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Verfahren und Vorrichtung zum Beheizen eines Etagenbackofens Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beheizen eines Etagenbackofens
mit einem oder mehreren Heizaggregaten, beispeilsweise Brennern.
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In bekannter Weise werden Etagenbacköfen mit einstufigen Brennern
ausgerüstet, die beispielsweise mit Ö1 oder Gas betrieben werden.
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Die Temperatursteuerung in den einzelnen Backräumen erfolgt über eine
Rauchgasumwälzung über entsprechende Rauchgaskanäle sowie Radiatoren an den Ober-
und Unterseiten der einzelnen Backräume. Bei der Auslegung der Brennerleistung muß
im allgemeinen ein Kompromiß geschlossen werden, der zu einem ungünstigen Backverhalten
führt.
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Einerseits soll die Brenner leistung im Hinblick auf ein schnelles
Anheizen bzw. Aufheizen des Backofens möglichst groß sein, während sie andererseits
im Hinblick auf einen gleichmäßigen Brennerbetrieb bei aufgeheiztem Backofen kleiner
sein muß. Obwohl im letztgenannten Fall eine relativ geringe Leistung des Brenners
ausreicht, müssen aus praktischen Gründen weit größere Brennerleistungen verwendet
werden, um annehmbare Aufheizzeiten des Backofens in den Morgenstunden sowie beim
Wechsel des Backprogramms zu erzielen. Daraus ergibt sich der wesentliche Nachteil,
daß beim Aufheizen zwischen zwei Backperioden leicht Überhitzungen auftreten, die
sich'später auf dem Backgut als sogenanntes Flammen auswirken.
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Ferner wurden bereits Etagenbacköfen vorgeschlagen, die in Abhängigkeit
vom Backvolumen, das heißt von der Größe und Anzahl der in den Rauchgaskreislauf
eingeschalteten Backräume unterschiedliche Brennerleistungen aufweisen. Beispielsweise
wurde in diesem Zusammenhang ein Zweistufenbrenner vorgeschlagen, der in Abhängigkelt
von dem Backvolumen umgeschaltet wird. Eine derartige Maßnahme eignet sich zwar
für den beabsichtigten Zweck eines saisonabhängigen Betriebes mit ständig wechselndem
Backflächenbedarf, doch werden hierdurch nicht die oben genannten Nachteile vermieden,
da beispielsweise für das Aufheizen eines derartigen Etagenbackofens wiederum die
gleichen Kompromißschwierigkeiten bestehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes
Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Beheizen eines Etagenbackofens
mit einem Brenner und einer Rauchgasumwälzung zu schaffen, wobei stets ein optimales
Betriebsverhalten bei kurzen Anheizzeiten gewährleistet ist, ohne daß die sogenannten
Flämmerscheinungen am Backgut auftreten.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe wird bei einem Verfahren der genannten
Art dadurch erzielt, daß die Ansteuerung der Betriebstemperatur beim Aufheizen mit
erhöhter -Heizleistung und nach dem Aufheizen mit normaler jiileistung durchgeführt
wird. Hierdurch entfallen alle vorgenannten, kompromißbedingten Schwierigkeiten,
da die für eine kurze Aufheizzeit erforderliche große Hjzleistung nach ausreichendem
Aufheizen reduziert wird. Die sich dann einstellende normale Heizleistung ist dem
Wärmeleistungsbedarf des sich im Betrieb befindlichen Etagenbackofens angepaßt und
wesentlich kleiner, so daß beispeilweise ein Brenner im Normalbetrieb gleichmäßig
durchlaufen kann. Hierdurch werden eine geringere Schalthäufigkeit begründet sowie
weniger Regelvorgänge bedingt.
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Auch zwischen zwei Backperioden tritt keine Uberheizung der wärmeaustauschenden
Strahlungsflächen auf, so daß die nächste Backperiode gefahrlos eingeleitet werden
kann.
