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Die Erfindung betrifft einen Vakuumdämmkörper und ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem derartigen Vakuumdämmkörper als Wärmedämmelement.
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Der Einsatz von Vakuumdämmkörpern in beispielsweise Kühl- und/oder Gefriergeräten ist im Stand der Technik bekannt. In den bekannten Lösungen werden die Vakuumdämmkörper durch eine stoffschlüssige Anbindung an der Folienumhüllung mit Anbauteilen verbunden. Derartige Verbindungen zeigen oftmals nicht die gewünschte Stabilität und Beständigkeit und können im ungünstigsten Fall durch die Krafteinleitung an der Folienumhüllung auch zu funktionszerstörenden Beschädigungen des Vakuumdämmkörpers führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zur Verbindung von Vakuumdämmkörpern mit Anbauteilen wie beispielsweise weiteren Komponenten des Kühl- und/oder Gefriergeräts aufzufinden, welche die genannten Nachteile überwindet.
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Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung einen Vakuumdämmkörper mit einem von einer Folienumhüllung umschlossenen, evakuierten und mit einem porösen Stützmaterial gefüllten Kernbereich, wobei der Vakuumdämmkörper einen Befestigungsanker aufweist, der eine Wurzelstruktur und ein Verbindungsstück aufweist, wobei die Wurzelstruktur im Kernbereich des Vakuumdämmkörpers angeordnet und in das poröse Stützmaterial eingebettet ist, und wobei das Verbindungsstück durch einen Durchbruch in der Folienumhüllung des Vakuumdämmkörpers nach außen ragt und mit einem außerhalb des Vakuumdämmkörpers liegenden Anbauteil verbunden werden kann.
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Der Befestigungsanker dient der mechanischen Verbindung des Vakuumdämmkörpers mit Anbauteilen wie beispielsweise einem Strukturelement des Gerätekorpus oder des Verschlusselements eines Kühl- und/oder Gefriergeräts, oder mit einer Komponente der Wärmepumpe eines Kühl- und/oder Gefriergeräts. Die Verbindung anhand des Befestigungsankers ist stabil, beständig und fehlerunanfällig. Insbesondere wird die Kraft zumindest größtenteils nicht mehr an der Folienumhüllung eingeleitet, sondern direkt in den Kern, wodurch das Risiko von funktionszerstörenden Beschädigungen des Vakuumdämmkörpers maßgeblich verringert wird.
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Die Wurzelstruktur und das Verbindungsstück sind fest und vorzugsweise starr miteinander verbunden, wobei insbesondere eine einteilige Ausgestaltung vorgesehen sein kann. Als bevorzugte Fertigungsmaterialien für den Befestigungsanker kommen Metalle ebenso in Betracht wie Kunststoffe. Das Material sollte möglichst so gewählt sein, dass es nicht ausgast, weil ansonsten die Funktion des Vakuumdämmkörpers beeinträchtigt werden könnte.
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Bei dem porösen Stützmaterial des Vakuumdämmkörpers handelt es sich vorzugsweise um eine Schüttung von granulären Materialien wie beispielsweise Perlit.
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Die Wurzelstruktur breitet sich ausgehend von dem Verbindungsstück in einer bevorzugten Ausgestaltung in der Ebene des Vakuumdämmkörpers in das Stützmaterial aus, vorzugsweise in alle Richtungen. So kann eine entsprechende Steifigkeit der Verbindung erreicht werden. Geeignete Wurzelstrukturen umfassen einfache Versteifungsrahmen oder Scheiben bis hin zu komplexeren Strukturen wie beispielsweise Wabenstrukturen.
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Das Verbindungsstück kann im Wesentlichen stabförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise verläuft die Hauptachse des Verbindungsstücks im Wesentlichen normal auf die Ebene des Vakuumdämmkörpers. Beispielsweise kann es sich bei dem Verbindungsstück um ein stabförmiges Gebilde handeln, dessen Hauptachse normal auf die Ebene des Vakuumdämmkörpers ausgerichtet ist und das gegebenenfalls mehrere Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers aufweist.
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Das Verbindungsstück kann eine umlaufende Anpressfläche aufweisen, die in der Umgebung des Durchbruchs an der Innenseite der Folienumhüllung anliegt. Die Anpressfläche kann beispielsweise durch die Stirnseite eines im Kernbereich des Vakuumdämmkörpers liegenden Abschnitts des Verbindungsstücks gebildet sein, der einen größeren Durchmesser aufweist als der durch den Durchbruch geführte Abschnitt des Verbindungsstücks.
