WO2013044280A1 - Backofen - Google Patents

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WO2013044280A1
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heating circuit
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baking
circuit
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Helmut GRAGGER
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Gragger Helmut
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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
    • F24C9/00—Stoves or ranges heated by a single type of energy supply not covered by groups F24C3/00 - F24C7/00 or subclass F24B
    • 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
    • F24C15/34—Elements and arrangements for heat storage or insulation

Definitions

  • the invention relates to an oven with a baking chamber, with a connected to a heat storage heating circuit for the oven and a connected to a solar collector charging circuit for the heat storage.
  • the charging circuit connected to the solar collector can also be connected directly to the heating circuit for the stove.
  • a disadvantage of This known system for operating a stove by using solar energy is mainly the construction effort. Apart from that, in the case of ovens, in particular for commercial or industrial use, with regard to the heat balance, requirements which are generally not met in ovens having a baking chamber for domestic use are to be met.
  • the invention is therefore based on the object, an oven with a baking chamber of the type described in such a way that it corresponds to the requirements placed on ovens for commercial and industrial use in terms of heat balance, with a relatively low construction costs.
  • the invention solves the problem set by the fact that the heat storage and the oven provided above the heat storage chamber are arranged in a thermally insulated housing and that the heating circuit is laid on a fireclay lining of the oven.
  • the arrangement of the baking chamber immediately above the heat storage not only ensures an advantageous, compact design, but also takes into account that the baking chamber can absorb the radiated heat from the heat storage.
  • a distribution of the heat emitted by the fireclay lining which is advantageous for applying heat to the baking chamber, is achieved when the heating circuit in the fireclay lining is laid on the side facing away from the baking chamber, so that the sum of these measures results in a for a particular commercial and industrial use characterized time operation of the oven advantageous heat balance while maintaining comparatively simple structural measures can be achieved.
  • the heat load of the oven can be adapted to the baking conditions advantageous, the oven can have a vault in the usual way, run on the fireclay lining between a manifold and a manifold parallel heating cables of the heating circuit. This measure effects uniform heat radiation over the entire cooking chamber length in the direction of the vault axis. If necessary, but can of course also be guided through the bottom of the baking chamber, a portion of the heating circuit, which is preferably controlled separately, to be able to apply the baking chamber with an adapted to the case of need upper and lower heat.
  • the charging circuit may comprise at least one provided in the bottom region of the heat storage pipe coil for the heat transfer of the charging circuit, so that can form a temperature stratification within the liquid heat storage medium of the heat storage, the use of the respective Maximum temperature of the heat accumulator allowed for the heating circuit when the heating circuit has at least one provided in the ceiling region of the heat accumulator line coil for the heat transfer medium of the heating circuit.
  • the separate from the heat storage medium heat transfer medium for the heating circuit represents a security that can not be contaminated by the heat storage medium of the heat storage of the oven even with a leak of the heating circuit, and on the other hand offers the advantage of heat removal, without the stratification of the heat transfer medium within the heat storage sustainable to destroy, as would be the case when the heat storage medium is used as a heat transfer medium for the heating circuit.
  • the heating circuit bypassing the heat storage of the heating circuit for a baking chamber can be acted upon by a heated by the solar heat transfer medium, the heating circuit can be optionally connected to the charging circuit.
  • the heat accumulator may have an additional heating, which allows the required for a baking operation temperature level within the heat storage even in adverse external circumstances.
  • This additional heating preferably also a heat exchanger, can be supplied with energy in very different ways. It is only important that in an emergency, the oven does not need to be taken out of service.
  • Fig. 1 shows a baking oven according to the invention in a schematic block diagram
  • Fig. 2 shows the oven schematically in a frontal view on a larger scale.
  • the oven shown schematically in Figs. 1 and 2 has a provided with a fireclay lining 1 baking chamber 2, which is provided at its front end with a control opening 3, as can be seen in particular of FIG. 1, the oven in a schematic longitudinal section shows.
  • the fireclay lining 1 forms according to FIG. 2 in the usual way a vault 4, which is supported by a bottom plate 5.
  • the baking chamber 2 is placed on a heat accumulator 6 whose container 7 is together with the baking chamber 2 in a common, heat-insulated Einhau- 8 is arranged.
