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Die Erfindung betrifft ein Thermoöl-Backofensystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Thermoöl-Backöfen haben sich in industriellen Backanlagen und großen Bäckereien hervorragend zur effizienten Herstellung qualitativ hochwertiger Backwaren bewährt. Thermoöl hat eine sehr viel höhere Wärmespeicherkapazität als andere Medien wie Rauchgas und Heißluft. In einem Thermoöl-Backofen, bei dem aufgeheiztes Öl mit einer Temperatur in der Größenordnung von 300°C durch Radiatoren innerhalb des Backraums geleitet wird, läßt sich sehr zielsicher eine konstante Backraumtemperatur einstellen. Aufgrund der hohen Wärmespeicherkapazität des Thermoöls bleibt die Backraumtemperatur beim Einbringen neuer Teiglinge und bei der Entnahme der fertigen Backwaren weitgehend konstant. Aus diesem Grund werden auch Durchlauföfen, bei denen die Teiglinge kontinuierlich auf einem Transportband durch einen beheizten Backraum transportiert werden, vorzugsweise mit Thermoöl beheizt. Thermoöl-Backöfen sind bei einer großen Backfläche auch energetisch günstiger als andere Backofen-Systeme, was zur Reduktion der Herstellkosten für die Backwaren führt.
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Die hohe Wärmespeicherkapazität des Thermoöl-Backofens führt allerdings zu Nachteilen bei der Temperaturführung. Wenn beispielsweise die Temperatur im Backraum gesenkt werden muß, um empfindlichere Backwaren (z. B. Kuchen oder Croissants) zu backen, nimmt der Vorgang der Temperatursenkung bei Thermoöl-Backöfen sehr lange Zeit, oft mehrere Stunden, in Anspruch. Der Bäcker muß daher sorgsam die Abfolge aufeinanderfolgender Backvorgänge planen, um große Temperaturreduktionen beim Übergang von einer Backware auf die andere zu vermeiden. Wenn durch unvorhersehbare Vorkommnisse ein Absenken der Temperatur erforderlich ist, kann hierdurch der Produktionsvorgang empfindlich verzögert werden.
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Aus der deutschen Patentschrift
DE 98958 A ist eine Temperatur-Regelungsvorrichtung für Backöfen bekannt, bei der in dem Ofen zirkulierendes Wasser bei Bedarf außerhalb des Ofens transportiert werden und abgekühlt werden kann, um dem Backraum rasch Wärme zu entziehen. Ein derartiges System ist bei einem Thermoöl-Ofen nicht einsetzbar, da das Thermoöl Temperaturen in der Größenordnung von 300°C erzeugt und Wasser bei diesen Temperaturen einen zu hohen Druck aufweist, um durch ein herkömmliches Rohrleitungssystem geleitet zu werden. Das Wasser würde in dem Rohrsystem des Ofens während des Aufheizens verdampfen. Der Dampf hat keine hinreichende Wärmespeicherkapazität, um eine wirksame Kühlung zu erzielen.
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Die Druckschrift
EP 0 648 420 A2 offenart einen Thermoöl-Ofen mit Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung. Hier wird erwähnt, dass in eine Thermoölsteuereinrichtung erhitztes Thermoöl und relativ kühles Thermoöl eingeführt wird. Es ist nicht erläutert, woher das relativ kühle Thermoöl stammt. Die Druckschrift
EP 1 043 934 B1 beschreibt einen Backofen mit einem Austragelement, welches dem Backraum zur Regulierung der Temperatur oder Feuchtigkeit ein Fluid zuführt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Thermoöl-Backofensystem derart weiterzubilden, daß eine optimale Temperaturführung möglich wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung betrifft also ein Thermoöl-Backofensystem mit einem primären Ölkreislauf, der einen Brenner zum Erhitzen des Thermoöls und eine Pumpe aufweist, und mit einem sekundären Ölkreislauf, der durch Ölführungskanäle in mindestens einem Radiator verläuft, wobei der Radiator innerhalb eines Backraums angeordnet ist und wobei zwischen dem primären und dem sekundären Ölkreislauf mindestens ein durch einen motorischen Antrieb betätigbares erstes Steuerventil angeordnet ist, das von einer ersten, den primären von dem sekundären Ölkreislauf trennenden Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung verstellbar ist, in der der sekundäre Ölkreislauf mit dem primären Ölkreislauf verbunden ist.
