DE4413796A1 - Wärmedämmkassette und ihre Verwendung - Google Patents
Wärmedämmkassette und ihre VerwendungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmedämmkassetten nach
dem Oberbegriff des Hauptanspruches und ihre Verwendung.
Wärmedämmkassetten der eingangs genannten Art sind aus der
DE-OS 42 14 002 bekanntgeworden. Nach der vorbekannten
Lehre wird die Umhüllung mit festem, mikroporösem Wärme
dämmstoff aus druckfesten und ausgeheizten, feinfaserigen
Mikroglasfasern befüllt, die in einer Verdichtung durch
Verpressung als Paneelen-Raumform ausgebildet sind. Außer
dem sollen noch die Stirnflächen der Umhüllung aus schlecht
wärmeleitendem Material bestehen. Der Beschreibung läßt
sich nicht entnehmen, welchem Verwendungszweck und welchen
besonderen Anforderungen die Wärmedämmformkörper eigentlich
dienen sollen.
Außer diesen vorbekannten Wärmedämmkassetten gibt es unter
den Vakuumtechniken noch die sog. Foliensuperisolation,
Perlitschüttungen und noch weitere Paneele, die einen
anderen Aufbau besitzen, jedoch eine Modulbauweise nicht
gestatten.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrun
de, die eingangs genannte Wärmedämmkassette derart zu
verbessern, daß sie auch im Tieftemperaturbereich, d. h. im
Bereich zwischen 20 K und Raumtemperatur einsetzbar ist und
sehr geringe Dämmdicken ermöglicht, so daß auch ein mariti
mer Großtransport von tiefkalten, flüssigen Gasen, wie
Wasserstoff und dergleichen, bei einer Temperatur von 20 K
möglich ist, ohne übermäßig dimensionierte Isolierungen
vorsehen zu müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1
gekennzeichnete Wärmedämmkassette bzw. durch die Verwendung
gemäß Anspruch 6 gelöst.
Die Erfindung geht davon aus, daß feinfaserige Mikroglasfa
sern als Wärmedämmstoffe durch Mikrohohlglaskugeln ersetzt
werden, die dazu dienen, die Druckbelastbarkeit der Wärme
dämmkassette zu erhöhen. Durch den Ersatz verpreßter Glas
faserwärmedämmstoffe hat die erfindungsgemäße Wärmedämmkas
sette einen höheren Wärmedämmwert und ist preiswerter in
der Herstellung. Dadurch, daß die Kassette durch einen pris
matischen Körper gebildet wird, der insbesondere eine vier-
bis achteckige Grundfläche besitzt, wird im Zusammenhang
mit dem Einsatz von vorverdichteten Mikrohohlglaskugeln
zwischen Grund- und Deckfläche erreicht, daß die Formstabi
lität der Kassette trotzdem gewahrt bleibt. Die Formstabili
tät ist bei einer allseitigen Druckbelastung von mindestens
1 bar, sowie bei einer maximalen zulässigen Verformung von
1 mm gewährleistet. Der prismatische Körper ist insofern
den vorbekannten Konstruktionen überlegen, als daß der Wär
metransport durch Wärmeleitung ausschließlich über die
Mikrohohlglaskugeln und die Seitenwand erfolgt.
Von besonderer erfindungsgemäßer Bedeutung ist es, daß das
Verhältnis von wärmeübertragender Querschnittsfläche zur
Grundfläche der Kassette im Bereich von 10-2-10-6 liegt,
d. h. wesentlich geringer als 1 ist. Insgesamt wird hier
durch und durch das Zusammenwirken des Vakuums und der
vorverdichteten Mikrohohlglaskugeln eine hervorragende
Wärmedämmung erzielt.
Ferner hat sich herausgestellt, daß eine perforierte, wärme
strahlungsdämmende Umhüllung der Mikrohohlglaskugeln beson
ders vorteilhaft ist, um insbesondere bei tiefsten Tempera
turen eine ausreichende Wärmedämmung zu erzielen.
Weitere Vorteile und Merkmale, die gemeinsam mit dem Haupt
anspruch von erfinderischer Bedeutung sein können, sind in
den Unteransprüchen definiert.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der Zeichnungen im Detail näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße
quaderförmige Wärmedämmkassette;
Fig. 2 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen
Kassette;
Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise aufgebrochen,
wie unter Fig. 2; und
Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch einen mit
kryogenem Gas gefüllten kugelförmigen
Transportbehälter mit dreilagig angeordne
ten, erfindungsgemäßen Wärmedämmkassetten.
In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Wärmedämmkassette im
Grundriß gezeigt. Sie besteht aus einem Quader. Andere
Formen prismatischer Körper sind ebenfalls für den Fachmann
denkbar.
