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Die Erfindung betrifft einen Backofen mit einem Backraum, einer Heizvorrichtung, einem Gebläse zum Fördern von in dem Backraum befindlicher Luft, einem Kamin, durch den die Luft aus dem Backraum in eine Umgebung ausströmen kann, und einer Frischluftöffnung, durch die Luft aus der Umgebung in den Backraum einströmen kann.
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Ein derartiger Backofen, insbesondere ein Stikkenofen, ist beispielsweise bekannt aus der Druckschrift
DE 199 20 583 A1 . Der Backofen weist als Heizvorrichtung einen oberhalb des Backraums angeordneten Wärmetauscher zum Erhitzen von Luft auf.
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Bei dem Ofen fördert ein Gebläse die Luft aus dem Backraum und transportiert diese zu dem Wärmetauscher. Der Backraum ist also auf der Saugseite des Gebläses angeordnet und der Wärmetauscher auf der Druckseite. Die durch den Wärmetauscher erhitzte Luft wird stromabwärts von dem Wärmetauscher in den Backraum gefördert. Von dort wird die Luft erneut durch das Gebläse angesaugt, so dass ein Strömungskreislauf gebildet ist. Durch die konvektive Bewegung der Luft wird die Wärme des Wärmetauschers in den Backraum transportiert und auf das darin befindliche Backgut übertragen, so dass das Backgut gebacken werden kann. Der beschriebene Backofen weist somit, wie Stikkenöfen im Allgemeinen, eine nicht-ruhende Backatmosphäre auf. Gemeinsam mit dem Wärmetauscher dienen das Gebläse und die dadurch erreichte Umwälzung der Luft als primäre Heizung.
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Während eines Backvorgangs ist es zumindest für einen zeitlich begrenzten Abschnitt des Backvorgangs regelmäßig erforderlich, dass Luft aus dem Backraum entweichen kann. Dies ist beispielsweise dann erforderlich, wenn während des Backens Feuchtigkeit aus dem in dem Backraum befindlichen Backgut (sogenannte Eigenschwaden) austritt. Wenn die im Ofen befindliche Luft wie zuvor beschrieben lediglich umgewälzt wird, kann durch den Austritt der Feuchtigkeit die Zusammensetzung der Ofenatomsphäre unerwünscht verändert werden. Eine zu hohe Feuchtigkeit kann beispielsweise zu einer negativen Beeinflussung einer Krustenbildung des im Backraum gebackenen Backguts führen.
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Um die Feuchtigkeit in der Ofenatmosphäre regulieren zu können, weist der in Druckschrift
DE 199 20 583 A1 offenbarte Backofen eine Leitvorrichtung zum Steuern der Luftströmung auf.
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Diese Leitvorrichtung zum Steuern der Luftströmung umfasst einen abdeckbaren ersten Kanal, einen abdeckbaren zweiten Kanal und eine Kombiklappenanordnung. Der erste Kanal ist auf der Druckseite des Gebläses am Wärmetauscher angeordnet und ist mit einem Kamin verbunden, so dass hierüber Luft aus dem Backraum in die Umgebung ausströmen kann. Der zweite Kanal führt von einer Frischluftöffnung in den Backraum. Hierüber kann frische Luft aus der Umgebung in den Backraum einströmen. Der erste und der zweite Kanal sind aneinander angrenzend angeordnet und durch die Kombiklappenanordnung, die zwei Teller und eine Welle umfasst, abdeckbar. Dabei kann ein erster Teller den ersten Kanal und ein zweiter Teller den zweiten Kanal abdecken. Mittels der Welle können die beiden Teller gemeinsam aktiv angehoben und abgesenkt werden, so dass die beiden Kanäle aktiv freigegeben und abgedeckt sein können.
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Während eines Backvorgangs befinden sich die beiden Teller regelmäßig in der Abdeckposition. In dieser Abdeckposition ist der zweite Teller verriegelbar, der erste Teller hingegen nicht. Wenn der Backraum befeuchtet wird, kann somit der nicht verriegelte erste Teller durch einen entstehenden Überdruck passiv angehoben werden, während der zweite Teller verriegelt ist. Der Überdruck kann so über den Kamin entweichen. Wenn die Ofenatmosphäre durch frische Luft ausgetauscht werden soll, beispielsweise wenn die Ofenatmosphäre eine hohe Feuchtigkeit aufweist (sogenanntes Entschwaden), können die beiden Teller aktiv über die Welle angehoben werden. Dann strömt frische Luft über die Frischluftöffnung, also den zweiten Kanal, in den Backraum ein und in dem Backraum befindliche Luft strömt über den ersten Kanal in die Umgebung ab.
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Eine Einstellung verschiedener Strömungswege ist mit dem aus dem Stand der Technik vorbekannten Backofen mit einem Gebläse und einer Leitvorrichtung zum Steuern der Luftströmung in dem Backofen, insbesondere zum Steuern der Entschwadung, begrenzt flexibel.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Backofen bereitzustellen, bei dem eine Strömung der Luft in dem Backofen aktiv und flexibel gesteuert werden kann, wobei die Leitvorrichtung zum Steuern der Luftströmung kostengünstig und technisch einfach realisiert ist. Insgesamt erzielt ein solcher Backofen eine Energieeinsparung bei Erreichen eines hochwertigen Backergebnisses.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass stromabwärts des Gebläses ein Luftkanal mit einer Mehrzahl von Strömungswegen angeordnet ist, von denen ein erster Strömungsweg zum Kamin und ein zweiter Strömungsweg zurück in den Backraum führt, und dass eine verstellbare Leitvorrichtung in dem Luftkanal angeordnet ist, welche die Luft aus dem Gebläse selektiv in mindestens einen der Strömungswege leitet.
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Das Gebläse kann beispielsweise so in dem Backofen angeordnet sein, dass ein auf der Saugseite des Gebläses angeordneter Zugang durchströmbar mit dem Backraum verbunden ist. Das Gebläse kann somit beispielsweise Luft aus dem Backraum ansaugen, wenn es in Betrieb ist. Der Luftkanal kann beispielsweise auf der Druckseite des Gebläses angeordnet sein, so dass Luft von dem Backraum über das Gebläse in den Luftkanal gefördert wird, wenn das Gebläse in Betrieb ist. Natürlich ist es auch möglich das Gebläse in dem Luftkanal selbst anzuordnen.