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Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe weist das System einen Kühlkreislauf und mindestens ein durch einen motorischen Antrieb betätigbares zweites Steuerventil auf, das zwischen dem sekundären Ölkreislauf und dem Kühlkreislauf angeordnet ist und das von einer ersten, den sekundären Ölkreislauf von dem Kühlkreislauf trennenden Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung verstellbar ist, in der dem sekundären Ölkreislauf Thermoöl aus dem Kühlkreislauf zugeführt wird, wobei der Kühlkreislauf einen Wärmetauscher aufweist, der in einer verdampfbaren Kühlflüssigkeit angeordnet ist.
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Dadurch, daß ein Kühlkreislauf über ein motorisch betätigbares zweites Steuerventil mit dem sekundären Ölkreislauf des Backraums verbunden werden kann, kann analog zur Steuerung für das Aufheizen des Backraums eine schnelle Abkühlung des Backraums durchgeführt werden. Das Aufheizen des Backraums erfolgt üblicherweise durch Verbinden des sekundären Ölkreislaufs, der durch den Radiator des Backraums führt, mit dem primären Ölkreislauf, in dem das erhitzte Thermoöl zirkuliert. Das erste Steuerventil bleibt solange in der zweiten Schaltstellung, bis die Solltemperatur erreicht wird.
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Analog wird das zweite Steuerventil bei voneinander getrennten primären und sekundären Ölkreisläufen in die zweite Schaltstellung verfahren, wenn eine möglichst schnelle Absenkung der Ofentemperatur erwünscht ist. In dieser zweiten Schaltstellung des zweiten Steuerventils wird dem sekundären Ölkreislauf, welcher den Radiator im Backraum durchfließt, das gekühlte Thermoöl aus dem Kühlkreislauf zugeführt.
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Je nach Ausbildung des Kühlkreislaufs können hierdurch die Abkühlzeiten erheblich reduziert werden. Wogegen die natürliche Abkühlung eines Thermoöl-Ofens durch Wärmeverlust an die Umgebung kaum 40°C pro Stunde beträgt, kann mit Zwangskühlung des Thermoöls die Abkühlung auf 80°C in einem Zeitraum von 20 Minuten beschleunigt werden. Dabei wird jeweils von einer Ausgangstemperatur von 280°C ausgegangen. Mit anderen Worten kühlt ein herkömmlicher Thermoölofen von 280°C innerhalb von 30 Min auf etwa 250°C. Mit der erfindungsgemäßen Zwangskühlung kann in weniger als 20 Min eine Abkühlung auf 200°C erreicht werden.
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Die Zwangskühlung des Thermoöls ermöglicht völlig neue Betriebsmöglichkeiten eines mit Thermoöl beheizten Backofens.
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Zum Beispiel kann der Backraum in einer Anfangsphase auf einer hohen Temperatur gehalten werden, um eine Krustenbildung der Backware zu beschleunigen. Nach einem Zeitraum von 10 Minuten kann die Backraumtemperatur durch die Zwangskühlung des Thermoöls erheblich reduziert werden, um ein Austrocknen oder Verbrennen der Backware zu vermeiden.
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Außerdem ist es möglich, in relativ schneller Folge Backwaren mit unterschiedlichen Backraumtemperaturen zu backen. Wenn die folgende Backware eine höhere Backtemperatur als die vorangehende Backware hat, ist das bereits bei herkömmlichen Öfen durch Erhitzen mittels des Thermoöls problemlos möglich. Wenn dagegen die zweite Backware eine sehr viel niedrigere Backraumtemperatur erfordert, war bisher ein schnelles Abkühlen nicht möglich. Es mußte gewartet werden, bis der Backraum durch Wärmeverlust an die Umgebung die vorgegebene Backtemperatur erreicht hat. Die Wartezeit wird durch die erfindungsgemäße Kühlung erheblich reduziert.
