WO2013060445A1 - Barrierevorrichtung - Google Patents

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WO2013060445A1
WO2013060445A1 PCT/EP2012/004428 EP2012004428W WO2013060445A1 WO 2013060445 A1 WO2013060445 A1 WO 2013060445A1 EP 2012004428 W EP2012004428 W EP 2012004428W WO 2013060445 A1 WO2013060445 A1 WO 2013060445A1
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WO
WIPO (PCT)
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space
pressure
barrier device
tube
hose
Prior art date
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PCT/EP2012/004428
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan LÜCK
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Lueck Stefan
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/06Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
    • F16J15/10Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing
    • F16J15/12Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering
    • F16J15/121Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces with non-metallic packing with metal reinforcement or covering with metal reinforcement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00Sealings
    • F16J15/02Sealings between relatively-stationary surfaces
    • F16J15/021Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing
    • F16J15/022Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing characterised by structure or material
    • F16J15/024Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing characterised by structure or material the packing being locally weakened in order to increase elasticity
    • F16J15/027Sealings between relatively-stationary surfaces with elastic packing characterised by structure or material the packing being locally weakened in order to increase elasticity and with a hollow profile

Definitions

  • the invention relates to a barrier device for sealing an evacuated gap
  • barrier devices are known, for example, in the manner of a linear hose seal from DE 198 09 280 A1 and as a sealing device and method for their inflation from FR 2 951 518.
  • Evacuated spaces i. evacuated spaces between a plurality of wall-like boundaries exist today in many areas.
  • vacuum engineering is used in construction, e.g. around
  • Double glazing or even with evacuated insulation elements It is also possible to evacuate larger areas within a building structure.
  • the flow resistances are typically lower than in evacuation in separate units via e.g. a pipe system.
  • a large vacuum unit with an open structure offers the possibility of considerably reducing both the number of vacuum pumps required and the time required for evacuation.
  • Vacuum units where the vacuum not only the insulation, but also
  • the barrier device comprises a first elastic, gas-filled tube with an internal pressure which is higher than the pressure in the evacuated intermediate space, wherein the first
  • Hose is disposed in a second elastic hose and the pressure in the space between the first and second hose is between the inner pressure of the first hose and the pressure in the evacuated space.
  • the invention is based on the consideration that an increase in operational safety would be achievable, in particular, if a reversible subdivision of large vacuum units into smaller ones could be made possible.
  • the advantages of a quick evacuation would be obtained by low flow resistance
  • the security would be ensured by individual subdivided areas, since damage only the corresponding area is affected.
  • Such a subdivision should be achieved with an elastic tube.
  • the tube may be closed and thus expand during evacuation, or be subsequently acted upon by a corresponding channel with a sufficient pressure.
  • a not insignificant leak rate is established through the wall of the hose.
  • this can be solved by a double hose, which is arranged around the inner tube.
  • the outer tube is evacuated, so that in it viscous flow with a low residual pressure, ie a pressure between the Internal pressure of the first tube and the outer vacuum is present.
  • the outer tube thus provides a protective vacuum, which prevents ingress of
  • the vacuum unit is divided reliably and flexibly.
  • a spacer device is introduced in the space between the first and second hose.
  • the spacer device comprises a spring.
  • a spring offers the advantage of compressibility, so that the elasticity of the outer tube is maintained. At the same time, sufficient space for the protective vacuum is obtained.
  • the spacer device comprises a region of porous material.
  • the spacer device advantageously comprises a
  • Gas channel This can be used to evacuate the space between the hoses, both during initial positioning and for subsequent post-evacuation.
  • the gas channel includes for it
  • an externally accessible opening for a vacuum pump is provided.
  • the interior of the first tube has a
  • Nitrogen volume fraction of more than 85% is a fraction of more than 85%. Through the microscopic Nitrogen properties, as well as the reduction in the proportion of other gases, minimizes the leakage rate through the wall of the first tube.
  • the barrier device further comprises a pressure measuring device associated with the space between the first and second tubes.
  • damage to the inner tube can be detected by an increase in pressure in the space between the inner and outer tubes. This will quickly detect damage.
  • the outer tube can be checked for short-term pressure increase to integrity.
  • a traction device is arranged in the interior of the first tube or on the outside of the barrier device. This compresses the inner tube or stretches the outer tube so that, even with a small residual pressure (which is above the pressure in the vacuum unit) within the space between the hoses of the
  • Hose can still be compressed.
  • the pulling device comprises on the wall of the respective
  • Hose fastened springs and / or bands of an elastic material. This ensures compressibility with particularly simple means.
  • An evacuated space for example in the wall structure of a
  • the barrier device described can ensure a particularly effective seal.
  • the barrier hose is particularly flexible. Handling during installation in the Vacuum unit before evacuation can be facilitated, for example by grids, which serve to support against the atmospheric pressure and as a lateral boundary, which provide little flow resistance, but keep the hose in shape.
  • FIG. 3 shows a cross section through an evacuable intermediate space with a barrier device.
  • the barrier device 1 according to the FIG is arranged in an evacuated intermediate space 2. It divides this into a first and a second region 4, 6.
  • the barrier device comprises a first elastic tube 8 which is pressure-filled with nitrogen. The expansion of this tube 8 and the associated Anschmiegung to the inner wall 10 of the intermediate space 2 by the evacuation of the gap 2 thus provides a reliable seal.
  • a second elastic tube 12 is arranged around the first tube 8.
  • the space between the first and the second tube is filled with a porous material 14, the one
  • elastic tapes 20 secured opposite each other are fastened in the inner tube 8. These allow compression and stabilization of the hose 8. Also not shown is a pressure measuring device that measures the pressure in the space between the hoses 8, 12. As a result, damage to the inner tube 8 immediately be recognized and by short-term pressure increase and the outer tube 12 are checked for damage.
  • barrier device 1 large vacuum units can be reliably and reversibly divided into several areas 4, 6, so that a common evacuation is possible, but in case of damage only the corresponding area 4, 6 is affected.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
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Abstract

