EP1064502B1 - Backofen mit backofenmuffel - Google Patents

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EP1064502B1
EP1064502B1 EP99917868A EP99917868A EP1064502B1 EP 1064502 B1 EP1064502 B1 EP 1064502B1 EP 99917868 A EP99917868 A EP 99917868A EP 99917868 A EP99917868 A EP 99917868A EP 1064502 B1 EP1064502 B1 EP 1064502B1
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EP
European Patent Office
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baking oven
muffle
chamber
protective layer
sol
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EP1064502A1 (de
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Gerhard Schmidmayer
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BSH Hausgeraete GmbH
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BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/06—Arrangement or mounting of electric heating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/005—Coatings for ovens

Definitions

  • the present invention relates to an oven according to the preamble of Claim 1.
  • a generic oven is known from JP 57 120033 A.
  • the inside walls of the Oven muffle are provided with an enamel layer.
  • the enamel coating is used for one as an anti-corrosion layer and the other as an anti-oxidation layer. Farther the enamel layer improves the cleanability of the oven muffle and the Surface hardness increased. Finally, the look of the oven muffle is given by the enamel certainly.
  • the object of the present invention is therefore in an oven according to the preamble of claim 1 to improve the performance properties of the oven muffle.
  • Such thin protective layers can, in terms of process engineering, simply, preferably Sol-gel technology can be realized.
  • the sol-gel layer is, for example, simple Dip process can be applied to the muffle walls.
  • the sol-gel technique the low baking temperatures compared to the enamel technique from about 450 to 500 ° C favorable.
  • the applied sol-gel layers are also for the suitable for typical cooking temperatures.
  • the Hard layer with a thickness of 5 to 10 ⁇ m.
  • the Sol-gel hard layer a sol-gel functional layer is provided.
  • This allows different Areas of the muffle walls can be equipped with special properties. These properties can be, for example, a particularly simple cleanability, a special sliding behavior or catalytic properties.
  • the Functional layer realized as a layer approximately 10 ⁇ m, in particular approximately 2 to 3 ⁇ m thick. Due to the sol-gel technique, the applied layers have, despite their low Thickness on each other as well as on the metal over a great stability and one great adherence.
  • the protective layer can be anodized, in particular hard anodized aluminum oxide layer.
  • This oxide layer is particularly characterized by its excellent hardness and smoothness.
  • a particularly good heat transfer from the heating element to the muffle wall or to the cooking space and an excellent heat distribution can be achieved in that the muffle wall has an insulating protective layer in the um area on which the heating element is applied directly using thick film technology. If necessary, the heating element also with more complex coating processes, for example thin-film technology, be realized.
  • the strength the muffle wall can also be reduced to, for example, about 0.4 mm.
  • the oven muffle is provided with a stabilizing frame supported from the outside. This is especially important if the thickness the muffle wall is only about 0.3 to 0.5 mm. By this almost halving the Wall thickness of the oven muffle compared to the previously known prior art the heating-up times and heat distribution will continue to be significantly improved. moreover can be saved due to the low material thickness. Besides, that will Weight of the oven muffle significantly reduced.
  • the stabilizing frame is essentially formed by oven insulation. On the one hand, this must be sufficiently compliant be involved in the spatial enlargement of the oven muffle when heating up to be able to, and on the other hand be stiff enough to accommodate the thin-walled oven muffle to be able to stabilize.
  • Fig. 1 shows a rectangular oven muffle 1 made of stainless steel with five muffle walls 3. These are the two side walls, a bottom and a top wall and one Back wall.
  • the loading opening of the oven muffle 1 moves a muffle flange 5.
  • the oven muffle 1 is made in one piece in a hydroforming process. at This deep-drawing process shows the oven muffle in contrast to conventional mechanical deep-drawn parts defects, such as uneven and large changes in wall thickness, visible traces of drawing and a bead, as well as reduced Surface quality and reduced shape accuracy do not show up.
  • sol-gel technology are a muffle inside 7 and a muffle outside 9 coated with a sol-gel layer 11 (Fig. 2).
  • sol-gel a colloid from a solution (sol) by controlled condensation methods System created on the micrometer scale (gel).
