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Gerät, insbesondere Haushaltgerät, zum Aufwärmen von Speisen Die
Erfindung betrifft ein Gerät, insbesondere Haushaltgerät, zum Aufwärmen von Speisen,
mit einem an die Porm der die Speisen tragenden Platten angepaßten, schalenförmigen
Sockelteil. Das Gerät ist dazu bestimmt, fertig vorbereitete, gekochte oder vorgängig
behandelte Gerichte, insbesondere Platten mit tiefgekühlten Speisen, aufzuwärmen.
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Die beträchtliche Aufwärtsentwicklung von Industriebetrieben, die
vorbereitete Gerichte herstellen, steigert das Interesse an Geräten zum Aufwärmen
dieser vorbereiteten Speisen. Diese Geräte müssen jedoch bestimm te Bedingungen
erfüllen, da sonst die Geschmackseigenschaften dieser Gerichte in äußerst ungünstiger
Weise
beeinträchtigt werden können. Man kennt den Gesohmaok dea
"Wiederaufgewärmten", den Speisen annehlen1 wenn lan das Aufwärmen auf einfachste
Art durchführt, wenn man sich beispielsweise begnügt, die vorbereitete Speise in
einen Topf zu bringen, den nan auf das Teuer eines Gasherdes stellt.
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lus der deutschen Patentanmeldung P 15 79 579.6 vom 11.9.1969 ist
ein Gerät zum mengenmäßigen Aufwärmen vorbereiteter Speisen bekannt Diese Vorrichtung
weist einige kleine Nachteile auf, die bei normalen Betriebsbedingungen ohne große
Bedeutung sind, die jedoch bei Haushalteräten sehr stören werden können.
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Das Gerät hat die Porm eines tUrenlosen Heizschrankes, der wärmemäßig
isoliert ist und in dessen Innerem zahlreiche aufgesetzte Heizelemente in Form elektrischer
Widerstände angeordnet sind, zwischen welche ein die zu erwärmenden Platten tragender
Einsatz eingebracht ist. Dieser Einsatz ist beweglich und wird von einem laufwagen
getragen und kann vor den Heiskasten gesetzt werden, dessen TUre er nun bildet.
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Es ist verständlich, daß es zur Gewährleistung einer leichten Eingabe
und einer leichten Entnahme der vorbereiteten Gerichte in den und aus den Schrank
erforderlich ist, zwichen den Heizwiderständen einen bestimmten Raum freizulassen,
auch wenn dieser Raum
nur so groß ist, um die Überwurfteile oder
Begestigungsteile des Einsatzes hindurchtreten su lassen.
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Anderseits ist es aus Konstruktionsgründen und zur Erleichterung des
Unterhalts nicht wünschenswert, Heizwiderstände entlang der vertikalen Innenwände
des Schrankes anzubringen Die hat nämlich zur Folge, daß die Außenwand des Behälters,
der die Speisen umschließt, gleichzeitig Wärsequellen und ungeheizten Teilen des
Schrankes gegenüberliegt, und daß die Außenwand die von Infrarotquellen auf die
kalten Teile ausgesandten Strahlen zurückwirft.
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Daraus folgt, daß ein Teil der von den die Speisen enthaltenden Behältern
empfangenen Wärmeenergie nur dazu dient, den Schrank su heizen. Das System ist also
nicht im thermischen Gleichgewicht; es empfängt von Wärmequellen eine Strahlung,
die es an den Schrank abgibt. Auf diese Weise verliert man einen beträchtlichen
Teil der eingegebenen Energie, die nutzlos vergeudet ist. Dieser Nachteil kann bei
Geräten, die für Gemeinschaftsküchen bestimmt sind, als geringfügig angesehen werden,
weil die Ausgaben für die nutzlos vergeudet eletrische Energie auf jeden Fall praktisch
vernachlässigbar sind gegenüber den beträchtlichen Kosten, die der Betrieb einer
Betriebekantine oder einer Krankenhausküche verursacht.
