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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gargerät mit wenigstens einem beheizbaren Garraum und einer den Garraum verschließenden Tür. Zum Beheizen des Garraumes ist wenigstens eine Heizeinrichtung vorgesehen, die einen Heizkörper umfasst.
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Bei der Entwicklung von Gargeräten wird immer mehr der Fokus auf eine möglichst gute Energieeffizienz bei einem möglichst hohen Bedienkomfort für den Benutzer gelegt. Dabei sollen einem Benutzer möglichst viele Garmethoden für ein optimales Garergebnis zur Verfügung gestellt werden, wobei gleichzeitig ein möglichst sparsames Gargerät verwirklicht werden soll.
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Die Berücksichtigung der Energieeffizienz eines Haushaltsgerätes hat einerseits natürlich wirtschaftliche Gründe für den Verbraucher, anderseits ist aber auch ein immer größer werdendes ökologisches Bewusstsein bei den Verbrauchern und auch den Herstellern festzustellen.
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Nachteilig bei manchen Garmethoden, wie zum Beispiel beim Heißluftbetrieb, ist jedoch, dass die zum Erhitzen des Garraumes eingesetzte Energie oft nicht ideal in den Garprozess eingebracht werden kann.
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Jeweils zum Zwecke der Oberflächenvergrößerung und der Erreichung von Verwirbelungen bzw. Turbulenzen schlagen die
DE 10 2009 028 398 A1 und
DE 203 12 313 U1 einen Heizkörper aus einem offenzelligen Keramikmaterial bzw. einen Heizkörper mit daran angeordneten Lamellen, welche mit Prägungen versehen sind, vor. Ferner schlagen die
DE 199 61 284 A1 und
AT 204056 B von Luft umströmte Rohre, die an ihrer Oberfläche mit Drahtstrukturen versehen sind, bzw. als Rippen ausgebildeten Drahtstrukturen vor.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gargerät und eine Heizeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen besseren Wirkungsgrad haben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Gargerät mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung zu dem Ausführungsbeispiel.
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Das erfindungsgemäße Gargerät weist wenigstens einen Garraum und wenigstens eine den Garraum verschließende Tür auf. Zum Beheizen des Garraumes ist wenigstens eine Heizeinrichtung vorgesehen, welche wenigstens einen von Luft umströmbaren Heizkörper umfasst. Der Querschnitt des Heizkörpers wird über wenigstens einen wesentlichen Teil durch wenigstens eine Störeinrichtung verändert, um die den Heizkörper umströmende Luft zu vermischen. Dabei wird unter Vermischen insbesondere das Verwirbeln des Luftstromes verstanden.
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Zum Beheizen des Gargerätes können verschiedene Heizquellen an dem Gargerät vorgesehen sein. Es können z. B. Ober- und Unterhitze, Umluftbetrieb, Mikrowellenbetrieb oder auch eine Grillfunktion benutzt werden.
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Ein derart ausgestattetes Gargerät bietet viele Vorteile. Bei Heizkörpern ohne eine erfindungsgemäße Störeinrichtung kommt es auf der dem Luftstrom abgewandten Seite des Heizkörpers zur Bildung einer oftmals sogenannten „Totwasserzone”, also einer Zone geringer Durchströmung bzw. geringen Luftaustauschs. In diesem Bereich besteht praktisch kein konvektiver Austausch zwischen dem Heizkörper und dem Luftstrom, wodurch ein großer Teil des Heizkörpers nur zu einem geringeren Anteil zur Wärmeübertragung an den Luftstrom zur Verfügung steht. Ein erheblicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung einer Störeinrichtung an dem Heizkörper ist, dass der den Heizkörper umströmende Luftstrom derart vermischt bzw. verwirbelt wird, dass strömungsarme Bereiche („Totwasserzonen”) auf der dem Luftstrom abgewandten Seite des Heizkörpers verringert werden und größere Bereiche der Oberfläche des Heizkörpers mit zu erwärmender Luft in Kontakt kommen.
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Somit steht durch die kleinere Totwasserzone auf der dem Luftstrom abgewandten Seite bzw. im Nachlauf des Heizkörpers ein größerer Anteil der Heizkörperoberfläche zur konvektiven Wärmeübertragung an den Luftstrom zur Verfügung. Dadurch steigt der Wirkungsgrad des Heizkörpers, wodurch auch die gesamte Energieeffizienz des Gargerätes gesteigert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den größeren Anteil der für den Wärmeübergang verwendeten Heizkörperoberfläche auch ein schnelleres Erhitzen des Garraumes möglich wird.
