DE202009006424U1

DE202009006424U1 - Dampferzeuger für Backeinrichtungen

Info

Publication number: DE202009006424U1
Application number: DE202009006424U
Authority: DE
Original assignee: WALTER SCHMIDT BACKTECHNOLOGIE; Walter Schmidt Backtechnologie & Co KG GmbH
Current assignee: Fritsch GmbH
Priority date: 2009-05-05
Filing date: 2009-05-05
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: DE102010010286A1

Abstract

Dampferzeuger für Backeinrichtungen oder dergleichen, mit einem Wärmespeicher (1), der einen Trägerrahmen (2) zur Aufnahme von Wärmespeicherelementen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das die Wärmespeicherelemente als dickwandige Hohlrohre (3) ausgebildet und ein- oder mehrreihig übereinander und parallel zueinander zwischen mindestens zwei Streben (4) des Trägerrahmens (2) verlaufend angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betriff einen Dampferzeuger für Backeinrichtungen, insbesondere für Backöfen oder andere Herde für diese Zwecke.
Derartige gattungsgemäße Dampferzeuger, auch als Schwadenverdampfer bekannt, werden vorzugsweise in der Lebensmittelindustrie zur Erzeugung von Dampf für eine feuchte Behandlungsatmosphäre verwendet. Es ist hinlänglich bekannt, Feuchtigkeit in Form von Dampf in die Backatmosphäre einer Backeinrichtung zuzumischen um bessere und in ihrer Konsistenz und Oberfläche ansprechendere Backwaren erzeugen zu können. Der Dampf kondensiert auf der Oberfläche der Rohbackwaren, verschließt deren Oberflächenporen und trägt so wesentlich zu einer besseren Elastizität und ansprechenden Oberflächenkruste der Backwaren bei.
Zur Erzeugung dieser gewünschten, mit Wasserdampf angereicherten Backatmosphäre sind verschiedene Methoden bekannt. Häufig werden zur Dampferzeugung beispielsweise elektrische Heizelemente oder Brenner verwendet, welche in verschiedenen Ausführungen bekannte Verdampfereinrichtungen beheizen. Das aus Vorratsbehältern oder Wasserleitungen entnommene Wasser wird meist mittels Wasserzerstäubern auf diese erwärmten Verdampfereinrichtung gesprüht und verdampft. Der erzeugte Dampf wird dann über einen Lüfter oder Ventilator in den Back- oder Garraum verbracht. Eine derartiger Dampferzeuger, auch Beschwadungseinrichtung genannt, ist etwa aus der DE 1034714 C3 bekannt, welche eine um ein Lüfterrad angeordnete ringförmige Heizspirale aufweist, die mit Wasser besprüht wird.
Eine weitere Ausführungsform eines Dampferzeugers ist für einen Etagenbackofen aus der DE 10 2005 044 924 A1 bekannt. Hier werden für jede Etage separat steuerbare Verdampfer vorgesehen, deren Leistung durch die Erfassung der Backraumtemperatur steuerbar ist. Als Verdampfer sind dickwandige Siederohre vorgesehen, in deren Hohlraum jeweils ein elektrischer Heizstab angeordnet ist. Mittels einer Wassersprühvorrichtung wird Wasser auf die Oberfläche der Siederohre gesprüht, dass dann in den Backraum verdampft und den gewünschten Feuchtigkeitslevel einstellt.
Insbesondere zur Erzielung eines höheren Wirkungsgrades der verwendeten Heizeinrichtung in größeren Back- oder Gareinrichtungen, werden meist zusätzliche Wärmespeicher in deren Heißluftumläufe eingebracht. Diese speichern die Wärme der von der Heizeinrichtung erzeugten Heißgase die an ihnen vorüberströmen und zur Beheizung der Backkammer verwendet werden. Weiterhin sollen auch die durch nicht genutzte heiße Abluft entstehenden Wärmeverluste begrenzt werden. Diese in den Wärmespeicherkörpern zwischengespeicherte Wärme wird für den Verdampfungsprozess nutzbar gemacht.
Derartige, hier näher zu betrachtende Dampferzeuger mit Wärmespeicher sind in der Regel innerhalb der Backkammern oder an einem von der Backkammer abgetrennten Seitenwandteil angeordnet. Die verwendeten Heizeinrichtungen zur Beheizung des Backraums können dabei alle bekannte Beheizungsarten umfassen, wobei die Heißluft mittels Lüfter in Umlauf gehalten wird und neben der Backkammer auch die Wärmespeicherelemente aufheizt. Bei dieser weit verbreiteten Methode, werden die mittels der von einer Heizeinrichtung erzeugten Heißluft erwärmten und mit einer hohen Wärmekapazität ausgestatteten Wärmespeicherelement mit Wasser besprüht, welches dann je nach Temperatur der Speicherelemente mit unterschiedlicher Intensität verdampft und die Backatmosphäre gemäß gewählter Einstellung mit Feuchtigkeit anreichert.
