Backofen mit elektrischer Widerstandsheizung Die Erfindung betrifft einen Backofen mit elektri scher Widerstandsheizung und im Boden und in der Decke des Backraumes angeordneten, wärmespei chernden Massen sowie dampfdicht metallisch um hüllten Heizelementen, welcher dadurch gekenn zeichnet ist, dass sich die Heizelemente mit ihren Umhüllungen mindestens teilweise innerhalb der gegen den Backraum hin Aussparungen aufweisenden wärmespeichernden Massen befinden.
Der Backvorgang, insbesondere das Backen von Brot, erfordert zu Beginn einen erheblich grösseren Wärmezufluss zum Backgut als gegen das Ende zu. Es erweist sich deshalb als vorteilhaft, den erhöhten Wärmebedarf zuvor im Backraum bereitzustellen. Dies wird erreicht durch eine dem Backvorgang vorausgehende Aufhetzung einer wärmespeichernden Masse, welche, wie z. B. beim direkt gefeuerten Back ofen, durch die aus feuerfestem Steinmaterial be stehende Backfläche und das Backraumgewölbe ge bildet wird. Diese Masse muss zur Erzielung einer nutzbar gespeicherten Wärmemenge über die für das Ausbacken erforderliche Temperatur aufgeheizt wer den.
Das auf der Backfläche aufliegende Backgut entzieht der Backfläche eine grössere Wärmemenge, als ihm von der Backraumdecke aus zugeführt wird. Das Wärmespeichervermögen des Backraumbodens muss dementsprechend grösser sein als jenes der Decke.
Die Backöfen mit elektrischer Widerstandsheizung bestehen heute üblicherweise aus einem dampfdicht zusammengefügten Stahlblechgehäuse, mit innerhalb dieses Gehäuses liegender Wärmespeichermasse für die Unterhitze. Die Wärmespeichermasse für die Oberhitze ist dabei innerhalb oder ausserhalb, oft auch beiderseits der den Backraum nach oben ab schliessenden Decke angeordnet.
Dabei befinden sich die die Unterhitze erzeugenden Heizkörper der elek trischen Widerstandsheizung innerhalb der Speicher- masse der Unterhitze, wogegen die die Oberhitze erzeugenden Heizkörper unterschiedlich angeordnet sind, nämlich entweder freiliegend im Backraum unter der Backraumdecke oder teilweise oder ganz in der wärmespeichernden Masse eingebettet. Die wärmespeichernde Masse des Backraumbodens dieser bekannten Ausführungen besteht zum Teil aus Backplatten, welche eine ebene Fläche bilden, die elektrischen Heizkörper vor Verunreinigung schützen und die von diesen Heizkörpern örtlich erzeugte Wärme über die ganze Fläche verteilen.
Infolge der Umschliessung der die Unterhitze erzeugenden Heiz körper mit Wärmespeichermasse kann die Wärme abgabe von diesen Heizkörpern an die Backplatten nur mittelbar durch die umgebende Masse erfolgen, was eine starke Verzögerung und eine höhere Tem peratur der Masse nach Beendigung des Backpro- zesses zur Folge hat.
Die freie Anordnung der die Oberhitze erzeugenden elektrischen Heizkörper mit über diesen liegender, wärmespeichernder Masse bedingt eine hohe Heiz körpertemperatur, um die Wärme dieser Masse zu führen zu können. Befinden sich diese Heizkörper bei beschicktem Backofen im Betrieb, bewirken sie eine direkte, durch keine wärmespeichernde Umkleidung gemilderte Wärmeeinwirkung auf das Backgut. Be finden sie sich ausser Betrieb, benachteiligen sie durch teilweise Abschirmung die Wärmeabstrahlung der Backraumdecke. Die Anordnung mit teilweise in der Decke ein gebauten Heizkörpern bewirkt wohl eine Milderung der Wärmeabgabe; die Reduktion der wirksamen Deckenfläche bleibt jedoch bestehen.
Vollständig in der wärmespeichernden Masse der Decke eingebaute Heizkörper können die Wärme nur mittelbar über die speichernde Masse, also mit Verzögerung und erhöhter Temperatur der Speichermasse, an das Backgut über tragen.
Jede Verzögerung der Wärmeabgabe bewirkt eine Erhöhung der Arbeitszeit und zufolge der erhöhten Temperatur der wärmespeichernden Massen ver mehrte Wärmeverluste während der Betriebspausen.
