-
Die Erfindung betrifft eine Ofeneinrichtung mit zumindest einem Back- und/oder Bratraum und zumindest einer Brennereinheit zur Erwärmung des Back- und/oder Bratraums nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Ofeneinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16.
-
Es ist bekannt, Backprodukte in verschiedenartigen Öfen, beispielsweise elektrisch betriebenen oder scheitholzbefeuerten Öfen, zu backen oder zumindest fertigzubacken. Insbesondere im industriellen Einsatz werden häufig Öfen mit Back- und/oder Braträumen verwendet, die von äußeren, diesen Raum wärmebeaufschlagenden Brennern beaufschlagt werden.
-
Solche Brenner können beispielsweise mit Gas betrieben werden. Es kann jedoch auch besonders wünschenswert sein, daß dabei auch Verbrennungsaromen, wie sie in Asche enthalten sind, in einen Back- und/oder Bratraum gelangen können, so daß eine Holzverbrennung insofern geeignet erscheint.
-
Bei dem an einen Back- oder Bratraum angesetzten Brenner, der an zumindest einer Eintrittsöffnung entweder eine Flamme in diesen Raum einleitet oder zumindest von der Flamme erhitzte heiße Gase, stellt sich das Problem, daß – vor allem bei recht flachen Back- und/oder Braträumen – die Flamme oder der heiße Gasstrom einen Pumpeffekt ausübt, der ähnlich wie bei einer Wasserstrahlpumpe in seinem Nahbereich einen Unterdruck erzeugt. Dadurch kommt es etwas weiter seitlich zu einem entgegen der Flamme oder heißen Gaseinblasung gerichteten Luftstrom, der neben der Eintrittsöffnung in dem Back-/ und oder Bratraum zu Verwirbelungen führt, die ihrerseits die Flamme oder den heißen Gasstrom zur Seite ablenken. Auch ein ursprünglich senkrecht zu einer Seitenwandung eingeblasener heißer Gasstrom kann dadurch eine zwangsweise Ablenkung zur Seite erfahren, woraus eine erhebliche Ungleicherwärmung des Back- und/oder Bratraums resultiert. Diese verstärkt sich dadurch, daß der einmal seitlich „umgeschlagene” Flamm- oder Gasstrom in dem durch die starke einseitige Erwärmung gebildeten Wirbelfeld gefangen wird und ohne weitere Einflüsse keine Chance hat, wieder in die ursprüngliche senkrecht zur Eintrittsöffnung gelegene Richtung zurückzukommen oder gar zur anderen Seite umzuschlagen. In der Ecke, in der der Flamm- oder Gasstrom gefangen ist, kann dadurch eine Temperatur auftreten, die weit mehr als 100°C oberhalb der Temperatur des gegenüberliegenden Eckbereichs liegt. Dies ist jedoch für Backvorgänge außerordentlich problematisch, insbesondere da sich bei räumlicher Symmetrie nicht voraussagen läßt, in welche Richtung der Gas- oder Flammstrom umschlagen wird.
-
Insbesondere stellt sich dieses Problem bei solchen Brennern, die nicht das heiße Gas mit einer hohen Geschwindigkeit und Überdruck einblasen können, weil sie beispielsweise einen Holzbrennstoff nutzen.
-
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, auch unter schwierigen Bedingungen und auch bei Beaufschlagung eines Back- oder Bratraums durch nur einen Brenner eine gleichmäßigere Erwärmung dieses Raumes sicherzustellen.
-
Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Ofeneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Ofeneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen und Merkmale der Erfindung wird auf die abhängigen Ansprüche 2 bis 15 verwiesen.
-
Durch die erfindungsgemäßen Ausgleichsöffnungen beidseits der oder jeder Eintrittsöffnung des Flamm- und/oder Gasstroms kann zusätzlich Luft oder anderes Gas in den Back- und/oder Bratraum eingeleitet werden und dadurch auf der Seite des Flamm- oder Gasstroms, auf der sich der größere Unterdruck bildet, dieser ausgeglichen werden, so daß die Ablenkung des Flamm- oder Gasstroms zu einer Seite endet und dieser wieder in seine ursprüngliche, senkrecht zur Wandung liegende Einblasrichtung gelangt. Damit ist dann wieder eine gleichmäßige Erwärmung sichergestellt. Dieser Prozeß kann sich so oft wiederholen, wie einseitig ein signifikanter Unterdruck auftritt.
-
Im einfachsten Fall sind die Druckausgleichsöffnungen als Luftzuführungsöffnungen ausgebildet, die direkt den Zutritt von Außenluft in den Back- und/oder Bratraum ermöglichen.