Ein derartiger Dampferzeuger ist aus der DE 2847963 C2 bekannt. Der hier offenbarte Konvektionsofen verwendet einen mit Heißluft durchströmten „Wärmeakkumulator”, der eine Vielzahl von Stahlkugeln als Wärmespeicherelemente aufweist. Auf diese erhitzten Stahlkugeln (Blöcke) wird das Wasser zur Dampferzeugung aufgesprüht und der erzeugte Dampf mittels eines Lüfters in den benachbarten Ofenraum geleitet und verteilt.
Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE 10 2005 058 592 B4 bekannt. Die hierbei verwendeten Wärmespeicherkörper bestehen aus einer Vielzahl kleiner metallischer Elemente, die beweglich miteinander verbunden sind. Auch dieser kettenartige Wärmespeicher kann für verschiedene Heizvorrichtungen zur Anwendung kommen. So wird die Wärmenergie vorliegend mittels Heizwendeln oder Heizschlangen erzeugt, welche die Kettenglieder umgeben. Aber auch die bei einer Verbrennung entstehenden Heißgase sollten ihre Wärmeenergie auf Wärmespeicherelemente übertragen können. Der durch das Aufsprühen von Wasser beginnende Verdampfungsprozess soll sich erweiternd von den oberen Kettengliedern, insbesondere nach deren Abkühlung, auf die unteren Kettenbereiche ausdehnen. Der erzeugte Dampf wird über einen Dampfkanal und eine Vielzahl von Öffnungen in die Backkammer geleitet. Von besonderen Vorteil soll hierbei die leichte Auswechselbarkeit der Speicherkette in der Verdampfungskammer sein. Allerdings ist bei dieser vorgeschlagenen Lösung davon auszugehen, dass sich der Verdampfungsprozess durch den in der Kette herrschenden Temperaturgradienten recht ungleichmäßig und schwer steuerbar gestaltet. Neben den schon beschriebenen Wärmespeicherelementen sind aus Literatur und Praxis weitere Formen und Materialien bekannt. Besonders die als Baustahlvollstangen ausgebildeten Wärmespeicherelement können eine ungünstige Temperaturverteilung aufweisen und lassen sich bei schneller wechselnden Verdampfungszyklen (Backzyklen) schlecht steuern. Die hohe Wärmekapazität des Vollstahls bewirkt eine große Trägheit bei schnellen Temperaturwechselanforderungen, so dass Dampferzeuger mit derartigen Wärmespeichern eine hohe Regenerationszeit benötigen, ehe sie für den nächsten Dampferzeugungszyklus betriebsbereit sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Nachteile der bekannten technischen Lösungen weitgehend zu vermeiden und einen Dampferzeuger anzugeben, der mit einer hohen Wärmeeffizienz eine schnelle Aufnahme und eine optimierte Abgabe der von den eingesetzten Heizmittel erzeugten Wärmemenge, insbesondere der von Heizgasen aufweist.
Diese Aufgabe wird von den im kennzeichnen Teil des ersten Schutzanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Der erfindungsgemäße Dampferzeuger für Backeinrichtungen weist einen Wärmespeicher-Verdampfer auf, der durch die Verwendung von metallischen, vorzugsweise dickwandigen Hohlrohren gekennzeichnet ist.
Die als Wärmespeicherelemente ausgebildeten Hohlrohre sind mehrreihig übereinander und parallel zueinander angeordnet und verlaufen zwischen zwei Streben eines Trägerrahmens. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere übereinander angeordnete und reihenweise versetzte Hohlrohre zu einer Kaskade zusammengefasst. Diese Hohlrohrkaskade ist in einem vorbestimmten Winkel gegenüber der vertikalen Ebene des Trägerrahmens derart ausgelenkt, dass die parallelen Hohlrohre eine schiefe Ebene bilden.
Die jeweils obersten Hohlrohrreihen einer Kaskade sind dabei ab der zweiten senkrechten Kaskade ohne Auslenkung unterhalb der größten Auslenkung der darüber befindlichen Kaskade angeordnet.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Verwendung von Hohlrohren als Wärmespeicher besteht darin, dass die von dem Brenner erzeugten und über eine Ventilationseinrichtung oder einen Lüfter zirkulierten Heizgase nicht nur die äußere Oberfläche der Hohlrohre erwärmen, sondern auch durch die seitlichen Öffnungen in das Innere der Hohlrohre gelangen und diese unter Wärmeabgabe durchströmen. Hier durch sind recht kurze, den erforderlichen Backzyklen angepasste, gleichmäßige Aufwärmzeiten zu erreichen.
Zum besseren Verständnis soll die Erfindung nun anhand einer Figur und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
