DE1679210C - Verfahren und Vorrichtung zum Selbst reinigen der Wandflachen des gasbeheizten Ofenraumes eines Kuchenherdes - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Selbst reinigen der Wandflachen des gasbeheizten Ofenraumes eines KuchenherdesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Selbstreinigen der Wandflächen des gasbeheizten Ofenraumes
eines Küchenherdes von Speiseresten bei Temperaluren oberhalb 4000C sowie einen für die Durchführung
des Verfahrens bestimmten Küchenherd, der für Gewerbebetriebe und für Haushaltszwecke verwendbar
ist.
Bei einfachen gasbeheizten Küchenherden werden die Verbrennungsgase als Abgase üblicherweise direkt
in den Küchenraum geleitet. Zur Senkung der Abgastemperatur ist schon (aus der USA.-Patentschrift
2 336 938) eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der während der Benutzung des Ofens über eine an der
Rückseite des Herdes angebrachte Entlöfungsleitung die heißen Abgase abgeleitet werden, denen zur Temperatursenkung
durch Injektorwirkung Luft aus der Umgebung beigemischt wird. Diese Einrichtung ermöglicht
zwar niedrigere Abgastemperaturen, die an den umgebenden Raum abgegebene Wärmemenge
wird aber nicht vermindert.
Diese Maßnahme dient ausschließlich der Senkung der Abgastemperatur und steht in keinem Zusammenhang
mit der Selbstreinigung des Ofenraumes, die bei dem bekannten Gasherd nicht vorgesehen ist.
Bei elektrisch beheizten Herden wird keine Luft zur Verbrennung von Brennstoff benötigt, so daß auch
nicht das Problem der Bewältigung größerer Abgasmengen besteht. Jedoch müssen Elektroherde insofern
beim Stand der Technik berücksichtigt werden, als bei ihnen bereits Vorrichtungen zu · Selbstreinigung
des Ofenraumes bekanntgeworden sind.
Durch die USA.-Patentschrift 3 121 158 ist bei einem elektrischen Küchenherd ein Verfahren zur Selbstreinigung
bekannt, bei dem die durch Speisereste verschmutzten Flächen im Ofenraum stark erwärmt
werden, um die Speisereste zu verdampfen oder zu vergasen, und bei dem dem Ofenraum zusätzlich eine
geringe Menge Außenluft zur Oxydation der Speisreste zugeführt wird, wobei Einrichtungen vorgesehen sind,
um die so gebildeten Gase oder Dämpfe an heißen, gegebenenfalls katalytisch aktiven Metalloberflächen
naclmioxydieren und damit unschädlich zu machen.
Um einen vollständigen Abbau der Speisereste zu gewährleisten, muß der Reinigungsvorgang bei einem
Elektroherd dieser Art auf eine lange Zeitspanne verteilt werden, ohne daß jedoch hierdurch ein restloser
Erfolg gesichert ist. So wurde an einem neuzeitlichen Elektroherd durch Versuch festgestellt, daß bei einem
stark verschmutzten Ofenraum (etwa 100 g Speisereste) auch nach 3 Stunden 20 Minuten Reinigungsdauer
keine vollständige Reinigung erzielt war und die Abgastemperatur dabei über 2200C lag. Außerdem haben
die bekanntgewordenen Elektroherde mit Selbstreinigung den Nachteil, daß die nur teilweise oxydierten
Speiserestdämpfe die Neigung haben, sich an kühleren
Stellen, beispielsweise an Dichtungen der Ofentür, niederzuschlagen, was man durch Anbringen besonderer Rahmcn-ffeizelementc zu vermeiden sucht.
Wollte mi/n das für Elektroherde bekannte Prinzip
der Selbstreinigung durch Verdampfen bzw. Vergasen tier Speisereste bei hohen Temperaturen auch bei
Gasherden anwenden, so ergeben sich zusätzlich zur Frage des Oxydafionsgrades der Speisereste noch weitere Probleme. Heim gasbeheizten Küchenherd werden
nämlich im Metrieb große Mengen hciflcr VcrbrenmmgiKiuc erzeugt, die als Abgase /war bei nor·
Mifrt Hack· oder ftaiftemperatur einfach in den KO'
h wichet wurden können, nicht d
mehr bei der für die Reinigung des Ofenraumes erforderlichen,
über 400"C liegenden Temperatur. Bei einem Testversuch wurde dem Herd 8,8 Nm3
Luft und 0,62 Nm11 Brenngus zugeführt, und die während
des Reinigungsvorganges hieraus gebildeten Verbren η ungsgase erreichten eine Temperatur νο,ι 540'1C.
Das Ableiten derartig heißer Abgase in die Küche ist gefährlich und kann daher nicht zugelassen werden.
Die heißen Abgase könnten zwar nach außerhalb des ίο Aufstellungsraumes oder des Hauses abgeführt werden,
aber der bauliche Aufwand wäre hierbei untragbar.
Durch die Erfindung soll demgegenüber eine Möglichkeit geschaffen werden, bei gasbeheizten Küchenherden
ein Selbstreinigen des Ofenraumes durch Verdampfen bzw. Vergasen der Speisereste bei Temperaturen
oberhalb 400 C derart durchzuführen, daß die Abgase des Reinigungsprozesses nicht nach außerhalb
des Aufstellungsraumes abgeleitet zu werden ao brauchen, sondern ohne Bedenken hinsichtlich ihrer
Zusammensetzung oder Temperatur in den Küchenraum strömen können. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß
durch ein Vc-fahren erreicht, das sich durch folgende Schritte kennzeichnet:
as a) dem Ofenraum wird Verbrennungsluft über die
zur Verbrennung der zugeführten Brenngasmenge stöchiometrisch notwendige Luftmenge hinaus
zugeführt,
b) die verschmutzten Flächen im Ofenraum werden durch Umwälzen der heißen Verbrenni'.ngsgase
auf Temperaturen oberhalb 4000C erwärmt,
c) das Gemisch aus Verbrennungsgasen und den aus den Speiseresten sich bildenden Dämpfen wird
mit den Flammen der Gasbrenner in Berührung gebracht, so daß die Dämpfe oxydiert werden,
d) das Gemisch aus Verbrennungsgasen und oxydierten Speiserestdämpfen wird durch einen
Wärmeaustauscher geleitet, in dem es die zugeführte Luft vorwärmt und sich dabei auf eine für
die Ableitung in die Umgebung zulässige Temperatur abkühlt.
