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Backofen, insbesondere Stikkenofen
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Backofen, insbesondere Stikkenofen,
der mit flüssigen, gasförmigen oder festen Brennstoffen beheizt wird.
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Bei den bekannten Stikkenöfen (das sind Backofen, deren Backraum zur
Aufnahme eines fahrbaren Gestells, des Stikkens, ausgebildet ist, welches in zahlreichen
Etagen das Backgut trägt) wird die zum Backen notwendige Wärme durch eine Gas-oder
Ulfeuerung oder durch eine elektrische Heizung erzeugt.
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Diese Wärme wird durch ein Heizregister auf Luft, welche durch ein
oder mehrere Gebläse im Ofen umgewälzt wird. übertragen.
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Die so erwärmte Luft überträgt nun ihrerseits die Wärme im eigentlichen
Backraum auf das Backgut und bewirkt so den Backprozeß, bei dem unter anderem auch
ein Teil des Wassers, welches sich im Backgut befindet, ausgetrieben wird (Ausbackverlust).
Die durch Wärmeabgabe an das Backgut abgekühlte, den Backraum verlassende Luft wird
dann über das Heizregister wieder aufgewärmt und der beschriebene Kreislauf beginnt
von neuem, und zwar so lange, bis das Backgut ausgebacken ist.
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Die bei der Verbrennung der Heizmedien entstehenden Abgase bzw. der
beim Backen entstehende Wasserdampf weisen beim Verlassen des Stikkenofens noch
einen großen Wärmeinhalt auf, welcher bisher ungenutzt in die Atmosphäre abgegeben
wurde.
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In letzter Zeit sind Geräte bekannt geworden, mit welchen die Wärme
der Abgase zwar genutzt werden kann, aber diese Geräte werden extern an Backöfen
angeschlossen, was zusätzlichen Aufwand bedeutet, und die Abwärme kann nicht dem
Backofen und damit unmittelbar dem Backprozeß zugeführt werden, sondern nur einer
externen Heiz- oder Brauchwassererzeugung und geht somit für den Backprozeß verloren.
Auch haben diese Geräte den Nachteil, daß mit Ihnen mehr Heiz- oder Brauchwasser
erzeugt werden kann, als verbraucht wird. Tritt dieser Fall ein, so wird über einen
By-Pass die Abwärme wieder direkt in die Atmpsphäre abgeführt und ist somit verloren,
d.h. diese Geräte nutzen nur einen Teil der Abwärme.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energiehaushalt bei
Backöfen, insbesondere Stikkenöfen, welche mit flüssigen, gasförmigen oder festen
Brennstoffen beheizt werden, zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wände
und/oder die Decke und/oder der Boden des Backraums mindestens teilweise als Wärmeaustauscher
ausgebildet sind,
über deren Außenseite (vom Backraum abgewendeten
Seite) die beim Heizvorgang erzeugten Abgase geführt werden. Der oder die durch
die Abwärme aufgeheizten Wärmeaustauscher übertragen ihrerseits die Wärme durch
Strahlung und Konvektion direkt in den Backraum. Der Wärmeinhalt der Abgase wird
somit vorteilhaft weitestgehend innerhalb des Back- bzw. Stikkenofens genutzt, wodurch
der Gesamt-Energiehaushalt bei diesen Ufen verbessert wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird über die Außenseite des
oder der Wärmeaustauscher auch das beim Backvorgang im Backraum entstehende und/oder
durch Beschwadung erzeugte Dampf-Luft-Gemisch geführt. Auf diese Weise wird vorteilhaft
auch noch der Abdampf zur Wärmerückgewinnung innerhalb des Ofens genutzt. Beim Absaugen
des Dampf-Luft-Gemisches aus dem Backraum entsteht in diesem außerdem ein gewisser
Unterdruck, der bewirkt, daß beim Uffnen der Backraumtür kein Abdampf in den Umgebungsraum
gelangt und die bisher übliche Dunsthaube mit Ventilator entfällt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Backraumrückwand
als Wärmeaustausscher ausgebildet, hinter der ein Hohlraum vorgesehen ist, in dessen
einen Endbereich die Abgaszuführung und ein Absaugkanal für das Dampf-Luft-Gemisch
einmünden und der am anderen Endbereich über einen Abgasauslaß nach außen entlüftet
ist. Diese Version der Erfindung ist ohne größeren baulichen Aufwand z.B. bei
Stikkenöfen
anwendbar, in denen die Zirkulationsbahn der Heizluft über dem Backraum und bzw.
oder durch die beiden seitlichen Wände geführt wird.
