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DE1214711B - Waermeisolierter Behaelter - Google Patents

Waermeisolierter Behaelter

Info

Publication number
DE1214711B
DE1214711B DEU4645A DEU0004645A DE1214711B DE 1214711 B DE1214711 B DE 1214711B DE U4645 A DEU4645 A DE U4645A DE U0004645 A DEU0004645 A DE U0004645A DE 1214711 B DE1214711 B DE 1214711B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
heat
insulated container
wall
layers
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEU4645A
Other languages
English (en)
Inventor
Ladislas Charles Matsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Union Carbide Corp
Original Assignee
Union Carbide Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Corp filed Critical Union Carbide Corp
Publication of DE1214711B publication Critical patent/DE1214711B/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J41/00—Thermally-insulated vessels, e.g. flasks, jugs, jars
    • A47J41/02—Vacuum-jacket vessels, e.g. vacuum bottles
    • A47J41/022—Constructional details of the elements forming vacuum space
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
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    • E04B1/78—Heat insulating elements
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    • E04B1/803—Heat insulating elements slab-shaped with vacuum spaces included in the slab
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
F25j
Deutsche Kl.: 17g-4
Nummer: 1214 711
Aktenzeichen: U 46451 a/17 g
Anmeldetag: 16. Juli 1957
Auslegetag: 21. April 1966
Die Erfindung betrifit einen wärmeisolierten Behälter zur Speicherung und zum Transport von Stoffen, insbesondere von verflüssigten Gasen, bei der Siedetemperatur niedrigsiedender verflüssigter Gase. Der Behälter soll Wärmeverluste aller Art, nämlich durch Strahlung, Leitung und Konvektion, möglichst niedrig halten.
Für diesen Zweck sind Behälter bekannt, die aus einem inneren und einem äußeren Gefäß bestehen, welche durch einen evakuierten Zwischenraum voneinander getrennt sind.
Nach der französischen Patentschrift 1070 447 ist es ferner bekannt, in derartigen Behältern im evakuierten Zwischenraum Schichten aus dünnen wärmeisolierenden Fasern anzuordnen, wobei die Fasern im wesentlichen in Ebenen senkrecht zum Temperaturgradienten liegen. In dieser Veröffentlichung sind auch Untersuchungen darüber enthalten, welchen Einfluß die Durchmesser der wärmeisolierenden Fasern und die Höhe des Vakuums im evakuierten Zwischenraum auf die Güte der Isolierung haben. Nach der Entgegenhaltung kommt man zum Schluß, daß selbst bei Auswahl der optimalen Faserdurchmesser eine Erhöhung des Vakuums im evakuierten Zwischenraum unter einen Druck von etwa 25 Mikrön Quecksilbersäule keine Verbesserung der Isolierwirkung bringt. Die Fig. 6 der Entgegenhaltung zeigt deutlich diese Verhältnisse.
Es wurde nun überrachenderweise gefunden, daß eine Erniedrigung des Druckes im evakuierten Zwischenraum unter 25 Mikron Quecksilbersäule eine wesentliche Verbesserung der Isolierwirkung mit sich bringt, wenn man zwischen den einzelnen Schichten des Fasermaterials abwechselnd an sich bekannte, Wärmestrahlen reflektierende Metallfolien schichtenförmig um das innere Gefäß herum anordnet.
Die Doppelschichten aus dünnen wärmeisolierenden Fasern und Wärmestrahlen reflektierenden Metallfolien können spiralig um das innere Gefäß gewunden sein. Vorzugsweise steht hierbei das innere Ende der spiralig gewundenen Doppelschicht mit der äußeren Oberfläche des inneren Gefäßes und ihr äußeres Ende mit der inneren Oberfläche des äußeren Gefäßes in Berührung.
Die Wärmestrahlen reflektierenden Metallfolien können aus verschiedenen Metallen, wie Zinn oder Metallegierungen bestehen. Gut bewährt haben sich Folien aus Aluminium. Die Folien können gegebenenfalls auch einen Überzug aus einem Metalloxyd, z. B. aus Aluminiumoxyd, haben. An Stelle einer Metallfolie kann auch eine Folie aus einem mit Metall beschichteten Kunststoff verwendet werden.