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Zweckmäßigerweise wird die Heizleistung vor Erreichen der Betriebstemperatur
zurückgeschaltet. Dieses kann beispielsweise etwa bei 20-50°C unterhalb der Betriebstemperatur
erfolgen. Die Backofentemperatur wird damit beim Aufheizen sehr schnell bis zu einem
bestimmten Temperaturbereich unterhalb der Betriebstemperatur erhöht, wonach eine
weitere langsame Ansteuerung an die Betriebstemperatur erfolgt. Hierdurch wird auch
eine nur kurzzeitige Uberheizung der Strahlungsflächen vermieden, die dann auftreten
würde, wenn die erhöhte ' Heizleistung erst bei Erreichen der Betriebs temperatur
abgeschaltet würde.
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Bei einer sehr einfachen Ausführungsform wird die Zurückschaltung
der Heiz-leistung von Hand vorgenommen. Hierzu'wird beispielsweise lediglich ein
in seiner Leistunq veränderbarer bzw. zurnindest ein zweistu figer Brenner benötigt,
der nacheinem ausreichenden Aufheizen von einer Bedienungsperson umgestellt wird.
Zur Durchführung des Verfahrens sind in diesem Falle somit keine weiteren regelungstechnischen
Maßnahmen erforderlich.
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Wesentlich günstiger ist es jedoch, wenn die Zurückschaltung automatisch
vorgenommen wird. Dies kann beispielsweise zeitabhängig oder in Abhängigkeit von
der Differenz zwischen der Betriebstemperatur und-der augenblicklichen Temperatur
erfolgen. Die automatische Zurückschaltung hat den Vorteil, daß eine Uberwachung
während des Aufheizens entfallen kann und daß dieLeistungsreduzierung in jedem Fall
sicher vorgenommen wird. Da die erhöhte Heizleistung besonders dann, wenn sehr kurze
Aufheizzeiten erwünscht sind, im Dauerbetrieb eine erhebliche Gefahr für das Backgut
und überdies für den Etagenbackofen darstellt, sollte der weniger zuverlässige Handbetrieb
nur Ausnahmefällen vorbehalten bleiben. Hinsichtlich der Abhängigkeit der Leistungszurückschaltung
ist die Zeitsteuerung besonders einfach, da lediglich eine Zeiterfassung vom Einschalten
bis zum Zurückschalten notwendig ist.
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Noch sicherer ist die temperaturabhängige Zurückschaltung, da stets
die Einflußgrößen,die Backraumtemperatur oder die Rauchgastemperatur direkt mit
berücksichtigt werden.
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Ferner kann die Ansteuerung der Betriebs temperatur auch mit mehr
als zwei Heiz- oder Brennerleistungsstufen vorgenommen werden.
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So ist es beispielsweise möglich, am Anfang der Aufheizung eine große
Leistungsstufe vorzusehen, wobei stets kleiner werdende Leistungsstufen zeitlich
nacheinander abgeschaltet werden. Ein derartiges Vorgehen ist jedoch relativ aufwendig
und dürfte nur besonderen Anwendungsfällen vorbehalten sein, bei denen es nicht
nur auf eine schnelle Gesamtaufheizung, sondern auch auf ein schnelles Erreichen
der genauen Betriebstemperatur ankommt.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung
vorgeschlagen, die sich auszeichnet durch einen direkt auf eine Vollastleitung 28
eines Zweistufen-Heizaggregats 16 oder auf zwei Parallelzweige umschaltbaren Wahlschalter
26 und durch einen die Parallelzweige wahlweise mit einer Vollastleitung 28 des
Heizaggregates 16 bzw. mit dem Wahlschalter 26 verbindenden Umschalter 34, wobei
in den Parallelzweigen einerseits ein Zeitrelais 36 und andererseits ein Temperaturdifferenzglied
38 liegen.
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Der Wahlschalter ermöglicht eine direkte Steuerung der Vollastleitung
beispielsweise eines zweistufigen bl- oder Gasbrenners von Hand oder aber eine Umschaltung
auf einen Automatikbetrieb, wobei die beiden Parallel zweige über den Umschalter
wahlweise ausschaltbar sind und eine zeit- oder temperaturabhängige Abschaltung
der Vollast vornehmen.Mit einer derartigen Vorrichtung lassen sich alle Verfahrensschritte
wahlweise durchführen, so daß nur eine einzige Baugruppe erforderlich ist. Durch
die Verwendung eines Wahlschalters kann vorteilhafterweise jederzeit in den automatischen
Betriebsablauf von Hand eingegriffen werden, wenn eine Störung am Zeitrelais oder
am Temperaturdifferenzglied vorliegt.
