DE202023001276U1 - Vacuum insulation panel having a skin and a support core and using a metal foil - Google Patents
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Abstract
Vakuum-Isolations-Paneel mit einer Hülle (1) und einem Stützkern (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (1) eine durch Löten dicht oder bis auf eine verschließbare Öffnung zum Evakuieren des Stützkerns (2) dicht verschlossene Hülle (1) aus einer Metallfolie ist, so dass die Hülle (1) den evakuierten Stützkern (2) oder den evakuierbaren Stützkern (2) umgibt.Vacuum insulation panel with an envelope (1) and a support core (2), characterized in that the envelope (1) is an envelope (1) sealed tightly by soldering or except for a closable opening for evacuating the support core (2). is made of a metal foil, so that the envelope (1) surrounds the evacuated support core (2) or the evacuable support core (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein Vakuum-Isolations-Paneel mit einer Hülle und einem Stützkern und eine Verwendung einer Metallfolie.The invention relates to a vacuum insulation panel with a shell and a support core and the use of a metal foil.
Vakuum-Isolations-Paneele, auch als Vakuumdämmplatten bekannt, sind Paneele die die Vakuumwärmedämmung ausnutzen. Im Wesentlichen bestehen diese aus einer dichten Hülle mit einem Stützkern, welcher evakuierbar und den auf das Vakuum-Isolations-Paneel wirkenden Luftdruck aushalten muss. Der Stützkern kann aus offenporigen Kunststoffschäumen, Mikrofasermaterialien, pyrogener Kieselsäure oder Perliten bestehen. Durch Evakuierung wird die Gesamtwärmeleitung des Materials infolge der Unterdrückung der Gaswärmeleitung und Konvektion, sowie durch die Porosität des Materials und der damit verbundenen Unterbindung der Strahlungswärmeübertragung gesenkt. Durch diese Effekte wird eine hohe Wärmedämmung erreicht.Vacuum insulation panels, also known as vacuum insulation panels, are panels that take advantage of vacuum thermal insulation. Essentially, these consist of a tight shell with a support core, which can be evacuated and must withstand the air pressure acting on the vacuum insulation panel. The support core can consist of open-pored plastic foams, microfiber materials, pyrogenic silica or perlite. Evacuation lowers the overall heat conduction of the material due to the suppression of gas heat conduction and convection, as well as the porosity of the material and the associated suppression of radiant heat transfer. Due to these effects, a high level of thermal insulation is achieved.
Durch die Druckschrift
Die Druckschrift
Beim Schweißen werden bekannterweise die miteinander zu fügenden Metallteile zu deren Verbindung geschmolzen. Dadurch ändern sich deren metallurgischen Eigenschaften. Dabei können Gefüge mit negativen Qualitätseinflüssen entstehen, so dass deren Dichtheit insbesondere auch über einen längeren Zeitraum nicht sich zu gewährleisten ist.When welding, it is known that the metal parts to be joined are melted to join them. This changes their metallurgical properties. Structures with negative influences on quality can arise, so that their tightness cannot be guaranteed, especially over a longer period of time.
Der in den Schutzansprüchen 1 und 8 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vakuum-Isolations-Paneele mit einer erhöhten Lebensdauer ökonomisch günstig bereitzustellen.The object of the invention specified in
Diese Aufgabe wird mit den in den Schutzansprüchen 1 und 8 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in
Das Vakuum-Isolations-Paneel mit einer Hülle und einem Stützkern zeichnet sich insbesondere durch eine erhöhte Lebensdauer bei ökonomisch günstiger Realisierung aus.The vacuum insulation panel with a shell and a support core is characterized in particular by an increased service life with an economically favorable implementation.
Dazu ist die Hülle eine durch Löten dicht oder bis auf eine verschließbare Öffnung zum Evakuieren des Stützkörpers dicht verschlossene Hülle aus einer Metallfolie, so dass die Hülle den evakuierten Stützkern oder den evakuierbaren Stützkern umgibt. Dazu wird vorteilhafterweise die Metallfolie verwendet.For this purpose, the shell is a shell made of a metal foil that is sealed by soldering or sealed except for a closable opening for evacuating the support body, so that the shell surrounds the evacuated support core or the evacuable support core. The metal foil is advantageously used for this purpose.