Die Wärmedämmkassette besteht aus einer evakuierten Umhül
lung und weist eine Grundfläche 11 und Deckfläche 10 auf,
die durch Mikrohohlglaskugeln 13 verbunden sind. Die Mikro
hohlglaskugeln aus alkaliarmem Borosilikatglas sind per se
im Stand der Technik als Zusatzstoffe in der Farbindustrie
und zur Schwingungsdämpfung bekannt, siehe z. B. Scotchli
teTM Glass-Bubble, die beispielsweise besonders leicht
(0,125 g/ccm) und besonders druckfest (17 bar) sind, bei
überwiegendem Teildurchmesser von 177 µ. Nach Schüttung
weisen die Kugeln noch 50-60% der Nennrohdichte auf, die
durch das Verpressen mit ca. 0,5-0,8 bar wieder auf 80-90%
der Nennrohdichte erhöht wird. Fig. 1 zeigt eine typische
Rechteckform der Grund- bzw. Deckfläche (11 bzw. 10).
Die erfindungsgemäße quaderförmige Kassette weist eine Kan
tenlänge von 500×1000 mm auf, bei einer Höhe von 150 mm
und eine Materialdicke von Grund- und Deckfläche von ca.
0,1 mm. Die Seitenwand 12 der Umhüllung besitzt ebenfalls
eine Dicke von etwa 0,1 mm. Für den Fachmann ist es selbst
verständlich, daß die angegebenen Formen und Dimensionen in
breitem Rahmen verändert werden können.
In Fig. 2 ist die Seitenansicht der Wärmedämmkassette
dargestellt. Ein Schwerpunkt für die wärmetechnische
Zweckerfüllung ist die Gestaltung der Seitenwand 12 zwi
schen Deck- und Grundfläche. Das Verhältnis von wärmeüber
tragendem Wandquerschnitt AW und der Grundfläche der Kasset
te (AG) ist neben dem Vakuum in Verbindung mit den Mikro
hohlglaskugeln 13 im Inneren der Kassette und der Wärme
strahlungsdämmung durch eine perforierte Wärmestrahlungsfo
lie Hauptmerkmal für die Zweckbindung der Wärmedämmkasset
te. Die Innenseiten der Kassette sind derart oberflächenbe
handelt, daß sie wärmestrahlungsreflektierend wirken.
Die Formstabilität der Wärmedämmkassette wird durch die
Anordnung von vorverdichteten Mikrohohlglaskugeln 13 zwi
schen Deck- und Grundfläche 11 bzw. 10 erreicht. Die kon
struktive Gestalt der Seitenwand 12 wird je nach Anwendungs
fall und Kassettenhöhe ausgelegt.
Ein typischer Verwendungszweck der Wärmedämmkassette ist
die Dämmung eines gewölbten Transportbehälters, der mit
einem kryogenen Gas 14 befüllt ist. Auf der Transportbehäl
terwand 15 werden die Wärmedämmkassetten 16 mehrlagig (hier
3 Lagen) versetzt angeordnet. Der typische Verwendungszweck
der Wärmedämmkassetten liegt auf dem Gebiet der Wärmedäm
mung von Transport- und Lagerbehältern für kryogene Gase.
Claims (7)
1. Wärmedämmkassette zur Wärme- und Strahlungsiso
lierung, umfassend eine evakuierte Umhüllung, bestehend aus
Grund- und Deckfläche sowie eine Seitenwand, deren Innen
seiten wärmestrahlungsreflektierend ausgebildet sind, und
die mit mikroporösem Dämmstoff gefüllt ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Dämmstoff aus vorverdichteten, druckbe
ständigen Mikrohohlglaskugeln als Paneel verpreßt und mit
einer perforierten Wärmestrahlungsdämmfolie umhüllt ist,
und daß die Kassette durch einen prismatischen Körper
gebildet wird, wobei das Verhältnis von wärmeübertragender
Wandquerschnittsfläche zur Grundfläche der Kassette im
Bereich von 10-2-10-6 liegt.
2. Wärmedämmkassette nach Anspruch 1, gekennzeich
net durch eine Evakuierung auf einen Druck von 10-6 bar.
3. Wärmedämmkassette nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch eine vier- bis achteckige Grundfläche
des prismatischen Körpers.
4. Wärmedämmkassette nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umhüllung aus einem Sonderstahl besteht, der im Temperatur
bereich von 0 Kelvin bis 300 K eine gute Schweißbarkeit
sowie Vakuumdichtheit bei geringer Versprödung aufweist.
5. Wärmedämmkassette nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Vakuumleckrate von = 2·10-1 mbar·l/sec gewährleistet ist.
6. Verwendung einer Vielzahl von Wärmedämmkasset
ten in Modul-Bauweise nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche 1 bis 3 für Transportbehälter tiefkalter
Gase und/oder Flüssigkeiten bis zu einer Temperatur im Be
hälterinneren von 20 K.
7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein kugelförmiger Transportbehälter mit etwa
36 m Durchmesser für flüssigen Wasserstoff mit einer
dreilagigen Anordnung der Wärmedämmkassetten eingesetzt
wird.
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