DE10034816A1 - Vakuumisoliertes Gehäuse - Google Patents
Vakuumisoliertes GehäuseInfo
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- DE10034816A1 DE10034816A1 DE2000134816 DE10034816A DE10034816A1 DE 10034816 A1 DE10034816 A1 DE 10034816A1 DE 2000134816 DE2000134816 DE 2000134816 DE 10034816 A DE10034816 A DE 10034816A DE 10034816 A1 DE10034816 A1 DE 10034816A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum
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Abstract
Vakuumisolierte Gehäuse für Speicher oder Hitzeschutzbehälter werden unter Anwendung "gestützten Vakuumisolations-Systeme" hergestellt. Solche Systeme weisen neben hervorragenden Isoliereigenschften in der Regel auch eine hohe Druckbelastbarkeit auf, können aber keine Zugbelastungen oder Momente übertragen. DOLLAR A Mit der dargestellten Erfindung können beliebige Kräfte so in die Isolierhülle eingeleitet werden, dass einerseits die Isoliereigenschaften nicht beeinträchtigt werden und andererseits mechanisch hochbelastbare, multifunktionale Einheiten entstehen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Kombination spezieller Stützmaterialien (4) mit mechanisch hochbelastbaren Strukturen (3). DOLLAR A Bei in sich geschlossenen Isolierbehältern kann das beschriebene Lastaufnahmeelement als umlaufender Ring oder Rahmen ausgebildet sein, wodurch sich die Belastbarkeit nochmals deutlich erhöht.
Description
Vakuumisolierte Gehäuse für Speicher oder als Hitzeschutzbehälter z. B. für
Brennstoffzellen sind unter anderem aus DE 198 03 908 A1, DE 196 48 305 A1
oder DE 38 43 907 A1 bekannt. Die dort verwendeten "gestützten
Vakuumisolations-Systeme" zeichnen sich einerseits durch hervorragende
Isoliereigenschaften aus und sind andererseits in der Lage Druckbelastungen bis
zu 8 bar (abhängig vom verwendeten Aufbau) aufzunehmen. Im evakuierten
Zustand weisen derartige Aufbauten eine hohe Biegesteifigkeit auf, wie dies auch
von Sandwich-Strukturen bekannt ist. In der praktischen Anwendung ist man
jedoch darauf angewiesen, mögliche Krafteinleitungen in die Isolierung
großflächig vorzunehmen.
Da aus Gewichtsgründen (insbesondere bei Systemen für den mobilen Einsatz) in
der Regel sehr dünne Hüllmaterialien zum Aufbau der vakuumdichten
Ummantelung verwendet werden, besteht bei bekannten Systemen jedoch die
grundsätzliche Schwierigkeit Zug- und/oder Schubkräfte in derartige Isolierhüllen
einzuleiten bzw. auf außen liegende Befestigungs-Elemente zu übertragen.
Gerade bei Systemen für den Automotivbereich besteht aber häufig die
Forderung Gewichts- und Beschleunigungskräfte der zu isolierenden Elemente
(z. B. Brennstoffzellen) über die Isolierhülle abzufangen oder in entsprechende
Fahrzeugstrukturen einzuleiten.
Zusätzliche Schwierigkeiten sind bekannt, wenn z. B. aufgrund von Leckagen in
der Isolationshülle das Isolationsvakuum zusammenbricht; die dann sehr labile
(weil dünnwandige) Ummantelung kann keine Kräfte mehr aufnehmen.
Der Einbau bekannter Tragstrukturen mit hohem Lastaufnahmevermögen, z. B.
metallische Stege, die zwischen Innen- und Außenmantel eingeschweißt sind, ist
nicht möglich, weil derartige Elemente als Wärmebrücken anzusehen sind und die
Dämmeigenschaften des Gesamtgehäuses dadurch erheblich verschlechtert
werden.
Aufgabe der dargestellten Erfindung ist es, beliebige Kräfte so in die Isolierhülle
einzuleiten, dass die Isoliereigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Diese
Aufgabe wird durch die nach Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die
Unteransprüche enthalten Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
Technische Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die Kombination
spezieller Stützmaterialien (4) mit mechanisch hochbelastbaren Strukturen - z. B.
Profilleisten (3) - Kräfte und Momente übertragen werden können, ohne dass
unzulässige Wärmebrücken entstehen.
Die in solchen Vakuumisolierungen standardmäßig verwendeten Füll- bzw.
Stützmaterialien (5) sind so ausgelegt, dass sie Druckbelastungen von in der
Regel 1 bar - in Ausnahmefällen bis zu 8 bar - aufnehmen können. Wie
Versuche gezeigt haben, ist es möglich z. B. mineralische Fasern und/ oder Pulver
durch höhere Verdichtung so aufzuarbeiten, dass hohe, örtliche Druck- und
Schubkräfte aufgenommen werden können. Durch entsprechende Ausgestaltung
der lasteinleitenden Komponenten - z. B. ineinander greifende Profile (3) - wird
zudem erreicht, dass im isolierenden Stützmaterial (4) vorzugsweise
Druckbelastungen auftreten.
Die verwendeten Tragstrukturen/Profile (3) werden in der Regel eine unzulässig
hohe Festkörperwärmeleitung aufweisen; es ist daher darauf zu achten, dass sich
die verwendeten Elemente unter keinen Umständen berühren und so zur Bildung
von Wärmebrücken führen. Der wirksamen wärmetechnischen Entkopplung der
Profile dienen die vorgenannten speziellen Stützmaterialien (4).
