DE1942965A1 - Selbstreinigender Gasherd - Google Patents

Description

Bekannte Modelle von Standardgasherden sind mit Wänden versehen, die eine Backröhre mit einer Verbrennungskammer unterhalb des Herdes bilden, die mit einem Gasbrenner zur Erzeugung heißer Abgase ausgerüstet ist. In dem Unterteil der.Backröhrenwände sind gewöhnlich große öffnungen vorgesehen, so daß die heißen Abgase durch die Backröhre ziehen können. Neben dem oberen Teil des Herdgehäuses ist ein Abzug vorhanden. Zur Durchführung eines pyrolytischen Hochtemperaturselbstreinigungsverfahrens in einem Gasherd war es früher notwendig, eine größere Ausgangsleistung des Gasbrenners vorzusehen, als für den normalen Kochprozeß notwendig ist und zwar in der Größenordnung zwischen 6250 und 8O8O kcal (25OOO und 32000 BTU).

009810/0477

Der Wärmewert eines natürlichen Gases beträgt etwa I67OO kcal pro kg (3OOOO BTU pro Ib). Theoretisch erfordert die Verbrennung nur 6,92 kg (15,3 pound) Luft pro kg Gas, jedoch erfordert die vollständige Verbrennung einen Überschuß an Luft von maximal etwa 300 %, was etwa 27j7 kg (61,2 pound) Luft pro kg Gas ausmacht, um einen Überschuß an Kohlenmonoxid zu verhindern.

Ein typischer Gasoberflächenbrenner hat einen sehr geringen Wärmewirkungsgrad, der in der Größenordnung von 48 % bei 3β20 kcal (14500 BTU) liegt. Solch ein Gasbrenner besitzt die gleiche Wärmeleistung wie eine elektrische Heizung von 4250 W, wovon die Luft der Küche mit 2200 W aufgeheizt wird. Größere Brenner haben sogar noch einen geringeren Wirkungsgrad. In einem Gasherd wird nur etwa die Hälfte des Heizwertes des Gases verbraucht, um den Herd aufzuheizen und der Rest ist in der Wärme der Abgase und in den Wärmeverlusten durch Abstrahlung von den Wänden der Herdisolation und dem Herdgehäu^e enthalten. Um daher die Temperatur der Wände, die die Backröhre bilden, auf ein Maximum von etwa zwischen 400° C(750° F) und etwa 510° C (950° P) ansteigen zu lassen, ist es besonders wünschenswert, ein Zurückpumpen größerer Mengen heißer Abgase in die Küchenatmosphäre zu· vermeiden und es ist auch wichtig, die gasförmigen

W Abbauprodukte aus der Backröhre zu behandeln, um Kohlenmonoxid, Rauch, Düfte, Dämpfe und andere unerwünschte Bestandteile der Abgase zu eliminieren, bevor diese die Küchenatmosphäre erreichen.

Es wurde festgestellt, daß der beste selbstreinigende Gasherd derjenige ist, der Vorrichtungen besitzt, um den Hauptteil der Abgase von der Backröhre während des Reinigungsverfahrens auszuschließen. Kleinere .Abgasmengen, die während des Reinigunp^szyklus durch die Backröhre strömen, sind nicht schädlich und sie dienen sogar dazu, eine gleichmäßige Temperäturvertei'·.un& an dem vorderen Teil des Herdes sowohl^des Reinißun^yrrcsi-asea als

während oh."

auch die Leistung des Herdes während des normalen Kcchprozesses zu verbessern. Auf jeden Fall ist es sehr wünschenswert, wegen ·, der Bedienungssicherheit, die Abgastemperaturen niedrig zu hal-

009810/0477 >

BAD ,ORIGINAL

ten und zwar unter einem Maximum von etwa 288° C (550° P) für jeden Kochvorgang. Die gleiche Temperaturgrenze ist auch für den automatischen Herdreinigungsprozeß vorteilhaft.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf einen selbstreinigenden Gasherd, der einen Herdaufbau besitzt, welcher ein Herdgehäuse und eine Vordertür trägt, die gemeinsam eine Backröhre bilden. Das Herdgehäuse ist von einem Heizraum umgeben und ist räumlich außerhalb davon angeordnet, so daß ein externer Heizungskanal gebildet wird. Im unteren Teil des Heizraumes unterhalb des Herdgehäuses befindet sich ein Gasbrenner und der Hauptteil der Abgase überträgt durch Konvektionsströme und durch Strahlung aus den heißen Gasen dem Herdgehäuse Wärme, die durch die Heizungskanäle strömen und mit der Außenseite des Herdgehäuses in einem bestimmten Kanal in Berührung kommen. In den Wänden des Herdgehäuses befindet sich ein stationärer Wärmeaustauscher und nachdem die Abgase das Herdgehäuse verlassen, gelangen sie zum unteren Teil des Wärmeaustauschers und treten vom oberen Teil desselben aus, um in die Küchenatmosphäre zurückzukehren. Gleichzeitig wird die umgebende Raumluft in den oberen Teil des Wärmetauschers gesaugt, strömt aus dem unteren Teil desselben wieder aus und entzieht auf diese Weise den Abgasen Wärme, um die Abgastemperaturen auf einen annehmbaren Temperaturbereich zu erniedrigen und wird auf diese Weise selbst erwärmt und schließlich der unteren Verbrennungskammer als vorgewärmte Sekundärluft zugeführt.

