FI70786C - Matberedningskaerl - Google Patents

Description

Γ_ ;~ϋ~1 KUULUTUSJULKAISU , Γ, ^ Β 11 UTLÄGG NIN GSSKRIFT ' U / 8 6 c (45) Patentti my 3 a;;. tty . J Patent ma.’rlolat 27 10 1030 ^ (51) Kv.ik.*/Int.ci.* A i*7 j 36/02 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 773277 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 01 .11 . 77 (F») (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 01.11.77 (41) Tullut julkiseksi — Blivit ofientlig 02.05.79

Patentti· ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm.—

Patent· och registerstyrelsen ' Ansökan utlagd ooh utl.skriften publicerad 18.07.86 (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet (71) Oy Finncrown Ab, 66500 Vähäkyrö, Suomi-Finland(Fl) (72) Reijo Peltonen, Helsinki, Tiina Aakenus, Vantaa, Pekka Mertanen, Helsinki, Suomi-Finland(FI) (7*0 Leitzinger Oy (5*0 Ruoanvalmistusastia - Matberedningskärl

Keksinnön kohteena on ruoanvalmistusastia, jossa on sivuseinämä ja kahdesta erillisestä pääasiallisesti tasaisesta levymäisestä päällekkäin asetetusta osasta muodostettu pohja, jonka ylempi osa yhdessä astian sivuseinämän kanssa muodostaa varsinaisen astian, johon alempi osa on liitetty erillisenä ulkopuolisena pohjalevynä.

Ruoanvalmistusastioiden kehittämisessä on jo kauan pyritty siihen, että astian alla olevan lämpölähteen kehittämä lämpö tasaantuisi astian pohjassa niin, että astian pohjapinnan sisäpuolella ei esiintyisi paikallisia lämpötilahuippuja, jotka aiheuttavat ruoan kiinnipalamisen pohjaan. Yleensä on pyritty löytämään ratkaisu käyttämällä paksua tai yleensä lämpöä hyvin johtavaa pohjamateriaalia siinä toivossa, että pohjamateriaalin hyvä lämmönjohtokyky pystyisi tasauttamaan paikalliset lämpötilahuiput riittävän tehokkaasti. Esimerkkinä tämäntyyppisistä tunnetuista ratkaisuista mainittakoon ruostumattoman kattilan pohjaan yleensä juottamalla kiinteästi liitetty ulkopuolinen kuparipohja. Käytännössä on kuitenkin osoit- 2 70786 tautunut, että kehitys on ollut harhateillä, koska ko. ongelmaa ei ole pystytty ratkaisemaan tyydyttävästi tällä tavoin.

Keksinnön tarkoituksena on ratkaista yllä mainittu ongelma aivan uudella tavalla käyttämällä lämpöä hyvin johtavien materiaalien asemesta lämmön etenemistä jarruttavia kerroksia tai kohtia.

Keksintö on tunnettu siitä, että erillinen pohjalevy on kiinnite tty tiiviiseen kosketukseen ylempään osaan useasta, toisistaan erillään olevista, pinnaltaan pienistä kiinnityskohdista siten, että ruoan-valmistusastiaa lämmitettäessä erillinen pohjalevy lämpölaajenemisen johdosta pullistuu kiinnityskohtiansa välissä muodostaen täten ilmaraon molempien pohjaosien väliin. Tämän rakenteen edullisuus perustuu kahteen eri ilmiöön. Ensinnäkin ulkopuolisen erillisen pohjalevyn lämpötila nousee nopeammin kuin astian varsinaisen pohjaosan lämpötila, koska ulkopuolinen pohjalevy on suoranaisessa kosketuksessa kuumaan alustaan ja astian pohjaosaa jäähdyttää astiassa oleva lämmitettävä aine. Tällöin syntyy huomattava pohjarakenteen molempien kerroksien välinen lämpötilaero, jonka johdosta ulkopuolinen pohjalevy laajenee enemmän kuin astian pohjaosa. Seurauksena on, että muodostuu pieniä pullistumia ulkopuoliseen pöhjalevyyn sen kiinnityspisteiden väliin ja näissä pullistumissa pohjarakenteen molempien kerroksien välinen ilmarako kasvaa. Tämä tapahtuu kriittisessä vaiheessa, jolloin juuri saavutetaan haluttu lämpötila astian sisäpuolella. Silloin astian alla oleva sähkölevy tai vastaava on melkein poikkeuksetta aivan liian kuuma. Useassa kohdassa kasvava eristävä ilmarako hidastaa tällöin lämmön siirtoa astian sisäpintaan tämän kriittisen vaiheen aikana. Tätä vaikutusta voidaan tehostaa tekemällä pohjalevy aineesta, jonka lämpölaajenemiskerroin on astian pohjaosan lämpölaajenemiskerrointa suurempi.

