JPH04228996A - 真空−熱絶縁要素の接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外壁と内壁がそれぞれ
一つの平面内で周方向に延び軸方向に向いた縁を備え、
外側にある縁が内側にある縁に対して軸方向にずれてい
る、排気される突き合わせ継手を有する熱絶縁された管
および容器を製作するために管状、リング状および帽子
状の真空−熱絶縁要素を接合する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空−熱絶縁要素は普通は金属で作られ
た偏平な中空体である。この中空体は熱の流れに対して
横方向に配置される壁の間に、すなわち運転中冷たい壁
と運転中温かい壁の間に、平面にわたってほぼ一定の間
隔を有する。中空室は熱を伝導しにくい耐圧性の粉末、
例えば珪藻土が充填され、低い圧力値、例えば１０−３
ｍｂａｒまで排気される。粉末充填部はスペーサとして
、大気圧またはその都度の運転圧力（圧力管、圧力容器
等）によって圧力負荷を受け、放射による熱伝達を減ら
す。このような要素の平らな両壁は縁範囲が、熱伝導率
が比較的に小さな材料（例えば錆びない鉄）からなる薄
壁状の波形のダイアフラムを介して連結されている。そ
れによって、管による熱伝達を少なくすることができる
。管や容器のような所定の用途のために、熱絶縁要素が
軸方向に向いた周方向に延びる縁を備えた、一次元また
は二次元的に湾曲した皿の形を製作することが大切であ
る。例えば容器は、帽子状の熱絶縁要素と、少なくとも
一つのリング状の熱絶縁要素と、他の帽子状熱絶縁要素
を軸方向に並べて連結することによって作ることができ
る。真空−熱絶縁要素の裂け目のある端面（外壁と内壁
の間のダイアフラムシール）に基づいて、要素を連結す
る際に、周方向の隙間または中空室（突き合わせ継ぎ目
）が生じる。この隙間や中空室は熱損失が非常に大であ
る。 簡単ではあるが望ましくない実施形では、真空−熱絶縁
要素の外壁と内壁が互いに密着連結され、突き合わせ継
ぎ目が閉じ込められた媒体または周囲（空気）に対して
片側が開放している。それによって、接合範囲には、絶
縁作用が少しだけしか生じないので、熱損失が比較的に
大きい。

【０００３】突き合わせ継ぎ目に後から絶縁材料（鉱物
繊維、発泡材）を充填することによって、幾らか改善さ
れる。この場合、このような材料の耐熱性と経時変化度
合いおよび湿気や液体の吸収が問題である。突き合わせ
継ぎ目の絶縁作用はここでも、熱絶縁要素の絶縁作用よ
りもはるかに弱い。

【０００４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６　３
４　３４７　号によって、真空−熱絶縁要素のための継
ぎ目絶縁体が知られている。この絶縁体は片側が気密で
耐圧性の壁に面で接触する。この絶縁体の場合には、継
ぎ目が耐圧性の壁に対向する側において弾性的に変形可
能な膨張薄板によって気密に覆われ、耐圧性の絶縁材料
が充填され、そして排気される。このようにして、突き
合わせ継ぎ目の絶縁作用は、熱絶縁要素の絶縁作用とほ
ぼ同じである。上記の継ぎ目絶縁体は大きな面積の容器
、例えばコンテナまたは大きな管のためのものである。 この管は例えば長方形の板状の多数の真空−熱絶縁要素
によって覆われ、その突き合わせ継ぎ目は交叉している
かまたは互いに侵入している。膨張薄板が少なくとも部
分範囲において後から突き合わせ継ぎ目に例えば溶接に
よって取付けられるので、部品の継ぎ目に良好のアクセ
スできることが必要である。

