander angeordnete Kreiszy­ linder ausgebildet sind. Eine solche Form des Wärme­ speichers 10 wird in Fig. 2 angenommen. Ein bevor­ zugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Wärmespei­ cher mit ebenen Außenflächen, wie etwa in Form eines rechteckigen Quaders. Eine solche Gestaltung wird in Fig. 1 angenommen, wie sich aus dem Schnitt in Fig. 5 entnehmen läßt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 werden die einan­ der gegenüberliegenden ebenen Flächen, wie etwa 24 und 26, des Innenbehälters 12 und des Außenbehälters 16 mit Ausnahme der Eckbereiche 28 jeweils mittels durchgehender Stützkörper 30 aneinander abgestützt. Die Stützkörper bestehen aus Glasfaser, wobei die Dichte dieses Materials so gewählt ist, daß sie ge­ rade ausreichend ist, die zu erwartenden Druckbela­ stungen aufzunehmen.

Bei einem quaderförmigen, flachwandigen Wärmespei­ cher ist mit einer Belastung der Stützkörper von 1 bar zu rechnen. Wie oben bereits erwähnt, werden derzeit flachwandige Isoliergefäße bei konventionel­ ler Glasfaserisolierung mit einem Isoliermaterial der Dichte 250 g/l und einer Faserdicke von ca. 5^-3 versehen, das eine Tragfähigkeit von 10 bar aufweist und mit einer Isolierstärke von 15 mm angeordnet wird. Berücksichtigt man entsprechend der erfindungs­ gemäßen Lehre beim beschriebenen Beispiel die maximal aufzunehmende Belastung von 1 bar, so kann die Dichte der Stützkörper auf 25 g/l reduziert werden. Dadurch wird auch die Festkörperleitfähigkeit auf ein Zehntel reduziert und sinkt beispielsweise von 2 Watt auf 0,2 Watt. Da auch 0,6 Watt durchaus akzeptiert werden kann, besteht die Möglichkeit, die Isolierstärke auf ein Drittel, d. h. auf 5 mm zu reduzieren, so daß sich das Volumen des Isolierbereichs beachtlich verrin­ gert. Zugleich reduziert sich das Gewicht des einge­ setzten Isoliermaterials in doppelter Weise, nämlich einmal durch die auf ein Zehntel verringerte Dichte und außerdem durch die auf ein Drittel verringerte Isolierstärke, insgesamt auf ein Dreißigstel gegen­ über konventioneller Glasfaserisolierung.

Bei einem Isoliergefäß mit kreiszylindrischem Innen­ und Außenbehälter 12 bzw. 16, wie es in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, genügt aufgrund der Formstabilität der zylindrischen Wandungen eine Tragfähigkeit der Stütz­ körper von 0,5 bar, weshalb die Dichte des Isolierma­ terials auf 12,5 g/l gesenkt werden kann. Die Tragfä­ higkeit der Stützkörper wird nur benötigt, wenn durch eine örtliche Verformung, z. B. durch Eindrücken, die Formstabilität der zylindrischen Wandung beeinträch­ tigt wird.

In Fig. 2 ist deshalb ein den zylindrischen Mantel 55 des Innenbehälters 14 umschließender Stützkörper 34 über einen großen Teil der Länge des Innenbehälters 14 durch eine ihn unter Spannung umschließende Folie 36 mit hoher Reflexionseigenschaft unter Bildung eines die Isolierung verbessernden Isolierspalts 17 radial einwärts vom Mantel 56 des Außenbehälters 16 abgehoben, so daß nur noch in den beiden Stirnwänden 51 und 52 des Innenbehälters 14 benachbarten Ab­ schnitten 57 und 58 eine den Innenbehälter 14 stüt­ zende Brücke verbleibt. Erst wenn der Außenbehälter 16 im Bereich des Isolierspalts 17 eingedrückt wird und seine selbsttragende, zylindrische Form verliert, erfüllt der Stützkörper 34 auch in diesem eingedrück­ ten Bereich seine stützende Funktion.