Die Erfindung wird anhand der im folgenden beschriebenen Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

Figur 1 einen rechten Seitenschnitt eines freistehenden Gasherdes mit teilweise aufgebrochenen Teilen und anderen Teilen im Querschnitt um eine einzige Backröhre darzu-

die

stellen, sich sowohl zum Backen als auch Grillen eignet, und die einen Heizräuir. besitzt, welcher das Herdgehäuse umgibt, ferner einen Wärmetauscher, der in der hinteren

0098 10/0477

Wand des Herdes befestigt ist, Schichten thermisch isolierender Materialien, die den Heizraum umgeben und ein ausziehbares Fach unterhalb der Verbrennungskammer des Heizraumes;

Figur 2 zeigt einen rechten Seitenaufriß ähnlich demjenigen nach Figur 1, wo jedoch das linke Herdgehäuse vollständig dargestellt ist und zeigt ferner die Konvektionsströme der Abgase, die aus der Verbrennungskammer in den unteren Teil des Heizraumes nach oben steigen und an den gegenüberliegenden Seitenwänden des Herdgehäuses entlang jedoch mehr zur vorderen Seite hin und die dann über die obere Wand des Herdgehäuses zum hinteren Teil des Herdes und auch abwärts an den gegenüberliegenden Seiten des Herdgehäuses und entlang der hinteren Wand des Herdgehäuses nach unten strömen, um in eine Abgas-Leitung im unteren Teil des Wärmeaustauschers zu gelangen, so daß die Abgase in dem Wärmetauscher nach oben steigen und am oberen Teil austreten können, von wo sie über die Kochmulde des Herdes in die Küche gelangen;

Figur 3 ist ein oberer Querschnitt, der durch die Wärmekanäle führt, die sich oberhalb der oberen Wand des Herdgehäuses befinden und der entlang der Linie 3-3 gemäß Figur 1 führt, während das Vorderteil der oberen Wand des Herdgehäuses weggebrochen ist, um in die Backröhre ebenso wie auf eine Ecke einer entfernbaren Verkleidung sehen zu können, die auf der Grundplatte des Herdgehäuses ruht und die aufgebrochen ist, um die Verbrennungskammer freizulegen und wobei der Gasbrenner aus dem Schnitt fortgelassen wurde, um eine Reihe geschlitzter öffnungen in dem unteren Teil des Heizungsraumes zu zeigen, wobei die öffnungen im wesentlichen . unterhalb des Gasbrenners liegen und dazu dienen, die vorgewärmte Sekundärluft der Verbrennungskammer zuzuführen;

009810/0477 '

-5-

Figur H ist eine graphische Darstellung der Änderungen der Abgastemperaturen und der Raumtemperaturen aufgrund ihrer Strömung in eine Gegenstromrichtung über eine Wärmetauscheroberfläche, wa3 beispielsweise bei dem Wärmetauscher vorliegen würde, der in der Hinterwand des Herdkörpers befestigt gezeigt ist, und der am besten aus der Figur 3 zu entnehmen i3t. In diesem Beispiel ist festgehalten, daß die Raumtemperatur auf eine Temperatur oberhalb der Abga3temperaturen erwärmt werden kann;

Figur 5 ist eine graphische Darstellung der Temperaturzeitbeziehung der Wände des Herdgehäuses und der Abgase, die an dem Wärmereinigungszyklus für einen Gasherd gemäß dem Beispiel des vorliegenden Verfahrens beteiligt sind;

Figur 6 ist ein oberer Querschnitt ähnlich demjenigen gemäß Figur 3, jedoch mit einer Abwandlung gemäß vorliegender Erfindung, wo der Wärmetauscher in zwei Segmente aufgeteilt ist und ein Segment sich in jeder gegenüberliegenden Seitenwand des Herdgehäuses befindet;

Figur 7 13t ein rechter Seitenschnitt ähnlich dem gemäß Figur 2, jedoch mit der Abwandlung gemäß Figur 6, wobei Teile de3 Wärmetauschers weggebrochen sind,um zu zeigen, wie die Raumluft nach unten durch die abwechselnden Raumluftreihen des Wärmetauschers strömt;

Figur B Keigfc «inen rechten Seibenschnibt armLioh dem pieniül.'. Figur 7 «lib dor Ausnahme, daß Te Hq des Wärme tauscher« weggebi'oohon sind, um die Strömung der Ab gay ο s',u '-^-»Lgon, nachdem nie über üau ih;rdgi>h^?'iiu5e ^Oi»brL«hon sind, um in don unbui'im Toi L deu WiinnotmuichiU'*} an tUv SaHa d-u; Harda.s ;;u ^oLantern und dio in Ί-m ,ib'jO'myeLnUtMi f}a.sl.;in'J · Lon aufnbtH^t; und au.-j ύ>α.' ,ίριΊ büouh-.id-sckiinK ^si-^;} llifflo ι :iu;jti'i-\,t,

O U ·? j) I ij / () ·» / Ί BAD ORIGINAL

Pigur 1 zeigt einen freistehenden Haushaltsgasherd 10 in rechter Seitenansicht, bestehend aus einem äußeren Blechmetallgehäuse 11, das eine horizontal liegende Kochmulde 12 trägt und einen darunter befindlichen Back- und Grillofen 13 besitzt, Die Kochmulde trägt eine Reihe von Oberflächenbrennerh 15, die nicht im einzelnen wiedergegeben werden, da die vorliegende Erfindung sich auf den Ofenaufbau bezieht. Entlang des hinteren Teiles der Kochmulde 12 ist eine Spritzabdeckung 17 angebracht, die in der Frontplatte eine Steuerarmatur besitzt, welche eine vollständige Anordnung der Oberflächen- und Herdbrennersteuerungen 18 aufweist, wobei ferner noch eine automatische Oberflächenbrennersteuerung, eine Herdzeituhr, eine Abschaltvorrichtung und ähnliches eingebaut sind, was im wesentlichen etwa demjenigen entspricht, daß bei den elektrischen Standardherden zu finden ist.