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Bei Etagenöfen, bei denen verschiedene Backherde übereinander angeordnet sind und einzelne Herde oder Herdgruppen jeweils einen getrennten sekundären Ölkreislauf aufweisen, ist es auch möglich, mit hoher Geschwindigkeit unterschiedliche Backraumtemperaturen unterschiedlicher Herde und Herdgruppen einzustellen. Bislang wurde die Backraumtemperatur einer ersten Herdgruppe wesentlich durch die Backraumtemperatur einer zweiten Herdgruppe beeinflußt. Mit dem neuen System lassen sich unterschiedliche Temperaturen einstellen. Wenn die Gefahr besteht, daß der Radiator der ersten Herdgruppe die Temperatur in der zweiten Herdgruppe übermäßig steigert, kann die zweite Herdgruppe durch den dort befindlichen Radiator gekühlt werden.
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Ferner können verschiedene Temperaturen als Oberhitze und Unterhitze eingestellt werden, wenn der Radiator unterhalb der Backwaren durch einen anderen sekundären Ölkreislauf gespeist wird als der Radiator oberhalb der Backwaren.
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Bei Durchlauföfen, bei denen die Backwaren mit einem Transportband durch einen langen Backraum transportiert werden, können aufeinanderfolgende Temperaturzonen realisiert werden. Einem ersten Radiator in einer ersten Temperaturzone kann erhitztes Thermoöl zugeführt werden. Einem darauf folgenden Radiator in einer zweiten Temperaturzone, deren Sollwert niedriger als der der ersten Temperaturzone ist, kann gekühltes Thermoöl zugeführt werden.
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Der Kühlkreislauf weist einen Wärmetauscher auf, der in einem offenen Behälter mit einer verdampfbaren Kühlflüssigkeit angeordnet ist. Die verdampfbare Kühlflüssigkeit ist vorzugsweise Wasser. Im Vergleich zum Erwärmen von Wasser läßt sich dem Backraum durch das Abkühlen des Thermoöls durch das Verdampfen von Wasser eine sehr viel größere Energiemenge entziehen. Da das Thermoöl in dem Ofen eine Temperatur zwischen 250°C und 300°C aufweist, kann das Thermoöl durch das Verdampfen von Wasser grundsätzlich auf eine Temperatur nahe 100°C abgekühlt werden. Dies reicht aus, um für den Backvorgang vorteilhafte Temperatursenkungen in relativ kurzer Zeit zu realisieren. Wogegen die Energieabfuhr durch Erwärmen von Wasser relativ beschränkt ist, kann die Energieabfuhr durch Verdampfen von Wasser weitgehend unbeschränkt durchgeführt werden.
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In der Praxis kann in dem Bereich der Behälteröffnung ein Kondensator angeordnet sein. Der Kondensator, z. B. eine sogenannte Kondensatfalle, leitet den Dampf des verdampften Wassers durch labyrinthartige Kanäle, in denen der Dampf wieder abkühlt und auskondensiert. Das kondensierte Wasser kann in den offenen Behälter zurückgeführt werden.
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In der Praxis kann in dem Behälter ein Füllstandsmesser und eine Zuleitung für Kühlflüssigkeit vorgesehen sein, die mit einem Absperrventil verschließbar ist. Das Absperrventil öffnet, wenn der Füllstandsmesser ein Unterschreiten eines vorgegebenen Füllstands der Kühlflüssigkeit ermittelt. In einer besonders praktischen Ausführungsform ist der Füllstandsmesser ein Schwimmer, der über einen Hebel das Absperrventil in die Schließstellung bewegt, wenn der vorgegebene Füllstand erreicht ist. Wird der Füllstand unterschritten, sinkt der Schwimmer ab und öffnet das Absperrventil.