Es wurde versucht, diesen Nachteilen zu begegnen durch die offene Anordnung der elektrischen Wider- standsheizwicklung in offenen, dem Backraum zuge wendeten Rillen der Wärmespeichermassen. Diese Ausführung birgt den Nachteil in sich, dass die Heiz- wicklung dem direkten Einfluss der aggressiven Back- raumatmosphäre ausgesetzt ist, ebenso die elektrischen Durchführungen durch die Backraumwandungen. Überdies ist der Anteil der direkten Wärmeabstrahlung durch die schmalen Rillen nur gering.
Die Wärme abgabe erfolgt somit wie bei den andern erwähnten Anordnungen vorwiegend mittelbar durch die wärme speichernde, die Wärmeübertragung verzögernde Masse.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Aus führungsform des Erfindungsgegenstandes schema tisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch einen Backofen mit elektrischer Widerstandsheizung, Fig. 2 einen Querschnitt durch diesen Backofen, und Fig. 3 die direkte Wärmeabstrahlung der Heiz- elementumhüllungen und die Wärmeabstrahlung der anschliessenden Begrenzungsflächen der wärmespei chernden Masse, und zwar unten für den Backraum- boden, oben für die Backraumdecke, in grösserem Massstab.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Backofen besitzt ein dampfdichtes, aus Stahlblech bestehendes Gehäuse 1, in welchem sich der Backraum befindet. Die elek trische Widerstandsheizung besteht aus elektrischen Heizelementen üblicher Art, welche aus einem Wider standsdraht, der in einem keramischen Träger an geordnet ist, bestehen. Diese Heizelemente besitzen eine dampfdichte, metallische Umhüllung 2, und sie weisen flachen Querschnitt auf. Die Umhüllung 2 kann aus Eisen, Kupfer, rostfreiem Stahl oder einer andern ausreichend wärmebeständigen Legierung be stehen. Mit 3 ist die wärmespeichernde Masse des Bodens und der Decke des Backraumes bezeichnet.
4 sind die die Backfläche bildenden Backplatten, welche ebenfalls aus wärmespeicherndem Material bestehen, und 5 ist eine unter dem Backraumboden angeordnete zusätzliche wärmespeichernde Masse.
Die Umhüllungen 2 der Heizelemente befinden sich teilweise in der wärmespeichernden Masse 3. Diese Masse 3 sowohl des Bodens als auch der Decke des Backraumes weist gegen den Backraum hin Aus sparungen auf, durch welche die Umhüllungen 2 der Heizelemente teilweise freigelegt sind. Die Ausspa rungen werden durch geneigte Flächen begrenzt, derart, dass die dem Backraum zugewendete Fläche der wärmespeichernden Masse 3 ein möglichst grosses Ausmass beibehält. Gleichzeitig wird durch die ge- neigten Begrenzungsflächen der Ausnehmungen die Wärmeabstrahlung der freiliegenden Fläche der Um hüllungen 2 begünstigt.
In F'ig. 3 ist die gegen den Backraum gerichtete Wärmeabstrahlung der Umhüllungen 2 der Heiz- elemente mit 6, diejenige der wärmespeichernden Masse 3 mit 7 bezeichnet.
Werden die in den Umhüllungen 2 eingeschlossenen Heizelemente unter Strom gesetzt, bewirken sie eine Erhitzung der Umhüllungen 2. Diese Umhüllungen 2 geben einen erheblichen Teil der Wärme an die wärmespeichernde Masse 3 ab. Die Umhüllungen 2 der am Boden des Backraumes angeordneten Heiz- elemente geben ferner einen Teil der Wärme an die Backplatten 4 ab, während die in der Decke des Backraumes angeordneten Heizelemente mit ihren Umhüllungen 2 Wärme in den Backraum abstrahlen und dadurch auch auf die Oberseite der Backplatten 4 wirken.
Da die Wärmeleitung der aus feuerfestem Material bestehenden wärmespeichernden Massen verhältnis mässig gering ist und die den Umhüllungen 2 zu gewendete Fläche der Masse 3 kleiner als die der direkten Strahlung ausgesetzte Fläche der Backplatten 4 ist, ist die bei gleicher Oberflächentemperatur der Masse 3 und der Backplatten 4 an letztere abgestrahlte Wärmemenge entsprechend grösser.
Die Wärmeabgabe an die Backplatten 4 ist um so grösser, je niedriger deren Temperatur ist. Sie ist also besonders dann wirksam, wenn durch den mit dem Backprozess verbundenen Wärmeentzug die Back- platten 4 eine Temperatursenkung erlitten haben. Es ergibt sich daher eine rasche Wiederaufheizung der Backplatten 4 und des Backraumes bei beschränkter Heizleistung.
