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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 14. Juli 1952 Bekanntgemaclit am 15. November 1956Registration date: July 14, 1952 Notified on November 15, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf thermische Isolationskörper und insbesondere auf Vakuumisolatoren, bei welchen die Wände eines Vakuumgefäßes durch ein Füllmaterial gegeneinander abgestützt werden.The invention relates to thermal insulation bodies and in particular to vacuum insulators, in which the walls of a vacuum vessel are pressed against each other by a filler material be supported.

Es ist bereits bekannt, daß mit Hilfe von Vakuumräumen eine sehr wirkungsvolle thermische Isolation erreicht werden kann. Jedoch sind thermische Isolatoren unter Verwendung von VakuumIt is already known that with the help of vacuum spaces a very effective thermal Isolation can be achieved. However, thermal insulators are made using vacuum

ίο bisher praktisch nur als zylindrische Glasbehälter oder Glasflaschen ausgeführt worden, z. B. als Dewargefäß e, bei denen die gekrümmten Wände eine genügende Festigkeit gegenüber dem atmosphärischen Druck hatten. Derartige Gefäße leiden ferner unter dem Nachteil, daß der Innendruck sehr gering gehalten werden muß, beispielsweise auf ι Mikron Quecksilbersäule oder weniger, wenn die thermische Isolation gut sein soll.ίο so far practically only as a cylindrical glass container or glass bottles have been carried out, e.g. B. as a Dewar vessel e, in which the curved walls had sufficient strength against atmospheric pressure. Such vessels suffer furthermore with the disadvantage that the internal pressure must be kept very low, for example to ι microns of mercury or less, if the thermal insulation is to be good.

Es ist auch schon versucht worden, plattenförmige Isolationskörper unter Verwendung von Vakuum herzustellen, bei denen der Vakuumraum durch ebene Wände begrenzt ist. Da jedoch bei diesen Ausführungen der äußere Atmosphärendruck zu einer Durchbiegung der Wände führen kann, müssen die ebenen Wände durch eine verhältnismäßig große Anzahl von Distanzstücken gegeneinander abgestützt werden, welche selbst als AVärmeleiter zwischen den Wänden wirken und die Vorteile des Vakuums als isolierendes Medium in erheblichem Maße wieder rückgängig machen. DieAttempts have also been made to use plate-shaped insulation bodies Establish vacuum, in which the vacuum space is limited by flat walls. However, since these designs, the external atmospheric pressure can lead to a sagging of the walls, must the flat walls against each other by a relatively large number of spacers are supported, which themselves act as A heat conductors between the walls and the Undo the advantages of the vacuum as an insulating medium to a considerable extent. the

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unmittelbare Wärmeleitung in den Distanzstücken zwischen den Wänden vermindert somit die Isolationswirkung, und zwar auch dann, wenn die Distänzstücke aus verhältnismäßig schlecht wärmeleitenden Stoffen hergestellt sind.direct heat conduction in the spacers between the walls thus reduces the insulation effect, even if the spacers are made of relatively poorly thermally conductive Fabrics are made.

Es sind auch bereits evakuierte Isolationskörper bekannt, deren biegsame Wände gegen den äußeren Luftdruck durch ein pulver- oder faserförmiges Füllmaterial abgestützt sind. Durch die Wärmeleitung der Füllung, die natürlich relativ dicht gepackt sein muß und daher kurze Wärmeleitungswege zwischen der kalten und der warmen Fläche der Wand ergibt, wird der Vorteil der Evakuierung zum großen Teil wieder rückgängig gemacht.
Die weiterhin bekannten Faserplatten, die durch schichtweises Auftragen von Glasfasern und einem Bindemittel, beispielsweise Asphalt, hergestellt werden, sind für Wärmeisolation praktisch ungeeignet, da sie keine isolierenden Zwischenräume enthalten.Evacuated insulation bodies are also known, the flexible walls of which are supported against the external air pressure by a powdery or fibrous filler material. Due to the thermal conduction of the filling, which of course has to be packed relatively tightly and therefore results in short thermal conduction paths between the cold and warm surface of the wall, the advantage of evacuation is largely reversed.
The fiber boards, which are also known and which are produced by applying layers of glass fibers and a binding agent, for example asphalt, are practically unsuitable for thermal insulation because they do not contain any insulating spaces.

Gemäß der Erfindung soll ein thermischer Isolationskörper unter Verwendung von Vakuum zwischen zwei Wänden benutzt werden mit einem Füllmaterial zur Abstützung der Wände, welches eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat.According to the invention, a thermal insulation body is intended using a vacuum between two walls can be used with a filler material to support the walls, which has a low thermal conductivity.

Außerdem bezweckt die Erfindung einen thermischen Isolator zu schaffen, welcher den Bau solcher Gegenstände wie Kühlschrankbehälter, Kochkessel usw. ermöglicht, deren Wände nur einen Bruchteil der bisher üblichen Dicke haben, so daß der Raum innerhalb des Kühlschrankbehälters, des Kessels usw. erheblich vergrößert wird.In addition, the invention aims to provide a thermal insulator which allows the construction of such Objects such as refrigerator containers, cooking kettles, etc. allow only a fraction of the walls the usual thickness, so that the space inside the refrigerator container, the boiler etc. is increased significantly.

Der erfindungsgemäße thermische Isolationskörper besteht aus einem abgeschlossenen evakuierten Behälter mit zwei parallelen biegsamen Wänden, zwischen denen ein Füllmaterial aus Faserstoff liegt. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstoff aus Fäden eines harten Materials geringer Wärmeleitfähigkeit besteht, die in zu den Wänden parallelen Ebenen regellos angeordnet sind.The thermal insulation body according to the invention consists of a closed evacuated one Container with two parallel flexible walls between which a filling material made of fiber material located. It is characterized in that the fiber material consists of threads of a hard material less There is thermal conductivity that is randomly arranged in planes parallel to the walls are.

Durch die erfindungsgemäße, regellose Lage, der abstützenden Fasern in parallel zu den Wänden liegenden Ebenen wird die Wärmeleitung durch Verringerung der Berührungsflächen zwischen den Faserlagen und durch Verlängerung der Wärmeleitungswege wesentlich herabgesetzt, wie im einzelnen an Hand der Zeichnungen erläutert werden soll.Due to the inventive, irregular situation, the supporting fibers in planes parallel to the walls will conduct the heat Reduction of the contact surfaces between the fiber layers and by lengthening the heat conduction paths substantially reduced, as explained in detail with reference to the drawings target.

Fig. ι veranschaulicht einen Teil einer solchen Anordnung mit zwei einen Abstand aufweisenden Wänden, wobei der Zwischenraum in der erfindungsgemäßen Weise gefüllt ist;Fig. Ι illustrates part of such Arrangement with two spaced walls, the gap in the inventive Way is filled;

Fig. 2 bis 4 stellen andere Ausführungsformen der Isolationsanordnung dar;Figures 2-4 illustrate other embodiments of the isolation assembly;

Fig. 5 zeigt in stark vergrößertem Maßstabe die ungefähre Anordnung und gegenseitige Lage der einzelnen Fäden innerhalb des Vakuumraumes;Fig. 5 shows on a greatly enlarged scale approximate arrangement and mutual position of the individual threads within the vacuum space;

Fig. 6, 7 und 8 sind Kurven, welche die Eigenschäften des thermischen Isolators unter verschiedenen Bedingungen wiedergeben.Figs. 6, 7 and 8 are graphs showing the properties of the thermal isolator under different conditions.