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Der Wärmeübergang durch den oder die Wärmeaustauscher zum Backraum
wird noch verbessert, wenn der Hohlraum nach außen isoliert ist, Leitbleche und/oder
Drallkörper für die Abgase bzw. das Dampf-Luft-Gemisch sowie Sekundärheizflächen
enthält. Durch diese Leitbleche und Drallkörper wird die Strömungsbahn der Abgase
bzw. des Dampf-Luft-Gemisches entlang dem Wärmeaustauscher verlängert und eine Wirbelbildung
erzeugt, die den Wärmeübergang begünstigt. Bei den Sekundärheizflächen kann es sich
zum Beispiel um Blechauskleidungen des Hohlraums handeln, die nach außen thermisch
isoliert sind, gleichfalls Wärme von den Abgasen bzw. dem Dampf-Luft-Gemisch aufnehmen
und diese durch Strahlung an den Wärmeaustauscher abgeben.
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Vorteilhaft kann nach noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
in dem Hohlraum ein zusätzlicher Wärmeaustauscher angeordnet sein, um in den Abgasen
und dem Dampf-Luft-Gemisch noch vorhandene Restwärme bzw. Kondensatwärme z.B. zur
Erwärmung von Wasser oder eines anderen Mediums für externe Zwecke zu nutzen.
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Bei einem Backofen mit einem Umwälzgebläse für die Heizluft kann nach
noch einer weiteren Variante der Erfindung der
Absaugkanal für das
Dampf-Luft-Gemisch mit dem Umwälzgebläse wirkungsmäßig verbunden sein, wobei der
Absaugkanal durch eine Sperrklappe oder dgl. bei Heizluftumwälzung (Normalbetrieb)
und ein Heizluftumwälzkanal durch eine Sperrklappe oder dgl. beim Absaugen des Dampf-Luft-Gemisches
(Absaugbetrieb) sperrbar ist. In vorteilhafter Weise wird zum Absaugen des Dampf-Luft-Gemisches
das vorhandene Umwälzgebläse benutzt, so daß kein zusätzliches Gebläse erforderlich
ist. Die Sperrklappen in den beiden Kanälen arbeiten gegenläufig, so daß im Normalbetrieb
der Heizluft-Umwälzkanal geöffnet und der Absaugkanal geschlossen ist, bei Umstellung
auf Absaugbetrieb dagegen der Heizluft-Umwälzkanal geschlossen und der Absaugkanal
geöffnet ist.
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Eine bauliche Vereinfachung und Erhöhung der Funktionssicherheit wird
ferner dadurch erreicht, daß der Absaugkanal für das Dampf-Luft-Gemisch an dem Heizluft-Umwälzkanal
in Strömungsrichtung vor dessen Sperrklappe angeschlossen ist und daß die Sperrklappen
in den Kanälen auf einer gemeinsamen, sich seitlich durch die Kanäle erstreckenden
Betätigungswelle um einen Winkel von 9O° gegenseitig versetzt befestigt sind.
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Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnung eines Ausführungsbelspiels
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt
eines Stikkenofens entlang der Linie I - I in Fig. 2, bei dem die Backraumrückwand
erfindungsgemäß als Wärmeaustauscher ausgebildet ist; Fig. 2 eine schematische Draufsicht
des Stikkenofens der Fig. 1, jedoch ohne die deckenseitige Isolierung sowie mit
geschlossenem Absaugkanal und geöffnetem Heizluft-Umwälzkanal; Fig. 3 eine Detail-Draufsicht,
die den Absaugkanal geöffnet und den Heizluft-Umwälzkanal geschlossen zeigt und
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV - IV in Fig. 2 in verkleinertem
Maßstab.
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In dem Stikkenofen ist ein durch Verbrennung von Gas oder Heizöl betriebenes
Heizregister 1 vorgesehen, indem die zum Backen notwendige Wärme erzeugt und an
die in Kanälen 2 das Heizregister 1 umströmende Luft übertragen wird. Diese Luft
wird durch ein Umwälzgebläse 3 in Pfeilrichtung bewegt, und zwar durch einen deckenseitigen,
horizontalen Heizluft-Umwälzkanal 4a und einen stirnwandseitigen, vertikalen Kanal
4b, von wo aus die Luft über nicht gezeigte Düsen in einer Wand 5 in den Backraum
6 gelangt, in welchem sich ein Stikkenwagen 8 befindet. Die in den Backraum 6 eingetretene
Luft gibt nun die Wärme an das Backgut, welches sich auf dem Stikkenwagen 8 befindet,
ab und wird durch nicht gezeigte
Düsen in der Wand 9 über einen
Ansaugkanal 10 in einen Verteilerraum 11 und von dort erneut über das Heizregister
1 geführt und wieder aufgewärmt.