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In bevorzugten Ausgestaltungen weist der Heizkörper einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf. Denkbar ist aber auch eine andere Formgebung des Querschnitts, wie z. B. eine ovale Form des Heizkörperquerschnitts. Durch die bevorzugte im Wesentlichen runde Ausgestaltung des Querschnitts können z. B. auch konventionelle Heizstäbe oder auch Heizringe verwendet werden, die um eine oder mehrere Störeinrichtungen erweitert werden.
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Besonders bevorzugt ist wenigstens eine Störeinrichtung wenigstens abschnittsweise vorgesehen. Auch wenn die Störeinrichtung sich nicht über die gesamte Länge oder Erstreckung des Heizkörpers erstreckt, kann eine vorteilhafte Beeinflussung des Luftstroms erfolgen. So können in vorteilhaften Ausgestaltungen auch mehrere Abschnitte entlang der Erstreckung, der Ausdehnung oder der Länge des Heizkörpers mit einer Störeinrichtung ausgestattet sein, zwischen denen in Umfangsrichtung Freiräume vorgesehen sind. Dabei können die Störeinrichtungen auch über den Querschnitt verteilt angeordnet sein und unter Umständen auch überlappend vorliegen. Gegebenenfalls kann auch eine Verteilung über der Länge oder den Umfang des Heizkörpers sinnvoll sein. Besonders bevorzugt ist wenigstens eine Störeinrichtung in Strömungsrichtung gesehen an wenigstens einem seitlichen Bereich des Heizkörpers vorgesehen.
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Um einen ausreichenden Luftstrom zur Verfügung zu stellen, der den Heizkörper umströmt, ist der Heizeinrichtung in bevorzugten Ausgestaltungen wenigstens ein Lüfter zugeordnet. Dabei ist vorteilhaft, dass der Lüfter in unmittelbarer Nähe zu dem Heizkörper angeordnet ist. So kann der von dem Lüfter erzeugte Luftstrom effektiv die vom Heizkörper erzeugte Wärme aufnehmen und so den Garraum gleichmäßig erhitzen.
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Vorteilhaft ist wenigstens eine Störeinrichtung im Bereich des inneren und/oder äußeren bzw. rechten und/oder linken bzw. oberen und/oder unteren Scheitelpunkts des Heizkörpers vorgesehen. So kann erreicht werden, dass der Luftstrom beim Umströmen des Heizkörpers genau im oberen und/oder im unteren Scheitelpunkt des Heizkörpers verwirbelt wird, wodurch die in Strömungsrichtung im Nachlauf des Heizkörpers entstehende Totwasserzone bzw. konvektionsarme Zone verkleinert werden kann.
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Dabei kann eine Störeinrichtung vorzugsweise wenigstens einen Störkörper umfassen, der entlang wenigstens eines Teils des Heizkörpers angeordnet ist. Bei einem solchen auftragenden Störkörper kommt es zu Verwirbelungen des Luftstroms, wodurch dieser weiter um den Heizkörper herumgelenkt wird.
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In bevorzugten Ausgestaltungen weist dieser Störkörper einen im Wesentlichen runden, ovalen oder mehreckigen Querschnitt auf und ist insbesondere als Draht ausgebildet. So kann auf einfache und kostengünstige Art und Weise ein effektiver Störkörper zur Verfügung gestellt werden.
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Besonders bevorzugt wird ein solcher Störkörper auf den Heizkörper geklebt, geschweißt, gepresst und/oder gesintert. Möglich sind auch andere Verbindungsmethoden, die im Stand der Technik bekannt sind und eine zweckmäßige Verbindung ermöglichen. Dadurch wird einerseits eine feste Verbindung zwischen Störkörper und Heizkörper hergestellt, andererseits können auch schon bestehende Heizkörper mit einem Störkörper gemäß der vorliegenden Erfindung nachgerüstet werden.
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In anderen vorteilhaften Ausgestaltungen ist die Störeinrichtung als wenigstens eine Vertiefung in der Oberfläche des Heizkörpers ausgebildet. Durch die geschickte Anordnung solcher Vertiefungen, die etwa als Rillen oder Mulden, z. B. ähnlich der Anordnung der Dimpel auf einem Golfball, ausgeprägt sein können, kann eine besonders strömungsgünstige Oberflächenbeschaffenheit des Heizkörpers erzielt werden. Dadurch wird der den Heizkörper umströmende Luftstrom weiter um den Heizkörper herum geleitet, wodurch in dieser Ausgestaltung des Heizkörpers die konvektionsarme Zone oder Totwasserzone besonders effektiv reduziert werden kann.