Bevor die erfindungsgemäßen Wärmeisolatoren näher beschrieben werden, sei kurz betrachtet, wie der Wärmeübergang durch Vakuumplatten der hier behandelten Art vor sich geht. Der Wärmeübergang findet zum Teil durch Wärmeleitung im Gase, zum Teil durch Strahlung und zum Teil durch Wärmeleitung in den festen Körpern statt. Die AVärmeleitung im Gase besteht in dem Wärmeübergang zwischen den einzelnen Gasmolekülen. Bei abnehmendem Gasdruck bleibt der Wärmeübergang zwischen den Gasmolekülen etwa konstant, bis die freie Weglänge der Gasmoleküle etwa die Porengröße des Füllmaterials annimmt. Sodann nimmt die Wärmeleitung im Gase mit dem Druck ungefähr linear ab, bis sie vernachlässigbar wird, so daß dann der AVärmeübergang praktisch ausschließlich durch Strahlung und durch die Wärmeleitung im Füllmaterial selbst stattfindet. Der allgemeine Zusammenhang zwischen dem Koeffizienten der Wärmeleitfähigkeit (K) und dem Druck im Vakuumraum ist in Fig. 6 veranschaulicht. Diese Größe wird weiter unten in Zusammenhang mit der Wärmeisolationsfähigkeit der erfindungsgemäßen Anordnungen noch näher diskutiert werden.Before the heat insulators according to the invention are described in more detail, let us briefly consider how the heat transfer takes place through vacuum plates of the type dealt with here. The heat transfer takes place partly through thermal conduction in the gas, partly through radiation and partly through thermal conduction in solid bodies. The heat conduction in gases consists in the transfer of heat between the individual gas molecules. When the gas pressure decreases, the heat transfer between the gas molecules remains approximately constant until the free path of the gas molecules approximately assumes the pore size of the filler material. The heat conduction in the gas then decreases approximately linearly with the pressure until it becomes negligible, so that the heat transfer then takes place practically exclusively through radiation and through the heat conduction in the filler material itself. The general relationship between the coefficient of thermal conductivity (K) and the pressure in the vacuum space is illustrated in FIG. 6. This variable will be discussed in more detail below in connection with the thermal insulation capacity of the arrangements according to the invention.

Der Wärmeübergang durch Strahlung ist am größten, wenn der Vakuumraum gar kein Füllmaterial enthält. Bei Dewargefäßen wird die Strahlung durch Anbringung reflektierender Überzüge auf den Wänden, z. B. durch Silber- oder Aluminiumüberzüge, vermindert. Wenn jedoch ein Füllmaterial benutzt wird, wie es gemäß der Erfindung geschehen soll, so verkleinert das Füllmaterial selbst bei einer geeigneten Auswahl den Wärmeübergang durch Strahlung erheblich.The heat transfer through radiation is greatest when the vacuum space does not have any filler material contains. In the case of Dewar vessels, the radiation is generated by applying reflective coatings on the walls, e.g. B. by silver or aluminum coatings, reduced. But if a filler material is used, as is to be done according to the invention, so the filler material is reduced even with a suitable selection, the heat transfer through radiation is considerable.

Die körperliche Wärmeleitung besteht in dem Wärmeübergang zwischen den Wänden durch das feste im Vakuumraum enthaltene Material.The physical conduction of heat consists in the heat transfer between the walls through the solid material contained in the vacuum space.

Gemäß, der Erfindung kann der Isolierkörper beispielsweise gemäß Fig. 1 aufgebaut werden. Diese Isolierplatte besteht aus einer Wand 1 aus dünnem biegsamem Blech von verhältnismäßig hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus kohlenstoff armem Stahl und ferner aus einer zweiten Wand 2 aus einem dünnen biegsamen Blech von verhältnismäßig niedriger Leitfähigkeit, beispielsweise aus rostfreiem Stahl. Die Wände 1 und 2 sind an ihrer Kante 3 miteinander verbunden, beispielsweise durch Schweißung. Der Raum zwischen den Blättern 1 und 2 ist mit einem Füllmaterial 4 ausgefüllt, welches diese Wände gegen den äußeren Atmosphärendruck abstützt, und ist im übrigen in bekannter Weise evakuiert. Das Füllmaterial 4 kann entweder vor seiner Einbringung in den Innenraum gepreßt werden oder es wird nach seinem Einbau zwischen die Wände 1 und 2 unter der Wirkung des äußeren Atmosphärendrucks zusammengedrückt. Der ' Evakuierungsprozeß beinhaltet auch eine Ausheizung, z.B. bei 450⁰C, welche das in den Wänden und dem Füllmaterial okkludierte Gas abzupumpen gestattet.According to the invention, the insulating body can be constructed according to FIG. 1, for example. This insulating plate consists of a wall 1 made of thin flexible sheet metal of relatively high thermal conductivity, for example low carbon steel, and also of a second wall 2 made of a thin flexible sheet metal of relatively low conductivity, for example stainless steel. The walls 1 and 2 are connected to one another at their edge 3, for example by welding. The space between the sheets 1 and 2 is filled with a filling material 4, which supports these walls against the external atmospheric pressure, and is evacuated in the rest of the known manner. The filling material 4 can either be pressed before it is introduced into the interior space or, after its installation between the walls 1 and 2, it is compressed under the action of the external atmospheric pressure. The 'evacuation process also includes a bake, for example at 450 ⁰ C, which allows to pump the occluded in the walls and the filler gas.

Um die Wände 1 und 2 gegen den äußeren Atmosphärendruck abzustützen und gleichzeitig den Wärmeübergang durch das Füllmaterial 4, insbesondere die körperliche Wärmeleitung durch das Füllmaterial hindurch und die Wärmestrahlung zuTo support the walls 1 and 2 against the external atmospheric pressure and at the same time the heat transfer through the filling material 4, in particular the physical heat conduction through the Filler material through and the thermal radiation to

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verkleinern, wird eine besondere Art und Anordnung des Füllmaterials verwendet. Das Füllmaterial 4 besteht aus langen dünnen Glasfaden oder Fäden eines ähnlichen Materials, wobei praktisch alle Fäden in zueinander parallelen Ebenen liegen und innerhalb dieser Ebene völlig ungeordnet sind. Die langen Fäden liegen also in Ebenen, die parallel zu den Wänden ι und 2 verlaufen, so daß im wesentlichen jeder Faden vollständig senkrecht zur Richtung des Wärmeübergangs zwischen den Wänden verläuft und die projizierte Länge jedes Fadens auf die senkrecht zur Wandrichtung verlaufende Ebene sehr klein ist. In jeder dieser parallelen Ebenen sind die Fäden jedoch vollkommen ungeordnet. Bei dieser Anordnung der sich berührenden Fäden, bei der zwischen den Fadenrichtungen ein beträchtlicher Winkel vorhanden ist, wird die körperliche Wärmeleitung durch die Fäden hindurch sehr klein, wie weiter unten noch erläutert wird.reduce the size, a special type and arrangement of the filler material is used. The filler material 4 consists of long thin glass thread or threads of a similar material, being practical all threads lie in mutually parallel planes and are completely disordered within this plane are. The long threads are therefore in planes that run parallel to the walls ι and 2, see above that essentially each thread is completely perpendicular to the direction of heat transfer between runs along the walls and the projected length of each thread on the perpendicular to the wall direction trending plane is very small. In each of these parallel planes, however, the threads are perfect disordered. With this arrangement of the touching threads, between the thread directions If there is a sizeable angle, there is physical conduction of heat through the threads very small through it, as will be explained below.

Einige handelsübliche Isoliermaterialien enthalten Glasfäden in der beschriebenen Orientierung und können, wenn sie zur Abgabe bestimmter Fremdstoffe in der im folgenden noch erläuterten Weise behandelt werden, ohne weiteres als Füllmaterial für eine Anordnung nach der Erfindung benutzt werden. So haben gewisse Isoliermaterialien, z. B. die, welche in den V. St. v. Amerika unter dem Namen Fiberglas, TWF-Fiber oder B-Fiber im Handel sind, schon nach ihrer Herstellung eine geeignete Fadenorientierung. Diese Isolationsstoffe können zum Aufbau der erfindungsgemäßen Vakuumplatte benutzt werden, wenn man darauf achtet, den Isolationsstoff so einzubauen, daß die Fadenschichten ungefähr parallel zu den Wänden, d. h. im wesentlichen senkrecht zu der Wärmeübergangsrichtung zwischen den Wänden verlaufen. Unter dem der Einfachheit halber in der Beschreibung verwendeten Ausdruck. »Glasfaden« sollen auch alle fadenartigen Stoffe mit ähnlichen Eigenschaften wie Glas bezüglich der Härte, der geringen Wärmeleitfähigkeit und der chemischen Beständigkeit, d. h. Stoffe ohne eine erhebliche Gasabgabe während langer Zeiten verstanden werden. So können z. B. Quarzfäden, Gesteinsfäden oder ein ähnliches Material verwendet werden, natürlich vorausgesetzt, daß die Fäden in der obenerwähnten Weise orientiert sind.Some commercially available insulation materials contain glass threads in the orientation described and can, if they are used for the discharge of certain foreign substances in the following explained Wise treated, readily as filler material for an arrangement according to the invention to be used. So have certain insulating materials, e.g. B. those, which in the V. St. v. America are sold under the name Fiberglas, TWF-Fiber or B-Fiber, even after they have been manufactured a suitable thread orientation. These insulation materials can be used to construct the inventive Vacuum plates can be used if you take care to install the insulation material in such a way that that the layers of thread are approximately parallel to the walls, i.e. H. substantially perpendicular to the Direction of heat transfer between the walls. Below that for simplicity in the Description used expression. "Glass thread" should also be used for all thread-like substances with similar ones Properties like glass in terms of hardness, low thermal conductivity and chemical properties Persistence, d. H. Substances can be understood without a significant gas release for long periods of time. So z. B. quartz threads, stone threads or a similar material are used, provided, of course, that the threads are oriented in the manner noted above.

