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Aus Metall bestehendes, hermetisch geschlossenes Isolationselement
für Wärme- oder Kälteschutz Es ist der Zweck der vorliegenden Erfindung, ein hochwertiges
Isolationselement zu schaffen, das in beliebiger Größe hergestellt werden kann und
überall praktisch verwendbar ist, wo eine gute Wärmeisolierung erforderlich ist.
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Es ist bereits bekannt, daß eine gute Wärmeisolierung mittels des
sog. Dewar-Prinzips erhalten werden kann, das im wesentlichen darin besteht, daß
man zwischen wärmereflektierenden Wandungen einen hochevakuierten Raum einschließt.
Dieses Prinzip kann aber nur bei der Isolierung verhältnismäßig kleiner Behälter,
wie z. B. Thermosflaschen o. dgl., praktisch Anwendung finden, da bei größeren Behältern
die den Dewar-Raum einschließenden Wände viel zu stark gemacht werden müßten, um
den auf sie einwirkenden Atmosphärendruck aushal= ten zu können. Um diese Nachteile
zu beheben, hat man auch vorgeschlagen, die Wände des Dewarschen Behälters aus Metall
auszuführen. In diesem Fall kann aber das hohe Vakuum kaum aufrechterhalten werden,
weil das Metall .der Wände Gase absondern kann, die den Druck in dem hochevakuierten
Raum, wenn auch nur um ein geringes, doch aber um so viel erhöhen, daß der dem Hochvakuum
zuzuschreibende Isolationseffekt verlorengeht. Auch konnten derartige Behälter allenfalls
nur mit zylindrischer Gestaltung ausgeführt werden, weil Behälter mit ebenen Wandungen,
wie sie im Kühlschrankbau meist üblich sind, zu hohe Wandstärken erfordert hätten,
um dem äußeren Atmosphärendruck widerstehen zu können.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und gestattet
die Verwendung von gewöhnlichem Metallblech für die Wandungen derartiger Schränke,
also beispielsweise für die der kalten bzw. warmen Seite eines Kühlschranks zugekehrten
Wandungen.
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Dieses wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch erreicht, daß
die aus Metallblech ausgeführten Wandungen des Isolationselements bzw. Wandungen
des Kühlschranks durch eine Füllung des Elements oder durch besondere Mittel abgestützt
werden und daß ihre offene Stirnseite mittels Streifen aus einem Wärme besonders
schlecht leitenden Metall oder einer schlecht wärmeleitenden Metallegierung hermetisch
abgeschlossen sind, welche Streifen so dünn gehalten werden können und gegebenenfalls
künstlich breiter gemacht werden können, als der direkte Abstand der metallenen
Elementwandungen es erfordert, um an dieser Stelle der Wärmeüberleitung einen größeren
Widerstand zu bieten.
So können beispielsweise die Abschlußstreifen
aus schlecht wärmeleitendem Metall gewellt oder schräg zur Wärmedurchgangsrichtung
gerichtet sein, um ihre Breite zu vergrößern und damit ihren Widerstand, den sie
der Wärmeleitung entgegensetzen. Als Mittel zur Versteifung der Wandung kann eine
Füllmasse Verwendung finden, die beispielsweise aus Pulver oder einem körnigen oder
faserigen Material bestehen kann, und außerdem kann das Element auch mit einem Gas
von schlechterem Wärmeleitvermögen als Luft gefüllt sein, wodurch die Isolierwirkung
noch erhöht werden kann. Um mit Sicherheit zu erreichen, daß die Füllmasse die Außenwandungen
abstützt, wird im Element ein gewisser Unterdruck als zweckmäßig erachtet, der jedoch
bei weitem nicht so hoch zu sein braucht als das Hochvakuum in Dewarschen Gefäßen.
Trotzdem wird mit einem Element nach der Erfindung fast derselbe Isolationseffekt
wie bei einem Dewarschen Gefäß erreicht, und weil nicht mit dem hohen Dewarschen
Unterdruck gearbeitet wird, ist auch die Gefahr, daß der im Element herrschende
Druck durch Gasabsonderung aus den metallischen Elementwandungen oder der Füllmasse
mehr oder weniger aufgehoben wird, nicht mehr vorhanden. Auch für die Fabrikation
derartiger Elemente ist es von größtem Vorteil, daß nicht der hohe Dewarsche Unterdruck
vorhanden zu sein braucht, weil der Unterdrück, wie er für Isolationselemente gemäß
der Erfindung genügt, sich sehr viel leichter herstellen und aufrechterhalten läßt.
Die wirksame Abstützung der Elementwandungen gegenüber dem Außendruck ermöglicht
ferner erfindungsgemäß, daß die die Elementwandungen verbindenden Streifen besonders
dünn ausgeführt werden können, um die direkte Wärmeüberleitung von der äußeren Kühlschrank-
bzw. Elementwandung auf die innere Kühlschrank- bzw. Elementwandung nach Möglichkeit
zu verhindern. Als Material für die Verbindungsstreifen der Element- bzw. Kühlschrankwandungen
können vorzugsweise wegen seiner Dünne schlecht wärmeleitendes Metall oder schlecht
wärmeleitende Metallegierungen Verwendung finden, die sich einfach mit den warmen
und kalten Elementwandungen, z. B. durch Schweißung o. dgl., verbinden lassen. Eines
der Hauptmerkmale der Erfindung wird daher auch gerade darin gesehen, daß Metalle
bzw. Metallegierungen, die Wärme schlecht leiten, von sehr dünnen Querschnitten
als Verbindungswände für die warmen und kalten Elementwandungen benutzt werden.