  • This gel is made by drying Solvent removal compressed and then cured in a suitable manner or baked at a temperature of around 450 to 500 ° C.
  • the sol-gel layer is connected to the substrate via chemical compounds particularly firmly connected.
  • the resulting sol-gel layer is about 10 ⁇ m thick and forms a hard surface on both sides of the stainless steel muffle wall 3 electrical insulation properties. Furthermore, it forms a tarnish and oxidation protection for the stainless steel.
  • the sol-gel hard layer is in at least one further process step in sol-gel technology functional layers on different Areas of the inside of the muffle 7 applied.
  • the sol-gel functional layers are included a thickness of about 3 ⁇ m.
  • the one formed from the two sol-gel layers 11 Protective layer is so transparent that the relevant for the preparation of dishes Heat radiation in the infrared or visible light area the protective layer can penetrate and is optimally reflected from the stainless steel surface into the interior of the muffle can be (Fig. 2). If necessary, there is also a transparent coloring of the layers possible.
  • the sol-gel hard layer is in a subsequent process step Muffle outside 9 meandering heating conductor 13 applied in thick-film technology (Fig. 3). Due to the particularly thin insulation layer between the heating conductor 13 and the muffle wall 3 is a particularly cheap and uniform heat transfer possible.
  • the heating conductors 13 can be connected to electrical connections via conductor connections 15 be supplied.
  • the oven muffle 1 is finally in a muffle insulation 17 made of fiber-free Insulation material, e.g. Perlite, embedded. Because of the insulation jacket Oven muffle 1, the wall thickness of which is only 0.4 mm, stabilized. Still is the insulation shell 17 is designed to be sufficiently flexible to withstand thermal expansion the oven muffle 1 does not close when heating up during a baking process tear.
  • a muffle insulation 17 made of fiber-free Insulation material, e.g. Perlite, embedded.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Backofen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein gattungsgemäßer Backofen ist aus der JP 57 120033 A bekannt. Die Innenwände der Backofenmuffel sind mit einer Emailschicht versehen. Die Emailbeschichtung dient zum einen als Antikorrosionsschicht und zum anderen als Antioxidationsschicht. Weiterhin wird durch die Emailschicht die Reinigbarkeit der Backofenmuffel verbessert und die Oberflächenhärte vergrößert. Zuletzt wird durch das Email die Optik der Backofenmuffel bestimmt.
Diese Funktionen werden durch das Email bei Schichtstärken von typisch 100 bis 200 um realisiert. Nachteilig an derartigen Schutzschichten aus Email sind insbesondere deren Sprödigkeit und die durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Email und Muffelmaterial entstehenden Zug- und Druckspannungen, die zu Bauteilverformungen, Rissen oder Abplatzern des Emails führen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei einem Backofen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 die Gebrauchseigenschaften der Backofenmuffel zu verbessern.
Erfindungsgemäß ist dies bei einem Backofen mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 erreicht. Die Erfindung ist insbesondere dann günstig, wenn mit Hilfe von Wärmestrahlung im Infrarotbereich oder im sichtbaren Licht-Bereich gegart wird. Derartige Transparentschichten sind als Sol-Gel-Schichten problemlos darstellbar.
Derartig dünne Schutzschichten können verfahrenstechnisch einfach bevorzugterweise in Sol-Gel-Technik realisiert sein. Dabei ist die Sol-Gel-Schicht beispielsweise in einem einfachen Tauchverfahren auf die Muffelwände aufbringbar. Insbesondere sind bei der Sol-Gel-Technik die im Vergleich zur Emailierungstechnik niedrigen Einbrenntemperaturen von etwa 450 bis 500 °C günstig. Auch sind die aufgebrachten Sol-Gel-Schichten für die bei Garvorgängen typischen Temperaturen geeignet. Bevorzugter Weise besitzt die Hartschicht eine Stärke von 5 bis 10 µm.
