DE69728342T2

DE69728342T2 - Dampfofen mit erzwungener Konvektion

Info

Publication number: DE69728342T2
Application number: DE69728342T
Authority: DE
Inventors: Raymond Violi; Laurent Personnettaz
Original assignee: PRODUCTION BOURGEOIS VILLEFRAN; Societe Cooperative de Production Bourgeois SCOP
Current assignee: Societe Cooperative de Production Bourgeois SCOP
Priority date: 1996-10-07
Filing date: 1997-10-03
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2017-10-04
Also published as: DE69728342D1; FR2754334B1; EP0834703A1; US5768982A; ATE263342T1; FR2754334A1; EP0834703B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Dampföfen mit erzwungener Konvektion, in denen ein Kochraum eine Turbine enthält, die Luft zirkulieren läßt, wobei diese Heizelemente stromabwärts der Turbine passiert, mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Wasserdampf, um Wasserdampf zu erzeugen, der in den Heizraum eintritt.
Das Dokument DE 41 31 748 A beschreibt einen Dampfofen mit erzwungener Konvektion, bei dem die Produktion von Dampf durch Zerstäubung von Wasser auf die Heizelemente bewirkt wird.
Bei einem solchen Dampfofen stellt man eine große Unregelmäßigkeit der Lieferung von erzeugtem Dampf fest und insbesondere das Auftreten von nicht zerstäubten und verdampften Wassertropfen, was die energiemäßige Leistung des Ofens verringert.
Das Dokument EP-A-0 383 366 beschreibt ebenfalls einen Dampfofen mit erzwungener Konvektion. Dieses Dokument spricht das Problem des Erhaltens einer gleichmäßigen und konstanten Verdampfung an. Die früheren genannten Lösungen bestehen darin, Wasser mit großem Druck einzuspritzen. Die von diesem Dokument vorgeschlagene Lösung besteht darin, einen Druckminderer vorzusehen, der stromaufwärts eines Eintritts-Rohrleitungssystems zur Zufuhr von Wasser eingesetzt ist und den man so regelt, daß Wasser ohne Druck am Auslaß des Rohrleitungssystems oberhalb der Nabe der Turbine austritt. Man muß daher den Druckminderer in Abhängigkeit vom Wasserdruck stromaufwärts des Druckminderers regeln. Man stellt fest, daß eine solche Lösung nicht die genügende Gleichmäßigkeit der Erzeugung von Dampf im Ofen sicherstellt.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Beobachtung, daß die Funktionsfehler, die aus Veränderungen des Speisedruckes des Wassers resultieren, eine übermäßige Veränderung der Zufuhr von auf die Heizelemente gespritztem Wasser produziert. Eine übermäßige Menge von Wasser führt zu einer Anhäufung von nicht verdampftem Wasser. Eine zu geringe Wasserzufuhr führt zu einem Mangel an Dampf.
Das von der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Problem besteht darin, einen Dampfofen mit erzwungener Konvektion zu schaffen, in welchem die Produktion von Dampf in zufriedenstellender Weise gesteuert ist, wie z. B. die Bedingungen der Speisung von Wasser und insbesondere die Bedingungen des Wasserdruckes in der Wasserversorgungsquelle, derart daß konstante und zufriedenstellende Bedingungen für die Zerstäubung und die Verdampfung des Wassers geschaffen werden.
Zur Erreichung dieses Zieles sowie weiterer Ziele sieht die Erfindung die Merkmale des Kennzeichenteiles des Anspruches 1 vor.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Einrichtung zur Regelung der Wasserzufuhr:

– ein Teilstück oberhalb des Eintritts-Rohrleitungssystems, das mit einem Elektroventil ausgestattet ist, das von einer Verzögerungssteuerung gesteuert wird, die ein intermittierendes Öffnen des Elektroventils nach einem vorbestimmten Zyklus sicherstellt und stromaufwärts der Wasserversorgungsquelle und stromabwärts eines abgedichteten Reservoirs angeschlossen ist,
– ein Teilstück stromabwärts des Eintritts-Rohrleitungssystems, das zum Leiten von Wasser aus dem Reservoir bis zur Austrittsdüse angepaßt ist,
– eine Rohrleitung zum Ablassen von freier Luft, die an einem oberen Teil des Reservoirs angeschlossen ist, und vorzugsweise gegenüberliegend zum Wasserauslaß eine Rückschlagklappe aufweist,
– ein Überlaufrohr zum Ablassen von in dem Reservoir oberhalb eines vorbestimmten maximalen Niveaus enthaltenen Wassers.