Eine andere Form eines Isolierkörpers, d. h. einer Platte, ist in Fig. 2 dargestellt. Dort haben die beiden Wände 6 und 7 eine verhältnismäßig hohe Leitfähigkeit und bestehen z. B. aus kohlenstoffarmem Stahl. An den Kanten der Wände 6 und 7 wird die Platte mittels eines Streifens 8 von geringer Wärmeleitfähigkeit dicht abgeschlossen, beispielsweise mittels eines Streifens aus rostfreiem Stahl. Der Streifen 8 kann gerillt sein, um den Wärmeleitungsweg zu verlängern.Another form of insulator, i. H. a plate is shown in FIG. Have there the two walls 6 and 7 have a relatively high conductivity and consist, for. B. from low carbon Steel. At the edges of the walls 6 and 7, the plate is by means of a strip 8 of low thermal conductivity tightly sealed, for example by means of a stainless steel strip Steel. The strip 8 can be grooved in order to extend the heat conduction path.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 verlaufen die beiden Wände parallel zueinander.In the embodiments according to FIGS. 1 and 2, the two walls run parallel to one another.

Für Isolationskörper gemäß der Erfindung können aber auch Anordnungen verwendet werden, bei denen eine oder beide Wände nicht eben verlaufen, oder bei denen beide Wände nicht parallel zueinander verlaufen. Als Beispiel ist in Fig. 3 eine An-Ordnung dargestellt, welche eine ebene Wand 9 und eine gewellte Wand 10 enthält. Der Raum zwischen den beiden Wänden ist größtenteils mit einem Füllmaterial 4 der oben beschriebenen Art gefüllt. Der Rest des Raumes, nämlich der Raum innerhalb der Rillen der Wand 10, ist mit einem thermischen Isolationsmaterial 11 gefüllt, \velches von derselben Art sein kann wie das Material 4 oder aus einem anderen thermischen Isolationsmaterial bestehen kann. Als ein weiteres Beispiel sei die in Fig. 4 dargestellte' Anordnung besprochen, bei der die Wände 12 und 13 unter einem spitzen Winkel zueinander verlaufen. An den Kanten sind die Wände 12 und 13 mittels eines Streifens 14 von geringer Wärmeleitfähigkeit verbunden. Wenigstens der überwiegende Teil des Innenraumes ist mit einem Füllmaterial 4 der beschriebenen Art gefüllt. Man kann dabei beispielsweise durch parallele Flächen begrenzte Stücke eines Füllmaterials 4 verwenden und die verbleibenden dreieckigen Querschnittsräume mit thermischem Isoliermaterial nach Art des Materials 4 oder anderem thermischen Isoliermaterial 15 füllen.However, arrangements can also be used for insulation bodies according to the invention where one or both walls are not level, or where both walls are not parallel to each other get lost. As an example, an arrangement is shown in Fig. 3, which a flat wall 9 and a corrugated wall 10 includes. Most of the space between the two walls is filled with filler material 4 filled of the type described above. The rest of the room, namely the space within the Grooves of the wall 10, is filled with a thermal insulation material 11, \ velches of the same Kind can be like the material 4 or consist of another thermal insulation material can. As a further example, the 'arrangement shown in FIG. 4 will be discussed in which the Walls 12 and 13 at an acute angle to each other get lost. At the edges the walls 12 and 13 are smaller by means of a strip 14 Thermal conductivity connected. At least the majority of the interior is with one Filling material 4 of the type described filled. You can use parallel surfaces, for example use limited pieces of filler material 4 and the remaining triangular cross-sectional spaces with thermal insulating material of the type of material 4 or another thermal insulating material 15 fill.

Die Orientierung der Fäden ist in stark vergrößertem Maßstabe in Fig. 5 dargestellt. Die in dieser Figur mit 16 bis 19 bezeichneten Glasfaden sind, innerhalb ein und derselben Ebene vollkommen regellos orientiert, d. h. diese Fäden liegen unter ganz verschiedenen" Winkeln zueinander, befinden sich aber alle etwa in derselben Ebene oder m aufeinanderfolgenden parallelen Ebenen. Es besteht also mit anderen Worten keine regellose dreidimensionale Orientierung der Fibern. Wenn man ein Gitterwerk dieser Anordnung aufbaut, so können natürlich Teile einzelner Fäden in verschiedenen Ebenen liegen, jedoch ist die auf eine senkrecht zur Wandrichtung liegende Ebene projizierte Länge der einzelnen Fäden sehr klein im Vergleich zu der auf die Wände projizieren Länge. Bei der Anordnung des Füllmaterials innerhalb des Vakuumraums in Fig. 1 beispielsweise sind die Ebenen, in denen die Fäden regellos orientiert sind, parallel zu den Wänden 1 und 2, d.h. senkrecht zu der'Richtung des Wärmeübergangs von einer Wand zur anderen. Dabei liegt in Fig. 1 eine ganze Reihe solcher Ebenen parallel zueinander zwischen den Wänden 1 und 2.The orientation of the threads is shown on a greatly enlarged scale in FIG. In the this figure with 16 to 19 designated glass thread are oriented completely randomly within one and the same plane, d. H. these threads lie at very different "angles to one another, but are all roughly in the same plane or m successive parallel planes. In other words, there is no such thing as an irregular one three-dimensional orientation of the fibers. If you build a latticework of this type, so parts of individual threads can of course lie in different planes, but that is on one The projected length of the individual threads is very small in the plane perpendicular to the wall direction Compared to the length projected onto the walls. When arranging the filling material within of the vacuum space in Fig. 1, for example, are the planes in which the threads are randomly oriented, parallel to walls 1 and 2, i.e. perpendicular to the direction of heat transfer from a wall to the other. In Fig. 1, a number of such planes are parallel to each other between walls 1 and 2.

Aus Fig. S ist zu ersehen, daß bei der beschriebenen Anordnung der Glasfaden ein verhältnismäßig langer körperlicher Wärmeleitungsweg zwisehen den Wänden 1 und 2 entsteht. So fließt der Wärmestrom in Fig. S zwischen den Punkten 20 und 21 längs der punktierten Linie 22, d.h. längs eines langen und vielfach gewundenen Weges, und die körperliche Wärmeleitung ist sehr viel kleiner, als wenn die Wärme unmittelbar zwischen dem Punkt 20 und 21 übergehen würde. Der lange und gewundene Wärmeübergangsweg ist in Wirklichkeit wegen der zahlreichen Fadenschichten zwischen den beiden Wänden noch viel komplizierter und länger, so daß die körperliche WärmeleitungFrom Fig. S it can be seen that in the described Arrangement of the glass thread between a relatively long physical heat conduction path the walls 1 and 2 is created. The heat flow in FIG. 5 thus flows between points 20 and 21 along the dotted line 22, i.e. along a long and winding path, and The physical conduction of heat is much smaller than when the heat is directly between the Points 20 and 21 would be skipped. The long and tortuous heat transfer path is in reality much more complicated because of the numerous layers of thread between the two walls and longer, so that physical conduction

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erheblich geringer ist als bei der Verwendung fester Distanzstücke zwischen den Wänden. Außerdem sieht man, daß die regellose Orientierung der Fäden zu sehr kleinen Berührungsquerschnitten zwischen den einzelnen Fäden führt. Wenn man dagegen im Gegensatz zu der beschriebenen regellosen Orientierung die Fäden alle parallel nebeneinander anordnen würde, so würde eine Berührung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Fäden längsis considerably less than when using fixed spacers between the walls. Besides that one can see that the random orientation of the threads leads to very small contact cross-sections leads between the individual threads. If, on the other hand, in contrast to the described irregular Orientation would arrange the threads all parallel next to each other, so would a touch lengthways between two adjacent threads

ίο der ganzen Fadenlänge zustande kommen und daher eine verhältnismäßig große Berührungsfläche entstehen. ίο the entire length of the thread come about and therefore a relatively large contact area is created.