Der Herd 13 wird durch ein kistenähnliches Herdgehäu3e 20 in Kombination mit einer vorderen Zugangstür 21 gebildet. Das Herdgehäuse 20 hat eine untere Wand 23, gegenüberliegende vertikale £/eitenwände, eine obere Wand 26 und eine hintere V/and 27. Die untere Wand 23 des Herfgehäuses ist mit einer großen rechteckigen ψ öffnung 30 versehen, wie am besten aus Figur 3 zu entnehmen ist, -i die so ausgebildet ist, daß sie durch eine entfernbare Abdeckplatte 31 geschlossen werden kann. Die entfernbare Abdeckplatte 31 ist deshalb vorgesehen, um einen leichten Zugang zu dem fiasbrennerrohr 33 zu erhalten, das in einer Verbrennungskammer 3^ unterhalb der unteren V/and 23 des Herdgehäuses angeordnet is-t, Die Vorderseite des Ilerclgehäuses 20 ist offen und besitzt an seiner äußeren Kante einen nach außen gerichteten Flansch 56 a-Ln Teil der Stützvorrichtung für das Herdgehäuse, Vorrichtungen, die nicht näher dargestellt sind, wie justierbare Bolzen odor ähnliches, wordon an dem hinteren Teil des Herdea ver-j-mc ;f; , 'im d-i3 Ilerdgehäuae 20 in den Ilerdkörper Ii su ξ Lehen., bis Λα, i'laniich Tb p;ep;an einan sufjaimnenwirkenden Kragen 58 nfcößb, der als ein Front rahmen i'ür dan Herdgoh'iuso rlltinb. Zwl.achon dow FLamiel. 16 und dom Prcnibrahmon "5ß .L^t; ein-: LnofniLsche Unterbrechung 'iO

01) ^?) ft I 0 / (I h 7 7 ■ - - ν

BAD ORiGiNAL

vorgesehen, wie etwa eine kontinuierlich verlaufende Asbestoder Glasfaserdichtung, die dazu dient, den Wärmestrom zu unterbrechen, indem vom Herdgehäuse zum Vorderteil des Herdkörpers eine Leitung hergestellt und eine Dichtung zwischen diesen zwei Elementen vorgesehen wird, um zu verhindern, daß Abgase aus dem vorderen Teil des Herdes entweichen können.

Die Herdtür 21 kann aus einer Standardtür bestehen, wie sie für selbstreinigende Herde verwendet wird, unabhängig ob es sich um elektrische oder Gasherde handelt. Dies bedeutet, daß die Tür gut isoliert sein muß, um den größten Teil der Wärme innerhalb des Herdgehäuses 13 zurückzuhalten, so daß die Temperatur der äußeren Oberfläche der Tür innerhalb eines annehmbaren Temperaturbereiches liegt, so daß keine Verletzungen der Bedienungsperson auftreten können undldaß auch Verluste an Wärme, die an die Küche abgeführt wird, verhindert wird. Die Tür 21 besitzt eine äußere Türverkleidung 42, die eine glatte Form und eine innere Türverkleidung 44 aufweist, die durch sie getragen wird, welche jedoch von ihr durch eine Hochtemperaturdichtung 45 thermisch isoliert ist, die beispielsweise aus gewebtem Asbest o.a. besteht. Diese Dichtung ist so angeordnet, daß sie gegen den Plansch 36 am vorderen Teil des Herdgehäuses und auch gegen die Frontwand des Herdkörpers 11 stößt,um die Frontöffnung des Herdes zu schließen.

Innerhalb des Herdkörpers 11 und um das Herdgehäuse 20 herum befindet sich ein Heizraum 47, der von dem Herdgehäuse aus nach außen gerichtet ist, um enge Heizungskanäle um das Herdgehäuse für den Durchgang der Konvektionsströme der heißen Abgase zu bilden. Dieser Heizraum 47 ist unten vertieft, um eine Verbrennungskammer 34 für die Unterbringung der Gasbrenner 33 zu bilden. Der Heizraum besitzt eine untere Wand 49 gegenüber den Seitenwänden 51» eine obere Wand 53 und eine hintere Wand 54. Betrachtet man den Querschnitt -gemäß Figur 3 so ist zu entnehmen, daß diese Wärmekanäle als zwei Seitenkanäle 56,56 als ein oberer Kanal 57 und ein hinterer Kanal 58 bezeichnet werden.

