CN1191599A - 隔热壳 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一个至少包含一个工作空间(20,38)的隔热壳(10,30),该空间由其壳的壁(11,31)包围住并且可以用一个门(22,37)来关闭。壳的壁(11,22,31,37)由两个相互相间设置的分界壁(12,23,32)构成,它们一起基本上围成一个中间空间(14,24,34),该空间中充填能够松散地装入的、处于最终化学状态的和可以抽真空的隔热材料(16,26,35)。

Description

隔热壳
本发明涉及一种隔热壳，它至少有一个工作空间，该空间由壳壁和至少一个门包围住。
在现有技术中有实现隔热的各种方式。在家用设备例如冷冻装置，炉子或类似装置等领域就采用各种隔绝材料来隔离它们的工作空间。对于炉子而言，包围着烤腔的炉罩(炉壳)的外侧装有隔热的纤维隔热材料，而在冷冻装置方面则采用硬泡沫材料进行隔热，这种材料以液态的初始成分装到一个金属外壳和一个塑料内衬之间并且在进行了一种化学反应之后两者相互联结起来。此外，在冷冻装置领域中除了采用硬泡沫隔热外，还采用真空隔热板，它们安装在金属外壳和塑料内衬之间。此时，冷冻装置的隔热壳的各个壁段的过渡部分仍然用硬塑料泡沫充填。就冷冻装置而言，至今在家用设备领域中采用的隔热技术是有缺陷的，尤其是在设备的回收处理越来越重要的情况下，因为构成隔热壳的各种材料是通过隔热硬泡沫相互联成一体，由于液态泡沫的胶粘作用，要将其分离成各个单独的材料将是非常昂贵的分离过程。就应用于家用炉子的纤维隔热材料而言，由于纤维的特性，将这种材料安置到要求隔热的炉罩上是很费时的，并且存在这样的危险，即单独的纤维从隔热材料的纤维结合体中松脱出来，并且落到电的功能组件的接触部位，从而由于它的绝缘特性使炉子产生功能故障。
本发明的任务是，对于一个按照权利要求1前序部分所述的壳，提出如何以简单的方式避免现有技术的缺陷，同时以简单的方式开辟出明显改善壳的热隔离效果的可能性。
按照本发明，上述任务是这样解决的，即壳的壁由两个相互相间设置的分界壁构成，它们一起基本上围成一个中间空间，该空间中充填能够松散地装入的、处于最终化学状态的和可以抽真空的隔热材料。
通过采用本发明的解决方案，产生一种隔热壳，在回收处理方面，这种壳可以在极少的技术费用亦即费用低的情况下在很大程度上分解成纯粹的各个材料组成部分，这些组成部分又可以作为技术价值很高的材料进行使用。此外通过本发明的壳结构实现了一种有利于加工的隔离过程，在这种过程中不需要使用用于保护环境和加工人员健康的昂贵装置。此外可以取消密封措施，例如至今在冷冻装置上为了防止在液态的初始成分下装入的硬泡沫隔热物的流出所采用的密封措施。
此外，由于纤维绝缘材料的有绝缘性的单个纤维的缘故造成电接触线段非人意地被断开而使电装置的功能受到影响的情况基本上被排除了。
按照本发明的一个优选实施例，分界壁在很大程度上是刚性结构的，并且装入到由分界壁围成的中间空间中的隔热材料是开孔泡沫并且在很大程度上是耐压的。
通过刚性的分界壁可以对充填到中间空间中的隔热材料进行密封，以便改善壳壁的隔热性能，而不必附加地用一个支撑结构对分界壁进行支撑。此外，采用开孔泡沫隔热材料不仅能非常简单地降低中间空间中的压力，而且能使压力相对于壳壁的环境压力明显低得多，同时通过刚性的分界壁和耐压的隔热材料也能在对中间空间抽真空后产生一个基本上平的表面，该表面不需要另采取措施就可以用作壳壁的可见部分。
