DE4131748C2 - Heiß-Umluftgerät zum Garen von Lebensmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Heiß-Umluftgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein bekanntes Heiß-Umluftgerät dieser Art (DE 27 47 097 A1) weist in seinem Grundaufbau eine Ofenmuffel auf, die in ihrer rückseitigen Trennwand einen Durchbruch aufweist, an dem ein radial förderndes, durch einen Elektromotor angetriebenes Lüfterrad mit seiner zentralen, axialen Ansaugöffnung angeordnet ist. Benachbart zum Außenumfang des Lüfterrades liegen in dem radial nach außen geförderten Luftstrom des Lüfterrades Heizelemente, welche die aus der Ofenmuffel angesaugte Luftmenge nach dem Verlassen des Lüfterrades erhitzt. Nach dem Durchströmen wird die erhitzte Luft durch Öffnungen in den Seitenwänden der Ofenmuffel wieder in dieselbe zurückgeführt. Um bei diesem Aufbau den Garprozeß auch in einer Damp­ fatmosphäre ausführen zu können, ist in das Gerät ein mit einem steuerbaren Ventil versehenes Wasserzulaufrohr eingeführt, das im Bereich der Ansaugöffnung des Lüfterrades endet und das wenigstens eine in die Ansaugöffnung des walzenförmig ausgebildeten Lüfterrades gerichtete Auslauföffnung aufweist. Diese Auslauföffnung ist axial auf die Nabe des Lüfterrades gerich­ tet. Die Nabe durchdringt dabei eine der Ansaugöffnung gegenüberliegende, das Lüfterrad abschließende Rückwand, welche zusätzlich eine in den Innenraum des Lüfterrades eingezoge­ ne Einformung aufweist, deren Durchmesser größer als der der Nabe ist. In die Ansaugöffnung des Lüfterrades eingeführtes Wasser wird dabei zum Teil vom angesaugten Luftstrom mitgeris­ sen und trifft andernteils auf die Nabe bzw. die Einformung, von wo aus es durch Fliehkraftwirkung radial nach außen geschleudert und dabei versprüht wird. Die feuchtigkeitsgeladene Umluft wird dann durch das Lüfterrad auf das Heizelement gefördert, wo, der Feuchtigkeitsanteil ver­ dampft, so daß in der Ofenmuffel bei Bedarf die geforderte Dampfatmosphäre gegeben ist. Die Verdampfung der Wasserpartikel tritt dabei bei ausreichender Aufheizung der Umwälzluft auch in derselben und an den erhitzten Gerätewandungen auf. Ein separater Dampferzeuger ist hierbei zum Dampfgaren von Lebensmitteln nicht erforderlich. Andererseits kann in diesem Gerät auch der Garprozeß mit reiner Heißluft durchgeführt werden. In der praktischen Ausfüh­ rung eines solchen Heiß-Umluftgerätes ist das Wasserzuführrohr oberhalb der Achse des Lüf­ terrades in den von den parallel zur Achse verlaufenden Lüfterschaufeln umschlossenen Raum so abgebogen, daß seine Auslauföffnung seitlich neben der Nabe auf die Rückwand des Lüfter­ rades gerichtet ist. Der nicht vom Luftstrom mitgerissene Wasseranteil trifft hierbei auf eine Durchmesserlinie der Rückwand auf, die durch die Größe ihres radialen Abstandes zur Achse bereits eine hohe radiale Beschleunigung auf die auftreffenden Wassertropfen ausübt und die­ selben fein zerstäubt und nach außen zu den Lüfterschaufeln schleudert. Von Nachteil ist bei diesem Aufbau, daß die von der Sprühvorrichtung verteilten Wasserpartikel vom axial einströ­ menden Luftstrom zur Rückwand des Lüfterrades transportiert und dort nach außen geschleu­ dert werden. Hierdurch erfolgt eine ungleichmäßige Kühlung der Heizelemente, die dadurch nur teilweise in den Prozeß der Dampferzeugung einbezogen werden. Es ergibt sich hierdurch eine entsprechend verminderte Dampfleistung. Die Menge des zuzuführenden Wassers muß daher so beschränkt werden, daß die Verdampfung auf dem betreffenden Teilbereich des Heiz­ körpers tatsächlich