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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Friteuse zum Fritieren von Lebensmitteln, die das
Fritierfett mittels eines Wärmetauschprozesses erhitzen kann, der zwischen einer
Vielzahl erhitzter Rohre und einem Fritierbad stattfindet, in das die Rohre eingetaucht sind.
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Es sind Friteusen sowohl für den Haushalts- als auch für den industriellen Einsatz
bekannt, bei denen das Fritierfett über die Energienzufuhr zu einen oder mehreren
abgeschirmten elektrischen Heizelementen erhitzt wird, die einen entsprechenden Aufbau,
d. h. eine entsprechende Form, haben und in das Fritiermedium eingetaucht sind. Eine
derartige Lösung weist jedoch drei Hauptnachteile auf, von denen der erste auf die
Tatsache zurückzuführen ist, dass die thermische Trägheit derartiger Heizelement recht
hoch ist, so dass, obwohl die Temperatur des Fritiermediums durch ein Thermostat
geregelt wird, derartige Heizelemente nicht in der Lage sind, eine angemessene,
gewünschte Konstanz der Temperatur des Mediums zu gewährleisten.
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Der zweite Hauptnachteil ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass nach Beendigung
des Fritiervorgangs die Heizelemente selbst aus ihrer Funktionsposition entfernt werden
müssen, um Zugang zum Boden des Fritierbehälters zu erhalten und ihn entsprechend
zu reinigen, indem der Fettfilm und die Fritierrückstände daraus entfernt werden. Es liegt
auf der Hand, dass dadurch die Konstruktion derartiger Heizelemente sehr viel
komplizierter wird.
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Der dritte Hauptnachteil betrifft die Betriebskosten für derartige Konstruktionen, da der
Einsatz von Elektroenergie im Allgemeinen das teuerste Verfahren zum Erzeugen von
Wärme ist.
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Es sind auch Friteusen, und zwar insbesondere für den industriellen Einsatz und die
Gastronomie bekannt, bei denen das Fritiermedium mit einer Vielzahl von Metallröhren
erhitzt wird, die permanent in dem Öl eingetaucht sind und durch heiße Brenngase
erhitzt werden, die in einer konstanten Richtung durch sie hindurch strömen.
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Derartige Brenngase werden von einem oder mehreren gebläselosen Brennem erzeugt
bzw. zugeleitet, die nahe an den Öffnungen der Rohre angeordnet sind. Diese
Brenngase von den Brennern strömen daher in jedem der Rohre über die gesamte Länge
desselben und werden dann am gegenüberliegenden Ende der Rohre über ein Brenngas-
Abzugsrohr bzw. Abgassystem abgeleitet.
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Eine derartige Lösung wird jedoch durch die Tatsache negativ beeinflusst, dass die
Wärmeabgaberate, die pro Flächeneinheit derartiger Rohre gewährleistet werden kann,
recht begrenzt ist, da der gesamte Verbrennungsprozess bei atmosphärischem Druck
stattfindet und daher durch den Zug des Brenngas-Abgassystems bestimmt wird, der,
wie auf der Hand liegt, nicht über eng gesetzte Grenzen hinaus erhöht werden kann, die
hauptsächlich durch die Größe der verschiedenen Bauteile bestimmt sind. Des Weiteren
scheint es genau wegen der nur eingeschränkten zur Verfügung stehenden
Wärmeabgaberaten auch in diesem Fall recht schwierig zu sein, annehmbare, d. h. genaue,
thermostatische Regelung des Fritiermediums zu gewährleisten.
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Zusätzlich zu all diesem hat sich ein weiterer Nachteil dahingehend herausgestellt, dass
sich die oben erwähnten Rohre aus bekannten Gründen an ihrem
Brenngas-Einströmabschnitt erheblich stärker erhitzen als an ihrem Brenngas-Ausströmabschnitt, so dass
das Fritiermedium entsprechend ungleichmäßig erhitzt wird, was natürlich zu einer
eindeutigen Verschlechterung der Gesamtfritierergebnisse führt.
