CH709590A2

CH709590A2 - Kochgeschirr mit durch Vakuum verbundenen Bodenteilen.

Info

Publication number: CH709590A2
Application number: CH00659/14A
Authority: CH
Inventors: Dusko Maravic
Original assignee: Condeco Technologies Ag
Priority date: 2014-05-04
Filing date: 2014-05-04
Publication date: 2015-11-13
Also published as: CN106455860A; EP3171739A1; WO2015168814A1; US20170215622A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Lösung, die zeigt, dass die Kontaktierung aller, im Bodenbereich eines Kochgeschirrs befindlichen Flächen mit Hilfe des Vakuums technisch realisiert werden kann. Dabei geht die Konstruktion des Kochgeschirrs, resp. seines Bodens, auf eine Lösung, die in zitierten Patentanmeldungen offenbart wurde, zurück. Diese Konstruktion ermöglicht, dass ein geschlossener Raum einfach und schnell realisiert werden kann. Die Grundvoraussetzung dabei ist, dass die mittlere Scheibe (2), welche die Bodenebenheit garantieren soll, sich in einem geschlossenen und unter Vakuum befindlichem Raum (5) befindet. Nur unter dieser Voraussetzung können die Bodenflächen, unter der Wirkung des Umgebungsdruckes, miteinander im Kontakt gebracht werden. Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind kürzere und billigere Realisation des Geschirrbodens, geringere mechanische Bearbeitung durch Schleifen und/oder Polieren, grosse Freiheit bei der Wahl von Bodenscheibenmaterialien und bei der Bestimmung des Kochgeschirrgewichtes.

Description

Stand der Technik:

[0001] Heute werden die meisten Kochgeschirre aus rostfreiem Edelstahl mit einem sog. Sandwich-Boden versehen. Die Techniken die man dazu verwendet führen ausschliesslich über einer Stoffschlüssige Verbindung, welche entweder durch Löten oder sog. «Schlagen» erfolgt. In beiden Fällen müssen recht hohe Temperaturen erzielt werden, damit eine sichere Verbindung entstehen kann. In der Regel besteht ein Sandwich-Boden aus einer Aluminium-Scheibe und einer sog. Kapsel die miteinander durch einen oder anderen o.g. Verfahren verbunden werden. Mit anderen Worten werden die kontaktierenden Flächen durch einen sog. «Vermittler» verbunden. Im Falle des Lötens ist dieser «Vermittler» das geeignete Lot und im Falle der Verbindung durch das sog. Schlagen» sind es die atomare Bindekräfte, welche die beiden Materialien zusammenhalten. Für das Erreichen eines Sandwich-Bodens wird heute ein verhältnismässig hoher Energieverbrauch (um 0,1 kWh) benötigt.

[0002] Dass eine Verbindung der Bodenteile, resp. ihre Flächen auch durch Vakuum erfolgen kann, zeigt diese Erfindung. Bis dato ist eine solche Version im Bereich Herstellung von Kochgeschirren nicht bekannt.

Beschreibung der Erfindung

[0003] Vorab eine Bemerkung: die Anwendung der vorgestellten Erfindung auf die Kochgeschirre, welche nach den heutigen Versionen hergestellt werden, ist nahezu ausgeschlossen. Kein vernünftig denkender Kochgeschirrhersteller würde eine solche Methode anwenden wollen. Erstens, weil sie zu teuer wäre und zweitens, weil sie zeitraubend ist. Zudem stellt sich die Frage ob die technische Umsetzung bereits aufgrund gegebenen Konstruktion und Materialdicken ausgeschlossen wird. Es sei an dieser Stelle nochmals gesagt, dass bei heutigen Kochgeschirren mit verstärkten Böden die Verbindung untereinander ausschliesslich durch Löten oder Schlagen erfolgt.

[0004] Die vorgestellte Erfindung ist nur auf die Kochgeschirre die in neuerer Zeit entwickelt wurden, anwendbar. Siehe dazu die internationale Pat.-Anmeldungen PCT/CH 2011/000 089 und 4 schweizerischen Pat.-Anmeldungen CH/749/2010, CH/294/2011, CH/317/2014 und CH/0479/2014.

[0005] Die Erfindung betrifft also nur solche Kochgeschirre die mit einem ebenen Boden versehen werden. Die zu verbindenden Flächen sind grundsätzlich dieselben wie die bei den heutigen Kochgeschirren. Diese Flächen sind: die Bodenflächen des sog. inneren Topfrumpfes, der mittleren Rundscheibe und des sog. Äusseren Topfrumpfes.

