ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩАЯ СТЕНКА, ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ КОРПУС ХОЛОДИЛЬНИКА И ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ КОРПУС МУФЕЛЯ БЫТОВОЙ ПЕЧИ С ТАКИМИ СТЕНКАМИ Российский патент 2004 года по МПК F25D23/06 F25D11/00 F24B1/24 

Изобретение относится к теплоизолирующей стенке с двумя, по меньшей мере, в достаточной степени, вакуумплотными, расположенными на расстоянии друг от друга покровными слоями, которые соединены друг с другом посредством проходящего вдоль их контура соединительного профиля с U-образным поперечным сечением и которые вместе с соединительным профилем окружают вакуумируемое промежуточное пространство, заполненное вакуумируемым теплоизолирующим материалом, причем толщина материала полок соединительного профиля соразмерна с толщиной материала покровных слоев, и соединяющее обе полки основание выполнено в виде фольги. Изобретение относится также к теплоизолирующему корпусу холодильника и муфеля бытовой печи с такими стенками.

При теплоизолирующих стенках и корпусах, известных, например, из GB 890372, основанных на технологии изолирования путем создания вакуума, которые находят применение, например, в бытовых агрегатах, таких как, например, холодильные и морозильные агрегаты, из-за требуемой на длительное время герметичности против диффузии в качестве внешних покровных слоев для этих стенок и корпусов используют металлические материалы, как, например, листовая высококачественная сталь. Для соединения обоих внешних покровных слоев из соображений герметичности против диффузии применяются опять же металлические соединительные профили, которые диффузионно-плотно сварены с внешними покровными слоями. В качестве соединительных профилей при этом, наряду с тонкими листовыми полосами, находят применение также сформованные из тонкого листа, имеющие U-образный профиль поперечного сечения соединительные элементы, толщина материала которых соразмерны с толщиной внешних покровных слоев, чтобы можно было обеспечить требуемую надежность процесса в технологическом процессе изготовления теплоизолирующих стенок. Соединительные элементы с такой толщиной материала из-за своей теплопроводности приводят, однако, к тому, что повышается коэффициент теплопроводности теплоизолирующих стенок. Такое повышение в том случае не представляет собой проблемы, если в качестве наполнительных материалов для теплоизолирующих стенок применяются плиты из стекловолокон, потому что они, благодаря своим свойствам, позволяют получить чрезвычайно низкий коэффициент теплопроводности для изолирующих стенок. Одновременно использование плит из стекловолокон влечет за собой относительно высокие технологические затраты для теплоизолирующих стенок из-за стоимости стекловолоконных плит. Кроме того, недостатком использования плит из стекловолокна, из-за их относительно высокого удельного веса, является то, что заполненные ими теплоизолирующие стенки и корпуса из-за получающегося в результате веса очень тяжелы в обращении не только в процессе их изготовления и комплектования в холодильный агрегат, но также и у конечного потребителя. Далее, имеющиеся в распоряжении опорные материалы, как, например, открытопористый полиуретановый пенопласт или полистирольный пенопласт, которые не обладают отрицательными свойствами плит из стекловолокон, из-за достигаемого при их применении минимального коэффициента теплопроводности в комбинации с имеющимися в настоящее время в распоряжении соединительными профилями непригодны в качестве наполнительного материала для теплоизолирующих стенок, так как повышающийся в результате применения этих соединительных профилей коэффициент теплопроводности для теплоизолирующей стенки приводит к порядку величин, почти не приемлемому для использования для холодильных агрегатов.

В основе изобретения лежит задача усовершенствовать соединительный профиль согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения с помощью простых конструктивных мер таким образом, чтобы избежать недостатков уровня техники.

Эта задача, согласно изобретению, решается благодаря тому, что толщина материала полок соединительного профиля приблизительно равна толщине материала покровных слоев, обе полки соединены основанием, выполненным в виде фольги, причем полки и основание соединительного профиля выполнены в виде отдельных элементов, которые связаны в соединительный профиль с помощью сварного соединения.