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Der Luftkanal kann ein im Wesentlichen geschlossenes Gebilde mit einem Hauptkanal, einer Mehrzahl von Sekundärkanälen, einer an dem Hauptkanal angeordneten Einströmöffnung und einer Mehrzahl von an den Sekundärkanälen in Strömungsrichtung weisenden Ausgängen sein. Von dem Hauptkanal ist dann die Mehrzahl von Sekundärkanälen abgeleitet, so dass die Mehrzahl von Sekundärkanälen die Mehrzahl von Strömungswegen des Luftkanals bildet. Insbesondere kann der Luftkanal mit den Sekundärkanälen als Blechkonstruktion an der Rückwand des Backofens ausgeführt sein.
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Der Luftkanal kann über einen Verbindungskanal, welcher beispielsweise zwischen dem Backraum und der Rückwand des Backofens angeordnet ist, durchströmbar mit dem Backraum verbunden sein. Der Verbindungskanal führt beispielsweise ausgehend von der Rückwand des Backraums stromabwärts zu der Einströmöffnung des Hauptkanals des Luftkanals. In dem Hauptkanal kann dann beispielsweise das Gebläse angeordnet sein. Durch die Einströmöffnung kann das Laufrad des Gebläses Luft über den Verbindungskanal aus dem Backraum ansaugen. Die Luft strömt dann radial von dem Laufrad des Gebläses in den Hauptkanal. Stromabwärts des Gebläses kann der Hauptkanal in die Mehrzahl von Strömungswegen, also in die Mehrzahl von Sekundärkanälen, aufgeteilt sein, wobei jeder Sekundärkanal einen eigenen Ausgang, beispielsweise zu einem Kamin oder zurück zu dem Backraum, aufweisen kann. Beispielsweise kann der Luftkanal in Form einer Y-förmigen Gabelung ausgebildet sein. Der untere Abschnitt der Y-förmigen Gabelung kann dann beispielsweise den Hauptkanal darstellen und die beiden oberen Abschnitte der Y-förmigen Gabelung die Mehrzahl von Sekundärkanälen. Natürlich kann der Luftkanal auch jede andere Form als die eines Y aufweisen, die für die Erfindung geeignet ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Backofen ist der Luftkanal so ausgebildet, dass ein erster Strömungsweg, also beispielsweise ein erster Sekundärkanal, zum Kamin und ein zweiter Strömungsweg, also beispielsweise ein zweiter Sekundärkanal, zurück in den Backraum führt. Zusätzlich kann der Luftkanal einen oder mehrere weitere Strömungswege, beispielsweise einen dritten und/oder einen vierten Strömungsweg (Sekundärkanal), aufweisen, so dass beispielsweise mehrere Strömungswege in den Backraum zurückführen können, um eine gleichmäßige Durchströmung aller Bereiche des Backraums sicher zu stellen.
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In dem Luftkanal ist eine verstellbare Leitvorrichtung angeordnet, welche die von dem Gebläse abgeblasene Luft selektiv in mindestens einen der Strömungswege leitet. Das heißt, die Luft, die durch den Hauptkanal des Luftkanals strömt, kann durch die Leitvorrichtung entweder in den ersten Strömungsweg (bspw. den ersten Sekundärkanal) des Luftkanals, oder in den zweiten Strömungsweg (bspw. den zweiten Sekundärkanal) geleitet werden. Wenn weitere Strömungswege vorgesehen sind, können auch diese über die Leitvorrichtung selektiv zu- oder abgeschaltet werden.
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Wenn die Luft von der verstellbaren Leitvorrichtung über einen Strömungsweg in den Kamin geleitet wird, kann frische Luft aus der Umgebung über die Frischluftöffnung in den Backraum einströmen. Für das Einströmen frischer Luft aus der Umgebung über die Frischluftöffnung in den Backraum kann die Frischluftöffnung von dem Luftkanal entkoppelt sein, das heißt, sie kann beispielsweise an einer anderen Stelle des Backofens angeordnet sein als der Luftkanal. Im einfachsten Fall kann die Frischluftöffnung eine einfache Öffnung in einer beliebigen Wandung des Backraums darstellen. Insbesondere kann die Frischluftöffnung eine Öffnung sein, die in die Oberseite des Backraums eingebracht ist und durch eine Deckwand des Backofens reicht. Die Frischluftöffnung kann jedoch auch über eine separate Verschlussvorrichtung steuerbar sein, also geöffnet und geschlossen werden. Beispielsweise kann die Verschlussvorrichtung eine Klappe oder ein Ein-Wege-Ventil sein. Die Klappe und/oder das Ein-Wege-Ventil können z.B. über eine Feder oder durch das Eigengewicht geschlossen gehalten werden und beispielsweise passiv derart öffnen, dass ein Druckausgleich in dem Backraum stattfindet, wenn in dem Ofen befindliche Luft über den Kamin ausströmt und ein Unterdruck entsteht. Weitere Ausführungsformen einer separaten Verschlussvorrichtung sind weiter unten beschrieben.
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Die in dem Luftkanal angeordnete Leitvorrichtung ist verstellbar ausgebildet, das heißt, eine Stellung der Leitvorrichtung ist manuell oder mit einem Aktor veränderbar. Durch die verstellbare Leitvorrichtung kann die Luft aus dem Hauptkanal selektiv zu mindestens einem der Strömungswege geleitet werden. Beispielsweise kann die Luftströmung in einer ersten Stellung der Leitvorrichtung in den ersten Strömungsweg des Luftkanals geleitet werden. In einer zweiten Stellung der Leitvorrichtung kann die Luftströmung beispielsweise in den zweiten Strömungsweg geleitet werden. In einer dritten Stellung der Leitvorrichtung kann die Luftströmung beispielsweise teilweise in den ersten Strömungsweg und teilweise in den zweiten Strömungsweg geleitet werden. Weitere Details zur Ausführung der verstellbaren Leitvorrichtung sind weiter unten beschrieben.