Durch die Verwendung von Fäden aus Glas und gleichartigen harten Materialien niedriger Wärmeleitfähigkeit wird noch ein weiterer Vorteil erzielt. Glas beispielsweise ist verhältnismäßig hart und inkompressibel und besitzt eine Youngziffer von beispielsweise 492 · io⁶ bis 843 · 10⁶ g je cm². Wegen der Härte und Inkompressibilität nimmt die Berührungsfläche der einzelnen Fäden unter dem äußeren Atmosphärendruck gegen die evakuierte Isolierplatte nur sehr wenig zu. Daher ändert sich die körperliche Wärmeleitfähigkeit des Füllmaterials zwischen dem unkomprimierten und dem hochkomprimierten Zustand nur sehr wenig. Dies bedeutet natürlich einen sehr großen Vorteil, da eine evakuierte Platte der beschriebenen Art notwendigerweise unter einem starken Druck steht. Es wird somit durch Verwendung eines Füllmaterials aus einzelnen Fäden der beschriebenen Eigenschaften und Anordnung eine Zunahme der körperlichen Wärmeleitfähigkeit infolge des starken auf das Füllmaterial ausgeübten Druckes sehr klein gehalten. Es ist außerdem zu beachten, daß zusätz-Hch zu der Tatsache, daß die Verwendung von hartem und inkompressiblem Füllmaterial die Kontaktfläche zwischen den einzelnen Fäden bei dem bestehenden Druckunterschied nicht wesentlich zunehmen läßt, eine geringe Zunahme der Kontaktfläche auch nur einen geringen Einfuß auf den ,gesamten Wärmewiderstand hat, da der größte Teil dieses Wärmewiderstandes innerhalb der einzelnen Fäden zwischen zwei Berührungsstellen mit den angrenzenden Fäden liegt und die Länge zwischen zwei Berührungspunkten nicht durch den an den Berührungsstellen herrschenden Druck beeinflußt wird.Another advantage is achieved through the use of threads made of glass and similar hard materials with low thermal conductivity. Glass, for example, is relatively hard and incompressible and has a Young digit of, for example, 492 · io ^6-843 x 10 ⁶ g per cm ^2. Because of the hardness and incompressibility, the contact area of the individual threads increases only very little under the external atmospheric pressure against the evacuated insulating plate. Therefore, the physical thermal conductivity of the filler material changes very little between the uncompressed and the highly compressed state. This is of course a very great advantage, since an evacuated plate of the type described is necessarily under high pressure. Thus, by using a filler material made of individual threads with the properties and arrangement described, an increase in the physical thermal conductivity as a result of the strong pressure exerted on the filler material is kept very small. It should also be noted that in addition to the fact that the use of hard and incompressible filler material does not significantly increase the contact area between the individual threads with the existing pressure difference, a small increase in the contact area also has only a small influence on the, has total thermal resistance, since most of this thermal resistance lies within the individual threads between two points of contact with the adjacent threads and the length between two points of contact is not influenced by the pressure prevailing at the points of contact.

Wie oben dargelegt, ist das Füllmaterial gemäß der Erfindung notwendigerweise stark komprimiert, um die Wände gegen den erheblichen äußeren Atmosphärendruck abzustützen, und der hieraus resultierende geringe Anstieg der körperlichen Wärmeleitfähigkeit steht in ausgesprochenem Gegensatz zu der sehr starken Leitfähigkeitszunähme von anderen unter Druck stehenden Materialien, wie feinverteilten Pulverstoffen oder gewöhnlichen Faserstoffen. Der Grund für dieses verschiedene Verhalten liegt darin, daß im komprimierten Zustand die kleinen Pulverkörnchen sich praktisch an ihrer ganzen Oberfläche berühren. Unter starkem Druck wächst daher bei Pulver die Berührungsfläche sehr stark an und somit auch die körperliche Wärmeleitfähigkeit, da der Wärmestrom praktisch auf kürzestem Wege zwischen den Wänden über die sich berührenden Pulverkörnchen übergeht. Der Weg des Wärmestroms verläuft daher innerhalb eines unter Druck stehenden, Pulvers oder gewöhnlichen Faserstoffs so gut wie längs des Temperaturgradienten, während der Weg durch die regellos orientierten Fäden gemäß der Erfindung im wesentlichen in der Richtung der Fäden verläuft, d. h. senkrecht zum Temperaturgradienten. Daher ist das erfindungsgemäße, aus regellos orientierten Fäden bestehende Füllmaterial einem feinverteilten Pulver oder gewöhnlichen Faserstoff in der Anwendung auf einen Vakuumisolationskörper, bei dem das Füllmaterial notwendigerweise unter hohem Druck steht, wesentlich überlegen.As stated above, the filling material according to the invention is necessarily highly compressed, to support the walls against the considerable external atmospheric pressure, and from this resulting small increase in physical thermal conductivity is pronounced In contrast to the very strong increase in conductivity of other pressurized materials, such as finely divided powder materials or ordinary fibers. The reason for this different behavior lies in the fact that in the compressed state the small powder grains become apart touch practically on their entire surface. The powder therefore grows under strong pressure Contact surface very strongly and thus also the physical thermal conductivity, as the heat flow practically on the shortest path between the walls over the touching powder grains transforms. The path of the heat flow therefore runs within a pressurized, Powder or ordinary pulp as well as along the temperature gradient while the way by the randomly oriented threads according to the invention essentially in the direction of Threads running, d. H. perpendicular to the temperature gradient. Therefore, the invention is off randomly oriented filaments consisting of a finely divided powder or ordinary filler material Fiber in application to a vacuum insulation body, in which the filler material is necessary is under high pressure, much superior.