-
Wenn vorteilhaft die Druckausgleichsöffnungen axialsymmetrisch zur Eintrittsöffnung angeordnet sind, kann ein Umschlagen des Gas- oder Flammstroms zu jeder Seite völlig gleichwertig ausgeglichen werden. Es entstehen keine Vorzugsrichtungen.
-
Dadurch, daß Luft durch den stärkeren Unterdruck im Backraum angezogen wird, kann der Druckausgleich von alleine entstehen, so daß die Druckausgleichsöffnungen offen sein können und keine schaltenden Organe benötigt werden.
-
Energetisch kann es jedoch auch für eine gute Wärmeisolierung des Back- und/oder Bratraums günstig sein, wenn der Öffnungsgrad der Druckausgleichsöffnungen steuer- oder regelbar ist, so daß diese nur dann Luft einlassen, wenn ein hinreichend starker lokaler Unterdruck dies zu seinem Ausgleich erforderlich macht, und ansonsten die Öffnungen geschlossen sind. Jede Druckausgleichsöffnung oder Seite von Druckausgleichsöffnungen kann dabei unabhängig von der anderen Seite öffnen und schließen.
-
Wenn der Öffnungsgrad mechanisch durch partiell im Back- und/oder Bratraum herrschende Drücke steuerbar ist, sind keine Antriebe oder Verkabelungen erforderlich, so daß die Kosten für eine solche Anlage sehr gering sind.
-
Als steuernde Elemente können beispielsweise mechanisch bewegbare Schwenkklappen vorgesehen sein, die von den wechselnden Druckverhältnissen geöffnet oder geschlossen werden können.
-
Es kann zusätzlich oder alternativ auch vorgesehen sein, daß der Öffnungsgrad der Druckausgleichsöffnungen mit Hilfe von im Back- und/oder Bratraum angeordneten Temperatur- und/oder Drucksensoren regelbar ist. Dadurch kann eine sehr schnelle und exakte Nachführung von Luft durch die Druckausgleichsöffnungen möglich sein.
-
Um eine hohe Innenraumtemperatur zu halten, kann auch die durch Druckausgleichsöffnungen dem Back- und/oder Bratraum zugeführte Luft vorheizbar sein, zum Beispiel über aus dem Back- und/oder Bratraum ohnehin auszuleitende heiße Abluft, so daß deren Energie sinnvoll genutzt werden kann. Dabei kann auch Abluft selbst zum Druckausgleich wieder eingeleitet werden – oder alternativ ihre Wärme über einen Wärmetauscher auf die zuzuleitende Luft übertragen.
-
Vorteilhaft und gleichzeitig konstruktiv einfach umfassen die Druckausgleichsöffnungen Rohrleitungen mit einem Durchmesser von zumindest 80 Millimetern. Dadurch ist bei Bedarf ein hoher Luftdurchsatz erreichbar, so daß der Druckausgleich schnell erfolgt und der Flamm- und/oder Gasstrom wieder in seine günstige Ausgangsrichtung zurückgeführt wird.
-
Üblicherweise sind derartige Back- und/oder Braträume recht flach ausgebildet, so daß es strömungstechnisch günstig ist, die Druckausgleichsöffnungen in vertikalen Seitenwandungen des Back- und/oder Bratraums vorzusehen.
-
Weiter ist es bei solchen Back- und/oder Braträumen, die eine zumindest im wesentlichen rechteckige Grundfläche haben, was insbesondere zur Roboterbeschickung üblich ist, günstig, wenn die Druckausgleichsöffnungen in diesen Raum innerhalb eines solchen gleichschenkligen Dreiecks einmünden, dessen erste Kathete von der Eintrittsöffnung bis zu einer dieser benachbarten Ecke des Rechtecks reicht. Die Druckausgleichsöffnungen liegen dann im Nahbereich, jedoch seitlich des Eintritts des Gasstroms, also nah an den kritischen Bereichen, an denen sich der zur Seite ziehende Unterdruck ausbilden kann.
