DE3447481C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Herd gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Herdes.

Bei einem bekannten Herd (GB-PS 15 94 435) ist in einer Bratröhre vor deren Rückwand mit Abstand eine Zwischenwand angeordnet, die zentral eine Eingangsöffnung für Bratröhrenluft aufweist. Zwischen den beiden genannten Wänden befindet sich im Bereich der Ein­ gangsöffnung ein von einem Motor angetriebenes Gebläserad, das axial ansaugt und die geförderte Bratröhrenluft radial über ein konzentrisch dazu angeordnetes Heizelement bläst. Zwischen den senkrechten Außenwänden und dem Mantel der Bratröhre sind Spalte als Ausgangsöffnungen für die in die Bratröhre zurückströmende Bratröhrenluft freigelassen. An den senkrechten Außenrändern befinden sich im Zwischenraum zwischen den genannten Wänden über die Länge der Außenränder sich erstreckende Katalysatoren zur Beseitigung unangenehmer Geruchs- und Verschmutzungspartikel. Bei deren Aufbau stehen die Katalysatoren mit beachtlichem Abstand vom Heizelement, wodurch infolge der Wärmeableitung über die Rück- und Zwischenwand sowie die entsprechenden Teile des Bratröhrenmantels eine beacht­ liche Abkühlung der am Heizelement erhitzten Luft eintritt. Die Katalysatoren weisen auch auf Grund der Bratröhrenhöhe, über die sie sich erstrecken, eine relativ große Länge auf und erfordern dementsprechend viel Aufwand für die Erstellung ihres Käfigs zur Halterung der entsprechend großen Menge des katalytischen Ma­ terials. Es besteht ferner die Gefahr, daß die Beaufschlagung des Katalysators nicht gleichmäßig über seine Längenabschnitte erfolgt und daher eine ungünstige Nutzung des Katalysators eintritt. Zudem sind für jeden Katalysaatorteil eigene Befestigungsmittel vorzusehen.

Es ist auch ein Katalysator bekannt (DE-OS 18 01 668), der in einem Wrasenabzugskanal einer Bratröhre angeordnet ist. Dieser Kata­ lysator weist eine plane kreisförmige Anströmfläche mit senkrecht dazu verlaufenden Durchströmkanälen auf. In Strömungsrichtung vor der Anströmfläche befindet sich ein Heizelement in unmittelbarer Nähe, das zur Strahlungsbeheizung des Katalysators dient.

Soll ein Katalysator dieser Bauart in einer Bratröhre zur Be­ handlung der umströmenden Bratröhrenluft herangezogen werden, dann muß die vom Gebläserand geförderte erhitzte Luft auf die Anström­ fläche konzentriert werden und kann erst nach dem Durchströmen durch den Katalysator so verteilt werden, daß eine funktions­ gerechte Beaufschlagung der Bratröhre eintritt. Hierzu sind aber besondere Luftführungen erforderlich, für die zusätzlicher Raum und Materialaufwand nötig ist.

Bekannt ist auch ein katalytischer Nachverbrenner für Bratröhren­ luft mit einem in geringem Abstand von einem Heizelement ange­ ordnetem Katalysator (DE-PS 26 40 684), jedoch ist dort das Heizelement in Strömungsrichtung der umgewälzten Bratröhrenluft gesehen nach dem Katalysator angeordnet, so daß eine die Katalyse fördernde Erwärmung der den Katalysator durch­ strömenden Bratröhrenluft durch das Heizelement nicht erfolgt.

Bei einem anderen bekannten katalytischen Nachverbrenner (DE-PS 28 11 650) ist ein Heizelement, nämlich die übliche Bratröhrenbe­ heizung, für die Erwärmung der Bratröhrenluft erforderlich, bevor sie durch parallele Strömungskanäle eines wabenartigen Katalysa­ tors strömt. Dabei heizt ein zweites Heizelement den Katalysator lediglich in seinem Umfangsbereich zusätzlich auf, so daß die radial innenliegenden Strömungskanäle nicht besonders beheizt werden.

