NL1014044C2 - Door gasbrander verwarmde oven. - Google Patents

Description

DOOR GASBRANDER VERWARMDE OVEN

De uitvinding heeft betrekking op een oven, voorzien van een bereidingsruimte en middelen voor het verwarmen van de bereidingsruimte, welke verwarmingsmiddelen ten minste één gasbrander en ten minste één daarmee 5 verbonden, door rookgassen van de brander doorstroomde warmtewisselaar omvatten alsmede middelen voor het aan de ten minste ene brander toevoeren van een brandbaar gas/lucht-mengsel, welke toevoermiddelen ten minste één ventilator en ten minste één regeleenheid voor het 10 instellen van de gas/lucht-verhouding van het mengsel omvatten. Een dergelijke oven is bekend, bijvoorbeeld uit het Europese octrooischrift 0 526 768.

De bekende oven is voorzien van een huis met een hete-lucht-verwarmingsinrichting en een 15 stoomgenerator, en is dus geschikt voor het bereiden van voedsel door enerzijds het bakken of braden, en anderzijds het stomen daarvan. De hete-lucht-verwarmingsinrichting wordt daarbij gevormd door een gasbrander, waarvan de vlam in een spiraalvormig 20 gewikkelde warmtewisselaarbuis staat, en die verder voorzien is van een ventilator voor het door deze buis dwingen van de rookgassen. De wisselaarbuis is daarbij aangebracht langs de achterwand van de bereidingsruimte van de oven, rond een mechanische ventilator waardoor een 25 luchtstroming in de oven wordt opgewekt. De warmtewisselaarbuis en de ventilator zijn van de rest van de bereidingsruimte gescheiden door een tussenwand.

Naast de hete-lucht-verwarmingsinrichting is de oven ook voorzien van een stoomgenerator, waarover in dit 30 oudere document echter geen verdere mededelingen gedaan worden.

De bekende oven heeft een aantal nadelen. Zo is het rendement van de hete-lucht-verwarmingsinrichting relatief gering, en de uitstoot van schadelijke gassen 1014044 2 zoals stikstofoxide (NOx) en koolmonoxide (CO) en kooldioxide (C02) relatief hoog. Bovendien leidt de opstelling daarvan tot een ongelijkmatige verwarming van de lucht in de bereidingsruimte. Daarnaast is de hete-5 lucht-verwarmingsinrichting relatief complex en daardoor kostbaar, terwijl deze ook niet eenvoudig te onderhouden is.

Met de uitvinding wordt derhalve beoogd een verbeterde oven van de hiervoor beschreven soort te 10 verschaffen, waarbij deze nadelen zich niet voordoen. Volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding wordt dit bij een dergelijke oven bereikt, doordat de ten minste ene brander regelbaar is, de regeleenheid ingericht is voor het handhaven van een in hoofdzaak 15 constante gas/lucht-verhouding bij variaties in de hoeveelheid per tijdseenheid aan de brander toegevoegd mengsel, en de ten minste ene regeleenheid en de ten minste ene ventilator geïntegreerd zijn in een enkele module. Op deze wijze wordt een zeer goed regelbare 20 brander verkregen, die over een groot regelbereik een hoog rendement en geringe emissiewaarden vertoont, terwijl bovendien de oven eenvoudig te vervaardigen en te onderhouden is.

Volgens een ander aspect van de uitvinding kan 25 de ten minste ene warmtewisselaar een gas/lucht-wisselaar zijn, waardoor een hete-lucht-verwarmingsinstallatie gevormd wordt. Teneinde een optimaal gelijkmatige verwarming van de lucht in de bereidingsruimte te bereiken, omvat daarbij de wisselaar ten minste twee zich 30 in de bereidingsruimte uitstrekkende, in hoofdzaak gelijke secties. Door twee of meer gelijke warmtewisselaarsecties te gebruiken wordt de lucht overal in de bereidingsruimte op gelijke wijze verwarmd. Daarbij kan de wisselaar buisvormig zijn, en kan de wisselaarbuis 35 een in de stromingsrichting afnemende doorsnede vertonen. Hierdoor wordt een in de stromingsrichting toenemende mate van turbulentie in de buis opgewekt, waardoor een 1014044 3 goede warmte-overdracht van de buis naar de omgeving wordt gewaarborgd.