stattfindet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Heißumluftgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Maßnahmen zu treffen, durch welche eine gleichmäßigere Beaufschlagung des über die Tiefe des Lüfterrades verteilt angeordneten Heizelementes mit feuchtigkeitsbela­ dener Luft erreicht wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Bei einer Ausgestaltung eines Heiß-Umluftgerätes gemäß der Erfindung ist die Sprühvorrichtung von der Rückwand weg zur Ansaugöffnung des Lüfterrades hin verla­ gert. Hierdurch werden die von der Sprühvorrichtung abgeschleuderten Wasserpartikel bereits im Ansaugbereich in den eintretenden Luftstrom eingesprüht, so daß nicht nur die im Bereich der Rückwand nach außen strömenden Luftanteile, sondern auch diejenigen mit Feuchtig­ keitströpfchen angereichert werden, die von den zur Ansaugseite hin liegenden Schaufelab­ schnitten gefördert werden. Durch die gleichmäßige Durchmischung des gesamten, angesaug­ ten Luftstromes mit der einzubringenden Feuchtigkeitsmenge werden auch die einzelnen, über den Bereich der Mantelfläche des Lüfterrades verteilten Abschnitte des Heizelementes gleich­ mäßig mit Feuchtigkeit beaufschlagt, so daß bei gleicher Heizleistung des Heizelements eine erhöhte Wassermenge zugeführt werden kann. Es wird also erreicht, daß ein größtmöglicher Teil des abgesprühten Wassers verdampft wird, so daß bei erhöhtem Verdampfungs- Wirkungsgrad vergleichsweise weniger Wasser versprüht werden muß und auch weniger un­ verdampftes Wasser erhitzt wird, das sonst abfließt. Es wird also eine Wasser- und Wärme­ energieersparnis erzielt. Diese Sprühvorrichtung wird vorzugsweise auf die freie Stirnfläche der Nabe aufgesetzt und überragt dieselbe in radialer Richtung, wobei diese Sprühvorrichtung mit der Schraubenmutter auf der Welle des Antriebsmotors festgesetzt wird, welche sonst al­ lein die Nabe sichert. Die Sprühvorrichtung ist dabei insbesondere als eine Scheibe mit zusätz­ lichen Ausnehmungen und/oder Verformungen an ihrer Außenseite versehen, die durch ihre Ausgestaltung, insbesondere durch ihre Neigung oder ihren Drall die Abströmrichtung des in axialer Richtung zugeführten Wassers steuern. Die Scheibe kann hierbei nach Art eines Luft­ flügelrades ausgebildet sein. Dabei kann die Scheibe am Außenumfang zur Ansaugöffnung hin gerichtete und parallel zur Lüfterradachse verlaufende Schaufel ausweisen. Wird ein axial för­ derndes Lüfterflügelrad angewandt, so kann seine Schränkung so gerichtet sein, daß ein gegen die Ansaugrichtung des Lüfterrades gerichteter, relativ schwacher Gegenluftstrom erzeugt wird, durch den abgeschleuderte Wasserpartikel tiefer in den Ansaugluftstrom des Lüfterrades transportiert werden. Die Scheibe bzw. das Lüfterflügelrad kann dabei auch aus einem ge­ lochten Material bzw. aus einem Gitter bestehen, das bereits eine mechanische Vorzerkleine­ rung der auftreffenden Wassertropfen bewirkt. Die Auslauföffnung des Wasserauslaufrohrs ist insbesondere auf den Bereich gerichtet, der in Drehrichtung vor dem oberen Kulminations­ punkt der Umlaufbahn der Scheibe liegt. Die auftreffenden Wasserteile erhalten da­ durch eine gegen die Schwerkraft wirkende Beschleunigung, so daß unter Anwendung nur einer Auslauföffnung eine Vergleichsmäßigung der Wasserverteilung auf der Sprühvorrichtung erzielt wird. Es ist auch möglich, daß insbesondere bei relativ geringer Tiefe des Lüfterrades auf die Rückwand desselben wenigstens einen konzentrisch zur Achse angeordneten Sprühring aufzusetzen, dessen äußere Umfangrandzone von der Rückwand trichterförmig weggeneigt ist. Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert.

