CN110267572A - 具有改进的夹层结构和减少的底部移动的炊具及其生产方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有改进的夹层结构和减少的底部移动的炊具，生产其的方法以及相应的炊具的用途。

Description

具有改进的夹层结构和减少的底部移动的炊具及其生产方法 和用途

本发明涉及具有改进的夹层结构和减少的底部移动的炊具，及其生产方法和相应的炊具的用途。

平底锅，锅，压力炊具和类似炊具通常具有夹层结构。这意味着所谓的密封盘位于炊具基体的底部下面，并且中间层(其由容易导热的材料组成)置于这个密封盘和底部的下侧之间。此外，在夹层结构中，密封盘形状配合地连接到基体的底部下侧。因此，中间层完全包封在基体的底部下侧和密封盘之间。

铬-镍钢例如诸如类型X5CrNi18-10的钢(DIN材料编号1.4301)用作基体材料，这归因于良好的成形性和表面性能。中间层通常由软的，容易导热和容易重整的铝合金例如诸如Al 99.5(DIN材料编号3.0255)组成。现今，密封盘是由铁素体不锈钢，防锈的不锈钢，例如诸如X6Cr17(DIN材料编号1.4016)来制造的，目的是确保感应适应性。

但是具有这些材料和上述夹层结构的炊具具有关键的缺点。基体的钢在20-200℃的温度范围的热膨胀系数高于密封盘的钢。虽然材料编号1.4031的钢的热膨胀系数对应于大约16.5·10^-6K^-1，但是材料编号1.4016的钢的热膨胀系数仅仅是大约10.0·10^-6K^-1。基体下侧因此在炊具加热过程中的膨胀大于密封盘。这引起底部变形，其在底部移动中是显著的。底部移动可以根据DIN标准44904：1989-11第4.3.2章的规定来测定。底部移动是底部在炊具根据上述标准的加热过程中的垂直弯曲。

因为锅主体与密封盘相比在炊具在铁架上加热过程中具有较大的膨胀，因此炊具底部拱高随着升温而渐增且实际上朝向远离铁架的方向。因此，炊具底部与铁架的接触明显减弱。在铁架和炊具下侧之间形成绝缘空气垫，并且损害了传热。

但是为了实现经济且节能的烹饪，应当确保供给的热的最佳使用。这需要炊具底部在烹饪过程中(即在热态时)平坦地坐落在扁平烤盘上。

为了实现这个目标，现有技术中已经提出了提供具有预成型的底部的炊具。基体下侧，密封盘和包封在两者之间的中间层是校正的。

WO2005/021179A1描述了例如一种通过路径受控的施压装置来生产炊具的方法。所述施压装置可以实现炊具底部可再现的向内拱起。但是通过这种措施不能消除底部移动，仅仅因此可以适应在室温的底部弯曲值。

但是，炊具底部的平整化代表了生产方法中另外的步骤。用于这样平整化的炊具的生产方法因此是非常复杂的。还不利的是，炊具在扁平烤盘上的最佳坐落仅仅在有限的温度范围才能够实现，这明显限制了它的用途。

着手于现有技术的这些缺点，本发明的目标是提供具有改进的夹层结构的炊具，其在至少100℃的宽温度范围具有均匀的平坦底部以及允许与铁架的最佳接触。另外，应当显示一种生产这样的炊具的方法。

这个关于炊具的目标是通过专利权利要求1的特征来实现的。关于生产方法，所述目标是通过权利要求13的特征来实现的。

根据本发明的炊具具有基体和密封盘(其位于基体底部侧上且以形状配合的方式连接到基体)以及中间层(其位于至少基体和密封盘之间的区域中)，基体和密封盘的组成材料的热膨胀系数彼此相差最多20.0％。

令人惊讶地，已经发现这样的炊具的底部不需要预成型来确保在高温条件平坦坐落于铁架上。作为所述材料的类似的热膨胀系数的结果，密封盘和基体膨胀到相同的程度。作为结果，一方面炊具在加热过程中存在较少的应力。所述材料因此经历了较少的负荷，并且其结果是较少的材料缺陷(裂缝，破裂)。所述炊具因此是更耐久的。另一方面，在加热过程中，炊具的底部移动减少，并且避免了底部的拱起。