-
Durch die erfindungsgemäße Ofeneinrichtung kann auch eine Brennereinheit, die Pellets oder ähnliches kleinstückiges Brennmaterial nutzt und die ohne eine Einblasdüse mit hohem Druck auskommen muß, zur Erzeugung von Röstaromen in dem zumindest einen Back- und/oder Bratraum verwendet werden, so daß das Hantieren mit Scheit- oder Stückholz vollständig vermeidbar ist und dennoch für die Backwaren auch ein Siegel wie „Holzofenbrot” oder ähnliches vergeben werden kann. Durch Lenkung einer Flamme in Richtung des Back- oder Bratraums werden auch die Verbrennungsgase und Asche aus dieser Verbrennung in den Back- oder Bratraum eingeleitet, so daß dieser wie auch bei einer Verbrennung von Stückholz eine Ascheschicht und die entsprechenden Verbrennungsaromen erhält.
-
Insbesondere weist der Brennraum eine im wesentlichen horizontale Erstreckung auf und mündet offen und ohne irgendwelche Drosselklappen oder ähnliches in den Back- und/oder Bratraum ein. Dabei kann die Flamme bis an den Rand des Back- oder Bratraums oder wenige Zentimeter in diesen hinein reichen. Mit dieser seitlichen Einleitung ist es auch leicht möglich, mehrere Brat- oder Backräume mit mehreren Brennereinheiten übereinander anzuordnen, so daß sehr große und effektive Ofeneinrichtungen gebildet werden können.
-
Um zu vermeiden, daß das Brot oder ähnliches im Ofen zu erhitzendes Gut in Asche liegt oder auch nur mit dieser Kontakt bekommt, sind sehr günstig Heizphasen einerseits und Backphase andererseits zeitlich voneinander getrennt: Während einer Heizphase der Ofeneinrichtung wird der Back- oder Bratraum durch die Gaseinleitung in den Brennraum mit einer Komponente in Richtung des Back- oder Bratraums mit Asche beaufschlagt, anschließend automatisch von einem Roboter ausgesaugt, so daß nachfolgend in dem Back- und/oder Bratraum Lebensmittel ohne weitere Erhitzung durch die Brennereinheit und ohne Aschekontakt bearbeitbar sind.
-
Eine Ofeneinrichtung, bei der – unabhängig von der Art des oder der Brenner – beidseits der Eintrittsöffnung für Flamm- und/oder Gasstrom des Brenners Druckausgleichsöffnungen im Back- und/oder Bratraum vorgesehen sind, ist gesondert handelbar und gesondert beansprucht.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung.
-
In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine Ofeneinrichtung mit einer Brennereinheit, die seitlich an eine Back- und/oder Bratkammer anmontiert ist, während der Aufheizphase,
-
2 eine ähnliche Ansicht wie 4, jedoch nach Abschaltung der Brennereinheit, Absaugung einer Ascheschicht aus der Back- und/oder Bratkammer und dem Einbringen von zu backenden Brotlaiben,
-
3 eine Ofeneinrichtung mit hier vier Back- und/oder Bratkammern in Übereinanderanordnung, wobei in der untersten und zweitobersten Backvorgänge stattfinden, in der obersten Kammer Backgut entladen wird und in der zweiten Kammer von unten durch Betrieb der Brennereinrichtung die Kammer beheizt wird und sich dabei eine Ascheschicht in der Kammer aufbaut,
-
4 eine schematische perspektivische Ansicht einer Back- und/oder Bratkammer mit eingezeichnetem Energiefluß zwischen der Eintrittsöffnung aus einer Brennereinrichtung und zwei Austrittsöffnungen zum Absaugen der Asche.
-
5 eine Draufsicht auf eine ähnliche Back- und/oder Bratkammer wie in 4, wobei jedoch keine seitlich der Eintrittsöffnung gelegenen Druckausgleichsöffnungen vorgesehen sind und der eintretende Flamm- und/oder Gasstrom hier nach rechts abgelenkt wird,
-
6 eine ähnliche Ansicht wie 5, wiederum ohne Druckausgleichsöffnungen, und hier bei einer Ablenkungen des eintretenden Flamm- und/oder Gasstroms nach links,
-
7 eine ähnliche Ansicht wie 6, allerdings einer Brat- und/oder Backkammer, die beidseits der Eintrittsöffnung mit Druckausgleichsöffnungen versehen ist, die je nach Bedarf Luft in die Kammer nachfördern und so einen gleichmäßig mittig brennenden Gasstrom bewirken.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Ofeneinrichtung 1 dargestellt, deren Back- und/oder Bratraum oder -räume 2 von jeweils einer seitlich angesetzten Pelletbrennereinheit 3 beheizbar sind. Auch andere Brennereinheiten 3 sind möglich.
