ВАКУУМНЫЙ СОСУД
VACUUM VESSEL

Область техники
Варианты реализации настоящего изобретения относятся к вакуумным сосудам, в частности, варианты реализации настоящего изобретения относятся к изолирующим устройствам и высокоизолирующим системам, содержащим вакуумные сосуды.
Уровень техники
Вакуумные сосуды имеют изоляционные свойства по меньшей мере частично благодаря полости с объемом, который может быть вакуумирован до состояния вакуума и который может поддерживаться в состоянии вакуума (например, состоянии частичного вакуума) ниже давления среды, окружающей вакуумный сосуд. Вакуумные сосуды могут использоваться в различных областях применения. Например, вакуумные сосуды могут использоваться в термосе, кулере, изотермической кружке, термоизолированном ланч-боксе, термоизолированном электрочайнике, холодильнике или морозильной камере помимо других случаев применения. В некоторых случаях применения в полости вакуумного сосуда может быть размещен термоизолирующий материал для обеспечения теплоизоляции, помимо других свойств. В таких случаях применения полость и термоизолирующий материал, расположенный в ней, могут быть вакуумированы до состояния вакуума.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 в качестве примера варианта реализации показан вид в разрезе вакуумного сосуда согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 в качестве примера варианта реализации показан частичный вид в разрезе вакуумного сосуда согласно настоящему изобретению.
На фиг. 3 в качестве примера варианта реализации показан вид сбоку на вариант реализации границы раздела, подходящей для вакуумных сосудов согласно настоящему изобретению.
На фиг. 4 в качестве примера варианта реализации показан вид сбоку на вариант реализации границы раздела, подходящей для вакуумных сосудов согласно настоящему изобретению.
На фиг. 5 в качестве примера варианта реализации показан вид сбоку на вариант реализации границы раздела, подходящей для вакуумных сосудов согласно настоящему изобретению.
На фиг. 6 в качестве примера варианта реализации показан вид сбоку на вариант реализации границы раздела, подходящей для вакуумных сосудов согласно настоящему изобретению.
Раскрытие сущности изобретения
В настоящем изобретении предложены вакуумные сосуды, содержащие: оболочку, содержащую непрерывный поверхностный слой с зацепляющей частью оболочки; вкладыш, содержащий непрерывный поверхностный слой с зацепляющей частью вкладыша, причем зацепляющая часть вкладыша и зацепляющая часть оболочки прикрепляют оболочку к вкладышу; панель, связанную с непрерывным поверхностным слоем оболочки для формирования полости, образованной панелью и непрерывными поверхностными слоями взаимно скрепленных оболочки и вкладыша; и первый уплотнительный слой и второй уплотнительный слой, расположенные вдоль границы раздела между непрерывным поверхностным слоем оболочки и непрерывным поверхностным слоем вкладыша, причем по меньшей мере первый уплотнительный слой непрерывно расположен вдоль границы раздела между зацепляющей частью оболочки и зацепляющей частью вкладыша для обеспечения возможности поддержания в полости частичного вакуума относительно давления окружающей среды за пределами полости.
В настоящем изобретении предложено изолирующее устройство, содержащее: вакуумный сосуд, содержащий: оболочку, содержащую непрерывный поверхностный слой с зацепляющей частью оболочки, имеющей выемку и/или выступ; вкладыш, содержащий непрерывный поверхностный слой с зацепляющей частью вкладыша, имеющей выемку и/или выступ, прикрепляемый к выемке и/или выступу зацепляющей части оболочки, так что зацепляющая часть оболочки и зацепляющая часть вкладыша вместе образуют выемку и выступ, который проходит по меньшей мере в часть выемки для прикрепления оболочки к вкладышу; область, образованную непрерывным поверхностным слоем вкладыша и дверцей изолирующего устройства; панель, связанную с непрерывным поверхностным слоем оболочки, для формирования полости, образованной панелью и непрерывными поверхностными слоями прикрепленных друг к другу оболочки и вкладыша; и вакуумное уплотнение, содержащее первый уплотнительный слой и второй уплотнительный слой, расположенные вдоль границы раздела между непрерывным поверхностным слоем оболочки и непрерывным поверхностным слоем вкладыша, для вакуумного уплотнения полости, причем первый уплотнительный слой непрерывно расположен вдоль границы прикрепления зацепляющей части оболочки к зацепляющей части вкладыша для обеспечения возможности поддержания в полости частичного вакуума относительно пространства за пределами полости.
В настоящем изобретении предложен высоковакуумный сосуд, содержащий: оболочку, содержащую непрерывный поверхностный слой с зацепляющей частью оболочки, имеющей выемку и/или выступ; вкладыш, содержащий непрерывный поверхностный слой с зацепляющей частью вкладыша, имеющей выемку и/или выступ, прикрепляемый к выемке и/или выступу зацепляющей части оболочки, так что зацепляющая часть вкладыша и зацепляющая часть оболочки обеспечивают прикрепление оболочки к вкладышу; панель, связанную с непрерывным поверхностным слоем оболочки для формирования полости, образованной панелью и непрерывными поверхностными слоями взаимно скрепленных оболочки и вкладыша; вакуумированный термоизолирующий материал, расположенный в указанной полости; часть охлаждающей системы, содержащую испаритель, расположенную в указанной полости, и другую часть охлаждающей системы, расположенную за пределами указанной полости; и первый уплотнительный слой и второй уплотнительный слой, расположенные вдоль границы раздела между непрерывным поверхностным слоем оболочки и непрерывным поверхностным слоем вкладыша, причем по меньшей мере первый уплотнительный слой непрерывно расположен вдоль границы раздела между выемкой и/или выступом зацепляющей части оболочки и выемкой и/или выступом зацепляющей части вкладыша для поддержания в полости частичного вакуума относительно пространства вне полости таким образом, что полость имеет отношение ∆P/∆T, которое меньше или равно 0,00000015 миллибар/сек, где ∆P - разность между первым давлением в полости и вторым давлением в полости, и ∆T - разность между временем измерения первого давления и последующим временем измерения второго давления; и охлаждающую систему, причем часть указанной охлаждающей системы, содержащая испаритель, расположена в указанной полости, и другая часть охлаждающей системы расположена за пределами указанной полости.
