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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beheizen.
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des Backraumes eines Backofens, insbesondere eines Stikkenofens, mittels
heißen, gasförmigen Heizmediums, das in Form mehr pder weniger gerichteter Strahlen
in den Backraum geführt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Backofen
zur Durchführung dieses Verfahrens mit einem mindestens eine Öffnung zum Einführen
gasförmigen Heizmediums aufweisenden Backraum.
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Bei bekannten Stikkenöfen (das sind Backöfen, 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 Ofenfeuerung erzeugt. DieSe Wärme wird durch ein Heizregister auf Luft als
Heizmedium, welche durch ein oder mehrere Gebläse umgewälzt wird, übertragen. Die
so erwärmte Luft wird durch fest einqestellte Düsen oder Schlitze in den Backraum
eingeführt und überträgt nun ihrerseits die Wärme im Backraum auf das Backgut und
bewirkt sogen Backprozeß, bei dem u.a. auch ein. Teil des Wassers, welches sich
im Backgut befindet, ausgetrieben wird (Ausbackverlust). Das Backgut wird ständig
mit der gleichen kinetischen Energie von dem Heizmedium beaufschlagt, und es erfordert
Manipulationen an den Austrittsdüsen oder Schlitzen oder aber an den Backgutträgern,
um die dadurch hervorgerufenen Ungleichmäßigkeiten auszugleichen. Das durch Wärmeabgabe
an das Backgut abgekühlte, den Backraum verlassende Medium wird 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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Es 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 Backraum 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.
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Tritt dieser Fall ein, so wird über einen By-Pass die Abwärme wieder
direkt in die Atmosphäre 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 bei Stikkenöfen, zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Strahlrichtung
des in den Backraum eingeführten Mediums ständig gewechselt wird, und zwar so, daß
eine ziemlich gleichmäßige Beaufschlagung durch das Heizmedium erfolgt.
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Durch die Änderung der Strahl eigenschaften wi.rd ständig die kinetische
Energie des Heizmediums verändert. Dadurch erhöht sich zum einen der Wärmeübergang
auf das Backgut, und zum anderen variiert die Wurfweite des Heizmediums.
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.Hierdurch wird ein stets gleiches Anblasen des Backgutes vermieden
und ein besseres Backergebnis erzielt. 3urch den besseren'Wärmeübergang und durch
das impuismäßige Überstreichen'des Backgutes kann die Backtemperatur gesenkt oder
die Backzeit verkürzt werden. Hierdurch wird schon ein wesentlicher Teil an Heizenergie
eingespart.
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Ein Backofen zur Durchführung des Verfahrens ist nach der Erfindung
dadurch gekennzeichnet, daß die Offnung.zum Einführen des Heizmediums in den Backraum
mit Einrichtungen zum ständigen Ändern der Richtung und/oder Form dieser Öffnung
versehen ist. Dies kann zum einen dadurch geschehen, daß die die Öffnung begrenzenden
Wandungen gemeinsam oder jeweils für sich bewegt werden. Eine andere Möglichkeit
besteht darin, daß die Öffnung ergänzt ist durch irgendwelche beweglichen Teile,
die ihrerseits'den Ausströmquerschnitt der Öffnung ständig verändern oder Leitflächen
bilden, die das aus der Öffnung ausströmende Medium in wechselnde Richtung lenken.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der ein mit Drehantrieb versehener
Leitkörper an der Öffnung vorgesehen ist. Dieser Leitkörper hat zweckmäßigerweise
eine dreieckige Querschnittsgestalt. Die drei Flächen des Körpers nehmen eine ständig
wechselnde Stellung im Ausblasbereich der Öffnung ein und lenken dadurch das aus
der Öffnung austretende Medium in ständig unterschiedliche Richtungen, wobei sie
durch die Drehung eine zusätzliche Turbulenz erzeugen.