-
Die in 3 dargestellte Ofeneinrichtung 1 umfaßt hier beispielhaft vier Back- und/oder Braträume 2 übereinander, wobei deren Zahl je nach Einsatzzweck der Ofeneinrichtung 1 variieren kann. Für große Ofeneinrichtungen 1 ist häufig eine Vielzahl von Etagen – zum Beispiel bis zu 36 – übereinander vorgesehen. Auch Ofeneinrichtungen 1 mit nur einem Back- und/oder Bratraum 2 sind in Kleinbäckereien, Pizzerien oder ähnlichen Einheiten möglich. Jedem Back- und/oder Bratraum 2 ist zumindest eine Brennereinheit 3 zur Erhitzung des Back- und/oder Bratraums 2 zugeordnet. Auch kann ein einziger Back- und/oder Bratraum 2 von mehreren Brennern 3 beaufschlagbar sein, die zum Beispiel parallel nebeneinander angeordnet sein können.
-
Eine beispielhafte Brennereinheit 3 ist in ihrer Einbaustellung an einem Back- und/oder Bratraum 2 in 1 bis 3 gezeigt. Die zumindest eine Brennereinheit 3 umfaßt hier – nicht zwingend, aber vorteilhaft, wie oben geschildert – einen Brennraum 4 für eine Verbrennung von Pellets oder ähnlichem kleinstückigem Brennmaterial. Der Brennraum 4 ist derart gasbeaufschlagbar, insbesondere luftbeaufschlagbar, daß dadurch eine Flamme 5, 6 im Brennraum 4 mit einer horizontalen Komponente in Richtung des Back- oder Bratraums 2 ablenkbar ist und ein Stück weit in diesen eindringen kann.
-
Hierfür weist der Brennraum 4 eine im wesentlichen horizontale Erstreckung auf und ist gegenüber dem Back- oder Bratraum 2 mit einem offenen Auslaßende 7 versehen, das als offene Mündung 7 ohne eine Drosselklappe oder anderes Abschottungselement in den Back- und/oder Bratraum 2 einmündet und dadurch eine Eintrittsöffnung für einen Gas- und/oder Flammstrom 23 in diesen darstellt. Die Brennereinrichtung kann fest an eine Außenwandung des Back- oder Bratraums 2 anmontiert sein. Um die Ablenkung der Flammen 5, 6 in Richtung Back- und/oder Bratraum 2 zu ermöglichen, weist der eigentliche Brennraum 4 an seiner Außenwandung 8 zumindest ein erstes Muster von Gaseinmündungsöffnungen 9 auf. Die Brennereinheit 3 umfaßt ein oder mehrere Gebläse 10, von dem oder denen Gas durch die Gaseinmündungsöffnungen 9 mit einer dem Back- und/oder Bratraum 2 zugewandten Horizontalkomponente in den Brennraum 4 einleitbar ist.
-
Der kleinstückige Brennstoff, hier handelsübliche und genormte Holzpellets, die in großen Mengen preiswert zu erwerben sind, kann in einem Speicher – hier nicht gezeichnet – bevorratet werden und ist von dort aus über eine seitlich einfördernde Fördereinrichtung 11, hier eine Förderschnecke, dem Primärbrennbereich 12 zuführbar. Dieser ist in einen dem Back- und/oder Bratraum 2 abgewandten Ende im Brennraum 4 der Brennereinrichtung 3 gelegen. Im Primärbrennbereich 12 kann dann die Pelletverbrennung mit einer Primärflamme 5 stattfinden, die über das Gebläse 10 und die Einmündungsöffnungen 9 den horizontal lang erstreckten und beispielsweise rohrförmigen Brennraum 4 durchläuft.
-
Die Verwendung von Holzpellets als Brennstoff verringert den Bearbeitungs- und damit Personalaufwand gegenüber Scheitholz erheblich. Auch ergeben sich durch den genormten Brennstoff sowohl gegenüber Scheitholz als auch gegenüber Gas oder anderen fossilen Brennstoffen signifikant gesenkte Energiekosten.
-
Um die gewünschte seitliche Ablenkung der Primärflamme 5 zu erreichen, sind dem Primärbrennbereich 12 zumindest unterseitig mehrere Gaseinmündungsöffnungen 9 zugeordnet. An der rückwärtigen Stirnwand 13 kann zumindest eine weitere, seitliche Einmündungsöffnung, die in Richtung des Back- und/oder Bratraums 2 zeigt – hier nicht dargestellt – angeordnet sein.