Приведенное выше раскрытие сущности настоящего изобретения не предназначено для описания каждого раскрытого варианта реализации или каждого варианта осуществления настоящего изобретения. Описание в настоящей заявке приведено исключительно с целью иллюстрации и не является ограничением. Объем охраны различных вариантов реализации настоящего изобретения также включает в себя другие случаи применения и/или компоненты, что станет очевидным для специалистов в данной области техники после рассмотрения приведенного описания. Описание, которое следует ниже, конкретизирует иллюстративные варианты реализации. В различных местах по всей заявке руководство обеспечено посредством списка примеров, которые могут быть использованы в различных комбинациях. В каждом случае указанный список служит только в качестве типичной группы и не должен интерпретироваться как исключительный список.
Осуществление изобретения
В настоящей заявке описаны вакуумные сосуды, изолирующие устройства, высокоизолирующие системы и способы их изготовления. Вакуумный сосуд относится к сосуду, имеющему изолирующие характеристики по меньшей мере частично благодаря полости (т.е. вакуумируемой полости) с объемом, из которого воздух может быть откачан до состояния вакуума (например, состояния частичного вакуума) с давлением ниже давления окружающей среды вокруг вакуумного сосуда. Вакуумные сосуды могут использоваться в различных областях применения. Например, вакуумный сосуд может содержаться в изолирующем устройстве и/или высокоизолирующей системе, такой как термос, кулер, изотермическая кружка, термоизолированный ланч-бокс, термоизолированный электрочайник, холодильник или морозильная камера, помимо прочих случаев применения. В некоторых случаях применения, включая использование в высокоизолирующих системах, в полости вакуумного сосуда может быть размещен термоизолирующий материал для обеспечения тепловой изоляции помимо других свойств. В таком случае применения полость и термоизолирующий материал, расположенный в ней, могут быть вакуумированы до состояния вакуума.
2
Используемый в настоящей заявке термин "изолирующее устройство" относится к устройству, содержащему помимо прочего вакуумный сосуд с термоизолирующим материалом, расположенным в полости вакуумного устройства, как описано в настоящей заявке. Используемый в настоящей заявке термин "высокоизолирующая система" относится к системе, содержащей помимо прочего вакуумный сосуд с вакуумированным термоизолирующим материалом, расположенным в полости вакуумного устройства, так что полость имеет отношение ∆P/∆T, которое меньше или равно 0,00000015 миллибар/сек, где: ∆P равно разности между первым давлением в полости и вторым давлением в полости; ∆T равно разности между временем измерения первого давления и последующим временем измерения второго давления, помимо других характеристик. Например, высокоизолирующая система имеет желательное термоизоляционное качество, например, коэффициент сопротивления теплопередаче (R-значение), составляющий по меньшей мере 15 м*Кельвин/Вт, если по меньшей мере частично полость имеет отношение ∆P/∆T, которое меньше или равно 0,00000015 миллибар/сек, и/или термоизолирующий материал расположен в полости, помимо других факторов.
Другие подходы к вакуумированию сосудов могут быть основаны на соединительном элементе (элементах), таком как металлический (например, стальной) соединительный элемент (элементы), в дополнение к другим компонентам вакуумных сосудов, таким как стенки, которые образуют по меньшей мере часть вакуумного сосуда, и/или могут быть основаны на одиночном уплотнении, предназначенном для формирования и/или уплотнения вакуумной полости. Кроме того, некоторые вакуумные сосуды могут не включать в себя теплообменник, например такие, которые включают в охлаждающую систему и/или систему нагрева, по меньшей мере частично расположенную в вакуумной полости вакуумного сосуда. Вакуумные сосуды, в которых используется такой соединительный элемент (элементы), одиночный уплотнительный слой и/или по меньшей мере без части охлаждающей и/или нагревательной системы, расположенной в вакуумной полости сосуда, могут привести к получению вакуумных сосудов, являющихся неэффективными (например, не способными достигнуть и/или поддерживать необходимое вакуумное состояние) и/или дорогостоящими (например, трудноизготовляемыми) помимо прочих затруднений.
В некоторых случаях для откачивания газа и/или жидкости из полости с термоизолирующим материалом (например, пеной), расположенным в полости, может быть использован вакуумный насос для повышения теплоизолирующих свойств термоизолирующего материала. Например, охлаждение с вакуумной изоляцией может быть осуществлено путем изготовления холодильника, содержащего охлаждаемый шкаф, который имеет герметичную запечатанную изолированную полость, и заполнения указанной полости пористым материалом (например, для поддержки стенок, противостоящих атмосферному давлению после откачивания воздуха из изолирующего пространства). В данном случае может потребоваться вакуумный насос для периодического повторного откачивания из указанной изоляционной полости проникающих в нее воздуха и/или водяного пара. Например, как описано в EP-A-587546, использование холодильника с вакуумным насосом может привести к почти непрерывной работе вакуумного насоса, что может привести к нежелательному увеличению потребления электроэнергии холодильником.
