DE10203605A1 - Lichtwellenofen mit elliptisch-parabolischem Lampenreflektor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung einen betrifft Lichtwellenofen mit einer Lichtwellen-Heizeinrichtung (2a, 2b), die mindestens eine Strahlungslampe (5a, 5b) und mindestens einen Reflektor (4a, 4b) umfasst, der eine Reflektionsfläche aufweist, deren geometrische Form aus einer Erzeugenden gebildet wird. Die Aufgabe, das Durchgaren und das Bräunen des Gargutes (3) zu verbessern, wird dadurch gelöst, dass eine gemeinsame Strahlungslampe (5a, 5b) sowohl für das Bräumen also auch für das Garen eingesetzt wird, deren Reflektor (4a, 4b) eine Reflektionsfläche aufweist, die aus einer Erzeugenden entsteht, die einen Kurvenverlauf aufweist, der zwischen einer elliptischen (50) und einer parabolischen (51) Kurve liegt, deren Scheitelpunkte auf einem gemeinsamen ersten Punkt (P1) liegen und deren Brennpunkte auf einem gemeinsamen zweiten Punkt (P2) liegen.

Description

• Die Erfindung betrifft Lichtwellenofen mit einer Lichtwellen-Heizeinrichtung, die mindestens eine Strahlungslampe und einen Reflektor umfasst und der Reflektor eine Reflektionsfläche aufweist, deren geometrische Form aus einer Erzeugenden gebildet wird.
• Bei Lichtwellenöfen handelt es sich um Öfen, die mittels sichtbarer und infraroter Strahlung das Gargut erwärmen. Durch das Einwirken von sichtbarer, fast sichtbarer und infraroter Strahlung hoher Intensität auf das Gargut wird ein sehr schnelles und qualitativ hochwertiges Koch- und Backverfahren bereitgestellt. Die Kochzeiten liegen in etwa in dem Zeitrahmen, der vom Gebrauch bei Mikrowellenöfen bekannt ist, wobei eine Bräunung erreicht wird, wie diese von gebräuchlichen Backöfen bekannt ist.
• Ein Lichtwellenofen ist beispielsweise aus der WO 95/32396 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Ofen besteht der Gargutträger aus einer nach vorne offenen und mit drei Seitenwänden versehenen Platte, die eine zentrale Öffnung aufweist, in die ein Metallrost einsetzbar ist, das zur eigentlichen Aufnahme des Garguts dient. Dieses Rost ist über unterhalb der Platte angeordnete Rollen drehbar, so dass das Gargut relativ zur Licht-/Strahlungsquelle bewegbar ist. Die Tür zum Verschließen der Öffnung des Ofengehäuses, aus der der Gargutträger herausfahrbar ist, ist als Schwenktür ausgebildet, die durch den verfahrbaren Gargutträger geöffnet bzw. geschlossen wird. Als Licht-/Strahlungsquellen werden bei den bekannten Lichtwellenöfen Wolfram-Quartz-Halogenlampen, wie beispielsweise Quartzbogenlampen verwendet.
• Aufgabe der Erfindung ist es einen Lichtwellenofen zu schaffen, der das Durchgaren und das Bräunen des Gargutes verbessert.
• Es kann sinnvoll sein die Strahlungslampen des Lichtwellenofens mit Reflektoren unterschiedlicher Geometrie auszustatten. Ein Reflektor, der als Erzeugende eine elliptische Kurve aufweist, dient insbesondere dazu, das von der zugeordneten Strahlungslampe ausgesandte Licht auf einen Fokus zu konzentrieren. In diesem Fokus wird die ausgesandte Lichtenergie auf eine kleine Fläche konzentriert. Es ist somit insbesondere hinsichtlich des Bräunens des Gargutes sinnvoll eine Strahlungslampe mit einem Reflektor auszustatten, der die Lichtenergie zusätzlich konzentriert, wodurch eine schnellere und intensivere Bräunung erzielt wird. Für das Bräunen ist es somit insbesondere sinnvoll die Strahlungslampe mit einem Reflektor auszustatten, dessen Geometrie aus einer Erzeugenden gebildet wird, die eine elliptische Kurve ist.
• Für das Durchgaren ist es wünschenswert, wenn die tief eindringende Lichtenergie möglichst gleichmäßig im Gargut verteilt wird, so dass das Gargut an allen inneren Stellen in gleichem Maße gegart wird. Ein Reflektor, der als Erzeugende eine parabolische Kurve aufweist, dient insbesondere dazu, das von der zugeordneten Strahlungslampe ausgesandte Licht in parallelen Strahlen abzugeben. Die ausgesandte Lichtenergie wird also nicht auf eine kleine Fläche konzentriert, sondern sehr gleichmäßig auf eine große Fläche verteilt. Es ist somit insbesondere sinnvoll zum Durchgaren des Gargutes eine Strahlungslampe mit einem Reflektor auszustatten, der die Lichtenergie sehr gleichmäßig verteilt, wodurch ein gleichmäßiges Durchgaren des Gargutes erzielt wird. Für das Durchgaren ist es somit insbesondere sinnvoll die Strahlungslampe mit einem Reflektor auszustatten, dessen Geometrie aus einer Erzeugenden gebildet wird, die eine parabolische Kurve ist.
• Wenn keine getrennten Strahlungslampen für das Bräunen und das Durchgaren vorgesehen sind, muss eine gemeinsame Strahlungslampe sowohl für das Bräunen also auch das Garen eingesetzt werden. Ist dieser Strahlungslampe ein Lampenreflektor zugeordnet sollte auch dieser den beiden Anforderungen möglichst gerecht werden.
• Die Aufgabe das Durchgaren und das Bräunen des Gargutes zu verbessern, wird dadurch gelöst, dass die Erzeugende der Reflektionsfläche des Reflektors einen Kurvenverlauf aufweist, der zwischen einer elliptischen und einer parabolischen Kurve liegt, deren Scheitelpunkte auf einem gemeinsamen ersten Punkt liegen und deren Brennpunkte auf einem gemeinsamen zweiten Punkt liegen.
• Durch die Wahl einer Reflektionsfläche für den Reflektor, die weder rein elliptisch noch rein parabolisch erzeugt ist, wird ein Kompromiss gefunden, der sowohl den Anforderung an die Bräunung des Gargutes durch eine ausreichende Fokussierung der Lichtwellen, als auch den Anforderungen an das Durchgaren des Gargutes durch eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Lichtwellen gerecht wird.
• Der erfindungsgemäße Reflektor weist eine Reflektorfläche auf, dessen Erzeugende folgendermaßen bestimmt wird:
  Die Ellipsengleichung ist: (y_e ²/b²) + (x_e ²/a²) = 1
  Die Parabelgleichung ist: y_p ² = 2.p.(c - x_p)
  Die Randbedingungen sind: a = c und p/2 = a-e mit e² = a² - b²
• Eine Möglichkeit die Kurven zu kombinieren ist es wie im folgenden vorzugehen:
• Der Startpunkt für beide Kurven ist der Scheitelpunkt:
  