Eine Barrierevorrichtung (1) zur Abdichtung eines evakuierten Zwischenraums (2) soll die betriebliche Sicherheit großer Vakuumeinheiten insbesondere für den Fall einer Beschädigung der Außenhülle erhöhen. Dazu umfasst die Barrierevorrichtung einen ersten elastischen, gasgefüllten Schlauch (8) mit einem Innendruck, der höher ist als der Druck in dem evakuierten Zwischenraum (2), wobei der erste Schlauch (8) in einem zweiten elastischen Schlauch (12) angeordnet ist und der Druck in dem Raum zwischen erstem und zweitem Schlauch (8, 12) zwischen dem Innendruck des ersten Schlauchs (8) und dem Druck in dem evakuierten Zwischenraum (2) liegt.

Description

Beschreibung
Barrierevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Barrierevorrichtung zur Abdichtung eines evakuierten Zwischenraums
Derartige Barrierevorrichtungen sind beispielsweise in der Art einer linearen Schlauchdichtung aus der DE 198 09 280 A1 und als Dichtungsvorrichtung und Verfahren zu deren Aufblasen aus der FR 2 951 518 bekannt.
Evakuierte Zwischenräume, d.h. evakuierte Räume zwischen einer Mehrzahl von wandartigen Begrenzungen existieren heute in vielen Bereichen. Beispielsweise wird Vakuumtechnik im Bauwesen verwendet, z.B. im Bereich der
Doppelverglasung oder auch bei evakuierten Dämmelementen. Es ist auch möglich, größere Bereiche innerhalb einer Gebäudestruktur zu evakuieren.
Dadurch können große Bereiche effektiv gedämmt oder mittels des
atmosphärischen Druckes gegenüber dem Vakuum statisch stabilisiert werden.
Hierbei ist es von Vorteil, den zusammenhängenden Bereich, der evakuiert werden soll, besonders groß zu wählen. Die Strömungswiderstände sind in der Regel geringer als bei einer Evakuierung in getrennten Einheiten über z.B. ein Rohrsystem. Besonders im Hochvakuumbereich, in dem keine viskose, sondern molekulare Strömung vorliegt, bietet eine große Vakuumeinheit mit einer offenen Struktur die Möglichkeit, sowohl die Anzahl der benötigten Vakuumpumpen, als auch die für das Evakuieren erforderliche Zeit erheblich zu reduzieren.
Der Nachteil großer Vakuumeinheiten ist aber, dass bei einer Beschädigung der Hülle der Schaden für das gesamte Bauteil größer ist, als dies bei einer
Unterteilung des Bauteils in kleine Vakuumeinheiten der Fall wäre, da die Beschädigung den gesamten Bereich betrifft. Gerade bei großen
Vakuumeinheiten, bei denen das Vakuum nicht nur der Dämmung, sondern auch
BESTÄTIGUNGSKOPIE der Stabilisierung dient, ist ein Versagen der Hülle durch Beschädigung unter Umständen fatal. Weiterhin wird das Lokalisieren eines Lecks durch große
Einheiten erschwert.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die betriebliche Sicherheit großer
Vakuumeinheiten insbesondere für den Fall einer Beschädigung der Außenhülle zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Barrierevorrichtung einen ersten elastischen, gasgefüllten Schlauch umfasst mit einem Innendruck, der höher ist als der Druck in dem evakuierten Zwischenraum, wobei der erste
Schlauch in einem zweiten elastischen Schlauch angeordnet ist und der Druck in dem Raum zwischen erstem und zweitem Schlauch zwischen dem Innendruck des ersten Schlauchs und dem Druck in dem evakuierten Zwischenraum liegt.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass eine Erhöhung der betrieblichen Sicherheit insbesondere dadurch erreichbar wäre, wenn eine reversible Unterteilung großer Vakuumeinheiten in kleinere ermöglicht werden könnte. Damit wären nämlich einerseits die Vorteile einer schnellen Evakuierung durch geringen Strömungswiederstand erhalten, andererseits wäre die Sicherheit durch einzelne unterteilte Bereiche gewährleistet, da bei einer Beschädigung nur der entsprechende Bereich betroffen ist. Eine derartige Unterteilung sollte mit einem elastischen Schlauch erreicht werden. Ein derartiger, mit entsprechendem Druck versehener Schlauch schmiegt sich im evakuierten Zustand des
