DD298039A5 - Backofen mit heizgasumwaelzheizung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Backofen mit Heizgasumwaelzheizung, der mehrere Backkammern uebereinander und dazwischen bzw. darueber und darunter von den Heizgasen durchstroemte, mit an der Rueckseite des Backofens befindlichen Verteiler- und Sammelschaechten fuer die Heizgase in Verbindung stehende Heizregister aufweist, die durch mindestens eine nicht ganz bis zur Stirnwand reichende Zwischenwand in vor- und zuruecklaufende Zuege fuer die Heizgase unterteilt sind. Durch die Erfindung soll durch wirksame Masznahmen eine Verstaerkung der Waermeabgabe in Bereichen erhoehten Waermebedarfs bei moeglichst geringem Druckverlust im Umwaelzkreislauf und einfachem konstruktivem Aufbau erreicht werden. Die Erfindung sieht daher vor, dasz die Zuege durch eine horizontale Zwischenwand gebildet sind und uebereinanderliegen, und dasz folgende Merkmale alternativ oder kumulativ vorgesehen sind:{Backofen; Heizgasumwaelzheizung; Backkammern, uebereinander; Heizregister; Verteilerschacht; Sammelschacht; Zwischenwand; Zuege, vorlaufend, zuruecklaufend; Hoehe; Stroemungsrichtung, verringern; Querstaebe}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung betrifft einen Backofen mit Heizgasumwälzheizung, der mehrere Backkammern übereinander und dazwischen bzw. darüber und darunter von den Heizgasen durchströmte, mit an der Rückseite des Backofens befindlichen Verteiler- und Sammelschächten für die Heizgase ir. Verbindung stehende Heizregister aufweist, die durch mindestens eine nicht ganz bis zur Stirnwand reichende Zwischenwand in vor- und zurücklaufende Züge für die Heizgase unterteilt ist, wobei die Heizregister so gestaltet sind, daß an den Stellen erhöhten Wärmebedarfs ein verstärkter Wärmnübergang erfolgt.

Backöfen mit einer Heizgasumwälzung, die mehrere Backkammern übereinander und dazwischen bzw. darüber und darunter von den Heizgasen durchströmte, mit an der Rückseite der Backöfen befindlichen Verteiler- und Sammelschächten für die Heizgase in Verbindung stehende Heizregister besitzen, sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Dabei sind die Heizregister im allgemeinen durch mindestens eine nicht ganz bis zur Stirnwand reichende Zwischenwand in vor- und zurücklaufende Züge für die Heizgase unterteilt und so gestaltet, daß an den Stellen erhöhten Wärmebedarfs ein verstärkter Wärmeübergang erfolgt. Derartige Backöfen, die auch als Etagenbacköfen bezeichnet werden, weisen eine schmale Bauform auf. Sie ergibt sich hauptsächlich aus der Anordnung der Verteiler- und Sammelschächte für die Heizgase an der Rückseite dos Backofens. Allerdings hat diese Anordnung den Nachteil, daß die Backräume ungleichmäßig beheizt werden, weil die Wärmeabgabe durch die vorlaufenden Züge der Heizregister und der Wärmebedarf der Backräume über die Länge des Backofens einen entgegengesetzten Verlauf aufweisen. Die Heizgase treten mit ihrer höchsten Temperatur an der Rückseite in die Heizregister ein und geben dort mehr Wärme an die Backräume ab als an der Stirnseite, wo die Heizgase bereits etwas abgekühlt sind. Dort besteht jedoch wegen der fehlenden Isolation an den Backraumtüren ein höherer Wärmebedarf als im rückwärtigen Teil der Backkammern.

Um diesem Nachteil zu begegnen, sind bei einem aus der DE-AS 1254554 bekannten Etagenbackofen mit Heizgasumwälzheizung die den Heizgasstrom in einer waagerechten Ebene in nebeneinander befindliche vor- und zurücklaufende Züge aufteilenden Zwischenwände schräg zur Strömungsrichtung der Heizgase angeordnet. Durch diese Anordnung wird der Strömungsquerschnitt verkleinert und die Strömungsgeschwindigkeit gesteigert, so daß an der Stirnseite des Backofens eine verstärkte Wärmeabgabe erfolgt. Diese günstige Wirkung kann aber nur in einem relativ engen Bereich auftreten. Über die Breite der Backräume ist jeodch die Wärmeabgabe trotzdem unterschiedlich. Die Herstellung solcher Heizregister ist wegen der Vielzahl an Leitblechen sehr aufwendig, außerdem besteht die Gefahr, daß sich Verbrennungsrückstände ablagern und dadurch die Strömungsverhältnisse sich vorändern.