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Bei einem Hauschaltgerät ist dies aber anders. Der Benutzer ist vielleicht
bereit, bei der Berechnung der Betriebskosten die Zeit su vernachlässigen, die ftir
einen bestimmten Vorgang benötigt wird. Er ist Jedoch sehr empfindlich gegenüber
den Geldausgaben, die er aufwenden muß; selbst eine relativ geringe Einsparung wird
hier in Betracht gezogen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zum Aufwärmen
von Speisen, insbesondere als Haushaltgerät, so auszubilden, daß die eingebrachte
Energie unter geringstmöglichen Energieverlusten in Wärme umgewandelt wird, die
auf die Speisen einwirkt. Bei solchen Haushaltgeräten muß keine große Anzahl von
Gerichten aufgewärmt werden, höchstens die für eine Mahlzeit erforderliche Zahl
an Gerichten, beispielsweise vier. Es ist also nich erforderlich, die Gerichte übereinander
anzuordnen, und es ist in diesem Fall sinnvoller, sie nebeneinander in dem Gerät
anzuordnen. Dies führt su einer sehr vorteilhaften Ausführungsform des Geräte, bei
welcher der nutzlose Energieverlust auf ein vernachlässigbares Minumumm reduziert
ist.
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Bei dem zum Stand der Technik genannten Gerät hängt die von der Außenseite
des umschloesenen Raumes reflektierte Strahlung von den optischen Eigenschaften
dieser Pläche ab. Da dort das System nicht im thermischen Gleichgewtoht
ist,
hut auch die Erwärmung dieser Fläche von ihren optischen Eigenschaften, von dem
Zustand ihrer Politur, von Beschichtungen, von Kratzern usw.
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ab. Dieser Umstand ist bei dem bekannten Gerät sweifellos nicht sehr
bedeutend, weil ein Teil der durch die Platten reflektieren Strahlung zur Erwürmung
anderer in dem Sohrank enthaltener Gerichte beiträgt.
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Es treten jedoch verschiedene kleine Unregelmäßigkeitten bei der Erwärmung
der Gerichte auf. Diese Unregelmäßigkeiten sind im allgemeinen wenig störend, da
das Material gut gepflegt wird.
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Dieser Jaohteil' ;wird aber bei einem erfindungsgemäß ausgebildeten
Gerät vollständig unterdrückt, mit welchem die gestelle Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst wird, daß der Sockelteil aus einen feuerfesten Material besteht,
durch zwei Metallbleche begrenzt ist und einen eingebauten elektrischen Heizwiderstand
aufweist, und daß das Gerät einen haubenartigen, an den Sockelteil angepaßten Deckel
aus wärmeisolierendem Material aufweist, der mit einem eingebauten elektrischen
Heizwiderstand versehen und durch ein oberes und ein unteres Metallblech begrenzt
ist, von denen das untere Metallblech poliert und reflektierend ist.
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Bei dem Gerät naoh der Erfindung bildet das Innere der Erwärmungsvorrichtung,
das, optisch gesehen, ins
ist mit dem Inneren des Gerichts, einen
schwarzen Körper, in welchem der physikalische Zustand der Wandung überhaupt keine
Rolle spielt, und bei welchem die Zeit zur Temperierung nicht wehr von deren Oberflächenzustand
abhängt.
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Bei des Gerät gemäß der Erfindung kann dieLeistung des Heizwiderstande
des Sockelteiles den zwei- bis vierfachen Wert der Leistung des Heizwiderstandes
des Deckels haben. Der Sockelteil und die Haube können Verbindungsorgane aufweisen,
mit denen eine Reihenschaltung des Heizwiderstandes des Sockelteiles mit dem Heizwiderstand
des Deckels erreicht wird, wobei der Heizwiderstand des Sockels einen Widerstandswert
aufwein kann, der das swei- bis vierfache des Widerstandswertes des Heizwiderstandes
des Deckels hat Einzelheiten titer die Erfindung ergeben sich eis der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.
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Im einzelnen zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß
ausgebildetes Gerät zum Aufwärmen eines Gerichtes;
Fig. 2 eine perspektivische
Darstellung des Deckels des in Fig. 1 dargestellten Geräts; Fig. 3 eine perspektivische
Darstellung eines Gerätes, das zum Erwärmen von vier Gerichten ausgebildet ist;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Deckels für das in Fig.3 dargestellt.
Gerät; Fig. 5 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung der Betriebsweise des Geräts.