Bei einem mit festen Brennstoffen beheizten Küchenherd (USA.-Patentschrift 2 582 887) ist es bereits
bekannt, die Luft im Ofenraum mittels eines Gebiases umzuwälzen; dort ist aber keine Reinigung
durch Übertemperatur vorgesehen, so daß keine vergleichbaren Verhältnisse vorliegen.
Bei dem Vorschlag der Erfindung werden die im Innern des Ofenraumes anhaftenden Speisereste durch
die starke Luftumwälzung und die sichere Nachverbrennung praktisch vollständig in nicht kondensierbare,
nicht brennbare und beim Einatmen unschädliche Gase (im wesentlichen COa und HaO) umgeformt.
Zugleich wird deren Temperatur durch den
ss Wärmeaustauscher so weit gesenkt, daß sie ohne weiteres in den Küchenraum geleitet werden können und
keine Ableitung von Oasen ins Freie erforderlich ist. Bei Temperaturen von 400"C bis 6508C im Ofenraum
bleibt die durch die Abgase an die Umgebung abge
gebene Wärmemenge unter 250 kcal/h, wohingegen
bei einem normalen gasbeheizten Herd bei einer Ofen· ratimtempeTatur von 5400C etwa 1600 kcal/h an die
Umgebung abgehen, gleichgültig, ob der Herd eine Entlüftungsvorrichtung nach der USA,-Patentschrift
2 336 988 aufweist oder nicht. Ferner wird ein geringerer Chsvcrbraucli wahrend des Sclbsireinigungsvor·
ganges hei gleich/eilig gegenüber der bei Elektroherden
notwendigen Ueinijtungsdauer wesentlich verkürzter
Reinigungszeit erreicht. Dabei ist der konstruktive F i g, 2 den gleichen Herd in teilweise geschnitte-
Aufwand zur Durchführung des erfindungsgemäßen ner Seitenansicht,
Verfahrens relativ gering, z. B. können die üblichen F i g, 3 einen Schnitt durch den Wärmeaustauscher
Gasbrenner, Ofenraumkonstruktionen, Isolierungen, nach der Linie 3-3 in F i g. 2,
Türen, Verkleidungen, Beschläge usw. verwendet 5 F i g. 4 einen Schnitt durch den Wärmeaustauscher
werden. Abmessungen und Kosten halten sich im nach der Linie 4-4 in F i g. 3,
Rahmen üblicher gasbeheizter Herde. F i g. 5 bis 7 in schematischer Darstellung ver-
Die über die stöehiomelrisch notwendige Menge schiedene Ausführungen der Erfindung, und zwar im
hinaus zugeführte Luft kann den Gasbrennern ent- einzelnen
weder als Primärluft oder als Sekundärluft oder auch \o F i g. 5 einen Ofenraum mit eingebautem Brenner
teils als Primärluft und teils als Sekundärluft zugeführt ohne Luftvormischung, .
werden, so daß die Erfindung bei allen Typen von F i g. 6 einen Ofenraum mit Brenner mit teilweiser
Herden bzw. Gasbrennern verwendbar ist. Luftvormischung,
Weiterhin kann dabei die Regelung so beschaffen F i g. 7 einen Ofenraum mit Brenner mit vollstan-
sein, daß zwecks Abkühlung des Ofenraums nach dem 15 diger Luftvormischung,
endgültigen Abschalten der Gaszufuhr die Luftzufuhr F i g. 8 in schematischer Darstellung eine Aus-
von außen noch aufrechterhalten bleibt, wobei die führungsform für die Abdicht-^g der Wärmeaus-
zugeführte Luft sich an den heißen Ofenraumwänden tauschertrommel,
erwärmt und ihre Wärme im Wärmeaustauscher an F i g. 9 eine graphische Darstellung des Tempera-
die von außen zugeführte Luft überträgt. be<or sie in ao turverlaufes während des Reinigungsvorganges und
die Umgebung ausströmt. zwar während eines Versuches, in dessen Verlauf der
Der zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen erfind .ngsgemäße Wärmeaustauscher außer Betrieb
Verfahrens geeignete erfindungsgemäße gasbeheizte war.
Küchenherd weist als wesentliche Merkmale Einlaß- F i g. 10 eine graphische Darstellung eines ver-
kanäle für die Verbrennungsluft sowie Auslaßkanälc 25 gleichs zwischen dem zeitlichen Ablauf der »elbst-
für die Verbrennungsgase auf, die Steuerorgane zur reinigung bei einem elektrisch behe.zten Herd und bei
Beeinflussung der Strömung in den Kanälen enthalten dem erfindungsgemäßen Herd.
und die an einen Wärmeaustauscher angeschlossen Das in F i g. 1 bis 4 dargestellte Ausfuhrungssi
iid, durch den die in den Kanälen geführten Gas- beispiel läßt einen für die Zwecke der Erfindung Deströme
in Wärmeaustausch miteinander stehen, wobei 30 vorzugt geeigneten Wärmeaustauscher erkennen, der
Mittel zur Erzeugung einer Gasumwälzung im Ofen- an der Rückseite eines nur schematisch angeordneten
raum vorgesehen sind. Vorzugsweise ist dabei der Herdes 1 befestigt ist. Der Ofen als solcher kann dabei
Wärmeaustauscher ein trommeiförmiger Wärmeaus- ein beliebiger herkömmlicher gasbeheizter Back- und
tauscher, der aus gewelltem Asbest oder mit Natrium- Bratofen in freistehender oder emgeoauter Auffuhrung
silikat getränktem Asbest lagenweise gewickelt ist, 35 mit einem oder zwei Ofenräumen sein, der mit den
wobei die Zwischenräume zwischen den gewellten entsprechenden Regelorganen, Isolierungen und hitze-Asbestlagen
durchgehende axiale öffnungen bilden. beständigen Baustoffen ausgerüstet ist.
