DE677227C - Kochtopf zur Beheizung auf Heizplatten - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• Solche schädlichen Luftschichten sind auch vorhanden bei Gefäßen, bei welchen der Bußeiserne Boden auf ein beispielsweise nichtrostendes Mantelgefäß aufgewalzt ist.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Der ganze Kochtopf' könnte .auch aus der Legierung gegossen sein.

Claims (5)

1. PATLNTANSIIRÜCIIL: i. Kochtopf zur Beheizung auf Heizplatten, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden aus einer korrosionsfesten mit 2o bis 5o0!o Nickel, bis ¢% Kohlenstoff und gegebenenfalls weiteren Zusätzen an Mangan, Schwefel, Phosphor, Chrom und Kobalt einzeln oder gemeinsam besteht, die zwecks Vermeidung des Ausbeulens oder Verziehens bei der Erwärmung einen möglichst kleinen Fne-,ar en Ausdehnungskoeffizienten., nämlich kleiner als 8 X io-6, dabei Faber noch eine ausreichende Wärmeleitzahl, nämlich größer als 6 cal/m2/h/C°, bei Temperaturen zwischen 50 und q.00° C aufweist.
2. 2. Kochtopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (i) ,aus einem Werkstoff, z. B. einer Eisenlegierung mit 33% Nickel o. dgl., besteht, der einen größeren linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als der Werkstoff des Bodens (3).
3. 3. Kochtopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (i) durch Ausziehen des ,äußeren Randes des Bodens (3) gebildet ist. q..
4. Kochtopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisen-Nickel-Legierung des Bodens zwecks Härtung, Erhöhung der Streckgrenze und Zugfestigkeit sowie Beeinflussung des Ausdehnungskoeffizienten eine thermische Behandlung, bestehend in Glühen und Abschrecken mit oder ohne nachfolgendem Anlassen oder Glühen allein, erfahren hat.
5. 5. Kochtopf nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Eisen-Nickel-Le- gierung des Bodens zwecks Härtung, Er- höhung -der Streckgrenze und Zugfestig- keit sowie Beeinflussung des Ausdebn:ungs- koeffizienten eine Kaltverformung erfahren hat.