  • the housing 8 from a container 7 of the heat accumulator 6 receiving lower part 9 and an upper part 10 is constructed, wherein the arrangement is made such that the bottom plate 5 of the baking chamber 2 the lower part 9 with the container 7 of the heat storage device 6 after closes at the top and the upper part 10 is placed on the over the fireclay lining 1 of the baking chamber 2 projecting bottom plate 5.
  • the heat accumulator 6 is charged via a charging circuit 12 provided with a charge pump 11, which is connected to the collector circuit 14 of a solar collector 15 via a heat exchanger 13.
  • the pump for the collector circuit 14 is designated 16.
  • the solar collector 15 itself has in a conventional manner a cross-sectionally parabolic reflector pan 17 and an absorber tube 18 in the focal axis of the reflector pan 17, so that the bundled in the absorber tube 18, reflected heat radiation of the sun for a sufficient temperature of the heat carrier of the collector circuit 14th ensures that it can supply an oven with heat energy.
  • the charging circuit 12 forms within the container 7 for the heat storage 6, a heat exchanger in the form of at least one provided in the bottom region of the heat accumulator 6 line coil 19 which is laid meandering over the container bottom, so that the heat storage 6 applied uniformly over the entire bottom region of the container 7 with heat can be.
  • the heat of the charging circuit 13 receiving heat storage medium is provided, via which the stored heat can be delivered to a heating circuit 20 for the oven 2.
  • the provided with a heating pump 21 heating circuit 20 forms in the ceiling region of the container 7 of the heat accumulator 6, in turn meandering laid pipe coil 22 as a heat exchanger.
  • the heat carrier for the heating circuit 20 is heated, comprising the heating lines 23 for the baking chamber 2.
  • These heating lines 23 are each between a distribution line 24 along the bottom plate 5 and a manifold 25 along the vertex of the vault 4 of the baking chamber 2 connected in parallel, so that the baking chamber 2 can be acted upon uniformly over its extending in the direction of the vault axis length with heat.
  • the baking temperature can be controlled within the baking chamber 2.
  • the heat storage 6 is equipped with an auxiliary heater 26 in the form of a dash-dotted line indicated heat exchanger.
  • the baking chamber 2 is arranged with its fireclay lining 1 and laid on the outside of the fireclay lining 1 heating cables 23 within a common, heat-insulated housing 8 together with the heat storage 6 and placed on the container 7 of the heat accumulator 6, structurally comparatively simple, den Heat conditions advantageous bill-bearing design conditions that allow the use of solar energy for ovens in commercial and industrial use with a relatively high efficiency without having to do without sufficient control of the heat supply to the oven 2.
  • the block diagram of FIG. 1 illustrates only the basic line connections and, for example, does not show the expansion tank, control valves and control units for reasons of clarity.
  • the quite meaningful connection between the charging circuit 12 and the heating circuit 20 is neglected to operate the baking chamber 2, bypassing the heat accumulator 6 optionally on the solar panel 15 can.

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Abstract

Es wird ein Backofen mit einem Backraum (2), mit einem an einen Wärmespeicher (6) angeschlossenen Heizkreis (20) für den Backraum (2) und mit einem an einen Sonnenkollektor (15) angeschlossenen Ladekreis (12) für den Wärmespeicher (6) beschrieben. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der Wärmespeicher (6) und der über dem Wärmespeicher (6) vorgesehene Backraum (2) in einer wärmeisolierten Einhausung (8) angeordnet sind und dass der Heizkreis (20) auf einer Schamotteauskleidung (1) des Backraums (2) verlegt ist.

Description

Backofen
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Backofen mit einem Backraum, mit einem an einen Wärmespeicher angeschlossenen Heizkreis für den Backraum und mit einem an einen Sonnenkollektor angeschlossenen Ladekreis für den Wärmespeicher.