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In dem Backraum kann in der Praxis mindestens ein Temperatursensor vorgesehen sein, der mit einer Steuerung gekoppelt ist. Abhängig von einem vorgegebenen Sollwert der Backraumtemperatur und dem durch den Temperatursensor gemessenen Istwert der Backraumtemperatur werden die motorischen Antriebe des ersten und des zweiten Steuerventils selektiv aktiviert. Wenn das erste Steuerventil den sekundären Ölkreislauf mit dem primären Ölkreislauf verbindet, steigt die Temperatur im Backraum. Verbindet der motorische Antrieb über das zweite Steuerventil den Kühlkreis mit dem sekundären Ölkreislauf, fällt die Backraumtemperatur. Wenn beide Steuerventile geschlossen sind und der sekundäre Ölkreislauf sowohl vom primären Ölkreislauf als auch vom Kühlkreislauf getrennt ist, bleibt die Backraumtemperatur im wesentlichen konstant.
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Wie erwähnt, kann das Backofensystem eine Mehrzahl von sekundären Ölkreisläufen aufweisen, die mit einem primären Ölkreislauf gekoppelt sind. Auf diese Weise reichen ein einziger Brenner und ein isolierter Speicher für Thermoöl aus, um mehrere sekundäre Ölkreisläufe zu speisen. Die mehreren sekundären Ölkreisläufe können mit einem zentralen Kühlkreislauf gekoppelt sein. Dieser zentrale Kühlkreislauf muß einen sehr großen Wärmetauscher aufweisen, um erforderlichenfalls gleichzeitig mehrere sekundäre Ölkreisläufe abkühlen zu können.
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Alternativ kann jeder der sekundären Ölkreisläufe einen separaten Kühlkreislauf aufweisen. Dieser separate Kühlkreislauf und insbesondere der dazugehörige Wärmetauscher kann ortsnah zu dem jeweiligen sekundären Ölkreislauf angeordnet werden. Auf diese Weise kann eine schnelle Abkühltemperatur durch schnelles Einleiten abgekühlten Thermoöls in den sekundären Ölkreislauf gewährleistet werden. Selbstverständlich sind auch Mischformen möglich, bei denen mehrere Kühlkreisläufe vorhanden sind, wobei jeder Kühlkreislauf zwei oder drei sekundäre Ölkreisläufe mit gekühltem Thermoöl speist.
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Jeder sekundäre Ölkreislauf kann einem separaten Backofen zugeordnet sein. Wie weiter oben erwähnt, ist es aber auch möglich, daß jeder sekundäre Ölkreislauf einem Herd oder einer Herdgruppe eines Backofens mit mehreren Herden zugeordnet ist, wobei die übereinander liegen (Etagenofen).
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Schließlich kann die Mehrzahl der sekundären Ölkreisläufe verschiedenen Bereichen eines Durchlaufofens zugeordnet sein. Diese Bereiche können durch die jeweilige Kühlung der sekundären Ölkreisläufe auf verschiedenen Temperaturen gehalten werden.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
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1 die Thermoölkreisläufe eines Backofens gemäß der Erfindung,
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2 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Backofensystems mit zwei sekundären Ölkreisläufen und zwei Kühlkreisläufen,
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3 eine alternative Ausführungsform mit zwei sekundären Thermoölkreisläufen und einem zentralen Kühlkreislauf,
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4 eine schematische Darstellung eines Wärmetauschers,
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5 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Etagenofens und
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6 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Durchlaufofens.
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In der 1 sind schematisch die verschiedenen Kreisläufe eines mit Thermoöl betriebenen Backofens dargestellt. Mit 1 ist der primäre Ölkreislauf gekennzeichnet. Der primäre Ölkreislauf 1 weist einen Brenner 2 auf, der üblicherweise mit Gas oder Heizöl betrieben wird. Dem Brenner 2 ist ein Wärmetauscher 3 zugeordnet, der die Wärmeübertragung von der Flamme des Brenners 2 zum Thermoöl sicherstellt, das die Rohre des primären Ölkreislaufs 1 durchströmt. Eine durch einen Antriebsmotor 4 betriebene Pumpe 5 wälzt das Thermoöl im Rohrsystem des primären Ölkreislaufs 1 um. Zwei Verbindungsrohre 6, 7 verbinden den primären Ölkreislauf 1 mit dem sekundären Ölkreislauf 8.
