CN105352252A - 隔绝外壳和用于制造该隔绝外壳的方法 - Google Patents
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Abstract
现有技术公开了双层壁的隔绝外壳，该隔绝外壳设有受支承的真空绝缘件，由所述现有技术出发，本发明提出一种改进的隔绝外壳，其特征在于，首先制造平坦的面式元件(1)，其中，该隔绝外壳的相互连接的壁元件(2)通过具有凹口(10)的过渡区相互连接，从而可以在最后的制造步骤中通过相应地翻转和竖立彼此连接的壁元件(2)，以建立隔绝外壳的三维空间造型，然后将壁元件(2)持久固定为确定的空间造型。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有双层壁的隔绝外壳，该隔绝外壳包括内壁和与该内壁间隔的外壁，其中，利用多孔的、优选微孔或纳米孔的填充材料填充在内壁与外壁之间真空密封地构成的间隙，并为了形成至少轻微的真空而对该间隙抽真空，并且本发明还涉及一种用于制造隔绝外壳的方法，其中，隔绝外壳在制造时首先构造成连贯的平坦的面式元件，其中，各个壁元件之间的过渡区构造成凹口，该凹口的基底分别由弯曲线限定；然后，使各个壁元件绕相应的所述弯曲线摆动和竖立，以使隔绝外壳至少基本上闭合，从而制造隔绝外壳的空间造型；在最后的步骤中，使壁元件在邻接的壁元件的区域内产生的对接位置处持久地相互连接。
背景技术
US2013/0256318A1公开了一种这类隔绝外壳。其中，通过展开分别在端面上敞开的相互连接的四方管，建立没有前壁和后壁的封闭的空间体。由于使用除了端面以外封闭的四方管，在这种实施方式中不能实现前壁和/或后壁的连接。为构成隔绝壁，利用填充材料这样填充这些管：首先使敞开的端面之一封闭，随后利用填充材料填充管。接着也封闭另一个端面。在将展开的相互连接的四方管完成该工艺之后，使得在前面和后面上敞开的外壳竖起，然后抽真空。
DE4311510A1也公开了一种隔绝外壳，其中，在分别包括一个底板、两个侧壁、一个后壁和一个盖板件的平面可折叠的嵌板中，由一个较小的内壳和一个较大的外壳建立封闭的空间造型。随后将较小的内壳装入外壳内，并利用由气密的塑料薄膜之间加入粉末的其他预制的嵌板填充其间隙。随后这些利用粉末填充的塑料件放置在内壳与外壳之间，并在确定的位置上与相邻的壁板粘接。然后，对外壳抽真空，由此制造设置的最终结构。
EP0990406A2公开了另一种隔绝外壳。确切地说，该隔绝外壳是用于家用电器的隔绝外壳，如用于冰箱、冷冻箱及热水存储器的大面积的隔绝外壳。这种类型的外壳在传统上具有嵌入的塑料泡沫隔绝物。但在为了有效隔热以降低能耗，对具有改进的效果的隔热装置的要求不断增长。在隔绝厚度保持不变或至少可接受的情况下，这方面的改进只能通过对隔绝部抽真空来达到。在这种情况下得到上述解决方案，其中冷却装置的外壳装备有预制的、本身真空隔绝的板，所谓的真空绝热的板(VIPs)和留存的间隙填充有泡沫。这种解决方案目前也已经证明在一定程度上并不能令人满意，因为一方面由于大量不同的部件、材料和组件导致高的制造成本。除此之外，给间隙填充泡沫使得不同的材料或多或少地发生不可逆的相互粘接，从而在使用寿命结束后的冰箱外壳的回收利用或再利用基本上是不可能的。一般情况下，该外壳必须完全作为特殊垃圾进行处理。除此之外，真空绝热板(VIPs)的外罩层包括用于其加固的金属成分，从而至少在接缝的区域内，即在VIPs相互对接的区域内构成热桥，并且因此，会在该区域内发生对流而降低隔绝效应。
从而，由EP0990406A2已知，对于冰箱的双层壁真空密封的外壳，利用受支承的真空隔绝件填满内壁与外壁之间的间隙，其中，支承体由松散的(颗粒状或粉末状的)氧化硅化合物组成，其中，氧化硅化合物优选为泡沫颗粒。此外，将间隙抽真空至p＜101mbar的剩余气体压力。
