具有结合绝热衬垫及微球体的增强隔热件的容器以及这种容器的制造方法与流程

1.本技术涉及一种具有结合绝热衬垫和微球体的增强绝缘件的容器以及制造这种容器的制造方法。


背景技术：

2.根据图1中示出的实施例，构造为在制冷温度下储存产品的容器10从内部int到外部ext包括内部屏障12、mli(英语中多层隔热件的简称)类型的多层隔热件14以及外部屏障16。根据一种构造，内部屏障12和外部屏障16是刚性的。在内部屏障12和外部屏障16之间产生约10-7
至10-11
巴的真空。这种构造允许获得在绝热方面的优异性能。然而，在内部和外部屏障12、16之间的真空意外损失的情况下，这些性能会大大劣化。
3.根据文献us 6,858,280中描述的实施例，绝热衬垫包括包含玻璃微球体的柔性包封罩，在玻璃微球体中产生真空。根据应用，这种绝热衬垫可用于通过将其插入两个屏障之间来对管道或容器进行隔热。
4.然而，如前所述，在绝热衬垫中的真空意外损失的情况下，绝热方面的性能会大大劣化。


技术实现要素：

5.本发明旨在弥补现有技术的全部或部分缺陷。
6.为此，本发明涉及一种容器，其包括将内部区域和外部区域分开的壁，该壁包括密封内部屏障、密封外部屏障、位于内部屏障和外部屏障之间的中间空间(即，中间容积)以及至少一个隔热层，该至少一个隔热层定位在所述中间空间中并且包括至少一个绝热衬垫，所述绝热衬垫包括包含至少一种材料并且具有高真空度的包封罩。
7.根据本发明，中间空间包含位于绝热衬垫的外部的微球体并且具有高真空度(高的真空水平)。
8.在中间空间中出现真空损失的情况下，该解决方案也允许在绝热方面保持令人满意的性能。
9.根据另一特征，微球体分布在绝热衬垫周围以包绕绝热衬垫。
10.根据另一特征，壁至少包括第一和第二隔热层，这些隔热层各自具有并置且由空隙分开的多个绝热衬垫，第一隔热层的空隙相对于第二隔热层的空隙偏移。
11.根据另一特征，内部屏障和外部屏障中的至少一个屏障是刚性的。
12.根据实施方式，内部屏障是刚性的并且外部屏障由柔性材料制成。
13.根据另一实施方式，外部屏障是刚性的并且内部屏障由柔性材料制成。
14.根据另一特征，容器包括至少一个刚性联接系统，其连接到刚性外部屏障。
15.根据另一特征，每个绝热衬垫的包封罩均包含微球体。
16.根据另一特征，壁包括密封中间屏障，其定位于内部屏障和外部屏障之间、将中间
空间分成位于中间屏障和内部屏障之间的第一区域以及位于中间屏障和外部屏障之间的第二区域。
17.根据另一特征，中间屏障包括同一隔热层的以密封方式彼此连接的绝热衬垫。
18.根据另一特征，至少一个第一绝热衬垫包括至少一个延伸部，该至少一个延伸部具有重叠区域、覆盖第二绝热衬垫、以密封方式连接到该第二绝热衬垫。
19.根据另一特征，壁包括通向第一区域的至少一个管道，所述管道穿过第二区域和外部屏障。
20.根据另一特征，中间屏障包括至少一个孔口，其被构造成连通第一和第二区域，所述孔口配备有止回阀，该止回阀被构造成允许抽取存在于第一区域中的气体，同时禁止从第二区域朝第一区域的所有气体流。
21.本发明还涉及一种用于制造根据前述特征中的任何一项所述的容器的制造方法。该方法包括将绝热衬垫抵靠刚性内部或外部屏障定位以形成至少一个隔热层的定位步骤、放置另一内部或外部屏障以界定其中定位有绝热衬垫的中间空间的放置步骤、用微球体填充中间空间的填充步骤以及将中间空间抽吸至真空的抽吸步骤。
22.根据另一特征，在定位步骤时，绝热衬垫连接到刚性内部或外部屏障。
附图说明
23.其他特征和优点将从本发明的以下仅以示例方式给出的关于附图的进行描述中显现，其中：
[0024]-图1是描绘现有技术的实施例的容器的部分截面图，
[0025]-图2是描绘本发明第一实施例的容器的截面图，
[0026]-图3是描绘本发明第二实施例的容器的截面图，
[0027]-图4是描绘本发明实施例的容器的壁的示意性截面图，
[0028]-图5是描绘本发明实施例的容器的壁的示意性截面图，
[0029]-图6是描绘本发明实施例的容器的壁的示意性截面图，