按照本发明的另一个优选实施例，在充填了隔热材料的中间空间中，其空气压力相对于壳的环境压力是被降低的，限定中间空间的分界壁是由一种至少近似地相应于该压力差的耐扩散材料构成。
通过采用这种技术方案可以构成一种长期作用保持不变的壳壁的有效隔热结构。
通过以下的一种实施方案就可以达到足够好的隔热效果，即按照本发明的下一个有利的实施例，规定在充填了开孔泡沫的和耐压的隔热材料的中间空间中，使空气压力位于0.01毫巴和100毫巴之间，但最好在1毫巴以下。
在对分界壁之间的中间空间抽真空后的情况下，可以这样地得到很平的表面，即按照本发明的另一个有利的实施例，规定耐压的、开孔泡沫的隔热材料近似地等于两个分界壁之间的间距。
对壳壁的一种非常有效的隔热和在中间空间抽真空后的情况下对分界壁的非常有效的支撑可以这样实现，即按照本发明的另一个有利的实施例，规定耐压的、开孔泡沫的隔热材料基本上设置在壳的整个伸展表面上。
按照本发明的另一个有利的实施例，规定耐压的、开孔泡沫的隔热材料由在中间空间的充填过程中始终密封的气凝胶构成，气凝胶的密度为80至300公斤/米3，最好为80至120公斤/米3。
通过对中间空间的这种充填，使壳壁达到一种导热率，该导热率的值在不降低分界壁之间的中间空间中的空气压力下仍低于当今在家用装置领域上使用的隔热技术的值。
按照本发明的另一个实施例，规定耐压的、开孔泡沫的隔热材料由板块构成，这些板块在它们的连接部位处上下设置有接缝辅助件。
通过采用这种可以松散地装入中间空间中的隔热材料也可以在采用了易弯曲的分界壁情况下保证中间空间被抽真空后形成平的表面，从而也为壳壁形成完好的可见部分。
按照本发明的另一个优选实施例，规定板块是由硬化的聚氨基甲酸乙脂泡沫制成。
通过采用一个充填了这种隔热材料和抽真空的中间空间就可以得到这样的壳壁导热率值，该值与当今在家电装置领域上使用的隔热技术的值相比要低得多，从而明显更有利于降低家电装置的能量消耗。
在家用冷冻装置或家用炉子上的电连接和电安装工作通过以下结构可以很简单地实施，即按照本发明的另一个优选实施例，规定在隔热材料内设置了用于安置控制和/或供给导管的空心管。
同时这种实施结构还进一步保证通过有目的地装入空心管而避免非人愿的热渗透。
按照本发明的另一个有利的实施例，规定壳壁的分界壁由深冲的优质钢构成，此时的分界壁证明是非常稳固的和耐扩散的，从而极其有利于长期维持中间空间中的低压。
按照本发明的另一个实施例可以规定壳壁的分界壁由防腐蚀的钢板构成。
此时，相对于优质钢而言，可以明显减轻分界壁的加工，从而简化壳壁的制造。
按照本发明的另一个实施例可以规定壳壁的分界壁由耐扩散的塑料材料构成。
应用于壳壁的这种分界壁的特征，除了其可加工性没有问题和费用低以外，还在于其具有很小的重量，从而在序列加工中有利于操作。
按照本发明的另一个优选实施例，规定分界壁的尺寸与壳的各个壁段的尺寸相对应并且可以相互连接到壳上。
用于壳的模块式的结构技术能够在单个的壳壁数目相对较少并具有不同的尺寸时使壳壁相互间构成良好的组合，从而在较低的仓储费用下能够获得具有不同尺寸的相对较多规格的壳。此外，壳的模块式结构不仅能使在中间空间的隔热材料充填过程中的工作量明显减少，而且也明显减少了中间空间抽真空的时间。
按照本发明的另一个实施例可以规定分界壁由一个刚性的、相应于壳的各个壳壁被弯曲的并且将所有的壳壁相互连接的薄板构成。
这种壳结构的特征在于，在其所有的壁段上具有在很大程度上均匀地良好分布的隔热性能，这种隔热性能不会敏感地受到由结构限定的在各个壁段之间可能出现的热渗透的影响。
