CH640039A5 - Thermal insulation - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine als Wärmeschild ausgebildete thermische Isolation.

Beim Transport von Wärme durch gas- bzw. luftgefüllte Räume können drei verschiedene Arten des Wärmeüberganges unterscheiden werden, nämlich die Strahlung, die Wärmeleitung und die freie Konvektion. Wird der Raum zwischen einem warmen Teil und einem kalten Teil soweit evakuiert, bis sich die Gasmoleküle in ihrer freien Weglänge nicht mehr berühren können, so ist der Wärmeübergang durch freie Konvektion und Wärmeleitung völlig unterbunden. Der Wärmetransport durch Strahlung kann durch eingelegte Reflektions-schichten zwischen dem warmen und dem kalten Teil verhindert werden. Diese Ausbildung einer Isolation wird allgemein als Superisolation bezeichnet. Eine derartige Wärmedämmung zeigt einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als die bekannten Isolationsmaterialien. Da diese Superisolation aufwendig und teuer ist, kommt sie nur für spezielle Anwendungen in der Technik infrage. Das Hauptproblem muss in der Aufrechterhaltung des Hochvakuums gesehen werden, weshalb an die Gasdichtheit der evakuierten Zwischenräume höchste Anforderungen gestellt werden.

(Siehe VDI-Bildungswerk, BW 1961, Seiten 1 bis 11).

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Superisolation zu schaffen, welche billig und einfach herstellbar ist, so dass sie anstelle der konventionellen Isoliermaterialien eingesetzt werden kann, so dass durch bessere Wärmedämmung von Wärmespeichern, Wohnbauten usw. grosse Mengen von Energie eingespart werden können.

Die vorgenannte Aufgabe kennzeichnet sich erfindungs-gemäss durch eine Mehrzahl aneinander- und/oder übereinandergereihter, dünnwandiger, evakuierter Hohlkörper aus einem thermisch isolierenden Material aus.

Durch die Anordnung von aneinander- und/oder übereinanderliegend angeordneten, gasdicht abgeschlossenen, evakuierten, dünnwandigen und druckfesten Hohlkörpern, vorzugsweise aus Glas, welches eine geringe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Druckfestigkeit aufweist, so dass die Hohlkörper nur eine geringe Wandstärke aufweisen müssen, um dem Atmosphärendruck beim Evakuieren standzuhalten, wird auf einfache Weise ein hochwirksame Isolation erzielt, ohne dass der ganze, von der Isolierschicht auszufüllende Raum evakuiert werden muss. Dabei ist es vorteilhaft, die Wandstärke der einzelnen Hohlkörper nur so stark auszubilden, dass sie dem auf sie einwirkenden Aussendruck standhalten können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Hohlkörper rohr-oder kugelförmig ausgebildet sind.

Diese Formgebung der Hohlkörper ergibt eine besonders hohe Festigkeit bei kleinstem, davon eingenommenen Volumen, während gerade kugelförmige Hohlkörper gleichzeitig das grösstmögliche Innenvolumen aufweisen.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die kugelförmigen Hohlkörper verschiedene Durchmesser aufweisen.

Bei einer derartigen Ausbildung der Hohlkörper können Zwischenräume zwischen kugelförmigen Hohlkörpern mit grossem Durchmesser mit Hohlkörpern mit kleinerem Durchmesser ausgefüllt werden, wodurch eine grösstmögliche, ununterbrochene Vakuumkette gebildet wird.

Vorteilhafterweise kann die Oberfläche der Hohlkörper mit einer reflektierenden Schicht versehen sein und die Zwischenräume zwischen den Hohlkörpern können mit einem wärmeisolierenden Material ausgefüllt werden, sodass die Hohlkörper in einer wärme-isolierenden Schicht plattenför-mig zusammengefasst sind, wobei mindestens eine der beiden Oberflächen mit einer Folie überdeckt ist.

Durch das Ausfüllen evtl. Zwischenräume der aneinanderliegenden Hohlkörper mit einem losen oder auch eingeschäumten Isoliermaterial kann in diesen Zwischenräumen keine Konvektion entstehen. Bei einem Umhüllen eines jeden evakuierten Hohlkörpers mit einem Mantel aus Isolationsmaterial, lassen sich diese wie Bausteine fugenlos aneinanderreihen. Es können auch eine Vielzahl evakuierter Hohlkörper mit einem Isolationsmaterial zusammengefasst werden, so dass sie eine Platte bilden. Da die gasdicht abgeschlossenen Hohlkörper soweit evakuiert sind, dass die Gasmoleküle in ihrer freien Weglänge nicht mehr aneinanderstossen können, ist ein Wärmefluss nicht mehr durch die Hohlräume der Glaskugeln, Rohre usw. völlig ausgeschlossen. Ein Restwärme-fluss kann lediglich noch durch das ausgefüllte oder eingeschäumte Isoliermaterial zwischen den Kugeln, Rohren usw., sowie durch deren dünnen Wandungen erfolgen. Der Wärme-Isolationseffekt dieser Anordnung übersteigt denjenigen der bekannten Isoliermaterialien um ein Vielfaches, wobei der Materialaufwand gering und kostengünstig ist.