Keksinnön mukainen pohjarakenne on myös edullinen siitä syystä, että kaksi vastakkain olevaa samanmuotoista pintaa on todellisuudessa suoranaisessa kosketuksessa toisiinsa vain muutamasta pinta-alaltaan hyvin pienestä kohdasta, vastakkain olevien pintojen makrogeometri-sesta yhtenäisyydestä huolimatta. Tämä johtuu siitä, että pinnoissa on runsaasti mikrogeometrisia eroavaisuuksia johtuen esim. pintojen karheudesta tai pienistä valmistusvirheistä. Todellista kosketus 3 70786 pintaa ei yleensä ole edes yhtä prosenttia teoreettisesta kosketuspinnasta. Kosketuspisteiden väliin muodosta ns. raikrorakoa, jossa vastakkain olevat pinnat ovat hyvin lähekkäin kuitenkaan koskettamatta mekaanisesti toisiaan, käytetään keksinnön mukaisessa pohjarakenteessa hyväksi lämmön etenemistä jarruttavana kerroksena. Pistemäiset tai pinta-alaltaan pienet pohjalevyn kosketus- tai kiinnityskohdat ovat pinta-alaltaan niin pienet, että ne eivät huomattavasti muuta mikrorakoon perustuvan pohjarakenteen luonnetta. Kosketuspisteet johtavat lämpöä pohjalevystä astian pohjaosaan ja mikroraon yli lämpö siirtyy pääasiassa säteilemällä. Mikroraosta huolimatta astian lämmitysnopeus on samaa luokkaa kuin tavanomainen ruoanvalmistusastioiden. Pohjarakenteen hyötysuhde lämpöä siirtävänä elimenä ei siis heikkene oleellisesti.

Erillinen pohjalevy voidaan edullisesti kiinnittää pistehitsauksella tai vaihtoehtoisesti esim. käsnähitsauksella. Muitakin kiinnitys-tapoja voidaan ajatella, esim. voidaan käyttää pistemäisiä tai yleensä pieniä juotos- tai hitsauskohtia, mutta valmistusteknisesti piste- tai käsnähitsaus on yleensä edullisin kiinnitystäpä.

Johtuen yleisesti käytettyjen sähkölämmityslevyjen rakenteesta keksinnön mukaisen astian erillinen pohjalevy voi edullisesti olla rengasmainen. Rengasmaisen levyn optimaaliset mittasuhteet vaihte-levat sen mukaan, minkälaisella kuumalla alustalla sitä käytetään. Yleensä kuitenkin parhaimmat tulokset saadaan rengasmaisella pohja-levyllä, jonka keskiaukko on halkaisijaltaan noin puolet levyn ulkohalkaisijasta.

Keksintöä voidaan soveltaa yleensä metallista - esim. alumiinista tai ruostumattomasta teräksestä - tehtyihin ruoanvalmistusastioihin, mutta on kuitenkin osoittautunut, että keksinnön edut tulevat parhaiten esille sovellettaessa keksintöä emaloituihin astioihin. Tämä johtuu siitä, että emaloidun astian pohjassa yleensä käytetään ohutta kerrosta ns. pöly- eli dustiemalia, jonka edulliset ominaisuudet lämpösäteilyä hyvin vastaanottavana pintana antavat erittäin edullisen vaikutuksen keksinnön mukaisessa astiassa. Dustiemaliker-roksen on mieluimmin oltava himmeä ja tummanvärinen, sopivimmin musta.

4 7 O 7 8 6

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen ruoanvalmistusastian läpileikkausta, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista astiaa alhaalta katsottuna, kuvio 3 esittää suurennettuna lämmön etenemistä kuumasta alustasta erillisen pohjalevyn läpi varsinaisen astian pohjaosaan.

Piirustuksissa tarkoittaa 1 ruoanvalmistusastiaa, 2 varsinaisen astian pohjaosaa ja 3 erillistä, pohjaosaan kiinnitettyä pohjalevyä. Pohjalevy 3 on kiinnitetty astian pohjaosaan 2 usealla pinta-alaltaan pienellä kiinnityksellä esim. pistehitsauskiinnityksillä 4 (kuvio 2). Varsinaisten kiinnityskohtien välillä on olemassa joukko satunnaisesti jakautuneita kosketuskohtia 5, mutta muuten on pohja-levyn 3 ja astian pohjaosan 2 välissä olemassa ns. mikrorako.