-
Wie beispielsweise in den 1 und 2 erkennbar ist, ist an dem Brennraum 4 zumindest ein im Nahbereich der Einmündung 7 in den Back- und/oder Bratraum 2 gelegenes weiteres Muster 14 von Gaseinmündungsöffnungen vorgesehen, durch die ebenfalls mit einer Komponente in Richtung des Back- und/oder Bratraums 2 von dem Gebläse 10 Luft eingeleitet werden kann. Dadurch kommt es zur Ausbildung einer Sekundärflamme 6 und Nachverbrennung von Gasen und Pelletstaub. Hier gehen die Primärflamme 5 und die Sekundärflamme 6 ineinander über.
-
Der Brennraum 4 ist hier in einem inneren von zwei koaxialen Rohren 15, 16 ausgebildet. Der Raum zwischen dem inneren 15 und dem äußeren Rohr 16 ist zur Führung und Einleitung von durch das Gebläse 10 geförderter Verbrennungsluft vorgesehen, die über die Einmündungsöffnungen 9, 14 in den Brennraum 4 eintreten. Dieser weist eine erhebliche horizontale Erstreckung von zumindest 30 Zentimetern, besser von 50 und mehr Zentimetern, auf. Diese Länge kann im Betrieb (1) vollständig von der Primär- und Sekundärflamme 5, 6 eingenommen werden, so daß der Brennraum 4 vollständig als Flammenraum genutzt und ausgefüllt wird.
-
Weiter ist es günstig, wenn die Brennereinrichtung 3 mit ihrem äußeren Rohr 16 mit Abstand von zumindest einem Millimeter vor dem Back- und/oder Bratraum 2 endet, so daß in diesem Bereich der Mündung 7 noch zusätzliche Luft von außen eingeführt werden kann und zudem ein Ausdehnungsbereich zur Verfügung steht.
-
Die Brennereinrichtung 3 wird derart betrieben, daß zunächst in einer Heizphase der Ofeneinrichtung 1 die Flammen 5, 6 dauerhaft oder getaktet brennen, so daß der Back- und/oder Bratraum 2 und diesem zugeordnete Speichersteine 17 erhitzt und auf die zum anschließenden Backen oder Braten gewünschte Temperatur gebracht werden, zum Beispiel auf etwa 300°C. Durch die Gaseinleitung in den Brennraum 4 mit einer Komponente in Richtung des Back- oder Bratraums 2 wird dieser durch die Öffnung 7 auch gleichzeitig mit Verbrennungsgasen und mit Asche beaufschlagt, die sich als Schicht 18 im Back- und/oder Bratraum 2 niederschlägt und die gewünschten Aromen in den Back- oder Bratraum 2 einbringt. Diese Phase ist zum Beispiel in 3 in der zweiten Etage von oben dargestellt. Die horizontale Anordnung des Brenners 3 ist schon insofern günstig, als es leichter ist, Asche seitlich zur Schwerkraft abzulenken, als sie – wie bei einer vertikalen Ausbildung eines Brennerrohrs – entgegen der Schwerkraft nach oben zu blasen. Auch ist die mehr oder minder horizontale Lage (Neigung bis etwa 20° gegenüber der Horizontalen) der Brennereinrichtung 3 günstig, um bei mehreren Ofenetagen mehrere Brenner 3 übereinander anordnen zu können.
-
Nach Abschluß der Erhitzungsphase ist der auf Betriebstemperatur erhitzte Back- oder Bratraum 2 von einem Automaten durch Öffnungen 19 aussaugbar. Der Energiefluß durch den Back- oder Bratraum 2 ist in 7 dargestellt. Er wird über seine gesamte Fläche hinreichend gleichmäßig auf die gewünschte Temperatur gebracht.
-
Der Raum 2 ist nach dem Absaugen von der Ascheschicht 18 befreit. Anschließend kann der Back- oder Bratraum 2 zum Beispiel mit Mehl ausgestreut und mit zu bearbeitendem Gut, zum Beispiel Brotlaiben 20, befüllt werden, wobei in dieser befüllten Stellung (z. B. unterster und zweitoberster Backraum 2 in 6) keine weitere Erhitzung, und damit auch keine weitere Beaufschlagung durch Asche, stattfindet. Die Brotlaibe 20 können direkt auf den heißen Speichersteinen 17 liegen, so daß die Brotlaibe von unten sehr dunkel und knusprig werden. Während des Backens ist auch eine Einleitung – zum Beispiel von Wasserdampf – möglich.