Vakuum-Isolations-Paneele besitzen einen Stützkern beispielsweise aus pyrogener Kieselsäure und eine gasdichte Umhüllung aus einer mehrschichtigen Kunststoffverbundfolie. Darüber hinaus werden ökonomisch günstige Stützkerne aus Fällungskieselsäure, Glasfasern oder Kunststoffschäumen verwendet. Die Wärmeleitfähigkeit von Vakuum-Isolations-Paneelen ist vom jeweiligen Innendruck und dem verwendeten Stützkernmaterial abhängig. Da insbesondere die ökonomisch günstigen Kernmaterialien schon bei einem geringen Anstieg des Gasdrucks einen signifikanten Anstieg der Wärmeleitfähigkeit zeigen, ergeben sich für diese besonders hohe Anforderungen an die Permeationsbeständigkeit der Hüllfolien, sowohl für die Folie selbst als auch für die Foliensiegelnähte. Die Permeationsdichtheit bestimmt entscheidend die Lebensdauer der Vakuum-Isolations-Paneele. So können mehrschichtige Hochbarrierefolien als Außenhülle verwendet werden, so dass eine erhöhte Lebensdauer gegeben ist. Speziell für alternative und ökonomisch günstigere Kernwerkstoffe wie Fällungskieselsäure, Glasfasern, offenporigem Polyurethanschaum oder offenporigem Polystyrolschaum führt diese Hüllmethode jedoch schnell zu einem Anstieg des Innendrucks durch Permeation und damit zu stark verkürzten Lebensdauern. Damit ist ihr Einsatz eingegrenzt.Vacuum insulation panels have a support core made of, for example, pyrogenic silica and a gas-tight covering made of a multi-layer plastic composite film. In addition, economically favorable support cores made of precipitated silica, glass fibers or plastic foams are used. The thermal conductivity of vacuum insulation panels depends on the respective internal pressure and the support core material used. Since the economically favorable core materials in particular show a significant increase in thermal conductivity even with a small increase in gas pressure, there are particularly high requirements for the permeation resistance of the enveloping films, both for the film itself and for the film sealing seams. The permeation tightness determines the service life of the vacuum insulation panels. Multi-layer high-barrier films can be used as the outer shell, resulting in an increased service life. However, especially for alternative and more economical core materials such as precipitated silica, glass fibers, open-pored polyurethane foam or open-pored polystyrene foam, this encapsulation method quickly leads to an increase in internal pressure due to permeation and thus to a greatly reduced service life. This limits their use.
Es hat sich gezeigt, dass Metallfolien die besten Eigenschaften bezüglich Gasdichtheit aufzeigen. Die Hülle ist so eine durch Löten dicht oder bis auf eine verschließbare Öffnung zum Evakuieren des Stützkörpers dicht verschlossene Hülle aus einer Metallfolie, so dass die Hülle den evakuierten Stützkern oder den evakuierbaren Stützkern umgibt. Das Löten beispielsweise als Laserlöten erfolgt in einer Ausführungsform unter Vakuum. Löten ist eine elektrische Verbindungstechnik zum thermischen schlüssigen Fügen. Dabei wird das Material nicht aufgeschmolzen, sondern nur vom Lotmaterial benetzt, so dass sich die Fügepartner auf Mikroebene verbinden. Damit können ökonomisch günstige Stützkerne aus Fällungskieselsäure, Glasfasern, offenzelligen PUR-Schaum oder offenzelligen PS-Schaum verwendet werden. Der konfektionierte Stützkern mit seinen entsprechenden Abmessungen befindet sich dazu zwischen Metallfolien, die unter Vakuum permeationsdicht gelötet werden. Dazu kann das Laserlöten eingesetzt werden, wobei der Laserstrahl auf die zu lötende Stelle positioniert wird und damit eine lokale Erwärmung bewirkt. Dabei wird vorteilhafterweise nicht das gesamte Bauteil erwärmt, benachbarte Bereiche sind einer geringeren thermischen Belastung ausgesetzt sind. Mit einer Auswahl von auf das Absorptionsverhalten der zu fügenden Bauteile abgestimmten Laserwellenlängen kann der Aufheizprozess optimal gestaltet werden. Die Lote werden auf das Material der zu fügenden Bauteile und die späteren Anwendungsbedingungen abgestimmt.It has been shown that metal foils have the best properties