ES2295769T3 - Panel de aislamiento al vacio. - Google Patents
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Abstract
Panel de aislamiento térmico, que comprende: - una carcasa con: -- una primera pared principal (1) y una segunda pared principal (2) que cada una de ellas se extiende durante el uso perpendicularmente a un gradiente de temperatura, y -- paredes auxiliares (3) conectadas a ambas paredes principales (1, 2) y que se extienden durante el uso paralelas al gradiente de temperatura, en el que las paredes auxiliares (3) están conectadas por los bordes a las paredes principales (1, 2) y - un relleno (4) colocado en la carcasa (1, 2, 3) y que puede soportar fuerzas de presión, - en el que la presión dentro de la carcasa (1, 2, 3) se reduce a un valor en el que no tiene lugar una transferencia de calor significativa, y - en el que la carcasa (1, 2, 3) está fabricada de metal, - en el que una tira de la pared auxiliar (3) en contacto con un borde se suelda a las paredes principales (1, 2) caracterizado porque la tira de soldadura (7, 8) está soldada sobre la soldadura.
Description
Panel de aislamiento al vacío.
La invención se refiere a un panel de
aislamiento térmico, que comprende una carcasa con una primera pared
principal y una segunda pared principal cada una de las cuales se
extiende durante el uso perpendicularmente a un gradiente de
temperatura, y paredes auxiliares que conectan ambas paredes
principales y que durante el uso se extienden paralelas al
gradiente de temperatura, en el que las paredes auxiliares se
conectan mediante aristas a las paredes principales, y un relleno
puesto en la carcasa y que puede soportar fuerzas de presión, en el
que la presión dentro de la carcasa se reduce a un valor al que no
tiene lugar transferencia de calor por conducción de gas, y en el
que la carcasa está fabricada de metal.
Dicho panel de aislamiento térmico se conoce del
documento EP-A-0 857 833.
El relleno se elige de manera que apenas tenga
lugar ninguna conducción térmica a su través en el material sólido
o debido a radiación. La conducción de calor sin embargo debe tener
lugar a través de las paredes auxiliares. Por lo tanto, es
importante hacer estas tan finas como sea posible, por ejemplo de
una lámina metálica.
En este panel aislante conocido de la técnica
anterior, las paredes auxiliares y las paredes principales están
conectadas mutuamente por soldaduras que se extienden sobre las
aristas. Las partes que conectan sobre las aristas están engrosadas
en este documento para permitir la soldadura sobre las aristas
manteniendo una pared auxiliar fina.
El documento
UA-A-3 161 265 describe un panel
similar en el que una tira de pared auxiliar en contacto con el
borde está soldada a las paredes principales.
La experiencia ha demostrado que la calidad de
dichas soldaduras no es suficiente para asegurar una larga vida
útil del panel aislante. Una vida útil mínima de 50 años normalmente
se requiere aquí, lo que exige una calidad particularmente alta de
la conexión soldada para mantener el vacío durante este largo
periodo.
El objeto de la presente invención es
proporcionar dicho panel aislante en el que se obtiene una soldadura
de una calidad suficiente para mantener el vacío durante un largo
periodo en el que la soldadura es fácilmente reproducible y en el
que las buenas propiedades aislantes se conservan en todo caso.
Este objeto se consigue porque una parte de la
pared auxiliar que contacta una arista se suelda a la pared
principal mientras que conecta con una arista, y porque una tira de
soldadura se suelda sobre la soldadura.
Con la simple soldadura de una lámina metálica
suficientemente fina, es prácticamente imposible obtener una
soldadura de calidad suficiente. Con una soldadura intercalada es
posible obtener una conexión soldada suficientemente fuerte y
fiable, incluso cuando se usa una lámina metálica muy fina como
pared auxiliar. La reproducibilidad de la conexión soldada se
mejora también de manera que resulta un proceso de producción
robusto.
Con el uso de tiras soldadas la conductividad
térmica en la dirección del gradiente de temperatura por supuesto
aumenta. Los efectos desventajosos de ello pueden evitarse haciendo
a la lámina metálica suficientemente fina y ancha. Esto está
relacionado con el hecho de que un trozo considerable de lámina
metálica, siendo este el material más importante que puede asegurar
la transferencia de calor en la dirección pertinente, está presente
entre las dos tiras de soldadura en la dirección del gradiente de
temperatura.
De acuerdo con una realización preferida, las
paredes auxiliares están formadas por una pieza de lámina metálica
con un espesor entre 10 \mum y 50 \mum.
Se ha descubierto que el proceso de soldadura
puede realizarse fácilmente aquí mientras que la transferencia de
calor es extremadamente mínima.
Se observa aquí que es posible en principio
aplicar una lámina metálica de diferente espesor, tal como un
espesor entre 15 \mum y 40 \mum y 20 \mum o 30 \mum. Es
posible también elegir una pieza de lámina metálica con un espesor
entre 5 \mum y 100 \mum o entre 2 \mum y 500 \mum. Los
límites superior e inferior indicados anteriormente pueden
combinarse entre sí.