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Aus US 3,990,435 (Keating) sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhöhen der
Brennflammentemperatur eines teilweise belüfteten gebläselosen Heizgasbrenners
(partially-aerated atmospheric gas bumer heater) und der Wärmeübertragung davon
durch das Einblasen von Strahlen vorgewärmter Sekundärluft in die Brennkammer, die
den Strom der Brenngase desselben durchqueren, bekannt.
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Die Vorrichtung weist jedoch, selbst wenn damit die Verbrennung des Brenngases
genau an der Position sehr nah an dem Brennkopf (18) und unmittelbar hinter der
Brennkammer verbessert werden kann, aufgrund der folgenden Tatsachen einige erhebliche
Nachteile auf:
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a) die Zunahme der Temperaturunterschiede in der Heizröhre 12, da keine Einrichtung
zum Ausgleichen der höheren Brennflammentemperatur von der Brennkammer zu
allen Heizröhren (12) vorhanden ist, wodurch sich die End-Fritierleistung verringert,
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b) das zusätzliche Luftgebläse (26) mit dem dazugehörigen Elektromotor (28) und
damit verbundenen Bauteilen ist erforderlich, wodurch Aufbau und Wartung
komplizierter werden und die Gesamtkosten für die Vorrichtung erheblich zunehmen.
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Aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 0 472 270 von FURIGAS Limited sowie aus
der Patentliteratur, die in dem zugehörigen Recherchenbericht aufgeführt sind, ist der
Aufbau von Motorbrennern mit einem durchgehenden Flammenbett bekannt, bei denen
die Steuerung der Verbrennung des Gases und damit auch die Steuerung des
Geräusches, das durch die Flammen erzeugt wird, über eine Vielzahl von Leitwänden erreicht
werden kann, die entsprechend im Inneren des Körpers des Brenners angeordnet sind.
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Durch Nutzung des Drucks und des Wirbelmoments, das von der Gebläseeinrichtung
eines Motorbrenners erzeugt wird, ist es jedoch bestenfalls möglich, das Gas/Luft-
Gemisch in seinem optimalen Verhältnis auszubilden und dieses Gemisch gleichmäßig
zu verbrennen, und zwar bei dadurch entstehender Einschränkung der
Geräuscherzeugung in deutlich abgegrenzten beschränkten Brennzonen, wodurch der Einsatz von
Leitwänden oder ähnlichen Einrichtungen beschränkt wird, mit denen im Allgemeinen
Flammen gesteuert und reguliert werden.
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Es besteht daher Bedarf nach einer Friteuse, insbesondere des Typs, der in der
Gastronomie und für ähnliche Zwecke eingesetzt wird, und mit der die oben erwähnten
Nachteile mit Hilfe einer Konstruktion überwunden werden, die dennoch einfach und
zuverlässig ist und leicht verfügbare Verfahren nutzt.
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In diesem Zusammenhang besteht ein Zweck der vorliegenden Erfindung darin, eine
Friteuse zu schaffen, die durch den Strom heißer Brenngase erhitzt wird, mit einer
Vielzahl von Heizrohren versehen ist, die in dem Fritiermedium eingetaucht sind, und die
eine hohe spezifische Wärmeabgaberate gewährleisten kann.
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Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine erhebliche
Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung über die gesamte Länge der
Außenfläche der Rohre zu gewährleisten.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, all diese Ziele über den Einsatz von
Verfahren und Materialien zu erreichen, die einfach und auf dem Markt leicht verfügbar
sind.
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Das oben aufgeführte Problem wird mit der Friteuse gelöst, wie sie in dem
unabhängigen Anspruch beschrieben ist. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf spezielle
Ausführungen dieser Friteuse.