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Durch den beschriebenen Backofen kann die Führung von Luft in dem Backofen vorteilhaft beeinflusst werden. Insbesondere sind der Luftkanal und die verstellbare Leitvorrichtung besonders einfach konstruiert, so dass eine geringe Ausfallwahrscheinlichkeit des Backofens besteht und im Fall eines Defektes eine Reparatur einfach ist. Aufgrund des Luftkanals und der verstellbaren Leitvorrichtung kann zudem ein einziges Gebläse ausreichen, um eine Umwälzung der in dem Backofen befindlichen Luft und ein Entschwaden des Backraums vorzunehmen. Weiterhin vorteilhaft ist es, dass die Frischluftöffnung und der Luftkanal voneinander entkoppelt sind. Somit kann die im Ofen befindliche Luft umgewälzt werden, ohne dass Luft in den Ofen eintritt oder daraus austritt, und die Temperatur der Ofenatmosphäre bleibt im Wesentlichen konstant. Im Ergebnis kann hierdurch Energie während eines Backvorgangs eingespart werden. Es ist ebenfalls vorteilhaft, dass der beschriebene Ofen das teilweise Umwälzen der in dem Backofen befindlichen Luft und das teilweise Entschwaden des Backraums simultan ermöglicht, indem die Leitvorrichtung eine Mehrzahl der Strömungswege freigeben kann. Somit können lokale Ansammlungen von Schwaden (Schwadennester) in dem Backraum, insbesondere in den Ecken, schnell beseitigt und die Feuchtigkeit über den Kamin abgeführt werden. Hierdurch kann ein Entschwaden insgesamt sehr effektiv und schnell vorgenommen werden, so dass Energie während eines Backvorgangs eingespart werden kann. Es ist ebenfalls vorteilhaft, dass die verstellbare Leitvorrichtung flexibel verändert werden kann. Somit kann der Anteil der umgewälzten Luft und der Anteil der aus dem Kamin entweichenden Luft für unterschiedliche Backvorgänge mit jeweils unterschiedlichen Backanforderungen auf die jeweiligen Backanforderungen flexibel abgestimmt werden.
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In der Praxis kann der beschriebene Backofen als ein Backofen mit ruhender Ofenatmosphäre und einer Mehrzahl von in den Ofenraum hineinragenden Radiatoren sein. Backöfen mit ruhender Backatmosphäre weisen üblicherweise kein Gebläse auf, das dem Erhitzen des Backguts dient. Das Erhitzen von Backgut in einem Backofen mit ruhender Ofenatmosphäre kann beispielsweise über eine Mehrzahl von mit Thermoöl beheizbaren Radiatorplatten realisiert sein. Die Radiatorplatten können horizontal beabstandet in dem Backraum angeordnet sein. Backgut, das mit einem derartigen Backofen gebacken werden soll, kann insbesondere durch die Wärmestrahlung der Radiatorplatten in ruhender Ofenatmosphäre erhitzt werden. Häufig wird das Backgut auf über den Radiatorplatten befindliche Steinplatten aufgelegt, die zusätzlich durch Wärmeleitung das Backgut erhitzen. Die Radiatoren können beispielsweise individuell beheizbar sein, sodass derartige Backöfen eine Mehrzahl unterschiedlicher Heizzonen in dem Backraum ausbilden können.
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Da Backöfen mit ruhender Ofenatmosphäre regelmäßig kein Gebläse zum Erhitzen des Backguts benötigen, weisen sie regelmäßig auch keine Leitvorrichtung zum Steuern einer Luftströmung auf. Jedoch kann auch beim Backen von Backgut in einem Backofen mit ruhender Ofenatmosphäre zumindest für einen zeitlich begrenzten Abschnitt des Backvorgangs ein Fördern der in dem Backraum befindlichen Luft erforderlich sein, beispielsweise zum Zweck der Entschwadung. Durch das Anordnen der Leitvorrichtung zum Steuern der Luftströmung an einem Backofen mit ruhender Backatmosphäre ist ein besonders schonendes Backen des Backguts mit hoher Gleichmäßigkeit, mit geringen Ausbackverlusten und hoher Energieeffizienz möglich.
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In der Praxis ist ein gewerblicher Backofen in der Regel mit einem Dampferzeuger zum Erzeugen von Dampf, das heißt Schwaden, in dem Backraum ausgerüstet. Der Dampferzeuger kann im Backraum selbst angeordnet sein oder in einem vom Backraum separaten Schwadenapparat, von dem der Dampf über Dampfkanäle zum Backraum geleitet wird. Durch den Dampferzeuger kann die Luftfeuchtigkeit in dem Backraum gezielt erhöht werden. Insbesondere ist es hierfür ausschlaggebend, dass die Luftfeuchtigkeit in dem Backraum zu genau definierten Zeitabschnitten des Backvorgangs erhöht und wieder reduziert wird. Somit ist die definierte Steigerung der Luftfeuchtigkeit durch den Dampferzeuger für den Backerfolg ebenso wichtig wie die gezielte Entschwadung.
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In der Praxis kann die Leitvorrichtung so ausgebildet sein, dass eine der folgenden Stellungen der Leitvorrichtung eingenommen werden kann:
- a. der erste Strömungsweg zum Kamin ist geschlossen und der zweite Strömungsweg zurück in den Backraum ist geöffnet, so dass die Luft in dem Backraum umgewälzt werden kann;
- b. der erste Strömungsweg zum Kamin ist geöffnet und der zweite Strömungsweg zurück in den Backraum ist geschlossen, so dass die Luft aus dem Backraum über den Kamin abgeführt und frische Luft über die Frischluftöffnung in den Backraum gesaugt werden kann;
- c. der erste Strömungsweg zum Kamin und der zweite Strömungsweg zurück in den Backraum sind zumindest teilweise geöffnet, sodass die Luft in dem Backraum teilweise umgewälzt und teilweise ausgetauscht werden kann.