Für die Katalyse steht somit im inneren Bereich lediglich die relativ geringe Temperatur der Luft zur Verfügung, wie sie die Bratröhre verläßt. Die Katalysewirkung ist daher im Innenbereich sehr gering.

Es ist zwar auch ein Heißluft-Herd mit das Gebläserad umgebenden Heizelement und mit konventionellen zusätzli­ chen Heizelementen bekannt (FR-PS 25 19 413); eine katalytische Einrichtung, die bei Heißluft wie bei konventionellem Betrieb arbeitet, ist dabei nicht vorgesehen.

Bekannt ist ferner ein Heißluft-Herd mit Mitteln zum Verändern der Drehzahl des Gebläses (DE-OS 23 09 038). Die damit angestrebte Änderung der Luftfördermenge dient nur der Verbesserung des Garvorganges.

Bei einem anderen bekannten Herd (DE-OS 23 52 340) wird schließlich die Reinigung mittels Pyrolyse bei einer Bratröhrentemperatur von etwa 500°C vorgenommen, auf welche die gesamte Bratröhre nach einem Brat- oder Backvorgang aufgeheizt wird. Eine Katalyse ist nicht vorgesehen. Daher führt auch das Ein- und Ausschalten eines dort vorgesehenen, die Bratröhrenluft umwälzenden Gebläses nicht zu einer verbesserten katalytischen Reinigung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Herd gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Maßnahmen zu treffen, durch die eine verbesserte selbsttätige Beseitigung von Geruchs- und Verschmut­ zungsteilchen aus der Bratröhrenluft sowie eine Reduzierung des Energieverbrauchs erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Durch die Maßnahme gemäß der Erfindung werden die Nachteile des Standes der Technik überwunden und die angestrebte Verbesserung bei der Beseitigung von Geruchs- und Verschmutzungsteilchen aus der Bratröhrenluft erreicht.

Die vom Gebläse geförderte, mit Verschmutzngsteilchen beladene Bratröhrenluft wird durch das Heizelement auf ihre maximale Temperatur aufgeheizt und gelangt sofort ohne eine Mögichkeit zur Abgabe von Wärme oder Verschmutzungsteilchen direkt in den unmit­ telbar benachbarten, konzentrisch zum Heizelement angeordneten Katalysator, der dadurch über seine gesamte Länge sehr gleichmäßig aufgeheizt wird.

Soweit es Fertigungstoleranzen und die erhebliche Wärmedehnung zulassen, steht der Katalysator mit dem Heizelement in direktem Wärmekontakt. Dadurch erreicht auch der Katalysator die mit einem gegebenen Heizelement maximal im Betrieb zu erzielende Temperatur, zu deren Erreichen auch der direkte Einfluß der Wärmestrahlung erheblich beiträgt, so daß das optimal mögliche Katalyseergebnis eintritt. Dabei kann der Katalysator einstückig ausgebildet werden und braucht lediglich um das Heizelement herumzureichen. Es werden auch Ablagerungsräume für Verschmutzungspartikel zwischen dem Heizelement und dem Katalysator vermieden, weil die gesamte Luft nach dem Heizelement sofort in den Katalysator überströmt. Zudem sind besondere Maßnahmen zur Führung der Luft nach dem Katalysator nicht erforderlich.

Um dabei das Katalyseergebnis noch zu steigern, kann so verfahren werden, daß die Temperatur des Katalysators in Intervallen erhöht wird. Hierzu braucht lediglich die Förderungsmenge von Luft über das Heizelement und den Katalysator vermindert zu werden. Auch kann der Zustrom und/oder der Abstrom der Luft zum bzw. vom Gebläse in die Bratröhre gedrosselt werden, wodurch sich die Luft im Gebläseraum wesentlich höher erhitzt. Auch kann das Heizelement im normalen Betrieb getaktet und bei verstärktem Katalysebetrieb ungetaktet eingeschaltet werden.

Wenn die Bratröhre konventionelle Unter- und Oberhitze- Heizkörper aufweist, kann in den Pausen, in welchen diese Heizkörper für Ober- und Unterhitze während des Betriebes ausgeschaltet sind, das Gebläse mit Heizelementen und Katalysator in Betrieb gesetzt werden. Es tritt dann ebenfalls die Katalysewirkung bei sonst konventionellem Betrieb ein.

