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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Backofens im Pyrolysebetrieb sowie einen zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildeten Backofen. Ein solcher Pyrolysebetrieb dient dazu, die Temperatur in der Muffel des Backofens deutlich über eine normale Betriebstemperatur zu erhöhen, beispielsweise 450°C oder mehr, wobei dazu heiße Luft in die Muffel eingeblasen wird. Bei diesen Temperaturen verbrennen und veraschen organische Verschmutzungen und Rückstände, so dass sie dann leicht entfernt werden können.
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Ein Pyrolysebetrieb zum Reinigen eines Backofens von Verschmutzungen bzw. Ablagerungen an den Wänden ist beispielsweise aus der
DE 4114909 C2 bekannt. Beispielsweise wird dabei ein Heizelement im Backofen, beispielsweise ein Grillheizkörper, permanent betrieben ohne Taktung, bis die gewünschten bzw. vorgenannten hohen Temperaturen für den Pyrolysebetrieb in der Muffel erreicht sind und organische Verschmutzungen und Rückstände verbrennen und veraschen. Dabei kann eine Dauer des Pyrolysebetriebs sowie ein notwendiger Energieeinsatz sehr hoch sein. An manchen Bereichen wie einer Backofentür kann aufgrund schlechter thermischer Dämmung nach außen die gewünschte Temperatur für die Pyrolyse aber nur unvollständig oder gar nicht erreicht werden.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie einen zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Backofen zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und es insbesondere möglich ist, im Pyrolysebetrieb eine möglichst gute Reinigung des Backofens zu erreichen und insbesondere Dauer und/oder Energieverbrauch senken zu können.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einen Backofen mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für das Verfahren oder nur den Backofen beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Verfahren als auch für den Backofen gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass beim Pyrolysebetrieb besonders reinigungsintensive Bereiche der Muffel wie deren Unterseite, die unteren Eckbereiche, die Innenkanten und die Innenseite einer Backofentür, zumindest teilweise gezielt mit heißer Luft beaufschlagt werden zusätzlich zum sonstigen Einblasen von heißer Luft in die Muffel. Diese genannten reinigungsintensiven Bereiche sind nämlich üblicherweise sehr kritisch bzw. üblicherweise sehr reinigungsintensiv, da sie grundsätzlich und konstruktionsartbedingt stärker verschmutzen, insbesondere die Unterseite, oder schlecht gereinigt werden können, wie die unteren Eckbereiche oder Innenkanten. Schließlich kann gerade auch noch, wie zuvor erläutert worden ist, eine Innenseite einer Backofentür im normalen Pyrolysebetrieb schlecht erreicht bzw. gereinigt werden. Diese gezielte Beaufschlagung mit heißer Luft soll also stattfinden zusätzlich zu einem Betrieb mit dem normalen Lüfter des Backofens, wenn dieser ein Heißluft-Backofen ist. Es sind vorteilhaft separate Öffnungen bzw. Düsen für diese gezielte Beaufschlagung mit heißer Luft vorgesehen. Des Weiteren wird vorteilhaft auch mindestens ein weiterer Lüfter für dieses gezielte Beaufschlagen vorgesehen.
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In einer ersten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass die gezielte Beaufschlagung mit heißer Luft fest ist bzw. in ihrer Richtung unveränderlich ist, also immer gleich ausgerichtet. Eine solche Ausrichtung ist beispielsweise in die vorgenannten Bereiche der unteren Eckbereiche, auf die Unterseite oder in die Bereiche der Innenkante gerichtet. Dazu können vorteilhaft feststehende Düsen bzw. starre Düsen vorgesehen sein. In Erweiterung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest einige dieser Düsen verschließbar sind und auch verschlossen werden zum wahlweisen Stoppen des Einblasens heißer Luft. So kann beispielsweise bei einer Versorgung der Düsen mit einem einzigen zusätzlichen Lüfter, dessen Leistung für alle Düsen gleichzeitig nicht ausreicht zur Erzeugung praxistauglicher Beaufschlagung mit heißer Luft für die genannten reinigungsintensiven Bereiche, dessen Luftstrom zur gleichen Zeit immer nur durch eine oder wenige Düsen geführt sein in die Backofenmuffel hinein bzw. auf die genannten kritischen Bereiche. Somit kann im Ergebnis auch ein quasi bewegbarer Strahl von heißer Luft geschaffen werden, auch wenn die Bewegbarkeit nicht stufenlos bzw. beliebig ist.