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Der sekundäre Ölkreislauf 8 verläuft innerhalb eines Backofens. Er umfaßt mindestens einen Wärmetauscher 9, der innerhalb eines Backraums eines Backofens einen Radiator bildet. Dieser Radiator 9 weist von Thermoöl durchströmte Führungskanäle auf und gibt die Hitze des Thermoöls an den Backraum ab. Auch der sekundäre Ölkreislauf 8 weist eine durch einen Antriebsmotor 10 betriebene Pumpe 11 auf, welche das Thermoöl in den Rohren des sekundären Ölkreislaufs 8 umwälzt.
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In der Praxis kann der sekundäre Ölkreislauf 8 mehrere Radiatoren 9 an verschiedenen Positionen im Backraum oder in mehreren Backräumen des Backofens aufweisen.
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Die Verbindungsrohre 6, 7, nämlich ein Zuströmrohr 6 und ein Abströmrohr 7, erstrecken sich zwischen Rohrflanschen 12, mit denen sie an den primären Ölkreislauf 1 bzw. den sekundären Ölkreislauf 8 angeschlossen sind. Ein erstes Steuerventil (Dreiwegeventil) 13, das durch einen motorischen Antrieb (Stellmotor) 14 betrieben wird, kann selektiv den sekundären Ölkreislauf 8 von dem primären Ölkreislauf 1 trennen bzw. den sekundären Ölkreislauf 8 mit dem primären Ölkreislauf 1 verbinden.
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In einer ersten Schaltposition verbindet das erste Steuerventil 13 das Verbindungsrohr 6, welches ein Zuströmrohr für Thermoöl von dem primären Ölkreislauf 1 zum sekundären Ölkreislauf 8 bildet, mit einem Zuströmabschnitt 15 einer Rohrleitung des sekundären Ölkreislaufs 8. In dieser Stellung strömt Thermoöl, das durch den Brenner 2 erhitzt wurde, über das Zuströmrohr 8 in den Zuströmabschnitt 15 und folglich in den sekundären Ölkreislauf 8 ein und durchläuft den Radiator 9. Da das Volumen des sekundären Ölkreislaufs konstant ist, fließt gleichzeitig Thermoöl über das Abströmrohr 7 zum primären Ölkreislauf.
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In einer zweiten Schaltstellung verbindet das erste Steuerventil 13 das Zuströmrohr 6 mit einem Entlastungsrohr 16. Der primäre Ölkreislauf 1 ist nun kurzgeschlossen, d. h. das Thermoöl in dem primären Ölkreislauf 1 fließt von dem Zuströmrohr 6 über das Entlastungsrohr 16 zum Abströmrohr 7, ohne den Radiator 9 des primären Ölkreislaufs 8 zu durchströmen.
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Ein zweites Entlastungsrohr 17 schließt den sekundären Thermoölkreislauf 8 und ermöglicht das Umwälzen des Thermoöls im sekundären Ölkreislauf 8 mittels der Pumpe 11.
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Bei einer praktischen Ausführungsform kann der motorische Antrieb 14 Zwischenstellungen des erste Steuerventils 13 realisieren, bei denen nur eine reduzierte Menge des Thermoöls aus dem primären Ölkreislauf 1 in den sekundären Ölkreislauf 8 einströmt und mit dem in dem sekundären Ölkreislauf 8 zirkulierenden Thermoöl vermischt wird.
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Gemäß der Erfindung ist ein zweites Steuerventil (Dreiwegeventil) 18 vorgesehen, welches mittels eines zweiten motorischen Antriebs (Stellmotor) 19 verstellbar ist. In der üblichen Betriebsstellung des zweiten Steuerventils 18 verbindet dieses den Zuströmabschnitt 15 mit dem vertikal Barunterliegenden Rohrabschnitt des sekundären Ölkreislaufs 8, der zur Pumpe 11 führt. Dies ist die Heizstellung, in der der Backofen aufgeheizt wird oder auf einer konstanten Temperatur gehalten wird, indem je nach Bedarf über das erste Steuerventil 13 erhitztes Thermoöl aus dem primären Ölkreislauf 1 in den Radiator 9 geleitet wird oder nicht.