009810/0477

Ein Gasbrennerrohr 33 weist eine Größe und eine Bemessung auf, die zwischen 4500 kcal (18000 BTU) und 7500 kcal (30000 BTU) pro Stunde liegt, unter Zugrundelegung einer Standardg^asausströmdüse und einem Standardgasdruck. Je nach Wahl können ein oder zwei Brenner vorgesehen sein. Der Brenner wird an seinem vorderen Ende durch ein Winkelstück 60 gestützt und besitzt ein abgewinkelt angeordnetes Venturirohr 62, das durch eine öffnung 63 in der hinteren Wand des Heizraumes reicht und abwärts bis zum unteren Teil des Herdes gerichtet ist, wo eine Verbindung zu einer Gasleitung Sk hergestellt wird. Einem einstellbaren· Mischkopf des Venturiieohre's wird Primärluft bei annähernd Raumtemperatur zugeführt, um so die beste Leistung zu erreichen.

Es sind weder die notwendigen Betätigungsinstrumente, die Hauptgasleitungen und Steuerventile noch die Temperaturfühler und Steuersysteme aufgezeigt, da sie herkömmlicher Art sein können.

Im oberen Teil des Herdgehäuses 13 ist ein oberer Gasbrenner oder Grillbrenner 65 angeordnet, der während des normalen Grillvorganges, jedoch nicht während des Wärmereinigungspro- ψ zesses verwendet wird. Da die Backröhre 13 sowohl mit einem untere.n Backbrenner 33 als auch einem oberen Grillbrenner 35 in ähnlicher Weise wie ein elektrischer Herd versehen ist, steht im Falle eines schmalen Grillherdes eines Standardgasherdes unterhalb des Herdes Raum für ein ausziehbares Fach 67 zur Verfügung.

Der untere Gasbrenner in einem Standardbackherd weist eine Bemessung von etwa 5000 kcal pro Stunde (20000 BTU) auf, was einer elektrischen Leistung von 5850 W entspricht. Um die richtige Wärmereinigungstemperatur zu erreichen, die etwa zwischen 400° C (750° F) und 510° C (950° F) liegt, würde es notwendig sein, die Größe des Brenners auf etwa 7000 kcal (28ÖOO BTU) oder einem entsprechenden elektrischen Wert von etwa 8200 W anzuheben.QWöhwndj eines normalen Backvorganges¹

arbeitet der Brenner nur eine kurze Zeit lang, beispielsweise 10 bis 15 Minuten, auf voller Leistung. Während eines Wärmereinigungsvorganges würde die Aufheizperiode etwa 50 bis 60 Minuten dauern und der Herd wird bis zu drei Stunden oder länger, auf eine Reinigungstemperatur gehalten, was von der Lebensmittelverschmutzung abhängt» die sich an den Wänden des Herdgehäuses und der inneren Tür befindet. Die Wärmemenge, um den Herd auf eine maximale Reinigungstemperatur ein bis drei Stunden lang zu halten,beträgt etwa 75 % der Aufheizrate, oder etwa 5250 kcal pro Stunde (21000 BTU), was im Vergleich zur elektrischen Heizung etwa 6150 W ausmacht.

Gemäß der obigen Analyse erzeugt der Gasherd in der Küche angenähert viermal soviel Wärme wie ein elektrischer Herd, wenn die Wärmeausgangsleistung zwischen einem Gas- und einem elektrischen Herd während des Wärmereinigungsprozesses verglichen wird, unter der Annahme, daß die Wärme, die von dem Herdsystem während des Reinigungäprozesses absorbiert wird, sowohl für den Gas- als auch für den elektrischen Herd gleich ist, nämlich etwa 1450 kcal/Std. (58OO BTU). Der Grund hierfür liegt in der Wärmeübertragung in einem Gasherd. Ein Gasbrenner erzeugt sehr wenig Strahlungswärme, da die Flammen nur etwa 10 bis 15 % der Wärme des Brenners abstrahlen, während der Rest der Aufheizung durch Konvektionsströmung der Abgase erreicht werden. In einem Standardgasherd strömen große Mengen Abgase und heißer Luft durch den Herd. Der Wärmewert von 0,45 (1 Ib) Naturgas beträgt etwa 7500 kcal/Std. (3OOOO.BTU). Für eine ideale Verbrennung ist es notwendig, mindestens 15,3mäl soviel Luft als Gas vorzusehen. Jedoch ist ein Überschuß an Luft notwendig, um den Herd aufzuheizen und zwar bis zu 300 % Überschuß Luft, was bedeutet, daß für jedes kg Gas bis zu etwa 61,2 kg Luft (15,3x4) erforderlich ist, um eine vollständige Verbrennung zu erreichen, während die Menge an Kohlenmonoxid auf ein Minimum gehalten wird.

009810/0477

• 19A2965

Palls die Abgase die notwendige Temperatur von etwa 500° C (900° F) oberhalb der umgebenden Raumtemperatur besitzen wenn die Gase den Kontakt mit den Wänden des Herdgehäuses während des Reinigungsvorganges lösen und die Heizrate 0,45 kg (1 Pfund) des verbrannten Gases pro Stunde beträgt, dann kann die abgegebene Wärme wie folgt berechnet werden:

m = Gas in kg (Pfund)

>in = Luft in kg (Pfund) Cl

C = spezifische Wärme des Gases £ t s Temperaturdifferenz

Die abgegebene Wärme entspricht der Aufheizung einer Küche mit einem elektrischen Heizer von 4300 W. Zusätzlich zu dieser Wärmemenge treten die üblichen Wärmeverluste aus dem Herdkörper auf, die von der gleichen Größenordnung sind, wie die Wärmeverluste in einem elektrischen Herd und die von der maximalen Oberflächentemperatur des Herdes oder des Herdgehäuses abhängen.

