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Die
Erfindung betrifft ein Kochgerät, welches zur Erzeugung
von Wärme durch Verbrennung eines Brennstoffs ausgebildet
ist, und einen Brenner umfasst, in dem die Verbrennung des Brennstoffs
erfolgt und aus dem Flammen nach außen treten.
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Ein
Kochgerät mit einem derartigen Brenner ist aus der
DE 101 61 154 A1 bekannt.
Dieser Brenner ist zur Verbrennung von flüssigen Brennstoffen wie
Petroleum, Dieselöl, Benzin, Pflanzenölester und Pflanzenöl
ausgebildet.
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Bei
Brennern mit offener Flamme, insbesondere bei solchen, die mit Flüssigbrennstoffen
betrieben werden, findet die Verbrennung innerhalb eines Brennraums
statt. Bei dem Brenner in der
DE 101 61 154 A1 wird dieser Brennraum aus
einem Prallteller, welcher die obere Begrenzung darstellt und einem Flammenleitblech,
welches die seitliche Begrenzung darstellt, gebildet. In diesen
Brennraum wird von unten durch eine Düse der in einem Verdampfer
durch die Wärme der Flamme vergaste Brennstoff in den Brennraum
eingestrahlt. Im dabei entstehenden Freistrahl vermischt sich der
Brennstoff mit der Umgebungsluft, trifft auf den Prallteller und
verbrennt im Brennraum.
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Während
des Verbrennungsvorgangs stabilisiert sich die Flamme seitlich unterhalb
des Pralltellers. Die Flamme erhitzt den oberhalb des Brenners angeordneten
Kochtopf sowie den Verdampfer des Brenners, in dem der Brennstoff
in die Gasphase übergeführt wird. Darüber
hinaus erhitzt die Flamme ebenfalls den Prallteller als auch das
Flammenleitblech. Beide können Temperaturen von bis zu
950°C erreichen.
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Die
Flamme tritt bei diesem Brenner mit zylindrischem Flammenleitblech
relativ konzentriert aus und trifft in einem beschränkten
Durchmesser auf den Kochtopf. Zusätzlich findet ein radiativer
Wärmeübergang vom überhitzten Prallteller
in den Kochtopf statt, der ebenfalls insbesondere die Mitte des
Kochtopfs aufheizt. Dadurch ist ein relativ konzentrierter Wärmeübergang
vom Brenner in den Kochtopf vorhanden, der insbesondere bei Kochtöpfen
ohne Wärmeausgleichsschicht im Boden zu einer in der Mitte konzentrierten
Erhitzung der Speisen führen kann. Dadurch kann die Zubereitung
beeinträchtigt werden.
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Der
aus der
DE 101 61
154 A1 bekannte Brenner umfasst ein Flammenleitblech, welches
den Brenner umfangsseitig über eine bestimmte Höhe umgibt.
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Beim
so bezeichneten Flammenhalter, welcher die Flammenführung
im Gesamten ermöglicht, findet ein konvektiver und radiativer
Wärmeverlust statt. Während der konvektive Anteil
die außen am Flammenleitblech umherströmende Luft
erwärmt und diese in Teilen ebenfalls den Kochtopf erwärmt
ist der radiative Anteil insbesondere ein Verlustwärmestrom in
die Umgebung.
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Diese
Wärmestrahlung in die Umgebung hat den Nachteil, dass der
Wirkungsgrad beeinträchtigt wird, da ein erheblicher Anteil
der im Brenner erzeugten Wärme radiativ in die Umgebung
abgestrahlt wird. Dieser Verlustanteil wird selbst bei der Verwendung
eines Windschutzes für den Brenner nicht reduziert. Darüber
hinaus beeinträchtigt die aus der Radiation resultierende
Aufwärmung der Umgebung den Komfort des Gerätebenutzers,
da die Umgebung relativ heiß wird und dies dann auch als
unangenehm empfunden werden kann.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kochgerät zu
schaffen, bei dem der Wirkungsgrad verbessert werden kann und die
Wärmeabstrahlung nach außen reduziert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Kochgerät, welches die Merkmale
nach Anspruch 1 aufweist, gelöst.
