DE19813787A1 - Backofen mit Backofenmuffel - Google Patents
Backofen mit BackofenmuffelInfo
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Abstract
Bekannt ist ein Backofen mit einer frontseitig durch eine Tür verschließbaren metallischen Backofenmuffel, deren Muffelwände Heizelemente zum Beheizen des Garraumes auf über etwa 180 DEG C bzw. des darin angeordneten Gargutes zugeordnet sind, mit einer die Muffelwände zumindest an der Innenseite bedeckenden Schutzschicht. Um die Gebrauchseigenschaften der Backofenmuffel zu verbessern, ist erfindungsgemäß die Stärke der Schutzschicht geringer als etwa 30 mum.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Backofen mit einer frontseitig durch eine Tür ver
schließbaren metallischen Backofenmuffel, deren Muffelwände Heizelemente zum Behei
zen des Garraumes auf über etwa 180°C bzw. des darin angeordneten Gargutes zuge
ordnet sind, mit einer die Muffelwände zumindest an der Innenseite bedeckenden Schutz
schicht.
Ein derartiger Backofen ist allgemein bekannt, wobei die Backofenmuffel mit einer Email
schicht versehen ist. Die Emailbeschichtung dient zum einen als Antikorrosionsschicht
und zum anderen als Antioxidationsschicht. Weiterhin wird durch die Emailschicht die
Reinigbarkeit der Backofenmuffel verbessert und die Oberflächenhärte vergrößert. Zuletzt
wird durch das Email die Optik der Backofenmuffel bestimmt. Diese Funktionen werden
durch das Email bei Schichtstärken von typisch 100 bis 200 µm realisiert. Nachteilig an
derartigen Schutzschichten aus Email sind insbesondere deren Sprödigkeit und die durch
die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Email und Muffelmaterial entstehen
den Zug- und Druckspannungen, die zu Bauteilverformungen, Rissen oder Abplatzern
des Emails führen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, bei einem Backofen nach dem Ober
begriff des Patentanspruches 1 die Gebrauchseigenschaften der Backofenmuffel zu ver
bessern.
Erfindungsgemäß ist dies bei einem Backofen nach dem Oberbegriff des Patentanspru
ches 1 dadurch erreicht, daß die Stärke der Schutzschicht geringer als etwa 30 µm, ins
besondere geringer als 20 µm und bevorzugter Weise zwischen etwa 5 und 10 µm ist.
Infolge der geringen Schichtstärke treten in der Muffelwand nur geringe Spannungen auf.
Weiterhin ist eine sehr gute Wärmeleitung von den Heizelementen bzw. der Muffelwand
zum Muffelinneren sichergestellt und ist eine geringe Rißanfälligkeit der Schutzschicht
bzw. eine geringe Wahrscheinlichkeit von Abplatzern realisiert. Diese dünne Schutz
schicht stellt einen ausreichenden Korrosions- und Oxidationsschutz sowie einen harten
Oberflächenschutz für das Metall dar.
Derartig dünne Schutzschichten können verfahrenstechnisch einfach bevorzugterweise in
Sol-Gel-Technik realisiert sein. Dabei ist die Sol-Gel-Schicht beispielsweise in einem ein
fachen Tauchverfahren auf die Muffelwände aufbringbar. Insbesondere sind bei der Sol-
Gel-Technik die im Vergleich zur Emailierungstechnik niedrigen Einbrenntemperaturen
von etwa 450 bis 500°C günstig. Auch sind die aufgebrachten Sol-Gel-Schichten für die
bei Garvorgängen typischen Temperaturen geeignet. Bevorzugter Weise besitzt die
Hartschicht eine Stärke von 5 bis 10 µm.
Um die Gebrauchseigenschaften der Backofenmuffel weiter zu verbessern, ist auf der
Sol-Gel-Hartschicht eine Sol-Gel-Funktionalschicht vorgesehen. Dadurch können ver
schiedene Bereiche der Muffelwände mit besonderen Eigenschaften ausgestattet werden.
Diese Eigenschaften können beispielsweise sein, eine besonders einfache Reinigbarkeit,
ein besonderes Gleitverhalten oder katalytische Eigenschaften. Vorteilhafterweise ist die
Funktionalschicht als etwa 10 µm, insbesondere etwa 2 bis 3 µm starke Schicht realisiert.