Ein Vergleich der Änderung des Wertes K, d. h. des thermischen Leitfähigkeitskoeffizienten in Abhängigkeit von dem äußeren Druck für pulverformige oder körnige Stoffe einerseits und des erfindungsgemäßen Füllmaterials andererseits, ist an Hand der Fig. 7 möglich. Dort bedeutet A den Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit eines 80-Maschen-Sandes für verschiedene Werte des äußeren Drucks, während B sich auf Diatomeenerde oder Kieselgur bezieht und C auf das erfindungsgemäße Füllmaterial. Man sieht, daß ohne Druckbeanspruchung die Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit dieser drei Stoffe verhältnismäßig wenig voneinander abweichen. Beim Druck ο hat der 80-Maschen-Sand einen Leitfähigkeitskoeffizienten von etwa 9 · 10—⁶ cal/cm ⁰C sec, Di- atomeenerde oder Kieselgur einen Koeffizienten von etwa ,12 · io~⁶ cal/cm ⁰C see und- das erfindungsgemäße Füllmaterial einen Koeffizienten von etwa 9 · 10—⁶ cal/cm ⁰C see. Unter dem Druck von einer Atmosphäre, wie er naturgemäß bei den erfindungsgemäßen Platten auftreten muß, nimmt der Koeffizient von Sand auf ungefähr 83 · 10—⁶ cal/cm ⁰C see, d. h. auf den neunfachen Wert zu. Der Koeffizient von Kieselgur wächst auf etwa 52 · io^⁶ cal/cm ⁰C see, d. h. auf mehr als den vierfachen Betrag. Im Gegensatz zu diesen sehr starken Änderungen nimmt der Koeffizient für das erfindungsgemäße Füllmaterial nur auf 10,5 · io~⁶ cal/cm ⁰C see zu, d. h. nur um ein Sechstel gegenüber dem drucklosen Wert. Man sieht, daß für die Benutzung in Vakuumisolatoren das erfindungsgemäße Füllmaterial gegenüber pulverförmigem oder kornförmigem Material große Vorteile hat.A comparison of the change in the value K, ie the thermal conductivity coefficient as a function of the external pressure for powdery or granular substances on the one hand and the filler material according to the invention on the other hand, is possible with reference to FIG. There, A denotes the coefficient of thermal conductivity of an 80-mesh sand for various values of the external pressure, while B relates to diatomaceous earth or kieselguhr and C to the filler material according to the invention. It can be seen that the coefficients of the thermal conductivity of these three substances deviate relatively little from one another without any compressive stress. The 80-mesh sand has ο sec when printing a conductivity coefficient of about 9 x 10- ⁶ cal / cm ⁰ C, atoms earth di- or diatomaceous a coefficient of about 12 · io ~ ⁶ cal / cm ⁰ C and-see the filling material according to the invention has a coefficient of about 9 x 10- ⁶ cal / cm ⁰ C lake. Under the pressure of one atmosphere, as must occur in the inventive panels, of course, the coefficient of sand absorbs about 83 · 10 ^-6 cal / cm ⁰ C lake, ie to the nine-fold value. The coefficient of diatomaceous earth increases to about 52 · io ^ ⁶ cal / cm ⁰ C see, that is to say to more than four times the amount. In contrast to these very strong changes, the coefficient for the filler material according to the invention only increases to 10.5 · 10 ~ ⁶ cal / cm ^° C., ie only by one sixth compared to the unpressurized value. It can be seen that the filling material according to the invention has great advantages over powdery or granular material for use in vacuum insulators.

Der Unterschied zwischen pulverförmigen oder kornförmigen Materialien einerseits und den erfindungsgemäßen Füllmaterialien andererseits für Vakuumisolatoren kann ferner an Hand der Formel für die thermische Leitfähigkeit erläutert werden.The difference between powdery or granular materials on the one hand and those according to the invention Filling materials on the other hand for vacuum insulators can also be based on the formula for thermal conductivity are explained.

K =K =

A-ATA-AT

Hierin ist Q die Kalorienzahl je Sekunde, welche eine Fläche A mit einer Dicke d bei einem Temperaturgefälle A T durchsetzt. Wenn das Füllmaterial gemäß der Erfindung unter Druck gesetztHere, Q is the number of calories per second which penetrates an area A with a thickness d at a temperature gradient AT. When the filler material according to the invention is pressurized

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wird, sinkt d ohne nennenswerte Zunahme von Q-Bei einer Druckbeanspruchung eines kornformigen oder pulverförmigen Materials nimmt d wenig ab, Q nimmt jedoch auf ein Mehrfaches zu. Das Füllmaterial gemäß der Erfindung verzögert also· den Wärmeübergang, selbst wenn seine Dicke d erheblich abnimmt und sehr klein ist.is d decreases without significant increase of Q When the pressure stressing of a kornformigen or powdery material takes d little, but Q increases to a multiple. The filler material according to the invention thus delays the transfer of heat, even if its thickness d decreases considerably and is very small.

Das Füllmaterial für die . erfindungsgemäßen Isolierkörper hat ferner gegenüber pulverförmigen, ίο kornformigen oder den üblichen faserigen Füll- - materialien hinsichtlich der leichteren Evakuierung bestimmte Vorteile. Pulverteilchen haben das Bestreben, aneinander zu haften und versperren den Gasaustritt aus dem Inneren des Pulvers, so daß die Evakuierung schwierig wird und längere Pumpzeiten erfordert. Die Gitterstruktur der erfindungsgemäßen als Füllmaterial dienenden Fäden läßt dagegen zahlreiche Pumpwege für den Gasaustritt frei und erleichtert die Evakuierung des Füllraumes. The filling material for the. Insulating body according to the invention also has compared to powdery, ίο granular or the usual fibrous filling - Materials have certain advantages in terms of easier evacuation. Powder particles strive to to adhere to each other and block the escape of gas from the interior of the powder, so that evacuation becomes difficult and requires longer pumping times. The lattice structure of the invention Threads serving as filler material, on the other hand, leave numerous pump paths for the gas to escape free and facilitates the evacuation of the filling area.

Bezüglich der körperlichen Wärmeleitung spielt es ebenfalls eine Rolle, daß die Fäden praktisch in parallelen Ebenen oder Schichten liegen und innerhalb dieser Ebenen regellos orientiert sind und dabei diese Ebenen etwa parallel zu den Wänden sowie senkrecht zur Wärmeübergangsrichtung zwischen den Wänden verlaufen. Man sieht, daß . eine dreidimensionale regellose Orientierung der Fäden, bei der viele Fäden senkrecht zu den Wänden Hegen würden, einen kürzeren Wärmeleitungsweg zwischen den Wänden zur Folge haben würde, als er durch den langen und vielfach gewundenen Weg in der Richtung von Fäden gegeben ist, die annähernd parallel zu den Wänden verlaufen. Natürlieh ist bei einem Füllmaterial, welches viele tausend Fäden enthält und in der beschriebenen Weise angeordnet ist, auch hin und wieder ein Faden vorhanden, der zum Teil schräg zu einer Ebene oder Schicht verläuft und durch mehrere solche Ebenen oder Schichten hindurchtreten kann. Jedoch ist die Länge eines solchen Fadens bei der Projektion auf eine senkrecht zu den Wänden stehende Ebene sehr klein im Vergleich zu der Gesamtlänge des Fadens, der mit einem überwiegenden Teil seiner Länge innerhalb einer Ebene liegen wird. Als Beispiel sei genannt, daß bei der Verwendung von Glasfäden mit einer Leitfähigkeit von 2,8 · io-³ cal/cm ° C see in parallelen Ebenen und in regelloser Orientierung ein Paket mit einer Dichte von 0,23 g je cm³ zwischen 25⁰C und 140⁰ C einen Gesamtleitfähigkeitskoeffizienten im Vakuum von 8,8 · io^⁶ cal/cm ⁰C see zeigte. Wenn dieselben Fäden regellos orientiert waren und dabei ein erheblicher Bruchteil parallel zu der Richtung des Wärmeübergangs (statt senkrecht zu ihr), in einem Probekörper derselben Dichte vorhanden war, so nahm die Wärmeleitfähigkeit auf 69 · 10—⁶ cal/cm ⁰C see zu. Es ist also nicht nur das Füllmaterial bei dem erfindungsgemäßen Isolierkörper einem feinverteilten oder pulverförmigen Material überlegen, sondern die Vorteile liegen auch in der erfindungsgemäßen Anordnung der Fäden gegenüber einem fadenförmigen, aber nicht in der erfindungsgemäßen Weise angeordneten Füllmaterial. Außerdem ist, da die Härte des Glases oder des anderweitig verwendeten Materials für die geringe Zunahme der Berührungsfläche zwischen den Fäden unter äußerem Druck von Bedeutung ist, fernerhin klar, daß das erfindungsgemäß verwendete Füllmaterial auch vorteilhaft gegenüber anderen und stärker kompressiblen Materialien als Glas u. dgl. ist. Es sei noch bemerkt, daß in einem üblichen luftgefüllten Isolierkörper niit Glasfibereinlage, wie sie z. B. in heutigen Kühlschränken bei Atmosphärendruck verwendet werden, die regellose Orientierung der Fäden innerhalb paralleler Ebenen einen verhältnismäßig geringen Einfluß auf die Wärmeleitfähigkeit besitzt. So kann z. B. die Zunahme der Wärmeleitfähigkeit bei dreidimensionaler Orientierung der Fäden (im Gegensatz zur regellosen Orientierung in parallelen Ebenen) ganz ungefähr 5 °/o betragen. Im Gegensatz dazu kann bei evakuierten Isolationskörpern der Unterschied bei regelloser Orientierung in parallelen Ebenen, wie im obigen Beispiel gezeigt, ganz ungefähr 800% betragen.With regard to the physical conduction of heat, it also plays a role that the threads are practically in parallel planes or layers and are oriented randomly within these planes and that these planes run approximately parallel to the walls and perpendicular to the direction of heat transfer between the walls. One can see that . a three-dimensional random orientation of the threads, in which many threads would be perpendicular to the walls, would result in a shorter heat conduction path between the walls than is given by the long and often winding path in the direction of threads that are approximately parallel to run along the walls. Naturally, with a filler material which contains many thousands of threads and is arranged in the manner described, there is now and then also a thread which runs partly at an angle to a plane or layer and can pass through several such planes or layers. However, the length of such a thread when projected onto a plane perpendicular to the walls is very small compared to the total length of the thread, which will lie with a major part of its length within a plane. As an example may be mentioned that with the use of glass fibers with a conductivity of 2.8 x io- ³ cal / cm ° C lake in parallel planes and in a random orientation, a package having a density of 0.23 g per cm ³ is between 25 ⁰ C and 140 ⁰ C showed a total conductivity coefficient in a vacuum of 8.8 · 10 ^ ⁶ cal / cm ⁰ C see. When the same yarns were randomly oriented, while a significant fraction to the direction of heat transfer (rather than perpendicular to it) was present in parallel, in a test piece, the same density, the thermal conductivity increased to 69 · 10 ^-6 cal / cm ⁰ C lake. Not only is the filler material superior to a finely divided or powdered material in the insulating body according to the invention, but the advantages also lie in the arrangement of the threads according to the invention compared to a thread-like filler material that is not arranged in the manner according to the invention. In addition, since the hardness of the glass or the other material used is important for the slight increase in the contact area between the threads under external pressure, it is also clear that the filler material used according to the invention is also advantageous over other and more compressible materials than glass and the like . is. It should also be noted that in a conventional air-filled insulating body niit glass fiber insert, as z. B. be used in today's refrigerators at atmospheric pressure, the random orientation of the threads within parallel planes has a relatively small influence on the thermal conductivity. So z. B. the increase in thermal conductivity with a three-dimensional orientation of the threads (in contrast to the random orientation in parallel planes) amount to approximately 5%. In contrast to this, in the case of evacuated insulation bodies, the difference in the case of random orientation in parallel planes, as shown in the above example, can be approximately 800%.