Diese Trommel wird durch einen Motor dauernd ge- Der Wärmeaustauscher besitzt bei diesem Aus"
dreht, wobei die untere Hälfte der Trommel axial von führungsbeispiel ein Gehäuse 3, 4, in dem sich eine
der zugeführten Luft und die obere Hälfte von den aus 40 Trommel 5 befindet, die, wie später ausführlich beheißen
Verbrennungsgasen und Speiserestdämpfen schrieben wird, als Wärmespeicher dient. Die l rombestehenden
Abgasen durchströmt wird. Infolge de.· mel S ist auf einer Welle 7 angebracht, die durch einen
Drehung der Trommel wird dabei die von den heißen kleinen Elektromotor 9 angetrieben werden Kann.
Gasen aufgenommene Wärme an die kalte zugeführte Alternativ kann die Welle 7 auch, wie spater bescnric-Luft
abgegeben 45 ben wird, mit Hilfe einer geeigneten Kraftübertragung
An Stelle dieses rotierenden, als Regenerator arbei- von dem Motor eines Gebläses 19 angetrieben werden,
tenden Wärmeaustauschers kann jedoch auch ein Der in den oberen Gehäuse-Abschnitt 4 hineinragende
Rekuperator verwendet werden, bei dem die Wärme Teil der Trommel 5 ist mit Hilfe von Dichtblechen Il
in bekannter Weise durch wärmeleitfähige Trenn- so abgedichtet, daß ein aus dem Ofenraum abgezogener
flächen zwischen den abzukühlenden und den zu er- 50 Gasstrom, wie soäter erläutert wird, durch Offnungen
hitzenden Gasen übertragen wird. Ferner kann neben der Trommel hindurchgcleitet wird und nicht um den
der zugeführten Verbrennungsluft auch das zugeführte Umfang der Trommel herumströmen kann. Alternativ
Frischgas im Wärmeaustauscher vorgewärmt werden. kann dieser Abschnitt 4 auch in Form eines Rohre-
Die Gasumwälzung im Ofenraum wird zweckmäßig ausgeführt sein mit entsprechenden Enddichtungen,
durch in den Einlaß-bzw. Auslaßkanälen angeordnete 55 wie später noch bei F ig.8 beschrieben wird. Dabei
des rotierenden Wärmeaustauschers. Eine typische, die Welle? enthaltenen ^1^·^ "" ^l
für diesen Zweck geeignete Konstruktion ist in der streifer 12 in flacher oder runder Form, beispielswe.se
zu entnehmen. AusfÜhrungsbeispielc der Erfindung können. , ,
ind an Hand der Zeichnungen nachfolgend erläutert. Der obere>
GchäuseabschniH.4 münde in em. Ab
JÄBrtuart'jcdocl ' cin8Cbillllcm S tt'SJT A
trommels, der untere öehauseabsehnitt3 ist an
einen öasftihriingsfcanal (S angeschlossen biw. bilde!
«inen Gaseinlaükatiitl ISh, Us wird über den Kanal
ISa Auöenlufi angesaugt, die den unteren teil der
Trommel S durchströmt und dann Ober d«n Kanal 1$
als Primäflufl oder Sekundärluft oder auch alsPirmär-
und Sekundärluft den Brennern in dem entsprechenden Oienraurti zugeführt wird.
Die Gasbrenner können an jeder geeigneten Stelle
im Ofenraum angeordnet sein. Bei einem Imkammerofen (I ig. 5) können sie beispielsweise entlang des Deckels und des Bodens des Ofenraumes
sitzen und bei Doppclkammerofen (Fig. 6) im
Oberen Teil der unteren Ofenkammer. Am unteren Ende des Gnskanals IS kann wahlweise ein kurzes
Verlängerungsrohr 17 sitzen, das zur Führung der einströmenden Luft in die Mitte des Ofenraumes
dient oder alternativ zur Versorgung des Brenners mit Primärluft, wie spater im einzelnen beschrieben
Im Gasführungskanals ISa kann ein weiteres Gebläse 19a vorgesehen sein, um Luft in den Kanal IS zu
blasen. Alternativ können die Gebläse 19 und 19a aber auch an irgendeiner anderen Stelle untergebracht sein (wie z. B. in I i g. 5 bis 7 schematisch
angedeutet), vorausgesetzt, daß dabei die notwendige Gasumwälzung in dem Ofenraum und nach außen
bewirkt wird. An den Seiten und an der Rückseite des
Gehäuses 3 sind nahe der Trommel 5 Öffnungen 21 vorgesehen, durch welche die einströmende Luft
zuerst in das (iehäuse und \on dort in den unteren Abschnitt der Trommel 5 und dann in den (iasfühningskanal 15 gelangt, wie durch die den Gasstrom
darstellenden Pfeile angedeutet.
Die nachfolgend auch als >Regeneratortrommel· bezeichnete Trommel 5 ist z>lindnsch und besteht
vorzugsweise aus wellenförmigem wie die Stirnansich! I i g. 3 zeigt oder wabenformigcm Material.
Dadurch werden zahlreiche axiale Durchlässe gebildet, durch welche die einströmenden Gase sowie die
Abgase hindurchströmen können. Die Trommel kann aus irgendeinem hilzebcsländigen Material bestehen,
vorzugsweise au« einem Material mit hoher Wärmekapazität wie Asbest bzw. Natriumsilikat getränktem
Material.
Fine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Regcneratortrommcl besteht darin, daß ein gewellter
Asbeststreifen mit der üblichen sinusförmigen Wellenform und flachen Abdccklagen auf einer oder auf
beiden Seiten zu einem zylindrischen Körper gewickelt wird, wie am besten aus F i g. 3 und 4 zu ersehen ist.
