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Verfahren und Vorrichtung zur selbsttätigen Reinigung der Innenflächen
von Back- und Bratöfen von Kocheinrichtungen, insbesondere Elektroherden Die Reinigung
eines Back- und Bratofens ist für die Bedienungsperson eine mühsame und zeitraubende
Arbeit. Beim Backen und Braten bilden vor allem Fette durch Verdampfen oder Verspritzen
leicht Ablagerungen auf den Innenflächen des Ofens, zu deren Entfernung Reinigungslösungen,
z. B. starke Alkalien, nötig sind, so daß die Arbeit häufig mit Gummihandschuhen
durchgeführt werden muß.
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Es wurde daher schon nach Mitteln gesucht, die Reinigung auf weniger
mühsame Weise vorzunehmen. So stellt sich die USA.-Patentschrift 2 224 945 die Aufgabe,
die an den Innenflächen eines elektrischen Kochgeräts beim Kochen oder Braten angesetzten
Speisereste mittels Wärmestrahlen abzubrennen und zu veraschen. Zur Lösung dieses
Problems soll der Innenraum des Geräts mit Haushaltsstrom auf sehr viel höhere Temperaturen
gebracht werden, als sie bisher für das Backen und Rösten üblich waren. Diese hohen
Temperaturen von beispielsweise 815 bis 927° C sollen dann eine Reinigung der Innenflächen
des Geräts ermöglichen. Zur Durchführung der Reinigung soll die Haube des Geräts
nach Entnahme der Speisen wieder geschlossen und durch Erhitzen unter den genannten
Bedingungen in der kurzen Behandlungsdauer von etwa 10 bis 20 Minuten von den anhaftenden
Speiseresten befreit werden. Die in der genannten USA.-Patentschrift als erforderlich
angesehenen Temperaturen sind jedoch so hoch, daß sie zu Materialschäden an dem
Gerät führen. Das gilt insbesondere für das für die innere Verkleidung des Kochgeräts
empfohlene Aluminium, dessen Schmelzpunkt bereits bei 659° C liegt. Aber auch Stahl
wäre bei den Temperaturen von 815 bis 927° C unbrauchbar, weil er verzundern würde.
Außerdem muß die erforderliche Strahlungsintensität für die vorgesehene kurze Einwirkungsdauer
von 10 bis 20 Minuten so groß gewählt werden, daß keine zufriedenstellende Reinigung
des Ofeninnenraumes erreichbar ist. Aus den Speiserückständen, insbesondere den
Fetten, bilden sich nämlich Substanzen, die als lackähnliche überzüge auf der Oberfläche
des Innenraumes zurückbleiben und nur durch mechanische Behandlung entfernt werden
können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren
zur selbsttätigen Reinigung der Innenflächen von Back- und Bratöfen von Kocheinrichtungen,
insbesondere Elektroherden, von Speiserückständen durch Erhitzen des Ofenraumes
mittels Heizquellen auf eine wesentlich über der üblichen Back- und Brattemperatur
liegende Temperatur, bei der sich die Speisereste pyrolytisch zersetzen, derart
weiterzuentwickeln und auszugestalten, daß ohne Vergrößerung des Aufwandes eine
Materialschädigung nicht mehr eintreten kann und die vorgenannten Lackbildung vermieden
ist. Nachdem festgestellt wurde, daß für die selbsttätige Reinigung der Innenflächen
eines Back- und Bratofens zwar Temperaturen nötig sind, die über den üblichen Back-
und Brattemperaturen von maximal 300° C liegen, jedoch keineswegs die Höhe erreichen,
die bisher als erforderlich angesehen wurde, wurde die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß als Zersetzungstemperatur ein Temperaturbereich von 400 bis
510° C gewählt wird und daß diese Temperaturen mit geringerer Geschwindigkeit erreicht
werden, als dies für das Erreichen der durchschnittlichen Back-und Brattemperatur
üblich ist.
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Bei dieser Art der selbsttätigen Reinigung eines Haushaltback- und
-bratofens wird die Temperatur des Ofens nicht in den Bereich der Schmelz- bzw.
Verzundungstemperatur der Ofenteile gesteigert und diese mäßig erhöhte Temperatur
im Ofenraum über einen zum Verbrennen der Nahrungsmittelrückstände ausreichenden
Zeitraum aufrechterhalten. Die physikalisch-chemischen Vorgänge sind hierbei etwa
folgende: Die Reinigungsreaktion ist exotherm, d. h., es wird Wärme frei, und daher
muß, um die Gefahr einer Entzüngung zu vermeiden, die Reaktionsgeschwindigkeit gesteuert
werden. Die Temperatursteigerung
im Ofen soll so langsam erfolgen,
daß alle Nahrungsmittelreste vollständig ausgebrannt werden.