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Das zweite Steuerventil 18 kann in eine zweite Schaltstellung verstellt werden, in der es den Zuströmabschnitt 15 des sekundären Ölkreislaufs 8 mit dem Zuströmrohr 20 des Kühlkreislaufs 23 verbindet. Der Kühlkreislauf 23 weist einen Wärmetauscher 22 auf, der weiter unten beschrieben wird. Von dem Wärmetauscher 22 führt ein Abströmrohr 21 des Kühlkreislaufs 23 zurück zum sekundären Ölkreislauf 8 und speist das durch den Wärmetauscher 22 des Kühlkreislaufs 23 geflossene Thermoöl in den sekundären Ölkreislauf 8 ein, so daß es durch die Pumpe 11 zum Radiator 9 gefördert wird.
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Bei von dem primären Ölkreislauf 1 getrenntem sekundär Ölkreislauf 8 kann mittels des Wärmetauschers 22 des Kühlkreislaufs 23 gekühltes Thermoöl zum Radiator 9 innerhalb des Backraums geleitet werden, so daß die Temperatur in dem Backraum relativ schnell sinkt.
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Schematisch ist in 1 eine Steuerung 24 zu erkennen, welche über eine Signalleitung 43, z. B. einen Datenbus, mit den motorischen Antrieben 14 und 19 für die zwei Steuerventile 13 und 18 sowie dem Antriebsmotor 10 für die Pumpe 11 des sekundären Ölkreislaufs 8 verbunden ist und diese steuert. An die Steuerung 24 ist ebenfalls ein Temperatursensor 25 angeschlossen, der innerhalb des Backraums angeordnet ist. Die Steuerung 24 ist programmierbar, so daß Solltemperaturen innerhalb des Backraums vorgegeben werden können. Durch Vergleich der Solltemperatur mit der durch den Temperatursensor 25 erfaßten Isttemperatur in dem Backraum aktiviert die Steuerung 24 den Antriebsmotor 10 für die Pumpe bzw. die motorischen Antriebe 14 und 19 für die Steuerventile 13 und 18, so daß entweder durch Anschließen des primären Ölkreislaufs 1 an den sekundären Ölkreislauf 8 bei laufender Pumpe 11 des sekundären Ölkreislaufs 8 erhitztes Thermoöl durch den Radiator 9 strömt, um die Ofentemperatur zu erhöhen, oder mittels des Wärmetauschers 22 des Kühlkreislaufs 23 gekühltes Thermoöl durch den Radiator 9 strömt, um die Ofentemperatur zu reduzieren.
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Der Brenner 2 sowie die verschiedenen Bauelemente des primären Thermoölkreislaufs 1 können entweder ebenfalls von der Steuerung 24 oder von einer separaten Steuerung (nicht dargestellt) gesteuert werden.
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Die 2 zeigt schematisch eine der 1 entsprechende Anordnung, welche mehrere sekundäre Ölkreisläufe 8 aufweist. Die sekundären Ölkreisläufe 8 werden durch ein gemeinsames Zuströmrohr 6' und Abströmrohr 7' mit dem primären Thermoölkreislauf 1 verbunden. Ansonsten sind die Anordnung und die Funktionsweise der verschiedenen Kreisläufe, insbesondere der Kühlkreisläufe 23, wie in Verbindung mit 1 beschrieben. Jedem sekundären Ölkreislauf 8 ist ein Kühlkreislauf 23 zugeordnet.
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Selbstverständlich ist es möglich, mehr als zwei sekundäre Ölkreisläufe 8 mit dem primären Ölkreislauf 1 zu verbinden. Ferner ist es nicht zwingend erforderlich, daß jeder der sekundären Ölkreisläufe 8 einen automatisch zuschaltbaren Kühlkreislauf 23 aufweist. Wenn bei einem bestimmten sekundären Ölkreislauf 8 kein Erfordernis einer raschen Abkühlung besteht, kann hier der Kühlkreislauf 23 entfallen.