F.in äußerer Asbeststreifen 5a kann dabei das gewellte Asbestmaterial in der aufgerollten Form festhalten.
Die »Wellenlänge« kann in der Größenordnung von 3 mm und der Abstand von zwei Lagen nach dem
Aufrollen in der Größenordnung von 1.5 mm liegen. Die Trommel braucht jedoch nicht spiralig aufgewickelt zu sein, sondern kann auch ein runder Kern
sein, der aus Lagen von gewelltem Asbest in geraden oder bogenförmigen Reihen geschnitten ist. so als
ob die Trommel aus einem Segment einer größeren Walze ausgeschnitten wäre. Eine solche Trommel hat
Ähnlichkeit mit den in handelsüblichen Trockenanlagen mit offener Luftumwälzung verwendeten Geräten.
Die Abmessungen und die Drehzahl der Trommel sind nicht kritisch. Diese Daten lassen sich unter Berücksichtigung der Ofengröße und der erforderlichen
Temperaturverhiltfllsse jtweils so festlegen, daß für
jede Öfenbauart der gewünschte Abktihiungseffekt
erzielt wird. Bei Herden mit einem Ofenraum etwa 501 Inhalt hat die trommel vorzugsweise etwa
S ISO mm Durchmesser und 75 mm Öieke und dreht
sieh mit $ Upm. öle heißen Abgase durchströmen
der» oberen teil der trammel, wie die F i g. 1, 2,5,
6 und 7 «eigen, wobei sie Ihre Wärme an die trommel
übertragen. Die Trommel ist in dauernder Drehung, ίο so daß der erwärmte Teil der Trommel dann in der
unteren Hälfte der einströmenden Verbrennungsluft ausgesetzt wird, die die Trommel wieder abkühlt.
/um Betrieb des in F i g. I und 2 gezeigten Wärmeaustauschers in Verbindung mit der Selbstreinigung
i$ des Ofenraumes wurden die Gaszufuhr, die Gebläse und der Motor 9 eingeschaltet. Ober die öffnungen 21
wird nun Verbrennungsluft von außerhalb der Anlage angesaugt und durch die Kanäle IS in den Ofenraum
geblasen. Gleichzeitig beginnt die Trommel S sieh zu ίο drehen. Die heißen Abgase (Verbrennungsproduktc
mit Luftüberschuß und Dämpfen) gelangen in du· obere Hälfte der Trommel S und werden durch die
vom Gebläse 19 bewirkte Gasumwälzung durch die trommel hindurchgesaugt. Dabei stellen das Dichtblech Iv und der Abstreifer 12 sicher, daß die heißen
Abgase nur den oberen Teil der Trommel durch strömen und sich nicht mit der einströmenden I ufi
im unteren Teil der Trommel vermischen. Die Ahg.i^·
übertragen ihre Wärme an die Trommel 5 und werdm
dann durch die Abgasleitung 13 abgeführt, die in >Ί
umgebende Atmosphäre mündet.
Die durch die öffnungen 21 eingeströmte iind'dur<
'1 ein (dem Dichtblech It entsprechendes unteres) DuM
blech sowie den Abstreifer 12 durch die untere ll;ilr'c
der Trommel S geleitete Außenliift wird mio! <■'
Drehung dann erwärmt und über den Kanal 15 η ι '
unten in den Ofenraum geleitet.
Was nun die Brennerordnung im Ofcnraum betrif ·
so zeigt F i g. 5 einen Brenner ohne Luftvormischim■■
wobei die vorgewärmte Luft von der Trommel ς aus in die Nähe de.·. Gaszufuhrrohres oder Brenners 22
geleitet wird, der eine kleine Düse 23 aufweist. Die <
Luft kommt unmittelbar aus der Trommel 5 ode.
wird durch ein Leitblech 24 so geleitet, daß sie a'·
Sekundärluft zugeführt wird. Der Brenner 22 arbeit. ohne Primärluft, und die Flamme entspricht daher de
eines Sekundärluftbrenners.
Wie F i g. 5 weiterhin zeigt, erstreckt sich die Trom
mel 5 von der Ofenwand 26 nach rückwärts und winl auf der entsprechend gelagerten Welle 7 vom Motor l>
gedreht. Das Gebläse 19a bläst durch die untere Hälfte des Rades 5 und den Gasführungskanal
Luft in den Ofenraum 25. Auf der Abgasseite werden die Verbrennungsgase vom Gebläse 19 durch den
Kanal 13 abgeführt. Im oberen Teil des Ofenraumes25 kann dabei, wie strichpunktiert angedeutet, ein üblicher
Grillbrenner 28 mit einem Gaszufuhrrohr 27 vorgesehen werden. Der Grillbrenner braucht nicht in der
dargestellten Form mit teilweiser Luftvormiscluing
ausgeführt zu sein, sondern er kann auch mit vollständiger oder ganz ohne Luftvormischung arbeiten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Grillbrenner während des Selbstreinigungsvorganges -ngestellt, um
zusätzlich zur Flamme des Brenners 22 noch eine weitere Flamme zu bilden, in welcher die Speiserestdämpfe bis zur vollständigen Oxydaticr. verbrannt
werden.