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Wenn in der vorliegenden Beschreibung von einer Ebene des Vakuumdämmkörpers die Rede ist, dann ist bei plattenförmigen Vakuumdämmpaneelen die Ebene des Paneels und bei kistenförmigen Formen die Ebene des Abschnitts gemeint, in dem das Verbindungsstück mit der Wurzelstruktur zusammentrifft.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein mit dem Verbindungsstück verbundenes Pressteil vorgesehen ist, das eine umlaufende Anpressfläche aufweist, die in der Umgebung des Durchbruchs an der Außenseite der Folienumhüllung anliegt. Bei dem Pressteil kann es sich beispielsweise um einen Pressring handeln, der von außen auf das Verbindungsstück aufgesteckt wird.
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Die Umhüllung des Vakuumdämmkörpers kann in der Umgebung des Durchbruchs umlaufend zwischen der Anpressfläche des Verbindungsstücks an der Innenseite und der Anpressfläche des Pressteils an der Außenseite eingeklemmt sein, um den Durchbruch luftdicht zu versiegeln.
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Ein außerhalb des Vakuumdämmkörpers liegender Abschnitt des Verbindungsstücks kann in einer Ausführungsform ein Außengewinde aufweisen, wobei auf dieses Außengewinde eine Mutter mit Innengewinde aufgedreht sein kann, um das Pressteil gegen die Umhüllung des Vakuumdämmkörpers zu drücken. Durch das zwischengelagerte Pressteil liegt die rotierende Mutter während des Festziehens der Verbindung nicht direkt an der Umhüllung an, sodass es zu keinen Beschädigungen durch die Drehung einer an die Umhüllung aufgepressten Mutter kommen kann.
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Alternative Möglichkeiten der Befestigung der Verbindung sind derart, dass das Pressteil gegen die Umhüllung des Vakuumdämmkörpers gedrückt wird, und umfassen beispielweise Niet- oder Klemmverbindungen.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass auf der Anpressfläche des Verbindungsstücks und/oder der Anpressfläche des Pressteils ein Dichtelement befestigt oder aufgelegt ist. Bei dem Dichtelement kann es sich um einen Dichtring aus beispielsweise einem Kunststoffmaterial wie Polyethylen oder einem gummielastischen Kunststoffmaterial handeln. Es dient dazu, die Dichtigkeit der Pressverbindung zu erhöhen.
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Die Anpressfläche des Verbindungsstücks und/oder des Pressteils kann auch eine oder mehrere lokale Erhebungen aufweisen. Kleine Erhebungen in Form von beispielsweise Stegen oder dergleichen können die Dichtigkeit der Verbindung erhöhen. Beispielsweise können an einer der Anpressflächen lokale Erhebungen und an der anderen Anpressfläche korrespondierende Vertiefungen vorgesehen sein, was zu einer besonders dichten labyrinthartigen Versiegelung führt.
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In einer Variante der Erfindung kann ein außerhalb des Vakuumdämmkörpers liegender Abschnitt des Verbindungsstücks eine Haltestruktur zur Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung mit einem Anbauteil aufweisen. Formschlüssige Verbindungen zu Anbauteilen können aufgrund ihrer Beständigkeit und Stabilität bevorzugt sein.
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Vor dem eingangs genannten Hintergrund betrifft die Erfindung weiterhin ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem wärmeisolierten Gerätekorpus, der einen Innenraum umschließt, wobei an einer Hauptfläche des Gerätekorpus eine Entnahmeöffnung vorgesehen ist, um Waren in den Innenraum einbringen und daraus entnehmen zu können, wobei ein wärmeisoliertes Verschlusselement vorgesehen ist, um die Entnahmeöffnung reversibel zu verschließen, und wobei der Gerätekorpus und/oder das Verschlusselement einen erfindungsgemäßen Vakuumdämmkörper als Wärmedämmelement aufweisen.
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Der Befestigungsanker dient dabei der mechanischen Verbindung des Vakuumdämmkörpers mit weiteren Komponenten des Kühl- und/oder Gefriergeräts, beispielsweise mit Strukturelementen des Gerätekorpus bzw. des Verschlusselements oder mit einer Komponente der Wärmepumpe. Die Anbindung der weiteren Komponente des Kühl- und/oder Gefriergeräts erfolgt dabei an einem außerhalb des Vakuumdämmkörpers liegenden Abschnitt des Verbindungsstücks. Die Art der Verbindung ist dabei grundsätzlich beliebig und kann formschlüssig, stoffschlüssig oder kraftschlüssig sein. Bevorzugt ist oftmals eine formschlüssige Verbindung, wobei der betreffende Abschnitt des Verbindungsstücks dabei entsprechende Strukturelemente aufweisen kann, wie diese im Zusammenhang mit der Beschreibung des erfindungsgemäßen Vakuumdämmkörpers vorgestellt wurden.