De wisselaarbuis kan een althans ten dele lusvormig verloop vertonen, met een in de 5 stromingsrichting toenemend aantal lussen. Op deze wijze neemt het oppervlak van de wisselaar in de stromingsrichting toe, waardoor bij een in de stromingsrichting afnemende temperatuur van de rookgassen toch een gelijkblijvende verwarming van de lucht wordt 10 bereikt.

Volgens weer een ander aspect van de uitvinding kan de ten minste ene warmtewisselaar ook een gas/water-wisselaar zijn, welke onderdeel kan vormen van een stoomdeel van de oven. De gas/water-wisselaar kan daarbij 15 een stoomgenerator zijn. Volgens een ander aspect van de onderhavige uitvinding is de oven daarbij voorzien van een althans ten dele met water gevuld wisselaarhuis, waarin een aantal in hoofdzaak evenwijdige, omgekeerd U-vormige rookgaskanalen is opgenomen. Door het U-vormig 20 verloop van de rookgaskanalen wordt een relatief lang warmtewisselingstraject gevormd in een relatief kleine ruimte.

Met voordeel vertoont elk rookgaskanaal een langwerpige doorsnede, waardoor een relatief groot 25 wisselaaroppervlak wordt gevormd. Daarbij kunnen de breedte van elk rookgaskanaal en de onderlinge afstand tussen elk stel aangrenzende rookgaskanalen in hoofdzaak gelijk zijn, waardoor een goede warmte-overdracht wordt bereikt. De breedte van elk rookgaskanaal en de 30 onderlinge afstand tussen elk stel aangrenzende rookgaskanalen kunnen daarbij in de orde van enkele millimeters bedragen, waardoor een zeer groot warmte wisselend vermogen wordt samengebracht in een zeer kleine ruimte.

35 Teneinde te voorkomen dat de stoomgenerator druppels in de bereidingsruimte van de oven brengt, is deze bij voorkeur voorzien van een met het wisselaarhuis verbonden stoomafscheider. Een compacte opbouw wordt 1014044 4 daarbij verkregen wanneer de stoomafschelder een nabij de bovenzijde in het wisselaarhuis stekend, van ten minste één opening voorzien kokérvormig lichaam omvat. Dit kokervormig lichaam is met voordeel voorzien van een 5 aantal verdeeld over de omtrek daarin aangebrachte openingen, waardoor stoom uit het wisselaarhuis kan ontsnappen terwijl de druppels daarin vastgehouden worden. De openingen zijn dan bij voorkeur nabij de bovenzijde van het kokervormig lichaam aangebracht.

10 Bij voorkeur is de ten minste ene gasbrander een keramische brander. Een dergelijke keramische brander heeft een relatief hoog rendement en een zeer geringe uitstoot van schadelijke gassen, met name NOx, CO en C02.

Een constructief eenvoudige oven wordt dan 15 verkregen wanneer de keramische brander ten minste één geperforeerde, in hoofdzaak vlakke brandersteen van keramisch materiaal omvat.

Ten slotte betreft de uitvinding nog een gas/-lucht-warmtewisselaar en een gas/water-warmtewisselaar 20 voor toepassing in een oven als hiervoor beschreven.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een voorbeeld, waarbij gewezen wordt naar de bijgevoegde tekening, waarin:

Figuur 1 een gedeeltelijk weggebroken 25 perspectivisch aanzicht is van een oven volgens de uitvinding,

Figuur 2 een perspectivisch aanzicht met uiteengenomen delen is van de hete-lucht-verwarmingsinrichting van de oven van figuur 1, 30 Figuur 3 een perspectivisch aanzicht met uiteengenomen delen is van de stoomgenerator van de oven van figuur 1, en

Figuur 4 een doorsnede is over de lijn IV-IV in figuur 2.

35 Een oven 1 omvat een huis 2 dat door een wand 3 gescheiden wordt in een bereidingsruimte 4 en een apparatenruimte 5. In de apparatenruimte 5 zijn twee 1014044 5 verwarmingssystemen aangebracht, te weten een hete-lucht-verwarmingsinrichting 6 en een stoomgenerator 7.