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Wenn ein zu erwärmendes Gericht, das auf einer Platte oder in eine
Porzellanteller enthalten ist, in das Gerät eingebracht ist, wird sein oberer Teil
hauptsächlich durch Strahlung und sein unterer Teil hauptsächlich durch Wärmeleitung
erwärmt.
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Das Gesetz zur Übertragung von Wärme durch Wärmeleitung lautet (wobei
zunächst T' als konstant angenommen wird):
wobei Q' die durch den Heizwiderstand is Sockelteil des Geräts
gelieferte Wärmemenge, o die Wärmeleitfähigkeit des den Sockelteil bildenden Materials,
8 8 seine Oberfläche, # die Stärke des von der Wärme durchdrungenen Materials, t
die Zeit, Ts die absolute Temperatur des Heizwiderstands des Sockelteiles und T'
die absolute Temperatur der Heizfläche sind. Der Ausgangswert To' von d e ist veränderlich
und hängt davon ab, ob das zu erwärmende Gericht ein tiefgefrorenes Gericht oder
ein Gereicht ist, das sich auf der Umgebungstemperatur befindet. Er liegt zwischen
265°K und 300°K. Wenn C die Wärmekapazität der Heizplatte des Sockelteils des Geräts
ist, gilt: (2) dQ=CdT' Durch eine Kombination der in Bezug auf die Zeit abgeleiteten
Gleichung (1) itt der Gleichung (2), ergibt sich: (3)Ts-T'=(Ts-To')exp(-cS/C#)t=(Ts-T'o)exp(-t/#)
wenn man cS/C# = 1/C# setzt.
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T' wird in Fig. 5 durch die Kurve A dergestellt.
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Die durch die Deckel abgestrahlte Wärme ist proportional der Differenz
zwischen der vierten Potenz der absoluten Temperatur Tc4 der Innenfläche des Deckels
und der absoluten Temperatur T"4 des oberen Teils der zu erwärmenden Speisen. Die
Temperatur T'' ändert sich zwischen einen Anfangswert To'', der der gleiche Wert
ist wie To' von T', also zwischen 265°K und 300°K liegt, und der Endtemperatur der
Erwärmung, beispielsweise 350°K. Über den ganzen Variationsbereich von T'' kann
man T''4 gegenüber Tc4 vernachlässigen, das - wie noch erläutert wird - in der Größenordnung
von 450°K liegt.
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Es ergibt sich, daß die Stärke Q'' der vom Deckel aus gehenden und
auf die Speisen einwirkenden Strahlung in Abhängigkeit mit der Zeit im wesentlichen
konstant ist (höchstene sehr leicht abnimmt), und daß in der Folge T'' eine linsare
Funktion ist, die in Abhängigkeit von der Zeit ansteigt (Kurve B in Fig. 5).
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Wenn man annimmt, daß der Heizwiderstand des Sockels eine Temperatur
von 900 hat, ist die Anfangstemperatur eo größer als 15°C, und die Endtemperatur
der Heisplatte beträgt zur Vermeidung eines Anbrennens der Speisen 75°C. Dies entspricht
einer Veränderung des Wertes
(Ts-T') von 100% bis 20%, also einer
Veränderung von t von 1,60.
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In dem Diagramm der Fig. 5 haben die Punkte O und M, bezogen auf (Ts-T')/Ts-Tc'),
die Ordinaten 100% und 20%, und ihr Abszissenabstand beträgt 1,60 Die Steigung der
Kurve d, die proportional Q' ist, ist im Punkt 0 gleich 1/#. Die Steigung der Kurve
B, die proportional Q'' ist, beträgt 100%-20% = 1/2# Da-1,6# raus ergibt sich, daß
Q' den doppelten Betrag vom Q'' haben sollte, daß also der Wert des Heizwiderstandes
des Sockelteiles das Doppelte des Wertes des Heizwiderstandes des Deckels sein sollte.