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Wenn die Leitvorrichtung in Stellung a. ist, kann die Luft beispielsweise durch das Gebläse aus dem Backraum angesaugt und in den Hauptkanal des Luftkanals befördert werden. Von dem Hauptkanal des Luftkanals kann die Luft in den zweiten Strömungsweg strömen. Am Ausgang des zweiten Strömungswegs kann die Luft erneut in den Backraum strömen. Dadurch kann die in dem Backraum befindliche Luft umgewälzt werden.
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Wenn die Leitvorrichtung in Stellung b. ist, kann die Luft beispielsweise durch das Gebläse aus dem Backraum angesaugt und in den Hauptkanal des Luftkanals befördert werden. Von dem Hauptkanal des Luftkanals kann die Luft in den ersten Strömungsweg strömen. Am Ausgang des ersten Strömungswegs kann die Luft in den Kamin strömen, über welchen die Luft in die Umgebung ausströmen kann. Über die Frischluftöffnung kann frische Luft aus der Umgebung in den Backraum einströmen. Wenn eine Verschlussvorrichtung an der Frischluftöffnung vorgesehen ist, muss diese in einer Offenstellung sein, welche die Frischluftöffnung zumindest teilweise freigibt.
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Wenn die Leitvorrichtung in Stellung c. ist, kann die Luft beispielsweise durch das Gebläse aus dem Backraum angesaugt und in den Hauptkanal des Luftkanals befördert werden. Von dem Hauptkanal des Luftkanals kann die Luft jeweils in Teilen in den ersten und in den zweiten Strömungsweg strömen. Die Aufteilung der Luftströmung kann in jedem beliebigen Anteil stattfinden. Beispielsweise können 90 % der Luftströmung in den ersten Kanal und 10 % der Luftströmung in den zweiten Kanal geleitet werden. Alternativ können beispielsweise 10% der Luftströmung in den ersten Kanal und 90 % der Luftströmung in den zweiten Kanal geleitet werden. Weiterhin alternativ können beispielsweise 50% der Luftströmung in den ersten Kanal und 50 % der Luftströmung in den zweiten Kanal geleitet werden. Wenn eine Verschlussvorrichtung an der Frischluftöffnung vorgesehen ist und diese in einer (zumindest teilweisen) Offenstellung ist, kann die in dem Backofen befindliche Luft teilweise über den zweiten Strömungsweg umgewälzt werden (analog zu Stellung a.) und teilweise über den ersten Strömungsweg durch frische Luft ausgetauscht werden (analog zu Stellung b.).
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In der Praxis kann die Leitvorrichtung als schwenkbare Leitklappe in dem Luftkanal ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Hauptkanal des Luftkanals stromabwärts in einen ersten und einen zweiten Sekundärkanal aufgeteilt sein, wobei der erste Sekundärkanal den ersten Strömungsweg und der zweite Sekundärkanal den zweiten Strömungsweg bildet, und die beiden Sekundärkanäle aneinander angrenzend angeordnet sind. Die schwenkbare Leitklappe kann dann beispielsweise an einer gemeinsamen Trennwand des ersten und des zweiten Sekundärkanals, die an den Hauptkanal angrenzt, angeordnet sein und in den Hauptkanal hineinragen. Die Leitklappe kann insbesondere über eine Schwenkwelle an der gemeinsamen Trennwand des ersten und des zweiten Sekundärkanals angeordnet sein, so dass die Leitklappe schwenkbar ist. Natürlich kann die Leitklappe auch an jeder anderen Stelle des Luftkanals angeordnet sein, die für die Erfindung geeignet ist. Beispielsweise kann die Leitklappe an dem Hauptkanal angeordnet sein.
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Die Leitvorrichtung als Leitklappe zu realisieren ist technisch besonders einfach und kostengünstig. Hierfür sind nur wenige technische Mittel erforderlich, so dass eine Ausfallwahrscheinlichkeit der Leitvorrichtung gering ist. Dies ist insbesondere aufgrund der aggressiven Eigenschaften der hindurchströmenden Luft (erhöhte Temperaturen und teilweise erhöhte Feuchtigkeit) wichtig.
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Die Leitvorrichtung kann manuell oder elektrisch verstellbar sein, so dass eine mittels der Leitvorrichtung geleitete Luftströmung definiert auf die Mehrzahl von Strömungswegen aufgeteilt werden kann. Ein manuelles Verstellen kann beispielsweise realisiert sein, indem die Leitvorrichtung als schwenkbare Leitklappe ausgebildet ist und über ein manuelles Betätigungselement, z.B. einen Hebel, die in den Hauptkanal hineinragende Leitklappe an vordefinierten Positionen im Hauptkanal arretierbar ist.
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In der Praxis ist es insbesondere bei elektronisch geregelten Backöfen vorteilhaft, wenn die Leitvorrichtung über einen elektrisch angetriebenen Aktor verstellbar ist. Hierfür kann der Aktor, der die Leitvorrichtung verstellen kann, ein erster Aktor sein. Der erste Aktor kann beispielsweise ein Schrittmotor, ein elektrischer Linearantrieb oder auch ein Hydraulikzylinder sein. Er kann außerhalb des Luftkanals und insbesondere außen am Gehäuse des Backofens in der Nähe der Leitvorrichtung angeordnet sein, um vor einer direkten Einwirkung der Luftströmung geschützt zu sein. Der erste Aktor kann die Leitvorrichtung dann entsprechend einer vordefinierten Einstellung einstellen. Wenn beispielsweise die Leitvorrichtung als schwenkbare Leitklappe und der erste Aktor als ein erster Linearantrieb ausgebildet sind, kann der erste Linearantrieb mit der Leitklappe über ein Gestänge verbunden sein und durch Drücken oder Ziehen den Anstellwinkel der Leitklappe gegenüber der daran entlang strömenden Luft verstellen. Wenn der erste Linearantrieb für das Verstellen der Leitklappe verwendet wird, kann dieser gleichermaßen zum Arretieren der Leitklappe verwendet werden. Im Allgemeinen hat das Verstellen der Leitvorrichtung mit einem elektrischen Aktor den Vorteil, dass die Leitvorrichtung stufenlos einstellbar und arretierbar sein kann. Ferner kann ein elektrisch angetriebener Aktor mittels der Backofensteuerung gesteuert werden, so dass die Stellung der Leitvorrichtung auf den Backvorgang abgestimmt werden kann.
