PL186942B1

PL186942B1 - Ścianka izolująca cieplnie

Info

Publication number: PL186942B1
Application number: PL98339703A
Authority: PL
Inventors: Jürgen Hirath; Markus Schütte
Original assignee: Bsh Bosch Siemens Hausgeraete
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2004-04-30
Also published as: DE59810682D1; DE19745859A1; KR100539125B1; TR200000600T2; KR20010024195A; PL339703A1; EP1023564B1; CN1276860A; CN1143113C; US6220685B1; ES2214746T3; RU2235953C2; WO1999020962A1; US6217140B1; EP1023564A1; JP2001521128A; DK1023564T3; BR9813054A

Abstract

1. Scianka izolujaca cieplnie z dwiema wykonanymi, co najmniej w duzym stopniu, próznioszczelnie, usytuowanymi w odstepie od siebie, warstwami wierzchnimi, które sa ze soba polaczone ksztaltownikiem laczacym bie- gnacym wzdluz ich zarysu, w przekroju uksz- taltowanym w ksztalcie litery U, i które ra- zem z ksztaltownikiem laczacym otaczaja przestrzen posrednia opróznialna z powietrza, wypelniona materialem izolujacym cieplnie opróznialnym z powietrza, przy czym ksztal- townik laczacy w ksztalcie litery U jest wypo- sazony w ramiona, których grubosc materialu jest, co najmniej w przyblizeniu rzedu wiel- kosci grubosci materialu warstw wierzchnich i ma laczaca obydwa ramiona podstawe uksz- taltowana w postaci folii, znam ienna tym, ze ramiona (21, 22) i podstawa (25) profilu la- czacego sa oddzielnymi elementami, które sa polaczone w ksztaltownik laczacy (20) za po- moca spawania. F ig. 2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest ścianka izolująca cieplnie z dwiema wykonanymi co najmniej w dużym stopniu próżnioszczelnie, usytuowanymi w odstępie od siebie warstwami wierzchnimi, które są ze sobą połączone kształtownikiem łączącym biegnącym wzdłuż ich zarysu, w przekroju ukształtowanym w zasadzie w kształcie litery U, i które razem z kształtownikiem łączącym otaczają przestrzeń pośrednią opróżnialną z powietrza, wypełnioną materiałem izolującym cieplnie opróżnialnym z powietrza.

Przy ściankach i obudowach izolujących cieplnie, bazujących na technice izolacji próżniowej, jakie znajdują zastosowanie w urządzeniach gospodarstwa domowego, takich jak chłodziarki i zamrażarki, z powodu wymaganej długotrwałej szczelności dyfuzyjnej, stosowane są jako wierzchnie warstwy dla tych ścianek i obudów materiały metalowe, jak na przykład blacha ze stali szlachetnej. Do połączenia obu warstw wierzchnich znajdują zastosowanie, z powodu szczelności dyfuzyjnej, znowu metalowe kształtowniki łączące, które są szczelnie dyfuzyjnie zespawane z zewnętrznymi warstwami wierzchnimi. Jako kształtowniki łączące używane są przy tym obok pasów cienkiej blachy również kształtowniki łączące z cienkiej blachy, w przekroju w kształcie litery U, których grubość materiału