Соединительный профиль согласно изобретению со своими по отношению к его основанию толстостенными полками при пониженной теплопроводности позволяет не только технологически беспроблемно применять мощные зажимные средства для фиксирования соединительного профиля относительно внешних покровных слоев из тонкого листа, но также облегчает сборку соединительного профиля с этими покровными слоями. Кроме того, благодаря лежащей в диапазоне толщины материала покровных слоев толщине материала полок, является возможным с высокой технологической надежностью использовать способ лучевой сварки, который опять же позволяет применить высокую скорость процесса (например, около 10 м/мин или более), например, путем использования лазерно-лучевого способа сварки, вследствие чего стоимость изготовления теплоизолирующей стенки или корпуса заметно снижается. Кроме того, соединительный профиль согласно изобретению делает возможным применение экономичных теплоизолирующих материалов, таких как, например, открытопористый полиуретановый пенопласт или открытопористый полистирольный пенопласт, в качестве опорных тел, не вытесняя при этом коэффициент теплопроводности λ изолирующей стенки в порядок величин, которые были бы полностью неприемлемыми для холодильников.

Особенно диффузионно-прочным, с одной стороны, и особенно стабильным по форме, с другой стороны, может быть изготовлен и соединительный профиль, и покровные слои теплоизолирующих стенок, если, согласно предпочтительному варианту выполнения предмета изобретения, предусмотрено, что соединительный профиль и покровные слои выполнены из высококачественной стали или защищенной от коррозии стали.

Согласно другому предпочтительному варианту выполнения предмета изобретения предусмотрено, что полки и основание соединительного профиля выполнены в виде отдельных деталей, которые связаны в соединительный профиль с помощью сварного соединения.

Такое решение дает возможность в зависимости от случая применения теплоизолирующих стенок комбинировать различные толщины материала для выполненного в виде фольги основания с различными толщинами материала для полок соединительного профиля. Кроме того, возможно также использование элементов основания с различным профилем, снижающих теплопроводность, которые можно особенно экономично профилировать в виде отдельных деталей. Далее, благодаря соединению отдельных деталей с помощью сварки, между полками и, по сравнению с полками, тонким основанием в виде фольги получается замыкание материала, которое сообщает соединительному профилю некоторую жесткость, благодаря которой возможно беспроблемное манипулирование этим соединительным профилем при массовом производстве.

Особенно высокая скорость процесса при изготовлении соединительного профиля получается, если, согласно следующему предпочтительному варианту выполнения предмета изобретения, предусмотрено, что сварное соединение между полками и основанием осуществлено путем лучевой сварки.

Применение таких способов сварки позволяет точно дозировать необходимую для оплавления соединяемых поверхностей подачу энергии, так чтобы оплавлялись лишь зона соединения и ее ближайшее окружение и таким образом исключались повреждения, в особенности, в выполненном в виде фольги основании, например, из-за перегрева.

Особенно надежно по всей длине стыка без сварочных дефектов свариваются основание и полки U-образного соединительного профиля, если, согласно следующему предпочтительному варианту выполнения предмета изобретения, предусмотрено, что сварное соединение между основанием и полками расположено по существу перпендикулярно продольной оси полок.

Особенно долговечно и крепко соединены друг с другом полки и основание U-образного соединительного профиля, если, согласно дальнейшему предпочтительному варианту выполнения предмета изобретения, предусмотрено, что основание U-образного соединительного профиля, по меньшей мере, почти перекрывает его полки.

Согласно альтернативному варианту выполнения для изготовления соединительного профиля предусмотрено, что соединительный профиль образован путем обработки давлением прямоугольной пластины из высококачественной стали или защищенной от коррозии стали, имеющей подобную фольге толщину материала, более широкие стороны которой для образования полок соединительного профиля путем многократного перегиба прилегают друг к другу в несколько слоев.

Такое решение делает возможным изготовление соединительного профиля за одну рабочую операцию, так что могут отпасть дополнительные этапы изготовления, как, например, сборка основания и полок, а также их соединение друг с другом.

Соответственно другому варианту выполнения предмета изобретения предусмотрено, что соединительный профиль составлен из нескольких продольных участков, которые соединены друг с другом с помощью соединений в шпунт и гребень на полках.

