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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Backofens mit mindestens einem Brenner, der Rauchgas erzeugt, einem Herd, der von Rauchgas durchströmt wird, und einem Gebläse mit elektrischem Antriebsmotor, welches das Rauchgas des Brenners umwälzt und durch den Herd fördert.
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Derartige Backöfen werden als Etagenbacköfen bezeichnet. Über die Brenner werden Rauchgase erzeugt, vermischt und durch den Herd geleitet. Dabei sind in der Regel mehrere Herde etagenförmig übereinander angeordnet.
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Bei Etagenbacköfen ist die Temperaturverteilung von entscheidender Bedeutung. Die Anmelderin hat beispielsweise in der Druckschrift
DE 10 2012 216 476 A1 vorgeschlagen, die Temperatur eines Etagenbackofens mittels eines stufenlos einstellbaren Brenners zu regeln. Ein Gebläse ist in dieser Druckschrift nicht erwähnt. Es sind auch Backöfen mit Gebläse zur Temperaturregelung bekannt. Beispielsweise beschreiben die Druckschriften
DE 201 17 610 U1 und
EP 1 197 148 B1 einen mit Umluft betriebenen Stikkenofen, dessen Luftstrom über einen Wärmetauscher beheizt wird, wobei ein Gebläse die Luft des Backraums durch den Wärmetauscher fördert. Das Gebläse wird von einem drehzahlregelbaren Elektromotor angetrieben. Die Druckschriften
DE 2 238 411 B und
DE 196 11 887 A1 offenbaren einen Etagenofen mit einem Brenner und Umwälzventilator für das Rauchgas, der eine veränderbare Drehzahl hat.
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Bei Etagenbacköfen wurde beobachtet, dass sich beispielsweise durch Fehlbelegung oder aus anderem Grund freibleibende Abschnitte des Herdes lokale Überhitzungsstellen, sogenannte Hotspots, bilden. Wird die Backfläche ungleichmäßig belegt, so fehlen an manchen Stellen die Wärmeabnehmer, welche die über das Rauchgas in die Backfläche eingeleitete Wärme aufnehmen. Das Backgut in der Nähe einer wenig belegten Stelle ist durch einen derartigen Hotspot einer erhöhten Wärmezufuhr ausgesetzt. Die erzielte Bräunung des betroffenen Backguts ist deutlich dunkler als bei dem Durchschnitt des Backguts auf der gesamten Backfläche. Insbesondere bei ruhender Backatmosphäre, das heißt ohne Umwälzung der Backatmosphäre durch einen Ventilator, können sich diese Hotspots bilden. Bisher gibt es noch keinen Vorschlag, diese Hotspots effektiv zu vermeiden, ohne eine Zwangskonvektion durch Umluft in der Backkammer einzusetzen. Die Zwangskonvektion in der Backkammer hat aber andere Nachteile. Zum einen ist sie kostenaufwändig, weil sie einen zusätzlichen Ventilator erfordert. Zum anderen läuft sie dem Einsatzzweck eines Etagenofens zuwider. Ein Etagenofen weist wie ein traditioneller Holzbackofen eine ruhende Backatmosphäre und eine homogene Temperaturverteilung auf, die beim Backen von traditionellem Steinofenbrot für optimale Backergebnisse sorgen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ohne Umwälzung der Backatmosphäre Überhitzungsstellen an dem Herd zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der elektrische Antriebsmotor des Gebläses während des Ofenbetriebs intermittierend betrieben wird.
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Mit anderen Worten wird der Antriebsmotor für das Gebläse auch während des Backens bei konstanter Temperatur unterbrochen betrieben, sodass das Gebläse nicht permanent mit Soll-Leistung betrieben wird. Beispielsweise wird der Gebläsebetrieb in einem Zeitraum von 1 Minute für 10 Sekunden unterbrochen. Die Unterbrechung des Gebläsebetriebes bewirkt, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases absinkt. Hierdurch wird der Wärmeeintrag reduziert. Die Reduktion des Wärmeeintrags wirkt sich insbesondere im Bereich der freien Backflächen aus, die sich bei Gebläsebetrieb mit Soll-Leistung überdurchschnittlich erhitzen. Die Unterbrechung des Gebläsebetriebs sorgt dafür, dass durch Wärmeleitung innerhalb der Backfläche die Temperaturschwankungen reduziert werden und sich über die gesamte Backfläche im Wesentlichen eine einheitliche Temperatur einstellt.