-
Nach Beendigung des Backvorgangs kann der Backraum 2 über eine Klappe 21, die günstig der Brennereinrichtung 3 gegenüber gelegen ist, geöffnet werden. Das Backgut 20 kann dann manuell oder, wie hier dargestellt, automatisch über einen Roboter 22 entnommen werden (oberster Backraum 2 in 3). Sofern erforderlich, kann dann die Klappe 21 wieder geschlossen und nachbeheizt werden. Häufig findet jedoch eine Vielzahl von Backgängen nacheinander ohne Zwischenbeheizung statt, zum Beispiel auch so, daß zunächst Backgut mit intensiver Wärmebeanspruchung und nach und nach Backgut mit weniger Wärmebeanspruchung (zum Beispiel Weißbrot) gebacken wird.
-
Entscheidend für eine Anerkennung des Backguts als „Holzofenbrot” oder ähnliches ist, daß die Brennereinheit 3 einen Brennraum für eine offene Flamme 5, 6 umfaßt und diese durch eine offene Mündung 7 bis in den Backraum 2 reicht und die Asche und Verbrennungsaromen in diesen einleiten kann. Trotz des Verzichts auf Scheit- oder Brennholz als Brennstoff kann somit Holzofenbrot hergestellt werden, wobei bei Verwendung eines genormten Pelletbrennstoffs auch sichergestellt ist, daß dieser ohne Leimzusätze zu 100% aus Holz gebildet ist.
-
Auch wenn bei einem solchen Brennstoff ein Staurohr und eine Düse – wie etwa bei einer Gasverbrennung – nicht möglich sind, kann mit der Erfindung dennoch eine gleichmäßige Temperatur im Back- und/oder Bratraum 2 erzeugt werden:
Hierfür sind beidseits der oder jeder Eintrittsöffnung 7 einer Brennereinheit 3 in den Back- und/oder Bratraum 2 Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b im Back- und/oder Bratraum 2 vorgesehen, was insbesondere bei recht flachen Räumen – typisch um 25 Zentimeter – bedeutsam ist.
-
Damit sind Situationen vermeidbar, wie sie in den Draufsichten der 5 und 6 dargestellt sind:
In 5 ist ein Backraum 2 ohne Druckausgleichsöffnungen dargestellt. Dabei wird von dem seitlich angesetzten Brenner 3 durch die Eintrittsöffnung 7 eine Flamme und/oder ein heißer Gasstrom 23 in diesen Raum 2 eingeleitet. Um einen hohen Luftdurchsatz zu gewährleisten, hat die Eintrittsöffnung einen großen Durchmesser, zum Beispiel 18 bis 20 Zentimeter.
-
Bei der Einleitung des Flamm- oder Gasstroms 23 stellt sich das Problem, daß – vor allem bei recht flachen Back- und/oder Braträumen – die Flamme oder der heiße Gasstrom einen Pumpeffekt ausübt, der in seinem Nahbereich einen Unterdruck erzeugt. Dadurch kommt es etwas weiter seitlich zu einem entgegen der Flamme oder heißen Gaseinblasung gerichteten Luftstrom 27, der neben der Eintrittsöffnung in dem Back-/ und oder Bratraum zu Verwirbelungen 25, 26 führt, die ihrerseits die Flamme oder den heißen Gasstrom 23 zur Seite ablenken können. Der ursprünglich senkrecht zu einer Seitenwandung 28 eingeblasene heiße Gasstrom 23 erfährt dadurch eine zwangsweise Ablenkung zur Seite – hier zur rechten Seite, woraus eine erhebliche Ungleicherwärmung des Back- und/oder Bratraums 2 resultiert. Diese verstärkt sich dadurch, daß der einmal seitlich „umgeschlagene” Flamm- oder Gasstrom 23 in dem durch die starke einseitige Erwärmung gebildeten Wirbelfeld 25 mit großem Unterdruck gefangen wird und ohne weitere Einflüsse keine Chance hat, wieder in die ursprüngliche senkrecht zur Eintrittsöffnung gelegene Richtung zurückzukommen oder gar zur anderen Seite umzuschlagen. Der gegenläufige Luftstrom 27 ist von dieser Ecke dann nahezu abgeschnitten und kann den dort entstandenen Unterdruck nicht ausgleichen. In dieser Ecke, in der der Flamm- oder Gasstrom 23 gefangen ist, kann dadurch eine Temperatur auftreten, die weit mehr als 100°C oberhalb der Temperatur des gegenüberliegenden Eckbereichs liegt.
-
Ganz ähnlich sind die Verhältnisse in der Darstellung nach 6 – wiederum ohne Druckausgleichsöffnungen –, nur daß hier ein Umschlag des Flamm- oder Gasstroms 23 zur linken Seite erfolgt, so daß das Wirbelfeld 26 mit seinem Unterdruck den heißen Gasstrom 23 an der linken Wand festhält.