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Die bei der Verbrennung von Gas oder Heizöl entstehenden Abgase 12
werden in einen Hohlraum 13 geführt, wo sie über die Backraumrückwand streichen,
welche als Wärmeaustauscher 14 ausgebildet ist. Hier übertragen sie die noch vorhandene
Wärme auf die Backraumrückwand. Diese Obertragung wird noch unterstützt durch im
Hohlraum 13 angeordnete Leitbleche 15, Drallkörper 16 und eine sekundäre Heizfläche
17. Von den Leitblechen und Drallkörpern ist im Ausführungsbeispiel nur jeweils
ein Stück gezeigt. Die sekundäre Heizfläche 17 erstreckt sich gegenüber der Backraumrückwand
und ist außen mit einer thermischen Isolierung 18 versehen, die um den gesamten
Ofen bis zur Backraumtür 19 verläuft.
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Die durch die Abgase 12 aufgewärmte, den Wärmeaustauscher 14 bildende
Backraumrückwand überträgt ihrerseits die Wärme durch Strahlung und Konvektion an
den Backraum 6. Die nun durch Wärmeabgabe an den Backraum 6 schon abgekühlten Abgase
können dann über einen im Hohlraum 13 angeordneten zusätzlichen Wärmeaustauscher
20, mit welchem z.B. Heiz- oder Brauchwasser oder ein sonstiges Medium für externe
Zwecke erwärmt werden kann, geführt werden und verlassen über den Abgasauslaß 21
den Stikkenofen.
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Der beim Backprozeß notwendige (durch Beschwadung erzeugte) oder entstehende
Dampf (Ausbackverlust) kann Uber das vor handene Umwälzgebläse 3 aus dem Backraum
6 gesaugt werden.
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Zu diesem Zweck ist der Helzluft-Umwälzkanal 4a (vergl.
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Fig. 2 und 3) durch einen Absaugkanal 22 mit dem Hohlraum 13 verbunden.
In den Kanälen 4a und 22 sind gegenläufig arbeitende Sperrklappen 23 bzw. 24 angeordnet,
die auf einer gemeinsamen Betätigungswelle 25 befestigt sind, und zwar um einen
Winkel von 90" gegenseitig versetzt. In Fig. 2 sind die Sperrklappen 23 und 24 für
Normalbetrieb eingestellt, d.h. für Heizluft-Umwälzung. Die Sperrklappe 23 ist folglich
geöffnet und die Sperrklappe 24 geschlossen.
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Für das Absaugen des Dampf-Luft-Gemisches aus dem Backraum 6 werden
die Sperrklappen 23 und 24 durch Drehung der Betätigungswelle 25 um 90" in die In
Fig. 3 gezeigten Positionen verstellt, so daß keine Heiziuft-Umwälzung stattfinden
kann, denn die-Sperrklappe 23 ist nun geschlossen und die Sperrklappe 24 geöffnet.
Das Dampf-Luft-Gemisch kann nun durch das Umwälzgebläse 3 aus dem Backraum 6 über
den Absaugkanal 10, den Verteilerraum 1 abgesaugt und über einen Teil des Kanals
4a und den Absaugkanal 22 In den Hohlraum 13 geführt werden, wo es entlang der Backraumrückwand,
d.h. dem ersten Wärmeaustauscher 14 und dann durch den zusätzlichen Wärmeaustauscher
20 streicht. Hier wird der Dampf kondensiert und die Kondensationswärme durch den
Wärmeaustauscher 20 auf das zu erwärmende Medium übertragen. Das anfallende Kondensat
kann
in einer Wanne aufgefangen und über einen Abfluß 26 (Fig.
2) abgeführt werden.
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Beim Ausbacken und vor Uffnen der Backraumtür 19 können die Sperrklappen
23 und 24 auf Absaugbetrieb eingestellt werden (Fig. 3). Die Anordnung kann dabei
so getroffen sein, daß schon beim Entriegeln der Backofentür 19 die Sperrklappen
23, 24 durch eine entsprechende Servoeinrichtung (nicht gezeigt) selbsttätig in
die in Fig. 3 gezeigten Positionen eingestellt werden. Aufgrund des beim Absaugbetrieb
im Backraum 6 entstehenden Unterdrucks kann nach dem offenen der Backraumtür 19
kein Dampf in den Umgebungsraum entweichen und es erfolgt keine Belästigung durch
diesen. Durch diese Maßnahme tritt auch keine Wärmebelästigung im Umgebungsraum
auf, da nach dem Uffnen der Backraumtür 19 vielmehr eine geringe Menge Raumluft
angesaugt wird, die sich im Backraum 6 erwärmt, über das Umwälzgebläse 3 und den
Absaugkanal 22 den Wärmeaustauschern 14 und 20 zugeführt wird und über den Abgasauslaß
21 den Stikkenofen verläßt.