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In der Praxis kann der Backofen ein zweites Gebläse mit einem zweiten elektrischen Antriebsmotor aufweisen, der während des Ofenbetriebs intermittierend betrieben wird. Die beiden Gebläse können abwechselnd unterbrochen werden, sodass während der Unterbrechung des ersten Gebläses das zweite Gebläse mit Soll-Leistung und Soll-Drehzahl betrieben wird. Diese Vorgehensweise vermeidet dann, wenn beide Gebläse das gleiche Flammenrohr anblasen, einen unerwünschten Energieverlust oder eine Überhitzung des Flammenrohrs. Insbesondere, wenn die Luftströme der zwei Gebläse auf unterschiedliche Bereiche des Herdes oder in unterschiedliche Herde geleitet werden, bleibt der temperaturausgleichende Effekt durch Unterbrechung des Betriebs eines der beiden Gebläsemotoren erhalten.
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In der Praxis kann jedem elektrischen Antriebsmotor eine Sanftanlaufsteuerung vorgeschaltet sein, welche zumindest beim Einschalten eine sanfte Drehzahlsteigerung über eine vorgegebene Anlaufzeit bewirkt. Zusätzlich kann die Sanftanlaufsteuerung beim Ausschalten eine sanfte Drehzahlsenkung über eine vorgegebene Auslaufzeit bewirken. Sanftanlaufsteuerungen, auch Sanftanlaufgeräte genannt, welche eine kontinuierliche Drehzahlsteigerung beim Anfahren und Drehzahlsenkung beim Ausschalten gewährleisten, sind dem Fachmann zum Beispiel unter der Bezeichnung VersiStart, Duostart oder Picostart in unterschiedlichen Baugrößen für verschiedene Motorleistungen bekannt. Die Sanftanlaufsteuerung, welche dem Antriebsmotor eine sanfte Drehzahlsteigerung beim Anschalten und eine sanfte Drehzahlabsenkung beim Ausschalten aufprägt, hat gegenüber dem An-und Ausschalten mittels der bisher verwendeten Schütze mehrere Vorteile. Zum einen vermeidet sie schlagartig ändernde Drehzahlen und damit verbundene Geräuschvariationen, die als störend empfunden werden können. Zum anderen sorgen sie dafür, dass die Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit durch die Unterbrechung des Gebläsebetriebs sanft verlaufen, sodass keine schlagartigen Temperaturschwankungen im Herd erzeugt werden, die von der angestrebten ruhenden Backatmosphäre mit homogener Temperaturverteilung abweichen. In der Praxis kann die Sanftanlaufsteuerung eine Verstellvorrichtung aufweisen, mit der die Anlaufzeit und/oder die Auslaufzeit verstellt wird. So kann abhängig von den Backprogrammen oder von Umgebungsparametern wie der Außentemperatur die an Fahrgeschwindigkeit bzw. ab Bremsgeschwindigkeit beim An-und Ausschalten des Antriebsmotors variiert werden.
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Oben ist beispielsweise die Unterbrechung des Gebläsebetriebs 10 Sekunden pro Minute erwähnt. In der Praxis kann der Betrieb des Antriebsmotors beispielsweise in einem Zeitraum von 40 bis 180 Sekunden für einen Zeitraum von 3 bis 30 Sekunden unterbrochen wird.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Backofen mit mindestens einem Brenner, der Rauchgas erzeugt, einem Herd, der von Rauchgas durchströmt wird, und einem Gebläse mit elektrischem Antriebsmotor, welches das Rauchgas des Brenners umwälzt und durch den Herd fördert.
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Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe, nämlich der Hotspot-Vermeidung ist dem elektrischen Antriebsmotor eine Sanftanlaufsteuerung vorgeschaltet, welche zumindest beim Einschalten eine sanfte Drehzahlsteigerung über eine vorgegebene Anlaufzeit bewirkt. Wie ebenfalls weiter oben erwähnt, kann die Sanftanlaufsteuerung zusätzlich beim Ausschalten eine sanfte Drehzahlsenkung über eine vorgegebene Auslaufzeit bewirken. Diese Sanftanlaufsteuerung bewirkt gegenüber den bisher verwendeten Schützen eine allmähliche Steigerung und Senkung der Drehzahl beim An-und Ausschalten. Somit ändert sich, wie bereits oben erläutert, die Strömungsgeschwindigkeit des Rauchgases kontinuierlich und exzessive Temperaturschwankungen werden vermieden.
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Die Sanftanlaufsteuerung kann eine Verstellvorrichtung für die Anlaufzeit und/oder die Auslaufzeit aufweisen. Der Backofen kann ein zweites Gebläse mit einem zweiten elektrischen Antriebsmotor aufweisen, dem eine zweite Sanftanlaufsteuerung vorgeschaltet ist. Beide Gebläse können ein gemeinsames Flammrohr anblasen.
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt schematisch eine geschnittene Darstellung eines Backofens mit Brenner zur Beheizung mehrerer Backräume.
