DE4413796A1 - Wärmedämmkassette und ihre Verwendung - Google Patents

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 te^TM 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 A_W und der Grundfläche der Kasset­ te (A_G) 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.