按照本发明的另一个实施例，规定分界壁中的一个壁上设有一个接头，用于降低由两个分界壁包围的中间空间中的空气压力，对分界壁的这种设置是非常符合目的的。
在带有一个炉罩的家用炉子中，其炉罩由一个按照权利要求1至7和11至18中之一所述的隔热壳构成，这种炉子能够非常有利于节能地工作并且在回收方面也能以简单的方式处理。
同样能够非常有利于节能地工作并且在回收方面也能以简单的方式处理的是一种家用冷冻装置如冰箱或冷冻柜，它包含至少一个设置在其壳内的并且可由一个门关闭的冷冻室，其壳是按照权利要求1至18中之一构成的，其门作为隔离体是按照权利要求1至15和17或18中之一构成的。
在以下的说明书中通过在附图中简化示出的两个冷冻装置的例子对本发明进行说明。附图中，
图1是在一个第一实施例中以简视图示出的一个家用冷冻装置的壳，它具有前后相间设置的并且在其自由端与一个连接框架相连接的分界壁，
图2是隔热壳的一个局部放大图，其中安装有空心管，用于安装使装置组件工作的供给导管和控制导管，
图3是连接框架在不同横截面下的垂直截面简视图，
图4是在一个第二实施例中示出的一个家用冷冻装置，它有由单个的壳壁部分组成的隔热壳，并且在垂直截面方向上安装有一个门。
图1示出了一个用于家用冷冻装置例如冰箱或者冷冻柜上的带有壳壁11的隔热壳10。壳壁11由两块相互相间设置的用作分界壁12的整体薄板构成，它们相应于壳壁的尺寸被弯曲，并且由厚度例如0.5毫米的优质钢板、防腐蚀钢板或者真空密封塑料材料以深冲方法制造而成。两块相互相间设置的分界壁12中，位于外侧的一块设有一个抽真空接头13，两块分界壁12构成一个中间空间14，它在分界壁12的自由端处用真空密封地设置在分界壁12上的连接框架15(见图3)真空密封地封闭住，这在采用一种最大导热率为1W/MK的材料时已经显示出良好的隔热性能。中间空间14中充填一种开孔泡沫的、处于最终化学状态的和耐压的隔热材料，这种材料在本实施例中是由硬化的并且制成板块形状的聚氨基甲酸乙脂泡沫或者三聚异氰酸脂泡沫，聚苯乙烯泡沫或者其它开孔泡沫的聚合物泡沫构成，它的板厚与分界壁12之间的间距相符合，板的尺寸与壳壁11的尺寸相匹配。例如用聚氨基甲酸乙脂泡沫制成的用作隔热材料16的板块在其前端用一个舌槽连接17(也参见图2)相互连接，以防止热渗透，此时也可以考虑其它可行的连接技术来连接各单个的板块。隔热板块16上设有用于安置空心管18的凹槽(尤其参见图2)，这些空心管可以用导热性很差的材料例如塑料制成，经真空密封地设置在分界壁12上的固定件19固定在隔热材料16的内部并且延伸到分界壁12的外侧。空心管18用于安置未示出的控制和供给导管，这些导管是为了未示出的冷冻机的工作而设置的，冷冻机用于在一个作为冷藏或冷冻室使用的壳体工作空间20内制冷。该壳体工作空间20由隔热的壳10和一个设在壳10的开口侧的并且经一个磁性密封件21设置在壳10的开口边缘处的隔热门22包围住。门22和壳壁11一样是由两块相互相间的结构刚性的和例如由厚度为0.5毫米的优质钢板或防腐蚀钢板或者耐扩散的塑料材料制成。通过在门22处的相互相间的分界壁23也在此产生一个中间空间24，它在分界壁23的自由前端处用连接框架25(参见图3)真空密封地封闭住，并且在门22的高度和宽度上用隔热材料26充填。和在壳10的情况一样，隔热材料26在安装连接框架25之前被装入到中间空间24中，并且在本实施例中，和壳壁11的情况一样，作为一个处于最终化学状态的和开孔泡沫的板块由很耐压的聚氨基甲酸乙脂泡沫构成。板块的材料厚度与两个分界壁23的间隔一致并且在门22的情况下是整体地设置在门的表面上。