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Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung besser und deutlicher verständlich,
die lediglich als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen erfolgt, wobei:
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Fig. 1 eine schematisch als Vertikalschnitt ausgeführte Längsansicht eines
Fritierbehälters gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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Fig. 2 eine Ansicht ist, die die beiden Schnitte A-A und B-B durch den
Fritierbehälter gemäß der vorliegenden Erfindung, der in Fig. 1 dargestellt ist, zeigt;
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Fig. 3 eine Schnittebenenansicht der verschiedenen Hauptbestandteile einer Friteuse
gemäß der vorliegenden Erfindung ist, die der Übersichtlichkeit halber
auseinandergenommen dargestellt sind;
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Fig. 4 eine Ansicht einer der Rohre gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
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Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfasst der Grundaufbau einer
Friteuse gemäß der vorliegenden Erfindung einen Behälter 1, ein Fettbad bzw.
Fritiermedium 2, das in dem Behälter enthalten ist, ein Heizrohr 3, das in dem Fritiermedium
eingetaucht ist, ein Brenngas-Abgassystem 4 zum Ablassen der Brenngase, die durch
das Heizrohr 3 strömen.
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Auf der linken Seife des Fettbades ist ein motorgetriebener bzw. Gebläse-Brenner zu
sehen, der hauptsächlich eine Gebläseeinrichtung 5, ein kastenartiges Element 6, das
als eine Diffusionskammer für das Gas/Luft-Gemisch dient, und eine Leitung 7, die das
Gas in die Spirale des Gebläserades der Gebläseeinrichtung einleitet, umfasst.
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Das kastenförmige Element 6, das mögliche Elemente enthalten kann, durch die die
Diffusion des Luftstroms verbessert wird, umfasst als eine Wand, die sich auf die
Heizrohre zu erstreckt, eine Zwischenwand 8, die mit einer Vielzahl perforierter Bereiche 9
versehen ist, deren Auslassöffnungen (die in Fig. 3 allgemein in den schraffierten
Bereichen mit 10 dargestellt sind) den Abschlussabschnitt des Brenners bilden und es
entsprechenden Brennflammen 11 ermöglichen, an den Einströmöffnungen der Heizrohre 3
auszuströmen, so dass die Flammen auf natürliche Weise in die entsprechenden
Heizrohre einströmen können, die ihnen zugewandt sind.
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Es liegt daher auf der Hand, dass mit einer entsprechenden Anordnung von Heizröhren,
die auf geeignete Weise mit dem kastenartigen Element verbunden sind, das sowohl als
Brenner als auch als Mischer dient, der von der Gebläseeinrichtung gespeist wird,
vollständig gewährleistet werden kann, dass jede Brennflamme wirkungsvoll und genau in
das entsprechende Rohr in einer ausreichenden Tiefe eintritt, wodurch die
Wärmeabgaberate, die durch jedes einzelne Rohr gewährleistet wird, bei der gleichen Größe und
allen anderen Bedingungen erheblich erhöht wird.
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Es entsteht keinerlei Problem hinsichtlich des Mischens des Gases aus der
Zuführleitung 7 mit der durch die Gebläseeinrichtung eingeleiteten Luft, da beide Medien Gase
sind, die leicht durch das gleiche Wirbelmoment vermischt werden, das von der
Gebläseeinrichtung erzeugt wird.
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Die Einfachheit und die Effektivität der Lösung gemäß der Erfindung führen jedoch zu
einem Problem, das auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die starke Wärmezufuhr
sich auf sehr unregelmäßige Weise über die Länge der Heizröhren verteilt, da, wie dies
auf der Hand liegt, entsprechend der Länge der Brennflamme die stärkste Wärmezufuhr
am Anfangsabschnitt der Röhren vorhanden ist, während, wenn sie sich zum
Abschlussabschnitt der Röhren bewegt, die übertragene Wärmezufuhr abnimmt, da sich die in die
Röhren eingeblasenen Gase allmählich abkühlen, wobei die Röhren diese Wärme so
stark abgeben, wie dies durch den Temperaturunterschied zwischen dem Fritiermedium
und dem betreffenden speziellen Abschnitt des Rohrs bestimmt wird.