Альтернатива таким подходам состоит в удалении вакуумного насоса из холодильника для уменьшения общего энергопотребления холодильника. Например, в полости может поддерживаться пониженное давление в течение ожидаемого срока службы холодильника. Вакуумные характеристики полости зависят от двух аспектов: характеристики уплотнения полости и соответствующей проницаемости для газа и/или жидкости материалов, содержащихся в полости, когда она запечатана уплотнением (например, материалов наружной стенки и/или внутренней стенки вакуумной системы). Использование почти непроницаемых материалов в качестве компонентов полости может облегчить поддержание пониженного давления в полости. Однако даже с использованием почти непроницаемых материалов вакуумные системы могут страдать проникновением газов через уплотнение между материалами, содержащими полость. Например, скорость передачи водяного пара через уплотнение может быть примерно в 50 раз больше, чем скорость передачи водяного пара через материалы (например, барьерные пленки), содержащие полость. Кроме того, типичные уплотняющие слоистые материалы отличаются небольшим сопротивлением диффузии кислорода. Таким образом, срок службы соответствующей вакуумной теплоизоляционной панели (Vacuum Insulation Panel - VIP) холодильника или подобного вакуумного сосуда, содержащего полость под вакуумом, может быть нежелательно коротким.
Напротив, варианты реализации настоящего изобретения относятся к вакуумным сосудам, в частности, изолирующим устройствам и высокоизолирующим системам, содержащим вакуумные сосуды. Согласно одному варианту реализации вакуумный сосуд может содержать оболочку, содержащую непрерывный поверхностный слой с зацепляющей частью оболочки, вкладыш, содержащий непрерывный поверхностный слой с зацепляющей частью вкладыша, при этом зацепляющая часть вкладыша и зацепляющая часть оболочки прикрепляют оболочку к вкладышу и содержат первый уплотнительный слой и второй уплотнительный слой, расположенные вдоль границы раздела между непрерывным поверхностным слоем оболочки и непрерывным поверхностным слоем вкладыша. Предпочтительно вакуумные сосуды, как подробно описано в настоящей заявке, не основаны на таком соединительном элементе (элементах) в дополнение к компонентам вакуумного сосуда (например, оболочке и вкладышу) и предпочтительно содержат первый уплотнительный слой и второй уплотнительный слой, проходящие вдоль границы раздела между непрерывным поверхностным слоем оболочки и непрерывным поверхностным слоем вкладыша. В приведенных в качестве примера вариантах реализации предложен способ запечатывания (например, прикрепления выемки и выступа для взаимного соединения оболочки и вкладыша, содержащих выемку и выступ) для уплотнения вакуумного сосуда независимо от конкретного типа материала (материалов) оболочки и вкладыша. Дополнительные преимущества могут быть реализованы путем использования вакуумных сосудов, содержащих охлаждающие системы и/или нагревательные системы, причем по меньшей мере часть охлаждающих систем и/или нагревательных систем, содержащих теплообменник (например, испаритель), расположена в полости вакуумного сосуда для облегчения поддерживания необходимого вакуумного состояния, помимо других преимуществ.
На фиг. 1 показан перспективный вид примера вакуумного сосуда 100 согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 1, вакуумный сосуд 100 может содержать оболочку 102 и вкладыш 104. Оболочка 102 и вкладыш 104 выполнены из металла, пластика или другого подходящего газонепроницаемого материала или комбинации материалов, содержащих газонепроницаемый материал. Согласно различным вариантам реализации оболочка 102 может быть выполнена из металла, такого как сталь, а вкладыш 104 может быть выполнен из пластика, такого как терефталат полиэтилена, помимо прочих подходящих материалов.
Как показано на фиг. 1, оболочка 102 и вкладыш 104 имеют коробчатую форму с соответствующим отверстием для формирования вакуумного сосуда 100, имеющего отверстие 128. Таким образом, оболочка 102 и вкладыш 104 соединены неразъемным способом в границе 111 раздела, расположенной в их соответствующих периферийных областях, для формирования двухстеночного вакуумного сосуда 100. Например, как показано на фиг. 1 и описано в настоящей заявке, фланец 113 оболочки 102 и фланец 114 вкладыша 104 могут перекрываться или иным образом облегчать соединение вкладыша 104 и оболочки 102 неразъемным способом в пересечении 111 между вкладышем 104 и оболочкой 102. Несмотря на то, что вакуумный сосуд 100 показан как имеющий коробчатую форму с четырьмя скругленными углами, настоящее изобретение не ограничивается такой формой. Напротив, форма вакуумного сосуда 100 и его любые углы могут быть иными (например, углы могут быть строго прямыми) в зависимости от необходимого случая применения вакуумного сосуда 100, или могут иметь иную форму, облегчающую изготовление вакуумных сосудов, описанных в настоящей заявке.