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Die 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung. Wiederum ist hier der primäre Ölkreislauf 1 über jeweils ein gemeinsames Zuströmrohr 6' und ein gemeinsames Abströmrohr 7' mit mehreren sekundären Ölkreisläufen 8 verbunden. Die sekundären Ölkreisläufe 8 sind jeweils über gemeinsame Zuströmrohre 20' und Abströmrohre 21' mit einem zentralen Kühlkreislauf 23' verbindbar. Der Wärmetauscher 22' des zentralen Kühlkreislaufs 23' ist so groß auszulegen, daß die Kühlleistung für das gleichzeitige Abkühlen mehrerer sekundärer Ölkreisläufe 8 ausreicht.
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Wiederum können auch bei der Ausführungsform der 3 mehr als zwei sekundäre Ölkreisläufe 8 vorgesehen sein. Ebenfalls können einzelne sekundäre Ölkreisläufe 8 nicht an den zentralen Kühlkreislauf 23' ankoppelbar sein. Schließlich kann eine Gruppe von sekundären Ölkreisläufen 8 jeweils einen gemeinsamen Kühlkreislauf 23' aufweisen. Beispielsweise kann für jede Gruppe von zwei oder drei sekundären Ölkreisläufen 8 ein gemeinsamer Wärmetauscher 22' vorgesehen sein, der über ein gemeinsames Zuströmrohr 20' und ein gemeinsames Abströmrohr 21' mit den genannten Kühlkreisläufen 8 selektiv verbindbar ist.
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Die 4 zeigt schematisch den Querschnitt eines Wärmetauschers 22 eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs. Das Zuströmrohr 20 des Kühlkreislaufs führt in einen offenen Behälter 26, in dem Wasser 27 eingefüllt ist. Das Wasser 27 wird durch das etwa 300°C heiße Thermoöl schnell auf seine Verdampfungstemperatur von etwa 100°C erhitzt und verdampft in der Folge bei weiterer Einströmung von Thermoöl durch das Zuströmrohr 20. Das Thermoöl wird beim Durchströmen der Rohrwendel 28 innerhalb des Behälters 26 abgekühlt, so daß es beim Ausströmen durch das Abströmrohr 21 eine sehr viel niedrigere Temperatur aufweist. Optimalerweise wird das Thermoöl in dem Abströmrohr 21 am Austritt des Behälters 26 eine Temperatur aufweisen, die etwas über 100°C liegt.
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Beim Durchströmen des Radiators 9 (siehe 1) im Backraum nimmt das Thermoöl wieder Temperatur auf, so daß es mit einer Temperatur nahe der Backraumtemperatur in den Wärmetauscher 22 des Kühlkreislaufs einströmt.
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Um zu vermeiden, daß der Wasserspiegel innerhalb des Behälters 22 aufgrund der Verdampfung des darin befindlichen Wassers 27 zu stark sinkt, ist als Füllstandsmesser ein Schwimmer 29 vorgesehen, der über einen Hebelarm 30 ein Absperrventil 31 betätigt. Bei einem Absinken des Wasserspiegels senkt sich der Hebelarm 30, wodurch das Absperrventil 31 die Zuströmung kalten Wassers durch eine Zuleitung 32 in den Behälter 22 freigibt.
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Oberhalb der Öffnung des Behälters 22 ist ein Kondensator 44 vorgesehen. Der Kondensator 44, auch Kondensatfalle genannt, leitet den aufsteigenden Wasserdampf durch labyrinthartige Kanäle, in denen er abkühlen kann und zu einem großen Teil als kondensiertes Wasser wieder zurück in den Behälter 22 tropft. Auf diese Weise kann der Bedarf an dem Behälter zuzuführenden Wasser gering gehalten werden.
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Die in der 1 erkennbare Anordnung mit einem einzigen sekundären Ölkreislauf, dient beispielsweise der Temperaturführung in einem Backofen, der einen einzigen Backraum aufweist. Dieser Backraum wird durch den mindestens einen Radiator 9 des sekundären Ölkreislaufs 8 erhitzt. Durch das schnelle Abkühlen dieses Backraums kann die Betriebstemperatur in einem kurzen Zeitraum erheblich gesenkt werden. Auf diese Weise kann ein Backvorgang realisiert werden, bei dem in den ersten Minuten eine hohe Backraumtemperatur und in der Folge eine niedrige Backraumtemperatur realisiert wird. Auch ist es möglich, zwei aufeinanderfolgende Chargen abzubacken, bei denen die zweite eine sehr viel niedrigere Backraumtemperatur erfordert als die erste.