Stand der Technik
Um Sonnenenergie für die Energieversorgung eines Herdes mit einem Backraum vorteilhaft nützen zu können, ist es bekannt (EP 0 593 649 B1 ), einen über einen Sonnenkollektor ladbaren Wärmespeicher vorzusehen, der vorzugsweise einen mit Stahlkugeln gefüllten, mit einem Wärmeträger beaufschlagbaren Behälter umfasst, sodass für den Heizkreis des Herdes Wärmeenergie unabhängig vom Sonnenstand zur Verfügung gestellt werden kann. Mit Hilfe entsprechender Steuerventile kann der Wärmespeicher durch eine Beaufschlagung mit dem im Sonnenkollektor erwärmten Wärmeträger geladen oder zum Heizen des Herdes über den Heizkreis entladen werden, über den der warme Wärmeträger durch den Herd gefördert wird. Durch eine Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit kann dabei die Heizleistung für den Herd den jeweiligen Betriebsbedingungen angepasst werden. Um den im Sonnenkollektor erwärmten Wärmeträger auch unmittelbar für den Betrieb des Herdes nützen zu können, kann der an den Sonnenkollektor angeschlossene Ladekreis auch unmittelbar mit dem Heizkreis für den Herd verbunden werden. Nachteilig bei dieser bekannten Anlage zum Betreiben eines Herdes durch Nutzung der Sonnenenergie ist vor allem der bauliche Aufwand. Abgesehen davon sind bei Backöfen insbesondere für den gewerblichen bzw. industriellen Einsatz hinsichtlich des Wärmehaushalts Anforderungen zu erfüllen, die bei Herden mit einem Backraum für Haushaltszwecke im Allgemeinen nicht gestellt werden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Backofen mit einem Backraum der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass er hinsichtlich des Wärmehaushalts den an Backöfen für den gewerblichen und industriellen Einsatz gestellten Anforderungen entspricht, und zwar mit einem vergleichsweise geringen baulichen Aufwand.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Wärmespeicher und der über dem Wärmespeicher vorgesehene Backraum in einer wärmeisolierten Einhausung angeordnet sind und dass der Heizkreis auf einer Schamotteauskleidung des Backraums verlegt ist.
Durch die Anordnung des Backraums und des Wärmespeichers in einer gemeinsamen, wärmeisolierten Einhausung können zunächst Wärmeverluste über Verbindungsleitungen zwischen dem Wärmespeicher und dem Backofen einfach vermieden werden. Die Anordnung des Backraums unmittelbar oberhalb des Wärmespeichers stellt dabei nicht nur eine vorteilhafte, kompakte Bauweise sicher, sondern nimmt auch darauf Rücksicht, dass der Backraum die vom Wärmespeicher abgestrahlte Wärme aufnehmen kann. Dazu kommt, dass durch die wärmefeste Schamotteauskleidung des Backraums eine für die Wärmebeaufschlagung des Backraums günstige Verteilung der von der Schamotteauskleidung abgestrahlten Wärme erreicht wird, wenn der Heizkreis in der Schamotteauskleidung auf der den Backraum abgewandten Seite verlegt wird, sodass sich durch die Summe dieser Maßnahmen ein für einen insbesondere den gewerblichen und industriellen Einsatz kennzeichnenden Lang- zeitbetrieb des Backofens vorteilhafter Wärmehaushalt unter Wahrung vergleichsweise einfacher baulicher Maßnahmen erzielen lässt.
Damit die Wärmebeaufschlagung des Backraums den Backbedingungen vorteilhaft angepasst werden kann, kann der Backraum in üblicher Weise ein Gewölbe aufweisen, auf dessen Schamotteauskleidung zwischen einer Verteilerleitung und einer Sammelleitung parallel geschaltete Heizleitungen des Heizkreises verlaufen. Diese Maßnahme bewirkt eine gleichmäßige Wärmeabstrah- lung über die gesamte Backraumlänge in Richtung der Gewölbeachse. Im Bedarfsfall kann aber selbstverständlich auch durch den Boden des Backraums ein Abschnitt des Heizkreises geführt werden, der vorzugsweise gesondert angesteuert wird, um den Backraum mit einer an den Bedarfsfall angepassten Ober- und Unterhitze beaufschlagen zu können.