Zwischenraums an dessen Innenwände und erzeugt so benachbarte,
gegeneinander abgedichtete Bereiche. Dabei kann der Schlauch geschlossen sein und sich so während des Evakuierens ausdehnen, oder aber nachträglich durch einen entsprechenden Kanal mit einem ausreichenden Druck beaufschlagt werden. Problematisch ist jedoch hierbei gerade bei elastischen Stoffen, dass sich eine nicht unerhebliche Leckrate durch die Wand des Schlauches einstellt. Dies läßt sich jedoch durch einen doppelten Schlauch lösen, der um den inneren Schlauch angeordnet ist. Der äußere Schlauch wird evakuiert, so dass in ihm viskose Strömung mit einem niedrigen Restdruck, d.h. ein Druck zwischen dem Innendruck des ersten Schlauchs und dem des äußeren Vakuums vorliegt. Der äußere Schlauch bietet so ein Schutzvakuum, welches ein Eindringen von
Molekülen aus dem inneren Schlauch in die Vakuumeinheit unterbindet, da für die Leckrate der Druck des äußeren Schlauchs entscheidend ist. Somit wird die Vakuumeinheit zuverlässig und flexibel unterteilt.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist in dem Raum zwischen erstem und zweitem Schlauch eine Abstandshaltevorrichtung eingebracht. Durch eine Evakuierung des zweiten Schlauches unter das Druckniveau des ersten Schlauches ist es nämlich ohne eine derartige Vorrichtung möglich, dass dieser Raum vollständig kollabiert und somit die Funktion des Schutzvakuums nicht mehr gewährleistet ist. Dies kann durch Einbringen einer Abstandshaltevorrichtung verhindert werden.
Vorteilhafterweise umfasst die Abstandshaltevorrichtung eine Feder. Eine Feder bietet den Vorteil der Komprimierbarkeit, so dass die Elastizität des äußeren Schlauches erhalten bleibt. Gleichzeitig wird ein ausreichender Raum für das Schutzvakuum erhalten.
In weiterer oder alternativer Ausgestaltung umfasst die Abstandshaltevorrichtung einen Bereich mit porösem Material. Durch eine Füllung des Bereiches zwischen den Schläuchen mit einem wollartigen Stoff oder Schaum wird genug Raum für das Schutzvakuum erhalten, gleichzeitig der Schlauch stabilisiert und ein weitgehend homogener Raum erreicht.
Weiterhin umfasst die Abstandshaltevorrichtung vorteilhafterweise einen
Gaskanal. Dieser kann zur Evakuierung des Raumes zwischen den Schläuchen verwendet werden, sowohl während der ursprünglichen Positionierung, als auch zur nachträglichen Nachevakuierung. Der Gaskanal umfasst dafür
vorteilhafterweise eine von außen erreichbare Öffnung für eine Vakuumpumpe.
Vorteilhafterweise weist der Innenraum des ersten Schlauchs einen
Stickstoffvolumenanteil von mehr als 85% auf. Durch die mikroskopischen Eigenschaften des Stickstoffs sowie die Reduzierung des Anteils anderer Gase wird die Leckrate durch die Wand des ersten Schlauchs minimiert.
Vorteilhafterweise umfasst die Barrierevorrichtung weiterhin eine dem Raum zwischen erstem und zweitem Schlauch zugeordnete Druckmessvorrichtung. Eine Beschädigung des inneren Schlauchs kann nämlich über einen Druckanstieg im Raum zwischen innerem und äußerem Schlauch festgestellt werden. Dadurch werden Beschädigungen schnell erkannt. Gleichzeitig kann der äußere Schlauch durch kurzfristige Druckerhöhung auf Unversehrtheit überprüft werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist im Innenraum des ersten Schlauchs oder an der Außenseite der Barrierevorrichtung eine Zugvorrichtung angeordnet. Diese zieht den inneren Schlauch zusammen oder dehnt den äußeren Schlauch, so dass dieser auch bei einem geringen Restdruck (der über dem Druck in der Vakuumeinheit liegt) innerhalb des Raums zwischen den Schläuchen der