与现有技术已知的炊具形成对比(其表现出随着升温而连续增加的凹面弯曲，即密封盘在它的中心远离铁架表面移动)，使用根据本发明的炊具发生了相反的效应，即，稍微的凹面弯曲(其存在于室温时)随着升温而下降，并且密封盘在高于50℃的温度显示出几乎平坦的表面和因此最佳坐落于铁架表面上。

如果基体和密封盘的组成材料的热膨胀系数彼此相差0.0％-10.0％或者0.0％-6.0％，则可以实现甚至更好的性能。

优选基体的热膨胀系数和密封盘的热膨胀系数在20℃-200℃的温度是9.0·10^-6-12.0·10^-6K^-1，特别优选10.0·10^-6-11.0·10^-6K^-1。

这些热膨胀系数比通常用于基体的铬-镍钢的热膨胀系数低了大于35％。

在另一实施方式中，基体和密封盘由铁磁性不锈钢组成，优选含铬的铁素体不锈钢，基体的不锈钢和密封盘的不锈钢中的铬含量特别优选是至少15.5重量％。

如果基体的不锈钢的铬含量是至少20重量％，则它是有利的，如果基体的不锈钢是材料编号为1.4613(X2CrTi24)，1.4622(X2CrTiNbVCu22)和/或1.4607(X2CrNbTi20)的钢，则它是特别优选的。

此外，炊具的密封盘优选由材料编号为1.4016(X6Cr17)，1.4520(X2CrTi17)，1.4510(X3CrTi17)，1.4613(X2CrTi24)，1.4622(X2CrTiNbVCu22)和/或1.4607(X2CrNbTi20)的钢组成。

在本发明的一种有利的变体中，密封盘由不同于炊具的基体的钢组成。相应地，在本发明的一种实施方式中，炊具的基体和密封盘的组成材料的热膨胀系数彼此相差0.5％-10％或者1.0％-6.0％。

钢的材料编号是基于DIN EN 10027-2：2015-07。钢等级的说明依照DIN EN10027-1：2017-01体系。

中间层可以是层厚为2.0-10.0mm，优选4.0-8.0mm的层，所述层特别优选为主要是平坦的和非波动的或者非成角度的层，非常特别优选是包封在密封盘和基体之间。

密封盘可以具有底部和弯曲的或者成角度的边缘，底部是层厚为0.4-1.0mm的层。

作为密封盘的边缘弯曲和成角度的结果，可以更容易地实现基体和密封盘之间的形状匹配的连接和中间层的包封。可以完全避免中间层的外部机械影响。代之以，密封盘吸收了振动以及屏蔽中间层与尖锐边缘的物体的接触。

优选中间层和密封盘都具有光滑表面，没有结构化或者增强。此外，如果密封盘和中间层的层厚具有0.05mm，特别是0.03mm的最大标准偏差，则它是有利的。

中间层优选由热导率是至少160W/mK，特别优选至少190W/mK的材料组成，特别是由选自铝，铜，镁或者这些元素的合金的材料组成。

特别优选地，中间层由软的，容易导热和容易重整的铝合金组成，例如诸如Al99.5(DIN材料编号3.0255)。

在一种优选的实施方式中，所述炊具是锅(Topf)，其是一侧打开的，并且具有圆柱形形状，或者是平底锅，其是一侧打开的并且具有圆柱形形状，所述锅或者平底锅特别优选具有椭圆形，圆形或者矩形形状的底部，并且所述底部非常特别优选具有150-1200cm²的面积。另外所述锅或者平底锅可以具有把手来便于处置，以及具有盖子来盖住所述开口。

在一种优选的实施方式中，炊具的基体至少分区形成与中间层的直接接触表面，以及中间层在远离基体方向的侧面上与密封盘形成直接接触表面。在炊具的这种优选的实施方式中，从铁架处观察，炊具部件的次序是：密封盘，中间层和基体。不存在另外的中间层。

此外，如果密封盘和基体分别包括底部，其在20℃温度具有凹面弯曲，所述弯曲优选分别冲压，以使得在50℃-250℃的温度范围拱高是最大0.3mm，特别是最多0.2mm，则它是有利的。