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In einer zweiten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Beaufschlagung der genannten reinigungsintensiven Bereiche mit heißer Luft variabel bzw. richtungsveränderlich, also vorteilhaft mit bewegbaren Düsen. Dadurch ist es möglich, mehrere reinigungsintensive Bereiche nacheinander bzw. im Wechsel mit einem heißen Luftstrom zu beaufschlagen, indem dieser nämlich sozusagen direkt und kontinuierlich bewegt wird. Dieser heiße Luftstrom sollte vorteilhaft im Verhältnis zu der Größe des jeweiligen reinigungsintensiven Bereichs klein sein bzw. in etwa dessen Größe haben, zumindest bezogen auf die unteren Eckbereiche. Durch die variable bzw. richtungsveränderliche Beaufschlagung mit dem heißen Luftstrom können kleinere reinigungsintensive Bereiche einer nach dem anderen immer wieder gezielt beaufschlagt werden. Diese im Wechsel erfolgende gezielte Beaufschlagung mit der zusätzlichen heißen Luft stellt auch hier eine ausreichende Pyrolyse und Reinigung sicher.
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Mit Bezug auf großflächige reinigungsintensive Bereiche wie Unterseite der Muffel und Innenseite der Backofentür kann der Luftstrom nicht in einer einzigen Richtungseinstellung den gesamten Bereich abdecken bzw. entsprechend erhitzen. Hier ist es möglich, heiße Luft derart einzubringen, dass ein heißer Luftstrom entsteht, der flächige reinigungsintensive Bereiche quasi abrastert. So können diese Bereiche nacheinander Stück für Stück in einem Raster mit der heißen Luft bzw. dem heißen Luftstrom beaufschlagt werden. Insgesamt ist es also möglich, dass nur ein einziger zusätzlicher heißer Luftstrom vorgesehen ist, der in seiner Richtung veränderlich ist und somit ausgerichtet werden kann. Er kann nacheinander die unteren Eckbereiche abfahren, bei denen pro Eckbereich eine Bewegung des Luftstroms nicht nötig ist. Dann kann er zusätzlich noch die Innenkanten abfahren, wozu er vorteilhaft entsprechende Linien entlangfährt. Schließlich können noch die großflächigen Bereiche wie Unterseite und Innenseite der Backofentüre abgerastert werden wie zuvor beschrieben. Dann kann im Wechsel wiederum erneut mit den unteren Eckbereichen angefangen werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass sozusagen zwei zusätzliche Lüfter vorgesehen sind für zwei zusätzliche Luftströme. Dies erhöht nicht nur allgemein die Fähigkeit, mit zwei Heißluftströmen das Innere der Muffel zu reinigen. Vielmehr kann, wenn variable bzw. richtungsveränderliche Düsen verwendet werden, jeweils eine in zwei gegenüberliegenden Seitenwänden vorgesehen sein. Diese können dann die gegenüberliegenden unteren Eckbereich besonders gut mit dem heißen Luftstrom beaufschlagen.
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Bevorzugt erfolgt eine gezielte Beaufschlagung reinigungsintensiver Bereiche mit heißer Luft von oben bzw. mit einer Richtungskomponente von oben nach unten. Damit kann berücksichtigt werden, dass tendenziell die unteren Bereiche der Muffel reinigungsintensiv sind. Des Weiteren ist es dann möglich, dass entsprechende Düsen in etwa auf halber Höhe in der Muffel in den Seitenwänden vorgesehen sind und sie somit vor direkter Verschmutzung relativ gut geschützt sind.