  (x_o; y_o) = (a; 0) = (c; 0)
  
• Die weiteren Kurvenpunkte (x_r; y_r) werden wie folgt ermittelt:
  Man wählt einen Punkt auf der Ellipse: (x_e; y_e)
• Zu diesem Wertepaar wird die zugehörige Bogenlänge berechnet:
  
  
  mit(x; y) = (x_e; y_e)
• Anschließend wird das Wertepaar (x_p; y_p) der Parabel berechnet, für dessen Bogenlänge gilt:
  
  
  mit(x; y) = (x_p; y_p)
• Die Kurvenpunkte (x_r; y_r) ergeben sich nun zu:
  
  x_r = x_e
  
  y_r = (f.y_e + g.y_p)/(f + g) mit f > 0 und g > 0 und (f + g) ≥ 1
  
• Die erhaltene Kurve wird als Erzeugend der Reflektorfläche benutzt. Bei Verwendung von kugelförmigen Strahlungslampen wird die Reflektorfläche durch Rotation der Erzeugenden um die Symetrieachse der Erzeugenden erzeugt. Bei Verwendung von stabförmigen Strahlungslampen wird die Reflektorfläche durch translatorische Verschiebung der Erzeugenden in senkrechter Richtung zur Fläche in der die Erzeugenden liegt erzeugt.
• Die stabförmige Strahlungslampe wird vorzugsweise so in Bezug auf den Reflektor positioniert, dass die Strahlungslampe im Brennpunkt der Erzeugenden des Reflektors liegt oder zumindest annähernd im Brennpunkt der Erzeugenden des Reflektors liegt.
• Ein erfindungsgemäßer elliptisch-parabolischer Reflektor bringt sowohl eine relativ gute Fokusierung der von der Strahlungslampe ausgesandten Lichtwellen, als auch zumindest in einem größeren Entfernungsbereich nahezu konstante Strahlungsverteilung.
• Es zeigen
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Ofengehäuses eines erfindungsgemäßen Lichtwellenofens mit hin- und herfahrbarer Lichtwellen-Heizeinrichtung;
• Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch den Lichtwellenofen;
• Fig. 3 eine Darstellung der Erzeugenden für eine erfindungsgemäßen Lampenreflektor
• In Fig. 1 ist eine Ausgestaltung eines Lichtwellenofens in perspektivischer Ansicht mit hin- und herfahrbarer Lichtwellen-Heizeinrichtung dargestellt. Der Garraum 1 ist von dem Ofengehäuse 13 umschlossen und besitzt an seiner Vorderseite eine Öffnung 14 zum Zuführen des Gargutes 3 in den Garraum 1. Oberhalb des Garraumes 1 und unterhalb des Garraumes 1 ist jeweils eine hin- und herfahrbare Lichtwellen-Heizeinrichtung 2 angeordnet. Die oberhalb des Garraumes 1 angeordnete Lichtwellen-Heizeinrichtung 2a umfasst eine obere Strahlungslampe 5a und einen oberen Lampenreflektor 4a. Die unterhalb des Garraumes 1 angeordnete Lichtwellen-Heizeinrichtung 2b umfasst eine untere Strahlungslampe 5b und einen unteren Lampenreflektor 4b. Jeder Lichtwellen- Heizeinrichtung 2a, 2b ist an einer eigenen Bewegungseinrichtung 6a, 6b hin- und herfahrbar befestigt. Die obere Bewegungseinrichtung 6a wird über einen Seilzug 52 und eine Umlenkrolle 53 und einem oberen Getriebe 11a mittels des Schrittmotors 10a angetrieben. Die untere Bewegungseinrichtung 6b wird in gleicher Weise wie die obere Bewegungseinrichtung 6a jedoch unabhängig von dieser mittels des unteren Schrittmotors 10b angetrieben.