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Sehr zwckmäßig ist es, wenn die Heizflächen den Backgutträger mit
Ausnahme der Einfuhrseite im wesentlichen ganz umschließen. Sie bilden sozusagen
die Wandungen des Backraums. Dies Merkmal steht insofern in einem funktionellen
Zusammenhang
mit den zuvor erörterten Merkmalen, als die ständig wechselnde Mediumsbewegung im
Backraum zu einem besonders guten Wärmeübergang von den die Backraumwandungen bildenden
Heizflächen führen. Außerdem übertragen die Heizflächen einen Teil der Wärme durch
Strahlungen direkt auf das Backgut. Sie werden zweckmäßigerweise von innen durch
die Abgase eines Brenners beaufschlagt, während sie von außen von dem umgewälzten
Heizmedium beaufschlagt werden, und zwar zweckmäßigerweise nicht nur auf der Seite
des Backraums, sondern auch im Umwälzweg desMediumsauf ihrer dem Backraum abgewandten
Seite.
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Zur besseren Nutzung dieser Heizflächen sind sie gemäß der Erfindung-mit
wellenförmigen An- und Einbauten versehen, deren Verhältnis der Heizflächentiefe
zur Wellenlange zweckmäßigerweise in der Größenordnung von etwa 1 : 13,5 liegt.
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Ein weiterer Vorteil dieser Heizflächenanordnung besteht darin, daß
diese den eigentlichen Backraum bilden und nicht außerhalb desselben aufgestellt
sind. Durch diese Anordnung wird dank der direkten Einwirkung auf den Backgutträger
ebenfalls Energie eingespart. Der Wärmeinhalt der eingebrachten Energie wird somit
vorteilhaft weitestgehend innerhalb des Backofens genutzt, wodurch der gesamte Energiehaushalt
verbessert wird.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Schwadenapparat
zur Erzeugung von Dampf im Backraum aufgestellt und wird dieser von seiner Rückseite
her von den heißen Abgasen
beheizt, wodurch ein schnelleres Aufheizen
erreicht wird, als bei dem bisher üblichen Verfahren des Aufheizens.durch Heißluft.
Auch wird bei dieser Anordnung des Schwaden' apparats ein Verkalken desselben verhindert,
denn die größere Hitze reißt den sich bildenden Kalkansatz immer wieder auf.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird über eine selbsttätige
Klappe oder dergleichen, welche sich in der Heizfläche befindet, der beim Backen
entstehende oder durch den Schwadenapparat erzeugte Dampf über diese abgeführt.
Dies kann unter Wärmerückgewinnung geschehen.
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Der Abgas- und Schwadenaustritt kann nämlich zu einem Wärmeaustauscher
ausgebaut werden, der zur Vorwärmung der Verbrennungsluft oder zur Beheizung eines
anderen Mediums dient. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, daß die Beaufschlagung
des Wärmeaustauschers diskontinuierlich und selbsttätig erfolgen kann, und zwar
abwechselnd mit Äbgas oder Dampf. Der Dampf wird hierbei kondensiert und die.
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Kondensationswärme wird auf den Wärmeaustauscher übertragen. Das anfallende
Kondensat wird in einer Wann,e aufgefangen und über einen Abfluß abgeführt. Hierdurch
wird vermieden, daßein zusätzlicher Dampfabzug benötigt wird.
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Eine Versottung des Kamins wird verhindert. Durch -die Ausnutzung
der Kondensationswärme wird eine erhebliche Energiemenge eingespart.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß Klappen, Schieber,
oder dergleichen Absperrorgane im Umwälzkreis und in einer Abführungsleitung vorgesehen
sind, die gegenläufig zur Steuerung der Umwälzmenge verstellt werden können, und
zwar soweit,
bis keine Umwälzung mehr erfolgt. Da der Umwälzventilator
aber weiterhin in Betrieb ist, entsteht im Backraum ein leichter Unterdruck. Dieser
leichte Unterdruck unterstützt die Entwicklung des Backgutes in der Anfangsphase,
insbesondere bei Feingebäck, so daß dieses ein größeres Volumen und somit eine Qualitätsverbesserung
erreicht.
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Beim Ausbacken und vor dem öffnen der Backraumtür können die Klappen
auf Absaugen gestellt werden. Durch den hierbei im Backraum entstehenden Unterdruck
kann aus diesem kein Dampf mehr in den Aufstellungsraum gelangen, und es erfolgt
keine Belästigung. Durch diese Schaltung wird auch die Wärmebelästigung im Aufstellungsraum
vermindert, denn nach dem Öffnen der Backraumtür wird Raumluft angesaugt, die erwärmt
und dem Wärmeaustauscher zugeführt wird, so daß dieser sonst verlorene Wärmeinhalt
genutzt werden kann. Die Abgase bzw. die Schwaden verlassen gemeinsam über einen
Abgasstutzen den Ofen.