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Die langsame Erwärmung ist nämlich zum Ausbrenne von Fetten wichtig,
da viele Fette bei raschem Erhitzen, wie erwähnt, in lackartige Rückstände übergehen,
die fest an den Ofenwänden anhaften. Bei der allmählichen Erhitzung auf die Zersetzungstemperatur
von 400 bis 510° C kommt es hingegen zu einer fraktionierten Destillation der Verunreinigungen,
bei der die flüchtigeren Bestandteile auch zuerst entfernt werden und daher nicht
mehr an Folgereaktionen, insbesondere Polymerisationen, teilnehmen können. Die oberflächliche
Ausbildung eines Lackes durch Polymerisation erschwert die Verdampfung und Zersetzung,der
darunter befindlichen Ablagerungen, so-daß diese auch in höhermolekulare Verunreinigungen
umgewandelt werden.
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Bei der gemäß der Erfindung angewendeten niedrigen Erwärmungsgeschwindigkeit
auf die Temperatur der pyrolytischen Zersetzung werden die reaktionsfähigen Bestandteile
der Ablagerungen verdampft, bevor sie Sekundärreaktionen auf den Innenflächen des
Ofens eingehen können, und bei der geringen Rauchentwicklung kann der gebildete
Rauch von einem Rauchabscheider mäßiger Kapazität aufgenommen werden. Insgesamt
kommt man daher bei langsamer Erwärmung auf die Reinigungstemperatur mit weniger
Energie und verhältnismäßig niedrigeren Temperaturen aus.
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Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung weist Wände auf, die einen
Ofen mit einer vorderen, in der Regel durch eine Tür verschlossene Öffnung bilden.
Bei dieser Ausführungsform ist der Ofen elektrisch beheizt. Es sind jedoch selbstverständlich
gewisse Merkmale der Erfindung ebenso gut bei mit Gasbrennern ausgerüsteten Öfen
anwendbar. Wie üblich ist die metallische Ofenkammer oder Auskleidung von einem
äußeren Metallgehäuse umschlossen, gegen das sie durch ein entsprechendes Wärmedämmaterial
wärmeisoliert ist. Die Isolierschicht um -die einzelnen Wände hat, mit Ausnahme
der die Tür bildenden Vorderwand, überall eine solche Dicke, daß jeder Abschnitt
der umschlossenen Wände während der Erhitzung zum Entfernen der Speiserückstände
im wesentlichen die gleiche Temperatur annimmt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung an Ausführungsbeispielen
erläutert, und zwar ist F i g. 1 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt mit Blickrichtung
auf die linke Seite eines zur Durchführung der selbsttätigen Reinigung gemäß der
Erfindung ausgebildeten Elektroherdes, F i g. 2 eine Teilansicht im vergrößerten
Maßstab des oberen Teiles der Tür gemäß F i g. 1, woraus die Abdichtung zwischen
der Ofentür und dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Herdkörper ersichtlich ist,
F i g. 3 eine schaubildliche Ansicht, teilweise im Schnitt, der aus dem Herd gemäß
F i g. 1 ausgebauten Ofenauskleidung, die eine untere Backeinheit und, eine vordere,
um die Kante der Vorderwand_ der Ofenauskleidung angeordnete Beheizung bildet und
F i g. 4 ein Schaltschema für die Energieversorgung der in dem Ofen gemäß F i g.
1 verwendeten Back-, Koch- und Grillheizelemente sowie des vorderen, im Bereich
der Türöffnung angeordneten Heizelementes.