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In der Praxis kann ein Gebläse verwendet werden, das die Luft aus dem Backraum in axialer Richtung ansaugt und in radialer Richtung abbläst. Derartige Radialventilatoren erzielen bei geringem Bauraum große Druckerhöhungen. Dadurch kann der beschriebene Backofen platzsparend konstruiert sein.
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In der Praxis kann der zweite Strömungsweg, der die Luft zurück in den Backraum führt, stromabwärts aufgeweitet sein. Das bedeutet, die Querschnittsfläche des zweiten Strömungswegs nimmt stromabwärts zumindest in einem Abschnitt des zweiten Strömungswegs zu. Insbesondere kann ein Abschnitt des zweiten Strömungswegs, der in Strömungsrichtung an den Backraum angrenzt, stromabwärts aufgeweitet sein. Dadurch nimmt der Druck der Luftströmung in dem aufgeweiteten Abschnitt des zweiten Strömungswegs stromabwärts ab und die Strömungsgeschwindigkeit der Luft zum Backraum hin ist reduziert. Zusätzlich kann somit die Luft über eine große Durchtrittsfläche in den Backraum geleitet werden. Wenn beispielsweise ein Umwälzen der Ofenatmosphäre mit vollständig oder teilweise geschlossenem ersten Strömungsweg erfolgt, kann die Ofenatmosphäre somit möglichst ruhig bleiben, während die umgewälzte Luft dem Backraum möglichst homogen zugeführt werden kann. Auf diese Weise wird bei einem Etagenofen mit Radiatoren, bei dem grundsätzlich eine ruhende Backatmosphäre angestrebt wird, durch die Luftzirkulation eine verbesserte Wärmeübertragung erreicht, ohne lokale Überhitzungen durch zu hohe Strömungsgeschwindigkeiten zu riskieren.
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Weiterhin können Leitbleche in dem aufgeweiteten Abschnitt des zweiten Strömungswegs angeordnet sein, um die Strömung der umgewälzten Luft zu homogenisieren.
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In der Praxis kann das Gebläse und/oder der Luftkanal an einer Rückwand des Backofens angeordnet sein, das heißt, an der von der Ofentür abgewandten Seite.
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Wenn das Gebläse und/oder der Luftkanal an der Rückwand des Backofens angeordnet sind, hat sich in der Praxis ferner geeignet gezeigt, Kanäle in linken und rechten Seitenwänden des Backofens anzuordnen, durch welche die von dem Gebläse abgeblasene Luft auf die Vorderseite des Backofens leitbar ist und von wo sie dem Backraum erneut zugeführt werden kann. Dafür können die linken und rechten Seitenwände des Backofens doppelwandig ausgebildet und Kanäle in der doppelwandigen Wand angeordnet sein. Diese Kanäle können Abschnitte des zweiten Strömungswegs darstellen.
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Beispielsweise kann der zweite Strömungsweg an der Rückwand des Backofens stromabwärts der Leitvorrichtung in zwei Abzweigungen (beispielsweise eine linke und eine rechte Abzweigung) aufgeteilt sein und diese beiden Abzweigungen können als Kanäle in den linken und rechten Seitenwänden des Backofens um den Backofen herum zu der Vorderseite des Backofens geführt sein. Die in den linken und rechten Seitenwänden angeordneten Kanäle können insbesondere in Strömungsrichtung vertikal so aufgeweitet sein, dass die umgewälzte, zum Backraum zurückströmende Luft über die gesamte Höhe des Backraums in den Backraum geleitet wird. Diese Ausführung des Backofens ermöglicht einen großen Zuströmquerschnitt für die in den Backraum zurückgeführte Luft bei geringem Bauraum.
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Wie vorstehend erläutert, kann der Frischluftöffnung eine separate Verschlussvorrichtung zugeordnet sein. In der Praxis kann diese Verschlussvorrichtung elektrisch steuerbar sein. Die Verschlussvorrichtung kann dafür beispielsweise eine verschiebbare Abdeckplatte sowie einen zweiten elektrischen Aktor umfassen. Der zweite Aktor kann wie auch der erste Aktor beispielsweise ein Schrittmotor, ein Linearantrieb oder auch ein Hydraulikzylinder sein. Die Abdeckplatte kann insbesondere in einem Steuerkasten angeordnet sein, der die Frischluftöffnung durchströmbar direkt oder indirekt mit der Umgebung verbindet. Der Steuerkasten ist beispielsweise oberhalb der Frischluftöffnung angeordnet. Die Abdeckplatte kann durch den zweiten Linearantrieb so in dem Steuerkasten bewegt werden, dass ein Strömungsquerschnitt in dem Steuerkasten, durch den Frischluft aus der Umgebung zu der Frischluftöffnung strömt, entweder vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet ist. Es sind auch Stellungen der Abdeckplatte möglich, in denen der Strömungsquerschnitt teilweise geöffnet ist.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Backofen in einer Ansicht von schräg hinten.
- 2 zeigt eine Detaildarstellung eines oberen, hinteren Bereichs des Backofens aus 1 in einer Ansicht auf die vertikale Schnittebene II.
- 3 zeigt eine Detaildarstellung eines mittleren Bereichs des Backofens aus 1 in einer Ansicht auf die horizontale Schnittebene III.
- 4 zeigt den Backofen aus 1 in einer Ansicht von schräg hinten ohne ein Seitenblech.
- 5 zeigt den Backofen aus 1 in einer weiteren Ausführungsform in einer Ansicht von schräg vorne.