• Der in Fig. 2 dargestellte schematische Querschnitt durch den Lichtwellenofen zeigt den Garraum 1 mit einem auf dem Gargutträger 9 aufgelegten Gargut 3. Die obere Lichtwellen- Heizeinrichtung 2a umfasst die Strahlungslampe 5a und den Lampenreflektor 4a. Die untere Lichtwellen-Heizeinrichtung 2b umfasst die Strahlungslampe 5b und den Lampenreflektor 4b. Die obere Lichtwellen-Heizeinrichtung 2a ist auf einen Fahrweg von einer ersten Position 7a in eine zweite Position 8a mittels der Bewegungseinrichtung 6a hin- und herfahrbar. Der Antrieb der Bewegungseinrichtung 6a erfolg über den Schrittmotor 10a. Die untere Lichtwellen-Heizeinrichtung 2b ist auf einen Fahrweg von einer ersten Position 7b in eine zweite Position 8b mittels der Bewegungseinrichtung 6b hin- und herfahrbar. Der Antrieb der Bewegungseinrichtung 6b erfolg über den Schrittmotor 10b. Ein Endschalter 12a sorgt für ein Signal zur Bewegungsumkehr der oberen Lichtwellen-Heizeinrichtung 2a in der ersten Position 7a. Ein Endschalter 12b sorgt für ein Signal zur Bewegungsumkehr der oberen Lichtwellen-Heizeinrichtung 2a in der zweiten Position 8a. Ein Endschalter 12c sorgt für ein Signal zur Bewegungsumkehr der unteren Lichtwellen-Heizeinrichtung 2b in der zweiten Position 8b. Ein Endschalter 12d sorgt für ein Signal zur Bewegungsumkehr der unteren Lichtwellen-Heizeinrichtung 2b in der ersten Position 7b.
• In der Darstellung Fig. 3 ist eine elliptisch-parabolische Kurve 57 als Erzeugende für die erfindungsgemäßen Lampenreflektoren 4a, 4b gezeigt. Die elliptisch-parabolische Kurve 57 liegt zwischen der elliptischen Kurve 50 und der parabolischen Kurve 51. Sowohl die elliptisch-parabolische Kurve 57 als auch die elliptische Kurve 50 und die parabolische Kurve 51 besitzen einen gemeinsamen Scheitelpunkt P1 und einen gemeinsamen Brennpunkt P2. Der Lampenreflektoren 4a, 4b wird in Bezug auf die Strahlungslampen 5a, 5b derart angeordnet, dass jede Strahlungslampe 5a, 5b im Brennpunkt P2 ihres zugeordneten Lampenreflektors 4a, 4b liegt. Die Tiefe und die Öffnungsweite des Lampenreflektors 4a, 4b können unter Berücksichtigung der Größe und der konstruktiven Gegebenheiten im Lichtwellenofen in den benötigten Dimensionen festgelegt werden. Bezugszeichenliste 1 Garraum
  2, 2a, 2b Lichtwelle-Heizeinrichtung
  3 Gargut
  4a, 4b Lampenreflektor
  5a, 5b Strahlungslampe
  6a, 6b Bewegungseinrichtung
  7a, 7b erste Position
  8a, 8b zweite Position
  9 Gargutträger
  10a, 10b Schrittmotor
  11a, 11b Getriebe
  12a, b, c, d Endschalter
  13 Ofengehäuse
  14 Öffnung
  15 Schublade
  16a, 16b Seitenwand
  17 Rückwand
  18 Frontplatte
  19 Deckplatte
  20 Rahmen
  21 Scheibe
  22 Stelleinrichtung
  23a, 23b Halterung
  24a, 24b erste Schwenkeinrichtung
  25a, 25b zweite Schwenkeinrichtung
  26a oberer Kanal
  26b unterer Kanal
  27a, 27b lichtdurchlässige Scheibe
  28a deckenseitige Wand
  28b bodenseitige Wand
  29a, 30a Strukturelemente im oberen Kanal
  29b, 30b Strukturelemente im unteren Kanal
  31a, 31b Eintrittsöffnungen
  32a, 32b Kanalabschnitte
  33 Bodenplatte
  34a, b, c Durchbrüche
  35 Leiteinrichtung
  36a, 36b Austrittsöffnungen
  37 Fahrweg
  38 mittlere Streckenlänge
  39 Grundstellung
  40 erste Schwenkstellung
  41 zweite Schwenkstellung
  42 motorischer Antrieb
  43 Hebel
  44 Anschlag
  45 Federmechanismus
  46 Rollen
  47 Kulissen
  48 Motor
  49 Dichtung
  50 elliptische Kurve
  51 parabolische Kurve
  52 Seilzug
  53 Umlenkrolle
  54 Anschlag
  55 Lüfter
  56 Nase
  57 elliptisch-parabolische Kurve
  