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-In F i g. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, das einen freistehenden elektrischen Herd 10 mit einer oberen
Kochfläche mit einer Anzahl Oberflächenheizelementen 11, einen Back- und Bratofen
12, einer Back- und Bratofenklapptür 13 und einer rückwärtigen Spritzwand 14 mit
den verschiedenen, von Hand zu betätigenden Schaltelementen zur Steuerung der Energieversorgung
der verschiedenen Heizelemente des Herdes zeigt. Die Ofenauskleidung 16 ist eine
kastenartige Konstruktion und besteht aus einem Boden 17, zwei parallelen Seitenwänden
18, einer oberen Wand 19 und einer Rückwand 20. Die Vorderwand der Ofenauskleidung
ist offen, und diese Öffnung ist durch die Tür 13 verschlossen. Wie bei gebräuchlichen
Elektroback- - und -bratöfen ist ein unteres Heizelement 21 als Backeinheit und
ein oberes Heizelement 22 als Grilleinheit angeordnet. Mit der Grilleinheit ist
ein Wärmestrahlenreflektor 23 verbunden, der über der Grilleinheit liegi_und es
ermöglicht, daß der größte Teil der von dieser Einheit entwickelten Wärmeenergiemenge
scheinwerferartig nach unten auf die darunterliegenden Nahrungsmittel gerichtet
wird. Sowohl die Back- als auch die Grilleinheit 21 und 22 bestehen aus Einsteckelementen,
die in in Durchbrüchen in der Rückwand 20 der Ofenauskleidung in bekannter Weise
befestigte Anschlüsse 24 eingesteckt sind. In den vertikalen Seitenwänden 16 sind
Reihen von vertikal im Abstand liegenden, horizontal verlaufenden Sicken 25 eingeprägt,
die als Etagenstützen von unterschiedlichen Höhen im Inneren des Ofens 12 dienen.
Die Ofenauskleidung 16 ist mit einer relativ dicken Isolierplatte 26 isoliert, die
aus einem geeigneten Werkstoff, z. B. Glasfasern, gebildet ist und die in dem äußeren
metallischen Herdkörper 27 mittels beliebiger, nicht gezeigter Mittel befestigt
ist, die nicht Gegenstand der Erfindung sind. Die Schicht 26 dient dazu, die- äußeren
metallischen Gehäusewände auf einer niedrigen Temperatur zu halten; z. B. unter
90° C, wie dies in der Regel von Prüforganisationen der Abnehmer gefordert wird.
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Der Ofen 12 und seine Tür 13 sind so ausgebildet, daß eine Reinigung
von Speiserückständen, die an den Innenwänden und der Tür haften, durch Erhitzen
des Backofens auf eine erhöhte Ofentemperatur bewirkt wird. Diese Reinigungstemperatur
liegt in einem Haushaltback- und -bratofen mit üblichem Temperaturbereich (bis zu
300° C) zwischen 400 .und 510° C. Mit einem wie oben beschriebenen isolierten Ofen
wird eine Reinigung von anhaftenden Nahrungsmitteln erreicht, wenn die Heizelemente
die Ofentemperatur allmählich bis zu dem erhöhten Wert von 400 bis 510° C bringen
und dann sogleich abgeschaltet werden.
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Damit die Wände des Ofens einschließlich der Türkonstruktion während
des Reinigungsvorganges eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur annehmen, ist
die Ofentür so ausgebildet, daß ihre Innenfläche während der Hitzereinigungszeit
etwa die gleiche Temperatur erreicht wie die übrigen Ofenwände, ohne daß ihre Außenfläche
überhitzt wird. Ferner muß die Tür dicht schließen, damit die dampf-oder gasförmigen
Abbauprodukte nicht am Umfang der Tür austreten. Um die Möglichkeit einer Verbrennung
beim Berühren der Tür oder des Türgriffes auszuschließen, hat die Ofentür 13 eine
äußere Dekorationsplatte 30, eine Zwischenisolierung 31 und einen inneren Umgrenzungsrahmen
32 mit einer inneren Türverkleidung 33, die bei geschlossener Tür in den
Hohlraum 12 des -Ofens hineinragt. Die Tür ist an
ihrer Bodenkante
am Herdkörper angelenkt, so daß sie bis in eine äußerste horizontale Öffnungsstellung
aufklappbar ist. Die Türverkleidung 33 hat nur eine begrenzte metallische Berührung
mit dem inneren Begrenzungsrahmen 32 und ist so angeordnet, daß sie von der
Türisolierung 31 durch einen Luftspalt 34 getrennt wird. Eine Schicht 35 eines reflektierenden
Werkstoffes erstreckt sich über die Mittelöffnung des inneren Begrenzungsrahmens
32, um die Isolierung 31 in ihrer Lage zu halten. Auch die Außenfläche der inneren
Türverkleidung 33 ist mit einer reflektierenden Oberfläche 36 aus Aluminiumfolie
od. dgl. versehen.
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Die Vorderkante der Bodenwand 17 der Ofenauskleidung ist bei 38 dammartig
erhöht, damit überlaufflüssigkeit sich am Boden des Ofens sammeln und nicht unter
die Türverkleidung fließen kann, wo eine selbsttätige Hitzereinigung schwierig ist.
