DK164658B - Isolerende struktur - Google Patents

Description

DK 164658 B

Opfindelsen angår en isolerende struktur af den type, der omfatter en stiv ydre væg, en stiv indre væg og termiske isolationsorganer, der er anordnet mellem disse to vægge.

Det kan især anvendes til fremstilling af cryogene behol-5 dere og cryogene køletunneler.

Fra FR offentliggørelsesskrift nr. 2 285 569 kendes en beholder med en isolerende struktur bestående af en ydre væg af et stift materiale, en isolerende skumblok, en 10 film og enten en indre membran eller en indre stiv væg i en afstand fra filmen.

Fra US patentskrift nr. 376 097 kendes en beholder med en isolerende struktur bestående af en ydre væg af et stift 15 materiale, et antal isoleringsblokke af f.eks. et skummateriale og en indre film.

Disse kendte isolerende strukturer er besværlige at fremstille og det er især vanskeligt at konstruere større 20 isotermiske organer af disse med en tilstrækkelig mekanisk styrke.

Det er opfindelsens formål at tilvejebringe en isolerende struktur ved hjælp af hvilken det er muligt at konstruere 25 isotermiske organer med forbedret mekanisk styrke og en god isoleringsevne af enhver form, især store isotermiske organer, der er relativt lette og som optager et lille volumen.

30 Det isotermiske organ ifølge opfindelsen, der er af den i indledningen til krav 1 angivne art, er ejendommelig ved det i den kendetegnede del af krav 1 angivne.

En udførelsesform for opfindelsen vil nu blive beskrevet 35 under henvisning til tegningen, hvorpå den eneste figur i tværsnit repræsenterer en del af en beholder ifølge opfindelsen i form af et parallelepipedum.

DK 164658 B

2

Den beholder, der er vist på tegningen, er en åben tank, der generelt har form som et parallelepipedum, og som indeholder en cryogen væske, f.eks. flydende ni-5 trogen til udøvelse af dybfrysningsoperationer ved nedsænkning af næringsmidler i denne væsken. Den udgøres af et indre hus 1 i direkte kontakt med væsken, et sammensat ydre hus 2 i kontakt med den omgivende luft og termiske hovedisolationsorganer 3 anordnet mellem disse to huse.

10

Huset 1 er fremstillet af en plade af rustfrit stål med en tykkelse, der mindst er lig med 1,5 mm, og som har en i opadgående retning åben form som et parallelepipedum.

Langs den øvre kant deraf omfatter huset en vandret ydre 15 ring 4, der afsluttes i en i nedadgående retning gående vertikal flange 5.

Det ydre hus 2 er en sammensat struktur, der omfatter: 20 en ydre plade 6 af rustfrit stål med en tykkelse, der er mindre end eller lig med tykkelsen af pladen 1, strækkende sig næsten op til niveauet for ringen 4 og med en vandret ydre flange 7 på sin øvre periferi, hvilken flange termineres i en flange 8, der udstrækker sig i nedad-25 gående retning, hvilken sidst angivne flange er fikseret ved en svejsning langs flangen 5, en indre plade 9 af stål eller aluminium, der om ønsket er perforeret eller af strækmetal, og som afsluttes i en 30 vandret flange 10, der på sin periferi er svejset til den øvre ende af den indre overflade af pladen 6 og som i indadgående retning udstrækker flangen 7. Flangen 10 er dannet af en indre ring 11 af stål i umiddelbar nærhed af pladen 9, en ydre ring 12 af stål i umiddelbar nærhed af 35 pladen 6, og mellem disse to elementer et sektionsorgan 13 af plastmateriale med liggende, X-formet tværsnit, hvorved elementerne 11 og 12 er fikseret ved adhæsion i