Оболочка 102 содержит непрерывный поверхностный слой 105 с зацепляющей частью оболочки, как описано в настоящей заявке. Согласно различным вариантам реализации оболочка 102 проходит непрерывно (например, без шва или отверстия) до фланца 113 и зацепляющей части оболочки. Вкладыш 104 содержит непрерывный поверхностный слой 108 с зацепляющей частью вкладыша, как описано в настоящей заявке. Согласно различным вариантам реализации вкладыш 104 проходит непрерывно вдоль периферийной области отверстия 128 в вакуумном сосуде 100 до фланца 114 и зацепляющей части вкладыша. Таким образом, непрерывные слои 105, 108 поверхностей оболочки и вкладыша образуют соответствующие формы оболочки 102 и вкладыша 104 и выполнены из тех же самых материалов, как и оболочка 102 и вкладыш 104 соответственно.
На фиг. 2 в качестве примера показана в разрезе часть вакуумного сосуда 200 согласно настоящему описанию. Разрез вакуумного сосуда 100 сделан вдоль плоскости 112, как показано на фиг. 1. Используемый в настоящей заявке вакуумный сосуд 200 и его компоненты аналогичны вакуумному сосуду 100 и его соответствующим компонентам. Таким образом, на всех фигурах те же самые позиционные номера обозначают те же самые или подобные части. Фигуры не обязательно являются масштабированными. Например, граница 211 раздела на фиг. 2 аналогична границам 111, 311, 411, 511 и 611 раздела на фиг. 1, 3, 4, 5 и 6 соответственно. Относительные размеры некоторых компонентов вакуумных сосудов, показанных на фиг. 1-6, увеличены для более ясного изображения показанных вариантов реализации.
Как показано на фиг. 2, вакуумный сосуд 200 содержит панель 218, которая образует часть полости 220. Панель 218 может быть единым целым с непрерывным поверхностным слоем 205 оболочки 202, или панель 218 может быть сформирована из компонента, отдельного от непрерывного поверхностного слоя 205 оболочки 202. Таким образом, согласно по меньшей мере одному варианту реализации панель 218 может быть сформирована из встроенной части (например, задней части) оболочки 202. Согласно еще одному варианту реализации указанная панель может быть выполнена из металла, пластика или другого подходящего газонепроницаемого материала или комбинации материалов, содержащей газонепроницаемый материал, который является отдельным и отличающимся от непрерывного поверхностного слоя 205 оболочки 202. Согласно таким вариантам реализации панель 218 может быть скреплена сваркой, склеена, механически соединена и/или связана с непрерывным поверхностным слоем 205 оболочки 202 иным способом, подходящим для образования части полости 220 вакуумного сосуда.
Вакуумный сосуд 200 содержит панель 218, связанную с непрерывным поверхностным слоем 205 оболочки 202 или встроенную в него, для формирования полости 220, образованной панелью 218 и непрерывными поверхностными слоями 205, 208 взаимно сомкнутой оболочки 202 и вкладыша 204, как описано в настоящей заявке. Полость 220 может быть вакуумирована до необходимого состояния вакуума и может поддерживаться в необходимом вакуумном состоянии, как описано в настоящей заявке. Несмотря на то, что на фиг. 2 полость 220 показана как имеющая по существу U-образную форму, полость 220 может иметь различные формы и/или размеры в зависимости от необходимого случая применения вакуумного сосуда 200 или может иметь иную форму, облегчающую изготовление вакуумных сосудов, описанных в настоящей заявке. Наружная область 250 (т.е. среда), окружающая полость 220, находится под окружающим давлением (т.е. давлением окружающей среды).
Полость 220 согласно различным вариантам реализации, например относящимся к высокоизолирующим системам, содержит термоизолирующий материал (не показан), расположенный в некоторой части внутреннего объема полости 220 изолирующего устройства 200 или во всем ее внутреннем объеме. Термоизолирующий материал согласно различным вариантам реализации может быть сформирован из пены (пен), такой как пенополиуретан, неорганического порошка, такого как перлит, и/или газа с пониженной теплопроводностью, включая по меньшей мере один из газов, таких как ксенон, криптон и аргон, или другого подходящего термоизолирующего материала.
Как указано в настоящей заявке, полиуретаны являются полимерами, содержащими цепочки блоков, соединенных карбаматными связями, которые могут называться уретановыми связями. Полиуретаны могут быть сформированы путем реакции полиизоцианатов с многоатомным спиртом и/или другими компонентами. Согласно одному или более вариантам реализации, описанным в настоящей заявке, вакуумированный термоизолирующий материал (например, вакуумированная пена) расположен в полости 220 (например, занимает весь объем полости 220). Например, пенопласт с открытыми порами может быть расположен в полости 220 и может быть вакуумирован для предпочтительного облегчения достижения отношения ∆P/∆T, меньше или равного 0,00000015 миллибар/сек для указанной полости, в отличие от других подходов, в которых может быть использован пенопласт с закрытыми порами. Используемые в настоящей заявке открытые поры пенополиуретана образованы в форме ячеек, которые не закрыты полностью, прямо или косвенно соединены с другими ячейками и могут быть измерены согласно стандарту ASTM D2856. "Открытопористая" пена может иметь открытопористый объем, составляющий по меньшей мере 10% от всех ячеек в жестком пенополиуретане. Предпочтительно жесткий пенополиуретан согласно настоящему изобретению может иметь содержание объема открытых пор от 35% до 95% от всех ячеек в жестком пенополиуретане. Такие процентные значения могут быть определены с использованием стандарта ASTM D2856, как указано выше. Используемая в настоящей заявке "закрытая ячейка" пенополиуретана образована как ячейка, которая полностью закрыта и несоединена с любыми другими ячейками и может быть измерена согласно стандарту ASTM D2856.