beispiel mit einem Brenner mit teilweiser Luftvor« dichtung besteht aus einem Flanschring 40 mit fing*
mischung, mit üblichen gebohrten Brennerdüsen. förmigem Teil 41 und Flanschten 42, der ζ. U, duföh
Das Ansauggebläse 19a bläst die Umgebungsluft Punktschweißung ader durch Schfaubett mit der inne*
durch den Kanal IS und weiter durch den vorge- ren Ofenwand 43 verbunden ist. Zwischen Innerer 43
wärmten Teil der Trommel S auf die Rückseite des s und äußerer Ofenwand 45 sowie an dem über die
Brenner* 29. Wie aus den Qasstfdffl'Pfeifen hervor- äußere Ofenwand 45 hinausfangeriden Teil des Oegeht, wird die Luft sowohl als Primäfluft als auch als häuses 39 ist die Isolation 44 angeordnet. Ein ännll*
Sekundärluft zugeführt. Das Brenngas tritt durch das eher Flanschring 46 ist auch an der Wand der Abgas'
Rohr 30 ein und gelangt durch die Düse 31 in den Luft- leitung 13 befestigt. Die Flanschteile 42 und 47 der
trichter des Brenners. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel io Ringe 40 und 46 greifen in ringförmige Nuten 48 und
lüden sich sowohl Primär- als auch Sekundärluft- 49 in der Trommel S ein. Diese Nuten können einfach
Flammenkonen aus, wobei das Gas die vorgewärmte dadurch gebildet werden, daß die Flennchringe in das
Luft ansaugt. Wie die Darstellung der Strömung im verhältnismäßig weiche Asbestmaterial der Trommel
Ofenraum erkennen läßt, werden die Speiserestdämpfe eingedrückt werden und die Trommel oder der Ring
in Berührung mit der Flamme gebracht, wobei sie i$ so lange um seine Achse gedreht wird, bis ein ausreilauptsächlich in der Zone der Sekundärluft-Flammen- chendes Spiel vorhanden ist. Alternativ kann der
Ionen (nicht dargestellt) vollständig zu CO1 und H1O Flansch des Ringes an der Trommel befestigt werden
•xydiert werden. Die Abgase werden vom Gebläse 19 und der ringförmige Teil an einer (nicht gezeichneten)
durch die Abgashälfte der Trommel S und die Abgas- Dichtung an der Ofenwand rotieren. Dort, wo der Ableitung 13 abgeführt. «° streifer 12 an der Stirnfläche der Trommel anliegt,
wie auch für einen Einbrenner-Einkammerofen. Durch der Stelle der Trommel verhindert wird und die Lücke
•ine Trennwand 32 — F i g. 6, strichpunktiert ge- zwischen der heißen Asbestlage Se und dem Ge-
leichnet — kann der Ofenraum in zwei Abteilungen, »5 häuse 39 (F i g. 8) am restlichen Umfang der Trommel
•ine Backzone 2Sa und eine Bratzone 2Sb, unterteilt nicht so groß ist, daß die einwandfreie Wirkungsweise
werden, wie es bei Doppelkammeröfen mit einem in Frage gestellt wäre.
brenner üblich ist. Die Trennwand ist η. t Konvektions- Die Temperaturen der Abgase stellen kein besonderes
oder Zirkulalionslöchern 33, beispielsweise an den Problem dar, da die Abmessungen der Regenerator-Seifen und am vorderen Rand, versehen und kann durch 30 trommel so gewählt werden können, daß die geeine unter ihrer Vorderseite liegende Leiste oder durch wünschte Temperatur erreicht wird. Bei Versuchen mit
Füße unterstützt sein (nicht gezeichnet). Alternativ der oben beschriebenen Regeneratorkonstruktion in
kann die Trennwand auch auf Vorsprünsen 34 an Verbindung lit einem herkömmlichen Küchenherd
den Innenwänden des Ofenraumes ruhen oder daran und einer Umgebungstemperatur von 25 C betrug die
hefestiel sein. Übliche Türen 35 bzw. — für den 35 Ofenraumtemperatur 525 C und die Abgastempera.ur
D'»r eiKammerofen — 35a sind auf der rechten Seite llO'C. Bei einer zum Reinigen auf 4750C bis 4855C
von F i g. 6 strichpunktiert dargestellt. reduzierten Ofenraumtemperatur könnte die Abga,-
nicht so angeordnet zu sein braucht, daß sich ihre male Ofenraumtemperatur beträgt etwa 495°C.
obere Hälfte nur in der oberen und ihre untere Hälfte 4» Es ist darauf hinzuweisen, daß die Zeit zum Auf-
nur in der unteren Ofenkammer befindet. Da wegen der heizen bemerkenswert kürzer ist als bei einem Elektro-
an der dem Ofenraum zugekehrten Stirnfläche des leicht erzielbare Mindestzeit zur Erreichung einer Rei-
die Gasführungen für die Lufteinströmung und die Maximaltemperatur von 540° C ist die Reinigungs-
können auch beim Doppelkammerofen bei ent- F i g. 10 zeigt, wurden bei einem gasbeheizten Ofen
sprechender Luftführung Brenner ohne Luftvormi- nach der Erfindung mit Selbstreinigungseinrichtung mit
schung oder mit vollständiger Luftvormischung ver- 5° einer Brennerleistung von nur 3000 kcal/h während der
wendet werden. Aufheizperiode in etwa 30 Minuten 4000C erreicht,
bei dem in einem Einkammerofen ein Brenner 37 (100 g Kirschkuchenfüllung) wurde innerhalb von
mit vollständiger Luftvormischung eingebaut ist. IVt Stunden bei einem gesamten Wärmeverbrauch von
die so vorgewärmte Luft gelangt durch geeignete tere Kurve zeigt zum Vergleich die Reinigungszeiten
kann bei diesem Beispiel eine Düse aufweisen, und die mittlerer (50 g) und starker (100 g) Verschmutzung und
mel 5 und die Abgasleitung 13 abgeführt. deutet, daß die Zeit, während welcher Wärme an den
F i g. 8 zeigt im Detail ein Ausführungsbeispiel für Raun abgegeben wird, verringert ist.