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Für die variablen bzw. richtungsveränderlichen Düsen können vorteilhaft steuerbare Antriebsmittel vorgesehen sein. Diese können einerseits direkt ansteuerbare Aktuatoren wie ein Elektromotor oder ein Elektromagnet sein. Des Weiteren können es steuerbare Bimetall-Stellelemente sein, die mit einer steuerbaren Heizung zur Verstellung versehen sind.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Backofens mit zusätzlichen Düsen zur gezielten Beaufschlagung reinigungsintensiver Bereiche mit heißer Luft,
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2 eine Seitenansicht des Backofens aus 1 mit weiteren zusätzlichen Düsen,
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3 und 4 richtungsveränderliche Düsen zur Einbringung von Heißluft,
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5 eine Draufsicht auf eine Heißluftführung mit nur einem Lüfter und einer Vielzahl von zusätzlichen Düsen und
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6 eine verschließbare Düse für Heißluft in vergrößerter Darstellung.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Backofen 11 dargestellt mit einer Muffel 12, in der ein Heizelement 13 als üblicher Grillheizkörper angeordnet ist. Der Backofen 11 weist noch einen üblichen Lüfter 15 auf an einer Rückwand der Muffel 12, wie er für den üblichen Heißluftbetrieb und auch für einen eingangs beschriebenen Pyrolysebetrieb verwendet wird.
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Des Weiteren ist an einer linken Seitenwand der Muffel 12 eine zusätzliche Düse 17a vorgesehen und rechts unten an der Rückwand der Muffel eine zusätzliche Düse 17b. Diese weisen jeweils einen zusätzlichen Lüfter 18a und 18b auf. An der linken zusätzlichen Düse 17a sind ein oberes Leitblech 20a und ein unteres Leitblech 22a gut zu erkennen. Dabei ist vor allem bei der zusätzlichen Düse 17a gut zu erkennen, dass sie schräg und eher flach nach unten gerichtet ist, so dass ein aus ihr austretender Strahl heißer Luft nach unten verläuft und unten am Boden der Muffel 12 entlang strömt. Insbesondere ist dabei die zusätzliche Düse 17a hinten in der Muffel nahe der Rückwand angeordnet und so ausgerichtet, so dass der Strom heißer Luft in der hinteren unteren Kehle zwischen Rückwand und Boden der Muffel entlang strömt, um diesen besonders reinigungsintensiven bzw. schwer zu erreichenden Bereich auf oben genannte Art und Weise besonders intensiv zu reinigen.
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Die rechte zusätzliche Düse 17b ist auch schräg nach unten und etwas nach außen geneigt. Der von ihr ausgehende Luftstrom streicht in der Kehle zwischen rechter Seitenwand und Boden der Muffel 12 entlang, da auch hier ein entsprechender reinigungsintensiver bzw. kritischer und schwer zu erreichender Bereich gegeben ist.
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In der Seitenansicht von links gemäß 2 sind der hauptsächliche Lüfter 15 und die zusätzliche Düse 17b samt zusätzlichem Lüfter 18b zu erkennen. Des Weiteren sind an der rechten Seitenwand der Muffel 12 zwei weitere zusätzliche Düsen 17c und 17d mit je einem zusätzlichen Lüfter 18c und 18d angeordnet. Diese zusätzlichen Düsen 17c und 17d sind gegen die Innenseite der Backofentür 14 gerichtet, um auch diese zu reinigen durch Erzeugung ausreichend hoher Temperatur an der Tür. So kann ein üblicherweise höherer Wärmeverlust an der Backofentür 14 ausgeglichen werden, wie oben erläutert worden ist, so dass auch hier eine gute Reinigung mittels Pyrolyse erfolgt. Ähnliche zusätzliche Düsen für die Backofentür 14 können auch noch an der linken Seitenwand des Backofens vorgesehen sein.
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In 3 ist in seitlicher Darstellung eine untere zusätzliche Düse 117 dargestellt, durch welche der untere zusätzliche Lüfter 118 heiße Luft in die Muffel bläst. Ein oberes Leitblech 132 ist, wie zeichnerisch angedeutet ist, aus einem Bimetall gefertigt und weist bei einer bestimmten Temperatur eine bestimmte Form bzw. Ausrichtung auf. Dies gilt auch für ein unteres Leitblech 133. Zusammen lenken sie den Strom heißer Luft, im vorliegenden Fall mit einem flachen Winkel schräg nach rechts unten.