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Ein System mit mehreren sekundären Ölkreisläufen 8, wie es in den 2 und 3 dargestellt ist, kann beispielsweise bei einem Etagenbackofen (5) oder einem Durchlaufofen (6) verwendet werden.
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Der Etagenbackofen 35 der 5 weist sechs übereinander liegende Herde 33 und 34 auf. Die drei unteren Herde 34 bilden eine erste Herdgruppe. Die drei oberen Herde 33 bilden eine zweite Herdgruppe. Jeder der Herdgruppen ist ein getrennter sekundärer Ölkreislauf zugeordnet. Durch die Kühlmöglichkeit ist es möglich, die zwei Herdgruppen 33, 34 mit unterschiedlichen Temperaturen zu betreiben. Ein Erhitzen der angrenzenden Herdgruppe durch die heißere Herdgruppe kann durch eine Kühlung der kühleren Herdgruppe in der oben beschriebenen Art vermieden werden.
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Die 6 zeigt einen Durchlaufofen 36, bei dem Teiglinge 41 mittels eines Transportbands 40 durch einen Backraum transportiert werden, an dessen Ende sie als fertige Backware 42 austreten. Der Backraum des Durchlaufofens 36 ist in drei verschiedene Abschnitte 37, 38, 39 aufgeteilt. Jedem Abschnitt 37, 38, 39 ist ein separater sekundär Ölkreislauf zugeordnet. Es ist auch möglich, einem Abschnitt 37, 38, 39 zwei sekundäre Ölkreisläufe, nämlich für Unterhitze und für Oberhitze, zuzuordnen.
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Alle sekundären Ölkreisläufe können – wie oben beschrieben – mit einem Kühlkreislauf koppelbar sein, so daß innerhalb des Durchlaufofens 36 aufeinander folgende Temperaturzonen mit unterschiedlicher Temperatur oder einzelne Temperaturzonen innerhalb der Abschnitte 36, 37, 39 mit unterschiedlicher Unterhitze und Oberhitze realisiert werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- primärer Ölkreislauf
- 2
- Brenner
- 3
- Wärmetauscher
- 4
- Antriebsmotor
- 5
- Pumpe
- 6, 6'
- Verbindungsrohr, Zuströmrohr
- 7, 7'
- Verbindungsrohr, Abströmrohr
- 8
- sekundärer Ölkreislauf
- 9
- Wärmetauscher, Radiator
- 10
- Antriebsmotor
- 11
- Pumpe
- 12
- Rohrflansch
- 13
- erstes Steuerventil (Dreiwegeventil)
- 14
- motorischer Antrieb (Stellmotor)
- 15
- Zuströmabschnitt
- 16
- Entlastungsrohr
- 17
- Entlastungsrohr
- 18
- zweites Steuerventil (Dreiwegeventil)
- 19
- motorischer Antrieb (Stellmotor)
- 20, 20'
- Zuströmrohr des Kühlkreislaufs
- 21, 21'
- Abströmrohr des Kühlkreislaufs
- 22, 22'
- Wärmetauscher des Kühlkreislaufs
- 23, 23'
- Kühlkreislauf
- 24
- Steuerung
- 25
- Temperatursensor
- 26
- Behälter
- 27
- Wasser
- 28
- Rohrwendel
- 29
- Füllstandsmesser, Schwimmer
- 30
- Hebelarm
- 31
- Absperrventil
- 32
- Zuleitung
- 33
- Herd
- 34
- Herd
- 35
- Etagenbackofen
- 36
- Durchlaufofen
- 37
- Abschnitt
- 38
- Abschnitt
- 39
- Abschnitt
- 40
- Transportband
- 41
- Teigling
- 42
- Backware
- 43
- Signalleitung
- 44
- Kondensator