Wärmeisolierter Behälter
Anmelder:
Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27
Als Erfinder benannt:
Ladislas Charles Matsch,
Kenmore, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Juli 1956 (597 947) - -
Besonders geeignet sind solche Behälter, bei denen die wärmeisolierenden Schichten aus Glasfasern bestehen.
Die Fasern, insbesondere Glasfasern in den wärmeisolierenden Schichten, können Durchmesser haben, die innerhalb eines weiten Bereiches schwanken, z. B. Durchmesser von 10 oder 50 Mikron. Besonders gute Isolierungen enthalten Schichten aus Glasfasern mit einem Durchmesser von 1 Mikron oder darunter.
Die Dicke der Wärmestrahlen reflektierenden Metallfolien kann ebenfalls innerhalb eines weiten Bereiches schwanken und z. B. zwischen 0,002 und 2 mm liegen.
Die als Isolierung dienenden Doppelschichten aus dünnen wärmeisolierenden Fasern und Metallfolien können verschieden dick und verschieden eng zusammengepackt sein. In der Regel sollen auf 1 cm etwa eine bis achtzig, vorzugsweise bis etwa vierzig solcher Schichten entfallen. Die Dicke und Anzahl der Isolierschichten hängen auch von den Abmessungen des Behälters ab. Für kleine Behälter mit einem Durchmesser unter 60 cm verwendet man eine Schicht mit einer Gesamtdicke von etwa 7,5 cm, wobei auf jeden Zentimeter etwa sechs Doppelschichten entfallen und der Durchmesser der Einzelfasern unter 1 Mikron liegt. Bei größeren Behältern können auch die Gesamtdicke der Isolierschicht und der Durchmesser der Einzelfasern höher sein. Vorzugsweise sollen die einzelnen Metallfolien nicht weiter als
609 559/80
I 214711
in einem Abstand von weniger als 5% des Durchmessers des inneren Gefäßes von dessen Außenwandung angeordnet sein.
Der im evakuierten Zwischenraum herrschende Druck soll erfindungsgemäß unter 25 Mikron Quecksilbersäule liegen. Eine besonders gute Isolierwirkung wird aber erreicht, wenn der Druck noch erheblich darunter liegt, z. B. bei 1 Mikron oder 0,1 Mikron oder in einigen Fällen sogar bei 0,01 Mikron Quecksilbersäule. Gerade bei den tiefen Siedetemperaturen von niedrigsiedenden verflüssigten Gasen kann die Höhe des Vakuums von besonderer Bedeutung sein.
Die Zeichnung stellt beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung dar.
Fig. 1 zeigt einen doppelwandigen wärmeisolierten Behälter mit parallelen innneren und äußeren Wänden 10 α und 10 b. Der zwischen diesen Wänden befindliche Zwischenraum 11 ist evakuiert. Innerhalb des Zwischenraums 11 ist das zusammengesetzte Isoliermaterial 12 nach der Erfindung angeordnet.
Der Aufbau dieses Materials ist in Fi g. 2, 3, 4 und 5 gezeigt. Es besteht aus wärmeisolierenden Glasfaserschichten 13 und zwischen diesen Schichten angeordneten Metallfolien 14. Die Doppelschichten sind etwa parallel zur Wandung des inneren Behälters angeordnet. . - ,
F i g. 6 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die beschriebenen Doppelschichten nur in dem Zwischenraum lla um die senkrecht verlaufenden Wände des inneren Behälters angeordnet sind. Am Kopfteil ist in dem Zwischenraum life
ίο zwischen dem inneren und dem äußeren Behälter ein anderes Isoliermaterial 16 vorgesehen, das z. B. aus einem feinen Pulver mit eingearbeiteten kleinen Teilchen von Wärmestrahlen reflektierendem Material besteht.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die gesamte thermische Leitfähigkeit von erfindungsgemäßem Isoliermaterial in einem bis auf einen Druck von 0,1 Mikron Quecksilbersäule evakuierten Zwischenraum bei verschiedenen Temperaturen der inneren und der äußeren Wandung. Zum Vergleich sind in diese Tabelle auch die Leitfähigkeiten von Isolierungen aufgenommen, die aus feinverteilter Kieselerde mit eingelagerten Aluminiumfolien bestanden.