in terms of gas tightness. The shell is a shell made of a metal foil that is sealed by soldering or sealed except for a closable opening for evacuating the support body, so that the shell surrounds the evacuated support core or the evacuable support core. In one embodiment, the soldering, for example as laser soldering, takes place under vacuum. Soldering is an electrical connection technology for thermally conclusive joining. The material is not melted, but only wetted by the solder material, so that the joining partners connect on a micro level. This means that economically favorable support cores made of precipitated silica, glass fibers, open-cell PUR foam or open-cell PS foam can be used. The ready-made support core with its corresponding dimensions is located between metal foils that are permeation-tight soldered under vacuum. Laser soldering can be used for this purpose, with the laser beam on the point to be soldered is positioned and thus causes local heating. Advantageously, the entire component is not heated, and adjacent areas are exposed to less thermal stress. The heating process can be optimally designed with a selection of laser wavelengths tailored to the absorption behavior of the components to be joined. The solders are matched to the material of the components to be joined and the subsequent application conditions.
Damit wird die Metallfolie als Hülle eines evakuierten oder mittels einer verschließbaren Öffnung evakuierbaren Stützkerns verwendet, wobei die Hülle eine durch Löten dicht oder bis auf die verschließbare Öffnung dicht verschlossene Hülle ist, so dass der evakuierte Stützkern und die Hülle ein Vakuum-Isolations-Paneel sind.The metal foil is thus used as the shell of an evacuated support core or one that can be evacuated by means of a closable opening, the shell being a shell sealed tightly by soldering or sealed except for the closable opening, so that the evacuated support core and the shell are a vacuum insulation panel .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den folgenden Weiterbildungen und Ausführungsformen aufgeführt. Diese können das Vakuum-Isolations-Paneel mit einer Hülle und einem Stützkern und die Verwendung einer Metallfolie einzeln oder in einer Kombination fortbilden.Advantageous refinements of the invention are listed in the following developments and embodiments. These can develop the vacuum insulation panel with a shell and a support core and the use of a metal foil individually or in a combination.
Der Stützkern besteht in einer Ausführungsform vorteilhafterweise aus pyrogener Kieselsäure, Fällungskieselsäure, Glasfasern, offenporigem Polyurethanschaum oder offenporigem Polystyrolschaum.In one embodiment, the support core advantageously consists of pyrogenic silica, precipitated silica, glass fibers, open-pore polyurethane foam or open-pore polystyrene foam.
Die Metallfolie besteht in einer Ausführungsform insbesondere aus Aluminium, Titan oder Edelstahl.In one embodiment, the metal foil consists in particular of aluminum, titanium or stainless steel.
Die Hülle besitzt in einer Ausführungsform einen Deckel und einen Boden oder einen Unterkasten, wobei der Deckel und der Boden oder der Deckel und der Unterkasten mittels wenigstens einer Lötnaht miteinander verbunden sind.In one embodiment, the casing has a cover and a base or a lower box, the cover and the base or the cover and the lower box being connected to one another by means of at least one soldered seam.
Die Form der Lötnaht ist insbesondere ein Stoß oder wenigstens eine Überlappung.The shape of the soldered seam is in particular a butt joint or at least one overlap.
Die verschließbare Öffnung kann in einer Ausführungsform mit einem Verschlussteil verschlossen werden und damit sein.In one embodiment, the closable opening can be closed with a closure part and thus be closed.
Die verschließbare Öffnung ist in einer Ausführungsform mit einem Ventil ausgebildet. Das Ventil kann dazu insbesondere ein Absperrventil sein.In one embodiment, the closable opening is formed with a valve. For this purpose, the valve can in particular be a shut-off valve.