【０００５】この種の継ぎ目絶縁は特に小型の容器の内
部絶縁の場合に、製作技術的な問題があり、もはや有効
ではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、低温
でも高温でも使用可能であり、突き合わせ継ぎ目範囲で
のエネルギー損失が大幅に減少し、簡単に実施可能で、
従って工業的条件下でも現場組み立てでも使用可能であ
り、特に横断面の小さな内部絶縁形の管や容器にも使用
可能である、軸方向に向いた周方向の縁を有する管状、
リング状および帽子状の真空−熱絶縁要素のための接合
方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この課題は、周方向に延
び軸方向に撓むベローが、接合すべき各々の真空−熱絶
縁要素の軸方向にずれた縁の範囲に、真空密封的に連結
され、一平面内を周方向に延びるベローの自由縁が真空
−熱絶縁要素を越えて突出し、ベローの縁が互いに密着
し同一平面内に位置するかまたは軸方向に重なるように
、接合すべき真空−熱絶縁要素が位置決めされ、ベロー
が真空密封的に互いに連結され、真空−熱絶縁要素の縁
が互いに密着し同一平面内に位置するかまたは軸方向に
重なるまで、真空−熱絶縁要素が互いに動かされ、真空
−熱絶縁要素が真空密封的に互いに連結され、真空−熱
絶縁要素とベローの間に生じた円環状の突き合わせ継ぎ
目が、真空−熱絶縁要素の少なくとも一つの開口によっ
て、所定の圧力値まで排気され、その後開口が真空密封
的に閉鎖されることによって解決される。

【０００８】本発明では、真空−熱絶縁要素の外壁また
は内壁だけが縁範囲において互いに直接連結され、他方
の壁の連結は軸方向に撓む周方向のベローによって行わ
れる。すべての連結部は真空密封的であるので、すべて
の側が閉鎖された突き合わせ継ぎ目は排気可能である。 熱絶縁要素に分配されかつ真空密封されて熱絶縁要素に
連結されたベローの自由縁部が軸方向に継ぎ目から突出
する。それによって、先ずベローを連結可能であり、続
いて、熱絶縁要素が完全に寄せ合わせられた後で、真空
−熱絶縁要素自体を連結可能である。例えば溶接による
両接合は、同じ側から、例えば半径方向外側から行うこ
とができる。これは方法を非常に簡単にし、横断面の小
さな内部絶縁形の、すなわちベローが内側にある管と容
器の製作を初めて可能にする。周方向のベローが半径方
向で充分な強度を有するので、圧力差による機械的な負
荷（排気、運転圧力）を受け止めることができ、それに
よって耐圧性の絶縁材料を突き合わせ継ぎ目に充填しな
くてもよい。これは方法を更に簡単にする。

【０００９】請求項２〜５は請求項１の接合方法の好ま
しい実施形である。

【００１０】

【実施例】次に、図１に基づいて本発明を詳しく説明す
る。

【００１１】図１の軸線の上側は、ベローの接続のため
の位置にある管状の２個の真空−熱絶縁要素の部分縦断
面図であり、軸線の下側は外壁を連結するための位置に
ある同様な部分縦断面図である。

【００１２】図１には、内部絶縁形の２本の管状真空−
熱絶縁要素１，２の接合範囲を示している。内部絶縁形
とは、真空−熱絶縁要素１，２の比較的に厚くて機械的
に負荷可能な外壁３，４が、製作すべき管の力を吸収す
る構造体を形成することを意味する。それに対して、比
較的に薄い内壁５，６は第１に、シール機能および流体
機械的機能を発揮し、そして例えば閉じ込められた媒体
から生じる力を、耐圧の絶縁材料を経て外壁３，４に伝
達する。これとは逆に、外部絶縁形とは、支持作用のあ
る壁構造体が絶縁体内にある、すなわち絶縁体によって
覆われることを意味する。本発明による接合方法は外部
絶縁形のために使用可能である。しかしこれは、接合過
程、例えば溶接を内側からできるようにするために、連
結すべき熱絶縁要素の内部横断面積が充分な大きさであ
ることが前提となる。

【００１３】図示の真空−熱絶縁要素は円形横断面の外
壁３，４と内壁５，６を備えている。

【００１４】実際にはあまり重要でないが、本発明では
、例えば卵形、楕円形、丸められた多角形のような他の
横断面形状の要素を連結することができる。

【００１５】図１において軸線の上側に示した状態では
、真空−熱絶縁要素１，２は同軸であり、外壁３，４の
軸方向に突出するエッジ７，８はまだ互いに離れている
。波形のダイアフラム１１，１２が明瞭に図示してある
。このダイアフラムはそれぞれ、耐圧の絶縁材料、ここ
では珪藻土充填物１３を有する排気された室の端側を画
成する。軸方向に後退したエッジ９，１０の範囲におい
て、２個のベロー１８，１９が例えば溶接、ろう付けま
たは接着によって真空密封的に内壁５，６に連結されて
いる。周方向に延びるベロー１８，１９は直径が周期的
に変わる典型的な折り畳みベロー波状部を有する。