DK 164658B

3 tilsvarende hulheder af dette fiktionsorgan, og en masse af hårdt skummateriale 14, der holdes under vakuum. Dette skummateriale 14, kan, som det her er vist, være tildannet af et antal underblokke af parallelepipedumform, 5 hvilke er anordnet i umiddelbar nærhed af hinanden, og hvilke udfylder det rum, der er afgrænset af pladerne 6 og 9 og flangen 10. I dette tilfælde adhærerer underblokkene til pladen 6 og 9 over hele deres ydre overflade, og de adhærerer også til pladen 9 over hele deres indre 10 overflade og desuden til flangen 10. Som en varierende udførelsesform kan skummaterialet 14 indsprøjtes og kan adhærere, når det kommer i kontakt med pladerne 6 og 9, der på passende måde er forbehandlet fikseres ved adhæsion til disse. Husene 1 og 2 afgrænser et rum mellem 15 væggene, der er udfyldt med isolationsmiddel 3. Dette isolationsmiddel udgøres af en stiv blok, der optager hele rummet mellem væggene og derfor som helhed betragtet udviser den generelle form svarende til en parallelpipe-dum-skål. Denne blok består af tre underblokke af skumma-20 teriale i form af en skål, hvorved underblokkene er tilpasset til hinanden på indersiden med mellemindlægning med reflekterende skærme mellem disse underblokke og mellem den inderste underblok og det der optil stødende hus 1. Hver skærm udgøres af en plade af aluminium, hvis re-25 flekterende overflade er vendt i retning af beholdernes indre.

Der foreligger således, regnet fra det ydre til det indre, otte skåle, der passer ind i hinanden: det ydre 30 hus 2, en underblok 15 af skummateriale, en skærm 16 dannet af en aluminiumplade, en underblok 17 af skummateriale, en skærm 18 dannet af en aluminiumplade, en underblok 19 af skummateriale, en skærm 20 dannet af en aluminiumplade og det indre hus 1.

En komplementær masse 21 af hårdt skummateriale fuldstændiggør isolationsmidlet 3 og fylder det rum, der er af- 35

DK 164658 B

4 grænset mellem skålen 15, ringen 4 med sin flange 5 og· flangerne 7 og 10. Desuden kan skålen 15 være externt dækket med en reflekterende skærm dannet af en plade af aluminium (ikke vist), eller den indre overflade af pla-5 den 9 kan være gjort reflekterende.

Bortset fra husene 1 og 2, der er tildannet af plane plader, der er s vej set til hinanden, udgøres hver af disse skåle af et aggregat af rektangulære plader af aluminium 10 (skærme 16, 18 og 20) eller rektangulære plader af skummateriale (skåle 15, 17 og 19 og massen 21, der slutter sig dertil).

For at konstruere beholderen frembringer man de to huse 1 15 og 2; alle de elementer, der udgøres af skålene 15 til 20, anordnes i det ydre hus 2; derpå indføres massen af skummateriale 21 og det indre hus 1 i korrekt stilling, og rummet mellem de vægge, der afgrænses mellem de to huse, lukkes hermetisk ved at svejse flangen 5 af ringen 20 4 til flangen 8 af huset 2. Alle svejsningerne kan især være af TIG-typen (tungsten Inert Gas). Derefter frem- . bringes der ved hjælp af sugepumpe et vakuum af størrel- _3 sesordenen, 10 mmHg i rummet mellem væggene. Vakuumet lukkes ved hjælp af en speciel trykbegrænsende ventil 25 (ikke vist), som forhindrer et overtryk i tilfælde af utilsigtet indføring af cryogen væske i rummet mellem væggene.

Det skummateriale, der både anvendes til massen 14 og til 30 det isolerende organ 3, er et skummateriale med lukkede celler, der er hårde nok til at tjene som mellemrumsorgan mellem de plane plader, der udgøres af husene 1 og 2. Da hårdheden af et skummateriale vokser med dets massefylde, . og da dets termiske isolationsegenskaber aftager med vok-35 sende massefylde deraf, vælges et kompromis; man har opnået tilfredsstillende resultater med et polyurethan-ma-teriale, der har en volumetrisk masse af størrelsesorde-

DK 164658 B

5 3 3 nen 50 til 100 Kg/m , fortrinsvis 50 til 60 Kg/m . Man kan især anvende et polyurethan-skummateriale, der har en sådan volumetrisk masse og som er kommercielt tilgængeligt under varemærket "KLEGECEL", hvorved dette materiale 5 er blevet forbehandlet, så man kan reducere pumpetiden for frembringelsen af vakuummet-

For at bibeholde vakuum-niveauet på trods af afgasningen af cellerne i skummet er der tilvejebragt en hulhed 22 i 10 den indre skål 19 i umiddelbar nærhed af huset 1, hvori der findes en passende mængde af adsorbent 23. Til en beholder med flydende nitrogen kan man vælge en blanding af aktivt carbon og zeoliter som adsorbent.