Eine solche Struktur der Regelanordnung für die Wasserzufuhr ist speziell vorteilhaft, einfach und wenig mühsam herzustellen, zuverlässig und effektiv.
Vorzugsweise leitet das Überlaufrohr überschüssiges Wasser in ein Wasserablaßrohr des Raumes des Ofens. Man verwendet das Überlaufrohr auch zum Abkühlen von Kondensationswasser, das aus dem Ofen austritt.
Es kann vorteilhaft sein, eine Einrichtung zum Regeln des Wasserausstoßes vorzusehen, die zusätzlich ein Druckausgleichsrohr aufweist, das einen stromaufwärtigen Teil in Form eines Siphons aufweist, das mit der unteren Zone des Reservoirs in Verbindung steht und stromabwärts an eine Rohrleitung zum Abführen von Dampf aus dem Ofen angeschlossen ist. Auf diese Weise ist der Wasserausstoß für die Dampfherstellung unabhängig von dem Druck, der im Inneren des Ofens herrscht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Zerstäubungseinrichtung ein durchlöcherter Konus, der axial an einem Ende einer Drehwelle der Turbine angebracht ist.
Beispielsweise weist die Turbine ein Lagerschild auf, das senkrecht zu ihrer Drehwelle steht und Schaufeln trägt, die über die vordere Fläche des Lagerschildes vorstehen, wobei der Zerstäubungskonus an der Mitte der vorderen Fläche des Lagerschildes befestigt ist, wobei seine Spitze in Richtung zum Lagerschild zeigt, und die Austrittsdüse des Eintritts-Rohrleitungssystems Wasser radial gegen die Seitenfläche des Zerstäubungskonus richtet.
Weitere Ziele, Charakteristiken und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von speziellen Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, von denen:
1 eine geschnittene Seitenansicht eines Ofens nach einem speziellen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
2 zeitliche Verläufe der Änderung der Zufuhr und des Niveaus des Wassers in einer Einrichtung zur Regelung der Wasserzufuhr zum Ofen der 1 darstellt.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel enthält der Ofen einen Raum 1, der durch eine Muffel 2 begrenzt ist, deren Öffnung 3 durch eine Tür 4 abgeschlossen ist.
Eine Umluftturbine 5 ist in dem Raum 1 benachbart zur hinteren Wand 6 der Muffel 2 angeordnet. Die Umluftturbine 5, die in der Zeichnung dargestellt ist, besitzt ein Lagerschild 7, das generell parallel zur hinteren Wand 6 ist und am Ende einer Drehwelle 8 befestigt ist, die ihrerseits durch einen Elektromotor 9 in Drehung angetrieben wird. Der Lagerschild 7 trägt Schaufeln 10, die über die vordere Fläche 11 des Lagerschildes 7 vorstehen.
Ein Zerstäubungskonus 12 ist an der Mitte der vorderen Fläche 11 des Lagerschildes 7 befestigt, wobei seine Spitze in Rich tung zum Lagerschild 7 weist. Der Zerstäubungskonus 12 ist mit Löchern durchbrochen, wie z. B. dem Loch 13, und ist axial am Ende der Drehwelle 8 der Turbine 5 befestigt.
Ein Eintritts-Rohrleitungssystem 14 erlaubt es, Wasser aus einer Wasserversorgungsquelle 15 zuzuführen, wie z. B. aus einem öffentlichen Versorgungssystem für Trinkwasser, bis zu einer Austrittsdüse 16, die im Raum 1 angeordnet ist und angepaßt ist, um einen Wasserstrahl radial auf die Seitenfläche des Zerstäubungskonus 12 zu richten.