186 942 leży zawsze w rzędzie wielkości grubości materiału zewnętrznych warstw wierzchnich, aby móc zapewnić wymaganą pewność procesu w przebiegu produkcji ścianki izolującej cieplnie. Elementy łączące o takiej grubości materiału powodują jednak ze względu na swoją przewodność cieplną, że współczynnik przewodności cieplnej ścianki izolującej cieplnie wzrasta. Tego rodzaju wzrost jest wtedy relatywnie bezproblemowy, kiedy jako materiały wypełniające dla ścianek izolujących cieplnie stosowane są płyty z włókna szklanego, ponieważ umożliwiają poprzez swoje właściwości stosunkowo nadzwyczaj mały współczynnik przewodności cieplnej dla ścianek izolujących. Jednocześnie użycie płyt z włókna szklanego pociąga jednak za sobą to, że koszty produkcji dla ścianek izolujących cieplnie ze względu na koszty płyt z włókna szklanego są relatywnie wysokie. Poza tym, użycie płyt z włókna szklanego ma, ze względu na ich stosunkowo wysoką gęstość właściwą, ten skutek, że wypełnione nimi ścianki izolujące cieplne i lub obudowy nie tylko przy ich produkcji i kompletowaniu w urządzenie chłodzące, ale również te ostatnie są dla użytkownika końcowego trudne w obsłudze ze względu na ich wynikający stąd ciężar. Dalej będące do dyspozycji materiały podporowe, takie jak na przykład pianka poliuretanowa o otwartych porach lub pianka polistyrenowa, które nie mają niekorzystnych właściwości płyt z włókna szklanego, nie nadają się jednak, ze względu na osiągany przy ich użyciu minimalny współczynnik przewodności cieplnej w kombinacji z będącymi dziś do dyspozycji kształtownikami łączącymi, na materiał wypełniający dla ścianek izolujących cieplnie, ponieważ wywołany przez użycie tych kształtowników łączących wzrost współczynnika przewodności cieplnej dla ścianki izolującej cieplnie dochodzi do rzędu wielkości niemal nieużytecznych dla urządzeń chłodniczych.

Zadaniem wynalazku jest takie ulepszenie kształtownika łączącego opisanego na wstępie rodzaju, prostymi środkami konstrukcyjnymi, aby uniknąć wad stanu techniki.

Zadanie to zostało rozwiązane zgodnie z wynalazkiem przez to, ze ścianka izolująca cieplnie z dwiema wykonanymi co najmniej w dużym stopniu próżnioszczelnie, usytuowanymi w odstępie od siebie, warstwami wierzchnimi, które są ze sobą połączone kształtownikiem łączącym biegnącym wzdłuż ich zarysu, w przekroju ukształtowanym w kształcie litery U, i które razem z kształtownikiem łączącym otaczają przestrzeń pośrednią opróżnialną z powietrza, wypełniona materiałem izolującym cieplnie opróżnialnym z powietrza, przy czym kształtownik łączący w kształcie litery U jest wyposażony w ramiona, których grubość materiału jest co najmniej w przybliżeniu rzędu wielkości grubości materiału warstw wierzchnich i ma łączącą obydwa ramiona podstawę ukształtowaną w postaci folii, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że ramiona i podstawa profilu łączącego są oddzielnymi elementami, które są połączone w kształtownik łączący za pomocą spawania.

Kształtownik łączący i warstwy wierzchnie są wykonane ze stali szlachetnej lub stali zabezpieczonej przed korozją.

Korzystnie, połączenie spawane pomiędzy ramionami i podstawą jest wykonane sposobem spawania promieniowego.

Zgodnie z wynalazkiem, połączenie spawane pomiędzy podstawą i ramionami jest usytuowane w zasadzie poprzecznie względem osi wzdłuznej ramion.

Podstawa kształtownika łączącego w kształcie litery U co najmniej w przybliżeniu pokrywa jego ramiona.

Zgodnie z dalszą cechą wynalazku, kształtownik łączący jest złożony z kilku podłużnych części, które są połączone nawzajem na ramionach połączeniami na pióro i wpust.

Według kolejnej cechy wynalazku, podstawa kształtownika łączącego jest wyposażona w zwiększające jej efektywną długość elementy kształtowe.

Zgodny z wynalazkiem kształtownik łączący umożliwia przez swoje, w stosunku do jego podstawy grubościenne, ramiona, przy zminimalizowanej przewodności cieplnej, nie tylko produkcyjnie bezproblemowe zastosowanie silnych środków mocujących dla ustalenia kształtownika łączącego, względem zewnętrznych warstw z cienkiej blachy, ale również ułatwia podatność na łączenie kształtownika łączącego z tymi warstwami wierzchnimi. Poza tym, ze względu na grubość materiału ramion leżącą w obszarze grubości materiału warstw wierzchnich, jest możliwe, przy wysokiej pewności procesu, zastosowanie sposobów