15 Før man frembringer vakuummet er alle de plader, som beholderen udgøres af, allerede i indbyrdes kontakt. Man vælger hårdheden af skummaterialet sådan, at det er tilstrækkeligt til at tilvejebringe en effektiv understøtning for de to huse, når vakuummet frembringes. På denne 20 måde udsættes de to huse ikke for nogen nævneværdig deformation, idet atmosfære trykket tilvejebringer en ensartet og regulær understøtning af deres plader på skummaterialet, hvorved der åbnes mulighed for relative expansio-ner og kontraktioner af de to huse.

25

Ved at sætte skummaterialet under vakuum forbedres dets termiske ledningskoefficient, og dette muliggør for visse driftsbetingelser en reduktion af den totale tykkelse af skummaterialet og som følge deraf også af prisen og den 30 totale størrelse af beholderen. Tilstedeværelsen af aluminiumskærme reducerer de termiske tab ved stråling.

På grund af den adhærerende, sammensatte struktur af huset 2 udviser det en god resistens mod bøjning, og det 35 kan tjene til montering af en understøtning af beholderen, f.eks. fødder (ikke vist), der er anordnet direkte på dets ydre væg 6, mens man bibeholder en ensartet be- 6

DK 164658 B

lastning af pladerne på skummaterialet. Dette bevirker, at beholderen i sig selv bidrager til styrken af det totale aggregat, og at man kan undvære en understøtnings-ramme, hvilket er meget fordelagtigt fra det synspunkt, 5 der omfatter den totale størrelse og konstruktionsomkostningerne, især hvad angår store beholdere.

I denne forbindelse og i visse tilfælde bør det bemærkes, at adhæsion af skummaterialet 14 udelukkende på den ydre 10 overflade deraf, d.v.s. til pladen 6, kan være tilstrækkelig til at sikre den krævende styrke af beholderen. I dette tilfælde kan man undvære pladen 9, der fortrinsvis kan erstattes med en reflekterende plade af aluminium.

Når skummaterialet 14 yderligere bringes til adhæsion til 15 de to plader 6 og 9, er tilstedeværelsen af flangen 10 valgfri, idet den i det væsentlige udøver en sikkerhedsfunktion .

I hvert tilfælde frembringes adhæsionen i et område, der 20 er isoleret fra den meget kolde del af beholderen, såfremt klæbemidlet ikke er i stand til at kunne modstå denne kulde. Denne adhæsion forhindrer ikke expansionerne og kontraktionerne i den kolde del.

25 Det bør bemærkes, at sektionsdelen 13 er anordnet på en sådan måde, at så meget som muligt af den termiske forbindelse mellem pladerne 6 og 9 afskæres, hvorved man undgår tilsynekomsten af frost i området svarende til flangen 7.

30

Den samme metode kunne anvendes til konstruktionen af omdrejningsbeholdere. Til en cylindrisk beholder ville man f.eks. anvende en blok af skummateriale formgivet som en cylindrisk ring, eventuelt i to eller flere sektioner.

Den afstandsdannende funktion, som udøves af denne blok, ville muliggøre en reduktion af tykkelsen af de plader, 35

DK 164658B

7 hvoraf de to huse består, ned til en værdi, der netop er tilstrækkelig til gennemførelse af svejseoperationerne uden nedbrydning af skummaterialet.

5 For at lette pumpningen, når man sætter rummet mellem væggene under vakuum, kan man som en variant anvende med riller forsynede blokke eller plader af skummateriale.