Der Zerstäubungskonus 12 spritzt Wasser auf die Schaufeln 10 der Umluftturbine 5, die ihrerseits Wasser auf Heizelemente 17 spritzt, wie z. B. elektrische Widerstände, die am Umfang der Turbine 5 angeordnet sind, d. h. stromabwärts der Turbine 5 in Richtung der Luftzirkulation.
Die Erfindung sieht vor, im Eintritts-Rohrleitungssystem 14 eine Regeleinrichtung 18 für die Wasserzufuhr vorzusehen, die unabhängig vom Wasserdruck in der Wasserversorgungsquelle 15 am Eingang des Eintritts-Rohrleitungssystem 14 eine Wasserzufuhr bewirkt.
Die Regeleinrichtung 18 für die Wasserzufuhr weist ein dichtes Reservoir 19 auf, das auf einem Niveau oberhalb der Austrittsdüse 16 angeordnet ist.
Ein Teilstück 20 des Eintritts-Rohrleitungssystems 16 ist an ein Elektroventil 21 angeschlossen, das durch eine Verzögerungssteuerung 22 gesteuert wird, die eine intermittierende Öffnung des Elektroventils 21 nach einem vorbestimmten Zyklus sicherstellt. Das Teilstück 20 des Eintritts-Rohrleitungssystems 14 ist stromaufwärts der Wasserversorgungsquelle 15 ange schlossen und ist stromabwärts des dichten Reservoirs 19 angeschlossen.
Ein stromabwärtiges Teilstück 23 des Eintritts-Rohrleitungssystems 14 ist zum Leiten von Wasser aus dem Reservoir 19 bis zur Austrittsdüse 16 vorgesehen.
Ein Überlaufrohr 24 ist zum Ableiten von Wasser vorgesehen, das in dem Reservoir 19 oberhalb eines maximalen vorbestimmten Niveaus 25 enthalten ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel führt das Überlaufrohr 24 überschüssiges Wasser in ein Wasserableitungsrohr 26, das die Ableitung von Kondenswasser aus einer unteren Öffnung 27 sicherstellt, die an der unteren Wand 28 der Muffel 2 angeordnet ist.
Das Überlaufrohr 24 ist von dem Reservoir 19 absteigend, und seine Eintrittsöffnung ist auf dem vorbestimmten maximalen Niveau 25 gelegen. Beispielsweise dringt ein rohrförmiger Eintrittsteil des Überlaufrohres 24 durch eine untere Öffnung in deren unteren Wand in das Reservoir 19 bis zu dem Niveau 25 ein.
Das Wasserableitungsrohr 26 kann beispielsweise Kondenswasser bis zu einem Kondensationsgefäß 29 leiten, dessen Ausgang 30 an Abwasser-Ableitungsrohre angeschlossen ist, vorzugsweise über ein Siphon.
Eine Rohrleitung 31 zum Abführen von Dampf ist an den Raum 1 über eine obere Öffnung 32 angeschlossen, die in der oberen Wand 33 der Muffel 2 liegt. Die Rohrleitung 31 zum Abführen von Dampf ist mit einem Katalysator 34 ausgestattet, und ihr stromabwärtiger Ausgang 35 ist an den Kondensationsbehälter 29 angeschlossen.
Eine Abluftleitung 36 ist an den oberen Teil des Reservoirs 19 angeschlossen.
Die Abluftleitung 36 kann in vorteilhafter Weise eine Rückschlagklappe 136 aufweisen, die derart angeordnet ist, daß sie ein Austreten von Gasen zur Atmosphäre gestattet, den Austritt von Wasser aus dem Reservoir 19 jedoch verhindert.
Alternativ oder zusätzlich kann die Abluftleitung 36 einen kalibrierten Auslaß haben, der eine kalibrierte Öffnung der Abluftleitung 36 gestattet.