Bei einem anderen, aus der DE-OS 2015026 bekannten Backofen der eingangs genannten Art sind in einem Heizregistor mehrere vor- und zurücklaufende Züge in abwechselnder Folge nebeneinander angeordnet. An den stirnseitigen Enden der die Züge unterteilenden Zwischenwändo sind Stau- und Umlenkbleche vorgesehen, welche an den Umlenkstellen der Heizgase zu Wirbelbildungen führen sollen, wodurch in diesen Bereichen, in denen sich auch die Beschickungsöffnupgen der Backräume befinden, eine erhöhte Wärmeabgabe sich einstollen soll. Ob bei diesem bekonnten Heizregister tatsächlich eine gleichmäßige Wärmeverteilung zustande kommt, mag dahingestellt sein. Jedenfalls handelt es sich auch hier um eine sehr komplexe Konstruktion mit entsprechend hohem Herstellungsaufwand. Außerdem ergibt sich durch die zahlreichen Umlenkungen ein I iher Druckverlust im Umwälzsystem, der wiederum einen Ventilatorenantrieb mit hoher Antriebsleistung und en brechendem Platzbedarf erfordert.

Aus der DE-PS 546558 ist eine offensichtlich für einen gemauerten Backofen bestimmte Heizanlage zur mittelbaren Beheizung von Backräumen bekannt, bei der die vor- und zurücklaufenden Züge für die Heizgase durch eine horizontale Zwischenwand gebildet sind. Die auf diese Weise übereinander angeordneten Züge sind wiederum in eine Vielzahl von schmalen, nebeneinander liegenden Kanälen unterteilt. Maßnahmen zur örtlichen Verstärkung der Wärmeabgabe sind nicht vorgesehen. Eine andere Art, um bei Etagenbackofen mit Heizgasumwälzheizung Bereiche erhöhter Wärmeabgabe zu bilden, ist aus der DE-PS 1271 653 ersichtlich. Bei diesem Backofen strömen die Heizgaso jeweils nur in einem Zug von einem an der Rückseite des Backofens befindlichen Vertoilerschacht durch die Heizrugister zu beiderseits der Vorderfront angebrachten Sammelschächton. Infolge der seitlichen Sammelschächte weist dieser Backofen, bei sonst gleicher Größe der Backkammorn, eine größere Breite auf als bei rückseitig angeordneten Verteiler- und Sammelschächten. In den Heizregistern sind Schwellen vorgesehen, deren Höhe sich über einen Teil der lichten Höhe des Heizregisters erstreckt. Durch die unmittelbar an den wärmeübertragenden Wänden der Heizregister angeordneten Schwellen soll es zu einer Wirbelbildurig mit erhöhter Wärmeabgabe kommen, was aber nur bedingt zutrifft. Die Wirbelbildung führt vor allem zu einem hohen Druckverlust und zu erhöhten Aufwendungen für die Heizgasumwälzung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Backofen mit Heizgasumwälzung, der mehrere Backkammern übereinander und dazwischen bzw. darüber und darunter von den Heizgasen durchströmte, mit an der Rückseite des Backofens befindlichen Verteiler- und Sammelschächten für die Heizgase in Verbindung stehende Heizregister aufweist, die durch mindestens eine nicht ganz bis zur Stirnwand reichende Zwischenwand in vor- und zurücklaufende Züge für die Heizgase unterteilt sind, zu schaffen, bei dem durch wirksame Maßnahmen eine Verstärkung dor Wärmeabgabe in Bereichen ei höhten Wärmebedarfs bei möglichst geringem Druckverlust im Umwälzkreislauf und einfachem konstruktivem Aufbau erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß die vor- und zurücklaufenden Züge durch eine horizontale Zwischenwand gebildet sind und übereinanderliegen, und daß nachstehende Merkmale alternativ oder kumulativ vorgesehen sind:

- die Höhe des vorlaufenden Zuges des Heizregisters verringert sich in Strömungsrichtung der Heizgase;

- innerhalb von wandnahen Grenzschichten des durch die vo.· und zurücklaufenden Züge strömenden Heizgases sind im vorderen Teil des Heizregisters und im Abstand zu dessen inneren Wandflächen Querstäbe angeordnet.

