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Die vorliegende Erfindung betrifft einen gasbeheizten Ofen
zum Kochen von Essen unter der Einwirkung einer erzwungenen
Zirkulation von heißer Luft und der möglichen Gegenwart von
Dampf in der Kochkammer dieses Ofens.
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Gasbeheizte Öfen mit erzwungener Konvektion von heißer Luft
zum Kochen von Essen in einer dicht verschlossenen Kochkammer
sind aus dem Stand der Technik bekannt, wobei die Öfen des
weiteren so ausgelegt sind, daß das Essen auch durch die
Einwirkung von Dampf gekocht wird, der in einem entsprechend
vorgesehenen getrennten Boiler erzeugt wird und dann durch
entsprechend vorgesehene Verbindungsrohre in die Kochkammer
eingeleitet wird.
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Insbesondere umfassen diese Öfen im wesentlichen einen
motorbetriebenen Ventilator und eine Anordnung aus Heizelementen,
die an der Rückwand der Kochkammer angebracht sind, um einen
Heißluftstrom durch die Kochkammer zu erzeugen, wobei die
Heizelemente aus einer Vielzahl paralleler Rohre bestehen,
die sich über die gesamte Höhe der Kochkammer erstrecken und
durch die die heißen Abgase strömen, die von einem in einer
Position unterhalb der Kochkammer untergebrachten Gasbrenner
mit natürlichem Zug der herkömmlichen Art erzeugt werden.
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Die Rohre sind so geformt, daß sie halbkreisförmige
Abschnitte umfassen, die in unmittelbarer Nähe der Außenkante
der Radschaufeln des motorbetriebenen Ventilators angeordnet
sind, sowie zwei vertikale, geradlinige Abschnitte, die in
die obengenannten halbkreisförmigen Abschnitte übergehen und
jeweils mit der Kochkammer des Ofens verbunden sind, die
darunter angeordnet ist, und in der sich der Gasbrenner
befindet, sowie ein Abgassteigrohr, das im oberen Abschnitt der
Kochkammer vorgesehen ist.
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Auf diese Weise kann mit Öfen der oben beschriebenen Art
Essen auf zwei verschiedene Arten gekocht werden, d.h. durch
Braten des Essens, wenn der Ofen so eingestellt ist, daß nur
durch erzwungene Heißluftzirkulation gekocht wird, oder durch
"Abkochen" des Essens, wenn der Ofen so eingestellt ist, daß
das Essen durch Einleiten von Dampf in die Kochkammer gekocht
wird.
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Alle oben beschriebenen Öfen stellen zwar eine ausreichende
Kochleistung sicher, doch weisen sie eine Reihe typischer
Nachteile auf.
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Zunächst ist in der Tat ein Nachteil auf das Vorhandensein
des Brenners zurückzuführen, der aufgrund der Tatsache, daß
er in einer Position unterhalb und in unmittelbarer Nähe der
zugehörigen Endabschnitte der Wärmetauscherrohre angeordnet
ist, bewirkt, daß sich sowohl die Endabschnitte der
Wärmetauscherrohre, die an der Rückwand der Kochkammer des Ofens
angebracht sind, als auch die Blechteile, die die Rückwand und
den Boden der Kochkammer bilden, in unerwünschtem Maße fast
bis zur Glühtemperatur aufheizen.
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Ein solches übermäßiges Aufheizen der Rohre und der
Blechteile führt insbesondere dazu, daß die gesamte Metallstruktur
der Kochkammer des Ofens einer beachtlichen Wärmeausdehnung
unterliegt, und kann des weiteren rasch zu Bedingungen
führen, die die mechanische Festigkeit und Unversehrtheit der
Materialien der Rohre und Blechteile beeinträchtigen, wobei
außerdem die Möglichkeit besteht, daß die Kochkammer selbst
aus diesen Gründen verzogen, verformt und in ihrem ganzen
Aufbau beeinträchtigt wird.