Теплоизолирующий материал может быть введен в полость 220 через канал (каналы) во вкладыше 204 и/или оболочке 202. Как показано на фиг. 2, согласно одному варианту реализации панель 218 может содержать канал 219, который предоставляет доступ к полости 220 для монтажа и конфигурирования трубопроводов, проводов электропитания, охлаждающей/нагревательной систем, включая теплообменник (например, испаритель), и т.п. в полости 220 и/или пространстве 227, а также обеспечивает возможность вакуумирования полости 220, подачи термоизолирующего материала в полость 220, и/или обеспечивает вентиляцию полости 220 (например, во время подачи термоизолирующего материала в полость 220) помимо других возможных функций.
Согласно одному или более вариантам реализации в изолирующем устройстве могут содержаться охлаждающая система и/или нагревательная система. Используемая в настоящей заявке охлаждающая система относится к системе, выполненной с возможностью охлаждения пространства 227 вакуумного сосуда 200, и нагревательная система относится к системе, выполненной с возможностью нагревания пространства 227 вакуумного сосуда. Таким образом, согласно одному или более вариантам реализации теплообменник охлаждающей системы и/или нагревательной системы может осуществлять теплообмен с пространством 227 вакуумного сосуда 200. Пространство 227 относится к объему, образованному непрерывной поверхностью 208 вкладыша, дверцей (не показана) и уплотнением (не показано) вдоль границы раздела между дверцей и вакуумным сосудом 200 для замыкания пространства 227. Такое уплотнение содержит уплотнительную прокладку или другое подходящее уплотнение для изоляции пространства. Уплотнение также может быть обеспечено в форме единого компонента с дверцей или может быть обеспечено в форме отдельного компонента и связано с дверцей и/или непрерывной поверхностью вкладыша помимо других вариантов реализации.
Согласно одному или более вариантам реализации в полости 220 может быть расположена часть охлаждающей системы, содержащая испаритель (не показана для наглядности иллюстрации), и другая часть охлаждающей системы (не показана для наглядности иллюстрации), например, конденсатор, также может быть расположена в полости 220. Предпочтительно размещение по меньшей мере части охлаждающей системы и/или нагревательной системы, такой как теплообменник (например, испаритель) в полости 220 вакуумного сосуда 200 может обеспечить возможность теплопередачи между теплообменником и пространством 227 вакуумного сосуда 200 для поддерживания полости 220 в необходимом вакуумном состоянии. Используемое в настоящей заявке необходимое вакуумное состояние относится к вакуумному состоянию с отношением ∆P/∆T, которое меньше или равно 0,00000015 миллибар/сек, где: ∆P - разность между значением первого давления в полости и значением второго давления в полости; а ∆T - разность между временем измерения значения первого давления и последующим временем измерения значения второго давления. Однако настоящее изобретение не ограничивается вышеуказанными значениями. Таким образом, испаритель и/или другая часть охлаждающей и/или нагревательной системы согласно некоторым вариантам реализации могут быть расположены в пределах пространства 227.
Например, канал 219 может быть выполнен в форме откачивающей трубы и/или откачивающего отверстия помимо других подходящих компонентов и/или каналов, которые могут обеспечить доступ к полости 220 и могут быть герметично уплотнены, как описано в настоящей заявке. Например, согласно одному или более вариантам реализации панель 218 содержит встроенные каналы, включая вентиляционные каналы и вакуумные откачивающие каналы, обеспечивающие доступ к полости 220. Вентиляционные каналы могут быть герметизированы сваркой, физической заглушкой, герметизирующим составом и/или другим подходящим материалом и/или способом герметизации вентиляционных каналов. Согласно некоторым вариантам реализации вентиляционные каналы могут быть уплотнены после размещения в полости термоизолирующего материала помимо прочих вариантов реализации. Несмотря на то, что на фиг. 2 показан одиночный вентиляционный канал 219, проходящий сквозь панель 218, настоящее изобретение не ограничивается таким вариантом реализации. Таким образом, общее количество и/или местоположения вентиляционного канала (каналов) могут быть различными в зависимости от случая применения конкретного вакуумного сосуда и/или для облегчения иным способом изготовления вакуумных сосудов, описанных в настоящей заявке.
Согласно различным вариантам реализации, которые относятся к изолирующим устройствам и высокоизолирующим системам, отверстие 228 в вакуумном сосуде 200 может быть закрыто дверцей (не показана для простоты иллюстрации) или другим подходящим компонентом для замыкания пространства 227. Таким образом, в настоящей заявке предложены изолирующие устройства и высокоизолирующие системы, такие как подходящие для случаев применения, включая термос, кулер, изотермическую кружку, термоизолированный ланч-бокс, термоизолированный электрочайник, холодильник или морозильную камеру, или тому подобное.
Согласно различным вариантам реализации первый уплотнительный слой и второй уплотнительный слой, описанные в настоящей заявке, расположены вдоль границы 211 раздела между непрерывным поверхностным слоем 205 оболочки 202 и непрерывным поверхностным слоем 208 вкладыша 204. Граница 211 раздела является непрерывной границей раздела, проходящей вдоль периферийной области вакуумного сосуда 200 в пересечении непрерывного поверхностного слоя 205 оболочки 202 и непрерывного поверхностного слоя 208 вкладыша 204. Согласно одному или более вариантам реализации граница 211 раздела содержит пересечение по меньшей мере одного фланца (например, фланца 114, как показано на фиг. 1) непрерывного поверхностного слоя 208 вкладыша 204 по меньшей мере с одним фланцем (например, фланцем 113) непрерывного поверхностного слоя 205 оболочки 202.