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Um eine Einstellbarkeit der Leitbleche 132 und 133 und somit der Richtung der eingeblasenen Luft zu erreichen, ist beispielhaft für das obere Leitblech 132 eine Beheizung 135 vorgesehen, die aber auch am oberen Leitblech 133 vorhanden sein kann. Sie ist hier symbolisiert durch eine mäanderförmige Schleife eines Heizers, beispielsweise eines Rohrheizkörpers. Dieser kann durch seine Anordnung sehr nahe an dem oberen Leitblech 132 eine starke Erwärmung desselben herbeiführen und es so quasi in gewünschte Richtung umbiegen bzw. umlenken, beispielsweise nach unten in die gestrichelt dargestellte Position. Dies ist also eine Art steuerbares Leitblech bzw. steuerbare zusätzliche Düse 117, wobei auf gelenkig oder frei bewegbaren Teile verzichtet wird.
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In 4 ist eine Alternative einer unteren zusätzlichen Düse 217 dargestellt mit einem unteren zusätzlichen Lüfter 218, wobei hier gelenkig bewegbare Teile vorgesehen sind. Ein oberes Leitblech 220 und ein unteres Leitblech 222 sind mit ihrem jeweils linken Ende gelenkig an einer Seitenwandung der Muffel 212 angeordnet. Des Weiteren sind sie über eine Führungsstange 237 miteinander verbunden zur im Wesentlichen synchronen Bewegung. Das obere Leitblech 220 ist dabei nach links verlängert und wird an seinem Ende von einer Kolbenstange 239 eines Aktuators 240 geschwenkt durch dessen Bewegung nach oben oder nach unten. Der Aktuator 240 kann dabei ein im Wesentlichen beliebig ausgebildeter Linearantrieb sein, beispielsweise als Elektromotor oder auch als Spule bzw. Solenoid mit bewegbarem Kolben darin. Vor allem Elektromagnetspulen können relativ temperaturfest ausgebildet sein und haben nur wenige bewegte Teile, so dass sie sehr robust sind. Der Aktuator 240 kann die Leitbleche 220 und 222 nach oben und nach unten in die gestrichelten Positionen bewegen, so dass die heiße Luft des Lüfters 218 in weiten Grenzen bzgl. des Einblaswinkels bzw. der Richtung und somit des getroffenen Bereichs der Wandungen der Muffel 212 einstellbar ist.
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Alternative Ausgestaltungen verstellbarer zusätzlicher Düsen sind runde Düsen mit schräger Ausrichtung, die drehbar sind. Aufgrund ihrer schrägen Ausrichtung kann durch Drehen der Düse, beispielsweise mit einem zuvor beschriebenen Aktuator, innerhalb ihrer Halteebene in der Muffelwandung die Richtung der ausgeblasenen heißen Luft verändert bzw. eingestellt werden.
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Während bei den vorherigen Darstellungen in den 1 bis 4 jeweils pro Düse bzw. pro zusätzlicher Düse ein eigener zusätzlicher Lüfter dargestellt ist, kann zur Einsparung von möglicherweise unnötigem Aufwand die Zahl dieser zusätzlichen Lüfter reduziert werden. Dies ist in 5 dargestellt, welche beispielsweise eine Draufsicht auf einen weiteren erfindungsgemäßen Backofen 311 darstellen kann. Dort sind an einer Muffel 312 mehrere zusätzliche Düsen 317a bis 317e vorgesehen, welche mittels eines einzigen Luftkanals 319 miteinander verbunden sind bzw. von einem einzigen zusätzlichen Lüfter 318 mit Luft zum Einblasen in die Muffel 312 versorgt werden. Dies könnte sogar der einzige Lüfter 15 aus 1 sein. Die einzelnen zusätzlichen Düsen 317a bis 317e sind dabei jeweils auf kritische bzw. reinigungsintensive Bereiche in der Muffel 312 ausgerichtet, was hier nicht im Detail dargestellt ist, aber leicht vorstellbar ist. Alternativ können sie teilweise oder alle steuerbar sein, beispielsweise gemäß der 3 und 4.