De hete-lucht-verwarmingsinrichting 6 omvat een keramische brander 8 en een daarmee verbonden, zich in de 5 bereidingsruimte uitstrekkende gas/lucht-warmtewisselaar 9. De keramische brander 8 wordt gevormd door een kamer 10 die verbonden is met een toevoerleiding 11 voor een te verbranden gas/lucht-mengsel en die aan een zijde wordt afgesloten door een brandersteen 12. Deze brandersteen 12 10 is in het getoonde voorbeeld vlak en in hoofdzaak rechthoekig, en voorzien van een groot aantal openingen 13 voor het te verbranden gas/lucht-mengsel. Aan de van de kamer 10 afgekeerde zijde van de brandersteen 12 bevinden zich één of meer ontstekingspennen 14, waardoor 15 het door de brandersteen 12 stromende mengsel wordt aangestoken. Dit mengsel verbrandt daarbij in een verbrandingskamer 15 in vlammen die op de brandersteen 12 staan, en de daarbij gevormde rookgassen stromen uit de verbrandingskamer 15 naar een aantal, in het getoonde 20 voorbeeld twee in hoofdzaak gelijke secties 16F, 16R van de buisvormige gas/lucht-warmtewisselaar 9.

Elke sectie 16F, 16R vertoont een meermaals gekromd of lusvormig verloop, en heeft daarnaast een doorsnede die in de doorstroomrichting varieert. Het deel 25 17 van de sectie 16F, 16R dat direct op de verbrandingskamer 15 aansluit heeft een relatief grote diameter, waardoor de rookgassen met relatief lage snelheid door dit deel 17 zullen stormen, en de stroming dus in hoofdzaak laminair zal zijn. Hierdoor vindt de 30 warmte-overdracht vooral plaats vanuit de buitenste lagen van de laminair stromende rookgassen, en blijft de warmte van de rookgassen in het midden van de stroming grotendeels behouden.

Daarna ondergaat de wisselaarbuis een 35 vernauwing 18, waardoor de stromingssnelheid van de rookgassen toeneemt. Vlak na de vernauwing 18 worden de gassen over een nagenoeg rechte hoek geleid, hetgeen in combinatie met de hoge stroomsnelheid leidt tot het 1014044 6 optreden van turbulentie, waardoor de rookgassen in de wisselaarbuis 9 goed vermengd worden en de warmte vanuit het midden naar de wanden getransporteerd wordt. Hierdoor wordt ook in dit deel van de warmtewisselaar 9 een goede 5 warmte-overdracht naar de omgeving gewaarborgd.

Omdat de rookgassen hier door de afgifte van warmte aan de omgeving reeds enigszins zijn afgekoeld, is ervoor gekozen het oppervlak van dit deel van de warmtewisselaar 9 te vergroten door het vormen van een 10 extra lus 20. Via deze extra lus 20 worden de rookgassen uiteindelijk naar de voor- en achterzijde van de oven 1 geleid en vandaar omhoog naar een uitlaatspruitstuk 21, dat in verbinding staat met een rookgasafvoer 22.

Het in de keramische brander 8 te verbranden 15 gas/lucht-mengsel wordt gevormd in een meng-eenheid 23, en door middel van een ventilator 24 naar de brander 8 getransporteerd. Deze meng-eenheid 23 is voorzien van een regelaar welke een constante verhouding van het gas/-lucht-mengsel waarborgt, ongeacht het debiet van de 20 gas/lucht-stroom. Hierdoor is de brander 8 over een breed gebied regelbaar, waarbij het gas/lucht-mengsel steeds zodanig is, dat een stabiele verbranding verkregen wordt met een goed rendement en een geringe uitstoot van NOx en CO of C02. De meng-en regeleenheid 23 is daarbij met de 25 ventilator 24 geïntegreerd tot een enkele module 25, waardoor het onderhoud van de oven 1 aanzienlijk vereenvoudigd wordt.

De buisvormige warmtewisselaar 9 is in de bereidingsruimte 4 aangebracht rond een ventilator 26, 30 waardoor lucht uit de bereidingsruimte 4 wordt gezogen en langs de warmtewisselaar 9 wordt gedwongen. De warmtewisselaar 9 is daarbij door een wand 27 gescheiden van de rest van de bereidingsruimte 4, en deze scheidingswand 27 is voorzien van een centrale 35 aanzuigopening 28 ter plaatse van de ventilator 26. De afmetingen van de scheidingswand 27 zijn iets kleiner dan die van de oven 1, zodat langs alle zijden van de wand 27 spleten 29 gevormd worden, waardoor de door de 1014044 7 warmtewisselaar 9 verwarmde lucht weer in de bereidingsruimte 4 teruggebracht kan worden.