186 942 spawania promieniowego, które znowu umożliwiają wysoką prędkość procesu (np. ok. 10 m/min lub więcej), na przykład przez zastosowanie procesu spawania promieniowego laserowego, dzięki czemu koszty produkcji dla ścianki izolującej cieplnie lub obudowy izolującej cieplnie są wyraźnie obniżone. Oprócz tego kształtownik łączący według wynalazku umożliwia zastosowanie korzystnych pod względem kosztów materiałów izolujących cieplnie, takich jak pianka poliuretanowa o otwartych porach lub pianka polistyrenowa o otwartych porach, bez spychania współczynnika przewodności cieplnej λ ścianki izolującej cieplnie w rząd wielkości, który byłby całkowicie nieużyteczny dla urządzeń chłodniczych.

Otrzymuje się kształtownik łączący szczególnie odporny na dyfuzję i szczególnie stabilny pod względem kształtu, z jednej strony i warstwy wierzchnie ścianek izolujących cieplnie z drugiej strony.

Rozwiązanie kształtownika według wynalazku oferuje możliwość, odpowiednio do przypadku zastosowania, skombinowania zastosowanych na ściankę izolującą cieplnie różnych grubości materiału dla wykonanej w postaci folii podstawy z różnymi grubościami materiału dla ramion kształtownika łączącego. Poza tym, jest również możliwe zastosowanie różnorodnie wyprofilowanych, obniżających przewodność cieplną elementów podstawy, które korzystnie pod względem kosztów dają się profilować jako oddzielne części. Dalej, poprzez połączenie techniką spawania oddzielnych części, pomiędzy ramionami i w stosunku do ramion cienkiej podstawy w postaci folii wytwarza się połączenie materiałowe, które nadaje kształtownikowi łączącemu pewną sztywność, dzięki której jest możliwa bezproblemowa obróbka tego kształtownika łączącego w produkcji masowej.

Zastosowanie procesu spawania promieniowego pozwala na dokładne dozowanie doprowadzanej energii koniecznej do stopienia elementów połączenia, tak, że tylko obszar połączenia i jego najbliższe otoczenie ulega stopieniu, i przez to unika się uszkodzeń, zwłaszcza na podstawie w postaci folii, przykładowo przez przegrzanie.

Połączenie spawane usytuowane w zasadzie poprzecznie względem osi wzdłużnej ramion jest szczególnie pewne.

Podstawa i ramiona kształtownika łączącego w kształcie litery U są ze sobą połączone szczególnie trwale i mocno, jeśli podstawa kształtownika łączącego co najmniej w przybliżeniu przykrywa jego ramiona.

Kształtownik łączący może również być zbudowany przez plastyczne kształtowanie prostokątnej płytki stalowej ze stali szlachetnej lub stali zabezpieczonej przed korozją, o grubości materiału podobnej do folii, której szersze boki płytki dla utworzenia ramion kształtownika łączącego przylegają do siebie wielowarstwowo przez wielokrotne zagięcie.

Tego rodzaju rozwiązanie umożliwia wyprodukowanie kształtownika łączącego w jednej operacji, tak, ze mogą odpaść dodatkowe etapy produkcji, jak na przykład montaż podstawy i ramion jak również ich wzajemne połączenie.

Przez podział kształtownika łączącego na odpowiednie podłużne części, produkcja geometrycznie skomplikowanych profili narożnych, na przykład dla urządzeń chłodniczych, jest znacznie uproszczona, przy czym złożenie razem w dokładnej pozycji pojedynczych części jest zawsze pewnie zagwarantowane przez połączenie na pióro i wpust. Dalej, przez połączenie na pióro i wpust między pojedynczymi częściami jest zapewnione, że zespawanie kształtownika łączącego z zewnętrznymi warstwami wierzchnimi może wystąpić również przez miejsca połączenia oddzielnych części, bez dodatkowych środków pomocniczych, tak, że również w prosty sposób zapewniona jest próżnioszczelność w miejscach połączenia, w jednej operacji.

Podstawa kształtownika łączącego z elementami kształtowymi na powierzchni zapewnia, ze przewodność cieplna podstawy jest wyraźnie obniżona i przez to ograniczony jest co najmniej zasadniczo wzrost współczynnika przewodności cieplnej λ.