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Der in 1 dargestellte Backofen 1 weist eine Rückwand 2, eine rechte Seitenwand 3 und eine linke Seitenwand 4 auf. An einer Vorderseite ist eine Ofentür 5 angeordnet. Dabei gelten die Seitenangaben „links“ und „rechts“ für einen vor dem Ofen stehenden Betrachter, der auf die Ofentür 5 blickt. Über die Ofentür 5 ist der Backraum 6 zugängig und kann mit zu backendem Backgut beschickt werden. An der Rückwand 2 weist der Backofen 1 einen durch eine Blechkonstruktion gebildeten Luftkanal 7 auf. An dem Luftkanal 7 ist ein Motor 8 angeordnet, welcher über eine Welle mit einem in dem Luftkanal 7 angeordneten Laufrad eines Gebläses 9 (in 1 nicht dargestellt) verbunden ist. Ein erster Linearantrieb 10 bildet einen ersten Aktor und dient bei dem dargestellten Backofen 1 dem Verändern der Stellung einer als Leitklappe ausgebildeten Leitvorrichtung 11 (in 1 nicht dargestellt). Zu diesem Zweck ist der erste Linearantrieb 10 mit der Leitklappe 11 über ein Gestänge 12 mechanisch verbunden. Der erste Linearantrieb 10 ist ferner außerhalb des Luftkanals 7 angeordnet und an der Rückwand 2 des Backofens 1 befestigt, so dass der erste Linearantrieb 10 vor einer Einwirkung von in dem Luftkanal 7 strömender Luft geschützt ist und eine Kraft auf die Leitklappe 11 ausüben kann. In 1 ist zusätzlich ein Ausgang 13 des Luftkanals 7 zu einem Kamin zu erkennen.
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In 2 ist der obere, hintere Bereich des Backofens 1 aus 1 als Schnittdarstellung im Detail dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der beschriebene Backofen 1 Radiatoren 14 im Backraum 6 aufweist, die beispielsweise mit Thermoöl beheizbar sind und eine Heizvorrichtung bilden. Die Radiatoren 14 sind vertikal beabstandet in dem Backraum 6 verteilt und können individuell beheizt werden, so dass eine Mehrzahl von Heizzonen in dem Backraum 6 erzeugt werden kann. Ein derartiger Radiatoren-Backofen 1, auch Wagenbackofen genannt, weist üblicherweise kein Gebläse zum Heizen des Backraums 6 auf und wird mit ruhender Atmosphäre betrieben.
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Eine Rückwand 15 des Backraums 6 wird durch ein Blech gebildet, in das durchströmbare Löcher 16 eingebracht sind. Über diese Löcher 16 kann Luft, die sich in dem Backraum 6 befindet, aus den jeweiligen Heizzonen des Backraums 6 in einen hinter dem Backraum 6 angeordneten Verbindungskanal 17 strömen. Der Verbindungskanal 17 erstreckt sich über die gesamte Höhe des Backraums 6, so dass sich die Luft aus den jeweiligen Heizzonen darin vermischen und gemeinsam zu dem Luftkanal 7 strömen kann.
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In 2 ist zu erkennen, dass der Luftkanal 7 als eine im Wesentlichen geschlossene, quaderförmige Blechkonstruktion an der Rückwand 2 des Backofens 1 angeordnet ist. Insbesondere grenzt der Luftkanal 7 an den Verbindungskanal 17 an. Der Luftkanal 7 ist in einen Hauptkanal 18 und zwei Sekundärkanäle 19 und 20 unterteilt. Der Hauptkanal 18 bildet einen ersten Abschnitt des Luftkanals 7 in Strömungsrichtung, in den Luft aus dem Verbindungskanal 17 einströmen kann. Die Sekundärkanäle 19 und 20 sind stromabwärts und durchströmbar an den Hauptkanal 18 angeschlossen. Sie sind in dem Luftkanal 7 gebildet, indem der Luftkanal 7 durch ein Trennblech 21 in zwei nebeneinander liegende Bereiche aufgeteilt ist, die sich in Strömungsrichtung der Luft an den Hauptkanal 18 anschließen. Der erste Sekundärkanal 19 bildet den ersten Strömungsweg und führt zu einem Kamin. In Strömungsrichtung weist der erste Sekundärkanal 19 den Ausgang 13 auf, an welchen der Kamin angeschlossen sein kann. Der zweite Sekundärkanal 20 bildet den zweiten Strömungsweg und führt zurück zu dem Backraum 6. Damit Luft möglichst gleichmäßig verteilt über den zweiten Sekundärkanal 20 zurück in den Backraum 6 gefördert werden kann, ist der zweite Sekundärkanal 20 stromabwärts weiter aufgeteilt. Hierfür ist einen Luftverteiler 22 in dem zweiten Sekundärkanal 20 angeordnet. Der Luftverteiler 22 ist durch zwei schräg zueinander angeordnete Bleche gebildet, die jeweils von der Mitte der Rückwand 2 des Backofens 1 zu einer oberen, äußeren Ecke der Rückwand 2 des Backofens 1 orientiert sind. Dadurch kann die Luft in dem zweiten Sekundärkanal 20 weiter aufgeteilt werden. Stromabwärts des Luftverteilers 22 führt der zweite Sekundärkanal 20 um den Backofen 1 herum zu dessen Vorderseite 5 und mündet dort wieder in den Backraum 6. Der zweite Sekundärkanal 20 weist somit Abschnitte auf, die über die quaderförmige Blechkonstruktion des Luftkanals 7 hinaus gehen. Weitere Details zu dem zweiten Sekundärkanal 20 sind weiter unten in Zusammenhang mit 4 beschrieben.
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Wie vorstehend erwähnt, grenzt der Luftkanal 7 an den Verbindungskanal 17 an. Die Blechwand zwischen dem Verbindungskanal 17 und dem Luftkanal 7 ist im Bereich einer Einströmöffnung 23 unterbrochen. Wenn das Gebläse in Betrieb ist, kann Luft von dem Verbindungskanal 17 über die Einströmöffnung 23 durch das Laufrad des Gebläses 9 in den Luftkanal 7 gesaugt werden. Die Einströmöffnung 23 ist als runde Öffnung mit gebogenen Seitenblechen so ausgeführt, dass möglichst kein abruptes Umlenken der Luft beim Eintreten von dem Verbindungskanal 17 in den Luftkanal 7 stattfindet. Das ermöglicht ein möglichst ruhiges Eintreten der Luft in den Luftkanal 7 ohne Turbolenzen und/oder (lokale) Druckverluste. Bei dem in den Figuren dargestellten Backofen 1 ist direkt hinter der Einströmöffnung 23 das Laufrad des Gebläses 9 im Wesentlichen deckungsgleich mit der Einströmöffnung 23 in dem Hauptkanal 18 angeordnet. Das Laufrad des Gebläses 9 ist so ausgeführt, dass es Luft in axialer Richtung ansaugen und diese in radialer Richtung abblasen kann. Hierfür ist das Laufrad des Gebläses 9 über eine Welle mit dem Motor 8 des Gebläses verbunden. Die Durchtrittsöffnung für die Welle in den Luftkanal ist abgedichtet. Die vom Laufrad des Gebläses 9 radial abgeblasene Luft strömt nach oben in Richtung der Sekundärkanäle 19 und 20.