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Um einen derartigen Nachteil zu vermeiden, der auch bewirken kann, dass es zu
Überhitzungsbedingungen in den Heizröhren in ihrem Anfangsabschnitt und dadurch zu der
Gefahr kommt, dass das Fritiermedium, d. h., das Fett, ausbrennt, wird vorteilhafterweise
eine Verbesserung vorgenommen, die im Wesentlichen aus einer bestimmten Form der
Heizröhren besteht.
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Wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 zu sehen ist, bestehen diese Rohre aus einem
im Wesentlichen zylindrischen äußeren Gehäuse 3 und einer im Wesentlichen koaxialen
und zylindrischen inneren Leitung, die mit einer Verschlusseinrichtung 13 endet, die
geringfügig vor dem Gasauslassabschnitt des Rohrs 3 angeordnet ist.
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Dadurch wird praktisch ein ringförmiger, im Wesentlichen zylindrischer Hohlraum 14
zwischen den beiden koaxialen zylindrischen Elementen 3 und 12 hergestellt. Die innere
Leitung 12 ist mit einer Vielzahl von Öffnungen 15 versehen, die über ihre gesamte
Fläche verteilt sind, so dass der Hohlraum, der dazwischen entsteht, mit der inneren
Leitung über die Vielzahl von Öffnungen in Verbindung stehen kann.
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Die Gründe für diese Anordnung und ihre Funktionsweise sind die folgenden: Da die
perforierten Zonen 9 entsprechende Brennflammen 10 gut in die entsprechenden
Heizröhren leiten, wird praktisch jede der Heizflammen in zwei getrennte Abschnitte geteilt,
d. h. einen weiter innen liegenden bzw. Kernabschnitt, der in die innere Leitung 12
eintritt, und einen weiter außen liegenden bzw. Glockenabschnitt, der in den Hohlraum 14
eintritt.
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Es liegt auf der Hand, dass der Strom von Brenngasen durch den Hohlraum sich
schneller abkühlt als der Strom von Brenngasen durch die innere Leitung, da er
schneller den größten Teil seines Wärmeinhaltes über die Wand des Rohres 3 auf das
Fritiermedium überträgt.
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Wenn sich der Strom allmählich auf die Brenngasauslassöffnungen der Rohre zu
bewegt, nimmt die Geschwindigkeit des Gasstroms durch die innere Leitung natürlich ab
(bis sie an der Verschlusswand 13 praktisch Null erreicht), so dass der relative Druck
zunimmt, und dadurch bewegt sich der innere Luftstrom in den glockenförmigen
Hohlraum 14, in dem er durch die Öffnungen 15 hindurchtritt.
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Von diesem Punkt an (obwohl es richtiger wäre, von einer Vielzahl von Punkten zu
sprechen, d. h. so vielen Punkten, wie Öffnungen 15 vorhanden sind) stammt die auf das
Rohr und von letzterem auf das Fritiermedium übertragene Wärme fast ausschließlich
von dem Teil der Gase, der über die Öffnungen abgeleitet wird, da sie noch sehr nahe
an der Temperatur der Brennflamme selbst liegen, was auf die Tatsache zurückzuführen
ist, dass sie praktisch noch keinen nennenswerten Teil ihres Wärmeinhaltes übertragen
haben.
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Das Funktionsprinzip der vorliegenden Erfindung liegt somit vollständig auf der Hand:
die Wärme jeder Brennflamme wird praktisch in zwei Teile "unterteilt", von denen einer,
d. h. der äußere, seinen Wärmeinhalt an dem ersten Abschnitt des Rohrs überträgt,
während der andere aufgehoben wird und am verbleibenden Abschnitt des Rohrs
"verbraucht" wird, wie dies am besten in Fig. 4 dargestellt ist.