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Bei dem Kühl- und/oder Gefriergerät kann es sich um ein Stand- oder Einbaugerät handeln, dessen Entnahmeöffnung an einer vertikalen Hauptfläche, insbesondere an der Vorderseite des Gerätekorpus angeordnet ist. Bei dem Verschlusselement handelt es sich in diesem Fall um eine Tür, beispielsweise eine um eine vertikale Achse schwenkbare Schwenktüre oder eine Schiebetüre.
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In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei dem Kühl- und/oder Gefriergerät um eine Truhe, deren Entnahmeöffnung an der Oberseite des Gerätekorpus angeordnet ist. Bei dem Verschlusselement handelt es sich in diesem Fall um einen Deckel, insbesondere einen um eine horizontale Achse schwenkbare Schwenkdeckel oder einen Schiebedeckel.
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Das Gerät weist eine Wärmepumpe auf, anhand welcher der Innenraum gekühlt werden kann. Bei der Wärmepumpe handelt es sich vorzugsweise um einen Kältemittelkreislauf mit Kompressor, Verflüssiger, Drossel und Verdampfer. Der Verdampfer ist typischerweise innerhalb des vom wärmeisolierten Gerätekorpus umgebenen Innenraums angeordnet, beispielsweise an oder hinter der Wand des Innenbehälters. Der Verflüssiger ist typischerweise außerhalb des vom wärmeisolierten Gerätekorpus umgebenen Innenraums angeordnet, beispielsweise an der Rückseite des Geräts. Das Gerät kann einen Maschinenraum aufweisen, in welchem zumindest ein Teil der Komponenten der Wärmepumpe, beispielsweise der Kompressor und gegebenenfalls ferner Drossel und/oder Verflüssiger angeordnet sind. Der Maschinenraum kann in einem Sockelbereich des Kühl- und/oder Gefriergeräts angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich zu Kältemittelkreisläufen können auch magnetokalorische Wärmepumpen und/oder thermoelektrische Wärmepumpen zum Einsatz kommen.
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Der Gerätekorpus und/oder das Verschlusselement können so aufgebaut sein, dass sie eine Außenhaut und einen Innenbehälter bzw. eine Innenverkleidung aufweisen, zwischen denen eine wärmeisolierende Schicht eingefasst ist. Bei dem Innenbehälter kann es sich um einen Innenbehälter aus Kunststoff handeln. Ein derartiger Innenbehälter wird meist durch Tiefziehen oder Thermoformen aus einer flachen und dünnen Kunststoffplatine hergestellt. Die Außenhaut kann aus einem Metallblech oder ebenfalls aus Kunststoff bestehen. Die wärmeisolierenden Schichten des erfindungsgemäßen Geräts umfassen wenigstens einen erfindungsgemäß ausgebildeten Vakuumisolationskörper.
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Bei dem Gerät kann es sich um ein reines Kühlgerät, ein reines Gefriergerät oder ein Kühl- und Gefrier-Kombinationsgerät handeln. Auch kann vorgesehen sein, dass die Temperatur des Innenraums oder die Temperatur einzelner Zonen des Innenraums variabel eingestellt werden kann, sodass das Gerät wahlweise als reines Kühlgerät, reines Gefriergerät oder Kühl- und Gefrier-Kombinationsgerät betrieben werden kann.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Figur beschriebenen Ausführungsbeispiel.
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Die einzige Figur zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumdämmkörpers 100.
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Der Vakuumdämmkörper 100 weist einen evakuierten und mit einem porösen Stützmaterial 111 gefüllten Kernbereich 110 auf, der von einem Folienbeutel 120 umgeben ist.
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Der Vakuumdämmkörper 100 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel plattenförmig, wobei er in anderen Ausführungsbeispielen je nach Einsatzbereich alternativ auch kistenförmige oder anderweitig komplexe Formen haben kann.
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Bei dem porösen Stützmaterial 111 des Vakuumdämmkörpers 100 handelt es sich um eine Schüttung von granularem Perlit. Der Folienbeutel 120 ist aus zwei Folienabschnitten gebildet, die die Unter- bzw. Oberseite des Vakuumdämmkörpers 100 bilden und entlang wenigstens drei Seitenkanten des Vakuumdämmkörpers 100 durch eine in der Figur nicht näher dargestellte Siegelnaht luftdicht verschweißt sind. Bei der Folie des Folienbeutels handelt es sich um eine diffusionsdichte Hochbarrierefolie, die eine siegelfähige Tragschicht aus Kunststoff und eine aufgedampfte Barriereschicht aus Aluminium oder Aluminiumoxid umfasst. Vorzugsweise liegt die flächenspezifische Gasdurchgangsrate der Folie bei < 10-5 mbar * I / s * m2 und besonders bevorzugt bei < 10-6 mbar * I / s * m2 für Stickstoff und Sauerstoff (gemessen nach ASTM D-3985) und/oder bei < 10-2 mbar * I / s * m2 und besonders bevorzugt bei < 10-3 mbar * I / s * m2 für Wasserdampf (gemessen nach ASTM F-1249-90).