Das stromabwärtige Teilstück 23 der Eintritts-Rohrleitung 14 kann in vorteilhafter Weise eine Einrichtung 37 zum Einstellen des Wasserausstoßes enthalten, die am Ausgang des Reservoirs 19 angeordnet ist.
Auch weist in dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel die Regeleinrichtung 18 für den Wasserausstoß zusätzlich ein Druckausgleichsrohr 38 auf, das einen stromaufwärtigen Teil 39 in Form eines Siphons beinhaltet, der mit einem unteren Bereich des Reservoirs 19 in Verbindung steht und stromabwärts an die Rohrleitung 31 zum Abführen von Dampf aus dem Ofen angeschlossen ist, vorzugsweise stromabwärts des Katalysators 34.
Die Verzögerungssteuerung 22 kann in vorteilhafter Weise geregelt sein, um die intermittierende Öffnung des Elektroventiles 21 gemäß einem Zyklus sicherzustellen, was eine kontinuierliche Anwesenheit von Wasser in dem Reservoir 19 sicherstellt und ein intermittierendes Strömen von Wasser in das Überlaufrohr 24. Man erzeugt auch ein kontinuierliches Spritzen von Wasser durch die Austrittsdüse 16 auf den Zerstäubungskonus 12 und eine regelmäßige Erzeugung von Dampf im Inneren des Raumes 1.
2 zeigt die Arbeitsweise der Regeleinrichtung 18 für die Wasserzufuhr.
Die Kurve a) zeigt die zeitliche Veränderung der Zufuhr von Speisewasser in dem Teilstück 20 des Eintritts-Rohrleitungssystems mit einer konstanten Speisung D zwischen den Zeitpunkten t1 und t2, entsprechend dem Öffnungszustand des Elektroventiles 21, und eine Speisung von Null zwischen den Zeitpunkten t2 und t3, entsprechend dem Schließzustand des Elektroventiles 21.
Die Kurve b) zeigt die zeitliche Änderung des Wasserniveaus in dem Reservoir 19. Von einem von Null verschiedenen minimalen Niveau zum Zeitpunkt t1 wächst das Niveau bis zu dem vorbestimmten Maximum 25, das zum Zeitpunkt t4 vor t2 erreicht wird, dann bis t2 konstant bleibt und anschließend gleichmäßig bis zu einem Minimum zum Zeitpunkt t3 abfällt.
Die Kurve c) zeigt die zeitliche Veränderung der Wasserspeisung in dem Überlaufrohr 24. Eine Wassernachspeisung ist zwischen den Zeitpunkten t4 und t2 gegeben.
Die Kurve d) zeigt die konstante Wasserspeisung d in dem stromabwärtigen Teilstück 23 des Eintritts-Rohrleitungssystems 14.
Ein Fachmann kann leicht die Zeitdauern t2–t1 und t3–t1 auswählen, um eine ständige Anwesenheit von Wasser in dem Reservoir 19 und eine intermittierende Speisung in dem Überlaufrohr 24 zu realisieren. Diese Zeitdauern werden fabrikmäßig voreingestellt. Im Falle der Änderung des Wasserdruckes in der Wasserversorgungsquelle 15 wird die Speisung D modifiziert. Hieraus resultiert eine Modifikation des Zeitpunktes t4 und folglich eine Modifikation der Speisedauer zum Überlaufrohr 24, ohne eine Änderung der Speisung von Wasser d zu dem stromabwärtigen Teilstück 23 des Eintritts-Rohrleitungssystems 14.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die ausdrücklich beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern schließt auch Äquivalente, Varianten und Verallgemeinerungen ein, die für einen Fachmann erkennbar sind.