Damit der Katalysator bedarfsweise regeneriert werden kann, wird zur Erhöhung der Katalysatortemperatur der Betrieb mit reduzier­ ter Gebläseleistung ausgeführt, wobei das Gebläse mit jeweils kurzen Stillstandszeiten betrieben werden kann. Die Katalysator­ temperatur erreicht dann Werte, durch welche festgesetzte Partikel mit Sicherheit katalysiert und ggf. sogar pyrolisiert werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Patent­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnungen eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 bei einem Herd in einer Teilansicht den Bereich des Gebläses mit Katalysator in der Bratröhre als Draufsicht im Schnitt und

Fig. 2 eine Ansicht von vorn auf das Gebläse mit Katalysator bei abgenommener Zwischenwand.

In einem nicht näher dargestellten Herd für Haushalt oder Gewerbe ist eine Bratröhre 1 vorgesehen, die eine geschlossene Mantelfläche und eine Rückwand 2 sowie gegenüberliegend eine nicht gezeigte Tür aufweist. Vor der Rückwand 2 befindet sich mit Abstand in der Bratröhre 1 eine Zwi­ schenwand 3 mit einer zentralen Eingangsöffnung 4 für Bratröhrenluft, die von einem angetriebenen Gebläserad 5 angesaugt wird. Das Gebläserad 5 befindet sich im Raum 6 zwischen Rück- und Zwischenwand 2, 3 und gehört zu einem Gebläse, dessen Ausgangsöffnung 7 durch Spalte zwischen den Mantelflächen und dem Außenrand der Zwischenwand 3 gebildet ist. Konzen­ trisch zum axial ansaugenden und radial abblasenden Gebläserad 5 ist ein Heizelement 8 angeordnet, das von einem ringförmigen, ebenfalls konzentrisch zum Heizelement 8 verlaufenden Katalysator 9 unmittelbar umgeben ist.

Vorzugsweise steht der Katalysator 9 in direktem Wärmeleitkontakt mit dem Heizelement 8, das auch in den Katalysator 9 eintauchen kann. Der Katalysator 9 liegt in Strömungsrichtung der Bratröh­ renluft unmittelbar nach dem Heizelement 8 und wird so ohne zusätzliches Heizelement auf sehr hohe Temperaturen aufgeheizt, wie sie für den Katalysevorgang erforderlich sind. Der Katalysator 9 besteht aus einem Käfig 10, der aus einem Drahtgeflecht herge­ stellt und mit Kugeln, Pellets oder dergl. in Größen von 1 bis 20 Millimeter Durchmesser gefüllt ist, welche mit einer katalytischen Schicht, z. B. aus Platin oder Palladium in einer Konzentration von 0,03 bis 1% sowie Metalloxiden beschichtet sind.

Bei Heißluftbetrieb der Bratröhre 1 dient das Gebläse mit Heiz­ element 8 zur Warmluftbeheizung des zu behandelnden Gutes. Zusätz­ lich wird damit der Katalysator 9 direkt beheizt und mit der geförderten Bratröhrenluft beaufschlagt. Es erfolgt dementspre­ chend die angestrebte Katalyse. Soll die Katalysewirkung gestei­ gert werden, kann durch Vermindern der Drehzahl des Gebläserades 5 oder Abschalten des Antriebs bzw. durch Drosselklappen an der Eingangs- oder Ausgangsöffnung 4, 7 der Luftdurchsatz vermindert werden, wodurch das Heizelement 8 auf noch höhere Temperaturen aufgeheizt wird und entsprechend den Katalysator 9 erhitzt. Auch ist damit eine Regenerierung des Katalysators 9 ausführbar, wenn ein hoher Verschmutzungsanteil in der Bratröhrenluft zu verarbei­ ten ist. Insbesondere ist diese intervallweise Überhitzung des Katalysators 9 somit kurz nach Beginn eines Bratvorganges zweck­ mäßig. Der dann verstärkt anfallende Anteil an Geruchs- und Schwe­ beteilen wird sicher abgebaut und kann zu keiner Geruchsbelästi­ gung der Umgebung führen. Außerdem ist die zum Gut in der eigent­ lichen Bratröhre 1 zurückströmende Luft weitgehend gereinigt.