Se ha descubierto también que el acero
inoxidable tiene propiedades atractivas para usarlo como lámina
metálica para esta aplicación. Después de todo tiene un bajo
coeficiente de conducción de calor, es fuerte y puede soldarse
fácilmente. Otros metales, tales como titanio, sin embargo, no se
excluyen de ninguna manera.
Otra realización preferida proporciona la medida
de que el material de la tira soldada es el mismo que el material de
la pared principal.
Como resultado de esta medida, el proceso de
soldadura adquiere una cierta simetría respecto a la lámina. La
lámina después de todo se encierra entre el material de la pared
principal y, como resultado de esta medida, el material idéntico de
la tira de soldadura. Esta simetría tiene el efecto de mejorar la
calidad del proceso de soldadura. Se evitan particularmente
problemas tales como la combustión de la lámina cuando no se sitúa
apropiadamente sobre los faldones.
Otra realización más proporciona la medida de
que el material de relleno está formado por un material de célula
abierta con pequeñas cavidades.
La denominación "pequeño" debe entenderse
en este documento que significa tan pequeño que la longitud de
trayectoria libre de la moléculas restantes en el vacío generado en
el material de relleno es mayor que la dimensión de las cavidades.
La transferencia de calor a través de la conducción de gas se
limita, por lo tanto, tanto como sea
posible.
posible.
Cuando se aplica esta realización, es atractivo
que el material de relleno esté provisto con canales de evacuación
en al menos una superficie que se extiende transversalmente respecto
a la dirección del gradiente de temperatura.
Como resultado de las pequeñas dimensiones de
las células del material de relleno, no solo la transferencia de
energía térmica está limitada tanto como sea posible, sino que el
transporte de las moléculas per se también está limitado en
gran medida. La evacuación completa del material de relleno tardaría
un tiempo relativamente largo. Disponiendo estos canales el tiempo
de evacuación se acorta considerablemente, ya que la distancia
sobre la que tiene lugar el flujo molecular en el material de
relleno se acorta considerablemente y el flujo en los canales de
evacuación aún se mantiene laminar.
Dependiendo del material elegido, la disposición
de dichos canales en el material de célula abierta no siempre es
fácil. Algunos materiales son difíciles de procesar. Para mantener
una elección libre del material de relleno, puede ser atractivo
disponer los canales de evacuación en un cuerpo separado, fabricado
por ejemplo de un material que sea fácil de procesar. Como dicho
cuerpo separado solo se extiende una corta longitud en el gradiente
de temperatura, el efecto negativo del mismo sobre el aislamiento
térmico está limitado.
De acuerdo con otra realización preferida, el
material de relleno comprende fibras, preferiblemente fibras de
vidrio que se extienden sustancialmente paralelas a las paredes
principales. Una resistencia térmica muy baja se hace posible por lo
tanto, junto con un proceso de producción sencillo.
Para fijar el panel de una forma tan fácil como
sea posible, al menos un soporte de fijación se une mediante
soldadura a al menos una de las paredes principales.
Las propiedades de aislamiento térmico se ven
apenas afectadas por la soldadura a las paredes principales.
En muchos casos hay necesidad de un panel de
aislamiento rectangular. Para este fin la invención proporciona la
medida de que la carcasa tome la forma de un bloque y que las
paredes principales sean planas.
Durante el uso, el gradiente de temperatura aquí
se extiende perpendicularmente respecto al plano principal del
bloque de manera que el bloque puede usarse fácilmente como
componente de construcción para espacios aislados térmicamente. De
acuerdo con la invención, la soldadura se dispone en las paredes
auxiliares que conectan sobre las aristas.
Para tener una superficie a la que la lámina y
la tira de soldadura puedan soldarse, las paredes principales pueden
doblarse en sus bordes para formar un faldón. Esto se suelda después
a las paredes auxiliares.
Para aumentar la resistencia dérmica tanto como
sea posible, el faldón debe laminarse en profundidad a una dimensión
más fina. Esta medida da como resultado un faldón fino con una alta
resistencia al calor.
En lugar de doblar los bordes de las paredes
principales, también es posible formar un faldón sobre las paredes
principales mediante un perfil en ángulo conectado a la pared
principal por soldadura. Las paredes auxiliares se sueldan después
al mismo. El perfil en ángulo generalmente se conectará a la parte
de las paredes principales adyacente a las aristas de las paredes
principales. También es posible que las paredes principales se
extiendan fuera de las paredes auxiliares y que el perfil en ángulo
se fije a la parte de la pared principal que sobresale fuera de la
pared
auxiliar.
auxiliar.
Dicha construcción es aplicable preferiblemente
en paneles aislantes que se usan como paneles de recubrimiento para
paredes exteriores. En este caso, las partes sobresalientes de al
menos una pared principal sirven para cubrir la estructura de
soporte para los paneles.
Otra realización adicional proporciona la medida
de que las paredes principales comprenden esquinas redondeadas.