Claims (4)

1. Lichtwellenofen mit einer Lichtwellen-Heizeinrichtung (2a, 2b), die mindestens eine Strahlungslampe (5a, 5b) und mindestens einen Reflektor (4a, 4b) umfasst, der eine Reflektionsfläche aufweist, deren geometrische Form aus einer Erzeugenden gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugende einen Kurvenverlauf aufweist, der zwischen einer elliptischen (50) und einer parabolischen (51) Kurve liegt, deren Scheitelpunkte auf einem gemeinsamen ersten Punkt (P1) liegen und deren Brennpunkte auf einem gemeinsamen zweiten Punkt (P2) liegen.

2. Lichtwellenofen, insbesondere nach Anspruch 1, mit einer Lichtwellen- Heizeinrichtung (2a, 2b), die mindestens eine Strahlungslampe (5a, 5b) und mindestens einen Reflektor (4a, 4b) umfasst, der eine Reflektionsfläche aufweist, deren geometrische Form aus einer Erzeugenden gebildet wird, deren Kurvenpunkte sich aus folgender Gleichung ergeben:
X_r = X_e und Y_r (f.Y_e + g.Y_p)/(f + g) mit f > 0 und g > 0 und (f + g) > = 1

3. Lichtwellenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (4a, 4b) bezüglich der Strahlungslampe (5a, 5b) derart angeordnet ist, dass die Strahlungslampe (5a, 5b) zumindest annähernd im Brennpunkt (P2) der Erzeugenden des Reflektors (4a, 4b) liegt.

4. Lichtwellenofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungslampe (5a, 5b) als röhrenförmige Stablampe und der Reflektor (4a, 4b) als rinnenförmiger Körper ausgebildet ist, dessen Reflektionsfläche eine geometrische Form aufweist, die durch translatorische Verschiebung der Erzeugenden in senkrechter Richtung zur Fläche in der die Erzeugenden liegt, entsteht.