Ścianka izolująca cieplnie według wynalazku szczególnie nadaje się do wytworzenia obudowy izolującej cieplnie dla urządzenia chłodniczego i służących do zamykania jej szuflady chłodniczej drzwi. Dzięki takiej konstrukcji korzystniej zarówno z punktu widzenia techniki cieplnej jak i pod względem kosztów produkcji ścianki izolującej cieplnie jest ona szczególnie przeznaczona do produkcji masowej obudów izolujących cieplnie dla urządzenia

186 942 chłodniczego lub drzwi urządzenia chłodniczego. Można · również obudowę lub drzwi szczególnie łatwo pielęgnować w sposób przyjazny dla środowiska.

Równie korzystnie jak dla produkcji urządzenia chłodniczego konstrukcja ścianki izolującej cieplnie może być używana do produkcji komory piekarnika kuchenki domowej.

Wynalazek w przykładach wykonania został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia obudowę izolującą cieplnie chłodziarki domowej z płaszczem zewnętrznym i wyłożeniem wewnętrznym, które tworząc przestrzeń pośrednią wypełnioną materiałem izolującym cieplnie, są połączone kształtownikiem łączącym o przekroju w kształcie litery U, w przekroju z boku, fig. 2 - wykrój obudowy obróconej o 90°, w obszarze kształtownika łączącego, według pierwszej postaci wykonania kształtownika łączącego, którego ramiona, w porównaniu do jego podstawy w postaci folii, wykonane jako pogrubione, są połączone połączeniem materiałowym, w przekroju, fig. 3 - wykrój obudowy obróconej o 90°, w Obszarze kształtownika, którego wzdłużne odcinki są ze sobą złączone połączeniem na pióro i wpust, w przestrzennym widoku przekroju podłużnego, fig. 4 - wykrój obudowy obróconej 0 90°, w obszarze kształtownika według drugiej postaci wykonania kształtownika łączącego, którego ramiona, w porównaniu do jego podstawy w postaci folii, wykonane jako pogrubione, są utworzone przez wielokrotne zagięcie materiału w postaci folii, w przekroju, 1 fig. 5 - kilka wariantów wykonania kształtownika łączącego z podstawą, za każdym razem inaczej wyprofilowaną.

Figura 1 przedstawia przeznaczoną do zastosowania w domowej chłodziarce lub zamrażarce obudowę izolującą cieplnie 10, wewnątrz której znajduje się przestrzeń użytkowa 11, która jest wyłożona służącą za wyłożenie wewnętrzne warstwą wierzchnią 12. W odstępie od warstwy wierzchniej 12 znajduje się dalsza warstwa wierzchnia 13, która służy jako wyłożenie zewnętrzne i która, tak jak wyłożenie wewnętrzne, jest ukształtowana z blachy ze stali szlachetnej lub stali zabezpieczonej przed korozją. Dzięki odstępowi między warstwą wierzchnią 12 i warstwą wierzchnią 13 pozostawiona zostaje wolna przestrzeń pośrednia, która jest wypełniona opróżnialnym z powietrza izolującym cieplnie materiałem podporowym 14, takim jak na przykład występująca w postaci płyty pianka poliuretanowa o otwartych porach lub pianka polistyrenowa o otwartych porach. Te materiały służą również jako materiały izolująco-podporowe dla drzwi 15 przykrywających izolująco-cieplnie przestrzeń użytkową 11 i zamocowanych do obudowy 10, które zbudowane są z dwóch usytuowanych w odstępie od siebie warstw wierzchnich 16 i 17, pomiędzy którymi jest umieszczony materiał podporowy 14. Zarówno warstwy wierzchnie 16 i 17 drzwi 15 jak i warstwy wierzchnie 12 i 13 obudowy 10 są połączone ze sobą próżnioszczelnie kształtownikiem łączącym 20 lub 30 o przekroju w kształcie litery U, z których w przykładzie obudowy 10 opisany kształtownik łączący 20 jest bliżej objaśniony na fig. 2 a alternatywna postać wykonania kształtownika łączącego 30 obudowy 10 jest bliżej objaśniona na podstawie fig. 4.