Das erfindungsgemäße Heizregister mit übereinanderliegenden vor- und zurücklaufenden Zügen ist somit erheblich einfacher gestaltet und auch kostengünstiger zu betreiben als die sonst bei den gattungsgemäßeri Backöfen verwendeten Heizregister. Bei dem neuen Hoizregister gibt es nur eine Zwischenwand und nur eine Umlenkung der Heizgase. Die über die ganze Breite des Heizregisters sich erstreckende Züge bewirken eine gleichmäßige Beheizung in dieser Erstreckung. Die im vorderen Bereich der Backkammern notwendige verstärkte Wärmeabgabe erfolgt einerseits durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im vorlaufenden Zug des Heizregisters, indem lediglich dessen Höhe verringert wird, z. B. durch Schrägstellung einer den Zug oben oder unten begrenzenden Wand, andererseits durch Zerstörung allein der wandnahen, den Wärmeübergang behindernden Grenzschichten mittels in dieser Schicht vorgesehener, gegenüber den inneren Wandflächen einen Abstand aufweisender Querstäbe. Die Stärke der Grenzschichten ist bei jeder Strömung eine feststehende Größe und beträgt Heizgasumwälzheizungen 2-3mm. Infolge des Abstandes der Querstäbe zur inneren Wandfläche stellt sich zwischen diesen beiden Teilen, eine Ausgleichströmung mit hoher Geschwindigkeit ein, die sowohl den Wärmeübergang verbessert als auch Ablagerungen verhindert. Im Vergleich zu den bekannten Wirbelschwellen ist der Druckverlust erheblich geringer.

Indem die Verringerung der Höhe des vorlaufenden Zuges über die ganze Länge des Heizregisters 40-60%, vorzugsweise 50% beträgt, ergibt sich eine optimale Ausgestaltung des Heizregisters hinsichtlich der Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit und der Erhöhung der Wärmeabgabe.

Weisen die Querstäbe einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser von 2-3mrn auf und beträgt der Abstand der Querstäbe zu den inneren Wandflächen des Heizregisters ebenfalls 2-3mm, so ergeben sich vorteilhafte Bemessungen für die Querstäbe und deren Wandabstand.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Querstäbo in einem von der Stirnwand dos Heizregisters aus gemessenen Längsbereich von 30-5Ü% der Gesamtlänge des Heizregisters verteilt angeoidnet, wobei es zweckmäßig ist, wenn sich die gegenseitigen Abstände der Querstäbt- in Strömungsrichtung der Heizgase - vorzugsweise nach einer Exponentialfunktion verringern. Damii die Bildung und Führung von Ausgleichsströmungen unterstütz wird, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zwischen den Querstäben und der ihnen naheliegenden Wandfläche in Strömungsrichtung verlaufende Abstandshalter vorgesehen, die denselben Querschnitt und dieselbe Querschnittsform wie die Querstäbe aufweisen.

Indem schließlich die Querstäbe und die Abstandshalter an ihren Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind, ergibt sich ein aus den Querstäben und den Abstandshaltern bestehendes Gitter, welches einfach handhabbar und leicht in die Heizregister einsetzbar ist

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fi.g 1: einen längs der Backkammern geführten senkrechten Schnitt durch einen mit umgewälztem Heizgas beheizten mehretagigen Backofen,

Fig. 2: einen Schnitt entsprechend Fig. 1, aber mit anders gestalteten Heizregistern, Fig. 3: eine Ausschnittsvergrößerung gemäß dem strichpunktierten Kreis III in Fig. 2 und Fig.4: eine Teilansicht der Innenwand eines Heizregisters gemäß Linie IV-IV in Fig. 2.

Die aus dan Fig. 1 und 2 ersichtlichen Backöfen sind weitgehend identisch. Sie weisen mehrere übereinander angeordnete Backkammern 1 auf, von denen die unterste ganz und die zweite von unten teilweise dargestellt sind. Die Beschickungsöffnungen der Backkammern 1 sind durch Türen 2 verschließbar.