Ist die Bratröhre 1 auch mit Heizkörpern 11 an der Mantelfläche ausgestattet, um konventionell mit Ober- und Unterhitze das eingebrachte Gut behandeln zu können, dann läßt sich die Geruch­ entwicklung durch kurzzeitiges Inbetriebsetzen des Gebläses mit dem Heizelement 8 und dem Katalysator 9, der dabei vorzugsweise vorgeheizt ist, in gleicher Weise beseitigen. Hierzu wird vor­ zugsweise in den Einschaltpausen, die beim Takten der Heizkörper 11 im normalen Betrieb auftreten, die Katalyseeinrichtung ein­ geschaltet. Damit aber die konventionelle Garungsart nicht durch Heißluft-Garung überdeckt wird, wird das Gebläse nur mit vermin­ derter Drehzahl bzw. bei gedrosseltem Luftdurchsatz betrieben und das Heizelement 8 ggf. mit verminderter Leistung beaufschlagt, wenn die Einschaltdauer länger bemessen sein muß.

Es wird somit eine selbsttätige Beseitigung von Geruchs- und Verschmutzungsteilchen aus der Bratröhrenluft sowohl bei Heißluft- und auch bei konventionellem Betrieb innerhalb der Bratröhre an der Umluft erreicht.

Claims (13)

1. Herd mit einer Bratröhre, in der vor der Rückwand mit Abstand eine Zwischenwand angeordnet ist, die zentral eine Eingangsöffnung für Bratröhrenluft aufweist und zwischen ihrem Außenrand und der Mantelfläche der Bratröhre Spalte als Ausgangsöffnung bildet, mit einem Gebläserad eines Gebläses zwischen der Rückwand und der Zwischenwand sowie mit einem im Strömungsweg angeordneten, das Gebläserad konzentrisch umgebenden Heizelement, und mit einem im Strömungsweg der Bratröhrenluft nach dem Heizelement zwischen der Rückwand und der Zwischenwand angeordneten Katalysator, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (9) ringförmig ausgebildet und konzentrisch zum Heizelement (8) sowie demselben unmittelbar benachbart angeordnet ist.

2. Herd nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heiz­ element (8) mit dem Katalysator (9) in direktem Wärmekontakt steht.

3. Herd nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement in den Katalysator (9) eintaucht.

4. Herd nach Anspruch 1 oder einem der nachfolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (9) einen Käfig (10) aus Drahtgewebe aufweist und daß der Käfig (10) mit Kugeln, Pellets oder dergleichen gefüllt ist, welche mit einer katalytischen Schicht versehen sind.

5. Herd nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (9) aus beschichteten Wabenkörpern besteht.

6. Herd nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangs- und/oder Ausgangsöffnung (4, 7) des Gebläses (5) verstellbare Klappen zur Veränderung des freien Strömungsquerschnitts zugeordnet sind.

7. Verfahren zum Betreiben eines Herdes nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei ein­ geschaltetem Heizelement der Luftdurchsatz des Gebläses durch die Bratröhre vermindert oder unterbrochen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Gebläses vermindert oder auf Null reduziert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdurchsatz mechanisch gedrosselt oder unterbunden wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei konventionellem Betrieb mit Ober- und/oder Unterhitze das Heizelement für den Katalysator zeitweise eingeschaltet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 7 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung der Bratröhre bei kon­ ventionellem Betrieb taktweise erfolgt und daß bei abge­ schalteten Heizkörpern der Ober- und/oder Unterhitze jeweils das Gebläse mit eingeschaltetem Heizelement und Katalysator einen Luftdurchsatz durch die Bratröhre erzeugt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Erhöhung der Katalysatortemperatur zeitweise ein Betrieb mit reduzierter Gebläseleistung erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gebläse taktweise mit jeweils kurzen Stillstandszeiten betrieben wird.