Jak to przedstawia zwłaszcza fig. 2, kształtownik łączący 20 jest złozony z oddzielnych części, przy czym części służące jako ramiona 21 przekroju w kształcie litery U znajdują się na zwróconych wzajemnie ku sobie stronach wewnętrznych warstw wierzchnich 12 i 13, których grubość materiału sl odpowiada zasadniczo grubości materiału s2 ramion 21 kształtownika.

Ramiona 21 i 22 kształtownika łączącego 20 ze względu na uproszczenie produkcji i dla lepszego zespolenia względem warstw wierzchnich są podzielone na spajane wzajemnie wzdłużne odcinki LI i L2 (patrz fig. 3). Odcinek wzdłużny LI jest na swoich stronach czołowych wyposażony w pióro 23, które jest dla utworzenia połączenia na pióro i wpust wprowadzane w rowek 24 utworzony na jednej ze stron czołowych odcinka wzdłuznego L2. Ramiona 21 i 22 są ze sobą połączone tylko przez służący jako podstawa 25 kształtownika w kształcie litery U element łączący, którego długość dopasowana jest do długości oddzielnych części LI i L2 ramion 21 i 22 i którego grubość materiału s3 w porównaniu z grubością materiału s2 ramion 21 i 22 jest znacznie zmniejszona. Dla grubości materiału s2 ramion 21 i 22 wartość 0,4 mm i dla grubości materiału s3 podstawy 25 wartość 0,1 mm dały juz bardzo uzyteczne rezultaty odnośnie wyraźnie zmniejszonej przewodności cieplnej przez bazę 25 i pewnego technologicznie mocowania ramion 21 i 22 wzdłuz wewnętrznych

186 942 stron warstw wierzchnich za pomocą procesu spawania promieniowego. Również za pomocą spawania promieniowego, przykładowo promieniem laserowym lub strumieniem elektronów, połączona jest podstawa 25 z ramionami 21 i 22, przy czym połączenie materiałowe wytworzone przez spawanie strumieniem elektronów, dla osiągnięcia wystarczającej siły łączącej pomiędzy elementami połączenia, zajmuje całkowitą powierzchnię styku pomiędzy elementami połączenia.

Kształtownik łączący 20 jest w stanie zespolenia włożony pomiędzy warstwy wierzchnie 12 i 13, przy czym jego podstawa 25 jest zwrócona w stronę materiału podporowego 14. W ten sposób podstawa 25 ukształtowana w postaci folii może się opierać, przy opróżnianiu z powietrza przestrzeni pośredniej wypełnionej materiałem podporowym 14, na tym materiale podporowym i jest jednocześnie odsądzoną od swobodnych krawędzi obudowy 10 dla ochrony przed niepożądanymi uszkodzeniami. Próżnioszczelne zamocowanie kształtownika łączącego 20 do warstw wierzchnich 12 i 13 osiągnięte zostało za pomocą spoiny S przebiegającej wzdłuz ramion 21 i 22, które dla uniknięcia wtrąceń powietrza, szkodliwie oddziałujących na zdolności izolacyjnych próżni, należy przewidzieć możliwie blisko podstawy 25 kształtownika łączącego 20 (patrz fig. 3).

Na fig. 4 pokazana jest dalsza postać wykonania kształtownika łączącego 30, ukształtowanego w przekroju jako ceownik, którego ramiona 32 i 33 połączone za pomocą podstawy 31 są wykonane z wykroju blachy ze stali szlachetnej, którego grubość materiału odpowiada grubości materiału s3 podstawy 31. Jednoczęściowe z podstawą 31 połączone ramiona 32 i 33 są wykonane przez wielokrotne bezszczelinowe zginanie krawędzi bocznych wykroju blachy w postaci folii, przykładowo, przez wielokrotne składanie, tak, ze ramiona 32 i 33 mają grubość materiału s3 odpowiadającą zasadniczo grubości materiału sl warstw wierzchnich 12 i 13. Kształtownik łączący 30 dla ułatwienia jego wytwarzania, tak jak kształtownik łączący 20, może być podzielony na kilka oddzielnych części, które pomiędzy sobją analogicznie do części LI i L2 kształtownika łączącego 20 są ze sobą połączone i, tak jak one, są zamocowane do warstw wierzchnich 12 i 13 próżnioszczelnie za pomocą spawania.