Um die Gebrauchseigenschaften der Backofenmuffel weiter zu verbessern, ist auf der Sol-Gel-Hartschicht eine Sol-Gel-Funktionalschicht vorgesehen. Dadurch können verschiedene Bereiche der Muffelwände mit besonderen Eigenschaften ausgestattet werden. Diese Eigenschaften können beispielsweise sein, eine besonders einfache Reinigbarkeit, ein besonderes Gleitverhalten oder katalytische Eigenschaften.Vorteilhafterweise ist die Funktionalschicht als etwa 10 µm, insbesondere etwa 2 bis 3 µm starke Schicht realisiert. Aufgrund der Sol-Gel-Technik verfügen die aufgebrachten Schichten trotz ihrer geringen Dicke sowohl aufeinander als auch auf dem Metall über eine große Stabilität und ein großes Anhaftvermögen.
Falls die Backofenmuffel aus Aluminium besteht, kann die Schutzschicht als anodisierte, insbesondere hartanodisierte Aluminiumoxidschicht realisiert sein. Diese Oxidschicht zeichnet sich insbesondere durch ihre ausgezeichnete Härte und Glätte aus.
Ein besonders guter Wärmeübergang vom Heizelement zur Muffelwand bzw. zum Garraum und eine diesbezüglich hervorragende Wärmeverteilung ist dadurch erreichbar, daß die Muffelwand eine isolierende Schutzschicht im um-Bereich aufweist, auf der das Heizelement mittels Dickschichttechnik direkt aufgebracht ist. Gegebenenfalls kann das Heizelement auch mit aufwendigeren Beschichtungsverfahren, beispielsweise der Dünnschichttechnik, realisiert sein.
Aufgrund der dünnen Schutzschichten treten beim Aufheizen der Backofenmuffel trotz der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Schutzschicht und der Muffelwand lediglich geringe Spannungen in der Backofenmuffel auf. Deshalb kann die Stärke der Muffelwand auch auf beispielsweise etwa 0,4 mm verringert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Backofenmuffel durch einen Stabilisierungsrahmen von außen abgestützt. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Dicke der Muffelwand nur etwa 0,3 bis 0,5 mm beträgt. Durch diese nahezu Halbierung der Wandstärke der Backofenmuffel im Vergleich zum bisher bekannten Stand der Technik werden die Aufheizzeiten und die Wärmeverteilung weiterhin deutlich verbessert. Zudem kann durch die geringe Materialstärke Material eingespart werden. Außerdem wird das Gewicht der Backofenmuffel deutlich reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stabilisierungsrahmen im wesentlichen durch eine Backofenisolation gebildet. Diese muß zum einen ausreichend nachgiebig sein, um die räumliche Vergrößerung der Backofenmuffel beim Aufheizen mitmachen zu können, und zum anderen steif genug sein, um die dünnwandige Backofenmuffel ausreichend stabilisieren zu können.
Es zeigen:
Fig. 1 bis Fig. 4
in perspektivischen Ansichten von vorne die Backofenmuffel nach verschiedenen Verfahrensschritten zu deren Herstellung.
Fig. 1 zeigt eine quaderförmige Backofenmuffel 1 aus Edelstahl mit fünf Muffelwänden 3. Dies sind die beiden Seitenwände, eine Boden- und eine Deckwand sowie eine Rückwand. Die Beschickungsöffnung der Backofenmuffel 1 umzieht ein Muffelflansch 5. Die Backofenmuffel 1 ist einstückig in einem Hydroumformverfahren hergestellt. Bei diesem Tiefziehverfahren weist die Backofenmuffel im Unterschied zu herkömmlichen mechanisch tiefgezogenen Teilen Mängel, wie ungleichmäßige und große Wanddickenveränderungen, sichtbare Ziehspuren und einen Ziehwulst, sowie verminderte Oberflächenqualität und verminderte Formgenauigkeit nicht auf. Mit Hilfe der Sol-Gel-Technologie werden in einem Tauch- oder Spritzverfahren eine Muffelinnenseite 7 und eine Muffelaußenseite 9 mit einer Sol-Gel-Schicht 11 beschichtet (Fig. 2). Dabei wird aus einer Lösung (Sol) durch kontrollierte Kondensationsmethoden ein kolloides System im Mikrometer-Maßstab (Gel) erzeugt. Dieses Gel wird durch Trocknen infolge Lösungsmittelentzug verdichtet und anschließend in geeigneter Weise