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Die Erfindung soll nun an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher
erläutert werden. Fig. i zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines
Isolationselements in schematischer Darstellung; Fig.2 veranschaulicht, wie die
Erfindung bei einem Kasten oder Behälter zur Aufbewahrung von Speisen o. dgl. versendet
werden kann, die auf einer von der der Außenluft abweichenden Temperatur gehalten
werden sollen.-Bei der Ausführungsform gemäß Fig. i besteht das mit 5 bezeichnete
Isolationselement aus einem hermetisch abgeschlossenen Körper, z. B. in Form einer
Platte, die mit einem Pulver oder einem körnigen oder faserigen Material gefüllt
ist. In der Platte kann außerdem ein schlecht wärmeleitendes Gas, vorzugsweise Verbindungen
mit Schwefel und/oder Halogenen, wie z. B. Dichlordifluormethan oder Schw efelhexafluorid,
hermetisch - eingeschlossen sein. Die vorerwähnten., das Element ausfüllenden Mittel
sind dabei so angeordnet, daß sie sowohl der auf Strahlung beruhenden Wärmeübertragung
® durch die Platte als auch der Entstehung einer Konvektion in dem Gas entgegenzuwirken
vermögen. Als Füllmittel für das Element können zweckmäßig Glaspulver, Kieselgur,
Glaswolle, Holzkohlenpulver, Korkschrot, Korkpulver usw. verwendet werden. Die quer
zur Wärmedurchgangsrichtung gerichteten Wandungen 6 bestehen -aus Metall. Die diese
Wandungen verbindenden Wandungen 7 sind von sehr niedrigem Wärmeleitvermögen, und
als Material hierzu soll eine Metallegierung aus beispielsweise Nickel und Eisen
verwendet werden. Ein Nickelgehalt von 3o bis q.o °i, hat sich bei praktischen Prüfungen
als vorteilhaft erwiesen. Gegebenenfalls können sämtliche Wandungen aus derartiger
Metalllegierung bestehen.
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Die durch die Querwandungen 7 gebildeten Verbindungen der Seitenwände
des Elements werden zweckmäßig lang gemacht, wie dieses in Fig. i dargestellt ist,
damit die Wärmeübertragung durch diese Querwandungen nach Möglichkeit herabgesetzt
wird. Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß, wenn z. B. Schwefelhexafluorid als Füllgas
Verwendung findet, dieses Gas ein Wärmeleitungsvermögen hat, das nur etwa 113 desjenigen
von stillstehender Luft beträgt. Finden Füllgase Verwendung, #;o müssen diese nach
Möglichkeit chemisch indifferent sein und möglichst schwer diffundieren, um dauernd
in dem Element fest= gehalten werden zu können.
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Die Fig. 2 zeigt die Verwendung von Isolationselementen nach der Erfindung,
die in normalisierten Größen in Massenartikeln hergestellt sein können, für Gegenstände
des täglichen Gebrauchs. Der in dieser Figur durch zwei erfindungsgemäß ausgebildete
Elemente geschaffene Behälter dient zur Aufbewahrung
von Speisen
oder anderen Gegenständen, die auf gewissen Temperaturen gehalten werden sollen.
Er besteht aus zwei Teilen, einem Unterteil 15 und einem Oberteil- 16, der gleichzeitig
als Deckel für den Unterteil ausgebildet ist. Beide Teile sind von. Wandungen 17
begrenzt, die aus- metallischen Werkstoffen bestehen. Das dabei Verwendung findende
Metall kann evtl. emailliert sein. Die beim Zusammensetzen der Teile 15 und 16 des
Elements aufeinan,derfallenden Flächen sind z. B. aus einer Legierung aus Nickel
und Eisen gefertigt, um der Wärmeübertragung zwischen äußerer und innerer Elementwandung
entgegenzuwirken. Diese Wandteile r9 sind, um die Wärmeleitung weiterhin herabzusetzen,
außerdem sehr dünn, und sie können aus diesem Grunde zur Erzielung der erforderlichen
Festigkeit durch geeignete Mittel, Ringelemente 2o o. dgl., versteift sein. Die
sich berührenden Flächen der beiden Elemente 15 und 16 können zur Erreichung besserer
Abdichtung schwach konisch ausgebildet sein. Wie die Figur erkennen läßt, sind die
horizontalen, ebenen Wände. des Behälters mit Armierungen; die die Form kreisförmiger
Platten zi haben können, versehen, die mittels besonderer Organe 22 gegeneinander
abgestützt sein können. Der Gefäßunterteil kann mittels Klammern 24 am Deckelteil
befestigt sein, so daß das ganze Gefäß am Griff 23 getragen werden kann. Das Innere
der Gefäße 15, 16 kann mit feiner Pulvermasse aus z. B. Glas, Holzkohle, Korkmehl
o. dgl. ausgefüllt sein und enthält ein Gas von niedrigererri Wärmeleitvermögen
als Luft bei Atmosphärendruck, das die Zwischenräume zwischen der vorerwähnten Füllmasse
ausfüllt. Der durch die Isolationsgefäße gebildete Innenraum dient zur Aufnahme
von Behältern 25 für Eßwaren u. dgl.; 26 stellt eine Flasche dar.
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Es ist zweckmäßig, den Druck im Element so zu wählen, daß er ungefähr
dem Druck der es umgebenden Atmosphäre entspricht oder aber besser noch etwas niedriger
als dieser Druck ist, weil dann der auf die Seitenwandungen einwirkende Außendruck
durch die Füllmasse des Elements aufgenommen wird. Das Element kann nach seiner
Füllung mit Pulver oder einem fein verteilten Material und vor seinem hermetischen
Abschluß etwas entlüftet werden.