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Um trotz der Hitzereinigung die Verwendung von Silikonkautschuk oder
ähnlichem Dichtungsmaterial zu ermöglichen, ist ein Schutzrahmen 46 von Z-förmigem
Querschnitt aus Metall vorgesehen. Seine Außenkante ist von einer Dichtung 45 aus
Silikonkautschuk umgeben, während die Innenkante mit einer schlauchartigen Dichtung
47 aus einem hitzebeständigen Material, z. B. einem Glasfasergewebe, versehen ist.
Dadurch ist der Rahmen 46 gegen eine metallische Berührung mit der Ofenauskleidung
und dem äußeren Herdkörper ebenso wie gegen die Ofentür thermisch isoliert. Um die
dennoch unvermeidlichen Wärmeverluste auszugleichen, ist eine zusätzliche Frontheizquelle
50 an der Außenseite der vorderen Öffnung der Ofenauskleidung angeordnet und mit
einem Reflektor 51 abgedeckt, um die von ihr abgegebene Wärme auf die Vorderseite
der Ofenauskleidung und vom Herdkörper wegzurichten.
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Während der Hitzereinigungszeit werden die m Ofenraum erzeugten gas-
oder dampfförmigen Abbauprodukte durch eine in der oberen Wand 19 des Ofens angeordnete
Rauchabführung 40 beliebiger Bauart abgeführt. Eine Ableitung 41 schließt
sich an den Rauchabscheider 40 an und verläuft seitlich unter der Kochfläche
zu einem vertikalen Stutzen 41 a, der mit der Unterseite eines der Flächenheizelemente
1.1 verbunden ist, das gegenüber dem Rauchabscheider versetzt ist.
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Ein Schaltschema für die Energieversorgung des Backofens ist in F
i g. 4 dargestellt. Der beschriebene Ofen hat ein Backheizelement 21, das Grillheizelement
22 und das Frontheizelement 50. Elektrische Energie wird von einer 236-Volt-Spannungsquelle
einem Dreileitersystem zugeführt, wobei zwischen jeder der Leitungen L
1 und L 2 und dem NULL-Leiter N 1.18 Volt herrschen, während
zwischen L 1
und L 2 236 Volt herrschen. Zur Regelung gehört ein Thermostat
60 und ein Backofenschalter 61. Aufgabe des Thermostaten ist es, die jeweils gewünschten
Temperaturen beim Backen bzw. der thermischen Reinigung zu halten, die auch auf
der Skala 62 aufgeführt sind. Der Schalter 61 weist eine Reihe von beweglichen Kontakten
63, 64, 65 und 66 sowie feste Kontakte 67, 68, 69, 70, 71 und 72 auf. Die beiden
Kontakte 64 und 65 arbeiten als doppelte Ausschaltkontakte. In Serie
mit den Zeit-Backkontakten 69 liegen Zeitschaltkontakte 83, um eine Zeitschaltung
zu erhalten. Die Back- und Grillheizelemente 21 und 22 sind so ausgebildet, daß
sie beim Normalbetrieb in der bekannten Weise arbeiten. Wenn der Ofen selbsttätig
gereinigt werden soll, werden der Thermostat 60 und der Ofenschalteir 61 in die
Hitzereinigungsstellung geschaltet; dadurch werden das Backheizelement 21 und das
Frontheizelement 50 in Reihe zwischen die Leitungn' L 1
und L 2 an
236 Volt gelegt. Entsprechend verläuft der Kreis von der Leitung L 2 über die Kontakte
63 und 67 durch die Leitung 73 zum Thermostaten 60,
von da durch
die Leitung 74, das Backheizelement 21, das Frontheizelement 50, die Leitung 81,
die Kontakte 66 und 72 zur Leitung L 1. Der Thermostat
60 dient während der Hitzevereinigung als übertemperaturausschalter und ermöglicht
es, die Temperatur langsam bis auf einen vorbestimmten Wert steigen zu lassen, der
im Werk auf einen Wert zwischen 400 und 510° C eingestellt ist. Die Serienschaltung
des Backheitelements 21 und des Frontheizelements 50 vermindert die Leistungsaufnahme
des Backheizelements, so daß die gesamte Leistungsaufnahme der beiden Elemente geringer
ist als die Nennleistungsaufnahme des Backheizelements allein. Dadurch wird der
Temperaturanstieg im Ofenraum verlangsamt und die Temperaturverteilung über die
Ofenauskleidung verbessert und ein Abbrennen aller Speisereste einschließlich der
Fette sichergestellt.