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Es ist weiter bevorzugt, dass der wenigstens eine Heizkörper als wenigstens ein Ringheizkörper mit wenigstens einem Heizring ausgebildet. Es kann auch zweckmäßig sein, dass mehrere Heizringe an einem Ringheizkörper vorgesehen sind. Auch das spiralförmige Zulaufen eines Heizrings in den Mittelpunkt kann je nach Begebenheit vorteilhaft sein. So wird eine große Heizkörperfläche zur Verfügung gestellt. Weiterhin können auch mehre Heizringe hintereinander an einem Ringheizkörper vorgesehen sein.
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In bevorzugten Ausgestaltungen ist die Heizeinrichtung als Heißluftheizquelle ausgeführt. Diese kann dann z. B. hinter einer Zwischenwand hinter dem Garraum angeordnet sein und heiße Luft in den Garraum einblasen. Durch die Ausführung als eine solche Heißluftheizquelle mit den erfindungsgemäßen Störeinrichtungen wird eine besonders energieeffiziente Betriebsart mit einem hohen Wirkungsgrad zur Verfügung gestellt.
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Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung für ein Gargerät mit wenigstens einem Garraum und wenigstens einer den Garraum verschließenden Tür umfasst wenigstens einen mit Luft umströmbaren Heizkörper. Dabei ist dem Heizkörper wenigstens ein Lüfter zugeordnet. Der Querschnitt des Heizkörpers wird über einen wesentlichen Teil durch wenigstens eine Störeinrichtung verändert. Dadurch wird die den Heizkörper umströmende Luft verwirbelt, wodurch ein besserer Wärmeabtransport und eine bessere Aufheizung der strömenden Luft erreicht wird.
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Auch die erfindungsgemäße Heizeinrichtung biete viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass die sonst übliche strömungsarme oder Totwasserzone auf der dem Luftstrom abgewandten Seite des Heizkörpers erheblich reduziert werden kann. Dadurch wird ein wesentlich größerer Anteil der Oberfläche des Heizkörpers zur Wärmeübertragung auf den Luftstrom genutzt. So ist es möglich, die Energieeffizienz und den Wirkungsgrad der Heizeinrichtung deutlich zu erhöhen.
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Die erfindungsgemäße Heizeinrichtung zeichnet sich in bevorzugten Ausgestaltungen dadurch aus, dass der wenigstens eine Heizkörper einem im Wesentlichen runden Querschnitt aufweist und/oder das der wenigstens eine Heizkörper als wenigstens ein Ringheizkörper mit wenigstens einem Heizring ausgebildet ist.
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Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Störeinrichtung wenigstens einen Störkörper aufweist und/oder als eine Vertiefung in der Oberfläche des Heizkörpers ausgebildet ist.
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Insgesamt kann eine erfindungsgemäße Heizeinrichtung mit den Merkmalen einer Heizeinrichtung gemäß des zuvor beschriebenen Gargerätes weitergebildet werden.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, welches im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert wird.
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In den Figuren zeigen:
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1: eine stark schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargerätes in einer leicht perspektivischen Ansicht;
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2: eine stark schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung;
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3: eine stark schematische Ansicht des Querschnitts durch den Heizkörper einer herkömmlichen Heizquelle;
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4: eine stark schematische Ansicht des Querschnitts durch den Heizkörper einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung mit auftragenden Störkörpern einer Störeinrichtung;
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5: eine stark schematische Ansicht des Querschnitts durch den Heizkörper eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung mit einer als Vertiefung ausgeführten Störeinrichtung; und
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6: die stark schematische Ansicht von der Seite auf einen Heizkörper mit einer erfindungsgemäßen Störeinrichtung.
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In 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein Gargerät 1 stark schematisch dargestellt, welches hier als Einbaugerät 50 bzw. als Backofen 100 ausgeführt ist. Das Gargerät 1 umfasst ein Gehäuse 20, an dem ein Garraum 2 aufgenommen ist. Der Garraum ist im vorderen Bereich des Gargerätes mit einer Garraumtür 3 verschließbar. Oberhalb des Garraumes 2 ist eine Bedienblende 21 vorgesehen, an der hier nicht näher dargestellte Bedienelemente 22 angeordnet sind. An der Bedienblende 21 kann auch eine Anzeigeeinheit 23 vorgesehen sein, die z. B. als Display 24 ausgeführt ist.
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Im hinteren Bereich 25 des Gargerätes 1 ist eine hier nicht näher dargestellte Heizeinrichtung 4 angeordnet. Diese ist als Heißluftheizquelle 19 ausgeführt und befindet sich hinter einer Zwischenwand 26.
