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Kochtopf zur B.eheizung auf Heizplatten Kochtöpfe, bei welchen die
Wärmeaufnahme durch Aufsetzen auf Heizplatten geschieht, wurden bisher in der Hauptsache
aus Aluminium, Stahl, Gußeisen und nichtrostendem Stahl hergestellt. Um das Rosten
der gußeisernen und stählernen Gefäße zu verhindern, sind diese vielfach mit einem
Emailüberzug versehen worden. Um den Schwierigkeiten des Verziehens des Bodens zu
begegnen, bat man auch Bußeiserne Böden mit Wandungen aus nichtrostendem Stahl,
sei es durch Einwalzen oder Zusammenlöten, zu einem Kochgefäß vereinigt.
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Bei ,all diesen Ausführungsformen hat sich gezeigt, daß die Gefäßböden
mindestens beim Aufsetzen auf die heiße Wärmeplatte am Boden sich verzogen, wodurch
der mittlere Luftspalt zwischen der ebenen Wärmeplatte rund dem Kochtopfbode@n beim
Kochen zu groß wurde und dieses @uinwirtschaftlich,gestaltete. Vielfach ist durch
die hohen Temperaturen der Heizplatte der Kochtopfboden so beeinflußt worden, daß
er dauernd verformt wurde und dadurch den Wärmeübergang in vermehrtem Maße erschwerte.
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Bei Kochgefäßen, die zum Schutze gegen das Rosten emailliert ,sind,
findet .außerdem eine Verzögerung des Wärmeüberganges noch deshalb statt, weil die
Emailschicht an und für sich schlecht leitend ist und zudem vielfach nicht auf der
ganzen Fläche dicht auf das Gußeisen oder den Stahl zu liegen kommt und an diesen
Stellen dann den Wärmedurchfluß stark hindernde Luftschichten vorhanden sind.
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Solche schädlichen Luftschichten sind auch vorhanden bei Gefäßen,
bei welchen der Bußeiserne Boden auf ein beispielsweise nichtrostendes Mantelgefäß
aufgewalzt ist.
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Man hat nun vorgeschlagen, zur Vermeidung der Verformung die Kochgefäße
aus einem besonderen Glas mit geschliffenem Boden herzustellen. Solche Gefäße haben
im allgemeinen beim Kochen keine oder nur unwesentliche Verformungen des Bodens
ergeben. Jedoch zeigen sich hier wegen der schlechten Wärmeleitzahl von Glas nachteilige
Wirkungen, besonders dann, wenn die Kochung schnell vorgenommen werden soll. Außerdem
sind Glasgefäße leicht zerbrechlich.
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Weiterhin hat man bei Stahl-, Gußeisen-und Aluminiumgefäßen versucht,
durch eine bestimmte Formgebung des Bodens der bei der Erhitzung sonst auftretenden
Verformung entgegenzuwirken. Dieser zunächst richtig erscheinende Versuch muß aber
daran scheitern, daß die Faktoren, welche die Verformung des Bodens bewirken, zu
viele !und auch
dauernd wechselnde sind, so daß die im Einzelfall
eintretenden Verhältnisse nicht vorher berechnet werden können, z. B. ist die Menge
des zu kochenden Gefäßinhaltes meist verschieden. Der Luftdruckund dieAußentempe-'
r atur sind veränderlich, und das für verschiedene Töpfe verwendete Metall ist auch
nicht immer von gleichen Eigenschaften. Aus diesen Gründen konnte ,auch jenem Versuch
kein Erfolg beschieden sein.
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Die Erfindung geht nun von der Überlegung aus, daß es möglich sein
m@uß, schon die Ursache der Verformung zu vermeiden, wenn man einen Kochtopf schaffen
will, bei dem zwischen Boden und Heizplatte auch unter ;allen wechselnden Verhältnissen
kein Luftspalt entsteht. Diese Überlegung führte aber zu einem ,grundsätzlich anderen
Weg der Aufgabenlösung als dem bisher beschrittenen. Während man nämlich bisher
ausnahmslos annahm, daß ein guter Wärmeübergang von der Heizplatte in den Gefäßinhalt
nur dainn gesichert ist, wenn der Werkstoff des Gefäßbodens eine gute Wärmeleitfähigkeit
aufweist, beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß die gute Wärmeleitfähigkeit
gleichzeitig die Ursache für die Verforinung des Bodens, damit für die Entstehung
des Luftspaltes und infolgedessen schließlich für einem sehr schlechten Wärmeübergang
ist. Denn im allgemeinen haben die Werkstoffe von guter Wärmeleitfähigkeit auch
einen großen linearen Ausdehnungskoeffizienten. Eine große Ausdehnung des Bodens
aber bedeutet, daß der Boden durch die Seitenwände des Gefäßes unter Druck gesetzt
wird und sich schließlich verformen muß. Aus diesen neuen Erkenntnissen kam die
Erfindung zu der Folgerung, daß die gestellte Aufgabe dann befriedigend gelöst werden
kann, wenn man für den Boden einen Werkstoff mit kleinem linearem Ausdehnungskoeffizienten
verwendet, obwohl ein solcher Werkstoff an sich eine geringere Wärmeleitfähigkeit
,auf weist ,als die bisher verwendeten metallischen Werkstoffe. Das beste Ergebnis
wird also zu erzielen sein, wenn man von den Werkstoffen mit kleinem linearem Ausdehnungskoeffizienten
einen solchen wählt, der noch eine genügende Wärmeleitfähigkeit aufweist.