-
Sofern die Eintrittsöffnung 7 mittig in der Seitenwand 28 angeordnet ist und insofern symmetrische geometrische Verhältnisse herrschen, läßt sich nicht voraussagen, in welche Richtung der Gas- oder Flammstrom 23 umschlagen wird.
-
In 7 ist hingegen eine Ofeneinrichtung 1 dargestellt, bei der beidseits der oder jeder Eintrittsöffnung 7 der hier einen Brennereinheit 3 in den Back- und/oder Bratraum 2 Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b im Back- und/oder Bratraum 2 angeordnet sind.
-
Die Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b sind als Luftzuführungsöffnungen ausgebildet, so daß Frischluft oder auch ganz oder teilweise Abluft, die vorher aus den Absaugöffnungen 19 herausgeleitet wurde, zugeführt werden kann. Das durch die Luftzuführungsöffnungen 24a, 24b in den Back- und/oder Bratraum zugeführte Gas nimmt nicht an einer Verbrennung Teil. Auch ein anderes ungiftiges Gas kann daher einströmen. Wichtig ist die Möglichkeit, über die Öffnungen 24a, 24b jeweils bedarfsgerecht Gas in Richtung der durch diese Öffnungen führenden Pfeile in den Back- und/oder Bratraum 2 nachführen zu können, um damit die Unterdruckausbildung 25 bzw. 26 rechts und links des Flamm- oder Gasstroms 23 verhindern zu können.
-
Im einfachsten Fall sind die Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b offen, so daß je nach den momentan in deren Nahbereich im Back- und/oder Bratraum 2 herrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen Luft von alleine durch eine der Öffnungen 24a, 24b in den Backraum 2 gesaugt wird. Welche der Öffnungen gerade aktiv ist, kann sich je nach Momentanzustand schnell ändern. Durch diesen Druckausgleich strömt der Gasstrom 23 praktisch jederzeit geradlinig mittig in den Backraum 2, so daß auch die Gegenströmung 27 stabil bleibt und der Flamm- und/oder Gasstrom nicht an einer Seite gefangen werden kann, da ein eventuell kurzzeitig entstehender Unterdruck ohne nennenswerten Zeitverzug wieder ausgeglichen wird.
-
Die Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b sind axialsymmetrisch zu der mittig in der Seitenwand 28 angeordneten Eintrittsöffnung 7 angeordnet. Anhand der Öffnung 24b ist in 7 zudem dargestellt, daß die Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b Rohrleitungen mit einer Durchgangsfläche von zumindest 1600 mm2 umfassen können. Die Rohrleitungen können beispielsweise federnd gelagerte Schwenkklappen oder ähnliche Verschlußelemente aufweisen, die nur öffnen, wenn der Unterdruck im Backraum 2 zu einer hinreichend großen Druckdifferenz zum Außenraum führen. Ansonsten bleiben die Klappen geschlossen, so daß gegenüber vollständig offenen Öffnungen eine bessere thermische Abschottung vorliegt. Eine solche Lösung bildet eine mechanische Regelung über momentan lokal im Backraum 2 herrschende Drücke.
-
Die dort gezeigten Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b sind zudem in vertikalen Seitenwandungen, hier in der Stirnwand 28, des Back- und/oder Bratraums 2 vorgesehen. Auch eine Anordnung in einer langen Seitenwand 29 kann zusätzlich oder alternativ möglich sein. Ebenso sind Druckausgleichsöffnungen zusätzlich oder alternativ auch in einer Deck- oder Bodenfläche 30, 31 des Back- und oder Bratraums 2 möglich. In 7 ist dies anhand der eingeklammert bezeichneten Öffnung 24a eingezeichnet.
-
In jedem Fall sind bei einem Back- und/oder Bratraum 2 mit einer zumindest im wesentlichen rechteckigen Grundfläche die Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b vorteilhaft so angeordnet, daß diese innerhalb eines gleichschenkligen Dreiecks 32 in den Raum 2 einmünden, wobei die erste Kathete 33 von der Eintrittsöffnung bis zu einer dieser benachbarten Ecke des Rechtecks reicht. Die Hypothenuse 34 dieses Dreiecks 32 ist in 7 gestrichelt eingezeichnet.
-
Neben der rein passiven Ausbildung der Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b, deren Luftzug nur durch den im Backraum 2 momentan herrschenden Unterdruck bestimmt ist, und neben der oben beschriebenen mechanischen Regelung, kann auch eine aktive Steuerung oder Regelung der Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b vorgesehen sein.