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In den vorstehenden Ausführungen hat man den Wärmeverlusten durch
Abstrahlung des Sockelteiles nicht Rechmung getragen. Diese Verluste führen dazu,
daß man das Verhältnis von Q'/Q'' von 2 auf 4 erhöht. Versuche der Anmelder haben
gezeigt, daß gute Ergebnisse erzielt werden, wenn die Werte eingehalten werden:
2 < Q'/Q'' < 4 Es ist sehr wichtig, daß der obere Teil der Speisen immer einer
höheren Temperatur ausgesetzt ist als der
untere Teil der Speisen,
und daß dementsprechend der Deckel immer eine höhere Temperatur hat ale der übrige
Teil der Gesamtheit dee Gerätes. Dadurch ist die Möglichkeit genommen, daß sich
Kondenswasser bildet. Dies ist eine wichtige Voraussetzung beim Aufwärmen von Speisen,
das erfolgen soll, ohne daß sich der Geschmack der vorbereiteten, aufgewärmten Speisen
verändert.
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Es muß auoh darauf hingewiesen werden, daß die erhaltene Bedingung
unabhängig von dem Faktor cS/C# ist.
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In den Fig. 1 und 2 ist mit der Rezugsziffer 1 der hohle Sockelteil
bezeichnet, der aus zwei Aluminiumblechen 2 und 3 gebildet ist, die eine Umhüllung
bilden, die mit eines feuerfesten Material 4 gefüllt ist, beispielsweise mit Band
oder Kies. Die Wärmeleitfähigkeit des Sockelmaterials liegt in der Größenordnung
von 1 koal pro Meter x Stunde x Grad. In daß Material 4 ist ein isolierter Heizwiederstand
5 so eingebettet, daß er den Sockelteil gieichsäßig erwärmt. Der Widerstand hat
die Pors einer Drahtspirale, wenn der Sockel rund ist, oder ist einusförmig entlang
einer Achse geführt, die parallel zu einer der Sockelseiten verläuft, wenn es sich
um einen viereckigen Sockelteil handelt. Die Vertiefung des Bockelteiles ist genau
der Poren einer Platte 6 angepaßt, welche die aufzuwärmenden Speisen aufnimmt.
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Diese Platten sind aus Porzellen oder einem ähnlichen handelsüblichen
Material hergestellt.
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Der Sockelteil ist mit einem Deckel 7 abgedeckt, der eine Innenwand
9 aus Aluminiumblech aufweist, und der mit einem wärmeisolierenden Naterial 10 gefüllt
ist, beispielsweise mit Glasfasern oder Asbestplättchen.
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Die Wärmeleitfähigkeit des Deckelmaterials iet von der Größenordung
0,2 bis 0,) koal pro Meter x Stunde x Grad. In das wärmedämmende Material 10 ist
ein isolierter Heizwiderstand 11 eingebettet, der ähnlich wie der Widerstand 5 ausgebildet
ist.
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Der Deckel 7 ist mit einem Handgriff 12 versehen, in den das elektrische
Vereorgungskabel 13 eingeführt ist und der außerdem einen Zeitmesser 14 enthält.
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Die Widerstände 5 und 11 sind über Stecker 15, die im Deckel befestigt
sind, und dazu passende Buchsen 16, die is Sockelteil befestigt sind, in Reihe miteinwander
geschaltet. Auf diese Weise ist der Strom autoumtisch abgeschaltet, wenn der Deckel
nicht auf dom Sockelteil sitzt.
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Die Pig 3 und 4 zeigen ein Gerät, das zum Erwärmen von vier Tellern
ausgebildet ist. Der Sockelteil 17 ist in vier Schalen 181 bis 184 unterteilt, die
durch
Scheidewände 191 und 192 voneinander getrennt sind.
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Diese Wände sind hohl und enthalten feuerfestes Material wie der übrige
Sockelteil. Der Heizwiderstand ist in Sinusform über die gauge Fläche des Sockels
verteilt angeordnet.
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Der Deckel 20 ist in vier kleine Einzeldeckel unterteilt, die durch
Scheidewände 211 und 212 voneinander getrennt sind. Diese Scheidewände fluchten
bei aufgesetitem Doppeldeckel mit den Scheidewänden 191 und 192 des Sockelteiles.
Die Scheidewände sind ebenfalls hohl und enthalten ein wärmedämmendes Material wie
das Innere des Deckels. Das Blech, das die innere Wandung der kleinen Deckel bildet,
ist poliert und besteht aus rostfreiem Stahl.
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Der Wert des Widerstandes des Sockelteiles liegt aus den vorstehend
genannten Gründen zwischen dem tierfachen und des doppelten Wert des Widerstandes
des Deckels.