凹面弯曲由此表示基体的底部和密封盘在烹饪锅内部方向上的拱高。在密封表面的弯曲的底部和铁架之间在室温存在着空洞。非加热的烹饪锅坐落于密封盘底部的边缘区的平坦平面上。作为所述底部边缘处大的圆周的结果，可以确保稳定的坐落。

所述炊具有利地在高于50℃，在50℃-250℃的温度范围内，底部移动是最多0.1mm，特别是最多0.05mm。相对于基体或者密封盘的直径，这意味着底部移动小于这个直径的0.3％，优选小于0.2％和特别优选小于0.18％。

这种性能导致炊具具有平坦坐落表面来用于全部烹饪过程。因此从铁架到炊具的传热在非常高的温度(其是例如油炸所需要的)和低温(其用于文火炖或者保温)同样是良好的。这代表了相对于现有技术已知的炊具的显著优点，因为现有技术已知的炊具在大于50℃的温度连续移动远离铁架表面，其的结果是仅仅在规定的温度点时炊具才能获得在铁架表面上的最佳坐落表面。相反，使用根据本发明的炊具，在大约50-250℃的宽温度带可以提供最佳的坐落表面。

根据本发明的生产上述炊具的方法其特征在于首先由含铬的铁素体不锈钢来生产圆柱形基体，其是一侧打开的，并且所述基体随后在底部下侧上至少分区以形状配合的方式连接到密封盘上，中间层至少位于密封盘和基体之间的区域中。

所述基体由此是由不锈钢材料片形成的。

在生产炊具的方法中，此外如果使用几种技术的组合，则它是优选的，基体优选是通过深冲压，拉伸冲压或者压力效应来生产的，密封盘和基体的底部下侧之间的连接优选是通过焊接，锡焊和/或击打来生产的，并且密封盘的弯曲优选是通过按压来生产的。

击打的技术是特别优选的。在这种技术中，既不需要引入另外的材料，也不需要高温。

根据本发明的炊具可以用于制备膳食或者用于使用煤气灶、电炉或者电磁炉加热食物。

本发明参考下面的图来更详细地解释，并非将本发明限制到其中所示的参数。

图1显示了根据本发明的炊具和常规炊具在加热过程中的底部移动。底部移动由此是根据DIN标准44904：1989-11的第4.3.2.章的规定来测定的。

可以发现在根据本发明的炊具的情况中，在20-250℃的温度范围发生的底部移动小于0.4mm(0.31mm)。现有技术的炊具在相同的温度范围内表现出底部移动大于0.7mm(0.71mm)。另外，现有技术的炊具的底部移动在整个温度范围上是均匀的。底部移动值随着温度线性增加。相反，根据本发明的炊具表现出仅仅在20-50℃的高底部移动。

在50-250℃的范围，根据本发明的炊具具有可忽略的底部移动，其小于0.05mm(0.04mm)。作为结果，可以产生最佳的铁架坐落表面，特别是在大于50℃的温度。

为了用常规炊具提供相当的良好的接触表面，常规炊具将必须具有这样的底部，其在室温时向外拱起(在铁架的方向上)。这是不利的，一方面因为例如诸如陶器测试基础的产品测试不允许底部以这样的方式在炊具中拱起。另一方面，由于线性地依赖温度的底部移动，甚至这样的炊具能够确保仅仅在小于10℃的小温度范围内与铁架的最佳接触表面。

在20-50℃范围内引起根据本发明的炊具中相当大的底部移动的原因是所述炊具底部中的非均匀温度分布，其存在于升温过程开始时。

图2示意地显示了根据本发明的炊具在温度20℃(左边)和50℃(右边)的轮廓。

在左边的图示中，可以发现密封盘(1)和基体(3)在20℃发生弯曲。密封盘和基体的底部都朝炊具内部的方向拱起。中间层位于密封盘(1)和基体之间的中间空间(2)中。

右边图示显示了炊具在50℃几乎失去了它的初始弯曲。密封盘(1)的拱起和基体(3)底部的拱起都是通过在加热过程中的膨胀和所形成的底部移动来补偿的。密封盘(1)和基体(3)现在具有达到良好接近的平坦层。