* In einem elektrischen Herd ist die Menge der durch den Herd zirkulierenden Luft sehr gering und zwar in der Größenordnung von 1/13. Daher ist die von einem elektrischen Herd abgegebene Wärme weniger als 8 % der Wärme, die durch einen Gasherd während des Wärmereinigungsprozesses abgegeben wird. Es wurde berechnet, daß der Wirkungsgrad des Heizungssystems des selbstreinigenden Gasherdes sehr gering sein würde und zwar in der Größenordnung von weniger als 30 %. In. der folgenden Tabelle ist ein entsprechendes Beispiel ausgeführt:

009810/0477

ι
TABELLE

O '

jF* Wirkungsgrad vom System absor- Gesamtwärme Verbrannter Verbrannte Abgabe ' Wärmemenge

ZT % bierte Wärme wan- Eingang Brennstoff Luft kg/h (lb/h) in der Abgabe

_> rend der Reinigung kcal/h (BTU/h) kg/h (lb/h) kg/h (lb/h) kcal/h (BTU/h)

ο kcal/h (BTU/h)

28,3 1460 (5800) 5160 (20450) 0,453(1,0) 27,8(61,2) 28,25(62,2) 3600 (14300)

85,0 . 1460 (5800) 1730 (6850) 0,145(0,315) 8,8 (19,4) 89,4 (19,7) 265 (1050J

Die großen Wärmeverluste und der damit im Zusammenhang stehende geringe Wirkungsgrad eines Gasbrennersystems führte zu der im folgenden ausgeführten Verbesserung der Konstruktion, nämlich, zum Einbau eines Wärmetauschers 66, der z.B. im hinteren Teil des Herdkörpers zu sehen ist, durch den ein großer Teil der Wärme aus den Abgasen zurückgewonnen wird, bevor die Gase in die Atmosphäre der Küche abgegeben werden, wobei gleichzeitig ein Luftstrom aus dem umgebenden Raum vorgeheizt wird, · während dieser über den Wärmetauscher streift und bevor er zur Verbrennungskammer 3k als vorgewärmte Sekundärluft gelangt. Im folgenden wird zuerst die Konstruktion des Wärmetauschers 66 erläutert und dann die Ergebnisse, die mit ihm erreicht werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3 ist der Wärmetauscher 66 an dem hinteren Teil des Herdes dicht neben dem hinteren Heizkanal 58 angeordnet, der im wesentlichen vom oberen Teil bis zum Ende des Herdes reicht, ebenso wie von einer Seite zur anderen, wie deutlich der Figur 3 au entnehmen ist. Der Wärmetauscher 66 ist eine aus Teilen zusammengesetzte Konstruktion, die eine Wärmetauschfläche von etwa, i67 qdm (18 sqft) aufweist und die aus einer Reihe von nach hinten gerichteter Kanalelemente 68 aufgebaut ist_s die vom oberen zum unteren Teil des Herdes reichen und die an ihren hinteren Kanten mit nach außen sich erstreckenden Winkelflanschelementen 69 versehen sind.

Wenn daher die Kanäle Seite an Seite angeordnet sind, stoßen diese Flansche Rücken an Rücken gegeneinander, als Abstandstücke, und sind fest verschweißt, wodurch sich eine tiefgewellte Wärmetauscherfläche 72 ergibt. An der Vorderseite der Wärmetauscherfläche 72 steigen die Abgase auf und an der/Rückseite der Wärmetauseherfläche 72 strömt die umgebende Raumluft in Gegenstromrichtung zu den Abgasen, wegen der Wärme, die sich in der Verbrennungskammer 3k entwickelt. Die gewellte Wärmetauscherfläche 72 ist an der Vorderseite durch eine große Metallblechverkleidung Ik geschlossen und an der Rückseite

00981 0/£K77

durch eine große Metallblechverkleidung 76, so daß hierdurch * viele Abgaskanäle 78 und viele untereinander verbundene Luftkanäle 80 entstehen, die diese durchsetzen.

Es ist wichtig, die Wärme in dem Herd zu halten, so daß die Wärmeverluste aus dem Herdkörper zur Küche minimal sind, um Brennstoff zu sparen und um eine sichere Betriebstemperatur an der äußeren Wand des Herdes aufrechtzuerhalten. Eine schwere Schicht 107 aus thermisch isolierendem Material, wie beispielsweise Glasfaser o.a., ist unter der unteren Wand des Heizraumes 99 untergebracht und erstreckt sich bis zum hinteren Teil des Herdes hinter dem Wärmetauscher 66 über der oberen Wand 53 des Heizraumes ebenso wie an den zwei Seiten 51 des Heizraumes, wie aus Figur 3 am besten zu ersehen ist. Da die Blasfaserbettung sich nicht selbst trägt, stützen Metallbleche oder Isolierungsschutzbleche 109 die Glasfaser, ausgenommen an dem, hinteren Teil des Herdes, wo dies nicht notwendig ist, da der Herdkörper eine Rückenwand 110 besitzt und diese zur Stütze der Glasfaser dient. Entlang beiden Seiten des Herdes außerhalb der Glasfaserisolierung 107 sind Kühlwandkanäle 92 angebracht, die einen natürlichen Zug besitzen, um die äußere Oberfläche der Seiten des Herdkörpers auf eine Temperatur unterhalb von 136⁰ C (19^° F) zu halten. Alternativ kann ein nicht dargestellter Ventilator eingebaut werden,um einen Zwangsumlauf an Kühlluft zu erreichen.

