Elektrischer Backofen Beim Bau von Backöfen, bei denen das Backen mittels dielektrischer Hochfrequenz- e tivi 'ii -muno, LI und einer zusätzlichen Wärme- bestrahlung erfolgt, besteht die Schwierigkeit, eine Wärmeisolation zwischen Ofenmantel und Backraum zu finden, die nicht.
nur geringe Wärmeverluste aufweist, sondern auch mög- liehst keine oder nur vernaehlässigbar kleine zusätzliche dielektrisehe Verluste verursacht, nämlich dadurch, dass das elektrische Hoch- f requenzfeld auch das W ärmeisolierinaterial durchdringt. Dies setzt ein Isoliermaterial voraus, das neben einer geringen Wärmeleit fähigkeit auch einen kleinen dielektrischen Verlustfaktor aufweist. Die Wärmeleitfähig keit dieser Stoffe sollte keineswegs grösser, oller kleiner sein als z.
B. diejenige der heute 1lei Backöfen üblichen Baustoffe, wie Scha inotte, geschichtete Aluminiumfolie, Schlacken wolle usw., welche eine Wärmeleitzahl von etwa, 0,2 bis 0,03
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aufweisen. Zugleich aber sollte der elektrische Verlustfaktor bei IIoellfrequenz 2% nicht überschreiten. Die Be schaffung eines solchen Materials, das ausser- dein wegen der erforderlichen erheblichen Menge preiswert sein soll, ist nicht, leicht. Diese Schwierigkeiten werden durch die vor liegende Erfindung behoben.
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Backofen, in welchem das Backgut sowohl einer Wärmestrahlung als auch einer dielek- trischen Hochfrequenzfeldeinwirkung ausge.. setzt ist, unter Anwendung einer Wärmeiso- lierschicht zwischen wenigstens einer Wand des Ofenmantels und dem Backraum.
Die Erfindung besteht darin, dass zwischen Ofenmantel und Backraum mit der Wärme- isoliersehicht eine weitere elektrische Isolier schicht in Serie geschaltet ist und dass die Wärmeisolierschicht wenigstens zum Teil durch elektrisch leitende, untereinander kurz geschlossene Metallteile begrenzt ist, um in der Wärmeisolierschicht vernachlässigbar kleine dielektrische Verluste zu erhalten.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes werden an Hand der Zeichnung er läutert: Fig.1 zeigt das erste Beispiel; die Fig. 2 und 3 zeigen Wärmeisolierschichten im Schnitt; Fig. 4 zeigt den Schnitt durch einen Ofen mit einzelnen Wärmeisolationselementen; Fig.5 und 6 zeigen ein Wärmeisolationsele- ment mit Aluminiumfolie im Schnitt und in Draufsicht;
Fig. 6 und 8 zeigen Backöfen mit geheizten Elektroden und Wärmeisolierschich- ten; Fig. 9 ist ein Ofen mit einer Wärmeiso lation an der Elektrode, und Fig.10 zeigt einen Ofen, bei welchem die Metallschicht der Wärmeisolation die Bodenelektrode ist.
In Fig. 1 bedeutet 1 den Wärmestrahler, z. B. eine durch elektrische Widerstandskörper la von innen aufgeheizte Platte. Diese ist von einem Metallmantel umkleidet und wirkt gleichzeitig als Hochfrequenzspannungselek- trode. Die Hochfrequenzspeisung erfolgt vom Generator<B>30</B> über die isoliert durchgeführte Leitung 31.
Von der Elektrode aus bildet sich das elektrische Hochfrequenzfeld nach dem zu erhitzenden Backgut 12 und der ge erdeten Gegenelektrode 2, welche gleichzeitig als Backgutträger dient, sowie nach der ge genüberliegenden Wandung oder Decke 3 des Backofengehäuses aus. Decke und Wandung sind ein Teil eines elektrisch gut leitenden und geerdeten Metallgehäuses, da ja eine gute Ab schirmung des elektrischen Hochfrequenz feldes gegen aussen vorhanden sein muss, um Hochfrequenzstörungen und zusätzliche Ver luste zu vermeiden. In diesem Raum befindet sich die Wärmeisolierschicht 4, um die Ver luste durch Wärmebestrahlung klein zu halten.