与此无关地，由WO01/18316A1公开了一种隔绝成形体及其制造方法。确切而言，这是一种设计成隔热板的隔绝成形体，所述隔绝成形体具有由微孔隔绝材料组成的压缩的隔绝层，所述隔绝成型体是可弯曲的，并因此紧贴在隔绝底座上，特别是紧贴在管上，尤其是紧贴在暖气管上。这通过如下方式实现，即隔绝层在其宽面上具有槽状的压印部，该压印部沿弯曲线定向。所述压印部允许首先绕暖气管环绕布设为平面的隔绝成型体，最后利用外罩包围所述隔绝成形体。
发明内容
由所述现有技术出发，本发明的目的在于，提供一种具有至少类似的隔绝特性的隔绝外壳，与该现有技术相比，该隔绝外壳在其制造、存放方面以及在隔绝外壳的运输方面具有优点，并且提供一种用于制造这种隔绝外壳的方法。
上述目的通过一种具有权利要求1所述特征的隔绝外壳以及通过一种具有权利要求13所述特征的方法得以实现。根据本发明的隔绝外壳有利的实施形式可以由从属权利要求2-12得到。
根据本发明的隔绝外壳的特点在于，包括隔绝外壳首先构造成平坦的面式元件，所述面式元件包括隔绝外壳的各个壁元件，各个壁元件之间的过渡区成形为凹口，所述凹口的基底分别由弯曲线限定。此外，随后可以以如下方式简单地建立隔绝外壳的三维空间造型：将各个壁元件围绕底部壁元件竖立并绕弯曲线摆动，直至建立至少基本上封闭的空间造型，然后在邻接的壁元件的相应对接部位使壁元件持久相互连接。
就是说，本发明基于这样一种出人意料的构思：首先并不制造隔绝外壳成品，确切地说，而是制造一种中间产品，该中间产品是包括隔绝外壳的各个壁元件的连贯的平坦的面式元件。然后，这种平坦的面式元件可以以明显更少的位置需求而以简单的方式堆叠和存放，并且在需要时以明显降低的位置需求运输。然后，在最后的加工步骤中，在弯曲线的区域内使得各个壁元件摆动并由此建立隔绝外壳的三维空间造型，随后将各个壁元件持久固定在该位置上。
在有利的实施形式的解决方案中，内壁与外壁之间的间隙的填充材料构成为具有支承的功能。因此，在本发明的主题中也实现了一种受支承的真空隔绝件。在此方面，填充材料由于其支承作用而在隔绝外壳最终的空间造型中也将外壁和内壁保持在确定的距离上，并因此在该区域内也确保了隔绝效果，尽管这种隔绝效果可能有所降低。
为此，在具有低气体析出的同时还具有低固体导热性的矿物材料是特别合适的，此外，所述材料还具有细孔结构。备选地，也可以使用开孔的无机泡沫。发热的硅酸也适于用作所述填充材料。但目前优选的实施方式设有由高度压缩的玻璃纤维组成的填充材料。
根据本发明的隔绝外壳的外壁优选由高等级的不锈钢制造，所述不锈钢具有所需的形状稳定性和耐腐蚀性。
通常，明显更薄壁地构成的内壁出于耐腐蚀的原因也应是不锈钢板。
在具体的实施形式中，隔绝外壳的各个壁元件之间的过渡区通过如下方式构成：内壁预成型为该内壁构成具有环绕平坦的面式元件的外周区/外周倒棱(Auβenumfangsphase)。
这里，过渡膜片有利地构造成比内壁和外壁明显更薄。例如可以通过相应的成型工艺或通过使用以不同板厚预制的所谓“激光拼焊毛坯(TailoredBlanks)”来实现降低壁厚的目的。
在有利的改进方案中，随后可以在平坦的面式元件的外周区的区域内使得所述过渡膜片与外壁真空密封地环绕焊接。
这里，用于将过渡膜片与外壁连接的相应焊缝通过能够简单实现的电阻焊缝或激光焊缝实施。
在按照这种方式将在平坦的面式元件内相互连接的壁元件真空密封地焊接后，对该连贯的面式元件抽真空，优选达到p≤0.1mbar的剩余气体压力。此外，此时形成一种受支承的真空隔绝件，它已知具有非常高的绝热效果，并基本上能够持久地抑制可以想象的对流。
因此，在将所有壁元件抽真空后，仍呈现平坦的面式元件提供适于运输和存放的具有完整功能的隔绝外壳。最后，在最终的制造步骤中，优选在隔绝外壳即将交付给终端客户或商户之前，由平坦的面式元件建立其空间造型，并且(例如)通过在外侧将用于持久附加的机械连接件搭接各自所要接合的壁元件，并通过螺栓固定的连接板或通过适当的粘结缝永久性地相互连接。
备选地，根据本发明的目的利用具有方法权利要求13所述的特征得以实现。
附图说明
以下结合附图中所示的实施例对本发明进行详细说明。其中：
图1为由隔绝外壳的相互连接的壁元件组成的平坦的面式元件的结构示意图；