[0030]-图7是描绘本发明的实施例的容器的制造方法的从(a)到(f)的不同步骤的示意表示，
[0031]-图8是描绘本发明的实施例的两个绝热衬垫的示意性截面图，
[0032]-图9是结合有图8中可见的绝热衬垫的容器的壁的示意截面图，
[0033]-图10表示说明本发明的不同实施例的绝热衬垫的顶视图，
[0034]-图11是描绘本发明的实施例的两个绝热衬垫的示意性截面图，以及
[0035]-图12是描绘本发明的实施例的两个绝热衬垫的示意性截面图。
具体实施方式
[0036]
在图2和3中，容器20包括将内部区域zi和外部区域ze分开的壁22。
[0037]
根据应用，该容器20被构造为在致冷温度下储存产品，例如在约-250℃的温度下储存液态氢。依靠氢气运行的飞行器可以包括至少一个这种容器20。
[0038]
根据一种构造，容器20具有球形形状。
[0039]
当然，本发明既不限于这种应用也不限于容器20的这种形状。
[0040]
根据实施例，壁22包括密封内部屏障24，其具有朝向内部区域zi定向的第一面f24以及与第一面f24相反的第二面f24'；密封外部屏障26，其围绕第一内部屏障24、具有朝向外部区域ze的第一面f26以及与第一面f26相反的第二面f26'；位于密封内部屏障24和密封外部屏障26之间的中间空间28；以及位于内部屏障24和外部屏障26之间定位于中间空间28中的至少一个隔热层30。
[0041]
例如，如图2所示，每个隔热层30均包括至少一个绝热衬垫32，该至少一个绝热衬垫包括包含第一微球体36并具有高真空度的包封罩34。
[0042]
高真空度是指包含在包封罩34中的气氛具有小于10-2
巴，优选地小于10-3
巴的压力。
[0043]
微球体是指呈大体球形且中空形状、具有薄壁且具有平均小于1mm、优选地平均大于1μm的直径的元件。
[0044]
根据一种构造，每个隔热层30均包括并置的多个绝热衬垫32。
[0045]
根据图4和图5中示出的实施例，壁22包括单个绝缘层30，该单个绝缘层30包括并置的多个绝热衬垫32。
[0046]
根据图2、3、6中可见的其他实施例，壁22包括彼此上下叠置的多个隔热层30、30'，该多个隔热层包括并置和上下叠置的多个绝热衬垫32。
[0047]
根据实施例，包封罩34包括至少一种合成材料膜，例如聚乙烯(pe)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)或聚酰胺(pa)膜。包封罩34可以包括位于金属表面(例如铝合金)上的涂覆部或膜。
[0048]
根据实施例，第一微球体36的直径介于0.1和500μm之间。这些第一微球体36由具有弱导热率的材料制成。例如，第一微球体36是以商品名“glass bubbles”销售的微球体。
[0049]
在用第一微球体36填充每个包封罩34之后，移除包封罩34中存在的空气以便在包封罩34的内部获得高真空度。
[0050]
当然，本发明不限于绝热衬垫32的该实施例。因此，第一微球体36可以由具有弱导热率的任何其他材料代替。因此，绝热衬垫32可以是vip型(英文真空隔热面板的简称)或mip型(英文多层隔热面板的简称)。无论何种实施例，每个绝热衬垫32都包括包含至少一种材料并具有高真空度的包封罩34。
[0051]
每个绝热衬垫32均包括朝向内部屏障24定向的第一面32.1、与第一面32.1相反且朝向外部屏障26定向的第二面32.2以及连接第一面32.1和第二面32.2的至少一个侧面32.3。根据一种构造，第一面32.1和第二面32.2具有相同的轮廓，其可以是如图10的部分(a)所示的正方形或矩形、如图10的部分(b)所示的三角形、如图10的部分(c)所示的六边形。当然，本发明不限于对于绝热衬垫32的第一面32.1和第二面32.2的轮廓的这些形状。根据一种设置，隔热层30、30'的绝热衬垫32都具有相同的轮廓，该轮廓尤其根据隔热层30、30'的几何形状进行选择以优化其覆盖。
[0052]
根据实施例，绝热衬垫32的侧面32.3是平坦的并且基本上垂直于第一面32.1和第二面32.2。当然，本发明不限于该几何形状。