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Hinzu kommt, daß die dabei entstehende hohe Temperatur des
Bodens der Kochkammer des Ofens in Gegenwart von Fett oder
Fetteilchen, die auf den Boden dieser Kochkammer gefallen
sind, zu starker Rauchentwicklung führt, weil diese
Fettablagerungen verbrennen, wobei ein solcher Rauch den Geschmack
des gerade gekochten Essens höchst wahrscheinlich
beeinträchtigt.
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Des weiteren ist es aufgrund der ganz konkreten Anordnung des
Brenners in dem Ofen nicht möglich, daß mehrere Kochöfen
dieser Art in mehreren Lagen übereinander angeordnet werden,
wenn eine solche Anordnung aufgrund beengter
Platzverhältnisse höchst ratsam wäre.
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Ein weiterer Nachteil dieser Art von Kochöfen liegt in der
Tatsache, daß normalerweise Brenner verwendet werden müssen,
die im Vergleich zu der zum Kochen von Essen tatsächlich
erforderlichen Heizleistung eindeutig überdimensioniert sind,
da nur ein Teil der Wärmeenergie in den Abgasen in diesem
Fall zum Aufheizen der in der Kochkammer der Öfen
zirkulierenden Luft verwendet wird, denn die Abgase strömen mit einer
recht hohen Geschwindigkeit durch die Wärmetauscherrohre, so
daß sie immer noch relativ heil sind, wenn sie die
Wärmetauscherrohre verlassen, und daß diese Wärmetauscherrohre in der
Kochkammer auch eine relativ begrenzte Heizfläche bilden.
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Schließlich ist es aufgrund der Form der Wärmetauscherrohre,
weil sie dicht beieinander angeordnet sind, und insbesondere
weil sie durch den Boden der Kochkammer geführt sind, recht
schwierig, sie zur Reinigung oder zur regelmäßigen Wartung in
bequemer Weise zu erreichen.
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Die IT-A-1 220 069 offenbart einen gasbeheizten Ofen mit
erzwungener Konvektion, der zu dem genannten Stand der Technik
gehört und die zuvor erläuterten Nachteile aufweist. Der Ofen
des italienischen Patents ist insbesondere mit einem
Strahlsauger versehen, der unterhalb der Wärmetauschereinrichtung
angeordnet ist, um die Strömung von Gasen in einem
spiralförmig gewickelten rohrförmigen Element zu bewirken. Diese
technische Lösung gewährleistet jedoch keine gleichmäßige
Erhitzung der Ofenkammer, weil der Wärmeaustausch von gewissen
Merkmalen abhängt, beispielsweise von der Gastemperatur und
insbesondere von dem Temperaturunterschied zwischen den
Abgasen und der Luft in der Kochkammer des Ofens. Der größte
Temperaturunterschied wird zwischen dem Zeitpunkt des
Einschaltens des Ofens und dem Betrieb des Ofens festgestellt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alle
obengenannten Nachteile und Einschränkungen zu beheben durch
Bereitstellen eines Ofens zum Kochen von Essen mittels
erzwungener Heißluftkonvektion und/oder durch Einleiten von Dampf
in die Kochkammer dieses Ofens, wobei der Ofen so ausgelegt
ist, daß das Essen zum Kochen mittels erzwungener Zirkulation
von Luft und/oder Dampf erhitzt wird, die wiederum in einer
Wärmetauschereinrichtung erhitzt werden, die so geformt und
ausgelegt ist, daß der größtmögliche Wärmewirkungsgrad
sichergestellt ist.
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Ein solches Ziel sowie weitere Aufgaben werden gemäß der
vorliegenden Erfindung in einem gasbeheizten Ofen mit
erzwungener Konvektion zum Kochen von Essen erreicht, der die
Merkmale von Anspruch 1 umfaßt.
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Die Merkmale gemäß der Erfindung werden nun anhand eines
nichteinschränkenden Beispiels mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Ansicht der im Querschnitt gezeigten
Vorderansicht des Kochofens gemäß der Erfindung;
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Fig. 2 eine schematische Ansicht des im Querschnitt gezeigten
oberen Abschnitts des Kochofens gemäß der Erfindung;
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Fig. 3 eine Ansicht der im Teilschnitt gezeigten
Vorderansicht eines vergrößerten Konstruktionsmerkmals des Kochofens
gemäß der Erfindung;
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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines weiteren
vergrößerten Konstruktionsmerkmals des Kochofens gemäß der Erfindung.