Aufgrund der Sol-Gel-Technik verfügen die aufgebrachten Schichten trotz ihrer geringen
Dicke sowohl aufeinander als auch auf dem Metall über eine große Stabilität und ein
großes Anhaftvermögen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzschicht transparent und dient
die Innenseite der Muffelwand als Reflektor. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn
mit Hilfe von Wärmestrahlung im Infrarotbereich oder im sichtbaren Licht-Bereich gegart
wird. Derartige Transparentschichten sind als Sol-Gel-Schichten problemlos darstellbar.
Falls die Backofenmuffel aus Aluminium besteht, kann die Schutzschicht als anodisierte,
insbesondere hartanodisierte Aluminiumoxidschicht realisiert sein. Diese Oxidschicht
zeichnet sich insbesondere durch ihre ausgezeichnete Härte und Glätte aus.
Ein besonders guter Wärmeübergang vom Heizelement zur Muffelwand bzw. zum Gar
raum und eine diesbezüglich hervorragende Wärmeverteilung ist dadurch erreichbar, daß
die Muffelwand eine isolierende Schutzschicht im µm-Bereich aufweist, auf der das Heiz
element mittels Dickschichttechnik direkt aufgebracht ist. Gegebenenfalls kann das Heiz
element auch mit aufwendigeren Beschichtungsverfahren, beispielsweise der Dünn
schichttechnik, realisiert sein.
Aufgrund der dünnen Schutzschichten treten beim Aufheizen der Backofenmuffel trotz
der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Schutzschicht und der Muf
felwand lediglich geringe Spannungen in der Backofenmuffel auf. Deshalb kann die Stär
ke der Muffelwand auch auf beispielsweise etwa 0,4 mm verringert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Backofenmuffel durch einen Stabilisie
rungsrahmen von außen abgestützt. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Dicke
der Muffelwand nur etwa 0,3 bis 0,5 mm beträgt. Durch diese nahezu Halbierung der
Wandstärke der Backofenmuffel im Vergleich zum bisher bekannten Stand der Technik
werden die Aufheizzeiten und die Wärmeverteilung weiterhin deutlich verbessert. Zudem
kann durch die geringe Materialstärke Material eingespart werden. Außerdem wird das
Gewicht der Backofenmuffel deutlich reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stabilisierungsrahmen im wesentli
chen durch eine Backofenisolation gebildet. Diese muß zum einen ausreichend nachgie
big sein, um die räumliche Vergrößerung der Backofenmuffel beim Aufheizen mitmachen
zu können, und zum anderen steif genug sein, um die dünnwandige Backofenmuffel aus
reichend stabilisieren zu können.
Es zeigen:
Fig. 1 bis
Fig. 4 in perspektivischen Ansichten von vorne die Backofenmuffel nach
verschiedenen Verfahrensschrillen zu deren Herstellung.
Fig. 1 zeigt eine quaderförmige Backofenmuffel 1 aus Edelstahl mit fünf Muffelwänden
3. Dies sind die beiden Seitenwände, eine Boden- und eine Deckwand sowie eine
Rückwand. Die Beschickungsöffnung der Backofenmuffel 1 umzieht ein Muffelflansch
5. Die Backofenmuffel 1 ist einstückig in einem Hydroumformverfahren hergestellt. Bei
diesem Tiefziehverfahren weist die Backofenmuffel im Unterschied zu herkömmlichen
mechanisch tiefgezogenen Teilen Mängel, wie ungleichmäßige und große Wand
dickenveränderungen, sichtbare Ziehspuren und einen Ziehwulst, sowie verminderte
Oberflächenqualität und verminderte Formgenauigkeit nicht auf. Mit Hilfe der Sol-Gel-
Technologie werden in einem Tauch- oder Spritzverfahren eine Muffelinnenseite 7 und
eine Muffelaußenseite 9 mit einer Sol-Gel-Schicht 11 beschichtet (Fig. 2). Dabei wird
aus einer Lösung (Sol) durch kontrollierte Kondensationsmethoden ein kolloides
System im Mikrometer-Maßstab (Gel) erzeugt. Dieses Gel wird durch Trocknen infolge
Lösungsmittelentzug verdichtet und anschließend in geeigneter Weise ausgehärtet
bzw. bei einer Temperatur von etwa 450 bis 500°C eingebrannt. Während dieses Pro