Um für das Laden und Entladen des Wärmespeichers vorteilhafte Voraussetzungen geschaffen werden können, kann der Ladekreis wenigstens eine im Bodenbereich des Wärmespeichers vorgesehene Leitungsschlange für den Wärmeträger des Ladekreises umfassen, sodass sich innerhalb des flüssigen Wärmespeichermediums des Wärmespeichers eine Temperaturschichtung ausbilden kann, die die Nutzung der jeweiligen Höchsttemperatur des Wärmespeichers für den Heizkreis erlaubt, wenn der Heizkreis wenigstens eine im Deckenbereich des Wärmespeichers vorgesehene Leitungsschlange für den Wärmeträger des Heizkreises aufweist. Der vom Wärmespeichermedium gesonderte Wärmeträger für den Heizkreis stellt einerseits eine Sicherheit dar, dass durch das Wärmespeichermedium des Wärmespeichers der Backraum selbst bei einem Leckwerden des Heizkreises nicht verunreinigt werden kann, und bietet anderseits den Vorteil einer Wärmeentnahme, ohne die Schichtung des Wärmeträgermediums innerhalb des Wärmespeichers nachhaltig zu zerstören, wie dies der Fall wäre, wenn das Wärmespeichermedium als Wärmeträger für den Heizkreis verwendet wird. Damit unter Umgehung des Wärmespeichers der Heizkreis für einen Backraum mit einem über die Sonnenenergie erwärmten Wärmeträger beaufschlagt werden kann, kann der Heizkreis wahlweise an den Ladekreis angeschlossen werden.
Zur Sicherstellung einer ausreichenden Wärmemenge für den Backbetrieb unabhängig von der Ladung des Wärmespeichers über den Sonnenkollektor kann der Wärmespeicher eine Zusatzheizung aufweisen, die das für einen Backbetrieb erforderliche Temperaturniveau innerhalb des Wärmespeichers auch bei widrigen äußeren Umständen ermöglicht. Diese Zusatzheizung, vorzugsweise ebenfalls ein Wärmetauscher, kann auf sehr unterschiedliche Weise mit Energie versorgt werden. Es kommt ja nur darauf an, dass im Notfall der Backofen nicht außer Betrieb genommen werden muss.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Backofen in einem schematischen Blockschaltbild und
Fig. 2 den Backofen schematisch in einer stirnseitigen Ansicht in einem größeren Maßstab.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellte Backofen weist einen mit einer Schamotteauskleidung 1 versehenen Backraum 2 auf, der an seiner vorderen Stirnseite mit einer Bedienöffnung 3 versehen ist, wie dies insbesondere der Fig. 1 entnommen werden kann, die den Backofen in einem schematischen Längsschnitt zeigt. Die Schamotteauskleidung 1 bildet gemäß der Fig. 2 in üblicher Weise ein Gewölbe 4, das von einer Bodenplatte 5 getragen wird. Der Backraum 2 ist auf einen Wärmespeicher 6 aufgesetzt, dessen Behälter 7 zu- sammen mit dem Backraum 2 in einer gemeinsamen, wärmeisolierten Einhau- sung 8 angeordnet ist. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Einhausung 8 aus einem den Behälter 7 des Wärmespeichers 6 aufnehmenden Unterteil 9 und einem Oberteil 10 aufgebaut, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die Bodenplatte 5 des Backraums 2 den Unterteil 9 mit dem Behälter 7 des Wärmespeichers 6 nach oben abschließt und der Oberteil 10 auf die über die Schamotteauskleidung 1 des Backraums 2 vorstehende Bodenplatte 5 aufgesetzt ist.
Gemäß der Fig. 1 wird der Wärmespeicher 6 über einen mit einer Ladepumpe 1 1 versehenen Ladekreis 12 geladen, der über einen Wärmetauscher 13 an den Kollektorkreis 14 eines Sonnenkollektors 15 angeschlossen ist. Die Pumpe für den Kollektorkreis 14 ist mit 16 bezeichnet. Der Sonnenkollektor 15 selbst weist in an sich bekannter Weise eine im Querschnitt parabolartige Reflektorwanne 17 und ein Absorberrohr 18 in der Brennachse dieser Reflektorwanne 17 auf, sodass die im Bereich des Absorberrohres 18 gebündelte, reflektierte Wärmestrahlung der Sonne für eine ausreichende Temperatur des Wärmeträgers des Kollektorkreises 14 sorgt, um einen Backofen mit Wärmeenergie versorgen zu können. Der Ladekreis 12 bildet innerhalb des Behälters 7 für den Wärmespeicher 6 einen Wärmetauscher in Form wenigstens einer im Bodenbereich des Wärmespeichers 6 vorgesehenen Leitungsschlange 19, die über den Behälterboden mäanderförmig verlegt ist, sodass der Wärmespeicher 6 über den gesamten Bodenbereich des Behälters 7 gleichmäßig mit Wärme beaufschlagt werden kann. Innerhalb des Behälters 7 des Wärmespeichers 6 ist ein die Wärme des Ladekreises 13 aufnehmendes Wärmespeichermedium vorgesehen, über das die gespeicherte Wärme an einen Heizkreis 20 für den Backraum 2 abgegeben werden kann. Der mit einer Heizpumpe 21 versehene Heizkreis 20 bildet im Deckenbereich des Behälters 7 des Wärmespeichers 6 eine wiederum mäanderförmig verlegte Leitungsschlange 22 als Wärmetauscher. Über diesen Wärmetauscher wird der Wärmeträger für den Heizkreis 20 erwärmt, der Heizleitungen 23 für den Backraum 2 umfasst. Diese Heizleitungen 23 sind jeweils zwischen einer Verteilerleitung 24 entlang der Bodenplatte 5 und einer Sammelleitung 25 entlang des Scheitels des Gewölbes 4 des Backraums 2 parallel geschaltet, sodass der Backraum 2 über seine sich in Richtung der Gewölbeachse erstreckende Länge gleichmäßig mit Wärme beaufschlagt werden kann. Über die Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgers des Heizkreises 20 kann die Backtemperatur innerhalb des Backraums 2 gesteuert werden.