图2为图1中的平坦的面式元件沿AA线剖切的剖面细节图；以及
图3为图1中的平坦的面式元件在壁元件竖立成隔绝外壳的空间造型后的正视图。
附图标记说明
1面式元件2壁元件
3底板件4盖板件
5后壁6第一侧壁
7第二侧壁10凹口
11弯曲线12内壁
13外壁14填充室
15填充材料16过渡膜片
17焊缝18对接位置
具体实施方式
图1示出用于基本上封闭的隔绝外壳(图中没有详细示出)的具有彼此邻接的壁元件2的平坦的面式元件1。这里，平坦的面式元件1具体由以下的壁元件2组成：底板件3、盖板件4、后壁5以及第一侧壁6和第二侧壁7。其中，各个壁元件2与各自邻接的壁元件2通过过渡区相互连接，该过渡区具有基本上呈凹口10的形状，其中，相应的凹口并不一定构造成三角形，而在必要时也可以具有U形轮廓或沟槽轮廓，也就是说，例如可以构造成槽形。此外，凹口10的顶点分别视为假想的弯曲线11。各个壁元件2自身分别构造成双层壁，即包括内壁12和外壁13，它们之间设置有填充室14。
根据图2所示的剖面图，外壁13为不锈钢外板，其板厚优选在0.5mm至0.8mm之间。内壁12也由不锈钢板构成，但是明显更薄，如具有0.5mm以下的板厚。位于内壁12与外壁13之间的是利用隔绝填充材料填充的填充室14，所述填充材料同时具有支承功能。这种支承功能在凹口10的区域内也保持内壁12与外壁13的间隔。在该实施例中，填充材料15是高度压缩的玻璃纤维。在此假定，平坦的面式元件1的所有壁元件2都类似地构成。
这里，图2中的细节图以剖面图示出在邻接的壁元件2之间构成的过渡区。在薄壁的内壁12上一体形成连接各个壁元件2的过渡膜片16，使得所述过渡膜片构成围绕平坦的面式元件1的环绕外周区。从而，过渡膜片16由此构成内壁12的形成所述外周区的壁部延长部。这里，过渡膜片16(例如)通过附加的成形工艺构造为比内壁12明显更薄。
过渡膜片16与外壁13真空密封焊接。相应的焊缝可以比较简单地手工实施，以形成总体上环绕平坦的面式元件1的线条焊缝。备选地，在这个部位上也可以设置粘接连接或(例如)通过卷边实现的机械连接，以替代焊缝。在所有相互连接的壁元件2通过真空密封而封闭以后，整体上对连贯的平坦的面式元件1的填充室14进行抽真空，直至达到p≤0.1mbar的剩余气体压力，从而再次明显增强了壁元件2，并且由此还增强了隔绝外壳的隔绝效果。
此时，以上完成的平坦的面式元件1可以以这种展开的形式存放或运输，从而节省位置。
通常在即将交付给终端客户或商户之前，才在最后的制造步骤中，根据图1中所标注的箭头，将各个壁元件2环绕所示的弯曲线11竖立或翻转，并由此形成基本上封闭的隔绝外壳，该隔绝外壳通过如下方法固定成空间造型：在通过凹口10标出的过渡区内，在内侧和/或外侧安装适当的连接件，如搭接连接面的连接片并(例如)通过紧固螺栓固定，从而将壁元件2固定成隔绝外壳的三维空间造型。在由图1的隔绝外壳1建造成根据图3最终的空间造型之后，形成为完整的隔绝外壳，该隔绝外壳(例如)用于冰箱或低温冷冻箱，其中，除了冰箱门以外，该隔绝外壳是封闭的，在将内部结构装入该隔绝外壳内之后，在单侧将冰箱门可摆动地铰接在该隔绝外壳的远离后壁的框架上。这里，通常地，冰箱门同样具有如其他壁元件2的类似受支承的真空隔绝件。
这里，利用相同的技术不仅组成冰箱外壳或冷冻箱外壳，而且整个冷藏室也可以由这种面式元件组成。在汽车领域，这种技术适于构成蓄电池外壳或用于发动机隔音板。在设备制造中，利用这种技术可以用于实现隔焰炉或储热器。
Claims (13)