[0053]
根据图11中示出的实施例，第一绝热衬垫32在第一侧面32.3处包括凹部52，该凹部52定位于连接第一侧面32.3和第一面32.1的接合区域处，并且在与第一侧面32.3相反的第二边缘32.3'处包括位于第一面32.1的伸长部中的延伸部53，该延伸部被构造为能够容
纳在第二绝热衬垫32'的凹部52'中。
[0054]
根据图12中示出的实施例，侧面32.3可以是倾斜的。
[0055]
图11和12中示出的实施例允许在径向方向(基本上垂直于内部屏障24和外部屏障26)上获得更好覆盖。对于侧面32.3，可以shex其他形状和几何形状。
[0056]
根据图2和图3所示的实施例，内部屏障24和外部屏障26之间的中间空间(容积)28包括绝热衬垫32的并置的两个隔热层30、30'。当然，本发明不限于该层数。因此，可以根据期望的绝热性能提供绝热衬垫32的更多并置层数。
[0057]
对于每个隔热层30、30'，绝热衬垫32被并置以使得其侧面抵靠彼此而定位，或者稍微间隔开并且使得在绝热衬垫32之间仅保留小空隙38。
[0058]
根据本发明的特征，内部屏障24和外部屏障26之间的中间空间28在绝热衬垫32外部填充有第二微球体40。作为补充，中间空间28具有高真空度。
[0059]
根据一种构造，第二微球体40围绕绝热衬垫32分布以包绕这些绝热衬垫。
[0060]
根据实施例，包含在绝热衬垫32的包封罩34外部的中间空间28中的第二微球体40与包含在包封罩34中的那些相同。
[0061]
绝热衬垫32占据中间层空间28的至少25％，第二微球体40补充中间空间28的剩余部分。
[0062]
根据实施例，中间空间28的大部分被绝热衬垫32占据，第二微球体40补充中间空间28的剩余部分。中间空间28的大部分是指中间空间28的至少70％被绝热衬垫32占据，第二微球体40占据中间空间28的剩余部分。
[0063]
因此，绝热衬垫32确保了壁22的主要隔热特性。
[0064]
根据本发明，在外部屏障26发生泄漏的情况下，只要绝热衬垫32没有受到冲击且完全保证绝热功能，则中间空间28处的真空损失几乎不影响壁22的隔热性能。即使在真空损失的情况下，存在于绝热衬垫32外部的中间空间28中的第二微球体40在环境压力下也具有比现有技术的多层隔热件更强的隔热性能。
[0065]
此外，即使绝热衬垫32的包封罩34不再密封，该绝热衬垫32的隔热性能也不会受到影响，这是由于其定位于经受真空的中间空间28中。
[0066]
从一层到另一层，绝热衬垫32设置成使得第一隔热层30的间隙38相对于第二隔热层30'的间隙38偏移。提供多个隔热层30的事实允许减小每层的绝热衬垫32的厚度。将隔热衬垫32彼此偏移的事实允许在中间空间28中的真空损失的情况下获得有效隔热。
[0067]
绝热衬垫32的厚度以及层数根据壁22所寻求的热特征来确定。
[0068]
内部屏障24和外部屏障26中的至少一个第一屏障是刚性的并且构造成当在其第一面f24/f24'和第二面f26/f26'之间出现大的压力梯度(大于10巴)时不变形。
[0069]
根据图2中可见的构造，内部屏障24是刚性的并且外部屏障26由柔性材料制成。
[0070]
根据图3中可见的第二构造，外部屏障26是刚性的并且内部屏障24由柔性材料制成。根据该构造，所有绝热衬垫32都处于压缩状态。微球体和内部压力使得将柔性内部屏障24保持在适当位置。
[0071]
根据另一构造，内部屏障24和外部屏障26是刚性的。
[0072]
内部和/或外部屏障24、26可以是金属的、或者由复合材料或任何其他材料制成。
[0073]
可以设想用于实现内部屏障24和外部屏障26的许多实施方式。例如，内部屏障24
或外部屏障26可以由因瓦合金(invar)、聚乙烯(pe)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰胺(pa)或其他材料制成。
[0074]
当容器20被配置为储存氢气时，内部屏障24由与氢气相兼容的材料制成。
[0075]