Jak to wynika szczególnie z fig. 5, możliwe są dla podstaw 25 i 35 różne ukształtowania, przy czym obok wariantów o gładkich powierzchniach znajdują zastosowania kształty przekroju obniżające dodatkowo przewodność cieplną podstawy 25 lub 31 przez powiększenie ich efektywnej długości.

Opisany na przykładzie obudowy 10 kształtownik łączący można zastosować również do połączenia warstw wierzchnich 16 i 17 drzwi 15, przy czym warstwy wierzchnie należy ukształtować odpowiednio do umieszczenia kształtownika łączącego.

Inaczej niż w opisanym przykładzie wykonania można również sobie wyobrazić, że kształtownik łączący 20, 30 jest wywinięty poza swobodne końce warstw wierzchnich 12, 13, 16, 17.

Opisaną na przykładzie domowej chłodziarki lub zamrażarki konstrukcję jednej ze ścianek izolujących cieplnie, na przykład w kształcie obudowy 10, można również zastosować w używanej w kuchence domowej, izolowanej cieplnie komorze piekarnika, przy czym inaczej mz w używanej dla celów chłodzenia ścianki izolującej cieplnie, materiał podporowy 14 pomiędzy warstwami wierzchnimi 12 i 13 należy dopasować odpowiednio do wymagań temperaturowych w komorze piekarnika.

186 942

Fig. 5

186 942

Fig. 1

20,30

U10 /

ł ć

/

-11WSJZA

16' .15 .U

ΛΊ

ZZZ2ZZ

20,30

Fig. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Ścianka izolująca cieplnie z dwiema wykonanymi, co najmniej w dużym stopniu, próżnioszczelnie, usytuowanymi w odstępie od siebie, warstwami wierzchnimi, które są ze sobą połączone kształtownikiem łączącym biegnącym wzdłuż ich zarysu, w przekroju ukształtowanym w kształcie litery U, i które razem z kształtownikiem łączącym otaczają przestrzeń pośrednią opróżnialną z powietrza, wypełnioną materiałem izolującym cieplnie opróznialnym z powietrza, przy czym kształtownik łączący w kształcie litery U jest wyposażony w ramiona, których grubość materiału jest, co najmniej w przybliżeniu rzędu wielkości grubości materiału warstw wierzchnich i ma łączącą obydwa ramiona podstawę ukształtowaną w postaci folii, znamienna tym, że ramiona (21, 22) i podstawa (25) profilu łączącego są oddzielnymi elementami, które są połączone w kształtownik łączący (20) za pomocą spawania.
2. Ścianka izolująca cieplnie według zastrz. 1, znamienna tym, ze kształtownik łączący (20) i warstwy wierzchnie (12, 13) są wykonane ze stali szlachetnej lub stali zabezpieczonej przed korozją.
3. Ścianka izolująca cieplnie według zastrz. 1, znamienna tym, że połączenie spawane pomiędzy ramionami (21, 22) i podstawą (25) jest wykonane sposobem spawania promieniowego.
4. Ścianka izolująca cieplnie według zastrz. 1, znamienna tym, że połączenie spawane pomiędzy podstawą (25) i ramionami (21, 22) jest usytuowane w zasadzie poprzecznie względem osi wzdłużnej ramion (21, 22).
5. Ścianka izolująca cieplnie według zastrz. 1, znamienna tym, ze podstawa (25) kształtownika łączącego (20) w kształcie litery U co najmniej w przybliżeniu przykrywa jego ramiona (21, 22).
6. Ścianka izolująca cieplnie według zastrz. 1, znamienna tym, że kształtownik łączący (20) jest złożony z kilku podłużnych części (LI, L2), które są połączone nawzajem na ramionach (21, 22) połączeniami na pióro i wpust.
7. Ścianka izolująca cieplnie według zastrz. 1, znamienna tym, że podstawa (25) kształtownika łączącego (20) jest wyposażona w zwiększające jej efektywną długość elementy kształtowe.