1.具有双层壁的隔绝外壳，该隔绝外壳包括内壁(12)和与该内壁(12)间隔的外壁(13)，其中，利用多孔的、优选微孔或纳米孔的填充材料(15)填充在所述内壁(12)与外壁(13)之间真空密封地构成的间隙，并且为了形成至少轻微的真空而对该间隙抽真空，其中，所述隔绝外壳在制造时首先构造成连贯的平坦的面式元件(1)，其中，各个壁元件(2)之间的过渡区构造成凹口(10)，所述凹口(10)的基底分别由弯曲线(11)限定；然后，使各个所述壁元件(2)绕相应的所述弯曲线(11)摆动并竖立，以使得所述隔绝外壳至少基本上封闭以建立该隔绝外壳的空间造型；在最后的步骤中，使得所述壁元件(2)在邻接壁元件(2)的区域内形成的对接部位(18)处持久相互连接，其特征在于，连贯的所述平坦的面式元件(1)包括以下壁元件(2)：底板件(3)、盖板件(4)、后壁(5)以及第一侧壁(6)和第二侧壁(7)，其中，各个所述元件(2-7)都构造成双层壁的，并分别包括内壁(12)和外壁(13)，所述内壁(12)和外壁(13)之间设置有填充室(14)，其中，所述内壁(12)分别构造成比所述外壁(13)明显更薄。
2.根据权利要求1所述的隔绝外壳，其特征在于，所述间隙内的所述填充材料(15)附加地具有支承功能。
3.根据权利要求2所述的隔绝外壳，其特征在于，所述填充材料(15)是具有低固体导热能力、低气体析出并具有细孔结构的矿物材料或者是开孔的无机泡沫，特别是由高度压缩的玻璃纤维制成的无机泡沫。
4.根据前述权利要求中任意一项或多项所述的隔绝外壳，其特征在于，所述外壁(13)由不锈钢制成。
5.根据前述权利要求中任意一项或多项所述的隔绝外壳，其特征在于，所述内壁(12)优选为薄壁的不锈钢板。
6.根据权利要求5所述的隔绝外壳，其特征在于，所述内壁(12)在所述平坦的面式元件(1)的外轮廓上环绕地预成形为，使得所述内壁(12)过渡到与该内壁(12)连接的过渡膜片(16)，该过渡膜片(16)构成环绕所述平坦的面式元件(1)的外周区。
7.根据权利要求6所述的隔绝外壳，其特征在于，所述过渡膜片(16)构造成比所述内壁(12)和外壁(13)明显更薄。
8.根据权利要求6或7所述的隔绝外壳，其特征在于，所述过渡膜片(16)与所述外壁(13)环绕地真空密封焊接，即在内侧和外侧真空密封焊接，或者，在其他情况下通过粘结缝粘接或借助机械连接，例如所述过渡膜片(16)通过卷边而真空密封地连接于所述外壁(13)。
9.根据权利要求8所述的隔绝外壳，其特征在于，用于将所述过渡膜片(16)与所述外壁(13)连接的焊缝(17)是电阻焊缝或激光焊缝。
10.根据权利要求7至9中任意一项或多项所述的隔绝外壳，其特征在于，在对所述过渡膜片(16)与所述外壁(13)进行真空环绕密封焊接后，对所述平坦的面式元件(1)抽真空，优选抽真空至达到p≤0.1mbar的剩余气体压力。
11.根据前述权利要求中任意一项或多项所述的隔绝外壳，其特征在于，在对所述平坦的面式元件(1)抽真空之后，由该平坦的面式元件(1)形成所述隔绝外壳的所述空间造型，以实现建立所述隔绝外壳。
12.根据权利要求11所述的隔绝外壳，其特征在于，所述隔绝外壳能够通过适当的、分别搭接所述对接部位(18)的机械连接件固定成最终的空间造型，如通过螺栓连接和/或粘接的连接片固定成最终的空间造型。
13.用于制造隔绝外壳的方法，具有以下步骤：
-制造包括相互连接的壁元件(2)的平坦的面式元件(1)，其中，在各个所述壁元件(2)之间通过凹口(10)构成过渡区，
-预先确定用于将所述平坦的面式元件(1)建立成空间造型的弯曲线(11)，
-其中，各个所述壁元件(2)分别包括内壁(12)和外壁(13)，并在所述内壁(12)和外壁(13)之间构成真空密封的间隙，
-利用多孔的填充材料(15)填充所述间隙，优选利用高度压缩的玻璃纤维填充所述间隙，
-其中，所述内壁(12)成形为使得所述内壁(12)过渡到与该内壁(12)连接的过渡膜片(16)，所述过渡膜片(16)构成环绕所述平坦的面式元件(1)的外周区，
-其中，所述过渡膜片(16)分别与所述外壁(13)真空密封地环绕焊接，
-然后，对所述平坦的面式元件(1)抽真空，
-并且然后，使所述壁元件(2)绕底板件(3)竖立，以构造成至少基本上封闭的三维的隔绝外壳，
-以及，最后，在所述壁元件(2)的对接部位(18)的区域，分别通过适当的机械连接件和/或粘接将所述隔绝外壳固定成最终的空间造型。
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