An der von den Leitungen 20 abgewandten Seite des Innenbehälters 14 ist dessen Stirnwand 51 an der zugeordneten Stirnwand 53 des Außenbehälters 16 über einen in Bezug auf die beiden Stirnwände 51 und 53 zentrisch angeordneten Stützkörper 59 abgestützt, während am anderen Ende des Isoiergefäßes 10 ein ringförmiger Stützkörper 60 derart angeordnet ist, daß er in den an den Mantel 55 des Innenbehälters 14 bzw. den Mantel 56 des Außenbehälters 16 angrenzen­ den, radial außen liegenden Abschnitten 61 bzw. 62 der einander gegenübeliegenden Stirnwände 52 bzw. 54 des Innen- bzw. Außenbehälters ein den Innenbehälter 14 gegenüber dem Außenbehälter 16 axial abstützendes Festlager bildet. Die am anderen Ende des Isolierge­ fäßes 10 befindliche Stirnwand 53 des Außenbehälters 16 ist als elastische Membran ausgebildet, so daß der Stützkörper 59 als axiales Loslager dient, das geeig­ net ist, in Verbindung mit der elastischen Stirnwand 43 durch Wärmedehnung verursachte Längenänderungen auszugleichen.

Eine andere Möglichkeit zeigt Fig. 4. Der Stützkörper 34 ist als selbsttragende Schale ausgebildet, deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Innenbehälters 12, während ihr Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenbehäl­ ters 16. Solang der Außenbehälter 16 nicht verformt ist, wird sich der Stützkörper 34 in der gezeigten Weise unter dem Einfluß der Schwerkraft beispiels­ weise am Innenbehälter 12 anlegen, wobei nur ein linienförmiger Kontakt stattfindet und die Festkör­ perwärmeleitung selbst dann sehr gering ist, wenn sich der Stützkörper zugleich auch in linienförmigem Kontakt mit dem Außenbehälter 16 befinden sollte. Die Fig. 5 zeigt eine weitere Variante in der Aus­ bildung des Stützkörpers, diesmal am Beispiel des in Fig. 1 gezeigten Wärmespeichers 10 mit ebenen Ober­ flächen. Der Stützkörper 30 ist aus zwei parallelen Lagen 40 und 42 aus Glasfasermaterial gebildet, zwi­ schen denen eine wärmereflektierende Folie 44 ange­ ordnet ist. Die dem Innenbehälter 12 bzw. dem Außen­ behälter 16 zugewandten Oberflächen des Stützkörpers 30 sind mit reflektierenden Folien 46 bzw. 48 be­ deckt, die noppenartige Vorsprünge 50 aufweisen und dadurch den Kontakt des Stützkörpers 30 mit Innen­ und Außenbehälter auf wenige, durch die Noppen be­ stimmte Kontakstellen beschränken.

Claims (17)

1. Zur Übertragung von Druckkräften geeignete Vakuumwärmeisolierung, insbesondere für Wärmespeicher von Kraftfahrzeugen, mit einem evakuierten Isolierbe­ reich (18), sowie mit einer im Isolierbereich (18) angeordneten tragfähigen Abstützung (30, 34) aus porenbildendem Isoliermaterial, dadurch gekennzeich­ net, daß das porenbildende Isoliermaterial im Iso­ lierbereich (18) zumindest in den Bereichen mit Ab­ stützungsbedarf durchgehend angeordnet ist, daß die Massendichte des Isoliermaterials so weit abgesenkt ist, daß seine Tragfähigkeit gerade noch für die Auf­ nahme der zu übertragenden Druckkräfte ausreicht, und daß der Gasdruck entsprechend der geforderten Iso­ lierwirkung abgesenkt ist.

2. Vakuumwärmeisolierung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Vakuum im evakuierten Isolierbereich (18) ein Hochvakuum ist und daß im gesamten Isolierbereich Einrichtungen (38, 44) zur Dämmung der Wärmestrahlung angeordnet sind.

3. Vakuumwärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (34) zumindest am Druckkontakt mit einer der beiden unterschiedlichen Temperaturbereichen zugeordneten Begrenzungen (12, 16) des Isolierbereichs (18) gehin­ dert ist.

4. Vakuumwärmeisolierung mit gewölbten Wänden (12, 16) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (34) einen Abstand von der konkaven Begrenzung (16) des Isolierbereichs (18) einhält.

5. Vakuumwärmeisolierung mit gewölbten Wänden (12, 16) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (34) auf ihrer der konkaven Begrenzung (16) des Isolierbereichs zuge­ wandten Seite mit Abstand von dieser Begrenzung (16) von einer Folie (36) umspannt wird.

6. Vakuumwärmeisolierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (36) das die Abstützung (34) bildende Isoliermaterial unter Vorspannung zu­ sammendrückt.