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An dem Übergang des Hauptkanals 18 zu den Sekundärkanälen 19 und 20 ist die Leitvorrichtung als Leitklappe 11 ausgebildet. Insbesondere ist die Leitklappe 11 an einer Schwenkwelle 24 befestigt, die so an der Blechkonstruktion des Luftkanals 7 gelagert ist, dass die Leitklappe 11 mit der Seite, an der die Schwenkwelle 24 angeordnet ist, an dem Trennblech 21 angrenzt. Somit ragt die Leitklappe 11 nach unten in den Hauptkanal 18 hinein und ist relativ zur Strömungsrichtung der Luft in dem Luftkanal 7 um die Schwenkwelle 24 schwenkbar. Zusätzlich sind im Hauptkanal 18 zwei Rahmen 25, 26 angeordnet. Ein erster Rahmen 25 ist an dem ersten Sekundärkanal 19 angrenzend schräg zur Strömungsrichtung der Luft ausgerichtet. Ein zweiter Rahmen 26 ist an dem zweiten Sekundärkanal angrenzend schräg zur Strömungsrichtung der Luft ausgerichtet. Wenn die Leitklappe 11 vollständig in eine Richtung ausgelenkt ist, liegt diese bündig auf einem der beiden Rahmen 25 oder 26 auf, so dass bei gegen den jeweiligen Rahmen 25 oder 26 anliegender Leitklappe 11 keine Luft seitlich der Leitklappe 11 in den Sekundärkanal 19 oder 20 vorbeiströmen kann. In der in 2 dargestellten Stellung der Leitklappe 11 verschließt die Leitklappe 11 den ersten Sekundärkanal 19 (das heißt sie verschließt den ersten Strömungsweg zum Kamin), indem sie bündig auf dem Rahmen 25 aufliegt, der unter dem ersten Sekundärkanal 19 angeordnet ist. Der zweite Sekundärkanal 20 (das heißt der Strömungsweg zu dem Backraum 6) ist in diesem Fall freigegeben. Wenn Luft durch das Gebläse 9 in den Luftkanal 7 gefördert wird, strömt diese bei der in 2 dargestellten Auslenkung der Leitklappe 11 vollständig über den zweiten Sekundärkanal 20 zurück in den Backraum 6.
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In 3 ist eine Detaildarstellung eines mittleren Bereichs des Backofens 1 in einer Schnittansicht gezeigt. In der Figur ist eine Vorrichtung zum Verstellen der Stellung der Leitklappe 11 zu erkennen. Die mit der Leitklappe 11 verbundene Schwenkwelle 24 ragt durch eine kleine Öffnung in der Blechkonstruktion des Luftkanals 7 drehbar aus dem Luftkanal 7 hinaus in die Umgebung. Dort ist die Schwenkwelle 24 so mit dem Gestänge 12 verbunden, dass die Schwenkwelle durch den ersten Linearantrieb 10 über das Gestänge 12 um einen Winkelbereich von etwa 90° schwenkbar ist. In der ersten Endstellung der Schwenkwelle 24 liegt die Leitklappe 11 am ersten Rahmen 25 an und verschließt den ersten Sekundärkanal 19. In der zweiten Endstellung der Schwenkwelle 24 liegt die Leitklappe 11 am zweiten Rahmen 26 an und verschließt den zweiten Sekundärkanal 20. In den Stellungen zwischen der ersten und der zweiten Endstellung sind beide Sekundärkanäle um ein gewisses Maß geöffnet. Der erste Linearantrieb 10 ist auf einer Halterung 27 befestigt, welche an der Außenseite des Luftkanals 7 angeordnet ist. Durch die vorstehend beschriebene Vorrichtung mit dem ersten Linearantrieb 10, der Halterung 27 und dem Gestänge 12 ist die Leitklappe 11 stufenlos steuerbar und arretierbar. Die Vorrichtung ist insbesondere vorteilhaft, weil der temperaturempfindliche erste Linearantrieb 10 einen geeigneten Abstand zu dem Luftkanal 7 aufweisen kann. Der Antrieb wird somit nicht durch die von dem Luftkanal 7 abstrahlende Wärme beeinflusst.
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Der erste Linearantrieb 10 kann zusätzlich mit einer digitalen Backofensteuerung (nicht dargestellt) verbunden sein, die auch die übrigen Parameter des Backvorgangs steuert. Somit sind die Auslenkung der Leitklappe 11 und die übrigen Parameter des Backvorgangs aufeinander abstimmbar.
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In 4 ist der beschriebene Backofen mit entferntem rechten Seitenblech dargestellt. Es ist zu erkennen, dass die rechte Seitenwand 3 doppelwandig aus zwei parallelen, beabstandeten Blechen gebildet ist. Die linke Seitenwand 4 ist analog hierzu geformt, wie aus 3 hervorgeht. Der Zwischenraum zwischen den Blechen der rechten Seitenwand 3 und der Zwischenraum zwischen den Blechen der linken Seitenwand 4 bilden eine Fortsetzung des durch den Luftverteiler 22 aufgeteilten zweiten Sekundärkanals 20 (also des zweiten Strömungswegs) in Strömungsrichtung der Luft. Die Zwischenräume bilden somit Kanäle und sind Teil des zweiten Sekundärkanals 20. Wenn die in dem Backofen 1 befindliche Luft umgewälzt werden soll, wird diese von dem Laufrad des Gebläses 9 in den Hauptkanal 18 gefördert und von der Leitklappe 11 in den zweiten Sekundärkanal 20 geleitet werden. An dem Luftverteiler 22 wird die Luft gleichmäßig in eine rechte und eine linke Seite aufgeteilt. Über eine rechte Umlenkung 28 wird die Luft dann stromabwärts in den Zwischenraum zwischen den Blechen der rechten Seitenwand 3, sowie über eine linke Umlenkung in den Zwischenraum zwischen den Blechen der linken Seitenwand 4 geführt. Die rechte Umlenkung 28 ist in dem dargestellten Backofen 1 als einfache Blechkonstruktion gebildet, die die Luft innerhalb eines Kanalabschnittes des zweiten Sekundärkanals 20 um den Backraum 6 herum umlenkt. Die linke Umlenkung ist analog hierzu gebildet.