Schlauch dennoch komprimiert werden kann.
Vorteilhafterweise umfasst die Zugvorrichtung an der Wand des jeweiligen
Schlauches befestigte Federn und/oder Bänder aus einem elastischen Material. Dadurch ist eine Komprimierbarkeit mit besonders einfachen Mitteln gewährleistet.
Ein evakuierter Zwischenraum, beispielsweise in der Wandstruktur eines
Gebäudes umfasst vorteilhafterweise eine beschriebene Barrierevorrichtung, wobei vorteilhafterweise in dem Zwischenraum ein Hochvakuum vorliegt. Gerade in einem Hochvakuum kann die beschriebene Barrierevorrichtung eine besonders effektive Abdichtung gewährleisten.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die doppelte Ausgestaltung der Schlauchbarriere ein Schutzvakuum erzeugt wird, das eine zuverlässige Abdichtung von Vakuumbereichen mit niedrigen
Leckageraten erlaubt. Dadurch kann die Sicherheit und Resistenz gegen
Beschädigungen großer Vakuumeinheiten erhöht werden. Gleichzeitig ist der Barriereschlauch besonders flexibel einsetzbar. Das Handling beim Einbau in die Vakuumeinheit vor dem Evakuieren kann dabei z.B. durch Gitter erleichtert werden, die zur Abstützung gegen den atmosphärischen Druck und als seitliche Begrenzung dienen, die wenig Strömungswiderstand bieten, den Schlauch aber in Form halten.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die
FIG einen Querschnitt durch einen evakuierbaren Zwischenraum mit einer Barrierevorrichtung.
Die Barrierevorrichtung 1 gemäß der FIG ist in einem evakuierten Zwischenraum 2 angeordnet. Sie unterteilt diesen in einen ersten und einen zweiten Bereich 4, 6. Dazu umfasst die Barrierevorrichtung einen ersten elastischen Schlauch 8, der mit Stickstoff druckbefüllt ist. Die Ausdehnung dieses Schlauches 8 und die damit verbundene Anschmiegung an die Innenwand 10 des Zwischenraums 2 durch die Evakuierung des Zwischenraums 2 sorgt somit für eine zuverlässige Abdichtung.
Ohne weitere Maßnahme wäre jedoch die Leckrate durch den Schlauch 8 verhältnismäßig groß. Um diese zu Minimieren, ist um den ersten Schlauch 8 ein zweiter elastischer Schlauch 12 angeordnet. Der Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Schlauch ist mit einem porösen Material 14 gefüllt, der einen
Mindestabstand zwischen den Schläuchen 8, 12 gewährleistet und gleichzeitig ausreichend freien Raum lässt, der durch einen Gaskanal 6 evakuiert werden kann, nämlich auf ein Druckniveau zwischen dem Zwischenraum 2 und dem Innenraum 18 des inneren Schlauches 8. Dadurch wird hier ein Schutzvakuum erzeugt, dass die Leckraten durch die jeweiligen Schläuche 8, 12 minimiert.
Zum besseren Handling während des Einbaus sind im inneren Schlauch 8 jeweils gegenüberliegend befestigte elastische Bänder 20 befestigt. Diese erlauben eine Komprimierung und Stabilisierung des Schlauches 8. Nicht dargestellt ist weiterhin eine Druckmessvorrichtung, die den Druck im Raum zwischen den Schläuchen 8, 12 misst. Dadurch können Beschädigungen des inneren Schlauchs 8 sofort erkannt werden und durch kurzfristige Druckerhöhung auch der äußere Schlauch 12 auf Beschädigungen geprüft werden.
Mit der beschriebenen Barrierevorrichtung 1 können große Vakuumeinheiten zuverlässig und reversibel in mehrere Bereiche 4, 6 aufgeteilt werden, so dass eine gemeinsame Evakuierung möglich ist, aber bei einer Beschädigung jeweils nur der entsprechende Bereich 4, 6 betroffen ist.
Bezugszeichenliste
1 Barrierevorrichtung
2 Zwischenraum 4, 6 Bereich
8 Schlauch
10 Innenwand
12 Schlauch
14 poröses Material 16 Gaskanal
18 Innenraum
20 Band