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Ein erfindungsgemäßer Backofen ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht.
Darin zeigen: Figur 1 einen schematischen Vertikal-Längs-Schnitt, Figur 2 einen
Horizontalschnitt durch den Backofen, und Figur 3 u. 4 einen Horizontalschnitt und
einen Vertikalschnitt durch die Heizfläche.
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Innerhalb des Backofens, der durch schraffiert angedeutete Wände begrenzt
ist, die an der Frontseite Einfuhröffnungen
bilden, wird durch
die Heizflächen 1 der Backraum 5 abgegrenzt. Die Heizflächen erstrecken sich über
die gesamte Backraumhöhe, die Backraumrückwand und die Backraumseiten. An beiden
Seiten weisen sie Abstand von der Backofenwand auf zur Bildung eines Umwälzwegs.,
der durch die Pfeile 7 angedeutet ist. Das aus Luft und Wasserdampf bestehende Heizmedium.tritt
durch die Öffnung in den Backraum ein, der durch den bei dem Leitkörper 6 befindlichen
Pfeil 7 angedeutet ist. Den Leitkörper 6 hat man sich als langgestreckten Stab mit'dreieckigem
Querschnitt vorzustellen, der um seine Längsachse dreh-.
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bar ist und mit einem Antrieb zuständiger oder di skonti-.
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nuierlicher Drehung verbunden -ist. Die jeweils der' Einströmöffnungen
zugewendete Fläche des Leitkörpers beeinflußt die Richtung des in den Backraum eint'retenden
Mediums und lenkt es in unterschiedlichem Maße ab, wobei durch seine ständige Drehung
zusätzliche Turbulenzen im Medium erzeugt werden.
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Die Heizflächen werden von innen durch die Abgase eines Brenners 16
beheizt, deren Strom durch die Pfeile 17 angedeutet ist. Zur Verbesserung des Wärmeübergangs
an den Heizflächen sind auf deren Innen- wie Außenseiten wellenförmige Eih'- und
Anbauten 2 (siehe Figur 3 und 4) vorgesehen. Die Größenverhältnisse sind abhängig
von, der Tiefe 3 der Heizfläche. Günstigste Ergebnisse werden erzielt, wenn das
Verhältnis zwischen der Tiefe 3 der Heizfläche und der Wellenlänge 4 in der Größenoxbnung
von etwa 1 : 13,5 liegt.
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Der Schwadenapparat 8 ist innerhalb des Backraums 5 aufgestellt, und
zwar mit seiner Rückseite an der Heizfläche 1. Er wird somit von den heißen Abgasen
beheizt.
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Dem Abgasstutzen 15 des Ofens ist ein Wärmeaustauscher 10 .vorgeschaltet,
der von den Abgasen durchströmt wird. Auch die Schwadenabführung durch die Klappe
9 führt zu diesem Wärmeaustauscher, so daß der Wärmeinhalt der Schwaden genutzt
werden kann. Schließlich kann auch das sonst umgewälzte Heizmedium durch einen die
Klappe 12 enthaltenden Kanal dem Wärmeaustauscher 10 und schließlich dem Abgasstutzen
15 zugeführt werden, wenn die besagte Klappe 12 geöffnet wird. Im vollständigen
Umwälzbetrieb ist diese Klappe 12 geschlossen, während die Klappe.11 im Umwälzkanal
offen ist. Durch gegensinnige Verstellung dieser beiden Klappen kann die Umwzmenge
beliebig gesteuert werden. Wenn keine Umwälzung mehr stattfindet, befindet sich
der Ventilator 13 aber noch in Betrieb, so daß im Backraum ein leichter Unterdruck
entsteht, der ion der oben erläuterten Weise zur Qualitätsverbesserung des Backgutes
sowie zum'Absaugen vor dem Öffnen des Backraums genutzt werden kann.
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