- 2 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Brenner- und Gebläseanordnung des Backofens aus 1, wobei die Wandungen innerhalb des Ofengehäuses durch gestrichelte Linien dargestellt sind.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung des Backofens.
- 4 zeigt eine beispielhafte Darstellung der Schaltzustände der Stromversorgung für die zwei Gebläse aus 2 über die Zeit.
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Der in 1 dargestellte Backofen 1 weist ein wärmedämmendes Gehäuse 2 auf. Das Gehäuse 2 ist in sechs Etagen 3 aufgeteilt, von denen jede einen Backraum 4 bildet. In den unteren Backräumen 4 sind Auszugsherde 5 dargestellt. Diese Darstellungen fehlen in den oberen Backräumen 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein stufenlos einstellbarer Brenner 6 im oberen Bereich des Gehäuses 2 angeordnet. Als stufenloser Brenner 6 kann beispielsweise ein Gasbrenner der Firma Max Weishaupt GmbH aus Schwendi mit der Typenbezeichnung WG5 bis WG30 verwendet werden. Dieser Brenner ist in einem Leistungsbereich zwischen 30 und 210 kW einstellbar.
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Schematisch ist auf dem Backofengehäuse 2 eine Steuervorrichtung 7 dargestellt. In der Praxis kann diese Steuervorrichtung 7 in dem Gehäuse 2 integriert werden und seitlich oder unterhalb der Backräume 4 angeordnet sein. Die Eingabe/Ausgabevorrichtung für die Bedienung der Steuervorrichtung 7 besteht meist aus einem Display, entweder einem Touch-Display oder einem Display mit zusätzlicher Tastatur, und ist meist an der Frontseite des Backofens angeordnet, an der auch die Ofentüren liegen. Die Eingabe/Ausgabevorrichtung kann aber auch von einem Computer, zum Beispiel einem Tablet-Computer gebildet werden. In diesem Fall ist die Steuervorrichtung 7 mit dem Internet verbunden und die Eingabewerte sowie die Ausgabewerte werden über das Internet zwischen der Steuervorrichtung 7 und dem Computer übertragen.
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Die Flamme des Brenners 6 erstreckt sich in ein oberhalb der Backräume 4 angeordnetes Flammrohr 10. Wie in 2 zu erkennen, wird das Flammrohr 10 von zwei Gebläsen 11 und 12 angeblasen, die zu beiden Seiten des Flammrohrs 10 angeordnet sind. Jedes Gebläse 11,12 weist einen Antriebsmotor 18, 19 auf, der einen axial angeströmten Rotor antreibt. Die anströmende Luft 20, 21 ist in 2 durch jeweils einen von oben kommenden, gebogenen Pfeil dargestellt. Die Luft strömt vom Rotor radial in ein Gehäuse 22, 23 des Gebläses 11, 12 ab. Die Gehäuse 22, 23 haben jeweils eine Öffnung 24, 25, die dem Flammrohr 10 zugewandt ist. Die aus den Öffnungen 24, 25 austretende Luft 26, 27 strömt in Richtung des Flammrohrs 10. Auch diese Luftströme 26, 27 sind durch gebogene Pfeile dargestellt, die aus dem unteren Abschnitt der Öffnungen 24, 25 austreten. Die von den Gebläsen 11, 12 erzeugten Luftströme 26, 27 vermischen sich mit den aus dem Flammrohr 10 austretenden Abgasen 28 (durch einen geraden Pfeil in 2 dargestellt) und bilden gemeinsam die Heizgase. Die durch Edelstahlbleche gebildeten Wandungen des Gehäuses 2 des Ofens, welche die Luftströmung führen, sind in 2 durch gestrichelte Linien dargestellt.
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In 1 und 2 ist zu erkennen, dass diese Heizgase in axialer Richtung des Flammrohres 10 in den Energieteil 9 des Backofengehäuses 2 strömen. Die Heizgase strömen von hier aus in Radiatoren 8, die entlang der Oberseite und der Unterseite der Backräume 4 verlaufen. Die Radiatoren 8 bilden die mit Heizgas durchströmten Heizelemente. Der Brenner ist in 2 nicht dargestellt.
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Die Heizgase strömen nach dem Durchströmen der Radiatoren 8 zurück zu den Gebläsen 11 und 12 und werden von diesen wieder zum Brenner 6 gefördert.