Wie aus Figur 2 zu ersehen ist, geht die Konvektionsströmung der Abgase von dem Brennerrohr 33 in der Verbrennungskammer 3** aus, steigt zu den gegenüberliegenden Seiten der Heizungskanäle 56 auf und wird durch ein abgewinkeltes Prallblech oder ein Teil 82 mehr zum vorderen Teil des Herdes gerichtet, welches an der Außenseite der Seitenwand 2k des Herdgehäuses befestigt ist ■ma im wesentlichen von der unteren Hinterkante zu einem Punkt iVihrt, der geringfügig zur oberen Frontecke nach hinten gerich-^%et ist. Auf diese Weise werden die heißen Abgase zum vorderen . ii des Herdgehäuses gelenkt, bis sie das Vorderteil des obe-

- Heizungskanals 57 erreichen, von wo aus sie zum hinteren : ·... tea Herdes und über die Außenseite der swei hinteren

0 09 810/0477

-11»-

Eckeri de3 Herdgehäuses strömen und sodann zum hinteren Heizkanal 58 abwärts gelangen und abwärts zum Seitenkanal 56 hinter dem Teil 82, bis sie sich entlang der hinteren Kante des unteren Teils des Herdes sammeln. Eine Abga3Öffnung 8¹I, wie in Figur 2 dargestellt, ist im unteren Teil des Wärmetauschers 66 angebracht und zwar für jede Abgasreihe 78, so daß die Abgase über die Reihen 78 verteilt werden. Dann steigt das Gas schnell aufwärts zum oberen Teil des Wärmetauschers, wo es durch öffnungen 85 in ein Sammelrohr 86 gelangt, das mit dem unteren ^ Teil der Spritzabdeckung 17 und einer Auslaßöffnung 88 verbunden ist. Das Sammelrohr 86 ist auf der Rückseite des Herdes offen und zwar durch Luftschlitze 87, so daß Raumluft eintreten und sich mit den Abgasen vermischen kann, bevor die Abgase die Ablaßöffnung 88 verlassen, um mit einer Temperatur zwischen 150° C (300° F) und 288° C (550° F) in die Küchenatmosphäre zu gelangen.

Im folgenden wird der Strömungsverlauf der Raumluft betrachtet, die durch den Wärmetauscher 66 abwärts strömt, in dem sie genug Wärme aufnimmt, um eine Lufttemperatur zwischen 150° C (300° F) und 427° C (800° F), wie aus Figur 4 zu entnehmen ist, zu erreichen, welche später der Verbrennungskammer 3^ " zugeführt wird und die als eine vorgewärmte Sekundärluft für den Gasverbrennungsprozeß dient. Im hinteren Teil des Herdes in der Figur 3 ist ein Sammelrohr oder eine Leitung 90 gezeigt, die sich von einer Seite zur anderen des Herdes erstreckt und die an jedem Ende 91 zu den Kühlwandkanälen92,92 offen ist, die in den gegenüberliegenden Seitenwänden des Herdes vorhanden sind. Jeder Kühlwandkanal 92 ist am unteren Teil des Herdes offen,um Raumluft frei durch natürlichen Zug aufzunehmen. Somit gelangt die Raumluft auch in das Sammelrohr 90. Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, ist dieses Sammelrohr am oberen Teil des Wärmetauschers 66 entlang der Rückseite desselben an-" geordnet. Dieses Sammelrohr 90 ist mit einer Reihe von öffnungen 93 versehen, die mit den Luftkanälen 80 in dem Wärmetauscher ausgefluchtet sind, so daß die Raumluft über die Rewellten Wärmetauscherflächen 72 zur gleichen Zeit in der die - - *

0 0 9 8 10/0477 · BAD ORIGINAL

Abgase in den Kanälen 78 nach oben strömen, nach unten gezogen werden kann.

Am unteren Teil des Wärmetauschers entlang dessen Rückseite ist ein zweites, jedoch größeres Sammelrohr 9k vorgesehen, das eine Reihe von öffnungen 95 besitzt, die mit den Luftka- · nälen 80 ebenso ausgefluchtet sind, um die jetzt erwärmte Luft im Sammelrohr 9^ aufnehmen zu können. Dieses Sammelrohr 9^ besitzt eine ausgedehnte Höhe und Ausgangsöffnungen 96» die in eine kleine Abteilung 97 führen, welche unterhalb der unteren Wand 49 des Heizraumes und damit unterhalb der Verbrennungskammer;angeordnet ist. Diese erwärmte Luft wird der Verbrennungskammer 3^ zugeführt, so daß daher eine Reihe ausgedehnter Schlitze 98 in der unteren Wand kS der Heizkammer angeordnet sind, welche zueinander in einer Reihe und unterhalb des Brenners 33 liegen, wie aus der Figur 3 zu entnehmen ist. Die Verwendung vorgewärmter Sekundärluft für den Verbrennungsprozeß reduziert die Gasmengen, die während des Wärmezyklus des Gasherdes 13 besonders während des Hochtemperaturwärmereinigungszyklus, aber auch während des normalen Kochvorganges, verwendet wird.