Благодаря разделению соединительного профиля на соответствующие продольные участки изготовление геометрически сложных угловых профилей, например, для холодильных агрегатов, значительно упрощается, причем постоянно надежно обеспечивается позиционно точная сборка отдельных элементов с помощью соединения в шпунт и гребень между ними. Далее с помощью соединения в шпунт и гребень между отдельными продольными участками обеспечено, что сварку соединительного профиля с внешними покровными слоями можно также осуществлять по всем местам соединений отдельных участков без вспомогательных мер, так что и вакуумплотность в местах соединений обеспечивается простым способом за одну рабочую операцию.

Согласно следующему предпочтительному варианту выполнения предмета изобретения предусмотрено, что основание соединительного профиля имеет поверхность, отличную от плоскости для увеличения его эффективной длины.

Благодаря таким мерам значительно снижается теплопроводность основания и, тем самым, в основном ограничивается повышение коэффициента теплопроводности λ.

Теплоизолирующий корпус для холодильника и его дверь, служащая для закрывания холодильной камеры, сконструированы особенно целесообразно, если, согласно следующему предпочтительному варианту выполнения предмета изобретения, предусмотрено, что стенки корпуса и дверь выполнены согласно одному из п.п.1-7 формулы изобретения.

Благодаря особенно благоприятной как в теплотехническом отношении, так и в отношении стоимости изготовления конструкции теплоизолирующей стенки, она особенно пригодна для массового производства теплоизолирующего корпуса для холодильника или двери холодильника. Точно так же корпус и дверь можно особенно просто утилизировать без вреда для окружающей среды.

Точно так же, как для изготовления холодильника, предпочтительно применение конструкции теплоизолирующей стенки для изготовления теплоизолирующего корпуса печного муфеля домашней печи, если, согласно последнему предпочтительному варианту выполнения предмета изобретения, предусмотрено, что стенки теплоизолирующего корпуса печного муфеля выполнены в соответствии с п.п.1-7 формулы изобретения.

Следующее изобретение поясняется более подробно на основе двух, представленных упрощенно в прилагаемых чертежах примеров выполнения. Показывают:

фиг.1 теплоизолирующий корпус домашнего холодильника с наружным кожухом и внутренней обшивкой, которые соединены с U-образным в поперечном сечении соединительным профилем с образованием заполненного теплоизолирующим материалом промежуточного пространства, изображение в разрезе, вид сбоку;

фиг.2 вырез корпуса с поворотом на 90° в области соединительного профиля согласно первому варианту выполнения соединительного профиля, полки которого, усиленные по сравнению с его выполненным в виде фольги основанием, соединены с основанием с замыканием материала, в поперечном сечении;

фиг.3 вырез корпуса, представленный с поворотом на 90°, в области соединительного профиля, продольные участки которого собраны с помощью соединения в шпунт и гребень в пространственном изображении продольного разреза;

фиг.4 вырез корпуса, представленный с поворотом на 90°, в области соединительного профиля согласно второму варианту выполнения соединительного профиля, полки которого, усиленные по сравнению с выполненным в виде фольги основанием, образованы путем многократного перегиба фольгообразного материала, в поперечном сечении; и

фиг.5 несколько вариантов выполнения соединительного профиля с соответственно по-разному профилированным основанием.

Фиг.1 показывает пригодный для использования для бытовой холодильной или морозильной камеры теплоизолирующий корпус 10, внутри которого предусмотрено рабочее пространство 11, обшитое служащим в качестве внутренней обшивки покровным слоем 12. На расстоянии от покровного слоя 12 предусмотрен другой покровный слой 13, который служит в качестве наружного кожуха и который, как и внутренняя обшивка, сформован из листовой высококачественной стали или из защищенной от коррозии стали. Благодаря расстоянию между покровным слоем 12 и покровным слоем 13, образовано промежуточное пространство, заполненное вакуумируемым теплоизолирующим опорным материалом, например, имеющимся в форме плит открытопористым полиуретановым пенопластом или открытопористым полистирольным пенопластом. Эти материалы служат также в качестве изолирующих и опорных материалов прикрепленной к корпусу 10 прикрывающей с теплоизолирующим эффектом рабочее пространство 11 двери 15, которая образована из двух расположенных на расстоянии друг от друга покровных слоев 16 и 17, между которыми введен опорный материал 14. Как покровные слои 16 и 17 двери 15, так и покровные слои корпуса 10, вакуумплотно соединены друг с другом посредством U-образного в поперечном сечении соединительного профиля 20 или 30, из которых описанный на примере корпуса 10 соединительный профиль 20 более подробно представлен на фиг.2, а альтернативный вариант выполнения поясненного на примере корпуса 10 соединительного профиля 30 - на фиг.4.