Bei in sich geschlossenen Isolierbehältern kann das beschriebene Lastauf
nahmeelement (wie in Fig. 1 dargestellt) als umlaufender Ring oder Rahmen
ausgebildet sein, wodurch sich die Belastbarkeit nochmals deutlich erhöht.
Am inneren und/oder äußeren Tragprofil können Befestigungselemente - z. B.
Schweißbolzen (7) - angebracht werden, die der Lasteinleitung in das eigentliche
Tragelement dienen.
Als weitere Möglichkeit der Krafteinleitung ist die Verwendung von
formschlüssigen Elementen gegeben (Fig. 2; Pos. 7)
Bei sehr dünnen Vakuumisolierungen kann die erforderliche Bauhöhe des
Tragelementes die Isolationsdicke überschreiten; in diesen Fällen muß die
Tragstruktur nach innen oder außen - wie in Fig. 1 dargestellt - über die Kontur
des Isolierbehälters hinausgebaut werden.
Mit solchen Elementen können entsprechend den mechanischen Eigenschaften
des verwendeten Stützmaterials Zug-/Druck- und Schubkräfte sowie Momente
aufgenommen werden - dies gilt auch für den Fall, dass das Isolationsvakuum
zusammenbricht.
Eine weitere mögliche Ausgestaltung des Tragelementes ist in Fig. 2 dargestellt.
Wegen der hier nicht gegebenen Verzahnung der Profilstrukturen ermöglicht
diese Ausführungsform lediglich die Aufnahme von Schubkräften
Fig. 1 zeigt als Schnitt durch die Wandung einer gestützten Vakuumisolation
und den Aufbau sowie die Wirkungsweise eines Lastaufnahmeelementes gemäß
Anspruch 1. Die Komponenten sind im einzelnen wie folgt bezeichnet:
1 vakuumdichte Außenhülle der Isolierung
2 vakuumdichte Verbindung zwischen Hüllmaterial und Tragprofil
3 ineinandergreifende Tragprofile
4 Stützmaterial mit hoher Tragfähigkeit
5 Standardmäßig verwendetes Stützmaterial
6 Innere, vakuumdichte Hülle
7 Befestigungselement für Lasten
2 vakuumdichte Verbindung zwischen Hüllmaterial und Tragprofil
3 ineinandergreifende Tragprofile
4 Stützmaterial mit hoher Tragfähigkeit
5 Standardmäßig verwendetes Stützmaterial
6 Innere, vakuumdichte Hülle
7 Befestigungselement für Lasten
In Fig. 2 ist ein vereinfachter Aufbau dargestellt, der jedoch lediglich die
Übertragung von Schubkräften zulässt.
Claims (11)
1. Doppelwandiges Isoliergehäuse mit ausgefülltem, evakuiertem Zwischenraum
dadurch gekennzeichnet, dass bereichsweise ein oder mehrere Lastauf
nahmeelemente in die Isolierhülle integriert sind.
2. Isoliergehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Lastaufnahmeelement aus ineinander greifenden Profilen sowie diese Profile
separierende Stützmaterialien mit wärmedämmender Funktion aufgebaut ist.
3. Isoliergehäuse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
separierenden Stützmaterialien aus hochverdichteter Mikroglasfaser ohne
Bindemittel bestehen - vorzugsweise mit einer Dichte von mehr als 0,38 g/cm3.
4. Isoliergehäuse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
separierenden Stützmaterialien aus hochverdichteten Pulvermischungen -
vorzugsweise pürogener Kieselsäure - bestehen, die auf eine Dichte von mehr
als 0,3 g/cm3 verpreßt sind.
5. Isoliergehäuse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
separierenden Stützmaterialien aus gesinterten Formkörpern aus
Schaumglasgranulat mit einer Dichte von 0,3 bis 0,5 g/cm3 bestehen.
6. Isoliergehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
ineinander greifenden Profile aus Metall sind und vakuumdicht mit den ebenfalls
metallischen Mänteln des Isoliergehäuses verschweißt sind.
7. Isoliergehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
ineinander greifenden Profile aus Kunststoff sind und vakuumdicht mit den
ebenfalls aus Kunststoffen gefertigten Mänteln des Isoliergehäuses verklebt oder
verschweißt sind.
8. Isoliergehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
ineinander greifenden Profile auf der Gehäuseinnenseite aus Metall und auf der
Gehäuseaußenseite aus Kunststoff sind (oder umgekehrt) und vakuumdicht mit
den jeweils aus artgleichem Werkstoff gefertigten Mänteln des Isoliergehäuses
verklebt und/oder verschweißt sind.
9. Isoliergehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Profile und damit die Lastaufnahmeelemente insgesamt zu einem das
Isoliergehäuse umfassenden, in sich geschlossenen Rahmen zusammengefügt
sind.
10. Isoliergehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
ein rahmenförmiges Lastaufnahmeelement die vakuumdichten Gehäusemäntel
nicht unterbricht, sondern z. B. durch Punktschweißen oder Kleben eingefügt und
möglichst großflächig mit dem Innen- und Außenmantel verbunden wird.
11. Isoliergehäuse nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
die Übertragung der Kräfte und Momente formschlüssig erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000134816 DE10034816A1 (de) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Vakuumisoliertes Gehäuse |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000134816 DE10034816A1 (de) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Vakuumisoliertes Gehäuse |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10034816A1 true DE10034816A1 (de) | 2002-02-07 |
Family
ID=7649268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000134816 Withdrawn DE10034816A1 (de) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | Vakuumisoliertes Gehäuse |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10034816A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2000-07-18 DE DE2000134816 patent/DE10034816A1/de not_active Withdrawn
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