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Eine weitere Verbesserung besteht darin, dass die Öffnungen 15 so ausgeführt werden,
dass sie entsprechend einem Muster dimensioniert sind, das zunehmend kleiner wird,
wenn sie sich auf den Boden der Leitung 12 sowie auf die Abschlusswand 13 zu
"bewegen", wie dies am besten in Fig. 1 dargestellt ist.
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Eine derartige Struktur wird dadurch verständlich, dass ein Gasstrom im Inneren der
Leitung auf den Hohlraum zu erzeugt werden muss, um zu gewährleisten, dass die
Temperatur der Außenfläche des Heizrohrs 3 so gleichmäßig wie möglich ist, und dabei
ist festgestellt worden, dass, um ein derartiges Ergebnis zu erzielen, die Öffnungen 15
vorzugsweise zunehmend kleinere Durchmesser haben müssen, wobei dies auch
anhand der Tatsache erklärt werden kann, dass der Druck des Gases im Inneren der
inneren Leitung 12 zunehmend ansteigt, wenn sich der Strom der Abschlusswand 13 nähert,
wo dieser Druck praktisch seinen höchsten Wert erreicht.
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Daher könnte es, wenn die Öffnungen die gleiche Öffnungsfläche hätten, d. h. konstante
Maße aufwiesen, leicht dazu kommen, dass der Großteil des Gases, das in der inneren
Leitung 12 enthalten ist, erst im abschließenden Abschnitt des Rohrs in den Hohlraum
14 diffundiert, wodurch es zu einer ungleichmäßigen Verteilung der Gase käme und
damit die gewünschte Gleichmäßigkeit der Temperaturverteilung gefährdet wäre.
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Die spezielle Form der inneren Leitung 12 dient der optimalen Verbindung und Passung
mit dem Rohr 3, um den Wärmeaustausch durch Strahlung zu maximieren, d. h. den
Wärmeaustauschvorgang, der im Anfangsabschnitt des Rohrs vorherrscht, in dem die
Leitung 12 selbst vor Hitze rot wird, d. h. glüht, und, zwar aufgrund der hohen Temperatur
der Brenngase, die damit in Kontakt kommen.
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Im Endabschnitt des Rohrs hinter der Abschlusswand 13 bewirkt die Verringerung der
Querschnittsflächen der Brenngasauslassöffnungen in den Rohren 3 (siehe Fig. 2)
aufgrund dieser Abschlusswand 13, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Gase
zunimmt, wodurch es zu einer Zunahme des Wärmetauschvorgangs durch erzwungene
Konvektion kommt, die in diesem Bereich aufgrund der insgesamt abnehmenden
Temperatur der Brenngase, die bereits einen Teil ihres Wärmeinhalts abgegeben haben,
vorherrscht.
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Es liegt auf der Hand, dass weitere Verbesserungen der Form hinsichtlich der
Gasstromverteilung, des Durchsatzes der Gebläseeinrichtung, der Größe der Rohre und
aller anderen Elemente, die das Endergebnis beeinflussen, über systematische
Versuchsreihen erzielt werden können, die dem Fachmann vertraut sind.
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Die Friteuse kann des Weiteren mit einer Reihe von Anordnungen und Vorrichtungen
versehen sein, die, da sie für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht relevant sind,
weggelassen werden. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Zuhilfenahme des
Beispiels einer bevorzugten Ausführung derselben und unter Verwendung allgemein
bekannter Terminologie beschrieben wurde, ist sie nicht als dadurch eingeschränkt zu
betrachten, da der Fachmann anhand der oben beschriebenen Lehren in der Lage ist, jede
beliebige Anzahl möglicher Abwandlungen und Veränderungen sowohl hinsichtlich der
Form als auch des Aufbaus zu erkennen und vorzunehmen, ohne vom Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen, wie er durch die folgenden Ansprüche definiert wird.