DE842251C

DE842251C - Metallisches, waermeisolierendes Gefaess mit Vakuummantel

Info

Publication number: DE842251C
Application number: DEG1717A
Authority: DE
Inventors: Curt Dr-Ing Gerdes
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-04-27
Filing date: 1950-04-27
Publication date: 1952-06-26

Description

Metallisches, wärmeisolierendes Gefäß mit Vakuummantel Wärmeisolierende, doppelwandige Gefäße mit Vakuummantel, dessen Innenwandungen verspiegelt sind, wurden bisher in Glas ausgeführt. Es hat zwar nicht an Versuchen und Vorschlägen gefehlt, sie auch in Metall herzustellen, jedoch haben diese Bemühungen bisher nicht zu einem Erfolg geführt, wenngleich die Vorteile (keine Zerbrechlichkeit; Möglichkeit, größere Gefäße zu bauen usw.) durchaus erkannt waren. Dies lag daran, daß erstens die technischen Voraussetzungen fehlten, mit Sicherheit die Gefäße so herzustellen, daß sie das Vakuum dauernd hielten; ferner waren die vorgeschlagenen Mittel nicht ausreichend, um den infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit des Metalls an der Verbindungsstelle von Innen- und Außengefäß entstehenden großen Wärmeverlust zu ver, hindern oder auszugleichen.
Die Erfindung soll diese bisher bestehenden Mängel beseitigen und gleichzeitig das Anwendungsgebiet vergrößern. Das das Aufbewahrungsgut enthaltende Innengefäß soll aus solchem Metall oder Metallegierungen hergestellt sein, die eine Diffusion von Wasserstoffionen durch die Wandung in den Vakuumraum verhindern, oder, sofern das Wandmaterial für Wasserstoffionen durchlässig ist, soll es eine Schutzschicht enthalten, die den Durchtritt verhindert, z. B: Emaille, Kunststoff, Chrom, Aluminium, Zink usw. Dies ist deshalb nötig, weil das Aufbewahrungsgut häufig Flüssigkeiten enthält, in denen Wasserstoff dissoziiert ist und dieser erfahrungsgemäß durch viele Metalle, wie z. B. Eisen, hindurchdiffundiert, zumal bei hohen Temperaturen.
Der Wärmeaustausch zwischen Innenraum und Außenatmosphäre, der bei einem gut evakuierten und innen verspiegelten Gefäß, abgesehen von dem bereits erwähnten Verlust an der Verbindungsstelle von Außen- und Innengefäß, nicht durch Leitung, sondern durch Strahlung erfolgt, soll auf einen Bruchteil seines bisherigen Betrages vermindert werden, dadurch, daß der Vakuumraum durch verspiegelte Zwischenwände a unterteilt wird. Wird z. 13. in einen zylindrisch ringförmigen Vakuumraum eine verspiegelte, ebenfalls zylindrische Zwischenwand eingebaut (Fig. i), so vermindert sich der Wärmeaustausch durch Strahlung auf die Hälfte, bei zwei Zwischenwänden auf ein Drittel, bei drei Zwischenwänden auf ein Viertel usw.
Um diese Zwischenwand in ihrer richtigen Lage zwischen Innen- und Außengefäß zu halten, müssen Verbindungen zwischen der Zwischenwand und dem Innen- und/oder Außengefäß und auch untereinander geschaffen werden. Es muß nun vermieden werden, daß durch diese Verbindungen infolge Wärmeleitung ein größerer Wärmeaustausch zwischen Innen- und Außengefä;B entsteht. Dem dienen folgende Erfindungsgedanken: Der Abstand zwischen den Wänden des Innengefäßes, den Zwischenwänden und dem Außengefäß wird durch Distanzstücke b gehalten, die aus einem die Wärme schlecht leitenden Material bestehen und deren Abmessungen möglichst klein gehalten werden (Fig. i). Es ist zweckmäßig, die Distanzstücke räumlich gegeneinander verschoben anzubringen, so daß der Wärmefluß nicht geradlinig von der Innen- nach der Außenwand erfolgt, sondern, um von einer Wanda zur anderen zu gelangen, durch die Wand selbst einen langen Weg zurücklegen muß (Fig.2).
Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Zwischenwände und die Innen-. und/oder Außenwand fest miteinander jeweilig abwechselnd oben und unten mit der folgenden Wand zickzackartig verbunden sind, so daß der infolge Wärmeleitung entstehende Wärmefluß einen sehr langen Weg zurückzulegen hat und entsprechend klein wird (Fig. 3). Für diese Zwischenwände kann man jedes Material verwenden, das die bei der Evakuierung erforderliche hohe Temperatur verträgt. Die Stärke dieser Wand wird man, zumal bei Verwendung von Metall, auf das geringstmögliche Maß beschränken. Ebenso ist es zweckmäßig, ein Material geringer Wärmeleitfähigkeit zu wählen. Im übrigen verbürgt diese Konstruktion genügend Steifigkeit in sich und kann dazu dienen, das Innengefäß im gew ünschten Abstand vom Außengefäß zu halten.