Zur weiteren Wärmestrahlungsdämmung können die neben- und übereinander angeordneten, bzw. mit Isoliermaterial verbundenen Hohlkörper mit Folien überdeckt werden, welche vorzugsweise als reflektierende Folien ausgebildet sind. Ferner ist es auch möglich, auf die einzelnen evakuierten Hohlkörper eine Reflektionsschicht, beispielsweise durch Aufdampfen, aufzubringen.

In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen von erfindungsgemässen thermischen Isolationsanordnungen vereinfacht dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine aus rohrförmigen, übereinander angeordneten Hohlkörperreihen,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Ausbildung gem. Fig. 1, bei welcher die rohrförmigen Hohlkörper aus einzeln für sich evakuierten Rohrteilen ausgebildet sind,

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Fig. 3 einen Querschnitt durch eine aus kugelförmigen Hohlkörpern verschiedenen Durchmessers bestehende Isolation,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine plattenförmige Isolation mit kugelförmigen Hohlkörpern und mit Isolierstoff ausgegossenen Zwischenräumen.

In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen worden.

Gemäss Fig. 1 sind in einer thermischen Isolationsschicht mit I rohrförmig ausgebildete, evakuierte Hohlkörper bezeichnet, welche beispielsweise einen Hohlraum zwischen zwei (nicht dargestellten) Wänden ausfüllen und neben- und übereinanderliegend angeordnet sind. Falls eine der beiden Begrenzungswände instabilen Zuständen, beispielsweise durch Druckeinwirkung, ausgesetzt ist, kann es sich empfehlen, die Zwischenräume zwischen den einzelenen rohrförmigen Hohlkörpern 1 mit einem Isolierstoff 2, vorzugsweise einem Schaumstoff, auszufüllen, um eine gegenseitige Bewegung der Hohlkörper 1 zueinander zu verhindern, wie es in der linken Hälfte der Figur dargestellt ist. Weiterhin kann eine oder beide Oberflächen der Isolation mit einer Folie 3 abgedeckt werden, wobei es empfehlenswert ist, mindestens eine der beiden Folien 3 mit einer Reflektionsschicht 4 zu versehen.

In der Fig. 2 ist der Aufbau der thermischen Isolation analog zu jenem der Fig. 1, jedoch sind die rohrförmigen Hohlkörper 1 in relativ kurze Abschnitte unterteilt, von welchen jeder für sich evakuiert ist. Wie aus dem rechten Teil der Fig. ersichtlich, können auch hier die Zwischenräume zwischen den einzelenen Hohlkörpern 1 mit Isolierstoff 2 ausgefüllt werden.

5 Gemäss der Fig. 3 wird die thermische Isolation aus einer Vielzahl kugelförmiger Hohlkörper 5 gebildet, welche sowohl den gleichen Durchmesser, als auch verschieden grosse Durchmesser aufweisen können. Vorzugsweise werden die Hohlkörper 5 mit kleinerem Durchmesser so angeordnet, io dass sie zwischen Hohlkörper 5 mit grösserem Durchmesser liegen und so eine praktisch ununterbrochene Isolationskette bilden. Die sich dazwischen ergebenden Zwischenräume können wiederum mit isolierendem Schaumstoff als Isoliermaterial 2 ausgefüllt werden. Wenn die so gebildete Isolierschicht auf einer Wand 6 aufliegt empfiehlt es sich, die gegenüberliegende Oberfläche der Isolierschicht mit der Folie 3, welche die Reflektionsschicht 4 aufweist, zu überdecken.

Wie in der Fig. 4 dargestellt, können die einzelnen Hohlkörper 5, insbesondere die kugelförmigen Hohlkörper, mit ei-2o ner Isoliermaterialschicht 7 (in der Abbildung die beiden oberen Hohlkörper) umhüllt sein. Ausserdem empfiehlt es sich, die einzelnen Hohlkörper 5 plattenförmig in Isolierstoff 2 einzubetten, wodurch das Anbringen dieser Isolationsschicht an senkrechten oder gebogenen Wandteilen besonders verein-25 facht wird. Auch in diesem Falle kann die eine oder beide Oberflächen mit der Folie 3 mit Reflektionsschicht 4 überdeckt werden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

640 039 PATENTANSPRÜCHE

1. Als Wärmeschild ausgebildete thermische Isolation, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl aneinander- und/oder übereinandergereihter, evakuierter, dünnwandiger Hohlkörper (1,5) aus einem thermisch isolierenden Material.

2. Thermische Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper rohrförmig (1) ausgebildet sind.

3. Thermische Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper kugelförmig (5) ausgebildet sind.

4. Thermische Isolation nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (1,5) aus Glas gebildet sind.

5. Thermische Isolation nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kugelförmigen Hohlkörper (5) verschiedene Durchmesser aufweisen.

6. Thermische Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Hohlkörper (1, 5) mit einer reflektierenden Schicht (4) versehen ist.

7. Thermische Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume zwischen den Hohlkörpern mit einem wärmeisolierenden Material (2) ausgefüllt sind.

8. Thermische Isolation nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper (1,5) in einer wärmeisolierenden Schicht plattenförmigzusammengefasst sind, wobei mindestens eine der beiden Oberflächen mit einer Folie (3) überdeckt ist.

9. Thermische Isolation nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper mit einer Isoliermaterial-Schicht (2) umhüllt sind.