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Eine solche erfindungsgemäße Heizeinrichtung 4 ist in 2 näher dargestellt. In dieser nur rein schematischen und sehr vereinfachten Darstellung der Heizeinrichtung 4 ist zu erkennen, dass hinter dem Heizkörper 6 ein Lüfter 9 vorgesehen ist. An dem Heizkörper 6, der hier als Ringheizkörper 17 ausgebildet ist, sind zwei Anschlüsse 28, 29 vorgesehen, über die der Heizkörper 6 beheizt werden kann. An diesen Anschlüssen 28, 29 kann auch eine Halterung 27 vorgesehen sein, um die Heizeinrichtung 4 an dem Gargerät 1 aufzunehmen.
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In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Störeinrichtung 8 ein am Heizkörper 6 umlaufender Störkörper 12 vorgesehen, der hier als Draht 14 ausgebildet ist. Dieser Störkörper 12 ist mittels weiterer Störkörper 12, die hier als Befestigungsmittel 32 dienen, mit dem Heizkörper 6 verbunden.
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Die in 2 gezeigten Befestigungsmittel 32 können auch über den gesamten Umfang vorgesehen sein. Es ist jedoch auch möglich und bevorzugt, dass ein Störkörper 12 direkt mit dem Heizkörper verbunden ist.
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Durch die Anordnung eines solchen Störkörpers 12, der sich hier über den Umfang des Heizkörpers 6 entlang des Außenumfangs erstreckt, kommt es zu einer stärkeren Verwirbelung des Luftstroms. Durch die daraus resultierenden mehreren kleineren Luftwirbel kann die strömungs- und konvektionsarme „Totwasserzone” hinter dem Heizkörper verkleinert werden.
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Auf dem Innenumfang ist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel keine Störeinrichtung vorgesehen. Dies ist in anderen Ausgestaltungen jedoch bevorzugt und zweckmäßig.
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Der Querschnitt 7 eines konventionellen Heizkörpers 6 im Bereich der Linien AA und BB ist in 3 stark schematisch dargestellt. Der von dem Lüfter 9 erzeugte Luftstrom ist durch einen großen Pfeil dargestellt. Die den Heizkörper 6 umströmende Luft 5 ist durch die beiden mit Pfeilspitzen versehenden Linien oberhalb und unterhalb des Heizkörpers 6 symbolisiert.
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Der Querschnitt 7 des hier gezeigten konventionellen Heizkörpers 6 ist rund und weist keine Störeinrichtung 8 gemäß der vorliegenden Erfindung auf. Es ist zu erkennen, dass der Luftstrom 5 den Heizkörper 6 an dem oberen 10 und den unteren Scheitelpunkt 11 passiert, ohne wesentlich verwirbelt zu werden. Die einzelne Luftverwirbelung 30 an den Scheitelpunkten 10, 11 führt zu einer relativ großen Totwasserzone 31, die hier durch den tropfenförmigen, gepunktet dargestellten Bereich und die beiden gepunkteten Pfeile angedeutet ist. Dadurch wird bei einem solchen Heizkörper 6 die den Luftstrom abgewandte Heizkörperoberfläche nur wenig zur Wärmeübertragung zwischen dem Heizkörper 6 und der den Heizkörper umströmenden Luft 5 genutzt. Anstelle einer Luftdurchströmung bzw. eines Luftaustauschs besteht innerhalb der Totwasserzone 31 vielmehr ein im Wesentlichen in sich geschlossener Luftwirbel aus erhitzter bzw. stark erhitzter Luft, welche jedoch nicht oder zumindest kaum abtransportiert wird. Dadurch steht diese Stelle des Heizkörpers 6 kaum zur Wärmeübertragung an den Luftstrom 5 zur Verfügung.
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In 4 ist der runde Querschnitt 7 eines Heizkörpers 6 dargestellt. Im Gegensatz zu dem in 3 dargestellten Heizkörper 6 sind bei dem in 4 dargestellten Heizkörper 6 am oberen 10 und unteren Scheitelpunkt 11 des Heizkörpers 6 jeweils eine Störeinrichtung 8 vorgesehen. Die an dem Heizkörper 6 vorbei strömende Luft 5 wird an der Störeinrichtung 8, die hier als Störkörper 12 ausgeführt ist, derart verwirbelt, dass der Luftstrom weiter um den Heizkörper 6 herum geführt wird. Im Vergleich zu einem Heizkörper 6 ohne solche Störkörper 12 entsteht durch die von der Störeinrichtung 8 verursachten Luftverwirbelungen 30 eine geringere Totwasserzone 31 und somit ein erheblich besserer Wärmeübergang. Die Störkörper 12 der Störeinrichtung 8 sind hier in Strömungsrichtung in seitlichen Bereichen angeordnet, wodurch mit geringem Aufwand eine gute Verwirbelung erreicht wird.