7. Kreiszylindrische Vakuumwärmeisolierung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (34) ein selbsttragender Körper ist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der der Innendurchmesser der äußeren Wand (16) und dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendruchmesser der inneren Wand (12) des Isolierbereichs (18).

8. Vakuumwärmeisolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckkontakt der Abstützung (34) mit zumindest einer der beiden un­ terschiedlichen Temperaturbereichen zugeordneten Be­ grenzungen (12, 16) des Isolierbereichs (18) auf wenige Kontaktstellen (50) begrenzt ist.

9. Vakuumwärmeisolierung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Druckkontakts der Abstützung (34) zumindest auf einer Seite von einer Folie (46, 48) mit angeformten Vorsprüngen (50) bedeckt wird.

10. Vakuuwärmeisolierung nach einem der Ansprüche 5, 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial der Folie (36, 46, 48) eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.

11. Vakuumwärmeisolierung nach einem der Ansprüche 5, 6, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zumin­ dest eine Oberfläche der Folie (36, 46, 48) aus Metall mit hoher Reflektionseigenschaft für Wärme­ strahlung besteht.

12. Vakuumwärmeisolierung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial am unmittelbaren Kontakt mit beiden Begrenzungen (12, 16) gehindert ist und daß die den Kontakt verhindernden Elemente (36, 48) mit dem Iso­ liermaterial zu einer vorgefertigten Montageeinheit verbunden sind.

13. Vakuumwärmeisolierung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (34) aus mindestens zwei parallel angeord­ neten Lagen (40, 42) aus tragfähigem Isoliermaterial besteht und daß zwischen je zwei benachbarten Lagen (40, 42) eine wärmereflektierende Folie (44) angeord­ net ist.

14. Vakuumwärmeisolierung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das tragfähige Isoliermaterial als mindestens ein unter Vorspannung auf die gewünschte Massendichte gepreßter und dann zur Formbeständigkeit gesinterter Stützkörper (30, 34) aus Glasfasern im Isolierbe­ reich (18) angeordnet ist.

15. Vakuumwärmeisolierung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche als Mantel eines Isoliergefäßes.

16. Isoliergefäß mit einer Vakuumisolierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Latentwärmespeicher für Kraftfahrzeuge, mit einem Innenbehälter (12) und einem den Innenbehälter (12) unter Bildung eines Isolierbereichs (18) mit Abstand umschließenden Außenbehälter (16), wobei jeder der Behälter (12, 16) einen sich zwischen zwei gegenüber­ liegenden Stirnwänden (51, 52; 53,54) erstreckenden Mantel (55; 56) aufweist, mit den Isolierbereich (14) durchquerenden Leitungen (20) für den Zu- und Abfluß eines Wärmeträgers, und mit einer tragfähigen, poren­ bildenden Abstützung zwischen Innenbehälter (12) und Außenbehälter (16), dadurch gekennzeichnet, daß ein den Mantel (55) des Innenbehälters (12) umschließen­ der Stützkörper (34) aus einem tragfähigen, porenbil­ denden Material, insbesondere Glasfaser, am Mantel (55) des Innenbehälters (12) und in zwei seinen bei­ den Stirnwänden (51, 53) benachbarten Abschnitten (57, 58) auch am Mantel (56) des Außenbehälters (16) anliegt, während er zwischen den beiden Abschnitten (57, 58) auf seiner dem Außenbehälter (16) zugewand­ ten Seite von einer Folie (36) unter Vorspannung umschlossen und in einem Abstand vom Mantel (56) des Außenbehälters (16) gehalten wird.

17. Isolierbehälter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Ende des Behälters (10) ein Stützkörper (59) aus dem tragfähigen, porenbil­ denden Material im Zentrum der Stirnwände (51, 53) von Innen- und Außenbehälter zwischen diesen einge­ spannt ist, wobei die an diesem Ende befindliche Stirnwand (53) des Außenbehälters (16) als elastische Membran ausgebildet ist, und daß am anderen Ende des Behälters (10) ein ringförmiger Stützkörper (60) aus dem tragfähigen, porenbildenden Material zwischen den jeweils an den Mantel (55, 56) angrenzenden, radial außen liegenden Abschnitten (61, 62) der einander gegenüberliegenden Stirnwände (52, 54 von Innenbehäl­ ter (14) und Außenbehälter (16) eingespannt ist.