【００１６】この代わりに、異なるように形成されたロ
ールストッキングシールのように形成された２個の異な
るベロー２０，２１が一点鎖線で示してある。このベロ
ーはその課題がベロー１８，１９と異なっていない。こ
の課題は内壁５，６の真空密封的で軸方向に撓む連結に
ある。

【００１７】外壁３，４の縁７，８から軸方向に特に１
〜数ｃｍ突出するベロー１８，１９の縁２２，２３は、
ベロー２０，２１の縁と同様に、平坦でありかつ互いに
同一平面上にある。この場合、図示のように、小さな軸
方向の隙間が存在していてもよい。好ましい連結方向で
ある溶接の観点から、ベロー１８，１９は、ベロー２０
，２１と同様に、その縁２２，２３の範囲が肉厚になっ
ている。これは必ずしも必要なことではない。ベローの
溶接は、通常は数ｃｍである、縁７，８の間の隙間を通
って、外部から簡単に行うことができる。ベローをろう
付けによって連結する場合には、その縁範囲の異なる形
状が望ましい。例えばベロー縁を互いに嵌合するように
形成する、すなわち少しだけ半径方向に遊びをもって軸
方向に重なるように形成することが望ましい。しかし、
ベロー縁は例えばフランジ付けによって半径方向に拡大
した端面を備えていてもよい。この端面は対をなしてろ
う付け継ぎ目を形成する。

【００１８】ベローを連結した後で、真空−熱絶縁要素
１，２は、その縁７，８が互いに密着するまで、相対的
に軸方向に動かされる。この状態は軸線の下側に示して
ある。ベロー１８，１９または２０，２１は互いに寄せ
合わせの際に、弾性的に、場合によっては塑性的に変形
する。この場合、連結個所に過負荷がかからない。

【００１９】外側へ傾斜した縁７，８は例えば喉状の溶
接継ぎ目によって外部から真空密封的に互いに連結可能
である（溶接継ぎ目は図示していない）。

【００２０】ここでも、ろう付け継手を適用可能である
。この場合、外壁が縁の範囲において例えば互いに嵌合
可能に形成され、軸方向のストッパーを備えていてもよ
い。或る条件下では、例えば温度が高すぎないときには
、接着連結も考えられる。

【００２１】最後に生じる円環状の突き合わせ継手２６
はすべての側が密封閉鎖され、排気可能である。そのた
めに、真空−熱絶縁要素２の外壁４に、閉鎖可能な開口
１５を有する排気管１４が設けられている。外部からこ
の開口１５を通ってスルース弁が設置される。このスル
ース弁が真空ポンプに接続されている。突き合わせ継手
２６を１０−３ｍｂａｒ以下の圧力まで排気した後で、
スルース弁の内部にある閉鎖ねじ１６がシールリング１
７と共に開口１５にねじ込まれる。それによって、開口
が密封閉鎖される。この状態は図１の下側半分に示して
ある。 図示していないスルース弁は再び取り外し可能である。 閉鎖ねじ１６の頭は排気管１４の外面に真空密封液に溶
接される。それによって、確実で長続きするシールが保
証される。閉鎖ねじ１６の突き合わせ継手側の端部には
、図示していないゲッター材料が設けられている。この
ゲッター材料は溶接時に少なくとも３５０　℃に加熱さ
れ、それによって活性化（始動）する。このゲッター材
料は突き合わせ継手内の圧力を１０−５〜１０−６ｍｂ
ａｒの所望の値まで低下させる。それによって、突き合
わせ継手２６の優れた絶縁作用が達成される。なぜなら
、ダイアフラム１１，１２による熱伝動損失が効力を発
するからである。互いに溶接された縁７，８の周りの範
囲は、必要な場合には、腐食防止材を備えていてもよい
。これにより、連結個所は運転準備が整う。ゲッター材
料は突き合わせ継手の他の個所に設けてもよく、また例
えば電流で活性化してもよい。事情によってはゲッター
材料を省略し、ポンプだけで排気してもよい。