De stoomgenerator 7 is eveneens voorzien van een keramische brander 30, waarvan de opbouw overeenkomt 5 met die van de brander 8 van de hete-lucht- verwarmingsinrichting 6. Ook deze brander 30 wordt gevoed met een gas/lucht-mengsel dat gevormd wordt door een (hier niet getoonde) regelaar met een constante mengverhouding, die wederom met een ventilator 10 geïntegreerd is in een enkele, eenvoudig te vervangen module. De rookgassen van de keramische brander 30 worden bij de stoomgenerator 7 door een gas/water-warmtewisselaar 31 geleid, waardoor het water aan de kook gebracht en er dus stoom gevormd wordt.

15 Deze gas/water-warmtewisselaar 31 wordt gevormd door een huis 32, waarin een groot aantal evenwijdige rookgaskanalen 33 is aangebracht. De rookgaskanalen 33 vertonen een omgekeerd U-vormig verloop, waardoor de rookgassen eerst omhoog en vervolgens omlaag door de 20 warmtewisselaar 31 geleid worden. Zo wordt een relatief lang wisselaartraject verkregen, zonder dat de wisselaar 31 erg groot uitgevoerd hoeft te worden. Elk rookgaskanaal 33 heeft een langwerpige doorsnede, met een breedte die ongeveer gelijk is aan de afstand tot het 25 aangrenzende rookgaskanaal 33. Op deze wijze wordt een lamellaire opbouw verkregen, waarbij de lamellen 33 geheel onder het wateroppervlak 34 staan. De breedte van de lamellen 33 en de onderlinge afstand daarvan is zeer gering, en kan in de orde van enkele millimeters liggen. 30 In het getoonde voorbeeld wordt gebruik gemaakt van lamellen 33 met een dikte van ongeveer vier millimeter.

De rookgassen die door de lamellen 33 stromen worden verzameld in een in dwarsrichting daarop verlopend afvoerkanaal 35, dat weer leidt naar een rookgasuitlaat 35 36.

Nabij de bovenzijde van het huis 32 zal zoals gezegd door het aan de kook raken van het water stoom ontstaan, die in de bereidingsruimte 4 geïnjecteerd kan 1014044 8 worden. Teneinde te voorkomen dat daarbij ook waterdruppels in de bereidingsruimte 4 raken, is een stoomafscheider 37 aangebracht. Hierdoor kan worden volstaan met een relatief compact wisselaarhuis 32, 5 hetgeen op zijn beurt leidt tot een relatief compacte opbouw van de oven 1. De stoomafscheider 37 wordt daarbij in het getoonde voorbeeld gevormd door een kokervormig lichaam 38, dat in het wisselaarhuis 32 steekt en dat aan zijn bovenzijde voorzien is van een aantal openingen 39, 10 waardoor stoom uit het wisselaarhuis 32 kan ontsnappen. Doordat deze openingen 39 aan de bovenzijde zijn aangebracht is de kans dat hierdoor waterdruppels zullen verdwijnen relatief gering. Daarnaast is het kokervormig lichaam nog voorzien van een barrière 40, waardoor 15 eventueel daarin aanwezig water wordt tegengehouden en afgescheiden, zodat slechts zuiver stoom in de bereidingsruimte 4 wordt gebracht.

De oven 1 als hiervoor beschreven combineert dus op deze wijze een compacte en voordelige bouwwijze 20 met een hoog rendement en zeer geringe uitstoot van schadelijk gassen. Daarnaast is de oven eenvoudig regelbaar en zijn de belangrijkste onderdelen daarvan eenvoudig bereikbaar voor onderhoud en reparatie.

Hoewel de uitvinding hiervoor beschreven is aan 25 de hand van een voorbeeld, zal het de deskundige duidelijk zijn dat deze daartoe niet is beperkt. Zo zou de oven ook voorzien kunnen zijn van uitsluitend een hete-lucht-verwarmingsinrichting of uitsluitend een stoomgenerator van het hiervoor beschreven type. Ook 30 zouden de beschreven configuraties van de gas/lucht- warmtewisselaar en de gas/water-warmtewisselaar toegepast kunnen worden in combinatie met andere vormen van gasbranders, met een lange, rechte vlam in plaats van een brandersteen. Ook zouden meerdere gelijksoortige 35 warmtewisselaars toegepast kunnen worden, en zou het aantal secties van de gas/lucht-warmtewisselaar vergroot of verkleind kunnen worden. De omvang van de uitvinding t 01 4 0 4 4 9 wordt dan ook uitsluitend bepaald door de bijgevoegde conclusies.