Je höher die Backplatten- und die Backraum- temperatur ansteigt, desto mehr nimmt der an die wärmespeichernde Masse 3 der Decke bzw. an die Masse 3 und die Masse 5 des Bodens des Backraumes abgegebene Wärmeanteil zu.
Werden die Heizelemente ausgeschaltet, fällt die Temperatur ihrer Umhüllungen 2 unter diejenige der wärmespeichernden Masse 3. Die gute Wärmeleit fähigkeit der metallischen Umhüllungen 2 bewirkt nun einen Wärmeentzug aus der wärmespeichernden Masse 3, so dass die freistrahlende Fläche der Um hüllungen 2 zur Übertragung der gespeicherten Wärme an den Backraum beiträgt. Dies begünstigt den Wärmeentzug, so dass die in der Masse 3 gespeicherte Wärme bis zu einer tieferen Temperatur ausgenützt werden kann. Je tiefer diese Temperatur bei der Beendigung der Ofenarbeit ist, desto geringer sind die Wärmeverluste während der Arbeitspause.
Der dargestellte Backofen bietet somit die Vorteile einer raschen Steigerung der Backraumtemperatur bei geringerer elektrischer Heizleistung und geringeren Wärmeverlusten als Folge niedrigerer Temperaturen der wärmespeichernden Massen. Dabei bleibt der Vorteil der gegen den Einfluss der Backraumatmo- sphäre dicht abgeschlossenen Heizelemente gewahrt. Die wärmespeichernde Masse 3 wird zweckmässig aus einzelnen Formsteinen gleicher Form und gleicher Abmessungen zusammengefügt.
Um für den Back- raumboden und die Backraumdecke die gleichen Formsteine verwenden zu können, wird die grössere wärmespeichernde Masse des Backraumbodens durch die zusätzliche Masse 5 geschaffen, soweit hiefür die zusätzliche Masse der Backplatten 4 nicht ausreicht.
Oven with electrical resistance heating The invention relates to an oven with electrical resistance heating and in the floor and in the ceiling of the baking chamber arranged, wärmespei chernden masses and vapor-tight metallic to encased heating elements, which is characterized in that the heating elements with their envelopes are at least partially within of the heat-storing masses having recesses towards the baking chamber.
The baking process, in particular the baking of bread, requires a considerably greater flow of heat to the baked goods at the beginning than towards the end. It therefore proves to be advantageous to provide the increased heat requirement in the oven beforehand. This is achieved by pre-heating the baking process of a heat-storing mass, which, such. B. in the directly fired oven, through the standing baking surface made of refractory stone material and the vault of the oven ge is formed. In order to achieve a usable amount of stored heat, this mass must be heated above the temperature required for baking.
The baked good lying on the baking surface draws a greater amount of heat from the baking surface than is supplied to it from the baking chamber ceiling. The heat storage capacity of the oven floor must be correspondingly greater than that of the ceiling.
The ovens with electrical resistance heating today usually consist of a steam-tight joined together sheet steel housing, with a heat storage mass for the lower heat lying within this housing. The heat storage mass for the top heat is arranged inside or outside, often also on both sides of the ceiling that closes the baking chamber at the top.
The heating elements of the electrical resistance heating generating the lower heat are located within the storage mass of the lower heat, whereas the heating elements generating the upper heat are arranged differently, namely either exposed in the baking chamber under the baking chamber ceiling or partially or completely embedded in the heat-storing mass. The heat-storing mass of the baking chamber floor of these known designs consists partly of baking plates which form a flat surface, protect the electrical heating elements from contamination and distribute the heat locally generated by these heating elements over the entire surface.
As a result of the heating body generating the bottom heat being enclosed with heat storage mass, the heat from these radiators to the baking plates can only take place indirectly through the surrounding mass, which results in a strong delay and a higher temperature of the mass after the baking process has ended.
The free arrangement of the electrical heating element generating the top heat with the heat-storing mass lying above this requires a high heating body temperature in order to be able to carry the heat of this mass. If these radiators are in operation when the oven is loaded, they cause a direct heat effect on the baked goods, which is not mitigated by any heat-storing casing. If they are out of operation, they disadvantage the heat radiation of the oven ceiling by partially shielding them. The arrangement with partly built-in radiators in the ceiling probably causes a reduction in heat output; however, the reduction in the effective ceiling area remains.
Radiators completely built into the heat-storing mass of the ceiling can only transfer the heat to the baked good indirectly via the storing mass, i.e. with a delay and increased temperature of the storage mass.