Как, в частности, показывает фиг.2, соединительный профиль 20 составлен из отдельных участков, причем служащие в качестве полок 21 U-образного поперечного сечения профиля элементы расположены на обращенных друг к другу внутренних сторонах покровных слоев 12 и 13, толщина s1 материала которых, в сущности соответствует толщине s2 материала полок 21.

Полки 21 и 22 ради более простого изготовления и из-за лучшей стыковки относительно покровных слоев разделены на составляемые вместе продольные участки L1 и L2 (см. к этому фиг.3). Продольный участок L1 на одной своей торцевой стороне оснащен гребнем 23, который для выполнения соединения в шпунт и гребень может вводиться в выполненный на одной из торцевых сторон продольного участка L2 шпунт 24. Полки 21 и 22 соединены друг с другом лишь с помощью служащего в качестве основания 25 U-образного профиля соединительного элемента, длина которого согласована с длиной элементов L1 и L2 полок 21 и 22 и толщина s3 материала которого значительно снижена, по сравнению с толщиной s2 материала полок 21 и 22. Для толщины материала s2 полок 21 и 22 значение 0,4 мм и для толщины s3 материала основания значение 0,1 мм дали уже очень приемлемые результаты относительно заметно сниженной теплопроводности через основание 25 и технологически надежного крепления полок 21 и 22 вдоль внутренних сторон покровных слоев с помощью способа лучевой сварки. Точно так же с помощью способа лучевой сварки, например, с помощью лазерно-лучевой сварки или электронно-лучевой сварки, основание 25 соединено с полками 21 и 22, причем полученное при этом способе сварки замыкание материала для достижения достаточного усилия соединения между соединяемыми поверхностями занимает всю поверхность контакта между соединяемыми поверхностями.

Соединительный профиль 20 в состыкованном состоянии вводится между покровными слоями 12 и 13, причем его основание 25 обращено к опорному материалу 14. Таким образом, выполненное в виде фольги основание 25 при вакуумировании заполненного опорным материалом 14 промежуточного пространства может поддерживаться этим опорным материалом и одновременно может быть расположено со смещением назад от свободных краев корпуса 10 для защиты от невольных повреждений. Вакуумплотное крепление соединительного профиля 20 к покровным слоям 12 и 13 достигается с помощью проходящего вдоль полок 21 и 22 сварного шва S, который во избежание снижающих изолирующую способность вакуума включений воздуха следует выполнять по возможности близко к основанию 25 соединительного профиля 20 (см. к этому фиг.3).

На фиг.4 показан другой вариант выполнения U-образного в поперечном сечении соединительного профиля, полки 32 и 33 которого, соединенные друг с другом его основанием 31, изготовлены из заготовки листовой высококачественной стали, толщина материала которой соответствует толщине материала s3 основания 31. Монолитно связанные с основанием 31 полки 32 и 33 образованы путем многократного без зазора складывания в слои боковых кромок фольгообрааной заготовки, например, путем многократного перегиба, так что полки 32 и 33 имеют, в сущности, толщину s3 материала, соответствующую толщине s1 материала покровных слоев 12 и 13. Соединительный профиль 30 для облегчения его изготовления, как и соединительный профиль 20, может быть разделен на несколько элементов, которые соединены между собой аналогично элементам L1 и L2 соединительного профиля 20 и, как и они, вакуумплотно прикреплены к покровным слоям 12 и 13 с помощью сварки.