Zwischen den Backkammern 1 sowie unter der jeweils untersten und über der jeweilo obersten Backkammer 1 befinden sich von den Heizgasen durchströmte Heizregister 3, von denen jedes aus einer oberen Wand 4, einer unteren Wand 5 und einer Stirnwand 6 besteht. Die untere Wand 5 eines Heizregisters 3 bildet, natürlich mit Ausnahme des unter der untersten Backkammer 1 gelegenen Haizregister 3, jeweils den oberen Abschluß einer Backkarnmer 1. Am Boden der Backkammer 1 befindet sich jeweils eine Herdplatte 7, die in geringem Abstand über der oberen Wand 4 eines Heizregisters 3 liegt. Durch eine horizontale Zwischenwand 8, die sich über die ganze Breite des Heizregisters 3 erstreckt und in einem Abstand zur Stirnwand 6 endet, sind im Heizregister 3 zwei übereinanderliegende Züge 9 und 10 für die Heizgase gebildet, welche im Bereich der Stirnwand 6 miteinander in Verbindung stehen. Die in einer nicht dargestellten Heizeinrichtung erzeugten und von einem ebenfalls nicht dargestellten Gebläse umgewälzten Heizgase werden, wie durch Strömungspfeile angedeutet, über einen an der Rückseite des Backofens angeordneten Verteilerschacht 11 in die vorlaufenden Züge 9 der Heizregister 3 geleitet. Aus den zurücklaufenden Zügen 10 strömen die Heizgase in einen ebenfalls an der Rückseite des Backofens befindlichen Sammelschacht 12, von wo sie zur Saugseite des Gebläses gelangen. Die Heizeinrichtung und das Gebläse bilden in an sich bekannter Weise einen Energieblock, welcher bei den Ausführungsbeispielen oberhalb den Backkammern 1 angeordnet ist. Bei den aus Fig. 1 ersichtlichen Heizregistern 3 ist jeweils die obere Wand 4 der vorlaufenden Züge 9 von deren Anschluß an den Verteilerschacht 11 bis zu der Stirnwand 6 gleichmäßig geneigt. Dadurch verringert sich über die ganze Breite des Heizregisters 3 die Höhe des vorlaufenden Zuges 9 stetig. Weil nun aber die Breite des Heizregisters 3 konstant ist, ergibt sich ein in Strömungsrichtung stetig kleiner werdender Durchtrittsquerschnitt für die Heizgase. Infolge dessen erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit der Heizgase vom Eintritt in den vorlnufonden Zug 9 des Heizregisters 3 bis zum Erreichen der Stirnwand 6.

Verbunden damit ist eine zunehmende Verstärkung des Wärmeübergangs in Strömungsrichtung, wodurch dem erhöhten Wärmebedarf im Bereich der Tür 2 Rechnung getragen wird. Eine den Anforderungen genügende Verstärkung des Wärmeübergangs bei nur mäßigem Druckverlust im Heizgaskreislauf ergibt sich, wenn die Verringerung der Höhe des vorlaufenden Zuges 9 über die ganze Länge des Heizregisters 3 40-60%, vorzugsweise 50% beträgt. Der zurücklaufende Zug 10 des Heizregisters 3 weist über dessen ganze Länge die gleiche Höhe auf, weil längs dieses zurücklaufenden Zuges 9 Wärmeabgabe und Wärmebedarf im wesentlichen gleichgerichtet sind.

im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist bei den Heizregistern 3 der Fig. 2 die Höhe der beiden Züge 9 und 10 durchwef gleich. Zur Verstärkung des Wärmeübergangs sind innerhalb der wandnahen Grenzschichten des durch die Züge 9 und 10 strömenden Heizgases Querstäbe 13 in den Heizregistern 3 angeordnet. Das Besondere dabei ist, daß die Querstäbo 13 zwar nahe einer Wand des Heizregisters 3 angeordnet sind, zu der betreffenden Wandfläche aber einen Abstand 14 aufweisen. Diese Wandfläche ist im Ausführungsbeispiel vorzugsweise die der oberen Wand 4 des Heizregisters 3. Infolge ihrer Wandnähe zerstören die Querstäbe lediglich die den Wärmeübergang behindernden Grenzschichten. Die übrige Strömung der Heizgase wird nicht beeinträchtigt. Zwischen der oberen Wand 4 und dem Querstab 13 stellt sich eine Ausgleichströmung mit hoher Geschwindigkeit ein. Diese Situation ist in Fig.3 dargestellt. Durch die genannten Maßnahmen wird der Wärmeübergang bei nur geringem Druckverlust erheblich verbessert.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, weisen die Querstäbe 13 einen kreisrunden Querschnitt auf, dessen Durchmesser etsprechend der üblichen Stärke der Grenzschicht 2-3 mm beträgt. Ebenfalls im Hinblick auf die Grenzschichtstärke befinden sich die Querstäbe 13 in einem Abstand von 2-3mm zu der Innenfläche der oberen Wand 4. Um dem erhöhten Wärmebedarf im Bereich der Tür 2 zu entsprechen, sind die Querstäbe 13 nur in einem Bereich des Heizregisters 3 verteilt angeordnet, dessen Länge von der Stirnwand 6 aus gemessen 30-50% der Gesamtlänge des Heizregisters 3 beträgt. In Fig. 2 sind die Querstäbo 13 in etwa gleichen Abständen nebeneinander angeordnet. Am vorteilhaftesten ist jedoch eine nicht gezeigte Anordnung, bei der sich die gegenseitigen Abstände der Querstäbe 13 in Strömungsrichtung nach einer dem theoretischen Temperaturabfall entsprechenden Exponentialfunktion verringern.

Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich, sind zwischen den Querstäben und der vorzugsweise mit ihnen ausgestatteten oberen Wand 4 in Strömungsrichtung verlaufende Abstandshalter 15 vorgesehen. Sie dienen zur Halterung der Querstäbe 13, stabilisieren zugleich aber auch die Ausgleichsströmung zwischen der oberen Wand 4 und dem Querstab 13. Sie haben zweckmäßigerweise denselben Querschnitt wie die Querstäbe 13. Wenn die Querstäbe 13 und die Abstandshalter 15 an ihren Kreuzungsstellen miteinander verbunden werden, z. B. durch Schweißung, entsteht, wie aus Fig.4 ersichtlich, ein Gitter, welches leicht handhabbar und mit einfachen Mitteln an der oberen Wand befestigbar ist.

Claims (9)

1. Backofen mit Heizgasumwälzheizung, welcher mehrere Backkammern übereinander und dazwischen bzw. darüber und darunter von den Heizgasen durchströmte, mit an der Rückseite des Backofens befindlichen Verteiler- und Sammelschächten für die Heizgase in Verbindung stehende Heizregister aufweist, deren jedes durch mindestens eine nicht ganz bis zur Stirnwand reichende Zwischenwand in vor- und zurücklaufende Züge für die Heizgase unterteilt ist, wobei die Heizregister so gestaltet sind, daß an den Stellen erhöhten Wärmebedarfs ein verstärkter Wärmeübergang erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die vor- und zurücklaufenden Züge (9,10) durch eine horizontale Zwischenwand (8) gebilde': sind und übereinanderliegen, und daß nachstehende Merkmale alternativ oder kumulativ vorgesehen sind:

a) Die Höhe des vorlaufenden Zuges (9) des Heizregisters (3) verringert sich in Strörnungsrichtung der Heizgase;

b) innerhalb von Wondnahen Grenzschichten des durch die vor-und zurücklaufenden Züge (9,10) strömenden Heizgases sind im vorderen Teil des Heizregisters (3) und im Abstand zu dessen inneren Wandfläche. 'erstäbe (13) angeordnet.

2. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung der Höhe des vorlaufenden Zuges (9) über die ganze Länge des Heizregisters (3) 40-60%, vorzugsweise 50% beträgt.

3. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstäbe (13) einen kreisrunden Querschnitt mit einem Durchmesser von 2-3 mm aufweisen.

4. Backofen nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand derQuerstäbe (13) zu den inneren Wandflächen des Heizregisters (3) 2 -3 mm beträgt.

5. Backofen nach einem der Ansprüche 1,3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstäbe (13) in einem von der Stirnwand (6) des Heizregisters (3) aus gemessenen Längsbereich von 30-50% der Gesamtlänge des Heizregisters (3) verteilt angeordnet sind.

6. Backofen nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitigen Abstände der Querstäbe (13) in Strömungsrichtung derQuerstäbe (13) in Strömungsrichtung der Heizgasesich - vorzugsweise nach einer Exponentialfunktion-verringern.

7. Backofen nach einem dar Ansprüche 1 und 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Querstäben (13) und der ihnen naheliegenden Wandfläche in Strömungsrichtung verlaufende Abstandshalter (15) vorgesehen sind.

8. Backofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (15) denselben Querschnitt und dieselbe Querschnittsform wie die Querstäbe (13) aufweisen.

9. Backofen nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querstäbe (13) und die Abstandshalter (15) an ihren Kreuzungsstellen miteinander verbunden sind.