Zum Löten wird in einer Ausführungsform Weichlöten oder Hartlöten im Vakuum oder unter Normaldruck mit anschließender Evakuierung verwendet. Hartlöten erfolgt bei Schmelztemperaturen über 450 °C, während Weichlöten bei Schmelztemperaturen kleiner 450 °C erfolgt.In one embodiment, soft soldering or hard soldering is used for soldering in a vacuum or under normal pressure with subsequent evacuation. Brazing takes place at melting temperatures above 450 °C, while soldering takes place at melting temperatures below 450 °C.
In einer Ausführungsform wird zum Löten Laserlöten, Reflowlöten und/oder induktives Löten verwendet. Dabei wird das auf die Lötstelle aufgebrachte Lot erwärmt, welches so aufgeschmolzen wird und den Fügespalt füllt. Die Schmelze verbindet die Metallfolie. Als Laser kann dazu beim Laserlöten beispielsweise ein Diodenlaser verwendet werden. Beim Reflowlöten kann zum Löten wenigstens ein beheizbarer Rahmen verwendet werden, welcher auch induktiv beheizbar sein kann. In one embodiment, laser soldering, reflow soldering and/or inductive soldering is used for soldering. The solder applied to the soldering point is heated, which is then melted and fills the joint gap. The melt connects the metal foil. A diode laser, for example, can be used as the laser for laser soldering. In the case of reflow soldering, at least one heatable frame can be used for soldering, which can also be inductively heatable.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in principle in the drawings and is described in more detail below.
Es zeigen:
-
1 ein Vakuum-Isolations-Paneel mit einem Stützkern in einer Hülle mit Laschen als Verbindungen, -
2 eine Verbindung von Metallfolie mittels überlappender Lasche, -
3 ein Vakuum-Isolations-Paneel mit einem Stützkern in einer Hülle aus einem Unterkasten und einem Deckel, -
4 eine Verbindung eines Unterkastens und eines Deckels mit einer Aufnahme des Unterkastens und einem Endenbereich des Deckels mit Überlappung, -
5 eine Verbindung eines Unterkastens und eines Deckels mit einem Zusatzstreifen, -
6 eine Verbindung eines Bodens mit einer Vertiefung und eines Deckels und -
7 ein Vakuum-Isolations-Paneel mit einem Stützkern in einer Hülle mit Laschen in Verbindung mit einem beheizbaren Rahmen.
-
1 a vacuum insulation panel with a support core in a shell with tabs for connections, -
2 a connection of metal foil by means of an overlapping flap, -
3 a vacuum insulation panel with a support core in an envelope of a bottom box and a lid, -
4 a connection of a bottom box and a lid with a receptacle of the bottom box and an end area of the lid with an overlap, -
5 a connection of a lower box and a cover with an additional strip, -
6 a connection of a bottom with a recess and a lid and -
7 a vacuum insulation panel with a support core in a shell with flaps in connection with a heated frame.