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Ein
erfindungsgemäßes Kochgerät ist zur Erzeugung
einer offenen Flamme ausgebildet. Insbesondere wird dadurch eine
Flammenbildung verstanden, bei welcher die Flammen unmittelbar an
einem Zubereitungsbehälter anschlagen können.
Das Kochgerät umfasst einen Brenner und ein Flammenleitelement,
welches den Brenner über eine bestimmte Höhe des
Brenners umfangsseitig umgibt, insbesondere vollständig
umgibt. Das Flammenleitelement stellt somit eine außenseitige
Hülle für den Brenner dar. Das Flammenleitelement
ist von einem Wärmeisolationselement umfangsseitig umgeben.
Insbesondere ist dieses Wärmeisolationselement vollständig umlaufend
um das Flammenleitelement angeordnet und bildet somit eine weitere
Hülle für den Brenner sowie eine Hülle
für das Flammenleitelement. Durch diese Ausgestaltung kann
die Wärmestrahlung in die Umgebung wesentlich reduziert
werden, wodurch der Wirkungsgrad des Kochgeräts deutlich
erhöht werden kann. Darüber hinaus wird die unmittelbare Umgebung
des Kochgeräts nicht mehr so stark aufgeheizt, wodurch
der Komfort für einen Gerätenutzer wesentlich
verbessert werden kann.
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Vorzugsweise
ist das Wärmeisolationselement rohrförmig ausgebildet,
und ist bevorzugt beabstandet zu dem Flammenleitelement positioniert.
Es kann jedoch auch eine andere geometrische Ausgestaltung vorgesehen
sein.
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Das
Wärmeisolationselement ist vorzugsweise aus einem hoch
wärmeisolierenden Material ausgebildet. Insbesondere kann
vorgesehen sein, dass das Wärmeisolationselement aus Blech
ausgebildet ist. Es sind jedoch auch andere Materialien, wie ein
hitzebeständiger Kunststoff etc., möglich.
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Vorzugsweise
sind das Wärmeisolationselement und das Flammenleitelement
koaxial angeordnet.
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Insbesondere
weist das Wärmeisolationselement eine größere
Bauhöhe als das Flammenleitelement auf. Somit erstreckt
sich das Wärmeisolationselement vorzugsweise in vertikaler
Richtung sowohl nach oben hin als auch nach unten hin über
die Ausmaße des Flammenleitelements hinaus. Es kann jedoch
auch vorgesehen sein, dass sich das Wärmeisolationselement
lediglich nach oben hin oder lediglich nach unten hin über
das Flammenleitelement hinaus erstreckt. Ebenso kann besonders bevorzugt jedoch
auch vorgesehen sein, dass das Wärmeisolationselement eine
geringere Bauhöhe als das Flammenleitelement aufweist.
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Besonders
bevorzugt erweist es sich, wenn der horizontale Abstand zwischen
der Außenseite des Flammenleitelements und der Innenseite
des Wärmeisolationselements kleiner 15 cm, insbesondere
kleiner 10 cm, beträgt. Es kann vorzugsweise vorgesehen
sein, dass der horizontale Abstand zwischen 0,5 cm und 1,5 cm beträgt.
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Durch
diese Ausgestaltung kann Luft von unten eintreten, an dem Flammenleitelement
des Brenners vorbeistreifen, sich dabei erwärmen und dadurch
das Flammenleitelement des Brenners kühlen. Der erhitzte
Luftstrom wird dem oberhalb des Brenners auf dem Kochgerät
aufgesetzten Zubereitungsbehälter zugeleitet und erwärmt
diesen zusätzlich. Der Luftspalt zwischen dem Flammenleitelement
und dem Wärmeisolationselement ist insbesondere bei einem
als Pflanzenölkocher ausgebildeten Gerät begünstigend,
damit die Temperatur des Flammenleitelements und damit die Temperatur
des Brennraums im Brenner nicht zu hoch wird. Dadurch kann auch eine
starke Erhitzung des Brennraums und somit auch eines Verdampfers
des Brenners verhindert werden und damit die Ablagerung von Verbrennungsrückständen
innerhalb des Verdampfers, welche beim Vergasungsvorgang eines als
Pflanzenöl vorgesehenen primären Brennstoffs auftreten
kann, verhindert werden.