ausgehärtet bzw. bei einer Temperatur von etwa 450 bis 500°C eingebrannt. Während dieses Prozesses wird die Sol-Gel-Schicht über chemische Verbindungen mit dem Untergrund besonders fest verbunden. Die dabei entstehende Sol-Gel-Schicht ist etwa 10 µm dick und bildet auf der Muffelwand 3 aus Edelstahl beidseitig eine harte Oberfläche mit elektrischen Isolationseigenschaften. Weiterhin bildet sie einen Anlauf- und Oxidationsschutz für das Edelstahl. Auf die Sol-Gel-Hartschicht sind in zumindest einem weiteren Prozeßschritt in Sol-Gel-Technik Funktionalschichten auf verschiedene Bereiche der Muffelinnenseite 7 aufgebracht. Abhängig vom Ort in der Backofenmuffel 1 sind durch die Sol-Gel-Funktionalschichten insbesondere Antihaft-, Gleit- und Katalyseeigenschaften bereitgestellt. Die Sol-Gel-Funktlonalschichten haben dabei eine Dicke von etwa 3 µm. Die aus den beiden Sol-Gel-Schichten 11 gebildete Schutzschicht ist derart transparent, daß die zur Zubereitung von Speisen relevante Wärmestrahlung im Infrarot- bzw. im sichtbaren Licht-Bereich die Schutzschicht durchdringen kann und von der Edelstahloberfläche ins Muffelinnere optimal reflektiert werden kann (Fig. 2). Bei Bedarf ist auch eine transparente Einfärbung der Schichten möglich.
Auf die Sol-Gel-Hartschicht sind in einem nachfolgenden Verfahrensschritt auf der Muffelaußenseite 9 mäanderförmige Heizleiter 13 in Dickschichttechnik aufgetragen (Fig. 3). Aufgrund der besonders dünnen Isolationsschicht zwischen dem Heizleiter 13 und der Muffelwand 3 ist ein besonders günstiger und gleichmäßiger Wärmeübergang möglich. Die Heizleiter 13 können über Leiteranschlüsse 15 mit elektrischer Spannung versorgt werden.
Gemäß Fig. 4 ist die Backofenmuffel 1 schließlich in eine Muffelisolation 17 aus faserfreiem Isolationsmaterial, z.B. Perlite, eingebettet. Durch den Isolationsmantel ist die Backofenmuffel 1, deren Wandstärke lediglich 0,4 mm beträgt, stabilisiert. Weiterhin ist die Isolationsschale 17 ausreichend nachgiebig gestaltet, um bei der thermischen Ausdehnung der Backofenmuffel 1 beim Aufheizen während eines Backvorgangs nicht zu reißen.

Claims (9)

  1. Backofen mit einer frontseitig durch eine Tür verschließbaren metallischen Backofenmuffel, deren Muffelwände Heizelemente zum Beheizen des Garraumes auf über etwa 180 °C bzw. des darin angeordneten Gargutes zugeordnet sind, mit einer die Muffelwände zumindest an der Innenseite bedekkenden Schutzschicht, wobei die Stärke der Schutzschicht (11) geringer als etwa 30 um ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (11) transparent ist, und daß die Innenseite der Muffelwand als Reflektor dient
  2. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht als Sol-Gel-Hartschicht (11) realisiert ist
  3. Backofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sol-Get-Hartschicht eine Sol-Gel-Funktionatschicht vorgesehen ist.
  4. Backofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Flächenbereiche der Muffelwände (3) unterschiedliche Funktionalschichten aufweisen.
  5. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backofenmuffel aus Aluminium besteht, und daß die Schutzschicht als anodisierte Aluminiumoxidschicht realisiert ist
  6. Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffelwand zumindest zum Teil eine isolierende Schutzschicht aufweist, auf der das Heizelement (13) mittels Dickschichttechnik aufgebracht ist.
  7. Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stabilisierungsrahmen die Backofenmuffel (1) von außen stützt, und daß der Stabilisierungsrahmen im wesentlichen durch eine Backofenmuffelisolation (17) gebildet ist.
  8. Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Muffelwand (3) etwa 0,3 bis 0,5 mm beträgt.
  9. Backofenmuffel nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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