为了提高壳10和门22的隔热性能，由它们的分界壁12及23和连接框架15及25一起构成的真空密封的中间空间14及24被抽真空到某个压力，该压力一般情况下为低于1毫巴。为了对壳10和门22的充填了隔热材料16和26的中间空间14和24抽真空，至少各设置了一个抽真空接头，以便与一个未示出的真空泵连接，其中设置在壳10上的接头13是可以看见的，而设置在门22上的接头没有示出。通过被抽真空的中间空间14和24而作用到分界壁12和23上的压力基本上通过它们的刚性的结构和很大程度上耐压的聚氨基甲酸乙脂泡沫板块所吸收。
除了采用由板状的聚氨基甲酸乙脂泡沫构成的隔热材料16外，还可以使用密度为80至120公斤/米3和例如表面为约7.105米2/公斤的气凝胶来充填中间空间14和24，这种隔热材料16在充填过程中为了改善隔热性能始终受到密封和压挤。中间空间14和24的充填过程结束后，将由连接框架15和25真空密封地封闭并且接着将其中的空气压力降低到一般低于1毫巴的一个压力值。
如图3所示，连接框架15和25可以有不同的截面形状，其中纯直角横截面展示出最小的导热路径，而其它的截面形状则明显增大了导热路径。
除了图1中所示的壳结构外，还可以考虑，按照一种“折叠盒”的原理或者用一个整体的具有装配上的后壁的四边形空心体来制作。这种结构的壳例如适用于包围一个焙烧室的炉罩或空调室的结构。
图4示出了一个适用于家用冷却或冷冻装置的隔热壳30，与图1所示的壳10不同的是，壳10的分界壁12由一个整体的相应于壳壁11变形的薄板构成，而该壳30是由单个的壳壁31制成。壳壁31具有刚性的分界壁32并且在它们的连接部位相互间设有接缝件(尤其参见图5)，用于延长对接处的导热路径。在很大程度上是刚性的分界壁32包围一个真空密封的、可以经一个未示出的接头用真空泵抽真空的中间空间34，它可以按照图1所述的第一实施例中的方式充填隔热材料35。隔热材料35中可以装入为安装未示出的控制和/或供给导管的空心管36，以便明显减轻家用冷却或冷冻装置的安装工作，其中控制和/或供给导管对于冷冻机的运转是必需的。各单个的壁段31与一个类似于该壁段而构造的门37一起围成一个用作壳工作空间的冷冻室38。门37按公知的方式经一个磁性密封件39弹性地密封地设置在壳30的开口缘边上。模块状的壳结构也尤其适合用于冷冻槽。本发明的壳结构可获得2MW/MK至15MW/WK的导热率，由此使能量消耗相对于目前通常的冷冻装置的隔热强度至少减少70％。反之，在当今通常的能量消耗量下，可以实现大大扩大例如用于一个家用装置的壳工作空间。

Claims (20)

1.隔热壳，它至少有一个工作空间，该空间由其壳壁和至少一个门包围住，其特征在于，壳的壁(11，22，31，37)由两个相互相间设置的分界壁(12，23，32)构成，它们一起基本上围成一个中间空间(14，24，34)，该空间中充填能够松散地装入的、处于最终化学状态的和可以抽真空的隔热材料(16，26，35)。
2.按照权利要求1所述的隔热壳，其特征在于，分界壁(12，23，32)在很大程度上是刚性的，装入到由分界壁围成的中间空间(14，24，34)中的隔热材料(16，26，35)是开孔泡沫的并且在很大程度上是耐压的。
3.按照权利要求1或2所述的隔热壳，其特征在于，在充填了隔热材料(16，26，35)的中间空间(14，24，34)中，其空气压力相对于壳(10，30)的环境压力是被降低的，限定中间空间(14，24，34)的分界壁(1 2，23，32)是由一种至少近似地相应于该压力差的耐扩散材料构成。
