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DE3146017A1 - "thermische isolierung" - Google Patents

"thermische isolierung"

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Publication number
DE3146017A1
DE3146017A1 DE19813146017 DE3146017A DE3146017A1 DE 3146017 A1 DE3146017 A1 DE 3146017A1 DE 19813146017 DE19813146017 DE 19813146017 DE 3146017 A DE3146017 A DE 3146017A DE 3146017 A1 DE3146017 A1 DE 3146017A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thermal insulation
insulation according
oxide
opacifier
cavity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19813146017
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English (en)
Inventor
Harald Dr. 6906 Leimen Reiss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BBC Brown Boveri AG Germany
Original Assignee
BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BBC Brown Boveri AG Germany filed Critical BBC Brown Boveri AG Germany
Priority to DE19813146017 priority Critical patent/DE3146017A1/de
Publication of DE3146017A1 publication Critical patent/DE3146017A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B30/00Compositions for artificial stone, not containing binders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00Thermal insulation in general
    • F16L59/04Arrangements using dry fillers, e.g. using slag wool which is added to the object to be insulated by pouring, spreading, spraying or the like
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/61Types of temperature control
    • H01M10/615Heating or keeping warm
    • HELECTRICITY
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Description

  • Thermische Isolierung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine thermische Isolierung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Solche thermischen Isolierungen kommen in der Energietechnik zur Anwendung, insbesondere bei Einrichtungen, bei denen der Verlust von Wärme vermieden werden soll.
  • Thermische Isolierungen werden vor allem bei Hochtemperaturspeicherbatterien auf der Basis von Alkalimetall und Chalkogen verwendet, die mit einer Wärmedämmung umgeben sind, um eine Abkühlung der Speicherzellen vor allem in den Betriebspausen zu verhindern.
  • Bis jetzt ist es üblich, für solche Hochtemperaturspeicherbatterien Isolierungen zu verwenden, die zum Beispiel aus Glaswolle oder Mineralwolle aufgebaut sind.
  • Bei diesen Isolierungen müssen zur Erzielung einer ausreichenden Wirkung erhebliche Wandstärken vorgesehen werden, da die Hochtemperaturspeicherbatterien bei Temperaturen arbeiten, die bei 3500 liegen. Diese thermischen Isolierungen müssen so aufgebaut sein, daß die oben angegebenen Temperaturen während der Betriebspausen, die Tage betragen können, aufrecht erhalten werden.
  • Da solche dickwandigen lsolierungen die Abmessungen und/oder das Gewicht der Hochtemperaturspeicherbatterie erheblich vergrößern, ist die Energiespeicherdichte das heißt die pro Gewichts- oder Volumeneinheit spoicherbare elektrische Energie, gering. Dies ist, insbesondere für solche elektrochemischen Hochtemperaturspeicherbatterien von Nachteil, die für die Energieversorgung von elektrisch betriebenen Fahrzeugen eingesetzt werden sollen.
  • Es ist eine weitere thermische Isolierung für elektrochemische Hochtemperaturspeicherbatterien bekannt. Diese wird im wesentlichen durch einen evakuierten Hohlraum gebildet, innerhalb dessen Metallfolien angeordnet sind.
  • Diese Metallfolien bestehen beispielsweise aus Aluminium und sind in einem vorgebbaren Abstand voneinander angeordnet. Der Hohlraum wird durch metallische Wände begrenzt, die mit einem kleinen Wärmeausdehn#ngskoeffizienten versehen sind. Um ein Durchbiegen der Begrenzungswände, aufgrund des vorhandenen Vakuums, nach innen zu vermeiden, sind im Inneren des Hohlraums stabförmige Abstützungen zwischen parallel zueinander verlaufenden Begrenzungswänden angeordnet. Die Stützelemente bewirken jedoch einen großen Wärmefluß von der Innenseite der Isolierung nach außen hin. Dadurch geht die mit den metallischen Folien erzielte geringe Leitfähigkeit der Isolierung zum großen Teil wieder verloren.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde#, eine thermische Isolierung zu schaffen, die möglichst leicht und dünnwandig ist, und deren Wärmeleitfähigkeit bei Betriebstemperaturen von 3500C und mehr unterhalb von l < 5 ~ 10-3W/(m ~ K) liegt. Ferner soll die thermische Isolierung so ausgebildet sein, daß auf stabförmige Stützelemente im Hohlraum der Isolierung vollständig verzichtet werden an.
  • Die Lösung erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.
  • Der die thermische Isolierung bildende Hohlraum ist mit wenigstens 3 pulverförmigen, miteinander vermischten, infrarotopt ischen Trübungsmitteln voll ständig ausgefüllt. Erfindungsgemäß wird hierfür ein erstes Trübungsmittel verwendet, das höchstens eine Primärteilchengröße von 0,01 bis 0,03#m hat und einen großen Brechungsindex im Infraroten aufweist. Ferner umfaßt das in den Hohlraum gefüllte, pulverförmlge Gemisch ein zweites infrarotpotisches Trübungsmittel, das einen Primärteilohendurchmesser von höchstens 0,2 bis 0,5#m aufweist. Das zweite Trübungsmittel besitzt in vorteilhafter Weise eine nadelförmige Kristallstruktur. Insbesondere sind die Längsachsen der nadelförmigen Kristalle senkrecht zum Verlauf der Temperaturgradienten angeordnet. In vorteilhafter Weise handelt es sich bei dem zweiten Trübungsmittel um ein ferromagnetisches Material. Als erstes Trübungsmittel kommt vorzugsweise Titanoxid zur Anwendung, während als zweites Trübungsmittel Magnetit Fe304 verwendet wird. Als drittes Trilbungsmittel werden pulverförmiges Zirkoniumoxid, Thoriumoxid, Tantaloxid, Hafniumoxid, Uranoxid, Chromoxid, Ceroxid, Yttriumoxid oder andere Oxide der Seltenen Erden verwendet. Dieses dritte Trübungsmittel weist einen Primärteilohendurohmesser von 1 bis 5P>m auf. Die beiden ersten infrarotoptischen Trübungsmittel können in Mischungsverhältnissen zwischen 1 ~ 2 bis 10 : 1 Gewichtsanteilen Titanoxid und Magnetit als Isoliermaterial in den Hohlraum gefüllt werden. Das dritte Trübungsmittel wird in einer Konzentration von 0,1 bis 0,3 g/cm3 den beiden anderen Trübungsmitteln beigemischt. Die Auswahl des dritten optischen Trübungsmittels aus den oben angeführten Metalloxiden erfolgt temperaturspezifisch.
  • Vorzugsweise wird als drittes optisches Trübungsmittel eines der metalloxide ausgewählt, das einen hohen Brechungsindex im Infraroten und die von allen Matalloxiden geringste Festkörperleitfähigkeit bei den möglichen Betriebstemperaturen besitzt. Alle drei in den Hohlraum gefüllten Trübungsmittel weisen eine hohe Porosität auf. Eine niedrige Porosität des Gemischs bedeutet eine große Dichte, was wiederum eine große Festkörperleitfähigkeit des Gemischs bedeutet, während bei zu hoher Porosität das Pulvergemisch im Infraroten wieder durchsichtig wird. Die drei infrarotoptischen Trübungsmittel können zum Beispiel in einem Mischungsverhältnis von 1:1:1 und einer Dichte von S C 0.75 g/cm3 in den Hohlraum geführt werden. Ein Mischungsverhältnis von 2 Gewichtsanteilen Titanoxid, einem Gewichtsanteil Eisenoxid und zwei Gewichtsanteilen Zirkoniumoxid in einer Dichte von 2 o 0.65 g/cm3 ist ebenfalls möglich. Die drei puverfcrnigen Trübungsmittel können beim Einfüllen oder schon zu einem früheren Zeitpunkt miteinander vermischt werden. Bei einem Restgasdruck von höchstens 1 bis 10 mbar innerhalb des Hohlraums wird bei Anwendung eines der oben angegebenen Mischungsverhältnisse zum Beispiel bei einer Temperatur von 300ob, eine Wärmeleitfähigkeit A c 5 ~ 10-3 W/(m ~ K) erreicht. Durch das Ausfüllen des Hohlraums mit den drei miteinander vermischten infrarotoptischen Trübungsmitteln erhalten die metallischen Begrenzungswände desselben eine in vielen Anwendungsfällen bereits ausreichende Stütze. In jedem Fall ist das die drei infrarotoptischem Trübungsmittel umfassende pulverförmige Gemisch mit einer solchen Porosität in den Hohlraum zu füllen, daß die metallischen Begrenzungswände auch bei einem sehr geringen Restgasdruck p. = 0,1 mbar-sieh nicht zu stark nach innen biegen. Falls es die Gegebenheiten erfordern, kann das die Trübungmittel umfassende pulverförmige Gemisch zur besseren Stützung der Begrenzungswände wenigstens bereichsweise mit einer niedrigeren Porosität innerhalb des Hohlraums angeordnet werden. Dabei muß allerdings eine Erhöhung der Festkörperleitfähigkeit des Gemischs in diesen Bereichen in Kauf genommen werden.
  • Die Wärmedämmung der erfindungsgemäßen Isolierung wird insgesamt nicht beeinträchtigt, wenn diese Bereiche nach Möglichkeit klein gewählt werden. Natürlich kann die Druckfestigkeit der Isolierung auch dadurch erhöht werden, daß dem die Trübungmittel umfassenden Gemisch ein Zusatz von etwa 50 bis 60 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht des verwendeten Isoliermaterials an hochdisperser Kieselsäure zugesetzt und das Gemisch hochverdichtet wird.
  • Zur Erhöhung der Biegefestigkeit können 5 bis 10 Ges.% Mikrofasern als Zusatz beigegeben werden. Die angegebene Gewichtsmenge bezieht sich auf das Gesamtgewicht des verwendeten Isoliermaterials. Bei den Fasern, die den infrarotoptischen Trübungsmitteln zugesetzt sind, handelt es sich um Glas- oder Keramikfasern, insbesondere Fasern aus Zirkoniumoxid, Thoriumoxid, Tantaloxid, Hafniumoxid, Ceroxid, Uranoxid, Chromoxid, Yttriumoxid oder andere Oxide der Seltenenerdmetalle. Die Fasern müssen ebenso wie die Kristallnadeln des Magnetits senkrecht zum Verlauf der Temperaturgradienten innerhalb des Hohlraums angeordnet werden. Die verwendeten Fasern sollen einen Durchmesser von höchstens 15/um und eine Länge von nicht mehr als 5 bis 10 mm aufweisen. Sol die thermische Isolierung eine besonders hohe Druckbelastbarkeit aufweisen, so können aus dem oben beschriebenen Gemisch Platten gepreßt werden, mit denen dann der Hohlraum ausgefüllt wird.
  • In vorteilhafter Weise kann die thermische Isolierung nicht nur für die Wärmedämmung von Einrichtungen verwendet werden, die eine Temperatur zwischen 300 und 600ob aufweisen, vielmehr besteht die Möglichkeit, diese thermische Isolierung auch im Hochtemperaturbereich anzuwenden. Insbesondere kommt die Isolierung zum Beispiel als Wärmedämmung für Rohrleitungsnetze in Frage, die für den Transport von strömenden Medien vorgesehen sind.
  • Diese thermische Isolierung ist für Temperaturen von 8000C und mehr ausgelegt. Für die Wärmedämmung von ohrleitungssystemen, die sich über mehrere km erstrecken, ist diese Isolierung besonders geeignet.
  • Erfindungsgemäß wird der die Isolierung bildende Hohlraum mit mindestens 3 miteinander vermischten Trübungsmitteln ausgefüllt, die einen hohen Brechungsindex im Infraroten aufweisen und deshalb besonders zur Strahlenextinktion geeignet sind. Durch die Zugabe von Magnetit zum Titanoxid wird die Strahlenextinktion verstärkt.
  • Hierdurch läßt sich die T3-Abhängigkeit der Strahlungsleitfähigkeit noch besser reduzieren als mit reinem Titanoxid. Wie bereits erwähnt, wird als zweites Trübungsmittel insbesondere Magnetit verwendet, da dieses zum Teil eine nadelförmige Kristallstruktur aufweist.
  • Erfindungsgemäß werden diese nadelförmigen Kristalle beim Einfüllen des Pulvergemischs in den Hohlraum unter Zuhilfenahme eines außen angelegten Magnetfeldes so geordnet, daß ihre Längsachsen senkrecht zur Richtung der Temperaturgradienten ausgerichtet sind. Die Orientierung der Kristallnadeln des Magnetits wird dann durch das Verdichten des Pulvergemischs, zum Beispiel durch Rütteln oder Pressen so fixiert, daß eine andere Ausrichtung der Nadeln nicht mehr möglich ist. Durch diese Maßnahme wird die Unterdrückung der Strahlungsleitung und der Festkörperleitung begünstigt. Die Orientierung der nadelförmigen Kristalle des Magnetits in die oben angegebene Richtung bewirkt eine Reduzierung der Festkörperleitfähigkeit, da der Wärmestrom in die Richtung der längeren Achsen in die Kristallnadeln gelenkt wird.
  • Ferner wird hierdurch die Strahlungsleitfähigkeit durch erhöhte Streuquerschnitte reduziert. Eine weitere Reduzierung der Strahlungsleitfähigkeit läßt sich durch die Zugabe des etwas gröberen Zirkoniumoxid bzw. eines der oben genannten Metalloxide erzielen. Der Teilchendurchmesser des Zirkoniumoxids bzw. der oben angeführten Metalloxide, die als drittes optisches Trübungsmittel infrage kommen, wird so gewählt, daß optimal große Streuquerschnitte erreicht werden. Hierzu muß der Teilchendurchmesser für eine Temperatur von 300ob etwa bei 2 bis oAlm liegen. Damit die etwas gröberen Teilchen des dritten Trübungsmittels nicht die Festkörperleitfähigkeit des Gemisches vergrößern, wird ein Material mit sehr kleiner Wärmeleitfähigkeit verwendet. Bei den ersten beiden Trübungsmitteln bewirkt der viel kleinere Teilchendurchmesser in jedem Fall nur kleine Festkörperleitungsanteile im Gemisch. Besonders geeignet sind Zirkoniumoxid und Thoriumoxid als drittes optisches Trübungsmittel, da sie von allen oben angegebenen Metalloxiden bei hohen Temperaturen nur eine äußerst geringe Wärmeleitfähigkeit im Festkörperzustand aufweisen.
  • Erfindungsgemäß wird das im Hohlraum eingefüllte Magnetit zusätzlich zur Bildung des Vakuums im Hohlraum verwendet. Insbesondere wird hierbei von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß das Magnetit Je304 auch in der Form FeO ~ Fe203 vorliegt. Beim Erhitzen dieses Materials kommt es zu einer Sauerstoffaufnahme des FeO, wobei dieses in eine höhere Okidationsstufe, insbesondere in Fe203 umgesetzt wird. Durch die Bindung des Sauerstoffs an das Eisenoxid wird der Partialdruck des im Hohlraum vorhandenen Sauerstoffs zusätzlich abgebaut. Das Magnetit wirkt als 02-Getter, insbesondere bei hohen Temperaturei#.
  • Die Erfindung wird nachfo]gend anhand von Zeichnungen erlutert.
  • Es zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine elektrochemische Hochtemperaturspeicherbatterie mit thermischer Isolierung, Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Hochtemperaturspeicherbatterie, Fig. 3 eine für heiße strömende Medien vorgesehene Rohrleitung mit der erfindungsgemäßen thermischen Isolierung.
  • Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße thermische Isolierung, die um eine Hochtemperaturspeicherbatterie angeordnet ist. Die thermische Isolierung 1 umfaßt im wesentlichen ein doppelwandiges Gehäuse 2. Dieses ist quaderförmig ausgebildet, im Inneren hohl, und aus Edelstahl gefertigt. Zwischen den beiden metallischen Wänden des Gehäuses 2 ist ein gasdichter Hohlraum 6 ausgebildet. Die Abmessungen des Hohlraumes 6, insbesondere seine Breite, ist auf die gewünschte Dicke der erfindungsgemäßen thermischen Isolierung 1 abgestimmt.
  • Die äußeren metallischen Begrenzungsflächen 2A des Gehäuses 2 sind gasdicht miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt. Das Gleiche gilt für die inneren metallischen Begrenzungsflächen 213 des Gehäuses 2. Damit wird erreicht, daß der zwischen den metallischen Wänden liegende Hohlraum 6 gasdicht verschlossen ist. Vor dem endgÜltigen gasdichten Verschließen des Hohlraumes 6 wird dieser mit einem pulw verförmigen Gemisch ausgefüllt, das erfindungsgemäß aus mindestens drei infrarotoptischen Trübungsmitteln X, 4 und 5 besteht. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht das erste Trübungsmittel 3 aus Titanoxid, als zweites Trübungsmittel II wird Magnetit verwendet. Als drittes infrarotoptisches Mittel kann zum Beispiel Zirkoniumoxid verwendet werden. Es besteht die Möglichkeit auch vhoriumoxid, Tantaloxid, Hafniumoxid, Ceroxid, Uranoxid, Chromoxid, Yttriumoxid oder ein anderes Oxid der Seltenenerdmetalle zu verwenden. Bei dem hier beschriebenen Beispiel sind die infrarotoptischen Trübungsmittel 3, 4 und 5 in einem Mischungsverhältnis von 1:1:1 in den Hohlraum 6 eingefüllt. Das pulverförmige Gemisch weist eine Porosität# t auf, die zwischen 0,85 und 0,95 liegt. Innerhalb des Hohlraumes 6 wird ein Gasdruck angestrebt, der höchstens einen Wert von 1 bis 10 mbar aufweist. Ein Restgasdruck von 0,1 mbar ist wünschenswert. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität, insbesondere der Tragfähigkeit der erfindungsgemäßen thermischen Isolierung ist den optischen Trübungsmitteln 3, 4 und 5 ein Zusatz an hochdispersen Kieselsäuren 7A und Fasern 7B beigemischt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel betragen die Gewichjbsanteile der hochdispersen Kieselsäuren 7A etwa 50 bis 80 Gew.%, während die Gewichtsanteile der Fasern 7B etwa 5 bis 10 Gew.% betragen. Die Angaben in Gew.% beziehen sich auf das Gesamtgewicht des verwendeten Isoliermaterials. Vorzugsweise wird das die infrarotoptischen Trübungsmittel 3, 4 und 5 umfassende Pulvrfasergemisch mit Glas- oder Keramikfasern 7B dotiert. Die hier verwendeten Fasern 7B werden zusammen mit den Trübungsmitteln 3, 4 und 5 derart in den Hohlraum 6 eingefüllt, daß ihre Ausdehnungsrichtung senkrecht zum Verlauf der Temperaturgradienten angeordnet ist. Der Durchmesser der hier verwendeten Fasern 7B ist kleiner 15 m. Die Fasern 7B sind nicht länger als 5 bis 10 mm. Die in Fig. 1 dargestellte, und hier beschriebene Isolierung hat bei 300ob nur eine Wärmeleitfähigkeit von A z 5 x 10-3 W/(m ~ K).
  • Wie bereits eingangs erwähnt, ist die thermische Isolierung 1 um eine Hochtemperaturspeicherbatterie angeordnet, die aus einer oder mehreren Speicherzellen 8auf der Basis von Natrium und Schwefel aufgebaut ist. Die Speicherzellen 8 sind im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet, das die thermische Isolierung 1 bildet. Sie sind bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel nur schematisch dargestellt.
  • Die Speicherzellen 8 sind unter Zwischenschaltung von elektrisch leitenden Bauelementen 9 auf einer inneren Begrenzungswand des quaderförmigenohlraumes 6 abgestützt. Hierbei dienen die elektrisch leitenden Bauelemente 9 zur elektrischen Verbindung der Außenwände der Speicherzellen 8, die einen elektrischen Pol der Speicherzellen 8 bilden. Die zweiten elektrischen Pole der Speicherzellen 8, welche sich an den oberen Enden derselben befinden, sind über eine elektrische Leitung 10 miteinander verbunden. Diese ist elektrisch isoliert (hier nicht dargestellt) nach außen geführt.
  • Wie bereits oben erwähnt, wird als zweites Trübungsmittel pulverförmiges Magnetit in den Hohlraum 6 eingefüllt. Dieses Magnetit weist eine nadelförmige Kristallstruktur auf. Erfindungsgemäß werden diese nadelförmigen Kristalle beim Einfüllen in den Hohlraum 6 unter Anlegung eines äußeren Magnetfeldes so orientiert, daß die Längsachsen ihrer Nadeln senkrecht zu den Temperaturgradienten ausgerichtet sind.
  • Fig. 2 zeigt einen Horizontalschnitt durch die in Fig.1 dargestellte Hochtemperaturspeicherbatterie 1. Anhand dieser Zeichnung ist deutlich die Orientierung der nadelförmigen Magnetit Kristalle senkrecht zum Verlauf der Temperaturgradienten zu sehen. In diesem Beispiel sind die Trübungsmittel 3, 14 und 5 in einem Mischungsverhältnis 1:1:1 und einer Dichte 2 t 0.75 g/cm3 in den Hohlraum 6 eingefüllt.
  • Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der thermischen Isolierung 1. Diese ist bei dem hier gezeigten Beispiel um ein Rohrleitungssystem 20 angeordnet, innerhalb dessen heiße strömende Medien, wie zum Beispiel Gase transportiert werden. Fig. 3 zeigt nur einen begrenzten Abschnitt dieses Rohrleitungssytems 20. Die thermische Isolierung 1 wird auch hierbei wiederum durch einen gasdicht nach außen verschlossenen Hohlraum 6 gebildet. Die beiden Begrenzungswände des Hohlraumes 6 werden durch zwei Rohre 21 und 22 gebildet, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Insbesondere ist das mit dem kleineren Durchmesser versehene Rohr 21 konzentrisch innerhalb des Rohres 22 angeordnet. Dadurch wird ein gleichmäßiger Zwischenraum zwischen beiden Rohren 21 und 22 geschaffen, der als Hohlraum 6 für die thermische Isolierung 1 dient. An den Enden dieser beiden Rohre 21 und 22 ist der Hohlraum durch metallische Ringscheiben (hier nicht dargestellt) gasdicht verschlossen. Das Innere des Hohlraumes 6 ist wiederum mit drei miteinander vermischten infrarotoptischen Trübungsmitteln 3, 14 und 5 ausgefüllt. Das erste infrarotische Trübungsmittel 3 ist Titanoxid. Als zweites Trübungsmittel 14 wird Eisenoxid, insbesondere Magnetit verwendet. Das dritte infrarotoptische Trübungsmittel 5 besteht beispielsweise aus Zirkoniumoxid. Es kann jedoch auch ein anderes Metalloxid verwendet werden, insbesondere sind auch hierfür die in der Beschreibung zu Fig. 1 genannten Metalloxide geeignet. Bei der Herstellung der thermischen Isolierung werden die nadelförmigen Kristalle des Magnetits auch bei dieser Ausführungsform so ausgerichtet und fixiert, daß sie senkrecht zur Richtung des Temperaturgradienten dauerhaft angeordnet sind. Der gasdicht verschlossene, mit den drei Trübungsmitteln ausgefüllte Hohlraum 6 ist so weit evakuiert, daß er noch einen Restgasdruck von 1 bis 10 mbar aufweist.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die in den Figuren 1 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele, vielmehr umfaßt sie alle thermischen Isolierungen, bei denen mindestens drei infrarotoptische Trübungsmittel als Isoliermaterial in einen evakuierten Hohlraum eingefüllt werden.
  • Leerseite

Claims (17)

  1. Ansprüche 11 Thermische Isolierung mit wenigstens einem verschlossenen Hohlraum, der mit einem pulverförmigen Isoliermaterial ausgefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (6) höchstens einen Restgasdruck von 1 bis 10 mbar aufweist und mit mindestens drei feinkörnigen pulvrigen Isoliermaterialien (3, 4 und 5), die eine hohe Porosität besitzen, vollständig ausgefüllt ist.
  2. 2. Thermische Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (6) mit drei pulverförmigen, miteinander vermischten, infrarotoptischen Trübungsmitteln (3,4 und 5) vollständig ausgefüllt ist.
  3. 3. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste infrarotoptische Trübungsmittel (3) höchsten eine Primärteilchengröße von 0,01 bis 0,03 m besitzt und einen großen Brechungsindex im Infraroten aufweist.
  4. 4. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite infrarotoptische Trübungsmittel (a) einen Primärteilchendurch- messer von 0,2 bis 0,5 m besitzt und einen großen Brechungsindex im Infraroten aufweist.
  5. 5. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis #, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte infrarotoptische Trübungsmittel (5) einen Primärteilchendurchmesser von 1 bis 5 m besitzt und einen großen Brechungsindex im Infraroten aufweist.
  6. 6. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte infrarotoptische Trübungsmittel (5) bei allen Betriebstemperaturen die kleinste Festkörperwärmeleitfähigkeit besitzt.
  7. 7. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den drei infrarotoptischen Trübungsmitteln (3, 4 und 5) ein Zusatz von 50 bis 80 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewiöht des Isoliermaterials, an hochdispersen Kieselsäuren (7A) beigemischt ist.
  8. 8. Thermische Isolierung nach einem der Ansrpüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den infrarotoptischen Trübungsmitteln (3, 11 und 5) zur Erhöhung der Biegefestigkeit Glas- oder Keramikfasern (7B) beigemischt sind.
  9. 9. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß den infrarotoptischen Trübungsmitteln (3, 4 und 5) 5 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Isoliermaterials an Glas- oder Keramikfasern (7B) beigemischt sind.
  10. 10. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Trübungsmittel (4) eine nadelförmigen Kristallstruktur aufweist.
  11. 11. Thermisch Isolierung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der nadelförmigen Kristalle des zweiten Trübungsmittels (#) senkrecht zum Verlauf der Temperaturgradienten angeordnct sind.
  12. 12. Thermisch Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Trübungsmittel ferromagnetisch ist.
  13. 13. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Trübungsmittel (3) Titanoxid ist.
  14. 1#. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Trübungsmittel (#) Magnetit (Fe304) ist.
  15. 15. Thermische Isolierung nach Anspruch 1 bis 1#, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Trübungsmittel (5) Zirkoniumoxid, Thoriumoxid, Tantaloxid, Hafniumoxid, Ceroxid, Yttriumoxid, Uranoxid, Chromoxid oder ein anderes Oxid der Seltenenerdmetalle ist.
  16. 16. Thermische Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden infrarotoptischen Trübungsmittel (3 und #) in Mischungsverhältnissen zwischen 1:2 bis 10:1 Gewichtsanteilen Titanoxid (Ti02) zu Eisenoxid (Fe30#) in den wohlraum (6) eingefüllt sind.
  17. 17. Thermische Isolierung nach einem der Ansrpüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Trübungsmittel (5) in der Konzentration von 0,1 bis 0,3 g/cm3 den beiden ersten Trübungsmitteln (3 und 4) beigemischt ist.
DE19813146017 1981-11-20 1981-11-20 "thermische isolierung" Withdrawn DE3146017A1 (de)

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