Damit auch bei einem Ausfall des Sonnenkollektors 15 der Backofen betrieben werden kann, ist der Wärmespeicher 6 mit einer Zusatzheizung 26 in Form eines strichpunktiert angedeuteten Wärmetauschers ausgerüstet.
Da der Backraum 2 mit seiner Schamotteauskleidung 1 und den auf der Außenseite der Schamotteauskleidung 1 verlegten Heizleitungen 23 innerhalb einer gemeinsamen, wärmeisolierten Einhausung 8 zusammen mit dem Wärmespeicher 6 angeordnet und auf den Behälter 7 des Wärmespeichers 6 aufgesetzt ist, ergeben sich baulich vergleichsweise einfache, den Wärmeverhältnissen vorteilhaft Rechnung tragende Konstruktionsbedingungen, die die Nutzung der Sonnenenergie für Backöfen im gewerblichen und industriellen Einsatz mit einem vergleichsweise hohen Wirkungsgrad erlauben, ohne auf eine ausreichende Regelung der Wärmezufuhr zum Backraum 2 verzichten zu müssen. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, dass das Blockschaltbild nach Fig. 1 nur die grundsätzlichen Leitungsverbindungen veranschaulicht und beispielsweise die Ausgleichsbehälter, Steuerventile und Steuergeräte aus Übersichtlichkeitsgründen nicht zeigt. Außerdem wird die durchaus sinnvolle Verbindung zwischen dem Ladekreis 12 und dem Heizkreis 20 vernachlässigt, um den Backraum 2 unter Umgehung des Wärmespeichers 6 wahlweise über den Sonnenkollektor 15 betreiben zu können.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Backofen mit einem Backraum (2), mit einem an einen Wärmespeicher (6) angeschlossenen Heizkreis (20) für den Backraum (2) und mit einem an einen Sonnenkollektor (15) angeschlossenen Ladekreis (12) für den Wärmespeicher (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (6) und der über dem Wärmespeicher (6) vorgesehene Backraum (2) in einer wärmeisolierten Einhausung (8) angeordnet sind und dass der Heizkreis (20) auf einer Schamotteauskleidung (1 ) des Backraums (2) verlegt ist.
2. Backofen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Backraum (2) ein Gewölbe (4) aufweist, auf dessen Schamotteauskleidung (1 ) zwischen einer Verteilerleitung (24) und einer Sammelleitung (25) parallel geschaltete Heizleitungen (23) des Heizkreises (20) verlaufen.
3. Backofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladekreis (12) wenigstens eine im Bodenbereich des Wärmespeichers (6) vorgesehene Leitungsschlange (19) für den Wärmeträger des Ladekreises (12) umfasst.
4. Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizkreis (20) wenigstens eine im Deckenbereich des Wärmespeichers (6) vorgesehene Leitungsschlange (22) für den Wärmeträger des Heizkreises (20) umfasst.
5. Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladekreis (12) wahlweise mit dem Heizkreis (20) verbindbar ist.
6. Backofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Wärmespeicher (6) eine Zusatzheizung (26) vorgesehen ist.
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