Esta medida se refiere al método aplicado para
soldar la lámina. La lámina se pone aquí preferiblemente alrededor
del ensamblaje de relleno y las paredes principales y la lámina se
tensa. Las esquinas de las paredes principales son preferiblemente
redondeadas para facilitar esta tensión y el deslizamiento de la
lámina sobre los faldones de las paredes auxiliares.
Un panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la presente invención, puede ensamblarse también a partir de
paneles diferentes. Dependiendo de la aplicación elegida, dichos
paneles compuestos pueden desearse de nuevo, por ejemplo como un
panel de recubrimiento de pared exterior.
Dicho panel aislante compuesto se forma
preferiblemente a partir de un número de paneles colocados con la
superficie principal paralela, unos sobre otros, con lo que las
paredes principales mutuamente adyacentes se combinan en única
pared intermedia. Este ensamblaje proporciona la opción de reducir
la pared intermedia a una pared que se extiende entre las paredes
auxiliares.
Sin embargo, es posible prever situaciones, por
ejemplo en el aislamiento térmico de tuberías, en las que es
atractivo que el panel aislante tenga forma de camisa de un cilindro
circular, de manera que el gradiente de temperatura se extiende
radialmente durante el uso y las superficies principales se colocan
de forma concéntrica.
En dicha configuración es atractivo cuando el
material de relleno se forma enrollando una fibra.
Esto tiene la ventaja de que las fibras que se
sitúan unas sobre otras y que se cortan mutuamente a un ángulo
tienen una superficie de contacto muy pequeña, con lo que la
conducción térmica a través del material sólido es extremadamente
baja.
Durante el enrollado la tensión de la fibra
puede controlares de manera que, después de la evacuación de la
tubería, la tensión en el producto es mínima y la forma puramente
cilíndrica.
Un gran número de enrollados será necesario en
general, de manera que la variación estocástica de espesor de la
fibra apenas se traduce en una variación en el espesor del relleno.
Otra ventaja resultante es que la fibra está compuesta por un todo,
de manera que no hay extremos que sobresalgan sobre las superficies
finales, y se limita el peligro de que las fibras entren en la
soldadura.
Las fibras están formadas preferiblemente de
fibras de vidrio.
Cuando se aplica esta configuración, es
estructuralmente atractivo que las paredes auxiliares sean anulares
y que se forme un faldón que se extiende hacia fuera doblando el
borde externo y el borde interno, dicho faldón se suelda a las
paredes principales.
Otra realización preferida proporciona la medida
de que los canales de evacuación que se extienden en la dirección
axial se forman en la pared exterior, para soldarlos axialmente
entre sí.
Estos canales sirven también para provocar que
ocurra una deformación definida sobre la periferia durante la
evacuación.
Sin embargo, es más atractivo cuando los
faldones de las paredes auxiliares se sueldan contra las superficies
internas de las paredes principales. En este caso la soldadura a
realizar entre la pared auxiliar y el cilindro interno es accesible
más fácilmente.
El mismo método de enrollado de fibras puede
aplicarse también para los paneles planos, acumulando la tensión de
manera que, después del corte axial del relleno enrollado, se
extiende prácticamente plano.
Otra realización preferida proporciona la medida
de que el panel tiene la estructura de una caja aislante abierta
por un lado, en la que las paredes correspondientes a las paredes
auxiliares se extienden paralelas al plano del lado abierto.
Es atractivo también doblar el borde de una de
las paredes principales de manera que resulta una pared auxiliar
fina que está en un ángulo recto respecto a la pared principal, que
a su vez tiene a un ángulo recto de la misma una tira con el espesor
original que sirve como tira de soldadura.
Dicha configuración es atractiva por ejemplo en
una nevera.
Pueden usarse también en este documento las
medidas de acuerdo con la invención.
La invención no solo se refiere a un panel de
aislamiento térmico de diversas configuraciones sino que se refiere
también a un método para fabricar el panel de aislamiento
térmico.
Este método comprende las siguientes etapas:
- proporcionar ambas paredes principales con un
faldón que se extiende en la dirección del gradiente de temperatura
durante el uso,
- poner en cada una una pared principal
inferior, el relleno y la pared principal superior;
- disponer una lámina de la que debe formarse la
pared auxiliar, alrededor del ensamblaje formado de esta manera;
- soldar la lámina a los faldones; y
- evacuar el panel resultante de esta manera, en
el que la lámina se suelda a los faldones mientras que se añade una
tira de soldadura.
Para evitar tensiones durante la soldadura tanto
como sea posible, la lámina se suelda simultáneamente a ambos
faldones adyacentes a la lámina, es decir, el faldón de la pared
principal superior, y el faldón de la pared principal inferior. La
tira de la lámina se carga aquí simétricamente de manera que se
evita la deformación.
Para mejorar el control sobre el proceso de
soldadura tanto como sea posible la soldadura tiene lugar mediante
una soldadura láser.
La lámina preferiblemente se tensa y se aplica
un vacío antes de que comience la soldadura. De esta manera, se
obtiene un buen contacto entre la lámina en la posición a soldar y
los faldones de las paredes principales, y la superficie superior
se sitúa respecto a la superficie inferior de manera que la
variación en la posición del borde, tomada como un conjunto sobre la
periferia, es mínima.