Die meisten der heißen Abgase aus der Verbrennungskammer 3^ -strömen um die Außenseite des Herdgehäuses 20, jedoch ein kleiner Anteil des Gases wird durch die Backröhre gelassen. Wie vorher erwähnt, besitzt die untere Wand 23 des Herdgehäuses eine Reihe rechteckiger öffnungen 30, die durch eine abnehmbare Abdeckplatte 31 abgedeckt werden können. Die Vorderkante der Verkleidung 31 ist mit einer Reihe Längsschlitzen 101 versehen, wie am besten der Figur 3 zu entnehmen ist. Diese Anordnung dient dazu, sicherzustellen, daß die Temperatur der inneren Oberfläche der Herdtür, die sich innerhalb der öffnung des Herdgehäuses befindet, im wesentlichen die gleiche Betriebstemperatur ist, wie die der Wände des Herdgehäuses, damit nahezu gleiche Wandsäuberungseigenschaften erzielt werden, Bei vielen selbstreinigenden Herden besteht ein Problemkreis in dem Mangel, die untere Kante der Tür und die vordere

0098 10/047 7

Ecke der Grundwand des Herdgehäuses richtig zu säubern. Dies kommt jedoch bei der Konstruktion gemäß der Erfindung nicht vor, da dem Vorderen Teil des Herdes mehr Wärme zugeführt wird.

In der oberen Wand 26 des Herdgehäuses ist eine Herdauslaßöffnung 103 vorgesehen, die mit einer katalytischen Oxidationsvorrichtung 105 versehen ist, welche aus einem Block gewellter Keramik besteht, die von der Corning-Glass-Company unter dem Handelsnamen "Cercor" vertrieben wird. Dieser Block besitzt viele langgestreckte öffnungen und die Keramikoberfläche ist mit einer dünnen Schicht eines katalytischen Materials, wie beispielsweise Platin o.a., bedeckt* Wenn daher der mit öffnungen versehene Keramikblock durch die Abgase, die durch die Backröhre oder über den oberen Teil des Blockes in dem oberer|Heizungskanal 57 strömen, erhitzt wird, werden Rauchgerüche, Dämpfe und irgendwelche anderen unangenehmen Gase weiter abgebaut. Diese unerwünschten Produkte in den Herdabgasen unterliegen einer exotermen Reaktion in der Oxidationsvorrichtung, sa daß die Vorrichtung selbstaufheizend und die Reaktion selbstaufrechterhaltend arbeitet. Darüber hinaus dient der geringere Strom der Abgase, der durch die Backröhre strömt, dazu, den notwendigen Sauerstoff für den sekundären Abbau in der Oxidationseinheit 105 der primären Abbauprodukte zu liefern, die durch die Pyrolyse erzeugt werden,.

Figur 4 zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Beschaffenheit einer Wärmeaustauscheroberfläche 72 in Bezug auf Veränderungen der Raumlufttemperatur und der Abgase in Abhängigkeit von der Zeit, in der beide in den Wärmetauscher gelangen> bis zu der Zeit, in der beide ihn verlassen. Die Figur illustriert sehr gut die relativen Veränderungen, die sowohl in den Abgasen als auch in der Raumluft vor sieh gehen, aufgrund dg» Vorliegens des Wärmetauschers in diesem System. Besonders muß bemerkt werden, daß die Raumluft auf eine Temperatur der Abgastemperatur vorgewärmt werden kann.

009810/0477

. Wie der Fachmann erkennen kann, ist es nicht· kritisch, daß der Wärmetauscher 66 im hinteren Teil des Herdes untergebracht "ist. Die Figuren 6 bis 8 dienen dazu, eine andere Abv/andlung •der vorliegenden Erfindung aufzuzeigen, wobei der Wärmetauscher in zwei Teile 112,112 aufgeteilt ist und jedes Teil in einer der gegenüberliegenden Seitenwände des Herdkörpers befestigt ist. Die Beschaffenheit der Wärmeaustauscheroberfläche ist im wesentlichen die gleiche wie vorher, wo in der bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung der Wärmetauscher in einer vertikalen Lage angeordnet ist und die Abgase von unten nach oben aufsteigen, während die Raumluft von oben nach unten strömt. In beiden bevorzugten Ausfuhrungsformen gemäß Figur 1 bis 3 und den Abwandlungen gemäß Figur 6 bis 8 haben gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen. Der Strömungsverlauf der Abgase über das Herdgehäuse 20 ist für beide Modi-

• *■

fikationen der gleiche. Jeder Wärmetauscher 112 besitzt an seinem unteren Teil ein Sammelrohr 114 entlang der inneren Oberfläche des Wärmetauschers, wie aus den Figuren 6 und 8 zu entnehmen ist. Jedes Sammelrohr 114 besitzt eine Abgaseinlaßöffnung 115, die an der hinteren unteren Ecke des Herdgehäuses angeordnet ist, um die Kanäle 117 nach Figur 8 über die Einlaßöffnungen 118 mit Abgasen zu beliefern. Ein zweites Sammelrohr 120 verbindet die oberen Teile der Abgaskanäle und läßt die Abgase durch geeignete Schächte 122 durch die Spritzabdeckung 17 zur Küchenatmosphäre entweichen.