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Mit Bezug auf diese Figuren ist nachfolgend ein gasbeheizter
Kochofen 3 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, der
in bevorzugter Weise in professionellen Küchen von
Versorgungseinrichtungen wie Krankenhäuser, Pflegeheime, Kantinen,
Hotels, Restaurants, etc. verwendet werden kann.
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Ein solcher Ofen umfaßt insbesondere eine Metallmuffel 4 mit
einer kastenartigen Form, die auf der Vorderseite offen ist
und innen die Kochkammer 5 des Ofens begrenzt, und er umfaßt
des weiteren ein äußeres Metallgehäuse 6, das ebenfalls eine
kastenartige Form besitzt, größer ist als die obengenannte
Muffel und die Muffel so umgibt, daß um diese herum Hohlräume
entstehen, in die entsprechende Matten oder Platten 7 aus
Isoliermaterial einer herkömmlichen Art eingesetzt sind.
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Der Kochofen gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt des
weiteren eine getrennte, wärmeisolierte Tür 8, die die
obengenannte offene Vorderseite der Muffel 4 verschließt, wobei die
Tür auf einer Seite an das äußere Gehäuse 6 angelenkt und des
weiteren so bemessen ist, daß sie fest an einer
entsprechenden Dichtung 9 anliegt, die an dem gesamten Umfangsrand der
vorderen Öffnung 10 in dem äußeren Gehäuse 6 befestigt ist,
so daß die Kochkammer 5 des Ofens dicht verschlossen wird.
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Im Inneren der Kochkammer 5 des Ofens ist eine
Ventilatoreinrichtung 11 der herkömmlichen Art angebracht, deren
Antriebswelle 12 so angeordnet ist, daß sie durch eine Öffnung 13 in
der Rückwand des äußeren Gehäuses 6 verläuft und durch einen
Elektromotor 14 der herkömmlichen Art in Drehung versetzt
werden kann, der auf der Außenseite der Rückwand angebracht
ist.
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Die Ventilatoreinrichtung 11 hat den Zweck, das Kochen des in
der Kochkammer 5 des Ofens befindlichen Essens durch
erzwungene Konvektion zu beschleunigen, d.h. durch Erzeugung einer
mechanischen Zirkulation der Luft, die durch mindestens eine
geeignete Wärmetauscheranordnung 15 erhitzt wird, die im
Inneren der Kochkammer angeordnet ist und aus einer Rohrleitung
besteht, die spiralförmig um die Ventilatoreinrichtung 11
gewickelt ist, so daß eine Folge von Wicklungen von
vorzugsweise kreisrunder Form entsteht.
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Die Rohrleitung ist insbesondere an ihren Enden mit
entsprechenden geradlinigen, horizontalen Abschnitten 16 und 17
versehen, von denen der Abschnitt 16 mit einem kastenartigen
Abschnitt 18 in Verbindung steht, der außen auf einer seiner
Seiten am äußeren Gehäuse 6 des Ofens befestigt ist und eine
Luftkammer bildet, in der ein Gasbrenner 19 angeordnet ist,
während sich der andere Abschnitt 17 horizontal in Richtung
zur Seite des Ofens erstreckt, wodurch ein geradliniger,
horizontaler Abschnitt 20 gebildet wird.
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Die obengenannte Rohrleitung ist des weiteren mit einem
Mittelabschnitt 21 versehen, der spiralförmig ausgebildet ist
und einen solchen Biegeradius besitzt, daß der
Mittelabschnitt ganz um die Ventilatoreinrichtung 11 herumgepaßt
werden kann, in einem relativ kleinen Abstand vom äußeren Rand
des Rades der Ventilatoreinrichtung.