[0006] In allen o.g. Pat.-Anmeldungen ist eine solche Bodenzusammensetzung offenbart. Die Verbindung bei dieser Offenbarung erfolgte auf eine andere Art und Weise, aber eben nicht durch Vakuum. Betreffend Kontaktierung der Flächen untereinander besteht also ein grosser Unterschied. Die Erfindung beschreibt eine Verbindung die auf die Wirkung des Vakuums zurückgeht. Fig. 1 . gibt die Gestaltung des Kochgeschirrbodens, welche eine Kontaktierung durch Vakuum möglich macht, wieder.

[0007] Ein guter, vollflächiger Kontakt von in Bodenbereich befindlichen Flächenteilen ist sehr wichtig. Nur wenn die Flächen untereinander im Kontakt stehen und der Boden allgemein gesehen auch in einem guten Kontakt zu der Wärme abgebenden Fläche – sehr oft die Glaskeramik – steht, ist ein sehr effizienter Wärmetransport möglich. Sind die Bestandteile des Geschirrbodens noch dazu aus gut Wärme leitenden Materialien, dann ist der Wärmetransport quer durch den Geschirrboden optimal.

[0008] Damit die Bodenteile durch die Wirkung des Vakuums vollflächig im Kontakt gebracht werden können, muss man die mittlere Scheibe (2) in einem geschlossenen Raum (5) unterbringen. Erst danach kann man im Raum (5) das Vakuum bilden. Da die Bodenscheiben (1) und (3) leicht biegsam sind und nahe der Scheibe (2) liegen, werden sie unter der Wirkung des Umgebungsdruckes an die Scheibe (2) gepresst. So lange es Vakuum im Raum (5) um die mittlere Scheibe (2) gibt, stehen die Teile untereinander im Kontakt. Dabei muss das Vakuum nicht einmal grösser sein als 1.0 E(–3) bis 1.0 E(–4) mbar sein. Solches Vakuum nennt man dann Feinvakuum, resp. Hochvakuum. Solche Werte lassen sich mit gewöhnlichen Vakuum-Pumpen leicht erreichen. Jede weitere Steigerung des Vakuums, z.B. bis hin zu extra Hochvakuum (ab 1.0 E(–12) mbar) bringt keine Vorteile mit sich und ist recht kosten- und zeitintensiv.

[0009] Wie im geschlossenen Raum (5) das Vakuum erzielt wird, kann der Hersteller selber entscheiden. Vorzugsweise wird in der Scheibe (1) oder (3) eine Bohrung gemacht, um den Anschluss an die Vakuumpumpe zu bekommen. Nach Erreichen des gewünschten Vakuums, muss diese Öffnung dicht geschlossen werden, z.B. durch zuschweissen. Grundsätzlich kann man die Vakuum-Kontaktierung sowohl vor dem Tiefziehen, als auch nach dem Tiefziehen realisieren. Es kommt nur noch darauf an, ob der Kochgeschirr-Hersteller in der Lage ist, diesen Produktionsschritt selber zu machen oder nicht. Falls er die Vakuum-Kontaktierung selber machen will, dann muss er geeignete Vakuumanlagen besitzen, sprich neue Investitionen tätigen, denn in der Regel besitzen die Kochgeschirrhersteller solche Anlagen heute nicht. Erfolgt die Vakuumkontaktierung jedoch durch den Kochgeschirrhersteller, dann ist es grundsätzlich viel sinnvoller und wesentlich billiger sie noch vor dem Tiefziehen vorzunehmen. Einfache Geometrie und viel geringerer Platzbedarf, macht das sog. «Vakuumieren» leichter und dazu noch wesentlich billiger.

[0010] Wenn ein Kochgeschirrhersteller nicht in der Lage ist diesen Fertigungsschritt in Eigenregie zu tätigen, dann kann er eine vorgefertigte «Condurelle» von einem anderen Anbieter beziehen.

[0011] Eine besondere Aufmerksamkeit muss der mechanischen Stabilität der dichten Schweissnaht (4) gewidmet werden. In keinem Fall darf es so weit kommen, dass die Schweissnaht (4) während des Tiefziehens zerstört wird. Das führt automatisch zur Vakuum-Verlust im, um die mittlere Scheibe (2) eingeschlossenen Raum (5).