Es ist von Interesse, die thermischen Leitfähigkeiten verschiedener Materialien, die heute in Wärmeisolationsanordnungen verwendet werden, unter Atmosphärendruck, d. h. unter Luft einerseits und unter Vakuum andererseits, zu vergleichen. Man könnte vielleicht erwarten, daß bei der Verwendung bekannter Isolationsmaterialien in einem Vakuumisolator sich die Eigenschaften bei allen Materialien etwa im gleichen Verhältnis ändern würden, da die Evakuierung die Wärmeleitfähigkeit im Gase vermindert. Jedoch wurde gefunden, daß die Abnahme der Wärmeleitfähigkeit für die verschiedenen Materialien nicht annähernd im selben Verhältnis stattfindet, und es wurde ferner gefunden, daß die Abnahme der Wärmeleitfähigkeit für das gemäß der Erfindung verwendete Füllmaterial viel größer ist als für andere heute verwendete Isoliermaterialien. Ein Vergleich der verschiedenen Materialien ist an Hand der unten stehenden Tabelle möglich. Die Zahlen in der Tabelle sind die Werte von K (thermische Leitfähigkeit) multipliziert mit io⁶ cal/cm ⁰C see. .It is of interest to compare the thermal conductivities of various materials that are used today in thermal insulation arrangements under atmospheric pressure, ie under air on the one hand and under vacuum on the other hand. One might expect that if known insulation materials were used in a vacuum insulator, the properties of all materials would change in approximately the same proportion, since the evacuation reduces the thermal conductivity in the gas. However, it has been found that the decrease in thermal conductivity for the various materials does not occur in nearly the same proportion, and it has also been found that the decrease in thermal conductivity for the filler material used according to the invention is much greater than for other insulating materials used today. A comparison of the different materials is possible using the table below. The numbers in the table are the values of K (thermal conductivity) multiplied by 10 ⁶ cal / cm ⁰ C see. .

GlasfädenGlass threads

(in parallelen Ebenen
regellos orientiert) . . .(in parallel planes
randomly oriented). . .

Gesteinsfäden Filaments of rock

Silizium-Aerogel Silicon airgel

Sil-O-Cel Sil-O-Cel

Vermiculite Vermiculite

in Luftin air

90 8290 82

5555

100 bis 130 110100 to 130 110

im Vakuumin a vacuum

6 bis 106 to 10

20 bis 5020 to 50

3232

110110

Aus dieser Tabelle ist zu ersehen, daß die Abnahme der Wärmeleitfähigkeit für Materialien wie Gesteinsfäden, Silizium-Aerogel usw. bei der Verwendung in Vakuum verhältnismäßig klein ist. ImFrom this table it can be seen that the decrease in thermal conductivity for materials such as Filaments of rock, silicon airgel, etc. is relatively small when used in a vacuum. in the

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Gegensatz dazu zeigt ein Füllmaterial aus vielen Glasfäden in parallelen Ebenen und regelloser Orientierung innerhalb dieser Ebenen eine erheblich größere Abnahme der Wärmeleitfähigkeit, nämlich eine Abnahme auf ein Zehntel des Wertes in Luft.In contrast, a filler made of many glass threads shows in parallel planes and more randomly Orientation within these levels a significantly greater decrease in thermal conductivity, namely a decrease to a tenth of the value in air.

Ein weiterer Faktor, der die Wirksamkeit des Füllmateriails, wie es gemäß der Erfindung verwendet werden soll, beeinflußt, ist die Materialdichte. Wie in Fig. 8 dargestellt, nimmt der Koeffizient der Wärmeleitfähigkeit mit der Abnahme der Dichte bis auf einen Minimalwert ab, während er für eine weitere Abnahme der Dichte wieder zunimmt. Man sieht aus Fig. 8, daß ein aus Glasfäden mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1,5 · io~-³ cm bestehendes Füllmaterial im Vakuum einen Minimahvert der Leitfähigkeit von etwas weniger als 9 · 10—⁶ cal/cm ⁰C see besitzt, wenn das Material eine Dichte von ungefähr 0,25 g je cm³ hat. Wenn die Dichte auf etwa 1,2 g je cm³ gesteigert wird, nimmt der Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit auf 20 · io~⁶ cal/cm ⁰C see zu und nimmt ebenfalls zu, nand zwar auf etwa 25 · io~⁶ cal/cm ⁰C see, wenn man die Dichte auf 0,05 g je cm³ senkt. Man kann zwar natürlich einen gewissen Bereich 'der Dichte zulassen, je nachdem, welche Abweichung vom Mindestwert in der thermischen Leitfähigkeit erlaubt wird, jedoch gibt die Kurve 8 eine Beziehung, aus der der optimale Punkt für zwei verschiedene Füllmaterialien der gemäß der Erfindung zu verwendenden Art bei Verwendung von Glasfäden eines durchschnittlichen Durchmessers von 0,325 ■ io~³ cm bzw. 1,5 · io~³ cm entnommen werden kann. Ähnliche Kurven lassen sich für Füllmaterialien von anderen durchschnittlichen Durchmessern gewinnen. Man erkennt, daß der · Punkt der geringsten thermischen Leitfähigkeit abhängig von der Dichte und auch von dem Durchmesser der verwendeten Fäden abhängt. Wenn also das Füllmaterial aus Glasfaden besteht, die einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,325 · io~~³ cm haben, erreicht man den Minimahvert des Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit von 6 · 10—⁶ cal/cm ° C see, wenn die Dichte etwa 0,175 g je cm³ beträgt. Je größer also der Durchmesser der verwendeten Fäden ist, desto- höher ist die Dichte, bei der das Minimum des Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit auftritt. Als praktische Regel folgt also·, daß eine Dichte von 0,15 bis 0,2 g je cm³ nötig ist, um gegen Atmosphärendruck abzustützen, so daß also diese Zahl eine praktische untere Grenze bezüglich der Dichte dies verwendeten Materials darstellt. Die obere Grenze hängt ganz davon ab, welche Abweichung von dem möglichen Minimalwert zugelassen werden kann. Jedenfalls gibt die Fig. 8 eine Beziehung zwischen dem Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit und der Dichte des Füllmaterials, so daß für jede Fadenart eines gegebenen durchschnittlichen Durchmessers der Minimalwert des Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit und die optimale Dichte bestimmt werden kann.Another factor which influences the effectiveness of the filler material as it is to be used according to the invention is the material density. As shown in FIG. 8, the coefficient of thermal conductivity decreases with the decrease in density to a minimum value, while it increases again with a further decrease in density. It is seen from Figure 8 that a glass filaments having an average diameter of 1.5 x io ~ -. ³ cm filling material existing in the vacuum Minimahvert a conductivity of less than 9 x 10- ⁶ lake cal / cm ⁰ C has, when the material has a density of approximately 0.25 g per cm ³ . If the density is increased to about 1.2 g per cm ³ , the coefficient of thermal conductivity ^{increases to 20.10 ~ 6} cal / cm ⁰ C see and also increases, although to about 25.10 ~ ⁶ cal / cm ⁰ C see if the density is lowered ^{to 0.05 g per cm 3.} One can of course allow a certain range of the density, depending on what deviation from the minimum value in the thermal conductivity is allowed, but curve 8 gives a relationship from which the optimal point for two different filling materials of the type to be used according to the invention when using glass threads with an average diameter of 0.325 ~ ³ cm or 1.5 · 10 ~ ³ cm. Similar curves can be obtained for filling materials of other average diameters. It can be seen that the point of lowest thermal conductivity depends on the density and also on the diameter of the threads used. Thus, when the filling material consists of glass yarn, having an average diameter of 0.325 · io ~~ ³ cm, one reaches the Minimahvert the coefficient of thermal conductivity of 6 x 10- ⁶ cal / cm ° C lake, when the density of about 0.175 g per cm ³ . The larger the diameter of the threads used, the higher the density at which the minimum of the coefficient of thermal conductivity occurs. As a practical rule it follows that a density of 0.15 to 0.2 g per cm ^{3 is} necessary to provide support against atmospheric pressure, so that this number represents a practical lower limit with regard to the density of the material used. The upper limit depends entirely on what deviation from the possible minimum value can be permitted. In any case, Fig. 8 gives a relationship between the coefficient of thermal conductivity and the density of the filler material so that for each type of thread of a given average diameter the minimum value of the coefficient of thermal conductivity and the optimum density can be determined.