1 zeigt den erfinderischen Wärmespeicher und einige weitere Komponenten des Dampferzeugers.
Der Dampferzeuger ist hier beispielhaft an einer Wand der Backkammer einer Backeinrichtung angeordnet und umfasst neben einer Heizeinrichtung, die als Öl- oder Gasbrenner ausgebildet ist, den erfinderischen Wärmespeicher mit vier Hohlrohr-Kaskaden 5. Die einzelnen Hohlrohrabschnitte 3 sind mit ihren offenen Enden in den Streben 4 des Trägerrahmens 2 gelagert und fixiert. Dabei bildet erfindungsgemäß jeweils ein Bündel von mehreren untereinander liegenden und horizontal parallel zu den Streben 4 ausgerichteten Hohlrohren 3 eine Kaskade 5. Jeweils mindestens zwei Hohlrohre 3 einer Reihe, liegen in der Kaskade 5 in einer ihrem Radius entsprechenden Höhe versetzt nebeneinander. Eine Kaskade 5 besteht aus etwa 14 untereinander angeordneten Hohlrohr-Reihen. Dabei sind die einzelnen Reihen, gegenüber ihren darüber liegenden Reihen um einen bestimmten Abstandswert horizontal versetzt, so dass die jeweilige gesamte Kaskade 5 insgesamt eine schiefe Ebene ausbildet (1). Die Abmessungen des Trägerrahmen 2 und seiner beiden gegenüberliegenden Streben 4, richten sich nach der zu angestrebten Wärmekapazität, wobei sich die Strebenbreite an der erwünschten Auslenkung der Kaskaden 5 orientiert. Die Hohlrohrenden sind vorzugsweise in entsprechende Öffnungen (Bohrungen) der Streben 4 des Trägerrahmens 2 eingeschweißt. Es sind aber auch andere geeignete Verbindungstechniken denkbar.
Der Trägerahmen 2 steht in einer Wasserauffangwanne 9, welche überschüssiges, noch nicht verdampftes Wasser auffängt und der Verdampfung oder einem Zwischenbehälter erneut zuführt.
Das zu verdampfende Wasser wir über zwei Wasserzuleitungen 6, welche jeweils das oberste Rohr einer Kaskade 5 bilden, herangeführt. Diese obersten Rohre sind mit mehreren Sprühdüsen ausgestattet, welche das Wasser gleichmäßig über die erhitzten Hohlrohre 3 verteilen.
Dieses Wasserzuleitungssystem kann auf jeder Kaskaden-Ebene bis zu 3 Wasserverteilungsleitungen aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Wärmespeichers mit vier Hohlrohr-Kaskaden 5 untereinander (1) ist jeweils eine Wasserzuleitung 6 der ersten, oberen Kaskade und der dritten Kaskade zugeordnet. Das Wasser wird bei Aktivierung der Verdampfung auf die parallel angeordneten erhitzten Rohre aufgebracht und beginnt sofort in die Backkammer zu verdampfen. Das nicht verdampfte Wasser läuft aufgrund der erfinderischen Kaskaden 5 und ihrer Auslenkung zu einer schiefen Ebene auf die darunter liegenden Kaskaden 5. Jede dieser Kaskaden-Ebenen übernimmt also die durchlaufende Restmenge von der jeweils anderen darüber liegenden Kaskaden-Ebene, wodurch ein weitgehend komplettes Verdampfen der Restwassermengen gewährleistet wird.
Ein besonderer Vorteil der dickwandigen Hohlrohe 3 liegt in ihrer Fähigkeit, den sie umspülenden Heizgasen nicht nur über ihre Oberfläche Wärme zu entziehen, sondern auch den durch ihre beidseitigen Öffnungen durchströmenden Heizgase. Eine Erwärmung erfolgt also erfindungsgemäß nicht nur von außen, sondern auch im Rohrinnern.
Dadurch wird insbesondere die Wärme-Regenerationszeit der Hohlrohre 3 zwischen den Verdampfungszyklen gegenüber bekannten technischen Lösungen erheblich vermindert. In praktischen Versuchen betrug diese Verminderung der Regenerationszeit bis zu 50% gegenüber herkömmlichen, im Markt bekannten Systemen
Ein weiterer Vorteil des erfinderischen Dampferzeugers besteht in der besseren Energieausbeute der verwendeten Wärmespeicherelement 3, da sie eine weit geringere Aufheizzeit benötigen und die Verdampfungswärme schnell an das aufgesprühte Wasser abgeben können. Die notwendige feuchte Backatmosphäre wird in der Regel zu Beginn eines Backzyklus benötigt, so dass die aktive Dampferzeugungsphase nur für einen begrenzten Zeitraum aufrecht erhalten werden muss. Danach können die Hohlrohrwärmespeicher sofort erneut mittels der in der Backkammer vorhandenen oder der durch die Heizeinrichtung neu erzeugten Heißgase aufgeheizt werden.
Erfindungsgemäß kann der Wärmespeicher in verschiedenen Varianten und Größen ausgeführt sein, so dass er auch in verschieden ausgebildeten Backeinrichtungen vorteilhaft zur Anwendung gelangen kann.