Tabelle
Isoliermaterial Wandtem]
O1
außen		 aeraturen
innen		 Wärmeleitfähigkeit K
10« gkal/cm · Sek. ° C
Je Zentimeter 30 Glasfasermatten aus Fasern mit
0,2 bis 0,5 Mikron Durchmesser, dazwischen
30 Aluminiumfolien		 49,1
20,0		 -183,2
-183,2		 0,095
0,081
Je Zentimeter 38 Glasfasermatten aus Fasern mit
0,5 bis 0,75 Mikron Durchmesser, dazwischen
19 Aluminiumfolien		 49,5
20,0		 -183,2
-183,2		 0,150'
0,133
Je Zentimeter 3,7 Glasfasermatten aus Fasern mit
2,5 bis 3,8 Mikron Durchmesser, dazwischen
ebenso viele Aluminiumfolien		 22,0 -195,9 0,310
Feinverteilte Kieselerde, dazwischen je Zentimeter
9,5 Aluminiumfolien		 47,0
21,5		 -183,2
-183,2		 1,132
0,999
Die Zahlen zeigen, daß die Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemäßen Isoliermaterials geringer ist als die von anderem bisher als gut angesehenem Isoliermaterial. Die Zahlen zeigen ferner, daß die Wärmeleitfähigkeit mit der Abnahme der Durchmesser der Glasfasern ebenfalls abnimmt.
Die Tabelle 2 zeigt die Abhängigkeit der Wärmeleitfähigkeit von dem im evakuierten Zwischenraum herrschenden Druck. Hierbei wurde ein Isoliermaterial verwendet, daß je Zentimeter 3,7 Glasfasermatten mit einem Faserdurchmesser von 2,5 bis 3,7 Mikron und ebenso viele abwechselnd mit den Glasfasermatten angeordnete Aluminiumfolien enthielt. Die Wandtemperatur innen betrug —195,9° C, außen 20° C. .
60 Tabelle 2
Druck
Mikron Hg		 Wärmeleitfähigkeit K
10« gkal/cm · Sek. ° C
0,1
7
25		 0,310
0,409
0,620
Diese Zahlen zeigen, daß es entgegen den bisherigen Anschauungen gelingt, durch Verbesserung des Vakuums im evakuierten Zwischenraum eine wesentliche Verbesserung der Isolierwirkung zu erreichen.
Die Tabelle 3 zeigt beispielsweise die Unterschiede der Wärmeleitfähigkeit von bekannten Isolierungen und von Isolierungen nach der Erfindung.
Tabelle 3
Isolierung
Feinverteiltes Pulver .,
Strahlungsschirme, die
mit Stegen an den
Wänden des evakuiertenZwischenraums
befestigt sind
Material nach der Erfindung
Druck
Mikron
Hg
0,1
0,01
0,1
Wärmeleitfähigkeit K
10»gkal/cm-Sek.°C
3,80
0,785
0,083
Auch diese Zahlen zeigen die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Isoliermaterials.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Wärmeisolierter Behälter zur Speicherung und zum Transport von Stoffen, insbesondere von verflüssigten Gasen, bei der Siedetemperatut niedrigsiedender verflüssigter Gase mit einer inneren und einer äußeren Wand, die durch einen evakuierten Zwischenraum voneinander getrennt sind, welcher Schichten aus dünnen wärmeisolierenden Fasern enthält, die im wesentlichen in Ebenen senkrecht zum Temperaturgradienten liegen, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Metallfolien (14) abwechselnd mit den Faserschichten (13) um die innere Wand (10 α) herum angeordnet sind, wobei der Druck im Zwischenraum (11) weniger als 25 Mikron Quecksilbersäule beträgt.
2. Wärmeisolierter Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelschichten aus Fasern (13) und Metallfolien (14) spiralig um die innere Wand (10 a) gewunden sind, wobei vorzugsweise das innere Ende der Doppelschicht mit der äußeren Oberfläche der inneren Wand (10 a) und ihr äußeres Ende mit der inneren Oberfläche der äußeren Wand (10 δ) in Berührung stehen.
3. Wärmeisolierter Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolien (14) aus einem metallbeschichteten Kunststoff bestehen.
4. Wärmeisolierter Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserschichten (13) aus Glasfasern bestehen.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 371266, 382 355,
985, 548 030, 641395, 665 319, 833 052,
840786, 885 800;
französische Patentschrift Nr. 1070 447.
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