Claims

Dampfofen mit erzwungener Konvektion, mit einem Raum (1) für eine Umluftturbine (5) mit Heizelementen (17) stromabwärts der Umluftturbine (5), einem Eintritts-Rohrleitungssystem (14) zum Leiten von Wasser von einer Wasserversorgungsquelle (15) bis zu einer Austrittsdüse (16), die in dem Raum (1) angeordnet ist, um einen Wasserstrahl auf eine Zerstäubungseinrichtung (12) zu leiten, der das zerstäubte Wasser auf die Schaufeln (10) der Umluftturbine (5) leitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen zusätzlich eine Regeleinrichtung (18) für den Wasserausstoß mit einem Reservoir (19) aufweist, das in das Eintritts-Rohrleitungssystem (14) eingefügt ist und auf einem Niveau oberhalb der Austrittsdüse (16) angeordnet ist, und einen Wasserausstoß unabhängig vom Wasserdruck der Wasserversorgungsquelle (15) am Eingang des Eintritts-Rohrleitungssystems (14) erzeugt.
Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (18) für den Wasserausstoß folgendes aufweist: – ein Teilstück (20) oberhalb des Eintritts-Rohrleitungssystems (14) ist mit einem Elektroventil (21) ausgestattet, das von einer Verzögerungssteuerung (22) gesteuert wird, die ein intermittierendes Öffnen des Elektroventils (21) nach einem vorbestimmten Zyklus sicherstellt, und stromaufwärts der Wasserversorgungsquelle (15) und stromabwärts des Reservoirs (19) angeschlossen ist, – ein Teilstück (23) stromabwärts des Eintritts-Rohrleitungssystems (14), das zum Leiten von Wasser aus dem Reservoir (19) bis zur Austrittsdüse (16) angepaßt ist, – eine Rohrleitung (36) zum Ablassen von freier Luft, die an einem oberen Teil des Reservoirs (19) angeschlossen ist, – ein Überlaufrohr (24) zum Ablassen von in dem Reservoir (19) oberhalb eines vorbestimmten maximalen Niveaus (25) enthaltenen Wassers.
Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufrohr (24) überschüssiges Wasser in ein Wasserablaufrohr (26) des Raumes (1) des Ofens leitet.
Ofen nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstück (23) stromabwärts des Eintritts-Rohrleitungssystems (14) eine Einrichtung (37) zum Einstellen des Wasserausstoßes aufweist, die am Ausgang des Reservoirs (19) angeordnet ist.
Ofen nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (18) zum Regeln des Wasserausstoßes zusätzlich ein Druckausgleichsrohr (38) aufweist, das einen stromaufwärtigen Teil (39) in Form eines Siphons aufweist, das mit der unteren Zone des Reservoirs (19) in Verbindung steht, und stromabwärts an eine Rohrleitung (31) zum Abführen von Dampf aus dem Ofen angeschlossen ist.
Ofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (31) zur Abfuhr von Dampf aus dem Ofen mit einem Katalysator (34) ausgestattet ist, und daß das Druckausgleichsrohr (38) an die Rohrleitung (31) zur Abfuhr von Dampf aus dem Ofen stromabwärts des Katalysators (34) angeschlossen ist.
Ofen nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftleitung (36) für freie Luft eine Rückschlagklappe (136) enthält, die einen Austritt des Gases zur Atmosphäre gestattet, jedoch den Austritt von Wasser aus dem Reservoir (19) verhindert.
Ofen nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluftleitung (36) für freie Luft eine einstellbare Öffnung aufweist.
Ofen nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungseinrichtung (12) ein durchlöcherter Konus ist, der axial an ein Ende der Drehwelle (8) der Turbine (5) angebracht ist.
Ofen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbine (5) ein Lagerschild (7) aufweist, das senkrecht zu ihrer Drehwelle (8) steht, und Schaufeln (10), die über die vordere Fläche (11) des Lagerschildes (7) vorstehen, wobei der Zerstäubungskonus (12) an der Mitte der vorderen Fläche (11) des Lagerschildes (7) befestigt ist, wobei seine Spitze in Richtung zum Lagerschild (7) zeigt, und die Austrittsdüse (16) des Eintritts-Rohrleitungssystems (14) Wasser radial gegen die Seitenfläche des Zerstäubungskonus (12) richtet.