【００２２】接合方法に関する上記説明は、容器の製作
にも無条件に当てはまる。その際、容器の大きな内側横
断面が内部からの作業（外側絶縁）を可能にし、管また
はリング状の、軸方向両側が開放した熱絶縁要素と、軸
方向片側が開放した帽子状の要素が使用可能であること
が異なる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の接合方法は
、低温でも高温でも使用可能であり、突き合わせ継ぎ目
範囲でのエネルギー損失が大幅に減少し、簡単に実施可
能で、従って工業的条件下でも現場組み立てでも使用可
能であり、特に横断面の小さな内部絶縁形の管や容器に
も使用可能であるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】軸線の上側は、ベローの接続のための位置にあ
る管状の２個の真空−熱絶縁要素の部分縦断面図であり
、軸線の下側は外壁を連結するための位置にある同様な
部分縦断面図である。

【符号の説明】

１，２　　　　　　真空−熱絶縁要素 ３，４　　　　　　外壁 ５，６　　　　　　内壁 ７，８　　　　　　縁 ９，１０　　　　縁

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　外壁と内壁がそれぞれ一つの平面内で
   周方向に延び軸方向に向いた縁を備え、外側にある縁が
   内側にある縁に対して軸方向にずれている、排気される
   突き合わせ継手を有する熱絶縁された管および容器を製
   作するために管状、リング状および帽子状の真空−熱絶
   縁要素を接合する方法において、 ａ）　　周方向に延び軸方向に撓むベロー（１８，１９
   ；２０，２１）が、接合すべき各々の真空−熱絶縁要素
   （１，２）の軸方向にずれた縁（９，１０）の範囲に、
   真空密封的に連結され、一平面内を周方向に延びるベロ
   ーの自由縁（２２，２３）が真空−熱絶縁要素（１，２
   ）を越えて突出し、 ｂ）　　ベロー（１８，１９；２０，２１）の縁（２２
   ，２３）が互いに密着し同一平面内に位置するかまたは
   軸方向に重なるように、接合すべき真空−熱絶縁要素（
   １，２）が位置決めされ、 ｃ）　　ベロー（１８，１９；２０，２１）が真空密封
   的に互いに連結され、 ｄ）　　真空−熱絶縁要素（１，２）の縁（７，８）が
   互いに密着し同一平面内に位置するかまたは軸方向に重
   なるまで、真空−熱絶縁要素が互いに動かされ、ｅ）　
   　真空−熱絶縁要素（１，２）が真空密封的に互いに連
   結され、 ｆ）　　真空−熱絶縁要素（１，２）とベロー（１８，
   １９；２０，２１）の間に生じた円環状の突き合わせ継
   ぎ目（２６）が、真空−熱絶縁要素の少なくとも一つの
   開口（１５）によって、所定の圧力値まで排気され、そ
   の後開口（１５）が真空密封的に閉鎖されることを特徴
   とする接合方法。
2. 【請求項２】　　突き合わせ継ぎ目（２６）内の圧力を
   更に下げるために、開口（１５）を真空密封的に閉鎖す
   る際または閉鎖した後、突き合わせ継ぎ目（２６）内に
   設けたゲッター材料が活性化されることを特徴とする請
   求項１の接合方法。
3. 【請求項３】　　開口（１５）の真空密封的な閉鎖と、
   ゲッター材料の活性化が、開口（１５）に挿入された閉
   鎖ねじ（１６）の溶接によって行われ、この閉鎖ねじの
   突き合わせ継ぎ目側の端部に、ゲッター材料が設けられ
   ていることを特徴とする請求項２の接合方法。
4. 【請求項４】　　ベロー（１８，１９；２０，２１）相
   互の真空密封的な連結と、真空−熱絶縁要素（１，２）
   の縁（７，８）相互の真空密封的な連結が溶接によって
   行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つ
   の接合方法。
5. 【請求項５】　　真空−熱絶縁要素を連結する溶接継ぎ
   目（７，８）の範囲に、後から腐食防止材が設けられる
   ことを特徴とする請求項４の接合方法。