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Ist
das Kochgerät zur Verbrennung anderweitiger Brennstoffe
ausgebildet, so kann der horizontale Abstand zwischen dem Flammenleitelement und
dem Wärmeisolationselement auch anderweitig dimensioniert
sein.
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Insbesondere
kann auch vorgesehen sein, dass zwischen dem Flammenleitelement
und dem Wärmeisolationselement ein Wärmedämmmaterial eingebracht
ist, wodurch der Wärmeverlust in die Umgebung sehr stark
verringert werden kann und somit der Wirkungsgrad des Brenners weiter
gesteigert wird. Es kann vorgesehen sein, dass der Freiraum zwischen
dem Flammenleitelement und dem Wärmeisolationselement teilweise
oder vollständig mit dem Wärmedämmmaterial
gefüllt ist.
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Vorzugsweise
hat das Wärmeisolationselement ein größeres
Innenmaß, insbesondere einen größeren
Innendurchmesser, als ein unter dem Brenner angeordneter Behälter
zur Aufnahme eines Vorheizbrennstoffs bzw. eines sekundären
Brennstoffs. Das Wärmeisolationselement ist bevorzugt oberhalb des
Behälters angeordnet. Der untere Rand des Wärmeisolationselements
endet in vertikaler Richtung betrachtet somit oberhalb des Behälters
für diesen Vorheizbrennstoff. Insbesondere ist dieser untere Rand
des Wärmeisolationselements beabstandet zur Oberkante des
Behälters für den Vorheizbrennstoff angeordnet.
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Insbesondere
ist durch das Flammenleitelement und das beabstandet dazu angeordnete
Wärmeisolationselement ein nach oben hin orientierter Strömungskanal
für einen Fluidstrom zum Kühlen des Flammenleitelements
ausgebildet. Vorzugsweise ist der Ausgang des Strömungskanals
in Richtung eines oberhalb des Brenners positionierbaren Zubereitungsbehälters
orientiert. Dadurch kann der in dem Strömungskanal erwärmte
Fluidstrom auch zur zusätzlichen Erwärmung des
Zubereitungsbehälters genutzt werden.
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Vorzugsweise
ist das Wärmeisolationselement als rohrartiger Hohlzylinder
ausgebildet und aus einem relativ dünnwandigen Blech gefertigt.
Dadurch kann ein gewichtsminimiertes Bauteil bereitgestellt werden.
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Besonders
bevorzugt erweist sich eine Ausführung, in der das Wärmeisolationselement
in Richtung der Längsachse betrachtet mit einem variablen Durchmesser
ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Wärmeisolationselement einen
in Längsrichtung betrachtet konusförmigen Verlauf
seiner Innenwand aufweist. Besonders bevorzugt erweist es sich dabei,
wenn die Konusform so orientiert ist, dass sich das Wärmeisolationselement
nach oben hin und somit in Richtung eines Zubereitungsbehälters
aufweitet. Vorzugsweise ist über die Längsachse
betrachtet eine stetige Aufweitung vorgesehen. Durch diese geometrische
Formgebung mit variablem Innendurchmesser des Wärmeisolationselements
kann die vom Flammenleitelement des Brenners ausgehende Wärmestrahlung
an der Innenseite des Wärmeisolationselements nach oben zum
Zubereitungsbehälter reflektiert werden und dadurch der
Wirkungsgrad nochmals erhöht werden. Des Weiteren kann
dadurch auch jegliche Reflexion zur Unterlage des Kochgeräts
vermieden werden, so dass beispielsweise auch ein Tisch, auf dem
das Kochgerät aufgestellt ist, ohne nennenswerte Wärmebeaufschlagung
bleibt.