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Die Darstellung der Heizkörper 6 in den 3 bis 6 ist nur beispielhaft. Selbstverständlich können auch vertikal oder diagonal oder ringförmig ausgebildete Heizkörper 6 eingesetzt werden, bei den dann rechte und linke, obere und untere oder innere und äußere Bereiche mit Störeinrichtungen 8 versehen werden können.
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Da die Luft weiter um den Heizkörper 6 herum geführt wird, steht ein größerer Anteil der Oberfläche des Heizkörpers 6 zur Verfügung, an der ein Wärmeübergang an die den Heizkörper 6 umströmende Luft 5 stattfinden kann.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizeinrichtung 4 ist in 5 dargestellt. Auch diese Darstellung ist als rein schematische Visualisierung der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Störeinrichtung 8 gedacht. Dabei sind hier keine auftragenden Störkörper 12 wie in 4 vorgesehen, sondern Vertiefungen 15, die wie Dimpel auf einen Golfball angeordnet sein können, um eine besonders strömungsgünstige Oberfläche 16 des Heizkörpers 6 zu erzielen. Die Störkörper 12 der Störeinrichtung 8 sind hier vollumfänglich um den Heizkörper herum vorgesehen. Es ist auch möglich, die Störkörper 12 nur in einzelnen Bereichen des Umfangs anzuordnen.
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In den Vertiefungen 15 kommt es zu Luftverwirbelungen 30 wodurch der den Heizkörper 6 umströmende Luftstrom besonders weit um den Heizkörper 6 herum geleitet wird. Bei einer solchen Ausgestaltung des Heizkörpers 6 mit Vertiefungen 15 im Querschnitt 7 kann die Totwasserzone 31 auf der dem Luftstrom abgewandten Seite des Heizkörpers 6 erheblich reduziert werden.
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6 zeigt eine Seitenansicht eines horizontal verlaufenden Bereiches des Heizkörpers 6. Dabei ist am unteren Scheitelpunkt 11 des Heizkörpers 6 ein Störkörper 12 angeordnet, der hier an den Heizkörper 6 geschweißt ist. Natürlich können auch andere Verbindungsarten verwendet werden, um eine feste Verbindung zwischen dem Heizkörper 6 und der Störeinrichtung 8 zu verwirklichen.
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Der Störkörper 12 ist diesem Ausführungsbeispiel als Draht 14 ausgebildet. Die Verwendung von Draht 14 stellt eine einfache, kostengünstige und effektive Art eines Störkörpers 12 da.
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Im Bereich des oberen Scheitelpunkts 10 des Heizkörpers 6 sind abschnittsweise Störkörper 12 angeordnet. Zwischen den beiden hier dargestellten Störkörpern 12 ist weiterhin eine Vertiefung 15 vorgesehen. Dieses Ausführungsbeispiel soll veranschaulichen, dass die Störeinrichtungen 8 gemäß der vorliegenden Erfindung auch miteinander kombiniert werden können, um eine vorteilhafte Oberflächenbeschaffenheit für den Heizkörper 6 zur Verfügung zu stellen, die in Strömungsrichtung gesehen eine geringere Totwasserzone 31 hinter dem Heizkörper 6 bewirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gargerät
- 2
- Garraum
- 3
- Tür
- 4
- Heizeinrichtung
- 5
- Luft, Luftstrom
- 6
- Heizkörper
- 7
- Querschnitt
- 8
- Störeinrichtung
- 9
- Lüfter
- 10
- oberer Scheitelpunkt
- 11
- unterer Scheitelpunkt
- 12
- Störkörper
- 13
- Querschnitt
- 14
- Draht
- 15
- Vertiefung
- 16
- Oberfläche
- 17
- Ringheizkörper
- 18
- Heizring
- 19
- Heißluftheizquelle
- 20
- Gehäuse
- 21
- Bedienblende
- 22
- Bedienelemente
- 23
- Anzeigeeinheit
- 24
- Display
- 25
- hinterer Bereich
- 26
- Zwischenwand
- 27
- Halterung
- 28
- Anschluss
- 29
- Anschluss
- 30
- Luftverwirbelung
- 31
- Totwasser
- 32
- Befestigungsmittel
- 50
- Einbaugerät
- 100
- Backofen