В некоторых случаях применения может быть предпочтительным поддержание "невидимого" уплотнения вдоль границы 211 раздела, которое не видно с позиции наблюдателя, находящегося за пределами вакуумного сосуда. Таким образом, согласно различным вариантам реализации, описанным в настоящей заявке, таким как те, в которых используются герметизирующий состав и/или адгезив, сформировано невидимое уплотнение (например, в местах, где первый уплотнительный слой и вторые уплотнительные слои не видны с позиции наблюдателя, расположенного за пределами вакуумного сосуда или в другом месте с наружной стороны полости 220). Однако, согласно некоторым вариантам реализации, таким как те, в которых используется уплотнительная лента, часть уплотнения (например, часть, сформированная по меньшей мере частично вторым уплотнительным слоем, расположенным вдоль незамыкающей границы раздела), может быть видна наблюдателю, расположенному за пределами вакуумного сосуда.
На фиг. 3-6 в качестве примера показаны подходящие варианты реализации границы раздела (например, границы 211 раздела, показанной на фиг. 2). Для простоты иллюстрации на каждом из фиг. 3-6 показана часть непрерывного поверхностного слоя 205 оболочки 202 и часть непрерывного поверхностного слоя 208 вкладыша 204, которые формируют показанные в качестве примера варианты реализации подходящей границы раздела. Следует отметить, что в каждом из вариантов реализации, показанных на фиг. 3-6, первый уплотнительный слой непрерывно расположен вдоль границы раздела между зацепляющей частью оболочки и зацепляющей частью вкладыша для обеспечения возможности поддержания в указанной полости частичного вакуума по отношению к давлению окружающей среды за пределами полости помимо прочих преимуществ.
Согласно различным вариантам реализации, описанным в настоящей заявке, зацепляющая часть вкладыша может иметь выемку, и зацепляющая часть оболочки может иметь выступ, который проходит по меньшей мере в часть указанной выемки для взаимного соединения зацепляющей части вкладыша с зацепляющей частью оболочки, как показано на фиг. 3, 5 и 6. Однако настоящее изобретение не ограничено данным вариантом реализации. Вместо этого согласно различным вариантам реализации зацепляющая часть оболочки может иметь выемку, и зацепляющая часть вкладыша может иметь выступ, который проходит по меньшей мере в часть указанной выемки для взаимного соединения зацепляющей части облицовки и зацепляющей части вкладыша, как показано на фиг. 4. В любом случае указанные выемка и выступ имеют соответствующие размеры, включая по меньшей мере один размер, который отличается таким образом, что зацепляющая часть вкладыша и зацепляющая часть оболочки формируют единую область соединения. Такое взаимное соединение может быть упрощено выемками и выступом, имеющими по существу U-образные вогнутые и/или выпуклые профили. Однако, несмотря на то, что показанные на фиг. 3-6 выемки и выступы имеют по существу U-образную форму, соответствующая форма (формы), размеры и ориентация указанных выемок и выступов могут быть различными в зависимости от необходимого случая применения вакуумного сосуда.
На фиг. 3 в качестве примера показан в разрезе вариант реализации границы раздела, подходящей для вакуумных сосудов согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 3, первый уплотнительный слой 322 и второй уплотнительный слой 324 расположены вдоль границы 311 раздела между непрерывным поверхностным слоем 305 оболочки 302 и непрерывным поверхностным слоем 308 вкладыша 304, например, для герметизации полости 320. Используемые в настоящей заявке первый уплотнительный слой и второй уплотнительный слой могут состоять из герметизирующего состава, адгезива, уплотнительной ленты или комбинации вышеперечисленного. Примеры герметизирующих составов включают в себя помимо прочего кремниевые герметизирующие составы или другие подходящие герметизирующие составы. Примеры адгезивов включают в себя помимо прочего эпоксидный адгезив или другие подходящие адгезивы. Примеры уплотнительной ленты включают в себя помимо прочего алюминиевые и/или медные уплотнительные ленты или другие подходящие уплотнительные ленты.
Первый уплотнительный слой 322 и второй уплотнительный слой 324 могут быть выполнены из тех же самых или подобных материалов, или могут быть выполнены из различных материалов в зависимости от необходимого случая применения. Например, согласно различным вариантам реализации, таким как показанные на фиг. 3-5, первый уплотнительный слой 322 выполнен из герметизирующего состава, и второй уплотнительный слой 324 выполнен из адгезива, однако настоящее изобретение не ограничивается таким вариантом реализации. Вместо этого, первый уплотнительный слой (например, первый уплотнительный слой 622, показанный на фиг. 6) может быть выполнен из адгезива, и второй уплотнительный слой (например, второй уплотнительный слой 624) может быть выполнен из герметизирующего состава помимо других вариантов реализации. Кроме того, несмотря на то, что второй уплотнительный слой может быть выполнен из адгезива, герметизирующего состава или уплотнительной ленты, настоящее изобретение не ограничивается данным вариантом реализации. Таким образом, второй уплотнительный слой согласно различным вариантам реализации может быть выполнен подходящим способом и/или из подходящего материала, такого как материалы, используемые при сварке металлов, сварке пластиков, термосварке, горячей штамповке и/или вибрационной сварке, помимо других вариантов реализации. Как показано на фиг. 3, по меньшей мере один фланец 313 непрерывного поверхностного слоя 305 оболочки 302 согласно одному или более вариантам реализации пересекается по меньшей мере с одним фланцем 314 непрерывного поверхностного слоя 308 вкладыша 304 для формирования по меньшей мере части пересечения 311.