Von einem gattungsgemäßen Heißumluftgerät ist lediglich ein trommelförmiges Lüfterrad (1) mit einer Sprühvorrichtung (2), einem Wasserzuführrohr (3) und einem Heizelement (4) dar­ gestellt. Das Lüfterrad (1) besitzt dabei eine angedeutete Drehachse, die in einer Flucht mit einer Antriebswelle (6) eines Antriebsmotors (7) liegt. Das Lüfterrad (1) ist trommelförmig ausgebildet und weist parallel zur Achse (5) weisende Förderschaufeln (8) auf.

Die Förderschaufeln (8) sitzen auf einer senkrecht zur Achse (1) stehenden Rückwand (9) des Lüfterrades (1), welche auch eine konzentrisch auf der Antriebswelle (6) sitzende Nabe (10) des Lüfterrades (1) trägt. Die Nabe (10) weist eine axiale Länge auf, wie sie zur stabilen Halterung auf der Antriebswelle (6) erforderlich ist. Auf ihre der Rückwand (9) abgewandte Stirnseite ist die Sprühvorrichtung (2) aufgesetzt, die dadurch im Abstand von der Rückwand (9) in den Innen­ raum des Lüfterrades (1) versetzt ist. Die Sprühvorrichtung (2) und mit ihr die Nabe (10) sind mittels einer Schraubenmutter (11) auf der Antriebswelle (6) gesichert. Das Heizelement (4), das aus elektrisch oder mit Dampf beheizten Rohren bestehen kann, ist mehrlagig ausgebildet und erstreckt sich um den Umfang des Lüfterrades (1) und ist zudem über dem in Achsrichtung gemessene Tiefe des Lüfterrades (1) gleichmäßig verteilt. Vorzugsweise sind die Heizrohre zweilagig angeordnet und dabei auf Lücke gesetzt. Dadurch treffen die Partikel, welche nicht auf die erste Lage auftreffen, auf die zweite Lage der Heizrohre, wo jedenfalls eine Verdamp­ fung stattfindet. Die Sprühvorrichtung ist in der Zeichnung als Scheibe ausgebildet, welche den Durchmesser der Nabe (10) überragt und auf welche in axialer Richtung die Auslauföffnung (12) des Wasserzuführrohres (3) gerichtet ist. Die Achse des Wasserzuführrohres (3) schneidet dabei die Ebene der Scheibe (2) radial außerhalb der Nabe (10), wo die Beschleunigungskräfte für das auftretende Wasser bereits so groß sind, daß das Wasser sowohl in Umlaufrichtung mitgerissen, als auch in radialer Richtung zum Außenrand der Scheibe hin transportiert wird. Es ergibt sich dadurch eine über den Umfang der Sprühvorrichtung (2) verteilte, gleichmäßige Absprühung des zugeführten Wassers. Das durch Fliehkräfte der mit dem Lüfterrade (1) um­ laufenden Sprühvorrichtung (2) fein verteilt abgesprühte Wasser mischt sich in den durch Pfeile (13) angedeuteten, vom Lüfterrad (1) angesaugten Luftstrom, wobei das Einsprühen des Was­ sernebels in den Bereich vorgezogen ist, in welchem der Luftstrom (13) durch die nicht mehr dargestellte Ansaugöffnung des Lüfterrades (1) in dasselbe eingesaugt wird. Der abgesprühte Wassernebel gelangt somit in alle Strömungsfäden des angesaugten Luftstroms und wird so gleichmäßig über die Mantelfläche des Lüfterrades (1) zu den Rohren des Heizelementes (4) gefördert. Die Scheibe (2) ist insbesondere mit zusätzlichen Ausnehmungen und/oder Vertie­ fungen an ihrer Außenseite versehen, wobei die Scheibe insbesondere nach Art eines Lüfterflü­ gelrades ausgebildet ist. Insbesondere ist die Scheibe (2) am Außenumfang mit Schaufeln (14) versehen, die zur Ansaugöffnung hin und parallel zur Lüfterradachse (5) gerichtet sind. Ihre Gestaltung ist dabei so getroffen, daß sich schräg gegen die Stromrichtung der angesaugten Luft geneigte Kanten ergeben, auf welchen Teile des zugeführten Wassers gegen die Strö­ mungsrichtung der zugeführten Luft beschleunigt werden. Die Scheibe kann dabei aus einem gelochten Material bzw. aus einem Gitter gefertigt sein, so daß eine axiale Durchströmung möglich wird, welche in den Maschengittern sitzende Wasserteile mitreißen und zum hinteren, der Rückwand (9) benachbarten Bereich des Lüfterrades (1) zuführen. Die Scheibe (2) ist ins­ besondere nahe der Ansaugöffnung des Lüfterrades (1) angeordnet.