eine Abdichtung der Regeneratortrommel durch die Die Zeit für die Selbstreinigung kann beim gaseine volle Strömung der Gase durch die axialen OfF- beheizten Herd, wenn gewünscht, verlängert werden
nungen der Trommel gewährleistet und eine Leck- 85 durch Reduzierung der Reinigungstemperatur, aber
strömung der Gase durch Undichtigkeiten zwischen diese Reduzierung der Temperatur wird nichi etwa
dev äußeren Asbestlage 5a der Trommel 5 und dem wegen einer anfänglichen Bildung größerer Mengen
Gehäuse 39 hindurch verhindert werden soll. Die Ab- von Dämpfen oder Rauch notwendig. Es gibt auch
ίο
keine Begrenzung für das Tempo der Reinigung, wie Türen gleichmäßiger erwärmt, so daß die Notwendig»
sie im Falle von Elektroherden durch die begrenzte keit besonderer Türrahmenbrenner bei der Selbstreini»
tef .Vorteil 1st der verringerte Brennstoffverbrauch. Im 5 gewissen überdruck und einem Unterdruck betrieben
austauscher verbraucht der Herd mit Wärmeaustau- Dichtungen und verstellbare Ausströmöffnungen und
scher etwa 40°/0 weniger Gas. Weiterhin können Re- verschiedene Drehzahlen des Abgasgebläses. Bei ne-
generator und Gebläse nach dem Abstellen des Gases gativem Innendruck wird durch alle eventuell vorhan-
auf Grund einer Programmschaltung weiterlaufen, um to denen Undichtigkeiten etwas Luft angesaugt. Dies
eine zwangsläufige Luftkühlung des Ofenraumes zu stellt zwar eine zusätzliche Belastung des Systems dar,
bewirken und somit den Ofen innerhalb kürzester Zeit jedoch können durch entsprechende Ausbildung der
wieder für normale Kochzwecke verfügbar zu haben. Dichtungen Steuer-Öffnungen vorgesehen werden, in
jeder verfügbaren Größenordnung liegen, wobei Lei- 15 der das Austreten von Dämpfen während des ersten
stungen zwischen 2500 und 6500 kcal/h bevorzugt Arheizens auf die Reinigungstemperatur sich verhin-
werden. Der Luftüberschuß beträgt bis zu 1000°/e, wo- dert. Diese öffnungen sind nur klein und bilden bei
bei 30 bis 401V0 Überschuß bevorzugt werden. Es wer- dem Ofen einen Teil der gesamten Steuerung über den
den zwischen 0.6 und 60 Nms Luft und zwischen 0.35 Gashaushalt, also über das Verhältnis zwischen ein-
und 0.65 Nm8 Gas zugeführt. »° und ausströmenden Gasen. Im Gegensatz zu herkömm-
nerdüsen haben und ohne Lutfvormischung ebenso wie der Rückseite angewiesen sind, um die Verbrennungs-
bis zu vollständiger Luftvormischung arbeiten. Da luft anzusaugen, arbeitet der erfindungsgemäße Ofen
dem Ofen ein Luftüberschuß zugeführt wird, wird die mit praktisch vollständig abgedichteten Ofenräumen,
vorgewärmte Luft vorzugsweise so aufgeteilt, daß 0 bis 35 da er mit einer durch Druck oder durch Saugzug be
600/0 der Luft dem|Brenner als Primärluft und der Rest wirkten Verbrennungsluftzufuhr arbeitet, je nachdem,
als Sekundärluft zugeführt wird. Der oder die Gebläse ob sowohl ein Verbrennungsluftgebläse als auch ein
sind mit der Gaszufuhr zu einem System mit gegen- Abgasgebläse oder nur eines von beiden vorgesehen
seitiger Verriegelung gekoppelt, d. h.. die Gebläse ist.
müssen laufen, wenn das Gas angestellt wird, jedoch 3° D'c Wirkungsweise des mit einem Wärmeaustau
trifft das Umgekehrte nicht zu. Ein Staudruck ist zwar scher ausgerüsteten Herdes wird an Hand folgender
nicht erforderlich, kann jedoch vorgesehen werden. Versuche erläutert:
um zu vermeiden, daß die Luft im Kurzschluß direkt Ein herkömmlicher Herd wurde mit einem Brenne'
durch den Regenerator wieder nach außen strömt statt von 3000 kcal/h Leistung und einer Regenfratortrom
im Ofenraum zu zirkulieren und die Speiserestdämpfe 35 mel mit einem Durchmesser von 150 mm und einer
zur vollständigen Verbrennung in den Verbrennungs- Dicke von 75 mm ausgerüstet. Die Trommel bestand
kern der Flamme zu befö'dern. aus mit Natriumsilikat imprägniertem »»sbest. Nach
werden, die verhindern, daß die Türen während des wurden Gebläse und Regeneratortrommel eingesch.il-Reinigungsvorganges geöffnet werden. In ähnlicher 4° tet und das Gas angesteckt. Die aus der Umgebung an-
die Gaszufuhr und das Gebläse für die Luftzufuhr, zum Ansaugtrichter des Brenners zur normalen Vor-
jedoch nicht das Abgasgebläse und die Regenerator- mischung. Die Gebläsedrehzahl wurde so eingestel!',
trommel, abgeschaltet werden als Sicherheit gegen das daß sich etwa 100°/0 Luftüberschuß über das stöchio-Austreten eines heißen Ciasstromes beim öffnen der 45 metrische Verhältnis hinaus ergab. Etwa 60°/0der sto-
Die Speisereste werden innerhalb des Ofenraumes beigemischt, während die restliche Luft, also etwa
praktisch vollständig zu unschädlichen Verbrennungs- 14O°/o der stöchiometrischen Luftmenge, als Zweitprodukten, nämlich COj und H2O oxydiert. Die end- luft an den Brennern vorbeigeführt wurde und nach
gültigen Oxydationsprodukte enthalten, was Tester- 5° oben in den Ofenraum zirkulierte. Diese Luft und die
gebnisse zeigten, praktisch kein Kohlenoxyd, d. h. aufsteigenden Verbrennungsgase bildeten einen umviel weniger als 0,01 °/0. Dieser Wert liegt gut innerhalb gewälzten Konvektionsstrom, durch den die Dämpfe
der »kein COt-Norm der American Gas Association. in Kontakt mit der (äußeren) Sekundär-Verbrennungs-Tm Anfangsstudium der Schmutzbeseitigung können zone der Flamme des Gasbrenners gebracht wurden,
eventuell die Speisereste nur teilweise oxydiert werden, 55 bevor sie durch die obere- oder Auslaßhälfte der Rebis zu einem Stadium, das der jeweiligen Temperatur generatortrcmmel ausströmten,
entspricht. Der Ofen erreichte die Mindesttemperaturvon400:]C
Durch die Luftumwälzung im Ofenraum werden die für die Reinigung in weniger als 20 Minuten. Anursprünglich verdampften, eventuell zunächst nur teil- schließend stieg die Ofenraumtemperatur allmählich
weise oxydierten Speiserest nochmals in die Gas- 60 bis sie zwischen 520°C und 5300C stationär wurde.