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Bevorzugt
weist das Wärmeisolationselement einen minimalen Innendurchmesser
auf, welcher vorzugsweise etwa 10 mm größer ist,
als der Außendurchmesser des Flammenleitelements. Der minimale
Innendurchmesser ist bevorzugt am unteren Ende des Wärmeisolationselements
ausgebildet. Der maximale Innendurchmesser des Wärmeisolationselements
ist vorzugsweise 80% größer, insbesondere doppelt
so groß, wie der minimale Innendurchmesser des Wärmeisolationselements.
Dies ist bei einem sich über die Länge aufweitenden
oder sich verjüngenden Wärmeisolationselement
bevorzugt vorgesehen.
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Zwar
kann auch eine nach unten hin aufgeweitete Formgebung des Wärmeisolationselements vorgesehen
sein, welche jedoch dann die Radiationswärme vom Flammenleitele ment
des Brenners zur Unterlage des Brenners hin reflektiert. Daher ist die
nach oben hin aufgeweitete geometrische Formgebung vorzuziehen.
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Das
Wärmeisolationselement ist bevorzugt an einem äußeren
Gestell des Kochgeräts angeordnet. Vorzugsweise ist an
dem Gestell auch ein Aufsatz angeordnet, auf dem ein Zubereitungsbehälter für
Speisen aufsetzbar ist.
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Das
Kochgerät ist vorzugsweise zur Verbrennung von Ölen
als primäre Brennstoffe vorgesehen. Insbesondere pflanzliche Öle
oder Pflanzenölester sind als primäre Brennstoffe
vorgesehen. Unter primären Brennstoffen werden diejenigen
verstanden, bei deren Verbrennung Wärme erzeugt wird, welche
ausschließlich zur Erwärmung von Speisen in einem
Zubereitungsbehälter genutzt wird. Im Vergleich dazu werden
die sekundären Brennstoffe zur Vorheizung dieses primären
Brennstoffs verwendet.
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Neben
den genannten flüssigen primären Brennstoffen
können jedoch auch Petroleum, Dieselöl oder Benzin
als beispielhafte flüssige Brennstoffe genannt werden.
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Auch
Flüssiggas kann verwendet werden. Darüber hinaus
können zusätzlich oder anstatt dazu auch gasförmige
Brennstoffe als primäre Brennstoffe eingesetzt werden.
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Durch
die Verwendung des Wärmeisolationselements werden die Wärmeverluste
des Brenners, insbesondere die durch Abstrahlung vom Flammenleitelement
resultierenden Wärmeverluste verringert und der Wirkungsgrad
des Brenners erhöht.
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Insbesondere
bei einem als Pflanzenölkocher ausgebildeten Kochgerät,
welches ein konisch nach oben sich aufweitendes Wärmeisolationselement
aufweist, kann eine Wirkungsgraderhöhung von über
10% erreicht werden.
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Zusätzlich
zum Wärmeisolationselement kann eine Windschutzvorrichtung
vorgesehen sein, welche außerhalb des Wärmeisolationselements
angeordnet ist. Prinzipiell kann auch das Wärmeisolationselement
als Windschutzvorrichtung ausgebildet sein, wodurch sich eine Multifunktionalität
des einen Bauteils ergibt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Frontansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Kochgeräts;
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2 eine
Seitenansicht des Kochgeräts gemäß 1;
und
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3 eine
Frontansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Kochgeräts.
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In
den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist
ein als Pflanzenölkocher ausgebildetes Kochgerät 1 gezeigt,
welches einen Brenner 2 umfasst.