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Zu seiner mechanischen Verbindung mit Anbauteilen, beispielsweise mit einem Strukturelement eines Gerätekorpus oder Verschlusselements eines Kühl- und/oder Gefriergeräts umfasst der Vakuumdämmkörper 100 weist einen erfindungsgemäß ausgebildeten Befestigungsanker 130, der eine Wurzelstruktur 131 und ein Verbindungsstück 132 aufweist. Der Befestigungsanker 130 ist einteilig aus Metall gefertigt.
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Die Wurzelstruktur 11 ist im komprimierten granulären Stützmaterial 111 des Vakuumdämmkörpers 100 eingebettet und dort fest gehalten. Sie breitet sich ausgehend von dem Verbindungsstück 132 in der Ebene des Vakuumdämmkörpers 100 in alle Richtungen in das Stützmaterial 111 aus. In der gezeigten Ausführungsform ist die Wurzelstruktur 131 scheibenförmig ausgebildet, wobei in alternativen Ausführungsformen auch andere Wurzelstrukturen wie beispielsweise Wabenstrukturen vorgesehen sein können.
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Das Verbindungsstück 132 ist stabförmig ausgebildet und hat einen runden Querschnitt. Er umfasst zwei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern, nämlich einen innerhalb des Vakuumdämmkörpers eingebetteten Stumpf 132a und einen aus einem Durchbruch im Folienbeutel 120 des Vakuumdämmkörpers 100 nach außen ragenden Fortsatz 132b. Der Stumpf 132a hat einen größeren Durchmesser als der Fortsatz 132b. Der Durchmesser des ebenfalls runden Durchbruchs im Folienbeutel 120, durch den der Fortsatz 132b gesteckt ist, entspricht etwa dem Durchmesser des Fortsatzes 132b. Die Hauptachse des Verbindungsstücks 132 steht normal auf die Ebene des Vakuumdämmkörpers.
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An der zum Folienbeutel 120 hin gerichteten Stirnseite des Stumpfs 132a ist eine ringförmige Anpressfläche ausgebildet, die im Umfangsbereich des Durchbruchs an der Innenseite des Folienbeutels 120 anliegt.
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Ein ringförmiges Pressteil 150 aus Metall ist von außen so auf den stabförmigen Fortsatz 132b gesteckt, dass die Unterseite des Pressteils 150 als umlaufende Anpressfläche im Umfangsbereich des Durchbruchs an der Außenseite des Folienbeutels 120 anliegt. Zwischen der Anpressfläche des Pressteils 150 und der Außenseite des Folienbeutels 120 ist ein Dichtring 140 aus Polyethylen eingelegt.
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Der Fortsatz 132b des Verbindungsstücks 132 ist mit einem Außengewinde versehen. Der Pressring 150 selbst weist kein Innengewinde auf und ist rein translatorisch auf den Fortsatz 132b aufgesteckt. Zum Verpressen des Folienbeutels 120 zwischen den korrespondierenden Anpressflächen des Verbindungsstücks 132 und des Pressrings 150 ist vielmehr eine Mutter 160 mit Innengewinde auf den Fortsatz 132b aufgedreht.
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Das Außengewinde des Fortsatzes 132b kann gleichzeitig dazu dienen, eine formschlüssige Verbindung mit einem Anbauteil des Kühl- und/oder Gefriergeräts zu bilden.
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Der Befestigungsanker 130 dient auf diese Weise der mechanischen Verbindung des Vakuumdämmkörpers 100 mit Anbauteilen wie beispielsweise einem Strukturelement des Gerätekorpus oder des Verschlusselements eines Kühl- und/oder Gefriergeräts, oder mit einer Komponente der Wärmepumpe eines Kühl- und/oder Gefriergeräts. Die Verbindung anhand des Befestigungsankers ist stabil, beständig und fehlerunanfällig. Insbesondere wird die Kraft zumindest größtenteils nicht mehr an der Folienumhüllung eingeleitet, sondern direkt in den Kern, wodurch das Risiko von funktionszerstörenden Beschädigungen des Vakuumdämmkörpers maßgeblich verringert wird.