Как показано на фиг. 4, первый уплотнительный слой 422 и второй уплотнительный слой 424 расположены вдоль границы 411 раздела между непрерывным поверхностным слоем 405 оболочки 402 и непрерывным поверхностным слоем 408 вкладыша 404, например, для уплотнения полости 420. Согласно различным вариантам реализации, таким как показанный на фиг. 3, по меньшей мере первый уплотнительный слой 322 непрерывно расположен вдоль границы 325 раздела между зацепляющей частью оболочки 306 и зацепляющей частью вкладыша 309 для обеспечения возможности поддержания в полости 320 частичного вакуума относительно давления окружающей среды вне полости 320. Используемая в настоящей заявке замыкающая граница раздела (т.е. граница раздела между выемкой и/или выступом зацепляющей части оболочки и выемкой и/или выступом зацепляющей части вкладыша) связывает оболочку с вкладышем с образованием механического соединения зацепляющей части вкладыша с зацепляющей частью оболочки. Иными словами, взаимное соединение зацепляющей части вкладыша с зацепляющей частью оболочки обеспечивает "защелочное соединение", которое механически связывает оболочку с вкладышем и предотвращает перемещение оболочки относительно вкладыша. Согласно одному или более вариантам реализации взаимно соединенные оболочка и вкладыш формируют замыкающую границу раздела, проходящую непрерывно вдоль всего периметра вакуумного сосуда для облегчения запечатывания вакуумного сосуда. Дополнительная прочность связи и/или характеристика запечатывания могут быть предоставлены по меньшей мере первым уплотнительным слоем, непрерывно расположенным вдоль замыкающей границы раздела.
Согласно одному или более вариантам реализации вакуумные сосуды могут содержать незамыкающую границу раздела (т.е. границу раздела в наружной части границы 311 раздела, частично в наружной части границы 311 раздела или на наружной части границы 311 раздела в любом месте, кроме замыкающей границы 325 раздела, в котором расположен второй уплотнительный слой 324). Таким образом, согласно одному или более вариантам реализации второй уплотнительный слой может быть расположен в незамыкающей границе раздела для улучшения механического и/или газонепроницаемого уплотнения, обеспеченного первым уплотнительным слоем и замыкающей границей раздела содержащей то же самое. Например, согласно одному или более вариантам реализации второй уплотнительный слой 324 расположен непрерывно вдоль длины границы 326 раздела между непрерывным поверхностным слоем 305 оболочки 302 и непрерывным поверхностным слоем 308 вкладыша 304 в полости 320. Однако, настоящее изобретение не ограничивается данным вариантом реализации. Таким образом, второй уплотнительный слой 324 согласно различным вариантам реализации может быть расположен в замыкающей границе раздела помимо других положений в границе раздела 311, частично в границе раздела 311 или вокруг границы раздела 311.
На фиг. 4 в качестве примера в разрезе показан вариант реализации границы раздела, подходящей для вакуумных сосудов согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 4, первый уплотнительный слой 422 и второй уплотнительный слой 424 расположены вдоль границы 411 раздела между непрерывным поверхностным слоем 405 оболочки 402 и непрерывным поверхностным слоем 408 вкладыша 404, например, для герметизации полости 420. Согласно одному или более вариантам реализации первый уплотнительный слой 422 расположен между зацепляющей частью оболочки 406 и зацепляющей частью вкладыша 409 в замыкающей границе 425 раздела, и второй уплотнительный слой расположен в незамыкающей границе раздела 426. Как показано на фиг. 4, фланец 413 (например, одиночный фланец) непрерывного поверхностного слоя 405 оболочки 402 согласно одному или более вариантам реализации может пересекаться по меньшей мере с одним фланцем 414 непрерывного поверхностного слоя 408 вкладыша 404 для формирования по меньшей мере части пересечения 411. Согласно различным вариантам реализации второй уплотнительный слой 424 расположен непрерывно вдоль длины границы 426 раздела (т.е. незамыкающей границы раздела) между непрерывным поверхностным слоем 405 оболочки 402 и непрерывным поверхностным слоем 408 вкладыша 404 в части объема между непрерывным поверхностным слоем 405 оболочки 402 и непрерывным поверхностным слоем 408 вкладыша 404.
На фиг. 5 в качестве примера показан разрез варианта реализации границы раздела, подходящей для вакуумных сосудов согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 5, первый уплотнительный слой 522 и второй уплотнительный слой 524 расположены вдоль границы 511 раздела между непрерывным поверхностным слоем 505 оболочки 502 и непрерывным поверхностным слоем 508 вкладыша 504, например, для герметизации полости 520. Согласно одному или более вариантам реализации первый уплотнительный слой 522 расположен в первой замыкающей границе 525-1 раздела, и второй уплотнительный слой 524 расположен во второй замыкающей границе 525-R раздела. Первая замыкающая граница 525-1 раздела может быть сформирована границей раздела между первой зацепляющей частью оболочки 506-1 с первой зацепляющей частью вкладыша 509-1. Вторая замыкающая граница 525-R раздела может быть сформирована границей раздела между второй зацепляющей частью оболочки 506-S с первой зацепляющей частью вкладыша 509-L. Таким образом, по меньшей мере первый уплотнительный слой расположен рядом с по меньшей мере одной замыкающей границей раздела. Однако ориентация и общее количество границ раздела (например, общее количество замыкающих границ раздела и/или общее количество незамыкающих границ раздела, содержащих соответствующий уплотнительный слой, связанный с ними) могут быть различными для облегчения изготовления вакуумных сосудов, описанных в настоящей заявке. Как показано на фиг. 5, фланец 513 (например, по меньшей мере один фланец) непрерывного поверхностного слоя 505 оболочки 502 согласно одному или более вариантам реализации может пересекаться по меньшей мере с одним фланцем 514 непрерывного поверхностного слоя 508 вкладыша 504 для формирования по меньшей мере части пересечения 511.