Durante la soldadura la lámina se une a la pieza
de trabajo. Después ya no es posible tensar ambos extremos de la
lámina, aunque aún es atractivo tensar el extremo suelto de la
lámina durante la soldadura, con lo que se crea un panel
intercalado rígido debido a la comprensión del material de relleno,
que ya tiene casi la forma del producto final, de manera que se
minimizan las tensiones. La aplicación de vacío y tensión de la
lámina tiene lugar simultáneamente y adaptándolos entre sí, la
lámina permanece sin deformar.
Para asegurar la retención de forma de la pieza
de trabajo durante la soldadura, la pared principal inferior se
coloca sobre una mesa de vacío antes de la soldadura. Además,
preferiblemente se aplica vacío al interior del panel durante la
soldadura.
La invención se refiere también a un método para
fabricar un panel de aislamiento térmico del tipo indicado
anteriormente en el que antes de poner el relleno, el relleno se
forma enrollando una fibra alrededor de un núcleo, cortando a
través del paquete de fibra formado de esta manera en la dirección
radial-axial, respecto al núcleo de enrollado.
Durante el enrollado la tensión en la fibra se
controla preferiblemente para enrollar la fibra con una tensión tal
que la tensión en las fibras sea sustancialmente igual que en el
corte. Los enrollados presentes en el exterior de la envoltura
después tendrán una mayor longitud que aquellos del interior. Esta
diferencia puede compensarse controlando la tensión.
Este control de tensión puede realizarse usando
un método en el que la tensión en las fibras se controla sometiendo
las fibras a un aumento de temperatura. Esto es particularmente
atractivo cuando las fibras están formadas por fibras de vidrio.
Las fibras de vidrio se suministran con un recubrimiento que no se
desea para la aplicación en la presente invención. Este
recubrimiento se quema mediante el calentamiento.
Otras realizaciones preferidas atractivas se
indican en las restantes reivindicaciones dependientes.
La presenta invención se aclarará a continuación
con referencia a las figuras adjuntas en las que:
La Figura 1 es una vista en perspectiva
esquemática de un panel aislante de acuerdo con la presente
invención;
La Figura 2 es una vista de sección parcialmente
transversal del panel aislante mostrado en la Figura 1;
La Figura 3 es una vista de sección transversal
correspondiente a la Figura 2 de otra realización del panel aislante
de acuerdo con la invención;
La Figura 4 es una vista de sección transversal
correspondiente a la Figura 2 y 3 de otra realización más del panel
aislante;
La Figura 5 es una vista durante la soldadura
correspondiente a la Figura 1;
La Figura 6a es una vista de sección transversal
horizontal del panel aislante de acuerdo con la invención durante la
disposición de la lámina;
La Figura 6b es una vista correspondiente a la
Figura 6a después de que la lámina se haya dispuesto;
La Figura 7 es una vista en perspectiva
esquemática de un relleno de acuerdo con una realización atractiva
de la invención;
La Figura 8 es una vista despiezada de una
realización alternativa del panel aislante de acuerdo con la
presente invención;
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La Figura 9 es una vista de sección transversal
de la realización mostrada en a Figura 8; y
La Figura 10 es una vista en perspectiva de una
realización alternativa.
El panel aislante mostrado en la Figura 1 está
formado por una pared principal superior 1 y una pared principal
inferior 2 que no es visible en la Figura 1, en el que ambas paredes
principales están conectadas mutuamente por una lámina metálica 3
que se extiende todo alrededor. Un relleno 4 se dispone entre la
pared principal inferior 2 y la pared principal superior 1, y está
rodeado por la lámina metálica.
Como se muestra, entre otras, en la Figura 2, la
lámina metálica 3 está soldada a un faldón doblado 5 de la pared
principal superior 1 y un faldón doblado 6 de la pared principal
inferior 2. Para mejorar la calidad de la soldadura entre el faldón
doblado 5 y la lámina metálica 3, y entre el faldón doblado 6 y la
lámina metálica 3, una tira 7, 8 se dispone respectivamente a
grosso modo coincidiendo con los faldones doblados 5, 6. La tira
sirve para controlar mejor el proceso de soldadura.
Se crea un vacío en el panel al vacío
completado. Este vacío está creado ya parcialmente durante el
tensado de la lámina metálica y creado parcialmente después de que
el panel se fabrique, con lo que los gases presentes en el interior
se retiran parcialmente a través de una abertura dispuesta en la
pared principal superior 1. La abertura en cuestión se cierra
después mediante una placa de recubrimiento 9. Esta se suelda sobre
la pared principal superior 1. Resultará evidente que para obtener
una envoltura hermética a vacío con una vida útil suficiente, las
soldaduras deben ser de la mejor calidad. Para aumentar el valor
aislante del panel tanto como sea posible, la lámina 3
preferiblemente es tan fina como sea posible y está fabricada
preferiblemente de metal con una baja conducción, tal como acero
inoxidable, titanio o una aleación apropiada.