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Auf Grund dieser Erkenntnisse besitzt der. Kochtopf gemäß der Erfindung
einen Boden aus einer korrosionsfesten Eisen-Nickel-Legierung (mit 2o bis 50% Nickel,
bis zu 40/0 Kohlenstoff und gegebenenfalls weiteren Zusätzen an Mangan, Schwefel,
Phosphor, Chrom und Kobalt einzeln oder gemeinsam, die zwecks Vermeidung des Ausbeulens.
oder Verziehens bei der Erwärmung einen möglichst kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten,
-nämlich kleiner .als 8 X i o-6, dabei faber noch eine ausreichende Wärmeleitzahl,
nämlich größer als 6 cal/m2/h/C°, bei Temperaturen zwischen 5o und ¢0o° C aufweist.
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Der Kochtopf gemäß der Erfindung sichert einen sehr guten Wärmeübergang
von der Heizplatte in den Topfinhalt und,damit eine rasche und wirtschaftliche Erwärmung
des Inhaltes. Der Boden bleibt ,aber ,auch noch nach langem Gebrauch eben, denn
dadurch, daß die Ausdehnung des Bodens selbst dann klein bleibt, wenn die Topfwand
geringere Temperatur ,als .der Boden aufweist, können keine oder nur unwesentliche
Verformungen des Bodens auftreten. Beispielsweise beträgt der lineare Ausdehnungskoeffizient
für Aluminium bei niederen Temperaturen 24X 10-o, während er bei der gemäß der Erfindung
verwendetem. Eisen-Nickel-Legierung nur ein Fünftel oder ;noch weniger dieses Wertes
beträgt. Außerdem sind die Festigkeitseigenschaftenund die Elastizitätsgrenzen dieser
Legierung so groß, daß selbst bei höheren Temperaturen eine dauernde Durchbiegung
des Bodens, wie sie bei Kochtöpfen aus einem Werkstoff von geringerer Festigkeit
auftritt, nicht vorkommt.
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Gegenüber Stahl oder Gußeisen weist der gemäß der Erfindung zu verwendende
Werkstoff einen bedeutend kleineren linearen Ausdehnungskoeffizienten auf. Zwar
ist dann auch die Wärmeleitzahl etwas kleiner, jedoch nicht so viel, daß dies beim
Kochen nachteilig in Erscheinung treten könnte.
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Aus den einleitend entwickelten überlegun-. gen über die Bedeutung
des Ausdehnungskoeffizienten ergibt sich ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung:
Da das Ausbeulen des Bodens darauf zurückzuführen ist, daß der Boden bei der Erwärmung
durch die Topfwände 'unter Druck gesetzt wird, kann dieser Erscheinung dadurch nach
der Erfindung entgegengewirkt werden, daß als Werkstoff für die Topfv"andungen ein
solcher mit einem größeren Ausdehnungskoeffizienten als der des Bodens verwendet
wird. Dadurch wird der Boden bei der Erwärmung unter radialen Zug gesetzt und muß
eben bleiben. Als Werkstoff für die Topfwandungen eignet sich z. B. eine Eisen-Nickel-Legierung
mit 33% Nickel.
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Die Herstellung des Kochtopfes gemäß der Erfindung kann auf verschiedene
Weise erfolgen, z. B. kann die Wandung durch Ausziehen des äußeren Bodenrandes gebildet
oder durch Aufschweißen oder Hartlöten mit dem Boden verbunden sein, wie es auch
möglich ist, die Wandung an den Boden anzuwalzen. Die Legierung kann in mechanisch
verformter oder in gegossener Form zur Anwendung gelangen. Außerdem können durch
eine thermische Behandlung, bestehend in Glühen und
Abschrecken
mit oder ohne !nachfolgendem Anlassen oder Glühen allein, oder durch Kaltverformung
oder durch beide Behandlungen die Streckgrenze, Zugfestigkeit und Härte erhöht sowie
auch die Ausdehnungskoeffizienten in gewissem Grade beeinflußt werden. Zuni Verformen
auf mechanischem Wege wird mit Vorteil eine Eisen-Nickel-Legierung mit einem niedrigen
Kohlenstoffgehalt mit höchstens i 0lo C verwendet. Durch Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes
von i ;auf ungefähr 4% wird die Legierung leicht vergießbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Fig. i bis 5 der Zeichnung
dargestellt. Fig. i stellt einen Kochtopf dar, bei welchem der Kochtopfboden 3 aus
einer korrosionsfesten Metallegierung, z. B. einer Eisen-Nickel-Legierung mit 2o
bis 5o% Nickel, besteht, mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten kleiner ,als
8 X i o-6 und einer Wärmeleitzahl größer ,als 6 cal/m°/h/C°. Die Wand i des Kochtopfes
besteht ebenfalls aus einem korrosionsfesten Werkstoff 'und ist als Rohrstück am
äußeren Rande dieses Bodens angeschweißt oder ,aufgelötet. Sie kann auch aus einem
Werkstoff bestehen, der einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als den des Bodens
aufweist, so daß der Boden bei der Erwärmung unter Zug gesetzt wird.
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In Fig.2 bis q. sind drei Ausführungsformen der Verbindung zwischen
Boden 3 und Wand i angegeben. Die kreuzweise schraffierten Stellen ¢ bedeuten die
Löt- oder Schweißteile.
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In Fig. 5 ist ein Kochtopf aus einer Metalllegierung dargestellt,
z. B. einer Eisen-Nickel-Legierung mit 2o bis 5o% Nickel, mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten
kleiner als 8 X io-o und einer Wärmeleitzahl größer als 6 cal/m2jh/C° bei den Gebrauchstemperaturen.
Die Wand i des Kochtopfes ist aus dem Boden 3 gezogen.
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Der ganze Kochtopf' könnte .auch aus der Legierung gegossen sein.