4.按照权利要求3所述的隔热壳，其特征在于，在充填了开孔泡沫的和耐压的隔热材料(16，26，35)的中间空间(14，24，34)中，空气压力位于0.1毫巴和10毫巴之间，最好在1毫巴以下。
5.按照权利要求2至4中之一所述的隔热壳，其特征在于，耐压的、开孔泡沫的隔热材料(16，26，35)近似地相应于分界壁(12，23，32)之间的间距。
6.按照权利要求2至5中之一所述的隔热壳，其特征在于，耐压的、开孔泡沫的隔热材料(16，26，35)基本上设置在壳(10，30)的整个表面上。
7.按照权利要求2至6中之一所述的隔热壳，其特征在于，耐压的、开孔泡沫的隔热材料(16，26，35)由在中间空间(14，24，34)的充填过程中始终密封的气凝胶构成，气凝胶的密度为80至300公斤/米3，最好为80至120公斤/米3。
8.按照权利要求2至6中之一所述的隔热壳，其特征在于，耐压的、开孔泡沫的隔热材料(16，26，35)由板块构成，这些板块在它们的连接部位上下设置有接缝辅助件(17)。
9.按照权利要求8所述的隔热壳，其特征在于，板块是由硬化的聚氨基甲酸乙脂泡沫制成。
10.按照权利要求1至9中之一所述的隔热壳，其特征在于，板块是由硬化的聚氨基甲酸乙脂泡沫制成。
11.按照权利要求1至10中之一所述的隔热壳，其特征在于，在隔热材料(16，35)内设置了用于安置控制和/或供给导管的空心管(18，36)。
12.按照权利要求1至11中之一所述的隔热壳，其特征在于，壳壁(11，22，31，37)的分界壁(12，23，32)由深冲的优质钢构成。
13.按照权利要求1至11中之一所述的隔热壳，其特征在于，壳壁(11，22，31，37)的分界壁(12，23，32)由防腐蚀的钢板构成。
14.按照权利要求1至11中之一所述的隔热壳，其特征在于，壳壁(11，22，31，37)的分界壁(12，23，32)由耐扩散的塑料材料构成。
15.按照权利要求1至14中之一所述的家用炉子，其特征在于，壳壁(11，22)的分界壁(12，23)在它们的自由端用至少在很大程度上耐扩散的连接件(15，25)相互连接起来，连接件(15，25)具有0.1至21W/MK的导热率，但最好最大为1W/MK的导热率。
16.按照权利要求1至15中之一所述的隔热壳，其特征在于，分界壁(32)的尺寸与壳(30)的各个壁段(31)的尺寸相对应并且可以相互连接到壳(30)上。
17.按照权利要求1至15中之一所述的隔热壳，其特征在于，分界壁(12)由一个相应于壳(10)的各个壳壁(11)被弯曲的并且将所有的壳壁(11)相互连接的薄板构成。
18.按照权利要求1至17中之一所述的隔热壳，其特征在于，分界壁(12，23，32)中的一个壁上设有一个接头(13)，用于降低由分界壁(12，23，32)包围的中间空间(14，24，34)中的空气压力。
19.家用炉子，带有一个炉罩，其特征在于，炉罩由一个按照权利要求1至7和11至18中之一所述的隔热壳(10，30)构成。
20.家用冷冻装置，例如冰箱或冷冻柜或类似装置，包含至少一个设置在其壳内的并且可由一个门关闭的冷冻室，其特征在于，壳(10，30)是按照权利要求1至18中之一构成的，门(22，37)作为隔离体是按照权利要求1至15和17或18中之一构成的。
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