На фиг. 6 в качестве примера показан разрез варианта реализации границы раздела, подходящей для вакуумных сосудов согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 6, первый уплотнительный слой 622 и второй уплотнительный слой 624 расположены вдоль границы 611 раздела между непрерывным поверхностным слоем 605 оболочки 602 и непрерывным поверхностным слоем 608 вкладыша 604, например, для герметизации полости 620. Согласно одному или более вариантам реализации первый уплотнительный слой 622 расположен в границе 625 раздела, т.е. замыкающей границе 625 раздела между зацепляющей частью вкладыша 609 и зацепляющей частью оболочки 606), и второй уплотнительный слой 624 расположен в границе 626 раздела (т.е. незамыкающей границе 626 раздела). Как показано на фиг. 6, фланец 613 (например, по меньшей мере один фланец) непрерывного поверхностного слоя 605 оболочки 602 согласно одному или более вариантам реализации может пересекаться по меньшей мере с одним фланцем 614 непрерывного поверхностного слоя 608 вкладыша 604 для формирования по меньшей мере части пересечения 611. Согласно по меньшей мере одному варианту реализации второй уплотнительный слой 624 расположен непрерывно вдоль длины границы 626 раздела между непрерывным поверхностным слоем 605 оболочки 602 и непрерывным поверхностным слоем 608 вкладыша 604 в части объема между непрерывным поверхностным слоем 605 и оболочки 602 и непрерывным поверхностным слоем 608 вкладыша 604.
Способы изготовления вакуумных сосудов, таких которые подходят для изолирующих устройств и высокоизолирующих систем, могут включать в себя нанесение первого уплотнительного слоя на зацепляющую часть оболочки непрерывного поверхностного слоя оболочки и/или зацепляющую часть вкладыша непрерывного поверхностного слоя вкладыша. Согласно одному или более вариантам реализации способы изготовления вакуумного сосуда могут включать в себя присоединение зацепляющей части оболочки к зацепляющей части вкладыша непрерывного поверхностного слоя вкладыша для образования полости, образованной панелью и непрерывными поверхностными слоями взаимно соединенных оболочки и вкладыша. Присоединение относится к связи зацепляющей части оболочки с зацепляющей частью вкладыша механическим способом. Согласно некоторым вариантам реализации присоединение может включать в себя нанесение первого уплотнительного слоя и/или второго уплотнительного слоя на зацепляющую часть оболочки непрерывного поверхностного слоя оболочки и/или зацепляющую часть вкладыша непрерывного поверхностного слоя вкладыша и введение зацепляющей части вкладыша в контакт с зацепляющей частью оболочки, а также другие способы.
Способы изготовления вакуумных сосудов могут включать в себя нанесение второго уплотнительного слоя на границе раздела между непрерывным поверхностным слоем оболочки и непрерывным поверхностным слоем вкладыша для герметизации полости. Например, согласно одному или более вариантам реализации способы могут включать в себя нанесение зацепляющей части оболочки и/или зацепляющей части вкладыша перед взаимным соединением зацепляющей части оболочки и зацепляющей части вкладыша. Способы изготовления вакуумных сосудов могут включать в себя введение термоизолирующего материала в полость для заполнения по меньшей мере части объема полости согласно одному или более вариантам реализации, таким как относящиеся к изолирующим устройствам и/или высокоизолирующим системам, содержащим изолирующие устройства. Таким образом, способы изготовления вакуумных сосудов, описанные в настоящей заявке, могут быть использованы для изготовления изолирующих устройств и высокоизолирующих систем, содержащих указанные изолирующие устройства.
Способы изготовления вакуумных сосудов согласно одному или более вариантам реализации могут включать в себя вакуумирование полости и термоизолирующего материала до необходимого вакуумного состояния. Например, согласно различным вариантам реализации необходимое вакуумное состояние может относиться к полости, находящейся в частичном вакуумном состоянии, так что полость имеет отношение ∆P/∆T, которое меньше или равно 0,00000015 миллибар/сек, как описано в настоящей заявке. Таким образом, согласно одному или более вариантам реализации вакуумный насос (не показан), может быть постоянно связан с вакуумным сосудом (расположен в вакуумном сосуде и/или изолирующем устройстве), и/или вакуумный насос, который не постоянно связан с вакуумным сосудом, может облегчить вакуумирование и/или поддерживание полости в необходимом вакуумном состоянии. Способы изготовления вакуумных сосудов могут включать в себя запечатывание вентиляционных каналов, как описано в настоящей заявке, с использованием герметизирующего состава, механической заглушки или другого подходящего механизма (механизмов) запечатывания.