flamme geführt, wo sie im äußeren Flammenkonus ent- Weder während des Anheizens noch während der Reizündet und vollständig verbrannt werden, wobei völlig nigungsperiodedesReinigungsprogrammSr/urdcRauch
farblose Verbrennungsprodukte mit niedrigem Mole- beobachtet. Ein in den Strom der angesaugten Luft
kulargewicht, nämlich CO2 und H2O, entstehen, so nach ihrem Austritt aus der unteren Haltte des Regedaß auch nicht das Problem des Wieder-Niederschla- 65 nerators eingebautes Thermoelement zeigte, daß sich
gens verdampfter Produkte an den Ofenwandungen, die Temperatur der vorgewärmten Luft während der
Abgasleitungen oder Türrahmen besteht. Reinigung bei etwa 4500C einstellte, während ein ent-
stationärt Temperatur von etwa HO0C anzeigt«. Die
Reinigung wurde in etwa l1/» Stunden vollendet.
Die Brenngaszufuhr und die Luftgebläse wurden miteinander und mit einem Regelorgan (Thermostat)
verbunden, um eine gleichbleibende Reinigungstempe- S ratur aufrechtzuerhalten. Hs ergab sich, daß die Brenngaszufuhr zu 25% der Reinigungsdauer abgeschaltet
war, bei einer Zuführung von 2250 kcal/h; trotzdem felieb die gewünschte Reinigungstemperatur konstant,
flach dem Abstellen des Brenngases nach vollzogener Reinigung wurden Oebläse und Regenerator weiter
durch Ptogi ammschaltung in Betrieb gehalten.
Bei einer Verschmutzung mit 50 g KirschkuchenfUllung und 10 g Speiseöl wurden während des Reini-
{ungsprozesses, der bei einem Gasverbrauch von ,56 Nm'/h und etwa 100% Luftüberschuß ablief, die
Abgase untersucht. Die Analysenergebnisse an Abgasgroben, d',i) nach Ablauf der Hälfte des Reinigungs-Vorganges entnommen wurde, sind in der folgenden
Tafel zusammengestellt: »°
| Abgasbestandteil |
Menge in ppm
(Teilen pro Million) |
| CO | 40 bis 50 |
| CH, | Ϊ9.8 |
| Äthan | 0.2 |
| Äthylen | 1.4 |
| Propan | 0.2 |
| Propylen | 0.1 |
| Acethylen | - 0.1 |
| Butan | '0.1 |
35
Der CO-Gehalt von 40 bis 50 ppm im Abgas entspricht 10 ppm für den Küchenraum und liegt somit
weit unter dem von der American Gas Association festgelegten Wert für »kein CO* von 100 ppm.
Mit dem gleichen Herd wie im vorstehenden Versuch wurde nach Erreichen des stationären Zustandes
der Regenerator abgeschaltet. Die Gebläse blieben unter Steuerung der Regelorgane. Kuiz darauf sank die
Ofenraumtemperatur auf 450" C, die Abgastemperatur stieg auf 345 C, und das Thermoelement zeigte für die
vorgewärmte Luft ein Absinken auf etwa 15O0C. Eine graphische Darstellung dieser Versuchsergebnisse
*eigt F i g. 9. wobei die von denThcrmoelementen nach
tiem Abschalten des Regenerators gemessenen Temberaturen
rechts von der senkrechten gestrichelten Linie (»Regenerator gestoppt«) durch volle Punkte dargestellt
sind.
Mit einer Gaszufuhr von nur 3000 kcal/h erreichte der Ofen in etwa 30 Minuten eim, Reinigungstemperatur
von 4003C. In der 43. Minute nach dem Anstecken bei einer Umgebungstemperatur von 24" C wurde die
Luftzufuhr gedrosselt, nachdem der Ofenraum eine Temperatur von etwa 45O0C erreicht hatte. Sowohl die
Ofentemperatur als auch die Temperatur der vorgewärmten Luft stiegen, während die Abgastemperaiur
bei etwa HO0C konstant blieb. Unter der Kontrolle
des Thermostaten schaltete sich die Gaszufuhr von der 47. Minute nach dem Anstecken abwechselnd ein und
aus. Die Ofenraumtemperatur nahm bis auf einen stationären Wert zwischen 520°C und 530=C zu, wobei
die Brenner zu etwa 25% zeitlich abgestellt waren, entsprechend einer Wärmezufuhr von nur 2300 kcal/h.
In der 86. Minute etwa wurde der Regenerator abgeschaltet, und der sich dann überkreuzende Tempe*
raturverlauf ist offensichtlich.
Es ergab sich auch, daß nachdem Abschalten des Regenerators der Brenner nicht melir imsriande war,
die ursprüngliche Reinigungstemperatur aufrechtzuerhalten, sondern daß diese auf 450* C abfiel
(F i g. 9). Dieser Temperaturabfall trat ein, otvohi
der Brenner dauernd brannte, so daß 3800 keal/h zugeführt
wurden. Dies ist ein markanter Gegensatz zu dem stationären Zustand bei eingeschaltetem Regenerator,
wobei das Gas zu 25% abgestellt und nur 2300 kcal/h zugeführt wurden, und bedeutet im F.rgebnis
einen Gasmehrverbrauch von 66% bei einem gleichzeitigen Temperalurabfal! um 50 bis 550C auf
einen Wert, bei dem einige Speiserestverschmutzungen nicht mehr vollständig entfernt werden. Die niedrige
Reinigungstemperatur würde auch einen längeren Reinigungsablauf erfordern, vorausgesetzt, daß 35OX
Abgastemperatur für die Umgebung überhaupt tragbar wären.