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Bei den Ausgestaltungen der 1 bis 4 mit jeweils einem zusätzlichen Lüfter pro zusätzlicher Düse ist ein vorgenannter Betrieb pro zusätzlicher Düse leicht steuerbar, nämlich indem der zusätzliche Lüfter arbeitet oder eben nicht. Des Weiteren ist hier natürlich insgesamt eine sehr hohe Lüfterleistung gegeben durch die Vielzahl der zusätzlichen Lüfter, abhängig noch von der Leistung jedes einzelnen Lüfters.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 ist dies anders, da eben nur ein einziger zusätzlicher Lüfter 318 vorgesehen ist. Entweder ist dieser ausreichend groß dimensioniert bzw. leistungsstark für eine ausreichende Einbringung von heißer Luft durch sämtliche zusätzliche Düsen 317a bis 317e. Alternativ können zumindest einige dieser zusätzlichen Düsen 317a bis 317e verschließbar sein, so dass heiße Luft nur durch manche von ihnen eingeblasen wird und somit ein jeweils stärkerer Heißluftstrahl erzielt wird. Dies ist in 6 in Vergrößerung dargestellt für die zusätzliche Düse 317b. Die zusätzliche Düse 317b ist an den umlaufenden Luftkanal 319 angeschlossen und weist ein angedeutetes oberes Leitblech 320 und ein unteres Leitblech 322 auf. Die dazwischen gebildete Öffnung kann von einem Schieber 324 verschlossen werden, der in 6 geöffnet bzw. nach unten gezogen dargestellt ist. Der Schieber 324 ist mit einer Kolbenstange 325 eines Aktuators 326 nach Art eines Linearantriebs verbunden. Vorteilhaft ist dieser Aktuator 326 ein Elektromagnet mit linear bewegbarer Kolbenstange 325 darin, wie sie der Fachmann ausreichend kennt. Andere Aktuatoren sind leicht vorstellbar, beispielsweise auch die der 3 und 4.
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Der Aktuator 326 kann den Schieber 324 in die gestrichelte Stellung bzw. ganz nach oben fahren, so dass die zusätzliche Düse 317b verschlossen ist und hier keine heiße Luft ausströmen kann. Alternative Möglichkeiten zum Verschließen der zusätzlichen Düse 317b wären mehrere nebeneinander angeordnete Lamellen, die um eine jeweils parallele Drehachse geschwenkt werden können, ähnlich den Leitblechen gemäß der 4. Werden sie maximal zueinander hingeschwenkt verschließen sie eine zusätzliche Düse. In einem Schwenkwinkel von 90° zu dieser geschlossenen Stellung strömt die Luft direkt in die Muffel ein. Mit derartigen Ausgestaltungen kann auch eine gewisse Steuerung der Richtung des Heißluftstroms erfolgen.
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Sind an allen zusätzlichen Düsen 317a bis 317e gemäß 5 Schieber entsprechend 6 oder andere Verschlussmittel vorgesehen, so kann der gesamte vom Lüfter 318 erzeugte Heißluftstrahl im Wechsel bzw. jeweils zu einem Zeitpunkt nur an einer dieser Düsen ausgebracht werden zur besonders intensiven Pyrolysebehandlung desjenigen Bereichs, auf den die jeweilige Düse ausgerichtet ist. Alternativ kann es natürlich auch eine beliebige Anzahl an Düsen sein.
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Für eine gezielte Beaufschlagung eines Bereichs innerhalb der Muffel mit Heißluft sind Aufheizzeiten ausreichend zu berücksichtigen, die beispielsweise eine oder zwei oder auch einige Minuten betragen können. Angesichts einer Gesamtdauer für einen Pyrolysebetrieb von einigen Stunden, beispielsweise 2 Stunden bis 4 Stunden, können auch bei einem vorbeschriebenen Wechsel die reinigungsintensiven Bereiche ausreichend häufig bzw. zusammengerechnet ausreichend lange gezielt mit heißer Luft beaufschlagt werden zur besseren pyrolytischen Reinigung. Des Weiteren kann diese sehr lange Pyrolysezeit aufgrund des erfindungsgemäßen gezielten Beaufschlagens verkürzt werden kann, da gerade diese schwer zu reinigenden Stellen diese langen Prozesszeiten verursachen bzw. vorgeben. So können sowohl Zeit als auch Energie gespart werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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