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Die Rohrleitung 15 wird in dem Kochofen gemäß der
vorliegenden Erfindung dadurch angebracht, daß sie zunächst in die
Kochkammer 5 eingeführt und dort positioniert wird, und daß
dann ihre Enden durch entsprechende Öffnungen eingeführt
werden, die in der Seitenwand 27 des Ofens vorgesehen sind, so
daß die Rohrleitung an der Seitenwand mit Hilfe von Flanschen
24, 25 befestigt ist, die einstückig auf den geradlinigen,
horizontalen Abschnitten 17 und 16 der Rohrleitung
ausgebildet sind und mit den geradlinigen, horizontalen Abschnitten
20 bzw. mit der Luftkammer 18 zu verbinden sind (siehe Fig.
1).
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Wenn des weiteren die Rohrleitung in ihrer entsprechenden
Position in der Ofenkammer montiert ist, umgibt ihr
Mittelabschnitt
21 die Ventilatoreinrichtung 11 in einem relativ
geringen Abstand zur Rückseite des Gehäuses 6 des Ofens (siehe
Fig. 2).
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Entsprechend der Seitenwand des Ofens, auf der die
Rohrleitung 15 in der eben beschriebenen Weise angeordnet ist, ist
wiederum ein geschlossener Raum 22 vorgesehen, der seitlich
an dieser Wand des Ofens angebracht ist und folgendes
aufnehmen kann: eine Dampfgeneratoreinrichtung 33, die Luftkammer
18, eine Ventilatoreinrichtung 26 und die verschiedenen
Steuer- und Regelvorrichtungen (nicht dargestellt), die in
Verbindung mit der Ventilatoreinrichtung erforderlich sind.
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Was den in der Brennkammer 18 angeordneten Gasbrenner 19
angeht, so handelt es sich dabei vorzugsweise um einen
fackelartigen Brenner (siehe Fig. 3), der aus einem Venturi-Rohr 34
besteht, das nach einer 90º-Biegung in einen geradlinigen
Rohrabschnitt 35 übergeht, in dessen Oberfläche eine Vielzahl
von Perforationen 36 vorgesehen sind, die in einem
regelmäßigen Muster über seinen gesamten Umfang verteilt sind.
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Der perforierte Rohrabschnitt 35 wird wiederum auf der
Augenseite von einem weiteren Rohrabschnitt 37 umschlossen, der
zusammen mit dem ersten Rohrabschnitt 35 einen Hohlraum 38
bildet, der an einem seiner Enden durch die mit dem weiteren
Rohrabschnitt 37 verbundene Wand 39 verschlossen ist.
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Des weiteren ist der Brenner 19 in an sich bekannter Weise
mit der Gasversorgungsleitung 23 verbunden, die in einer Düse
40 endet, die mit der Einlaßöffnung 41 des Venturi-Rohres 34
ausgerichtet ist und sich in deren unmittelbarer Nähe
befindet.
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Der zylindrische Kopf 42 des Brenners 19, wie er durch den
Rohrabschnit 37 gebildet wird, ist so angeordnet, daß er
koaxial mit dem geradlinigen Abschnitt 16 der Rohrleitung 15
verläuft und zu diesem hin gerichtet ist, so daß die bei der
Verbrennung entstehenden Abgase, die zum Heizen verwendet
werden, durch die Rohrleitung zirkulieren können.
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Die Brennkammer 18 ist so angeschlossen, daß sie mit der
Austrittsseite 43 der Ventilatoreinrichtung 26 in Verbindung
steht, was beim Betrieb des Brenners sicherstellt, daß die
korrekte, für eine vollständige Verbrennung notwendige Menge
Luft zugeführt wird, und des weiteren die erzwungene
Zirkulation der Abgase durch die Rohrleitung 15 unterstützt und
bewirkt, daß diese Abgase dann durch den horizontalen Abschnitt
20 der Rohrleitung ausgeleitet werden.
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Insbesondere erzeugt die Betätigung der Ventilatoreinrichtung
26, die die Luft von dem umschlossenen Raum 22 ansaugt, in
der obengenannten Luftkammer 18 den Überdruck, der notwendig
ist, um alle möglichen strömungsdynamischen Widerstände zu
überwinden, auf die die Abgase vermutlich treffen, wenn sie
durch die gesamte Länge der Wärmetauscheranordnung strömen.