-
Eine Regelung kann beispielsweise zeitlich getaktet über Sensoren jeweils lokal im Backraum 2 herrschende Drücke und/oder Temperaturen erfassen und dann über Ansteuerung von Stellmotoren den Öffnungsgrad der Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b regeln. Zusätzlich kann die Frischluft über Gebläse eingefördert werden.
-
Zudem kann die durch Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b dem Back- und/oder Bratraum 2 zugeführte Luft vorheizbar sein, zum Beispiel dadurch, daß direkt Abluft 35 zu den Öffnungen 24a, 24b geführt und wieder angesogen wird (in 7 strichpunktiert für die Öffnung 24a angedeutet, oder dadurch, daß die Abluft 35 über Wärmetauscher einen Frischluftzustrom vorwärmt (nicht gezeichnet). In beiden Fällen wird die hohe Temperatur im Backraum auch bei Zuführung größerer Luftmengen durch die Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b nur minimal abgesenkt, was energetisch günstig ist.
-
Es versteht sich, daß Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b in verschiedener Gestalt und Anzahl vorliegen können. An Stelle der beiden großen runden Öffnungen mit zum Beispiel jeweils 100 Millimetern Durchmesser könnten zum Beispiel auch jeweils mehrere kleine Öffnungen vorgesehen sein. Auch muß der Durchmesser nicht rund sein, sondern es sind auch Schlitzblenden oder andere Formen möglich, ohne das Erfindungsprinzip zu ändern.
-
Da verschiedene Brennerarten verwendet werden können, ist eine Ofeneinrichtung 1 mit zumindest einem Back- und/oder Bratraum 2 und zumindest einer Eintrittsöffnung 7 zur Wärmebeaufschlagung des Back- und/oder Bratraums 2 durch zumindest eine mit dem Back- und/oder Bratraums 2 verbindbare Brennereinheit 3 und mit beidseits der Eintrittsöffnung 7 vorgesehenen Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b gesondert beansprucht.
-
Die Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b müssen nicht vollständig symmetrisch zur Eintrittsöffnung 7 liegen, sind jedoch günstig auf beiden Seiten des Gasstroms 23 in der Lage, einen signifikanten Unterdruck im Backraum 2 zu verhindern.
-
Wenn zum Beispiel zwei Brenner 3 nebeneinander in den Backraum 3 Wärme über Eintrittsöffnungen 7 eintragen, können auch insgesamt drei Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b vorgesehen sein, jeweils eine links und rechts jeder Eintrittsöffnung 7, wobei die mittlere Öffnung gleichzeitig die rechte Öffnung 24a für den linken und die linke Öffnung 24b für den rechten Brenner 3 darstellen würde.
-
Es ist auch möglich, daß die Druckausgleichsöffnungen 24a, 24b innen liegende Enden von Rohrleitungen darstellen, deren andere Enden dann nicht in dem Dreieck 32 liegen müssen, sondern den Back- oder Bratraum 2 auch so weit durchziehen können, daß sie beispielsweise im Nahbereich der der Wand 28 gegenüber gelegenen Klappe 21 beginnen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Ofeneinrichtung,
- 2
- Back- und/oder Bratraum,
- 3
- Brennereinheit,
- 4
- Brennraum,
- 5
- Primärflamme,
- 6
- Sekundärflamme,
- 7
- Mündung des Brennraums,
- 8
- Außenwandung,
- 9
- Gaseinmündungsöffnungen,
- 10
- Gebläse,
- 11
- Fördereinrichtung,
- 12
- Primärbrennbereich,
- 13
- Stirnwand,
- 14
- weiteres Muster,
- 15
- inneres Rohr,
- 16
- äußeres Rohr,
- 17
- Speichersteine,
- 18
- Ascheschicht,
- 19
- Absaugöffnungen,
- 20
- Brotlaibe,
- 21
- Klappe,
- 22
- Roboter,
- 23
- Flamm- und/oder Gasstrom,
- 24a
- Druckausgleichsöffnungen,
- 24b
- Druckausgleichsöffnungen,
- 25
- Verwirbelung rechts,
- 26
- Verwirbelung links,
- 27
- Gegenströmung,
- 28
- Seitenwand,
- 29
- lange Seitenwand,
- 30
- Deckfläche,
- 31
- Bodenfläche,
- 32
- Dreieck,
- 33
- Kathete,
- 34
- Hypothenuse,
- 35
- Abluft