En la realización descrita con referencia a las
Figuras 1 y 2, el faldón 5, 6 se obtiene doblando un borde de la
pared principal superior 1, y respectivamente la pared principal
inferior 2, aunque es posible también en lugar de ello soldar un
perfil en ángulo. En general, es fácil realizar una conexión soldada
con las paredes principales 1, 2 ya que estas están fabricadas de
un material más grueso que la lámina.
El perfil en ángulo puede colocarse en el
interior del borde externo de las paredes principales 1, 2. Resulta
entonces una configuración que difiere poco de la configuración
mostrada en las Figuras 1 y 2.
Sin embargo, es posible también tener ambas
paredes principales 1, 2 o una de ellas que se extiende ligeramente
más allá de la pared, que en el presente caso está formada por la
lámina, con lo que se obtiene un borde sobresaliente que, por
ejemplo, puede usarse para cubrir un marco.
En dicha situación el perfil puede disponerse
también sobre el exterior, como se muestra en la Figura 3. En
algunas situaciones, puede ser atractivo usar una configuración de
pared compuesta.
También es posible prever la construcción de
dicha configuración a partir de dos paneles aislantes apilados uno
sobre el otro. Una única pared puede estar presente aquí entre los
dos paneles, aunque esta pared de separación puede realizarse
también como un anillo que cubre únicamente la parte del panel mayor
que no está cubierto por el panel menor. Una sección transversal de
dicha configuración se muestra en la Figura 4.
Resultará evidente que dicha configuración puede
tomar numerosas formas; por ejemplo, puede ser redonda, rectangular
o, dependiendo de la aplicación, puede tener otra forma aleatoria.
También es posible prever configuraciones en las que ambos paneles
están mutuamente desplazados.
En la fabricación de dicho panel, empezando a
partir de la realización provista con faldones 5, 6 la pared
principal inferior 1 se coloca inicialmente sobre una mesa de vacío
13. El relleno 4 se pone después sobre la misma y la superficie
principal superior 1.
Un bucle 14 se forma alrededor del ensamblaje
formado de esta manera a partir de la lámina metálica 3, como se
muestra en la Figura 6a. Este bucle 14 se tensa alrededor del
ensamblaje mediante un dispositivo de tensionado junto con la
aplicación de un vacío en el interior del ensamblaje. Se tirará aquí
de la lámina contra el ensamblaje y el material de relleno se
comprimirá, de manera que la lámina se sitúa en la posición correcta
respecto a los faldones.
El dispositivo está listo entonces para
soldarlo. Para este propósito se usan preferiblemente dispositivos
de soldadura láser debido al mejor control del proceso de soldadura.
Como se muestra en la Figura 5, los rayos láser de soldadura 16, 17
se dirigen a los elementos para conectar la lámina metálica 3 y el
faldón doblado 5, 6 respectivamente. Antes de que comience el
proceso de soldadura, las tiras de soldaduras 7, 8 se disponen
respectivamente y después se sueldan al panel aislante que se va a
formar. Aquí es posible mover la fuente de la energía de soldadura
láser alrededor de la pieza de trabajo, por ejemplo la fuente de
soldadura láser se acomoda en el cabezal de un robot, o moviendo la
pieza de trabajo, pasando por la fuente de soldadura láser.
Se observa aquí que las esquinas de la pared
principal superior e inferior y el relleno 4 están redondeadas para
permitir que la lámina metálica se tense fácilmente alrededor de la
pieza de trabajo. Además, esto tiene la ventaja de que la lámina
puede tensarse fácilmente; la lámina después de esto se moverá
fácilmente a lo largo de las partes curvadas de la pared.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Resultará evidente también que, cuando la
operación de soldadura para soldar juntas la lámina y la pared
superior e inferior respectivamente y las tiras de soldaduras
pertinentes 7, 8 se completa, la lámina y tiras de soldadura 7, 8
deben cortarse y los dos extremos de la lámina 3 deben soldarse
juntos. Se usa preferiblemente también para ese propósito una pieza
de tira de soldadura, que en este caso se extiende paralela al
gradiente de temperatura y de esta manera forma un
corto-circuito térmico potencial. Para permitir la
soldadura robusta de la lámina con las tiras de soldadura, una
placa de inicio y fin 11, 12 se coloca detrás de la lámina y las
tiras de soldadura, dicha placa está soldada por embutición a ambos
faldones 5, 6. En vista de las pequeñas dimensiones de este
elemento, la pérdida térmica provocada por ello, sin embargo es
insignificante.
El panel de vacío puede evacuarse entonces a la
presión final requerida mediante la abertura dispuesta en la pared
superior. Para este propósito se realiza inicialmente un lavado
abundante para retirar el material residual tal como agua y
similares, que están presentes en el interior y que pueden dar como
resultado contaminación cuando se ha creado un vacío suficiente.
Las etapas de lavado abundante se realizan preferiblemente
sucesivamente con gases ligeros.