内部屏障24和外部屏障26中的至少一个屏障由柔性材料制成的事实有利于在中间空间28中抽吸至真空。与现有技术的多层隔热件相反，尽管第二微球体40由于设置成真空而受到压缩，但第二微球体40不会显著失去其隔热特性。
[0076]
容器20包括至少一个刚性联接系统42，其连接到刚性的内部屏障24或外部屏障26。提供每个联接系统42所连接至的刚性外部屏障26的事实允许防止联接系统穿过壁22并且热量不会沿朝储存在容器20中的产品的方向进行渗透。
[0077]
根据图7所示的实施例，容器的制造方法包括将绝热衬垫32定位在刚性内部屏障24上的定位步骤，如图7的部分(a)所示，绝热衬垫32连接到内部屏障24并且可选地通过联接元件44(例如钩环带)彼此连接。如图7的部分(b)所示，绝热衬垫32并置和上下叠置以形成不同的隔热层30。然后该方法包括将外部屏障26放置在最后的隔热层30'上的放置步骤，如部分(c)所示；通过加热或通过注射惰性气体对中间空间28进行除湿的除湿步骤，如部分(d)所示；用第二微球体40填充中间空间28的填充步骤，如在部分(e)中所示；以及最后将中间空间28抽吸至真空的抽吸步骤(例如用泵46)以获得期望真空度。
[0078]
如果内部屏障24是柔性的且外部屏障26是刚性的，则该方法包括通过将绝热衬垫32连接到外部屏障26而将绝热衬垫32抵靠外部屏障26进行定位的定位步骤以形成至少一层隔热层30；放置内部屏障24的放置步骤以限定其中放置绝热衬垫32的中间空间；对中间空间28进行除湿的除湿步骤；用微球体40填充中间空间的填充步骤；然后是将中间空间28抽吸至真空的抽吸步骤。
[0079]
无论实施例如何，绝热衬垫32均抵靠刚性内部屏障24或外部屏障26定位，然后将内部屏障24或外部屏障26中的另一个放置在适当位置以限定绝热衬垫32所定位于其中的中间空间28。
[0080]
由于仍待用第二微球体40填充的减小的空间，填充步骤被简化并且需要小空间的第二微球体40。由于该减小的空间，除湿和抽吸步骤也被简化。
[0081]
根据图9中示出的实施例，容器的壁22包括密封中间屏障48，其定位在内部屏障24和外部屏障26之间，与内部和外部屏障分开，从而将位于内部屏障24和外部屏障24之间在中间空间28分成位于中间屏障48和内部屏障24之间的第一区域z1和位于中间屏障48和外部屏障26之间的第二区域z2。根据一种构造，中间屏障48包括同一层30中以密封方式彼此连接的绝热衬垫32以形成中间屏障48。
[0082]
根据操作模式，为了连接绝热衬垫，绝热衬垫32被热焊接。当然，本发明不限于将绝热衬垫32彼此连接的这种技术。
[0083]
根据图8所示的构造，至少一个第一绝热衬垫32包括至少一个延伸部50(例如呈翼部形状)，其包括覆盖第二绝热衬垫32'的重叠区域50.1，所述重叠区50.1与第二绝热衬垫32’以密封的方式连接。
[0084]
根据一种设置，延伸部50位于绝热衬垫32的第二面32.2的伸长部中。当然，本发明不限于延伸部50的这种设置，该延伸部50可以定位在绝热衬垫32的第一面32.1的伸长部中。
[0085]
当然，本发明不限于对于中间屏障48的该实施例。因此，中间屏障可以与绝热衬垫32不同。由于中间屏障48，在内部屏障24或外部屏障26处发生泄露的情况下，只有与该内部屏障24或外部屏障26相邻的第一或第二区域z1、z2被重新加压。另一个区域保持高真空度。
[0086]
根据实施例，壁22包括至少一个管道54，其是固定的或可拆卸的，通向第一区域z1，穿过第二区域z2和外部屏障26以使第一区域z1与外部区域ze连通。该管道54可用于将第一区域z1置于真空下并用微球体40填充第一区域。
[0087]
作为变型或者补充，中间屏障48包括至少一个孔口56，其被构造成连通第一和第二区域z1、z2。该孔口56可用于将第一区域z1置于真空并用微球体40填充该第一区域。根据一种构造，每个孔口56配备有止回阀58，该止回阀58被构造为允许抽吸存在于第一区域z1中的气体，同时禁止从第二区域z2朝向第一区域z1的气体流，特别是在第二区域z2意外再加压的情况下。