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In der Luftkammer 18 bewirkt der durch die Düse 40 zugeführte
und in das Venturi-Rohr 34 geleitete Gasstrom, daß eine
gewisse Menge von Primärluft in dieses Venturi-Rohr 34
eingelassen wird (in der durch den Pfeil E angegebenen Richtung),
so daß sie sich bereits mit dem Gas mischen kann, wodurch ein
Luft-Gas-Gemisch entsteht, das zu der Auslaßöffnung 44 des
zylindrischen Kopfes 42 des Brenners 19 strömt, wo es
entzündet wird und damit die Verbrennung auslöst und die Flamme
entstehen lädt.
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Das meiste von dem Luft-Gas-Gemisch gelangt direkt zu der
Auslaßöffnung 44, wo es die Hauptflamme 45 erzeugt, indem es
durch den Rohrabschnitt 35 strömt, während der übrige Teil
des Gemisches in der durch den Pfeil F angegebenen Richtung
durch die Öffnungen 36 strömt, und dann strömt es durch den
Hohlraum 38 zu der Auslaßöffnung 44, wo es eine sehr kurze,
ringförmige Flamme 46 erzeugt, die als Sparflamme wirkt, die
die Hauptflamme 45 stabilisiert und verhindert, daß diese
erlischt.
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Darüberhinaus wird die vollständige Verbrennung auch durch
eine zusätzliche Menge Luft (Sekundärluft) sichergestellt,
die in der durch den Pfeil G dargestellten Richtung
einströmt, wodurch eine ringförmige Flamme entsteht.
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Der resultierende Kochofen gemäß der vorliegenden Erfindung
ist des weiteren mit einer ebenen Trennwand 28 versehen, die
im Inneren der Kochkammer 5 des Ofens angeordnet ist (siehe
Fig. 2), wobei die Trennwand vor der Ventilatoreinrichtung 11
und vor den Schlangen der Rohrleitung 15 angeordnet ist, so
daß sie in der Kochkammer eine eigene Kammer 29 mit einem
begrenzten Volumen bildet, die die Ventilatoreinrichtung und
die Rohrleitung umschließt.
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Des weiteren ist die Trennwand 28 so bemessen, daß sie sich
nahezu über die gesamte Breite der Kochkammer 5 erstreckt,
wodurch an den Seiten entsprechende Öffnungen 30 und 31
entstehen, durch die die heiße Luft in der durch die Pfeile D
angegebenen Richtung strömen kann. Ferner ist sie mit einer
mittigen Öffnung 32 versehen, deren Rand entsprechend dem Rad
der Ventilatoreinrichtung 11 zu der getrennt ausgebildeten
Kammer 29 hin umgebogen ist, damit die Ventilatoreinrichtung
die anschließend aufzuheizende und in der Kochkammer des
Ofens zu zirkulierende Luft ansaugen kann.
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Schließlich kann der oben erläuterte Kochofen gemäß der
vorliegenden Erfindung auch so ausgelegt sein, daß Essen durch
Einspritzen von Dampf in die Kochkammer 5 gekocht werden
kann, wobei der Dampf in an sich bekannter Weise in dem
obengenannten Dampfgenerator erzeugt werden kann, der in
bevorzugter Weise aus einem getrennten Boiler 33 besteht, der in
dem umschlossenen Raum 22 vorgesehen und mit der Kochkammer 5
verbunden ist.
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Die Vorteile des Kochofens gemäß der vorliegenden Erfindung,
mit dem Essen gekocht werden kann entweder durch Braten oder
durch Backen nur durch die erzwungene Zirkulation von heißer
Luft, d.h. ohne Dampfeinspritzung in die Kochkammer 5, oder
durch Dünsten mit Hilfe des Einspritzens von Dampf in die
Kochkammer und ohne Heißluftzirkulation darin, oder wieder
durch eine Kombination aus Braten und Dünsten mit Hilfe einer
Kombination aus Heißluftzirkulation und Dampfeinspritzung,
werden an dieser Stelle ganz offensichtlich.