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Die 3 zeigt eine schematische Darstellung der Steuervorrichtung 7. Die Steuervorrichtung 7 umfasst einen Prozessor 13 und ein Datenspeichermodul 14. An die Steuervorrichtung 7 sind zwei Temperatursensoren 15, 16 angeschlossen, von denen zum Beispiel der Temperatursensor 15 in einem Backraum 4 und der Temperatursensor 16 in dem Rückstrom des Heizgases angeordnet ist. Die Steuervorrichtung 7 ist mit einem Eingabe-/Ausgabemodul 17 verbunden. Das Eingabe-/Ausgabemodul 17 kann einen Bildschirm und eine Tastatur oder einen sogenannten Touch-Screen (berührungsempfindlichen Bildschirm) umfassen. Es kann aber auch ein entfernt angeordnetes Modul sein, das über das Internet oder ein sonstiges digitales Netzwerk Daten mit der Steuervorrichtung 7 austauscht.
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Die Steuervorrichtung 7 steuert den Betrieb des Brenners 6 und der Gebläse 11 und 12. Gemäß dem Stand der Technik werden der Brenner 6 und die Gebläse 11 und 12 während der Beheizung der Backräume 4 kontinuierlich betrieben. Durch Verstellen der Brennerleistung lässt sich der Energieeintrag regulieren. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 der Betrieb des Backofens gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Der Brenner 6 kann, wie erläutert, während der Heizphasen kontinuierlich betrieben werden, wobei die Brennerleistung durch die Steuervorrichtung 7 an den Bedarf angepasst wird. Die Gebläse 11 und 12, die ebenfalls durch die Steuervorrichtung 7 gesteuert werden, werden während der Heizphasen intermittierend betrieben. In 4 ist der Verlauf der Schaltzustände der zwei Gebläse 11 und 12 über die Zeit t zu erkennen. Im Zeitpunkt t0 zu Beginn einer Heizphase werden beide Gebläse 11 und 12 eingeschaltet. Nach 30 Sekunden zum Zeitpunkt t1 wird das Gebläse 11 für einen Zeitraum von 10 Sekunden ausgeschaltet bis zum Zeitpunkt t2, an dem es wieder eingeschaltet wird. Nach 20 Sekunden wird am Zeitpunkt t3 das Gebläse 12 ausgeschaltet, bis es am Zeitpunkt t4 wieder eingeschaltet wird. Dieser Vorgang wiederholt sich in jeder Minute der Betriebsdauer beider Gebläse 11 und 12.
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Auf diese Weise werden abwechselnd beide Gebläse innerhalb einer Minute für 10 Sekunden abgeschaltet. Dadurch ändert die resultierende Strömung ihre Intensität und auch ihre Strömungsrichtung. Durch diese regelmäßigen Variationen der Strömung der Heizgase durch die dafür vorgesehenen Strömungswege in dem Backofen wird erreicht, dass eine übermäßige Erhitzung an einzelnen Stellen mit besonders konzentrierter Strömung vermieden wird und eine unzulässige Erhitzung der Backwaren in bestimmten Bereichen des Backofens verhindert wird.
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Die Änderungen der Ansteuerung der Gebläse 11 und 12 sind in Form eines rechteckigen Signals dargestellt. Es ist aber weiter oben ausgeführt, dass beide Gebläse 11, 12 über eine Sanftanlaufsteuerung verfügen können. Diese kann entweder in die Gehäuse der Gebläse 11, 12 integriert sein oder durch die Steuervorrichtung 7 des Backofens gebildet werden. Die Sanftanlaufsteuerung bewirkt, dass sich beim Zuschalten eines Gebläses 11, 12 dessen Drehzahl nicht schlagartig sondern langsam erhöht und auch dass die Drehzahl nach dem Abschalten des Gebläses 11, 12 langsam sinkt. Diese kontinuierlichen Drehzahländerungen haben auch eine kontinuierliche Veränderung der Strömungsverhältnisse zur Folge.
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Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Backofen
- 2
- wärmedämmendes Gehäuse
- 3
- Etage
- 4
- Backraum
- 5
- Auszugsherd
- 6
- Brenner
- 7
- Steuervorrichtung
- 8
- Radiator
- 9
- Energieteil
- 10
- Flammrohr
- 11
- Gebläse
- 12
- Gebläse
- 13
- Prozessor
- 14
- Speichermodul
- 15
- Temperatursensor
- 16
- Temperatursensor
- 17
- Eingabe/Ausgabemodul
- 18
- Antriebsmotor
- 19
- Antriebsmotor
- 20
- anströmende Luft
- 21
- anströmende Luft
- 22
- Gehäuse
- 23
- Gehäuse
- 24
- Öffnung
- 25
- Öffnung
- 26
- austretende Luft
- 27
- austretende Luft
- 28
- Abgase
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012216476 A1 [0003]
- DE 20117610 U1 [0003]
- EP 1197148 B1 [0003]
- DE 2238411 B [0003]
- DE 19611887 A1 [0003]