1: Wärmespeicher
2: Trägerrahmen
3: Wärmespeicherelemente, Hohlrohre
4: Streben des Trägerrahmens
5: Kaskaden, Hohlrohrkaskaden
6: Wasserzuleitungen
7: oberste Hohlrohrkaskade
8: dritte Hohlrohrkaskade
9: Wasserauffangwanne

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

- DE 1034714 C3 [0003]
- DE 102005044924 A1 [0004]
- DE 2847963 C2 [0007]
- DE 102005058592 B4 [0008]

Claims

Dampferzeuger für Backeinrichtungen oder dergleichen, mit einem Wärmespeicher (1), der einen Trägerrahmen (2) zur Aufnahme von Wärmespeicherelementen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das die Wärmespeicherelemente als dickwandige Hohlrohre (3) ausgebildet und ein- oder mehrreihig übereinander und parallel zueinander zwischen mindestens zwei Streben (4) des Trägerrahmens (2) verlaufend angeordnet sind.
Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere übereinander angeordnete und reihenweise versetzte Hohlrohre (3) zu einer Kaskade (5) zusammengefasst sind, wobei diese Hohlrohrkaskade (5) vorzugsweise in einem vorbestimmten Winkel gegenüber der vertikalen Ebene des Trägerrahmens (2) derart ausgelenkt ist, dass die parallelen Hohlrohre (3) eine schiefe Ebene bilden.
Dampferzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hohlrohrkaskaden (5) übereinander im Trägerrahmen (2) des Wärmespeichers (1) angeordnet sind, wobei die jeweils obersten Hohlrohrreihen (3) einer Kaskade (5) ohne Auslenkung unterhalb der größten Auslenkung der darüber befindlichen Kaskade (5) angeordnet sind.
Dampferzeuger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Wasserzuleitungen (6) für den Wärmespeicher (1) vorgesehen sind, welche vorzugsweise als mit mehreren Sprühdüsen oder Auslauföffnungen versehenes oberstes Rohr einer Kaskade (5) ausgebildet und angeordnet ist.
Dampferzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmespeicher (1) vier Kaskaden (5) aufweist, wobei zwei Wasserzuleitungen (6) vorgesehen sind, eine für die oberste Kaskade (7) und eine für die dritte Kaskade (8)
Dampferzeuger nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserauffangwanne (9) vorgesehen ist, welche unterhalb der des Wärmespeichers (1) zur Aufnahme von Restwasser angeordnet ist.