Как, в частности, вытекает из фиг.5, для основания 25 или 31 возможны различные формы, причем формы поперечного сечения, находящие применение наряду с вариантами с плоской поверхностью, дополнительно снижают теплопроводность оснований 25 и 31 благодаря увеличению их эффективной длины.

Описанный на примере корпуса 10 соединительный профиль можно также применить для присоединения покровных слоев 16 и 17 к двери 15, при этом покровные слои следует выполнить соответственно для введения соединительного профиля.

В отличие от описанного примера выполнения, возможно также, что соединительный профиль (20, 30) уплотнен по свободным концам покровных слоев (12, 13, 16, 17).

Описанная на примере бытовой холодильной или морозильной камеры конструкция теплоизолирующей стенки, например, в форме корпуса 10, может быть также использована для теплоиэолирующего муфеля, находящего применение в домашней печи, при этом в отличие от теплоизолирующей стенки, применяемой в целях охлаждения, опорный материал 14 между покровными слоями 12 и 13 следует привести в соответствие с требованиями по температуре для печного муфеля.

Изобретение относится к области изготовления теплоизолирующих стенок, которые могут быть использованы в холодильниках или бытовых печах. Теплоизолирующая стенка содержит два, по меньшей мере, вакуумных, расположенных на расстоянии друг от друга покровных слоя. Они соединены друг с другом с помощью проходящего вдоль их контура U-образного в поперечном сечении соединительного профиля. Покровные слои вместе с соединительным профилем окружают вакуумируемое промежуточное пространство. Последнее заполнено вакуумируемым теплоизолируемым материалом. U-образный соединительный профиль имеет полки, толщина материала которых приблизительно равна толщине материала покровных слоев. Соединяющее обе полки основание соединительного профиля выполнено в виде фольги. Полки и основание выполнены в виде отдельных элементов. Они связаны в соединительный профиль с помощью сварного соединения. Изобретение обеспечивает прочность изделия при его небольшом удельное весе и низкой теплопроводности. 3 с. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Теплоизолирующая стенка, содержащая два вакуумплотных расположенных на расстоянии друг от друга покровных слоя, которые соединены друг с другом посредством проходящего вдоль их контура соединительного профиля с U-образным поперечным сечением и которые вместе с соединительным профилем окружают вакуумируемое промежуточное пространство, заполненное вакуумируемым теплоизолирующим материалом, причем толщина материала полок соединительного профиля приблизительно равна толщине материала покровных слоев, и соединяющее обе полки основание выполнено в виде фольги, при этом полки (21, 22) и основание (25) соединительного профиля выполнены в виде отдельных элементов, которые связаны в соединительный профиль (20) с помощью сварного соединения.2. Теплоизолирующая стенка по п.1, отличающаяся тем, что соединительный профиль (20) и покровные слои (12, 13) выполнены из высококачественной стали или защищенной от коррозии стали.3. Теплоизолирующая стенка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что сварное соединение между полками (21, 22) и основанием (25) получено путем лучевой сварки.4. Теплоизолирующая стенка по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что сварное соединение между основанием (25) и полками (21, 22) расположено, по существу, перпендикулярно продольной оси полок (21, 22).5. Теплоизолирующая стенка по одному из пп.1-4, отличающаяся тем, что основание U-образного соединительного профиля (20) по меньшей мере почти перекрывает его полки (21, 22).6. Теплоизолирующая стенка по одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что соединительный профиль (20) составлен из нескольких продольных участков (L1 и L2), соединенных между собой с помощью соединений в шпунт и гребень на полках (21, 22).7. Теплоизолирующая стенка по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что основание (25) соединительного профиля (20) имеет поверхность, отличную от плоскости для увеличения его эффективной длины.8. Теплоизолирующий корпус холодильника, содержащий по меньшей мере одну закрываемую дверью холодильную камеру, отличающийся тем, что стенки корпуса и дверь выполнены по одному из пп.1-7 формулы изобретения.9. Теплоизолирующий корпус муфеля бытовой печи, отличающийся тем, что его стенки выполнены по одному из пп.1-7 формулы изобретения.