Wie weiter oben erwähnt, sind Vakuumisolatoren, z. B. Dewarflaschen, ohne Füllmaterial benutzt worden, wobei die Querschnitte im allgemeinen kreisförmig waren, so daß die Wände dem äußeren Druck standhalten konnten. Abgesehen davon, daß derartige Anordnungen nur in der Beschränkung auf bestimmte Gefäßformen möglich sind, bestehen, aber auch noch andere Beschränkungen hinsichtlich der praktischen Anwendung solcher Anordnungen in Haushaltskühlschränken u. dgl. Um die Isolationsfähigkeit aufrechtzuerhalten, muß nämlich der Druck wenigstens auf ι Mikron Quecksilbersäule gehalten werden. Bei der Massenherstellung von verhältnismäßig großen Gegenständen, wie Haushaltskühlschränken u. dgl., bei denen Vakuumisolierkörper zur Erhöhung des Fassungsvermögens nützlich sein könnten, ist die Herstellung und Aufrechterhaltung dieses sehr niedrigen Druckes schwierig, weil eine sehr sorgfältige Evakuierung nötig ist und diese hohen Vakuumgrade durch Gasausbrüche aus dem Metall der Wände später verschlechtert werden können. Das erfindungsgemäß zu verwendende Isoliermaterial vermeidet diese Schwierigkeit, wie aus Fig. 6 hervorgeht, in welcher der wirksame Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit von Füllmaterialien mit einem durchschnittlichen Fadendurchmesser von 0,325 · io~³ und 1,5 · io~³ cm über dem Innendruck aufgetragen ist. Fig. 6 zeigt, daß bei 0,325-1O^-3Cm Fadendurchmesser der Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit sehr wenig zunimmt, bis ein Druck von 1000 Mikron Quecksilbersäule erreicht ist. Bei 1,5 · io~³ Fadeiidurchmesser nimmt bis über 100 Mikron der Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit sehr wenig zu. Daher können bei der erfindungsgemäßen Anordnung Drucke von etwa 100 Mikron an Stelle von 1 Mikron zugelassen werden, ohne daß die Wärmeisolation sich verschlechtert. Wie oben bemerkt, ist dies von besonderer Bedeutung, wenn der Isolationskörper im Massenherstellungsverfahren fabriziert werden soll und wenn die Wände im Gegensatz zu Glaswänden von Dewargefäßen aus Metall bestehen, die während langer Zeiten gewisse Gasmengen abgeben und daher den Druck im Vakuumraum ansteigen lassen können.As mentioned above, vacuum isolators, e.g. B. Dewar bottles, without filler material, the cross-sections were generally circular so that the walls could withstand the external pressure. Apart from the fact that such arrangements are only possible when restricted to certain vessel shapes, there are also other restrictions with regard to the practical use of such arrangements in household refrigerators and the like will. In the mass production of relatively large items such as domestic refrigerators and the like, where vacuum insulating bodies could be useful to increase the capacity, the production and maintenance of this very low pressure is difficult because very careful evacuation is necessary and these high degrees of vacuum from gas bursts from the metal of the walls can later deteriorate. The insulating material to be used according to the invention avoids this difficulty, as can be seen from FIG. 6, in which the effective coefficient of the thermal conductivity of filling materials with an average thread diameter of 0.325 × ³ and 1.5 × ^{10 -3} cm is plotted against the internal pressure . Figure 6 shows that at 0.325-10 ^-3 cm filament diameter the coefficient of thermal conductivity increases very little until a pressure of 1000 microns of mercury is reached. At 1.5 · ^{10 ~ 3} fiber diameters, the coefficient of thermal conductivity increases very little up to over 100 microns. Thus, with the arrangement of the present invention, prints of about 100 microns instead of 1 micron can be tolerated without deteriorating thermal insulation. As noted above, this is of particular importance if the insulation body is to be manufactured in a mass production process and if the walls, in contrast to glass walls of dewar vessels, are made of metal, which give off certain amounts of gas over long periods and can therefore increase the pressure in the vacuum space.

Man sieht aus Fig. 8, daß bei thermischen Isolationsanordnungen der erfindungsgemäßen Art der Koeffizient der thermischen Leitfähigkeit für eine gegebene Dichte mit dem Durchmesser der Fäden ansteigt. Die Wirksamkeit des Fadenmaterials bezüglich der Wärmeisolation nimmt mit abnehmendem Fadendurchmesser bis zu den kleinsten .heute verfügbaren Fäden zu. Als spezielles Beispiel sei genannt, daß Wärmeisolatoren gemäß der Erfindung mit geringer Wärmeleitfähigkeit unter Verwendung von Fäden aus Glas mit einem Durchmesser von 2,5 · io~³ cm oder weniger gebaut werden können. Wenn Fäden mit sehr verschieden großem Durchmesser und derselben Isolierfüllung verwendet werden, führt dies zu einer Überbrückung mancher Fäden, so dort dann kein Kontakt für die körperlicheIt can be seen from FIG. 8 that in thermal insulation arrangements of the type according to the invention the coefficient of thermal conductivity for a given density increases with the diameter of the filaments. The effectiveness of the thread material in terms of thermal insulation increases with decreasing thread diameter down to the smallest threads available today. As a specific example it should be mentioned that thermal insulators according to the invention with low thermal conductivity can be constructed using threads made of glass with a diameter of 2.5 · 10 ^-3 cm or less. If threads with very different diameters and the same insulating filling are used, this leads to a bridging of some threads, so there is no contact for the physical