图3在密封盘的示意性截面上显示了应当如何测定拱高(4)。为此目的，密封盘(3)的弯曲或者拱起是明显放大来显示的。拱高(4)是拱顶的最高点到假想平面之间的距离(其在密封盘的最低点之间跨过)。

Claims (17)

1.炊具，其具有基体和密封盘，所述密封盘位于所述基体的底部侧上，并且以形状配合的方式连接到所述基体上，以及中间层，所述中间层位于至少所述基体和所述密封盘之间的区域中，所述基体和所述密封盘的组成材料的热膨胀系数彼此相差最多20.0％。

2.根据权利要求1所述的炊具，其特征在于，所述基体和所述密封盘的组成材料的热膨胀系数彼此相差0.0％-10.0％，优选0.0％-6.0％。

3.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，在20℃-200℃的温度，所述基体的热膨胀系数和所述密封盘的热膨胀系数是9.0·10^-6-12.0·10^-6K^-1，优选10.0·10^-6-11.0·10^-6K^-1。

4.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述基体和所述密封盘由铁磁性不锈钢组成，优选是含铬的铁素体不锈钢，所述基体的不锈钢和所述密封盘的不锈钢中的铬含量特别优选是至少15.5重量％。

5.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述基体的不锈钢的铬含量是至少20重量％，所述基体的不锈钢优选是材料编号为1.4613(X2CrTi24)，1.4622(X2CrTiNbVCu22)和/或1.4607(X2CrNbTi20)的钢。

6.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述密封盘由材料编号为1.4016(X6Cr17)，1.4520(X2CrTi17)，1.4510(X3CrTi17)，1.4613(X2CrTi24)，1.4622(X2CrTiNbVCu22)和/或1.4607(X2CrNbTi20)的钢组成。

7.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述密封盘与所述基体由不同的钢组成。

8.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述密封盘具有底部和弯曲的或者成角度的边缘，所述底部是层厚0.4-1.0mm的层。

9.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述中间层是厚度为2.0-10.0mm，优选4.0-8.0mm的层，特别优选为主要是平坦的和非波动的或者非成角度的层，所述层非常特别优选包封在所述密封盘和所述基体之间。

10.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述中间层由热导率是至少160W/mK，优选至少190W/mK的材料组成，特别是选自铝、铜、镁或者这些元素的合金的材料。

11.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述炊具是锅(Topf)，所述锅一侧是打开的，并且具有圆柱形形状，或者是平底锅，所述平底锅一侧是打开的，并且具有圆柱形形状，所述锅或者所述平底锅优选底部具有椭圆形、圆形或者矩形形状和所述底部特别优选面积是150-1200cm²。

12.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述炊具的基体至少分区域与所述中间层形成直接接触表面，以及所述中间层在远离所述基体定向的侧面上与所述密封盘形成直接接触表面。

13.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述密封盘和所述基体分别包括底部，所述底部在温度20℃具有凹面弯曲，所述弯曲优选分别冲压，以使得在50℃-250℃的温度拱高最多是0.3mm，特别是最多0.2mm。

14.根据前述权利要求之一所述的炊具，其特征在于，所述炊具在高于50℃，优选50℃-250℃的温度时底部移动是最多0.1mm，特别是最多0.05mm。

15.一种生产根据前述权利要求之一所述的炊具的方法，其中首先由含铬的铁素体不锈钢来生产圆柱形基体，所述基体在一侧上是打开的，并且所述基体随后在所述底部下侧上以形状配合的方式至少分区连接到所述密封盘上，所述中间层至少位于密封盘和基体之间的区域中。

16.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，使用几个技术的组合，所述基体优选是通过深冲压、拉伸冲压或者压力效应来生产的，所述密封盘和所述基体的底部下侧之间的连接优选是通过焊接、锡焊和/或击打来生产的，并且所述密封盘的弯曲优选通过按压来进行。

17.根据权利要求1-14任一项所述的炊具的用途，其用于制备膳食或者用于使用煤气灶、电炉或者电磁炉加热食物。