Any delay in the release of heat causes an increase in working hours and, as a result of the increased temperature of the heat-storing masses, increased heat losses during breaks in operation.
Attempts have been made to counter these disadvantages by arranging the electrical resistance heating coil open in open grooves in the heat storage masses facing the baking chamber. This design has the disadvantage that the heating coil is exposed to the direct influence of the aggressive baking chamber atmosphere, as are the electrical feed-throughs through the baking chamber walls. In addition, the proportion of direct heat radiation through the narrow grooves is only small.
As in the other arrangements mentioned, the heat is released primarily indirectly through the heat-storing mass that retards heat transfer.
In the drawing, an example from embodiment of the subject invention is shown schematically. 1 shows a vertical longitudinal section through an oven with electrical resistance heating, FIG. 2 shows a cross section through this oven, and FIG. 3 shows the direct heat radiation of the heating element sheaths and the heat radiation of the adjoining boundary surfaces of the heat-storing compound, namely below for the oven floor, above for the oven ceiling, on a larger scale.
The oven shown in Fig. 1 and 2 has a steam-tight housing 1 made of sheet steel, in which the oven is located. The elec trical resistance heating consists of electrical heating elements of the usual type, which were made of a resistance wire, which is arranged in a ceramic carrier to exist. These heating elements have a vapor-tight, metallic casing 2, and they have a flat cross section. The casing 2 can be made of iron, copper, stainless steel or another sufficiently heat-resistant alloy. With 3 the heat-storing mass of the floor and the ceiling of the baking chamber is designated.
4 are the baking plates forming the baking surface, which are also made of heat-storing material, and 5 is an additional heat-storing mass arranged under the floor of the baking chamber.
The envelopes 2 of the heating elements are partially in the heat-storing mass 3. This mass 3 of both the floor and the ceiling of the oven has recesses towards the oven through which the envelopes 2 of the heating elements are partially exposed. The recesses are limited by inclined surfaces in such a way that the surface of the heat-storing mass 3 facing the baking chamber retains the largest possible extent. At the same time, the inclined boundary surfaces of the recesses promote heat radiation from the exposed surface of the envelopes 2.
In Fig. 3, the heat radiation of the casings 2 of the heating elements directed towards the baking chamber is denoted by 6, that of the heat-storing mass 3 is denoted by 7.
If the heating elements enclosed in the sheaths 2 are energized, they cause the sheaths 2 to be heated. These sheaths 2 give off a considerable part of the heat to the heat-storing mass 3. The sheaths 2 of the heating elements arranged on the floor of the baking space also give off part of the heat to the baking plates 4, while the heating elements arranged in the ceiling of the baking space with their sheaths 2 radiate heat into the baking space and thereby also on the top of the baking plates 4 work.
Since the heat conduction of the heat-storing masses made of refractory material is relatively low and the area of the mass 3 facing the casings 2 is smaller than the area of the baking plates 4 exposed to direct radiation, the surface temperature of the mass 3 and the baking plates 4 is the same when the surface temperature is the same The amount of heat radiated to the latter is correspondingly greater.
The lower the temperature, the greater the heat dissipation to the baking plates 4. It is therefore particularly effective when the baking plates 4 have suffered a temperature reduction due to the extraction of heat associated with the baking process. There is therefore a rapid reheating of the baking plates 4 and the baking chamber with limited heating power.
The higher the baking plate temperature and the baking chamber temperature increase, the more the heat share given to the heat-storing mass 3 of the ceiling or to the mass 3 and mass 5 of the floor of the baking chamber increases.
If the heating elements are switched off, the temperature of their sheaths 2 falls below that of the heat-storing mass 3. The good thermal conductivity of the metallic sheaths 2 now causes heat to be extracted from the heat-storing mass 3, so that the radiating surface of the sheaths 2 is used to transfer the stored heat contributes to the baking chamber. This favors the extraction of heat so that the heat stored in the mass 3 can be used down to a lower temperature. The lower this temperature is at the end of the furnace work, the lower the heat losses during the work break.
The oven shown thus offers the advantages of a rapid increase in the oven temperature with lower electrical heating power and lower heat losses as a result of lower temperatures of the heat-storing masses. The advantage of the heating elements, which are sealed against the influence of the baking chamber atmosphere, is retained. The heat-storing mass 3 is expediently assembled from individual shaped blocks of the same shape and dimensions.
In order to be able to use the same shaped bricks for the baking chamber floor and the baking chamber ceiling, the larger heat-storing mass of the baking chamber floor is created by the additional mass 5, insofar as the additional mass of the baking plates 4 is not sufficient for this.