In den bisher genannten Fällen sind die Zwischenwände völlig innerhalb des Vakuumraumes eingebaut, ohne mit der Außenatmosphäre in Berührung zu kommen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die vorgenannte Konstruktion so auszubilden, daß sie gleichzeitig den Vakuumabschluß gegen die Außenatmosphäre bildet (Fig..I). In diesem Falle genügt es, nur die innerhalb des Vakuumraumes gelegenen Wandflächen zu verspiegeln; auch haben hier nur zwei Zwischenwandflächen die die Strahlung vermindernde Wirkung, die sonst eine Wandfläche hat, dafür dient aber diese Anordnung gleichzeitig dazu, die Wärmeverluste durch Wärmeleitung über die Verbindung des Innen- und Außenbehälters außerordentlich zu vermindern.
Zwecks N'erhinderung einer Verschmutzung, Beschädigung usw. wird man den Zwischenraum zwischen Innen- und Außengefäß nach außen dusch eine Schutzhaut c verschließen und hierfür ein Material von geringer Wärmeleitfähigkeit und dünner Wandstärke wählen, z. B. Gummi, Kunststoff usw.
Ähnlich wie man die die Strahlungsverluste vermeidende Zwischenwand in dem Seitenraum des Vakuumgefäßes anordnet, kann es auch im Boden geschehen. In diesem Fall kann die Befestigung durch Distanzstücke b sinngemäß ähnlich, wie vorher beschrieben, erfolgen (Fig. 5), oder es werden jeweilig zwei Bodenzwischenwände außen zusammengeheftet und mit einem oder mehreren gleichen Paaren außen zusammengehefteter Zwischenwände jeweilig in der Mitte miteinander verbunden (Fig.6). Die Befestigung an dem Gefäß selbst kann am Innengefäß (Fig. 6) oder am Innen- und Außengefäß (Fig. 7), am Rand (Fig. 7 und 8) oder in der Mitte (Fig.6) erfolgen. Die Mittenverbindungen sollen möglichst kleinflächig sein. Auf diese Weise wird auch hier der Wärmeverlust durch Wärmeleitung auf ein geringes Maß beschränkt. Bei der durchgehenden starren Verbindung vom Innen- zum Außengefäß wird gleichzeitig die richtige Lage zwischen Innen- und Außengefäß erzielt.
Die Wandungen der Zwischenwand können gewellt sein, um eine Verlängerung des Weges für den Wärmefluß zu erzielen.
Eine weitere Verringerung der Wärmeverluste durch Wärmefluß zwischen Innen- und Außengefäß kann erreicht werden, indem man über das das Aufbewahrungsgut enthaltende Gefäß d ein zweites ähnliches doppelwandiges, innen verspiegeltes, evakuiertes, als Abschluß dienendes Gefäß e stülpt, das die Außenwandungen des das Aufbewahrungsgut enthaltenden Gefäßes ganz oder teilweise umgibt (Fig. 9 und io). Auf diese Weise wird der Wärmeverlust durch Ableitung an die Luft wesentlich verringert, da entlang der von dem Außengefäß umgebenen Wandung infolge guter Isolierung praktisch keine Wärmeabgabe an die Außenatmosphäre durch Konvektion erfolgen kann und weil bis zu dem Punkt, wo die Außenwand des Hauptgefäßes d der Außenatmosphäre ausgesetzt ist, ein erheblicher Temperaturabfall eingetreten ist und somit die dahinterliegenden, der Außenatmosphäre ausgesetzten Wandungen sehr viel geringere Wärmemengen abgeben können.
Zu diesem Zweck wird man die Außenwandung des innerhalb des äußeren Schutzgefäßes liegenden Hauptgefäßes möglichst dünn halten; bei kleineren Gefäßen genügen o,2 bis 0,3 mm, bei größeren entsprechend den größeren Anforderungen etwas mehr.
Zweckmäßig kann man den Teil der Außenwand des Hauptgefäßes, der innerhalb des Schutzgefäßes liegt, wellenförmig gestalten, um den Weg des Wärmeflusses zu verlängern. Es ist möglich, auf diese Weise den Weg zu vervielfachen.
Die Ausgestaltung des Deckelabschlusses kann erfolgen, wie in Fig.9 und io gezeigt. Es lassen sich jedoch auch hier Zwischenwände anbringen, indem jeweilig zwei Deckelwände außen zusammen vakuumdicht verbunden werden und dieses Deckelpaar mit einem gleichen Deckelpaar in der Mitte elxeiifjills vakuiundicht verbunden wird. Die niittleren \-@erhindungsflächen sollen so klein wie möglich sein; zweckmäßig sind sie ringförmig, so daß in der Mitte eine die luftleeren Räume verbindende Üffnung f verbleibt. Die Außenränder werden zweckmäßig gegen Verschmutzung und Beschädigung von außen finit einer ringförmigen Schutzhaut g aus iniiglichst dünnem, die Wärme schlecht leitendem Material umgeben.
Eine «eitere Isolierwirkung erfolgt dadurch, daß man <las Gefäß sowohl mit einem Deckel nach Fig. r i wie auch durch eine Kappe nach Fig. goder io verschließt oder durch eine Kombination nach Fig. 12.
2\Taiiclie Gefäße benötigen eine verhältnismäßig große Zufluß- oder Abfluß- oder Entlüftungs-@iffnung. In diesem Falle ist es zweckmäßig, die hierfür erforderliche, jeweilige Leitung durch den lZaum z\@ isclien Innen- und Außengefäß in Form eines diiniiwandigen Rohres möglichst großer länge innerhalb des Vakuumraumes auszubilden (Uig. 13 und 14).