Wie aus Figur (5 und 7 zu entnehmen ist, gelangt die Raumluft am oberen Teil eines jeden Wärmetauschers 112 durch ein Sammelrohr 124, das bei 130 zu den Luftkanälen 92 an der Vorderseite des Herdes geöffnet ist und weist Öffnungen 125 auf, die mit den Luftkanälen 127 entsprechend ausgerichtet sind. Diese öffnungen 130 an der Vorderseite dienen dazu, Kühlluft zu den Seiten des Herdes anzusaugen,um die äuÄere Oberfläche des Herdes zu kühlen, bevor die Luft in das Sammelrohr 124 des Wärmetauschers gelangt. Jeder Luftkanal127 ist an seinem unteren Ende offen, das zu einer Kammer 97 neben der unteren Wand 49 der Wärmekammer führt, um der Verbrennungskammer vorge-

^009810/0477

wärmte Sekundärluft zuführen zu können. Bemerkt werden muß noch, daß die Kühlkanäle in beiden Wärmetauschern nach Figur und 6 sich an der Außenseite befinden und daß die heißen Kanäle an der Innenseite in Richtung des Herdes angeordnet sind.

009810/0477

Claims (1)

1. Ansprüche

   1. Verfahren zur Aufheizung der Wände eines Küchenherdes zur Wärmereinigung von Verschmutzungen der inneren Wandoberflächen des Herdgehäuses, dadufrch gekennzeichnet, daß durch einen Gasbrenner (33)> der in einem Heizungsraum (hj) unter einer Grundplatte (23) des Herdgehäuses angeordnet ist, Abgase erzeugt werden, die aufwärts um die gegenüberliegenden Seiten (56) und über den oberen Teil des Herdgehäuses und dann am hinteren Teil (58) des Herdgehäuses abwärts geführt.werden, wobei die Abgase über eine Wärmetauscheroberfläche (66) strömen und dann die Abgase an die Atmosphäre abgegeben werden, während gleichzeitig relativ kalte Luft aus der Umgebung über die Wärmeaustauscherflache strömt, so daß die Wärme von den Abgasen verwendet wird, um die Luft aufzuheizen, die dann als vorgewärmte Sekundärluft dem Gasbrenner (33) zugeführt wird, wobei die von den Abgasen zurückgewonnene Wärme die Austrittstemperatur der Abgase erniedrigt, wodurch der Wirkungsgrad der Verbrennung des Gasbrenners erhöht wird, derart, daß der Brennstoffverbrauch und damit die Menge der abgegebenen Gase und die Gesamtwärme in den Abgasen verringert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleiner Teil der Abgase aus dem Gasbrenner in die Backröhre neben der Zugangstür geleitet wird, um sowohl eine gleichförmige Temperaturverteilung an den Wänden der Herdbackröhre als auch eine Konvektionsluftströmung zu erhalten, wodurch die angesammelten Lebensmittelverschmutzungen mit der Erzeugung entsprechender gasförmiger Abbauprodukte abgebaut werden,wobei diese dann aus dem Herd in die Abgase geführt werden, bevor diese über die Wärmetauscherflächen (66) strömen.

   009810/0477

   JSy'Selbstreinigender Gasherd, dadurch gekennzeichnet, daß ein Herdkörper ein kistenähnliches Herdgehäuse und eine vordere Zugangstür trägt, die eine Herdbackröhre bilden, daß ein Heizungsraum (^7) unterhalb der unteren Wand (23) des Herdgehäuses angeordnet ist, daß sich in dem Heizraum f$3*-> ein Gasbrenner befindet, der Kanäle aufheizt, die sich an den gegenüberliegenden Seitenwänden aufwärts erstrecken und über die obere Wand zurückführen fan der hinteren Wand des Her%ehäuses abwärts gehen und die mit dem Heizungsraum verbunden sind, so daß Konvektionsströme der Abgase aus dem Brenner durch die Kanäle strömen können, viodurch die Wände, die die Herdbackröhre bilden, aufgeheizt werden, daß sich ein vertikal angeordneter stationärer Wärmetauscher (66) neben mindestens einem der Heizungskanäle befindet, daß ein Abgaseinlaß (8*1) am unteren Teil und ein Abgasauslaß (85) am oberen Teil des Wärmetauschers vorhanden ist, daß ein Einlaß für die umgebende Luft am oberen Teil und ein Luftauslaß (95) am unteren Teil des Wärmetauschers vorhanden ist, wobei der Luftauslaß dem Heizungsraum erwärmte Luft als vorgewärmte Sekundärluft für den Brenner zuführt, wobei die Abgase, die durch den-Wärmetauscher strömen, einen großen Teil ihrer Wärme an die Luft abgeben.

   " 4. Selbstreinigender Gasherd nach Anspruch 3, dadurch g e k 'e η η ζ e i ohne t, daß das untere.Teil des Herdgehäuses begrenzte öffnungen (98) besitzt, die in den Heiaungsraum führen, wobei ein kleiner Teil der Abgase in die Herdbackröhre gelangt, daß eine Abgasöffnung (103)im oberen Teil des Herdgehäuses vorhanden ist, daß eine Oxidationsvorrichtung (105) in der Abgasöffnung angeordnet ist, die sowohl durch die Abgase in den Heizungskanälen als auch durch die Herdabgase,· die dadurch strömen, zum Abbau der Herdabgase des Rauches, der lerüche, der Dämpfe und des Kohlenmonoxids erwärmt -^; werden, wobei die Oxidationsvorrichtung (105) die Gase in die Heizungskanäle führt.

   009810/0477 '

   5. Selbstreinigender Gasherd nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasbrenner (33) derartig ausgebildet ist, daß er mit einer Brennstoffgasquelle verbunden werden kann und daß Mittel zur Zuführung von Raumluft vorhanden sind, die dem Brenner als Primärluft zugeführt wird.

   009810/0477

   Leerseite