Kuviossa 3 on lähemmin esitetty, kuinka lämpö siirtyy kiinnitys- ja kosketuspisteiden kautta sekä mikroraon yli. Kuviossa 3 on ylempi metallikerros 2 astian pohjaosa ja alempi metal1ikerros 3 erillinen, osaan 2 kiinnitetty rengasmainen pohjalevy, joka voi olla materiaali-lista, jonka lämpölaajenemiskerroin on suurempi kuin pohjaosan 2 lämpölaajenemiskerroin. Sopiva yhdistelmä on esimerkiksi ruostumattomasta teräksestä tehty pohjalevy ja tavallisesta teräksestä tehty astia. Näiden kahden osan välissä on olemassa mikrorako 6 sekä joukko kosketuspisteitä 7a ja 7b, joista esim. kohdat 7a voivat olla hitsaamalla aikaansaadut kiinnityspisteet. Kiinnityspisteet 7a ja muut kosketuspisteet 7b eroavat hyvin vähän toisistaan lämmönjohto-ominai-suuksiensa osalta. Kuten kuvio 3 osoittaa, lämpö, jota kuvaa nuolet 8, siirtyy suoraan kosketuspisteiden 7a ja 7b kautta kerroksesta 3 kerrokseen 2, jossa lämpö kerroksen 2 lämmönjohtokyvyn ansiosta leviää myös sivuillepäin (nuolet 8b). Samanaikaisesti lämpöä siirtyy säteilemällä mikroraon 6 yli (nuolet 8c), mistä syystä lämmön jakautuma kerroksessa 2 tulee varsin tasaiseksi. Kerroksen 3 alapuolella on lämmin pinta, esim. sähkölevy 12 tai vastaava, ja tämän alustan 5 70786 ja pohjalevyn 3 välinen lämmönsiirto on periaatteeltaan samanlainen kuin kerroksen 2 ja 3 välinen lämmönsiirto.

Tasaisen lämmönjakautuman aikaansaamiseen astian sisäpintaan vaikuttaa oleellisesti se seikka, että suurin osa lämmöstä siirtyy säteilynä mikroraon yli. Todellisten kosketuskohtien yhteinen pinta-ala on erittäin pieni ja tämän lisäksi kuuman alustan 12 ja pohjalevyn 3 välinen kosketuskohta on vain erittäin harvoin samalla kohdalla kuin pohjalevyn 3 ja astian pohjaosan välinen kosketuskohta, joten johdetun lämmön etenemisaste on yleensä pitkä.

Dustiemalilla 9 päällystetty pohjapinta tehostaa säteilyllä tapahtuvaa lämmönsiirtoa. Tästä syystä dustiemalilla päällystetty astian-pohja on edullisempi ja antaa keksinnön mukaisessa astiassa paremman tuloksen kuin esim. kuparilla päällystetty pohja, koska kupari johtaa hyvin lämpöä, mutta ottaa huonosti vastaan säteilevää lämpöä.

Kuviossa 3 on myös esitetty emaloidun astian sisäpuolella oleva pohjaemali 10 ja pintaemali 11.

Keksintö ei rajoitu esitettyyn sovellutusmuotoon, vaan useita keksinnön muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (8)

1. Ruoanvalmistusastia (1), jossa on sivuseinämä ja kahdesta erillisestä pääasiallisesti tasaisesta levymäisestä päällekkäin asetetusta osasta (2, 3) muodostettu pohja, jonka ylempi osa (2) yhdessä astian sivuseinämän kanssa muodostaa varsinaisen astian (1), johon alempi osa on liitetty erillisenä ulkopuolisena pohjalevynä (3), tunnettu siitä, että erillinen pohjalevy (3) on kiinnitetty tiiviiseen kosketukseen ylempään osaan (2) useasta, toisistaan erillään olevista, pinnaltaan pienistä kiinnityskohdista (4) siten, että ruoanvalmistusastiaa (1) lämmitettäessä erillinen pohjalevy (3) lämpölaajenemisen johdosta pullistuu kiinnityskohtiensa välissä muodostaen täten ilmaraon molempien pohjaosien (2, 3) väliin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen astia, tunnettu siitä, että erillinen pohjalevy (3) on kiinnitetty pistehitsauksella.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen astia, tunnettu siitä, että erillinen pohjalevy (3) on kiinnitetty käsnähitsauksella.

4. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen astia, tunnettu siitä, että erillinen pohjalevy (3) on rengasmainen*

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen astia, tunnettu siitä, että rengasmaisessa erillisessä pohjalevyssä (3) oleva keskiaukko on halkaisijaltaan noin puolet erillisen pohjalevyn (3) ulko-halkaisijasta.

6. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen astia, tunnettu siitä, että sen pohjan ulkopinta on emaloitu ns. dustiemalilla (9).

7. Jonkin yllä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen astia, tunnettu siitä, että mieluimmin rengasmainen erillinen pohjalevy (3) on tehty materiaalista, joka lämpölaajenemiskerroin on varsinaisen astian pohjaosan (2) lämpölaajenemiskerrointa suurempi. 70786

7 O 7 8 C

8. Jonkin patenttivaatimuksen 4-7 mukainen astia, tunnettu siitä, että erillisen pohjalevyn (3) kiinnityskohdat (4) muodostavat kaksi rengasmaista kuviointia, joista toinen sijaitsee lähellä rengasmaisen pohjalevyn (3) sisäreunaa ja toinen lähellä pohjalevyn ulkoreunaa. 70786 8