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16131 XU147 a16131 XU147 a

Wärmeleitung zustande kommt. Um die Zunahme an Kontaktfläche., die unter dem äußeren Druck stattfindet, möglichst gering zu halten, werden die Fäden aus hartem Material, z. B. aus Glas, hergestellt. Als Beispiel sei erwähnt, daß Glasfäden mit einem Young-Wert von 492 · ~⁶ g je cm² oder mehr gut verwendbar sind. Natürlich ändert sich die körperliche Leitfähigkeit des Füllmaterials mit der Leitfähigkeit des Materials, aus dem die Fäden bestehen. Als ein weiterer Zahlenwert sei erwähnt, daß die thermische Leitfähigkeit des Fadenmaterials vorzugsweise weniger als 0,0035 cal/cm ° C see betragen soll. Die Zugfestigkeit der Fäden muß so hoch sein, daß unter atmosphärischer Belastung nur wenige Fäden brechen. Viele Fadenbrüche würden die Umwandlung des Fadenmaterials in ein Material, das annähernd die Eigenschaften eines Pulvers oder eines koirnförmigen Fülknaterials hat, herbeiführen.Thermal conduction comes about. In order to keep the increase in contact area., Which takes place under the external pressure, as low as possible, the threads are made of hard material, e.g. B. made of glass. As an example, it should be mentioned that glass threads with a Young value of 492 · ⁶ g per cm ² or more can be used. Of course, the physical conductivity of the filler material changes with the conductivity of the material from which the threads are made. As a further numerical value it should be mentioned that the thermal conductivity of the thread material should preferably be less than 0.0035 cal / cm ° C see. The tensile strength of the threads must be so high that only a few threads break under atmospheric stress. Many thread breaks would lead to the transformation of the thread material into a material which has approximately the properties of a powder or a spherical filler material.

Die Zugfestigkeit soll beispielsweise wenigstens 105 · ιo² g je cm² betragen.The tensile strength should, for example, be at least 105 · ιo ² g per cm ² .

Die Länge der Fäden kann innerhalb eines weiten Bereichs schwanken, jedoch soll die Minimalmenge noch genügend groß sein, um mehrere nebeneinanderliegende Fäden zu überbrücken, so· daß die Fäden sich nicht verschieben und bei der Handhabung vor der Kompression die gewünschte Orientierung beibehalten.The length of the threads can vary within a wide range, but should The minimum amount must still be large enough to bridge several threads lying next to one another, so that the threads do not shift and when handling before compression the Maintain the desired orientation.

Wie oben erwähnt, können gewisse im Handel befindliche Isoliermaterialien als Füllstoffe verwendet werden, wenn man sie zwischen den Wänden in der erfindungsgemäßen Weise anordnet. Es sei bemerkt, daß solche handelsüblichen Materialien gewisse Bindemittel und gewisse Schmiermittel enthalten. Es wurde gefunden, daß zur Erreichung der besten, Isolationswirkung des fadenförmigen Fülknaterials Bindemittel und Schmiermittel vermieden werden müssen, d. h. daß die Oberflächen der Fäden sauber sein müssen. Die Füllmaterialien gemäß der Erfindung haben bei einer Belastung durch eine Atmosphäre Außendruck einen Koeffizienten der thermischen Leitfähigkeit von 10,6 · ιo~~⁶ cal/cm ° C see. Bei Zusatz eines Schmiermittels, wie es üblicherweise in heutigen Kühlschränken verwendet wird, ist dieser Wert'bis auf 17,8 ■ io~⁸ gestiegen. Ebenso hat ein Füllmaterial mit einer Leitfähigkeit von etwa 10 ■ io~⁶ durch Zusatz eines üblichen Bindemittels eine Leitfähigkeit von etwa 20 · io~⁶ angenommen.As noted above, certain commercially available insulating materials can be used as fillers when placed between walls in the manner of the invention. It should be noted that such commercially available materials contain certain binders and certain lubricants. It has been found that, in order to achieve the best insulating effect of the thread-like filling material, binders and lubricants have to be avoided, that is to say that the surfaces of the threads have to be clean. The filling materials according to the invention have a coefficient of thermal conductivity of 10.6 · ιo ~~ ⁶ cal / cm ° C see when exposed to an atmosphere of external pressure. With the addition of a lubricant, as is commonly used in today's refrigerators, this value has risen to 17.8 ± ⁸ . Likewise, a filler material with a conductivity of about 10 ^{· 10 ~ 6 has} assumed ^{a conductivity of about 20 · 10 ~ 6} through the addition of a conventional binder.

Ferner haben Schmiermittel und Bindemittel die Eigenschaft, Gase abzugeben, so daß der Druck in dem Isolierkörper erheblich erhöht wird und die Isolationswirkung, die von der Aufrechterhaltung eines verhältnismäßig geringen Drucks abhängig ist, sinkt.Furthermore, lubricants and binders have the property to give off gases, so that the pressure in the insulating body is significantly increased and the insulating effect that comes from maintaining it a relatively low pressure is dependent, decreases.

Bei dem beschriebenen Isolierkörper wird die Wärmeleitung im Gase durch eine Evakuierung auf einen Druck, bei dem die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle groß gegenüber der Porengröße des Füllmaterials ist, auf einem Minimalwert gehalten. Die körperliche Leitfähigkeit des Fülknaterials wird !dadurch auf einen Minimalwert gebracht, daß man ein Füllmaterial benutzt, welches aus vielen dünnen Fäden aus Glas oder einem ähnlichen Stoff besteht, die in einer Vielzahl von praktisch parallelen Ebenen liegen und innerhalb dieser Ebenen regellos orientiert sind. Diese Ebenen verlaufen etwa in der Richtung der Wände und somit senkrecht zur Richtung des Wärmeübergangs zwischen den Wänden. Für den körperlichen Wärmeübergang entstehen daher lange vielfach gewundene Wege. Der Wärmeübergang durch Strahlung wird ebenfalls durch das verwendete Füllmaterial auf einem Minimalwert gehalten. Jede der parallelen Ebenen bildet eine Fläche, welche den Wärmeübergang durch Strahlung vermindert. Da der Wärmeübergang durch Strahlung sich mit der vierten Potenz der Temperaturdifferenz ändert, fällt der AVärmeübergang durch Strahlung tatsächlich dann sehr klein aus, wenn man eine Vielzahl von parallelen Ebenen oder Schichten von regellos orientierten Fäden vorsieht und somit den Raum zwischen den Wänden in viele ■ kleine Teile zerlegt, in denen die Temperaturdifferenz klein ist gegenüber der ganzen an der Platte liegenden TemperaturdiffereniZ.In the case of the insulating body described, the heat conduction in the gases is achieved by evacuation to a pressure at which the mean free path of the gas molecules is large compared to the pore size of the filler is kept to a minimum. The physical conductivity of the Filling material is brought to a minimum value by using a filling material which consists of many thin threads of glass or a similar material, which come in a multitude of practically parallel planes and are randomly oriented within these planes. These planes run roughly in the direction of the walls and thus perpendicular to the direction of the Heat transfer between the walls. For the physical transfer of heat therefore arise long and winding paths. The heat transfer through radiation is also controlled by the used filler material is kept to a minimum. Each of the parallel planes forms one Area that reduces the heat transfer through radiation. Because the heat transfer through Radiation changes with the fourth power of the temperature difference, the A heat transition falls due to radiation actually looks very small if one has a multitude of parallel planes or layers of randomly oriented threads and thus the space between the walls divided into many ■ small parts in which the temperature difference is small compared to the whole temperature differences on the plate.

Claims

Patent claims:

1. Thermal insulation body, consisting of a closed evacuated container, which has two parallel flexible walls between which a fibrous filler material lies, characterized in that the fibrous material (4) consists of threads of a hard material of low thermal conductivity, which are randomly arranged in planes parallel to the walls (1, 2).

2. Insulation body according to claim 1, characterized in that the threads (4) consist of glass, have a minimum tensile strength of 105 · ιo ² kg / cm ² and less than 2.5 · ^{10 ~ 3} cm in diameter. >

3. Insulation body according to claim 1 and 2, characterized in that the filler material body has a density between 0.15 g / cm ³ and 0.4 g / cm ³ .

Considered publications:
German Patent Nos. 592047, 665319; French patent specification No. 758 370.

1 sheet of drawings