Ein Vakuum-Isolations-Paneel besteht im Wesentlichen aus einer Hülle 1 mit einem Stützkern 2 in einem Vakuum 3.A vacuum insulation panel essentially consists of a
Die
Die Hülle 1 besteht aus einer Metallfolie, welche insbesondere aus Aluminium, Titan oder Edelstahl bestehen kann. Die Hülle 1 umgibt den evakuierten Stützkern 2, welcher aus pyrogener Kieselsäure, Fällungskieselsäure, Glasfasern, offenporigem Polyurethanschaum oder offenporigem Polystyrolschaum bestehen kann. Die Hülle 1 ist dazu eine durch Löten dicht verschlossene Hülle 1 aus der Metallfolie. Zur Ausbildung des Vakuum-Isolations-Paneels mit dem evakuierten Stützkern 2 erfolgt das Löten als Laserlöten im Vakuum. Dazu kann das Weichlöten oder Hartlöten im Vakuum verwendet werden. Eine einfache Verbindung ist dabei durch Verbindungen mit Laschen 4 gegeben.The
Die
Die Laschen 4 überlappen sich. Dazwischen ist das Lot 5 platziert. Mittels Laserstrahlung 6 des Lasers wird die Metallfolie und das Lot 5 bis zur Schmelze des Lots 5 erwärmt, so dass das Lot 5 die Metallfolie benetzt.The
Die
Die Hülle 1 kann in einer Ausführungsform einen Deckel 7 und einen Unterkasten 8 besitzen, wobei der Deckel 7 und der Unterkasten 8 mittels wenigstens einer Lötnaht 9 miteinander verbunden sind. Das kann beispielsweise ein Stoß sein.In one embodiment, the
Die
Der Unterkasten 8 kann in einer Ausführungsform dazu eine Aufnahme 10 aufweisen, in der ein Endenbereich des Deckels 7 platziert ist. Die Aufnahme 10, beispielsweise in einer U-Form, ist mit dem Lot 5 befüllt, so dass das Lot 5 mit der Erwärmung mittels der Laserstrahlung 6 das Innere der Aufnahme 10 und den Endenbereich des Deckels 7 benetzt.In one embodiment, the
Die
Der Endenbereich des Unterkastens 8 kann in einer Ausführungsform einen Zusatzstreifen 11 so besitzen, dass die Endenbereiche des Unterkastens 8 und des Zusatzstreifens 11 eine U-Form ausbilden. In diese ist der Endenbereich des Deckels 7 platziert. Die U-Form ist mit dem Lot 5 befüllt, so dass das Lot 5 mit der Erwärmung mittels der Laserstrahlung 6 das Innere der U-Form und den Endenbereich des Deckels 7 benetzt.In one embodiment, the end area of the
Die
Die Hülle 1 kann in einer Ausführungsform einen Deckel 7 und einen Boden 12 besitzen, wobei der Endenbereich des Bodens 12 eine Vertiefung 13 zur Aufnahme eines Endenbereichs des Deckels 7 besitzt. Die Vertiefung 13 ist mit dem Lot 5 befüllt, so dass das Lot 5 mit der Erwärmung mittels der Laserstrahlung 6 das Innere der Vertiefung 13 und den Endenbereich des Deckels 7 benetzt.In one embodiment, the
Die
Zum Löten der Hülle 1 mit dem Stützkern 2 können beheizbare Rahmen 14 verwendet werden. Die Rahmen 14 umgeben den Stützkern 2 in der Metallfolie bis auf eine verschließbare Öffnung vollständig. Die verschließbare Öffnung kann auch durch fehlendes Lot 5 an dieser Stelle gebildet werden. Der Stützkern befindet sich dabei zwischen zwei Metallfolien, deren Endenbereiche als Laschen 4 und das zwischen den Laschen angeordnete Lot 5 die Hülle 1 des Stützkerns 2 ausbilden. Die Rahmen 14 erwärmen die Metallfolien und das Lot 5, welches die Metallfolien benetzt. Die Rahmen 14 können dazu Bestandteile eines Mechanismus 15 sein, so dass diese zueinander und voneinander bewegbar sind. Die kann durch ein Ventil als Absperrventil ergänzt werden, so dass der Innenraum der Metallfolien mit dem Stützkörper evakuierbar ist.Heatable frames 14 can be used to solder the
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| DE202023001276.7U Active DE202023001276U1 (en) | 2023-06-08 | 2023-06-08 | Vacuum insulation panel having a skin and a support core and using a metal foil |
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| DE (1) | DE202023001276U1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014107970A1 (en) | 2014-06-05 | 2015-12-17 | Saint-Gobain Isover | Vacuum insulation panel with needle felt core |
| EP3960948A1 (en) | 2020-08-27 | 2022-03-02 | va-Q-tec AG | Thermally stable vacuum insulation element |
-
2023
- 2023-06-08 DE DE202023001276.7U patent/DE202023001276U1/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102014107970A1 (en) | 2014-06-05 | 2015-12-17 | Saint-Gobain Isover | Vacuum insulation panel with needle felt core |
| EP3960948A1 (en) | 2020-08-27 | 2022-03-02 | va-Q-tec AG | Thermally stable vacuum insulation element |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |