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Thermisch isolierte Durchführung bzw. Verbindung für Bereiche grossen Temperatur- und gegebenenfalls Druckunterschiedes
Die Herstellung einer Verbindung zwischen
Bereichen mit grossen Temperatur- und gegebenenfalls Druckunterschieden stösst-sofeme man untragbare Wärme- bzw. Kälteverluste, Mate- rialbeanspruchungen, -veränderungen und sogar -schädigungen vermeiden will-aus verschie- denen Gründen auf erhebliche Schwierigkeiten.
Viele der theoretisch denkbaren und zum Teil auch versuchten konstruktiven Lösungen sind nicht geeignet, erhöhten Anforderungen zu genügen. So verbietet sich z. B. die Verbesserung der thermischen Isolierung durch geradlinige Verlängerung des Wärmeübergangsweges sowie durch Überdimensionierung der Wandstärken aus räumlichen bzw. materialökonomischen Gründen.
Eine weitere denkbare, jedoch ebenfalls keineswegs befriedigende Lösung stellt beispielsweise die Anordnung einer zusätzlichen Heiz- oder Kühlvorrichtung dar, die auf jeden Fall mit einem vermehrten Energie- und konstruktiven Aufwand verbunden ist. Ferner ergeben sich bei den bisher üblichen Ausführungen Schwierigkeiten infolge der mechanischen Spannungen, die durch die grossen Temperaturunterschiede verursacht werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zeichnet sich gegenüber den bekannten Lösungen durch besonders einfachen, raumsparenden, wirkungsvollen und betriebssicheren Aufbau aus.
Die Einrichtung besteht gemäss einer beispielsweisen, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform, die zur Anbringung der Durchführung in einer Trennwand zwischen zwei thermisch voneinander zu isolierenden Bereichen dient-zwi- schen denen auch ein Druckunterschied bestehen kann-, aus einem Rohr 1, welches über konzentrisch angeordnete Mantelrohre 2, die einen gewissen Abstand voneinander haben, mit einem Dichtungsstück 3 verbunden ist. Dieses Dichtungsstück steht seinerseits mit der Trennwand in lösbarer, gegebenenfalls beweglicher, z. B. drehbarer oder in fester Verbindung.
Das Rohr 1 ist mit den Mantelrohren 2 und diese sind untereinander derart verbunden, dass auf engstem Raum und mit geringstem Materialaufwand der Wärme- übergang von dem einen Bereich mit der Temperatur tl in den andern Bereich mit der Temperatur t2 oder umgekert auf ein Minimum herab- gesetzt wird. Demgemäss weist der Längsschnitt der aus dem zentralen Rohr 1 und den dieses Rohr umgebenden Mantelrohren bestehenden Einheit mindestens annähernd Zickzackform auf.
Die thermisch isolierende Wirkung kann noch durch an sich bekannte Massnahmen wie Verspiegelung bzw. Schwärzung der Ummantelungen, Einbringen von Materialien, die entweder strahlende Wärme durch Spiegelung oder die konvektive Wärmeströmung durch Isolation schwächen, erhöht werden. Die Wandstärke soll vorzugsweise möglichst gering gewählt werden, zumal dies infolge der besonders vorteilhaften mechanischen
Festigkeitseigenschaften von Rohren leicht möglich ist.
Bemerkt sei noch, dass die erfindungsgemässe Lösung mit konzentrischen Rohren deswegen besonders günstig ist, weil durch Anordnung einer Vielzahl von dünnwandigen Rohren mit engen dazwischenliegenden Ringspalten die Isolierwirkung sehr gesteigert werden kann. Entsprechendes gilt bezüglich der Länge der Rohre, die unter Berücksichtigung der jeweils gegebenen Möglichkeiten angemessen gross gewählt werden kann. Ferner können die Wände der Ummantelungen aus mechanischen oder thermischen Gründen wellenlinienförmig gestaltet sein. Die konzentrische Ummantelung der Rohre in Verbindung mit ihrer Konstruktionslänge ergibt die weitere wichtige Eigenschaft einer gewissen radialen Nachgiebigkeit, so dass auftretende Wärmespannungen aufgenommen oder ausgeglichen werden können.
Zur Veranschaulichung der Wirkung der erfindungsgemässen Konstruktion sei angeführt, dass sich flüssige Luft (etwa 0, 5 Liter), die sich in einem Behälter befand, der in einem Raum verminderten Druckes untergebracht und mit der erfindungsgemässen Einrichtung versehen war, viele Stunden lang hielt, obwohl der Flüssigkeitsspiegel anfänglich in die Durchführung hineinreichte und in diesem Fall nur zwei Rohrmäntel von je etwa 8 cm verwendet wurden. Zum Vergleich hiezu sei erwähnt, dass unter sonst gleichen Bedingungen, jedoch ohne Verwendung der erfindungsgemässen Durchführung, die Haltezeit der flüssigen Luft um ein Vielfaches geringer war, wobei ausserdem Störungen am verwendeten Dichtungsmaterial auftraten.
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Es ist klar, dass an der beschriebenen Einrichtung verschiedene Abänderungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So sind beispielsweise die Zahl der verwendeten Ummantelungen, ihre Längen und Längenverhältnisse, ihre Lage relativ zueinander und zur Trennwand im Rahmen der Erfordernisse des Einzelfalles freibleiben. Desgleichen sind andere als die in der Zeichnung dargestellten Formen und andere als die in der Beschreibung erwähnten wellenlinienartigen Längsschnittformen der Ummantelungswandlungen möglich. Das gleiche gilt hinsichtlich des verwendeten Materials, wobei man natürlich trachten wird, die Isolierwirkung durch entsprechende Materialwahl zu verbessern.
Das in der Zeichnung mit 1 bezeichnete und als Rohr dargestellte Durchführungsstück kann auch ein massiver Stab z. B. nach Art eines Kühlfingers oder aber ein Heizleiter od. dgl. sein.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Thermisch isolierte Durchführung bzw.
Verbindung für Bereiche grossen Temperatur- und gegebenenfalls Druckunterschiedes, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Durchführungs-, Verbindungs- bzw. Einführungskörper besteht, welcher in einem gewissen Abstand von mindestens einer mit ihm verbundenen Ummantelung umgeben ist, wobei die Verbindung der Ummantelungen untereinander und mit dem Durchführungskörper usw. derart ist, dass der Längsschnitt durch die Ummantelungen mindestens annähernd Zickzackform aufweist.
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Thermally insulated bushing or connection for areas with large temperature and possibly pressure differences
Establishing a connection between
Areas with large temperature and possibly pressure differences, if one wants to avoid intolerable heat or cold losses, material stresses, changes and even damage, for various reasons encounter considerable difficulties.
Many of the theoretically conceivable and, in some cases, attempted design solutions are not suitable for meeting increased requirements. So z. B. the improvement of the thermal insulation by extending the heat transfer path in a straight line and by overdimensioning the wall thicknesses for reasons of space and material economy.
Another conceivable, but also by no means satisfactory, solution is, for example, the arrangement of an additional heating or cooling device, which in any case is associated with increased energy and structural expenditure. Furthermore, difficulties arise in the designs customary up to now due to the mechanical stresses caused by the large temperature differences.
The device according to the invention is distinguished from the known solutions by a particularly simple, space-saving, effective and operationally reliable structure.
According to an exemplary embodiment shown in the drawing, which is used to attach the leadthrough in a partition between two areas to be thermally insulated from one another - between which there can also be a pressure difference - the device consists of a pipe 1, which is arranged over concentrically Casing pipes 2, which are at a certain distance from one another, are connected to a sealing piece 3. This sealing piece is in turn with the partition in detachable, possibly movable, z. B. rotatable or fixed connection.
The pipe 1 is connected to the casing pipes 2 and these are connected to one another in such a way that the heat transfer from one area with the temperature t1 to the other area with the temperature t2 or reversed is reduced to a minimum in a very small space and with the least amount of material. is set. Accordingly, the longitudinal section of the unit consisting of the central tube 1 and the casing tubes surrounding this tube has an at least approximately zigzag shape.
The thermally insulating effect can be increased by measures known per se, such as mirroring or blackening the sheaths, introducing materials that either weaken radiant heat through reflection or the convective heat flow through insulation. The wall thickness should preferably be selected to be as small as possible, especially since this is due to the particularly advantageous mechanical
Strength properties of pipes is easily possible.
It should also be noted that the solution according to the invention with concentric tubes is particularly favorable because the insulating effect can be greatly increased by arranging a large number of thin-walled tubes with narrow annular gaps between them. The same applies to the length of the tubes, which can be selected to be appropriately large, taking into account the possibilities available in each case. Furthermore, for mechanical or thermal reasons, the walls of the casings can be designed to be wavy lines. The concentric sheathing of the tubes in connection with their construction length results in the further important property of a certain radial flexibility, so that occurring thermal stresses can be absorbed or compensated.
To illustrate the effect of the construction according to the invention, it should be noted that liquid air (about 0.5 liters), which was located in a container which was accommodated in a room of reduced pressure and provided with the device according to the invention, held for many hours, although the liquid level initially reached into the bushing and in this case only two pipe jackets of about 8 cm each were used. For comparison, it should be mentioned that under otherwise identical conditions, but without using the implementation according to the invention, the holding time of the liquid air was many times shorter, and there were also disturbances in the sealing material used.
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It is clear that various modifications can be made to the device described without departing from the inventive concept. For example, the number of casings used, their lengths and length ratios, their position relative to one another and to the partition wall are left free within the framework of the requirements of the individual case. Likewise, shapes other than those shown in the drawing and shapes other than those mentioned in the description wave-like longitudinal section shapes of the casing walls are possible. The same applies to the material used, although efforts will of course be made to improve the insulating effect by choosing the appropriate material.
The designated in the drawing with 1 and shown as a tube bushing can also be a solid rod z. B. in the manner of a cold finger or a heating conductor or the like. Be.
PATENT CLAIMS: 1. Thermally insulated bushing or
Connection for areas of large temperature and possibly pressure differences, characterized in that it consists of a bushing, connecting or introductory body which is surrounded at a certain distance by at least one jacket connected to it, the connection of the jackets to one another and to the bushing body etc. is such that the longitudinal section through the sheaths has at least approximately a zigzag shape.