Es posible además usar un adsorbente metálico
para alcanzar el interior. Sin embargo esto no es recomendable.
Después de que se haya aplicado un vacío
suficiente la placa de recubrimiento 9 se coloca sobre la abertura
de una manera magnética mientras que se mantiene un vacío, y después
se suelda en su sitio de nuevo mediante un láser.
Se obtiene, por lo tanto, un panel de vacío que
combina un valor aislante excepcionalmente alto con una vida útil
larga de al menos 50 años, una apariencia atractiva, de manera que
se es bastante adecuado para aplicación como elemento de pared
exterior, habiendo numerosos grados de libertad adicionales
presentes para el diseño del mismo.
La evacuación del interior del panel a vacío se
potencia en gran medida cuando el relleno del panel de vacío está
provisto con canales de evacuación como se muestra en la Figura7.
Esto se extiende preferiblemente en el lado del relleno al que está
conectada la abertura de evacuación. Estos canales se forman
preferiblemente mediante surcos dispuestos en el relleno.
Sin embargo, pueden realizarse también como
canales que se extienden en el interior del relleno. También es
posible disponer estos canales en un material diferente que se
coloca en el relleno. El material debe proporcionarse entonces con
aberturas, por ejemplo en las posiciones en las que los canales se
cruzan para formar una conexión con el relleno real.
En las realizaciones explicadas anteriormente el
gradiente de temperatura está orientado en cada caso
perpendicularmente respecto a las paredes principales del panel.
Hay aplicaciones, por ejemplo para tuberías o
conductos aislantes, en las que el panel aislante preferiblemente
tiene una forma cilíndrica, en las que el gradiente de temperatura
se extiende un una dirección radial.
Dicho panel aislante se muestra en la Figura 8.
Comprende una tubería interna 18 alrededor de la cual se coloca un
relleno de material aislante 19, que se encierra sobre su lado
externo por una tubería externa 20. A la superficie final, que en
este caso está formada por dos anillos 21, se le debe dar una forma
tan fina como sea posible para evitar el flujo térmico. Para este
fin puede usarse la misma configuración que en la primera
realización indicada anteriormente de la invención. Los anillos se
usan preferiblemente con una configuración en forma de U, que
después se sueldan a ambas tuberías interna 18 y tubería externa 20
mientras que se añaden tiras 22, 23 respectivamente. Estas tiras de
soldadura, realizan una mejora en la calidad de la soldadura.
Dicha configuración se muestra en la Figura
9.
Debido a la configuración anular de este panel,
se usa preferiblemente un material de relleno que se enrolla a
partir de una fibra, por ejemplo una fibra de vidrio, enrollando las
fibras en espiral, la superficie de contacto entre las partes
enrolladas de las fibras se hace extremadamente pequeña de manera
que la transferencia de calor a través del material por conducción
térmica es muy pequeña.
Este método de producción para el material de
relleno puede aplicarse también para el panel plano, en el que la
fibra se enrolla sobre un cilindro suficientemente grande bajo una
tensión tal que después del corte axial, el material de relleno se
extiende para formar una superficie. La tensión puede obtenerse
también calentando la fibra durante el enrollado, lo que tiene la
ventaja adicional de que el recubrimiento de la fibra se quema y la
bomba de vacío no se contamina con el mismo.
Finalmente la Figura 10 muestra una realización
alternativa en forma de un armario, por ejemplo, una nevera en el
que puede aplicarse la invención. Aquí el panel aislante está en
forma de armario, también están presentes aquí un armario interno
24 y un armario externo 25, que están conectados mutuamente por una
tira de lámina 26 sobre la que está presente el gradiente de
temperatura.
Las ventajas de la invención se obtienen también
soldando esta tira en su sitio de la manera descrita
anteriormente.
Claims (42)
1. Panel de aislamiento térmico, que
comprende:
- una carcasa con:
- --
- una primera pared principal (1) y una segunda pared principal (2) que cada una de ellas se extiende durante el uso perpendicularmente a un gradiente de temperatura, y
- --
- paredes auxiliares (3) conectadas a ambas paredes principales (1, 2) y que se extienden durante el uso paralelas al gradiente de temperatura, en el que las paredes auxiliares (3) están conectadas por los bordes a las paredes principales (1, 2) y
- un relleno (4) colocado en la carcasa (1, 2,
3) y que puede soportar fuerzas de presión,
- en el que la presión dentro de la carcasa (1,
2, 3) se reduce a un valor en el que no tiene lugar una
transferencia de calor significativa, y
- en el que la carcasa (1, 2, 3) está fabricada
de metal,
- en el que una tira de la pared auxiliar (3) en
contacto con un borde se suelda a las paredes principales (1, 2)
caracterizado porque la tira de soldadura
(7,8) está soldada sobre la soldadura.
2. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizado porque las paredes
auxiliares están formadas por una pieza de lámina metálica (3) con
un espesor entre 10 y 50 \mum.
3. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 2, caracterizado porque la lámina metálica
(3) está formada por una lámina de acero inoxidable.
4. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el material de la tira de soldadura (7, 8) es el mismo que el
material de las paredes principales (1, 2).
5. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque el material de relleno (4) está formado por un material de
célula abierta con pequeñas cavidades.
6. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 5, caracterizado porque el material de
relleno (4) está provisto con canales de evacuación en al menos una
superficie que se extiende transversalmente respecto a la dirección
del gradiente de temperatura.
7. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 6, caracterizado porque los canales de
evacuación están dispuestos en un cuerpo separado del resto del
relleno.
8. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1-4,
caracterizado porque el material de relleno (4) comprende
fibras que se extienden sustancialmente paralelas respecto a las
paredes principales.
9. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque al menos uno del soporte de fijación (9) está unido mediante
soldadura a al menos una de las paredes principales
(1, 2).
(1, 2).
10. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la carcasa (1, 2, 3) toma la forma de un bloque y porque las
paredes principales (1, 2) son planas.
11. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque las paredes
principales (1, 2) están dobladas en sus bordes para formar un
faldón (5, 6) que se suelda a las paredes auxiliares (3).
12. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 11, caracterizado porque el faldón (5, 6)
está laminarse en profundidad en una dimensión más fina.
13. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 9, 10, 11 ó 12, caracterizado porque un
faldón (5, 6) está formado sobre las paredes principales mediante un
perfil en ángulo conectado a la pared principal por soldadura.
14. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 13, caracterizado porque las paredes
principales (1, 2) se extienden fuera de las paredes auxiliares (3)
y porque el perfil en ángulo está soldado a la parte de las paredes
principales (1, 2) que sobresale fuera de las paredes auxiliares
(3).
15. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 8-14,
caracterizado porque las paredes auxiliares (3) comprenden
esquinas redondeadas.
16. Panel de aislamiento térmico,
caracterizado porque
- el panel de aislamiento térmico está formado a
partir de un número de paneles aislantes de acuerdo con cualquiera
de las reivindicaciones 10-15, colocados con la
superficies principales unas sobre otras, y
- las paredes principales mutuamente adyacentes
(1, 2) están combinadas en una única pared intermedia (15).
17. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 16, caracterizado porque la pared
intermedia se reduce a una pared (15) que se extiende entre las
paredes auxiliares (3).
18. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 1-9,
caracterizado porque el panel de aislamiento (18, 19, 21)
tiene la forma de una camisa de un cilindro circular, que durante el
uso del panel el gradiente de temperatura se extiende radialmente y
porque las superficies principales (18, 20) se colocan
concéntricamente.
19. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 18, caracterizado porque las paredes
auxiliares (21) son anulares y porque un faldón que se extiende
hacia fuera (22, 23) se forma doblando el borde externo y el borde
interno, estando soldado dicho faldón (22, 23) a la paredes
principales (18, 20).
20. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 19, caracterizado porque los faldones (22,
23) de las paredes auxiliares (21) están soldados contra las
superficies internas de las paredes principales (18, 20).
21. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 18, 19 ó 20, caracterizado porque el
material de relleno (19) está formando enrollando una fibra
helicoidalmente alrededor de la pared principal interna (18).
22. Panel de aislamiento térmico de acuerdo con
la reivindicación 8 ó 20, caracterizado porque las fibras
están formadas por fibras de vidrio.
23. Construcción de tipo caja abierta por un
lado, caracterizada porque las paredes de esta construcción
de tipo caja están ensambladas a partir de paneles de acuerdo con
cualquiera de las reivindicación 10-15 en la que las
paredes principales (1, 2, 4, 25) están situadas en el lado interno
y respectivamente el lado externo de la construcción de tipo
caja.
24. Construcción de tipo caja de acuerdo con la
reivindicación 23, caracterizada porque las paredes
principales mutuamente conectadas (1, 2, 4, 25) de los paneles están
conectadas únicamente entre sí.
25. Construcción de tipo caja, de acuerdo con la
reivindicación 23 ó 24, caracterizada porque las paredes
principales (1, 2, 4, 25) de los paneles adyacentes al lado abierto
están provistas con una tira de lámina (26) que conecta con el lado
abierto de los paneles.
26. Método para fabricar un panel de aislamiento
térmico que comprende:
- una carcasa (1, 2, 3) con
- --
- una primera pared principal (1) y una segunda pared principal (2) que cada una de ellas se extiende durante el uso perpendicularmente a un gradiente de temperatura, y
- --
- paredes auxiliares (3) que conectan ambas paredes principales (1, 2) y que se extienden durante el uso paralelas al gradiente de temperatura, en el que las paredes auxiliares (3) están conectadas con los bordes a las paredes principales (1, 2) y
- un relleno (4) colocado en la carcasa (1, 2,
3) y que puede soportar fuerzas de presión,
- en el que la presión dentro de la carcasa (1,
2, 3) se reduce a un valor en el que no tiene lugar una
transferencia de calor significativa,
- en el que la carcasa (1, 2, 3) toma la forma
de un bloque y las paredes principales (1, 2) son planas, y
- en el que la carcasa (1, 2, 3) se fabrica a
partir de metal,
caracterizado por las siguientes
etapas:
- poner una sobre otra la pared principal
inferior (2), el relleno (4) y la pared principal superior (2);
\newpage
- disponer una lámina, a partir de la cual debe
formarse la pared auxiliar (3), alrededor del ensamblaje formado de
esta manera;
- soldar la lámina (3) a la unidad de los
faldones (5, 6); y
- evacuar el panel resultante de esta
manera,
- en el que la lámina (3) se suelda a los
faldones (5, 6) mientras que se añade una tira soldada (7, 8).