An diese Schicht, welche bezüglich Wärme isolation hochwertig sein soll, wird hinsicht lich elektrischer Verluste und Spannungs festigkeit keine Anforderung gestellt. Diese Schicht ist mit einer weiteren elektrischen Isolierschicht 5, nämlich einer Luftschicht zwi schen Ofenmantelwand und Backraum in Serie geschaltet. Diese Luftschicht weist, nun ppute elektrische Eigenschaften auf, insbe sondere entstehen in ihr praktisch keine di- elektrische Verluste. Der Luftabstand kann so gross gewählt werden, dass immer eine aus reichende Spannungssicherheit erhalten wird. Die Wärmeisolierschicht 4 ist beidseitig durch Metallflächen 3 und 3a begrenzt.
Diese sind untereinander durch einzelne, das Wärmeiso liermaterial durchdringende Leiter 6 ver bunden. Die Metallschichten 3 und 3a. sind somit elektrisch kurzgeschlossen. Die Wärme isolierschicht 4 wird von keinem elektrischen Feld durchdrungen, infolgedessen können darin keine dielektrischen Verluste entstehen. Als Wärmeisoliermaterial kann jedes hiefür geeignete Isoliermaterial verwendet werden, unabhängig davon, wie gross dessen dielektri- seher Verlustfaktor bei der angewandten Hoch frequenz ist. Geeignet sind keramische Stoffe, z.
B. Chamotte in Platten- oder Körperform, ferner Glaswolle, Steinwolle usw. mit Wärme durchgangszahl von 0,2<B>...</B> 0,035 kcal/m,h, C. Es können auch organische Stoffe verwendet werden, z. B. Korkschrot oder Pflanzenfasern. Es kann auch geschichtete Metallfolie, z. B. Aluminiumfolie (4a, Fig.3), verwendet wer den, welche für sieh dem elektrischen Hoch frequenzfeld ausgesetzt, gänzlich ungeeignet wäre.
Die Serieschaltung der beiden Isolations schichten kann auch in der Weise erfolgen, dass die Wärmeisolierschieht unmittelbar an der geheizten Hoehfrequenzelektrode anliegt, eventuell auch mit dieser zusammengebaut sein kann, und dass die elektrische Isolations schicht zwischen jener und dem Backofen gehäuse liegt. Als elektrische Isolierschicht kann auch ein homogenes oder geschichtetes hochwertiges Isoliermaterial verwendet wer den. Die einzige Forderung ist, dass der elek trische Verlustfaktor dieses Materials klein ist und die Spannungsfestigkeit ausreicht, wo gegen an die Wärmeisolierfähigkeit keine Anforderungen gestellt werden.
Fig. 2 zeigt eine Wärmeisolierschicht 4, bei der die begrenzenden Metallschichten an ihren Rändern 6 verbunden sind. Diese Randver bindungen werden zweckmässig aus möglichst dünnem Blech hergestellt, damit. keine nen nenswerte Wärmeübertragung erfolgt. Gleich zeitig ergeben diese Ränder die für die Lei tung der Hochfrequenz sehr erwünschten gro ssen Leitoberflächen. Der Innenraum kann mit ,jedem in Frage kommenden Isoliermaterial, z. B. Glaswolle, Steinwolle, Korkschrot oder dergleichen, ausgefüllt sein. Wenn der Metall aufbau nach Fig.2 luftdicht gemacht. wird, kann der Innenraum luftleer gepumpt werden.
Die Wandungen sind dabei zweckmässig auf EIochglanz vernickelt oder versilbert. Dadurch ergibt sieh ebenfalls eine minimale Wärme übertragung. Durch Einlage von blanker, möglichst distanzierter Aluminiumfolie kann ebenfalls eine Wärmeabstrahlung vermieden werden. Um die dünnen Seitenränder 6a gegen Knickung durch den Luftdruck zu sichern, werden diese zweckmässig gewellt aus geführt.
Die durch Meta'llsehichten begrenzten Wärmeisoliersehichten können als einzelne Bauelemente ausgeführt werden, die sich nebeneinander zu isolierenden Decken und Wänden verschiedener Form und Grösse an ordnen lassen. Fig. 4 zeigt einen Backofen mit an der Decke 17 und an den Seitenwänden 18 des abschliessenden gutleitenden Metallgehäu ses angebrachten Wärmeisolationselementen 7 )zw. B.
Fig.3 zeigt eine wannenförmige Ausfüh rung der Isolationsbegrenzung 3a zum direk ten Aufschrauben auf das metallene Backofen gehäuse, wobei dieses die andere begrenzende :Metallschicht 3 bildet. Die Wannenränder 6b sind umgebogen und mit Gewindestücken<B>6e</B> zum Aufnehmen von Befestigungsschrauben 16 versehen. Die Wanne ist mit dem Iso liermaterial, z. B. der Aluminiumfolie 4a., ausgefüllt. Den Abschluss bildet eine lose angelegte Platte oder ein Gitter 9 aus Metall oder Isoliermaterial. Die elektrische Serie isolierschicht ist wieder mit 5 bezeichnet.