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Zunächst versteht es sich, daß die Gegenwart der
Ventilatoreinrichtung 26 entsprechend der Einlaßöffnung der Rohrleitung
15 auf eine sehr wirksame Weise für eine erzwungene
Zirkulation der Abgase durch diese Rohrleitung sorgt. Des weiteren
läßt sich der Wirkungsgrad, mit dem der resultierende
Wärmeaustausch zwischen den Abgasen und der Luft in der Kochkammer
des Ofens stattfindet, zusätzlich dadurch verbessern, daß im
Endabschnitt 17 der Rohrleitung 15 mindestens ein Ablenkblech
47 einer an sich bekannten Form vorgesehen wird, mit dem eine
Wirbelströmung erzeugt werden soll, und das beispielsweise
aus einem ebenen Blechstreifen 48 besteht (siehe Fig. 4), der
in die Rohrleitung 15 eingesetzt ist, und in dem in
regelmäßigen Abständen angeordnete rechteckige Öffnungen 48a
vorgesehen sind, die rechteckige, vorspringende Abschnitte 49
aufweisen, die beispielsweise orthogonal zu dem ebenen
Blechstreifen 48 gebogen sind und abwechselnd von dessen beiden
Seiten abstehen, so daß auf diese Weise ein labyrinthartiger
Strömungsweg für einen Teil der in der Rohrleitung 15
zirkulierenden Abgase entsteht, die in einem durch den Pfeil H
angedeuteten S-förmigen Strömungsmuster hindurchströmen, so daß
die Verwirbelung in der Strömung der Abgase immer größer wird
und infolgedessen der Wärmeaustauschkoeffizient verbessert
wird.
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Ein erster Vorteil dieser Rohrleitung besteht darin, daß sie
sehr einfach konstruiert ist, so daß sie auf sehr einfache
und rasche Weise in dem Ofen montiert und angebracht werden
kann und zwecks Reinigung und regelmäßiger Wartung bequem zu
erreichen ist.
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Darüberhinaus kann sich die Rohrleitung 15 unter dem Einfluß
der verschiedenen Betriebstemperaturen des Ofens ungehindert
ausdehnen, wobei gleichzeitig verhindert wird, daß sich
solche Wärmeausdehnungseffekte auf die anderen Wände des Ofens
übertragen, was sowohl auf die spiralförmige Konfiguration
der Rohrleitung als auch darauf zurückzuführen ist, daß sie
einzig und allein auf einer einzigen Wand des Ofens
angeordnet ist, so daß sie mit keiner anderen Wand des Ofens in
physischem Kontakt steht.
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Aufgrund der Tatsache, daß der Brenner seitlich am Ofen
angeordnet ist, und der Abgasauslaß auf der Seite der äußeren
Umhüllung des Ofens vorgesehen ist, besteht die Möglichkeit,
daß zwei oder mehr Öfen dieser Art aufeinander gestapelt
werden, wenn dies aus Platzgründen notwendig oder angebracht
ist.
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Falls notwendig, kann der gasbeheizte Kochofen gemäß der
vorliegenden Erfindung schließlich auch ganz rasch und einfach
in einen elektrisch beheizten Ofen umgewandelt werden, indem
die Rohrleitung 15 aus dem Ofen ausgebaut und durch ein
entsprechendes spiralförmig gewickeltes elektrisches Heizelement
der herkömmlichen Art ersetzt wird, das nach denselben
Kriterien und mit denselben Verfahren wie oben beschrieben in dem
Ofen zu montieren ist.
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Daher können gasbetriebene und elektrische Kochöfen ausgehend
von einer einzigen gemeinsamen Bauform hergestellt werden,
bei der die Rohrleitung oder das elektrische Heizelement
alternativ entsprechend den aktuellen Bedürfnissen installiert
werden können.
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Es versteht sich, daß der oben beschriebene Kochofen gemäß
der Erfindung in jeder für geeignet gehaltenen Weise
modifiziert
werden kann, beispielsweise dadurch, daß die
Rohrleitung 15 eine andere geometrische Form bekommt, die in jedem
Fall eine wirksame erzwungene Zirkulation von Abgasen durch
die Rohrleitung gewährleisten würde, oder daß in der
Luftkammer 18 eine andere Art Brenner angeordnet wird.