Anstelle der als Lüfterrad ausgebildeten Scheibe kann die Sprühvorrichtung (2) auch ein dem Lüfterrad (1) entsprechendes, lediglich verkleinertes Gebläserad ausgebildet sein, in welches das Wasserzuführrohr (3) einmündet und das ebenfalls nur über einen Teil der Tiefe des Lüfter­ rades (1) erstreckt.

Insgesamt ergibt sich durch die Vorverlagerung der Sprühvorrichtung zur Ansaugöffnung des Lüfterrades hin die geforderte gleichmäßige Verteilung des zugeführten Wassers innerhalb des angesaugten Luftstromes. Bei Verwendung einer Scheibe als Sprühvorrichtung wird durch das Zuführen des Wassers in einen Umfangsbereich eine ausreichende Beschleunigung erreicht, so daß auch bei strahlförmiger Zuführung des Wassers eine Absprühung über den gesamten Um­ fang erfolgt, d. h. die Wasserzufuhrstelle muß mit radialem Abstand innerhalb der verwendeten Scheibe liegen.

Claims (5)

1. Heiß-Umluftgerät zum Garen von Lebensmitteln in einer Ofenmuffel mit einem radial fördernden Lüfterrad, das eine zentrale, axiale Ansaugöffnung aufweist, welcher ein Durchbruch in einer Trennwand zur Offenmuffel hin vorgeordnet ist, mit mindestens einem benachbart, zum Außenumfang des Lüfterrades im geförderten Luftstrom lieg­ enden Heizelement, sowie mit einem zur Dampferzeugung vorgesehenen Wasser­ zuführrohr, das durch die Ansaugöffnung in das Lüfterrad gerichtet ist und dessen Auslauföffnung radial versetzt zur Achse des Lüfterrades auf eine parallel zur An­ saugöffnung angeordnete Fläche gerichtet ist, die eine Sprühvorrichtung bildet, wobei diese mit Abstand vor der Ebene der Rückwand angeordnet ist und eine Flächenaus­ dehnung aufweist, die kleiner als die Ansaugöffnung und größer als die Nabe des Lüfterrades ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühvorrichtung (2) eine mit Ab­ stand von der Rückwand (9) vor der Nabe (10) angeordnete Scheibe ist, die mit zusätzlichen Ausnehmungen und/oder Verformungen (14) an ihrem Umfang versehen ist.

2. Heiß-Umluftgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe nach Art eines Lüfterradflügels ausgebildet ist.

3. Heiß-Umluftgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe am Außenumfang zur Ansaugöffnung hin gerichtete und parallel zur Lüfterradachse (5) verlaufende Schaufeln (14) aufweist.

4. Heiß-Umluftgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe aus einem gelochten Material, beziehungsweise einem Gitter besteht.

5. Heiß-Umluftgerät nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslauföffnung (12) des Wasserzuführrohres (3) auf den Bereich gerichtet ist, der in Drehrichtung der Scheibe vor dem oberen Kulminationspunkt der Umlaufbahn liegt.