Den konstruktionsmetode, der er beskrevet i det foregåen-10 de, kan også anvendes til fremstilling af andre isolerende strukturer, der er beregnet til bibeholdelse af en meget kold atmosfære, f.eks. tunneler til dybfrysning af næringsmidler eller cryogen afkøling af genstande. Stiv-heden af konstruktionen tillader i høj grad den billige 15 konstruktion af åbne former med store dimensioner, især konstruktioner med plane sider, der som helhed har en lille størrelse og praktisk talt ikke deformeres, og især tunnel-dækorganer, der har et tværsnit som et omvendt U, og en længde, der er af størrelsesordenen 10 gange bred-20 den, og som ikke overskrider 10 m.

25 30 35

Claims (15)

1. Isolerende struktur af den type, der omfatter en stiv 5 ydre væg (6), en stiv indre væg (1) og - mellem de to vægge - varmeisolerende organer (3) omfattende en stiv blok (14, 15, 17, 19, 21) af skummateriale med lukkede celler, hvor den ydre del af blokken ved sin ydre overflade adhærerer til den ydre væg (6), kendeteg-10 net ved, at blokken (14, 15, 17, 19, 21) af skummateriale danner mellemrum mellem væggene (1, 6) og at mellemrummene mellem væggene (1, 6) er under vakuum.

2. Struktur ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 15 blokkens ydre del med sit samlede ydre fladeareal adhærerer til den ydre væg (14).

3. Struktur ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skummaterialet er et polyurethanskummateriale, der har en 3 20 volumetrisk masse af størrelsesordenen 50 til 100 kg/m , 3 fortrinsvis 50 til 60 kg/m .

4. Struktur ifølge et vilkårligt af kravene 1-3, kendetegnet ved, at det omfatter en mellem skummate- 25 rialet (14, 15, 17, 19, 21) og den indre væg (1) anbragt plade (20) med en reflekterende overflade, der vender imod den indre væg.

5. Struktur ifølge et vilkårligt af kravene 1-4, k e n -30 detegnet ved, at blokken af skummateriale (14, 15, 17, 19, 21) omfatter et antal op til hinanden stødende delblokke.

6. Struktur ifølge krav 5, kendetegnet ved, at 35 det omfatter mellem delblokkene anbragte elementer, der hver især har en mod den indre væg (1) vendende reflekterende overflade. DK 164658 B

7. Struktur ifølge et vilkårligt af kravene 1-6, kendetegnet ved, at det omfatter et adsorberende materiale (23), der er anbragt i blokken af skummateriale, især på en position i umiddelbar nærhed af den indre væg 5 (1).

8. Struktur ifølge et vilkårligt af kravene 1-7, kendetegnet ved, at den har plane flader.

9. Struktur ifølge krav 8 i kombination med et af kravene 4 og 5, kendetegnet ved, at delblokkene er plane plader af skummateriale.

10. Struktur ifølge et vilkårligt af kravene 1-9, k e n -15 detegnet ved, at blokken (14, 15, 17, 19, 21) af skummateriale omfatter elementer, der er forsynet med riller.

11. Struktur ifølge et vilkårligt af kravene 1-10, 20 kendetegnet ved, at den ydre del (14) af blokken af skummateriale (14, 15, 17, 19, 21) også ved sin indre overflade adhærerer til en stiv, mellemliggende væg (9).

12. Struktur ifølge krav 11, kendetegnet ved, at den mellemliggende væg (9) er mekanisk forbundet med den ydre væg (6).

13. Struktur ifølge krav 12, kendetegnet ved, 30 at forbindelsen er tilvejebragt ved hjælp af et element (13) af et isolerende materiale.

14. Struktur ifølge et vilkårligt af kravene 1-13, kendetegnet ved, at det danner en cryogen 35 væsketank. DK 164658 B

15. Struktur ifølge et vilkårligt af kravene 1-14, kendetegnet ved, at det danner et dække med en sektion med form som et omvendt U, for en cryogen køletunnel . 5 15 20 25 30 35