Claims

PATENTANSPRÜCHE: r. Metallisches, wärmeisolierendes, doppelwandiges Gefäß finit Vakuummantel, dessen Innenwandungen verspiegelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengefäß aus für Wasserstoffionen undurchlässigem Metall oder N 2 fetallegierungen besteht.
2. Metallisches, wärmeisolierendes, doppelwandiges Gefäß mit Vakuummantel, dessen Innenwandungen verspiegelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Innengefäß eine für Wasserstoffionen undurchlässige Schutzschicht aufweist.
3. Gefäß nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumraum durch eine oder mehrere verspiegelte Zwischenwä nde (u) unterteilt ist.
Gefäß nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, claß zur Erhaltung des Abstandes der Zwisclenwä nde (a) von Innengefäßwand und/oder Außengefäßwand und untereinander möglichst kleinflächige, aus schlecht wärmeleitendem Material bestehende Distanzstücke (b) angeordnet sind (Fig. i und 2).
Gefäß nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke (b) der einander folgenden Zwischenwände gegeneinander versetzt angeordnet sind (Fig.2).
6. Gefäß nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, claß die Zwischenwände (a) in Zickzackforni abwechselnd oben und unten miteinander wie auch finit der Innengefäß- und/oder der :\ußeiigef'ißwand metallisch fest verbunden sind (Fig.3). ;.
Gefäß nach :Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, claß die Zwischenwände (a) aus ßlechinaterial geringer Wandstärke hergestellt sind. B.
Gefäß nach Anspruch i bis 3 und 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Metall bestehenden Zwischenwände (a) unter sich und mit der Innen- und Außengefäßwand vakuumdicht verbunden gleichzeitig den Abschluß des doppelwandigen Vakuumgefäßes gegen die Außenatmosphäre bilden (Fig.4). g.
Gefäß nach Anspruch i bis 3 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- und Innengefäßwand des doppelwandigen Vakuumgefäßes außer durch die zickzackförmig verlaufenden, vakuumdichten Zwischenwände (a) durch eine aus schlecht wärmeleitendem, dünnwandigem Material bestehende Schutzhaut (c) verbunden sind (Fig.4). io.
Gefäß nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenzwischenraum des Vakuumgefäßes durch Zwischenwände (a) in mehrere Kammern unterteilt ist (Fig. 5 bis 8). i i.
Gefäß nach Anspruch i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenzwischenwände (a) abwechselnd am Rande und in der Mitte untereinander und mit dem Innen- und/oder Außengefäßboden verbunden sind (Fig. 6 bis 8).
12. Gefäß nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenverbindungen der Bodenzwischenwände (a) möglichst kleinflächig sind.
13. Gefäß nach Anspruch i bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwise'henwände (a) gewellt sind.
14. Gefäß nach Anspruch i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß des das Aufbewahrungsgut aufnehmenden Gefäßes (d) aus einem doppelwandigen, innen verspiegelten, evakuierten Gefäß (e) besteht, welches das erstere ganz oder teilweise umschließt (Fig.9 und io).
15. Gefäß nach Anspruch i bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand des das Aufbewahrungsgut enthaltenden Gefäßes (d) innerhalb des von dem Abschlußgefäß (e) umgebenen Teiles wellenförmig ausgebildet ist.
16, Gefäß nach Anspruch i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußdeckel aus einem Vakuumgefäß besteht, dessen hintereinandergeschaltete Wände abwechselnd am Rand und in der Mitte vakuumdicht miteinander verbunden sind (Fig. i i).
17. Gefäß nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenränder des Abschlußdeckels durch eine ringförmige Schutzhaut (g) aus dünnem, schlecht wärmeleitendem Material verbunden sind.
18. Gefäß nach Anspruch i bis 17; dadurch gekennzeichnet, daß Zufluß- oder Abfluß- oder Entlüftungsöffnungen als Rohre dünner Wandstärke und möglichst großer Länge innerhalb des Vakuumraumes ausgebildet sind (Fig. 13 und 14).