27. Método de acuerdo con la reivindicación 26,
caracterizado porque la lámina (3) se suelda simultáneamente
a ambos faldones (5, 6) adyacentes a la lámina (3).
28. Método de acuerdo con la reivindicación 27,
caracterizado porque la soldadura tiene lugar mediante
soldadura láser.
29. Método de acuerdo con la reivindicación 26,
27 ó 28 caracterizado porque la lámina (3) se tensa antes de
que comience la soldadura.
30. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 26-29, caracterizado porque
el extremo suelto de la lámina (3) se tensa durante la
soldadura.
31. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 26-30, caracterizado porque
la pared principal inferior se pone en una mesa de vacío antes de la
soldadura.
32. Método de acuerdo con la reivindicación 31,
caracterizado porque se aplica una subpresión al interior del
panel durante la soldadura.
33. Método de acuerdo con la reivindicación 32,
caracterizado porque se pone una lámina auxiliar alrededor
del ensamblaje mientras que se está aplicando una subpresión y
porque la lámina metálica (3) y las tiras de soldadura (7, 8) se
disponen simultáneamente con la soldadura mientras que se retira la
lámina auxiliar.
34. Método para fabricar un panel de aislamiento
térmico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones
26-33, caracterizado porque antes de colocar
el relleno, el relleno se forma enrollando la fibra alrededor de un
núcleo, cortando a través del paquete de fibra formado de esta
manera en una dirección radial-axial respecto al
núcleo de enrollado.
35. Método de acuerdo con la reivindicación 34,
caracterizado porque durante el enrollado la tensión en la
fibra se controla con propósito de enrollar la fibra con una tensión
de manera que la tensión en la fibra sea sustancialmente igual en el
corte.
36. Método de acuerdo con la reivindicación 35,
caracterizado porque la tensión en las fibras se controla
sometiendo las fibras a un aumento de temperatura.
37. Método para fabricar un panel de aislamiento
térmico que comprende:
- una carcasa con:
- --
- una primera pared principal (18) y una segunda pared principal (20) que cada una de ellas se extiende durante el uso perpendicularmente a un gradiente de temperatura, y
- --
- paredes auxiliares (21) conectadas a ambas paredes principales (18, 20) y que se extienden durante el uso paralelas al gradiente de temperatura, en el que las paredes auxiliares (21) están conectadas con los bordes de las paredes principales (18, 20) y
- un relleno (19) colocado en la carcasa y que
puede soportar fuerzas de presión,
- en el que la presión dentro de la carcasa se
reduce a un valor en el que no tiene lugar una transferencia térmica
significativa,
- en el que las partes de las paredes auxiliares
(21) que conectan con los bordes son más gruesas que las partes
restantes de las paredes auxiliares (21),
- en el que la carcasa toma la forma de un
cilindro; y
- en el que la carcasa se fabrica a partir de
metal,
caracterizado por las etapas de:
- enrollar un relleno (19) alrededor de la pared
principal interior (18);
- disponer la pared principal exterior (20)
alrededor del relleno (19);
- colocar las paredes auxiliares (21) contra las
paredes principales (18, 20);
- soldar los faldones doblados de las paredes
auxiliares (21) a las paredes principales (19, 20) mientras se
añaden tiras de soldadura (22, 23) y
- evacuar el panel resultante de esta
manera.
38. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 25-37, caracterizado porque
la evacuación se realiza mediante una abertura que se dispone en una
pared principal (18, 20) y que se cierra después de la evacuación
por soldadura sobre una placa que durante la evacuación se mantiene
en su sitio por encima de la abertura por magnetismo.
39. Método de acuerdo con la reivindicación 38,
caracterizado porque el comienzo de la evacuación se realiza
a una presión de bomba de vacío que da como resultado un flujo
laminar en los canales de evacuación y un flujo molecular en el
relleno.
40. Método de acuerdo con la reivindicación 38 ó
39, caracterizado porque el lavado abundante tiene lugar
hasta una presión en la que el flujo laminar justo ocurre en el
relleno.
41. Método de acuerdo con la reivindicación 38,
39 ó 40, caracterizado porque el lavado abundante tiene lugar
con un gas ligero durante la evacuación.
42. Método de acuerdo con cualquiera de las
reivindicaciones 36-41, caracterizado porque
la abertura se cierra después de la evacuación y la presión se mide
después de un cierto periodo de tiempo, en el que el panel se
rechaza si la presión es demasiado alta.
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