Obwohl die Versuche mit einem Regenerator als Wärmeaustauscher durchgeführt worden sind, können
auch z. B. Rekuperatoren in Röhren- oder Rippenbauweise als Wärmeaustauscher verwendet werden. Die
einzige Bedingung für die Art des Wärmeaustauschers besteht darin, daß seine Größe der beabsichtigten
Abkühlungswirkung entsprechen und dabei im Rahmen der Einbaumöglichkeit in der Herdeinheit liegen
muß.
Claims (22)
1. Verfahren zum Selbstreinigen der Wandflächen des gasbeheizten Ofenraumes eines Küchenherdes
von Speiseresten bei Temperaturen oberhalb 4000C, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
a) dem Ofenraum wird Verbrennungsluft über die zur Verbrennung der zugeführten Brenngasmenge
stöchiometrisch notwendige Luftmenge hinaus zugeführt.
b) die verschmutzten Flächen im Ofenraum werden durch Umwälzen der heißen Verbrennungsgase
auf Temperaturen oberhalb 400 C erwärmt,
c) das Gemisch aus Verbrennungsgasen und den aus den Speiseresten sich bildenden Dämpfen
wird mit den Flammen der Gasbrenner in Berührung gebracht, so daß die Dämpfe oxydiert
werden,
d) das Gemisch aus VerbrennungsgaseYi und oxydierten
Speiserestdämpfen wird durch einen Wärmeaustauscher geleitet, in dem es die ziigeführte
Luft vorwärmt und sich dabei auf eine für die Ableitung in die Umgebung zulässige
Temperatur abkühlt.
2. Verfahren nach Anspruch ί. dadurch gekennzeichnet,
daß der Luftüberschuß bei der Verbrennung als Sekundärluft oder als Primärluft oder teils
als Sekundär- und teils als Primärluft zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Umwälzens der
Verbrennungsgase ein Überdruck im Ofenraum aufrechterhalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß während des Umwälzens der Verbrennungsgase ein Unterdruck im Ofenraum
aufrechterhalten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gaszufuhr derart
eingeregelt wird, daß sich nach Erreichen einer Temperatur von über 400° C im Ofenraum für einen
Zeitraum von weniger als 1 Stunde eine Temperatur zwischen 450 und 600° C einstellt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem endgültigen
Abschalten der Gaszufuhr die Luftzufuhr von außen noch aufrechterhalten bleibt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch Steuerung der
von außen zugeführten Luftmenge und des Wärmeaustauschvorganges zwischen der zugeführten Verbrennungsluft
und den aus Verbrennungsgasen und Speiserestdämpfen bestehenden Abgasen die von
den Abgasen innerhalb der Zeit, in der sich die ao Ofentemperatur zwischen 400 und 600° C befindet,
an die Umgebung abgegebene Wärmemenge auf weniger als 250 kcal/h gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß außer der Verbrennungsluft auch
das Brenngas durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird, so daß auch das Brenngas durch die von
den Verbrennungsgasen abgegebene Wärme vorgewärmt wird.
9. Gasbeheizter Küchenherd zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
mit einem Ofenraum, der Gasbrenner und Einlaßkanäle für die Verbrennungsluft sowie Auslaßkanäle
für die Verbrennungsgase aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und/oder Auslaßkanäle
Steuerorganc zur Beeinflussung der Strömung in den Kanälen enthalten und an einen Wärmeaustauscher
angeschlossen sind, durch den die in den Kanälen geführten Gasströme in Wärmeaustausch
miteinander stehen, und daß Mittel zur Erzeugung einer Gasumwälzung im Ofenraum vorgesehen
sind.
10. Küchenherd nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenraum durch eine waagerechte
Trennwand in eine Bratzone und eine Backzone unterteilt ist, wobei die Trennwand mit
Durchlässen für die Gasumwälzung zwischen den beiden Zonen versehen ist.
11. Küchenherd nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenraum im wesent- so
liehen gasdicht gegen die Umgebung abgeschlossen ist.
12. Küchenherd nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner unterhalb der
Trennwand in der Bratzone abgeordnet ist.
13. Küchenherd nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Gasbrenner übereinander angeordnet sind.
14. Küchenherd nach einem der Ansprüche 9 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Gasbrenner mit vollständiger Luftvormischung oder
mit teilweiser Luftvormischung oder 'ohne Luftvormischung ausgerüstet sind.
15. Küchenherd nach einem der Ansprüche 9 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher
ein Rekuperator ist.
16. Küchenherd nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher
ein Regenerator ist, der aus kontinuierlich vom Bereich der heißen Verbrennungsgase zum
Bereich der einströmenden kalten Luft und wieder zurück beweglichen Wärmespeicherelementen besteht.
17. Küchenherd nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmespeicherelemente eine
aus einem hitzebeständigen und kaum wärmeleitenden Material bestehende drehbare, von axialen
öffnungen durchsetzte Trommel bilden.
18. Küchenherd nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel aus Asbest oder
aus mit Natriumsilikat getränktem Asbest oder aus einem Keramikmaterial besteht.
19. Küchenherd nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel als ein aus gewellten
Lagen zusammengesetzter Zylinder ausgebildet ist, wobei die Zwischenräume zwischen den Lagen
axiale öffnungen bilden.
20. Küchenherd nach einem der Ansprüche 9 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane zur Aufrechterhaltung der Gasumwälzung als
Gebläse ausgebildet sind.
21. Küchenherd nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerorgane außer dem Gebläse
noch eine_ regelbare öffnung vorhanden ist und daß durch Änderung der Öffnungsfläche und/
oder der Drehzahl des Gebläses der im Ofenraum herrschende Druck zwischen Unterdruck und
Überdruck gegenüber der Umgebung einstellbar ist.
22. Küchenherd nach einem der Ansprüche 20 und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen
der Wärmespeicherelemente und des Gebläses von einem einzigen Antriebselement abgeleitet
sind.
Hierzu Z Blatt Zeichnungen
Family
ID=
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