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Die Fortsetzungen des zweiten Sekundärkanals 20 in den rechten und linken Seitenwänden 3 und 4 sind bei dem beschriebenen Backofen 1 stromabwärts aufgeweitet. Von der Rückwand 2 des Backofens 1 hin zu dessen Vorderseite 5 nimmt die Querschnittsfläche dieser Abschnitte des zweiten Sekundärkanals 20 in vertikaler Richtung zu. Wenn Luft durch diese Abschnitte strömt, nimmt die Strömungsgeschwindigkeit in Strömungsrichtung somit ab. An den Ausgängen des zweiten Sekundärkanals 20, die der Vorderseite des Backofens 1 zugewandt sind, kann die Luft mit geringer Geschwindigkeit in den Backraum 6 strömen.
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In den rechten und linken Seitenwänden 3 und 4 sind zusätzlich Leitbleche 29 angeordnet, wodurch eine Luftströmung gleichmäßig innerhalb der rechten und linken Seitenwände 3 und 4 verteilt werden kann. Die Leitbleche erstrecken sich über die gesamte Breite der Zwischenräume zwischen den Blechen der rechten und linken Seitenwände 3 und 4. Die Abstände zwischen den Leitblechen nehmen in Strömungsrichtung zu, das heißt, die Leitbleche sind schräg zu einander angeordnet.
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In 1 ist zu erkennen, dass der Backofen 1 eine Deckwand 30 aufweist. In einem vorderen rechten Bereich der Deckwand 30 ist eine Frischluftöffnung 31 vorgesehen, über die Frischluft aus der Umgebung in den Backraum 6 einströmen kann. 5 zeigt, dass die Frischluftöffnung 31 durch einen Flansch 32 abgedeckt ist, an den sich ein vertikales Einströmrohr 33 anschließt. An das Einströmrohr 33 grenzt stromaufwärts ein Steuerkasten 34, an den weiter stromaufwärts ein Ansaugstutzen 35 angeschlossen ist. Die Frischluftöffnung 31, der Flansch 32, das Einströmrohr 33, der Steuerkasten 34 und der Ansaugstutzen 35 sind durchströmbar verbunden, so dass Frischluft aus der Umgebung in die Frischluftöffnung 31 und den Backraum 6 strömen kann. In dem Steuerkasten 34 ist eine Verschlussvorrichtung 36 angeordnet. Mit der Verschlussvorrichtung 36 kann ein für das Hindurchströmen der Frischluft verfügbarer Strömungsquerschnitt 37 des Einströmrohrs 33 gesteuert werden.
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Zum Steuern des Strömungsquerschnitts 37 umfasst die Verschlussvorrichtung 36 eine Abdeckplatte 38 und einen zweiten Linearantrieb 39, der einen zweiten Aktor bildet. Der zweite Linearantrieb 39 ist elektrisch steuerbar. Er ist außen an dem Steuerkasten 34 angeordnet und ist mechanisch mit der Abdeckplatte 38 verbunden. Die Abdeckplatte 38 kann somit derart durch den zweiten Linearabtrieb 39 in dem Steuerkasten 34 gegenüber dem Einströmrohr 33 verschoben werden, dass der Strömungsquerschnitt 37 für die Frischluft abgedeckt oder (teilweise) freigegeben ist.
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Der Steuerkasten 34 ist durch das Einströmrohr 33 beabstandet zu der Deckwand 30 des Backofens 1 angeordnet, damit der zweite Linearantrieb 39 neben der Abdeckplatte 38 angeordnet sein kann, ohne dass der zweite Linearantrieb 39 einer zu großen Wärmelast durch den Backofen 1 ausgesetzt ist. Indem der zweite Linearantrieb 39 außerhalb des Steuerkastens 34 angebracht ist, kann dieser einfach ausgetauscht werden, wenn er nicht korrekt funktioniert.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Backofen
- 2
- Rückwand des Backofens
- 3
- rechte Seitenwand des Backofens
- 4
- linke Seitenwand des Backofens
- 5
- Ofentür
- 6
- Backraum
- 7
- Luftkanal
- 8
- Motor
- 9
- Laufrad eines Gebläses
- 10
- erster Linearantrieb, erster Aktor
- 11
- Leitvorrichtung, Leitklappe
- 12
- Gestänge
- 13
- Kamin, Ausgang zu einem Kamin
- 14
- Radiatoren, Heizvorrichtung
- 15
- Rückwand des Backraums
- 16
- Löcher
- 17
- Verbindungskanal
- 18
- Hauptkanal
- 19
- erster Sekundärkanal, erster Strömungsweg
- 20
- zweiter Sekundärkanal, zweiter Strömungsweg
- 21
- Trennblech
- 22
- Luftverteiler
- 23
- Einströmöffnung
- 24
- Schwenkwelle
- 25
- erster Rahmen
- 26
- zweiter Rahmen
- 27
- Halterung
- 28
- Umlenkung
- 29
- Leitbleche
- 30
- Deckwand
- 31
- Frischluftöffnung
- 32
- Flansch
- 33
- Einströmrohr
- 34
- Steuerkasten
- 35
- Ansaugstutzen
- 36
- Verschlussvorrichtung
- 37
- Strömungsquerschnitt
- 38
- Abdeckplatte
- 39
- zweiter Linearantrieb, zweiter Aktor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19920583 A1 [0002, 0005]