Fig. 5 und 6 zeigen Wannenanordnungen mit dünnwandigen rohrförmigen Abstützun gen 10, welche das Isoliermaterial 4a durch dringen. Sie sind auf der Platte aufgelötet oder aufgenietet und enthalten ein kurzes Ge windestück 11 zum Aufschrauben auf das Backofengehäuse 3.
Fig.7 zeigt einen elektrischen Backofen, bei dem die Isolierschicht 4 direkt an der wärmestrahlenden Platte 1 anliegt. Die Ab grenzung der Wärmeisolierschicht erfolgt einerseits durch die Heizplatte, welche zu die sem Zweck mit einer elektrisch gutleitenden Metallschicht abgedeckt ist, anderseits durch die wannenförmige Kappe 7. Das Ganze ist lioehfrequenzspannungsführend und isoliert im Ofengehäuse befestigt. Durch diese Anord nung wird die Wärmestrahlung nach unten auf das Backgut gerichtet, während eine solche nach oben verhindert wird.
Darunter liegt das Baekgut 12, auf dem Backgutträger 2, welcher init demBaekofengehäuseleitendverbundenist. Die elektrische Serieisolierschicht 5 ist hier zwischen der obern Wand und dem Teil 4 an geordnet.
Fig. 8 zeigt eine Anordnung, auf der die leitende Verbindung zwischen Heizplatte 1 und der Abschirmung 7 über einzelne Abstüt zungen 6 erfolgt, welche das Wärmeisolier- material 4 durchdringen. Als Abstützungen eignen sich dünnwandige Metallröhrchen. 5 ist wieder die elektrische Serieisolierschicht.
Fig.9 zeigt eine Ausführung des Ofens, bei der die Abschirmungen für das Wärmeiso liermaterial 4 die spannungsführende Elek trode bildet, während die Gegenelektrode 20 ; geerdet ist. In den Vertiefungen 14 sind an der Oberseite des Isoliermaterials die Heiz- elemente 13 eingelegt. Das Backgut liegt auf einen besonderen Backgutträger 22 auf, der aus einer dünnen Metallplatte oder aus einem Isoliermaterial mit geringen dielektrischen Verlusten besteht. Das Ganze ruht auf Stütz isolatoren 15.
Die geerdete obere Gegenelek trode 20 kann in einfacher Weise in der Höhe verstellt und den Erfordernissen des Back- prozesses angepasst werden. Für die sichere Überleitung des Hochfrequenzstromes werden vorteilhaft flexible Bänder 23 verwendet. Der Backgutträger 22 kann entweder eine fest ein gebaute Platte sein, oder er kann als Wander rostträger ausgebildet sein. Damit die Hoch frequenzströme nicht über die Heizleiter 13 ins 50-Hz-Netz abfliessen, erfolgt die Zu leitung zu den Heizleitern in bekannter Weise über Hochfrequenz-Sperrkreise. 5 ist die elek trische Serieisolierschicht.
In Fig. 10 ist eine Anordnung gezeigt, welche die Komplizierung mit den Hoch frequenzsperren vermeidet, indem die Heiz- elemente für die Erzeugung der Unterhitze in, der Isoliermasse eingebettet sind, welche dem elektrischen Feld durch die Metallschicht 24 entzogen ist. Oberhalb der geerdeten und in der Höhe einstellbaren Gegenelektrode 20, die zweckmässig ein Drahtnetz ist, können ebenfalls zur Erzeugung der Oberhitze Heiz- elemente frei oder in Wärmeisoliermassen ein gebettet angeordnet sein.
Auf der als Back- gutträger dienenden Spannungselektrode 22 ist eine Sehutzschicht 25, zweckmässig aus Chamotte, aufgetragen, um eine Überhitzung des Backgutes zu vermeiden, welches eintreten könnte, wenn das Backgut direkt auf der Metallelektrode 22 liegen würde. Das hiefür verwendete Material darf nun, wenn es elek trisch nicht hochwertig sein kann, nur niedere Bauhöhe haben, damit der Entzug von Hoch frequenzenergie klein bleibt. Die Aufheizung soll vollständig durch die Heizelemente 13 der Unterhitze erfolgen.
Die spannungsfüh rende Elektrode ruht auf elektrisch hoch wertigen Stützisolatoren 15, zwischen denen sich die elektrische Serieisolierschicht 5 er streckt.