zesses wird die Sol-Gel-Schicht über chemische Verbindungen mit dem Untergrund
besonders fest verbunden. Die dabei entstehende Sol-Gel-Schicht ist etwa 10 µm dick
und bildet auf der Muffelwand 3 aus Edelstahl beidseitig eine harte Oberfläche mit
elektrischen Isolationseigenschaften. Weiterhin bildet sie einen Anlauf- und Oxidations
schutz für das Edelstahl. Auf die Sol-Gel-Hartschicht sind in zumindest einem weiteren
Prozeßschritt in Sol-Gel-Technik Funktionalschichten auf verschiedene Bereiche der
Muffelinnenseite 7 aufgebracht. Abhängig vom Ort in der Backofenmuffel 1 sind durch
die Sol-Gel-Funktionalschichten insbesondere Antihaft-, Gleit- und Katalyseeigen
schaften bereitgestellt. Die Sol-Gel-Funktionalschichten haben dabei eine Dicke von
etwa 3 µm. Die aus den beiden Sol-Gel-Schichten 11 gebildete Schutzschicht ist derart
transparent, daß die zur Zubereitung von Speisen relevante Wärmestrahlung im Infra
rot- bzw. im sichtbaren Licht-Bereich die Schutzschicht durchdringen kann und von der
Edelstahloberfläche ins Muffelinnere optimal reflektiert werden kann (Fig. 2). Bei Be
darf ist auch eine transparente oder deckende Einfärbung der Schichten möglich.
Auf die Sol-Gel-Hartschicht sind in einem nachfolgenden Verfahrensschritt auf der
Muffelaußenseite 9 mäanderförmige Heizleiter 13 in Dickschichttechnik aufgetragen
(Fig. 3). Aufgrund der besonders dünnen Isolationsschicht zwischen dem Heizleiter 13
und der Muffelwand 3 ist ein besonders günstiger und gleichmäßiger Wärmeübergang
möglich. Die Heizleiter 13 können über Leiteranschlüsse 15 mit elektrischer Spannung
versorgt werden.
Gemäß Fig. 4 ist die Backofenmuffel 1 schließlich in eine Muffelisolation 17 aus faser
freiem Isolationsmaterial, z. B. Perlite, eingebettet. Durch den Isolationsmantel ist die
Backofenmuffel 1, deren Wandstärke lediglich 0,4 mm beträgt, stabilisiert. Weiterhin ist
die Isolationsschale 17 ausreichend nachgiebig gestaltet, um bei der thermischen Aus
dehnung der Backofenmuffel 1 beim Aufheizen während eines Backvorgangs nicht zu
reißen.
Claims (10)
1. Backofen mit einer frontseitig durch eine Tür verschließbaren metallischen
Backofenmuffel, deren Muffelwände Heizelemente zum Beheizen des Gar
raumes auf über etwa 180°C bzw. des darin angeordneten Gargutes zuge
ordnet sind, mit einer die Muffelwände zumindest an der Innenseite bedek
kenden Schutzschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stärke der Schutzschicht (11) geringer als etwa 30 um ist.
2. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht
als Sol-Gel-Hartschicht (11) realisiert ist.
3. Backofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der
Sol-Gel-Hartschicht eine Sol-Gel-Funktionalschicht vorgesehen ist.
4. Backofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche
Flächenbereiche der Muffelwände (3) unterschiedliche Funktionalschichten
aufweisen.
5. Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schutzschicht transparent ist, und daß die Innenseite der
Muffelwand als Reflektor dient.
6. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backofen
muffel aus Aluminium besteht, und daß die Schutzschicht als anodisierte
Aluminiumoxidschicht realisiert ist.
7. Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Muffelwand zumindest zum Teil eine isolierende Schutz
schicht aufweist, auf der das Heizelement (13) mittels Dickschichttechnik
aufgebracht ist.
8. Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Stabilisierungsrahmen die Backofenmuffel (1) von außen
stützt, und daß der Stabilisierungsrahmen im wesentlichen durch eine Back
ofenmuffelisolation (17) gebildet ist.
9. Backofen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Dicke der Muffelwand (3) etwa 0,3 bis 0,5 mm beträgt.
10. Backofenmuffel nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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