Claims

Ansprüche
1. Barrierevorrichtung (1) zur Abdichtung eines evakuierten Zwischenraums (2), umfassend einen ersten elastischen, gasgefüllten Schlauch (8) mit einem
Innendruck, der höher ist als der Druck in dem evakuierten Zwischenraum (2), wobei der erste Schlauch (8) in einem zweiten elastischen Schlauch (12) angeordnet ist und der Druck in dem Raum zwischen erstem und zweitem
Schlauch (8, 12) zwischen dem Innendruck des ersten Schiauchs (8) und dem Druck in dem evakuierten Zwischenraum (2) liegt.
2. Barrierevorrichtung (1) nach Anspruch 1 , bei der in dem Raum zwischen erstem und zweitem Schlauch (8, 12) eine Abstandshaltevorrichtung eingebracht ist.
3. Barrierevorrichtung (1) nach Anspruch 2, bei der die Abstandshaltevorrichtung eine Feder umfasst.
4. Barrierevorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, bei der die
Abstandshaltevorrichtung einen Bereich mit porösem Material (14) umfasst.
5. Barrierevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der die
Abstandshaltevorrichtung einen Gaskanal (16) umfasst.
6. Barrierevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Innenraum des ersten Schiauchs (8) einen Stickstoffvolumenanteil von mehr als 85% aufweist.
7. Barrierevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine dem Raum zwischen erstem und zweitem Schlauch (8, 12) zugeordnete
Druckmessvorrichtung umfasst.
8. Barrierevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der im Innenraum des ersten Schlauches (8) eine Zugvorrichtung angeordnet ist.
9. Barrierevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, an deren Außenseite eine Zugvorrichtung angeordnet ist.
10. Barrierevorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die jeweilige
Zugvorrichtung an der Wand des jeweiligen Schlauches (8, 12) befestigte Federn und/oder Bänder (20) aus einem elastischen Material umfasst.
11. Evakuierter Zwischenraum (2) mit einer Barrierevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Evakuierter Zwischenraum (2) nach Anspruch 11 , in dem ein Hochvakuum vorliegt.
PCT/EP2012/004428 2011-10-28 2012-10-23 Barrierevorrichtung WO2013060445A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB475967A (en) * 1936-06-02 1937-11-30 Arthur Ryner Improvements relating to packings for joints
US5332239A (en) * 1993-01-22 1994-07-26 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration High-temperature, bellows hybrid seal
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FR2951518A1 (fr) 2009-10-15 2011-04-22 Jose Collados Dispositif d'etancheite et son procede de gonflage.

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