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Der
Brenner 2 weist einen Verdampfer 3 auf, welcher
einstückig ausgebildet ist und zwei gleiche, rohrförmige
Abschnitte 31 und 32 aufweist. Die beiden Rohrabschnitte 31 und 32 sind
in Form einer Doppelschleife angeordnet, deren offene untere Enden
mit einem Zulaufrohr 4 für den primären
Brennstoff, im Ausführungsbeispiel Pflanzenöl,
verbunden sind. Das Zulaufrohr 4 ist an einem nicht dargestellten
druckdichten Behälter angeschlossen, in welchem das Pflanzenöl
enthalten ist. Druckbeaufschlagt wird dieses Pflanzenöl
von dem Behälter zum Brenner 2 gefördert.
Durch diese Druckbeaufschlagung gelangt das Pflanzenöl über
das Zulaufrohr 4 in den Verdampfer 3, wo das Pflanzenöl
unter der Flammenwärme eines verbrennenden zweiten Brennstoffs
vorgeheizt und verdampft wird. Der zweite Brennstoff befindet sich
in einer Vorheizschale 8 und kann sowohl flüssiger
Brennstoff, wie Alkohol oder dergleichen, oder auch fester Brennstoff,
wie Holz, Papier oder sonstiges, sein. Der zweite Brennstoff ist somit
im Wesentlichen lediglich für die Vorheizung des primären
Brennstoffs, nämlich dem Pflanzenöl, vorgesehen.
Für die Zubereitung von Speisen in einem nicht dargestellten
Zubereitungsbehälter, welcher auf dem Kochgerät 1 abgestellt
sein kann, ist lediglich die durch die Verbrennung des primären Brennstoffs
Pflanzenöl erzeugte Wärme vorgesehen.
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Nach
der erfolgten Verdampfung des Pflanzenöls im Verdampfer 3 wird
das Pflanzenöl im weiteren Verlauf in diesem Verdampfer 3 durch
Einwirkung der Flamme des zweiten Brennstoffs überhitzt. In
diesem Zustand tritt Pflanzenöldampf aus einer Düse 5 aus
und vermischt sich mit der Umgebungsluft. Das Pflanzenöldampf-Luftgemisch
trifft dann auf eine Pralleinrichtung 6, welche als Prallteller
ausgebildet ist, wird dort abgelenkt, entzündet sich innerhalb
eines Flammenleitelements 7 und verbrennt in einer emissionsarmen
Flamme, die den Verdampfer 3 erhitzt.
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Gemäß der
Darstellung in 1 ist die Pralleinrichtung 6 schalenförmig
ausgebildet und weist eine gewölbte Unterseite 61 auf.
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Das
Flammenleitelement 7, welches als Flammenleitblech ausgebildet
ist, weist im Ausführungsbeispiel eine Hohlzylinderform
auf.
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Das
als Pflanzenölkocher ausgebildete Kochgerät 1 umfasst
des Weiteren ein Wärmeisolationselement 9. Dieses
ist im Ausführungsbeispiel gemäß 1 als
Isolationsblech ausgebildet und als dünnwandiges Rohr in
Form eines Hohlzylinders konzipiert.
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Das
Flammenleitelement 7 ist rotationssymmetrisch zur Achse
A ausgebildet und umgibt umfangsseitig den Brenner 2 vollständig.
Wie aus der Darstellung in 1 zu erkennen
ist, erstreckt sich das Flammenleitelement 7 über
eine Höhe, welche kleiner ist als die Höhe der
Rohrabschnitte 31 und 32 des Verdampfers 3.
Insbesondere ist das Flammenleitelement 7 in vertikaler
Richtung (y-Richtung) auf einem Niveau angeordnet, so dass die Pralleinrichtung 6 und
der doppelschleifenförmige Teil der Rohrabschnitte 31 und 32 des
Verdampfers 3 umfangsseitig umgeben sind.