[0012] Der maximale spezifische Anpressdruck, mit der die Umgebende Luft auf den Boden des Kochgeschirrs wirkt, liegt im Bereich von 1.0 E(+5) N/m<2>. Bei einem Kochgeschirr mit einem Bodendurchmesser von 200 mm, wirkt also eine max. Anpresskraft von 3,14 kN. Mit dieser Kraft drucken die Edelstahlplatten (1) und (3) auf die in Vakuum befindlichen mittleren Scheibe (2) und lassen nicht zu, dass sie den physischen Kontakt untereinander verlieren. Der Kontakt geht auch dann nicht verloren, wenn der Boden höhere Temperaturen erfährt. Das Vakuum, sprich der Unterdruck in dem Raum in dem sich die mittlere Scheibe (2) befindet, hat 10 Millionen Mal weniger Luftmoleküle als beim Umgebungsdruck, so dass trotz ihrer Temperaturerhöhung keine nennenswerte Änderung des Druckes stattfindet. Die volumenbezogene Anzahl n der Gasteilchen ist nach der kinetischen Gastheorie vom Druck und der thermodynamischen Temperatur abhängig. Bei einer bestimmten Temperatur ist demnach der Druck eines Gases lediglich von der Teilchenanzahldichte abhängig. Somit ist der Einsatz eines unter Vakuum gehaltenen Bodens, als Boden eines Kochgeschirrs durchaus möglich. Auch wenn das Kochgeschirr eine hohe Temperatur ausgesetzt wird, z.B. 300 °C herrscht im Raum (5) um die mittlere Scheiben (2) genügend Vakuum, um alle Bodenflächen untereinander im Kontakt zu halten.

[0013] Die vorgestellte Erfindung erlaubt die Verwendung verschiedener Materialien die man als Material für die mittlere Scheibe (2) wählen könnte. Zuerst ist diese Scheibe funktionell da, um die Ebenheit des Topfbodens zu garantieren. Sie sollte möglichst guter Wärmeleiter sein und vor allem mechanisch hoch fest, damit die thermoindizierten Kräfte, die während des Gebrauchs in dem Topfboden entstehen, diesen nicht verformen können. Vorzugsweise verwendet man dabei den Stahl mit hoher Streckgrenze, aber auch die anderen Materialien könnten diese Funktion auch erfüllen. Da die in Frage kommenden Materialien verschiedene Charakteristiken haben, muss man auf die Kompatibilität mit dem Edelstahl achten. Insbesondere betreffend Unterschied in der Ausdehnung der gewählten Materialien. Mit einer klassischen Anbindung durch Schweissen stösst man sofort auf die Grenzen betreffend mechanischer Stabilität der dichten Schweissnaht. Die Scherspannung die infolge Erwärmung in der Trennebene entsteht, kann die Schweissnaht zerstören und damit den Kontakt zwischen den Wärmeübertragungsflächen verlieren. Ausserdem ist stets zu prüfen, ob sich die beiden gewählten Materialien durch Schweissen überhaupt verbinden lassen können. Diese Überlegungen spielen in der vorgestellten Erfindung keine Rolle mehr, da sich die Verbundteile, welche durch Vakuum miteinander in Verbindung stehen, in der Kontakteben gegeneinander bewegen können. Für solche Materialkombinationen ist eine Vakuum-Anbindung eine nahezu ideale Lösung.

Claims

1. Das erfindungsgemässe Kochgeschirr mit einem Boden, welches durch das Vakuum alle im Bodenbereich befindlichen Flächen miteinander zusammenhält, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mittlere Scheibe (2) in einem, durch die Innenscheibe (1) und Aussenscheibe (3) geschlossenem und unter Vakuum befindlichem Raum (5) befindet und somit mit diesen, durch Umgebungsdruck wirkenden Druckkräfte, aneinander gepresst werden.

2. Das erfindungsgemässe Kochgeschirr mit einem Boden, welches durch das Vakuum alle im Bodenbereich befindlichen Flächen miteinander zusammenhält, gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der geschlossener Raum (5) vorzugsweise durch eine dichte Schweissnaht (4) erzielt werden kann.

3. Das erfindungsgemässe Kochgeschirr mit einem Boden, welches durch das Vakuum alle im Bodenbereich befindlichen Flächen miteinander zusammenhält, gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum im geschlossenem Raum (5) vorzugsweise im Bereich 1.0 E(–3) bis 1.0 E(–4) mbar beträgt.