1014044

Claims (20)

1. Oven, voorzien van een bereidingsruimte en middelen voor het verwarmen van de bereidingsruimte, welke verwarmingsmiddelen ten minste één gasbrander en ten minste één daarmee verbonden, door rookgassen van de 5 brander doorstroomde warmtewisselaar omvatten, alsmede middelen voor het aan de ten minste ene brander toevoeren van een brandbaar gas/lucht-mengsel, welke toevoermiddelen ten minste één ventilator en ten minste één regeleenheid voor het instellen van de gas/lucht-10 verhouding van het mengsel omvatten, met het kenmerk, dat de ten minste ene brander (8,30) regelbaar is, de regeleenheid (23) is ingericht voor het handhaven van een in hoofdzaak constante gas/lucht-verhouding bij variaties in de hoeveelheid per tijdseenheid aan de brander (8,30) 15 toegevoerd mengsel, en de ten minste ene regeleenheid (23) en de ten minste ene ventilator (24) geïntegreerd zijn in een enkele module (25).

2. Oven volgens conclusie 1 of de aanhef daarvan, met het kenmerk, dat de ten minste ene 20 warmtewisselaar een gas/lucht-wisselaar (9) is.

3. Oven volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de wisselaar (9) ten minste twee zich in de bereidingsruimte (4) uitstrekkende, in hoofdzaak gelijke secties (16F,16R) omvat.

4. Oven volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de wisselaar (9) buisvormig is.

5. Oven volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de wisselaarbuis een in de stromingsrichting afnemende doorsnede vertoont.

6. Oven volgens conclusie 4 of 5, met het kenmerk, dat de wisselaarbuis een althans ten dele lusvormig verloop met een in de stromingsrichting toenemend aantal lussen vertoont.

7. Oven volgens één der voorgaande conclusies 35 of volgens de aanhef van conclusie 1, met het kenmerk, 1014044 dat de ten minste ene warmtewisselaar een gas/water-wisselaar (31) is.

8. Oven volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de gas/water-wisselaar (31) een stoomgenerator (7) 5 is.

9. Oven volgens conclusie 8, gekenmerkt door een althans ten dele met water gevuld wisselaarhuis (32), waarin een aantal in hoofdzaak evenwijdige, omgekeerd U-vormige rookgaskanalen (33) is opgenomen.

10. Oven volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat elk rookgaskanaal (33) een langwerpige doorsnede vertoont.

11. Oven volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de breedte van elk rookgaskanaal (33) en de 15 onderlinge afstand tussen elk stel aangrenzende rookgaskanalen (33) in hoofdzaak gelijk zijn.

12. Oven volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de breedte van elk rookgaskanaal (33) en de onderlinge afstand tussen elk stel aangrenzende 20 rookgaskanalen (33) in de orde van enkele millimeters bedragen.

13. Oven volgens één der conclusies 7 tot 12, gekenmerkt door een met het wisselaarhuis (32) verbonden stoomafscheider (37).

14. Oven volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de stoomafscheider (37) een nabij de bovenzijde in het wisselaarhuis (32) stekend, van ten minste één opening (39) voorzien kokervormig lichaam (38) omvat.

15. Oven volgens conclusie 14, met het kenmerk, 30 dat het kokervormig lichaam (38) voorzien is van een aantal verdeeld over de omtrek daarin aangebrachte openingen (39).

16. Oven volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de openingen (39) nabij de bovenzijde van het 35 kokervormig lichaam (38) zijn aangebracht.

17. Oven volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ten minste ene gasbrander (8,30) een keramische brander is. 1014044

18. Oven volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de keramische brander (8,30) ten minste één geperforeerde, in hoofdzaak vlakke brandersteen (12) van keramisch materiaal omvat.

19. Gas/lucht-warmtewisselaar (9), kennelijk bedoeld voor toepassing in een oven (1) volgens één der conclusies 2 tot 6.

20. Gas/water-warmtewisselaar (31), kennelijk bedoeld voor toepassing in een oven (1) volgens één der 10 conclusies 8 tot 18. 1014044