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Das
Wärmeisolationselement 9 ist so angeordnet, dass
es rotationssymmetrisch zur Achse A positioniert ist und dadurch
auch koaxial mit dem Flammenleitelement 7 positioniert
ist. Des Weiteren ist das Wärmeisolationselement 9 in
seinen vertikalen Ausmaßen so dimensioniert, dass es sich
sowohl nach oben hin als auch nach unten hin über die Ausmaße
des Flammenleitelements 7 erstreckt. Nach unten hin ist
ein Abstand b zwischen dem unteren Rand des Flammenleitelements 7 und
dem unteren Rand des Wärmeisolationselements 9 ausgebildet. Nach
oben hin ist ein Abstand c zwischen dem oberen Rand des Flammenleitelements 7 und
dem oberen Rand des Wärmeisolationselements 9 ausgebildet.
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Darüber
hinaus weist das Wärmeisolationselement 9 einen
größeren Durchmesser als das Flammenleitelement 7 auf,
so dass die Mantelflächen der Elemente 7 und 9 beabstandet
zueinander angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel beträgt
der Abstand a zwischen der Außenseite des Flammenleitelements 7 und
der Innenseite des Wärmeisolationselements 9 zwischen
0,5 cm und 1,5 cm. Darüber hinaus ist das Wärmeisolationselement 9 im
Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass es beabstandet
zur und oberhalb der Vorheizschale 8 in einem Abstand e
angeordnet ist.
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Das
Wärmeisolationselement 9 kann beispielsweise an
dem Flammenleitelement 7 mit Verbindungsstegen oder sonstigen
Halteelementen befestigt sein. Auch eine anderweitige Befestigung
an anderen Komponenten, beispielsweise einem Außengestell,
des Kochgeräts 1 kann zusätzlich oder anstatt
dazu vorgesehen sein.
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Zusätzlich
zu dem Flammenleitelement 7 und dem Wärmeisolationselement 9 kann
das Kochgerät 1 auch eine nicht dargestellte Windschutzvorrichtung
aufweisen. Diese kann teilumlaufend ausgebildet sein und beispielsweise
ein Blechteil sein. Insbesondere ist diese Windschutzvorrichtung
mit einem größeren Abstand zur Achse A ausgebildet,
als das Wärmeisolationselement 9. Die Windschutzvorrichtung
ist außerhalb des Kochgeräts 1 angeordnet, wohingegen
das Wärmeisolationselement 9 innerhalb angeordnet
ist.
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Das
vollständig umlaufende und das Flammenleitelement 7 umfangsseitig
umgebende Wärmeisolationselement 9 weist über
seine gesamte Höhe (y-Richtung) den gleichen Innendurchmesser auf.
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In 2 ist
eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispiels
gemäß 1 gezeigt.
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In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kochgeräts 1 in
einer Frontansicht gezeigt, welches als Pflanzenölkocher
ausgebildet ist.
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Im
Unterschied zur Ausführung gemäß 1 und 2 ist
hier das Wärmeisolationselement 9' konusförmig
ausgeformt. Insbesondere ist die konusförmige Aufweitung
nach oben hin ausgebildet. Das der Vorheizschale 8 zugewandte
untere Ende des Wärmeisolationselements 9' weist
einen kleineren Durchmesser d2 auf, als das dieser Vorheizschale 8 abgewandte
obere Ende des Wärmeisolationselements 9', welches
einen Innendurchmesser d1 aufweist. Im Ausführungsbeispiel
beträgt der Innendurchmesser d2 etwa 10 mm mehr als der
Außendurchmesser des Flammenleitelements 7. Der Innendurchmesser
d1 ist im Ausführungsbeispiel mindestens 80% größer
als der Innendurchmesser d2.
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Auch
hier ist das Wärmeisolationselement 9' rotationssymmetrisch
zur Achse A ausgebildet. Insbesondere ist die konusförmige
Aufweitung in Richtung der Achse A betrachtet durch eine stetige Durchmesservergrößerung
konzipiert. Der Abstand e zwischen der Unterkante des Wärmeisolationselements 9' und
der Oberkante der Vorheizschale 8 ist bei dieser Ausführung
kleiner als bei der Ausführung gemäß 1 und 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10161154
A1 [0002, 0003, 0006]