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Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß das ZweistuferHeizaggregat
als ein zweistufiges Heizaggregat bzw. als zweistufiger Brenner oder aber als zwei
gesonderte einstufige Heizaggregate bzw. Brenner ausgebildet ist.
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Hierdurch ergibt sich eine besondere Vielseitigkeit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung. Entsprechendes gilt auch dann, wenn ein mit öl und/ oder Gas und/oder
Strom betriebenes Zweistufen-Heizaggregat verwendet wird. Dabei können in ein und
demselben Ofen auch verschiedene Energieträger gleichzeitig benutzt werden, um den
unterschiedlichen Leistungsbedarf beim Aufheizen auch beim Backen zu decken.
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Die Erfindung wird nachfolgend an einem in einer Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Ein Etagenbackofen lo weist eine Backraumgruppe 12 auf.
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Alle Backräume werden über ein Umwälzsystem von einem einzigen Brenner
16 beheizt, und die - Rauch- bzw. Heizgase gelangen über eine gemeinsame Gaszuführung
18 in nicht näher bezeichnete Radiatoren, die oberhalb und unterhalb der Backräume
12, angeordnet sind. Nach Durchströmen der Radiatoren wird das Heizgas über eine
Gasrückführung 20 zum Brenner 16 zurückgeleitet, um nach Erwärmung wieder zu den
Radiatoren zu gelangen.
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Zur Erzielung einer Gasumwälzung sowie einer gleichmäßigeren Erwärmung
können selbstverständlich nicht dargestellte Ventilatoren oder dergleichen vorhanden
sein. -.
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Die einzelnen Backräume sind über an der Vorderseite-durch Klappen
abgedeckte Einschießöffnungen zugänglich.
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Die Temperatur T in den einzelnen Backräumen 12, wird über einen
Thermofühler 22 erfaßt .
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Zum Steuern der Backofenheizung ist ein Wahlschalter 26 einerseits
unmittelbar mit einer Vollastleitung 28 des Brenners 16 und andererseits über einen
Umschalter 34 mit zwei Parallelzweigen verbunden, in denen einerseits ein Zeitrelais
36 und andererseits ein Temperaturdifferenzglied 38 liegen. Die Parallelzweige können
mit dem Umschalter 34 wahlweise an die Vollastleitung 28 des Brenners 16 angeschaltet
werden. Die Teillastleitung 30 wird direkt vom Thermofühler 22 gesteuert.
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Beim Einschalten des Schalters 26 wird der Brenner 16 zum Zwecke des
Aufheizens des Etagenbackofens 1o mit einer erhöhten Brennerleistung betrieben,
was beispielsweise durch entsprechende Steuerung von Gas- oder ölventilen bzw. von
Stromreglern erzielt werden kann.
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Je nach der Stellung des Umschalters 34 wird das Einschaltsignal des
Wahlschalters 26 entweder mit einer zeitlichen Abhängigkeit a t oder in Abhängigkeit
von einer Temperaturdifferenz aT an die Vollastleitung 28 des Brenners 16 weitergegeben.
Wenn sich der Umschalter 34 in der zeichnerisch dargestellten Position befindet,
erfolgt beim Einschalten des Wahlschalters 26 auf die Parallel zweige ein Anlaufen
des Zeitrelais 36, das nach der Zeit At zu einer Beeinflussung der Vollastleitung
28 und damit zu einer Zurückschaltung der erhöhten Brennerleistung auf die normale
Brennerleistung führt.
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Bei umgelegtem Umschalter 34 erfolgt eine entsprechende Zurückschaltung
erst dann, wenn das Temperaturdifferenzglied 38 eine bestimmte Temperaturdifferenz
aT zwischen der Ist-Temperatur und der Soll-Temperatur feststellt. Die Soll-Temperatur
wird dann mit verminderter Leistung angesteuert.
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Statt der zeit- oder temperaturabhängigen Zurückschaltung kann auch
eine von Hand erfolgende Zurückschaltung über den Wahlschalter 26 vorgenommen werden,
wobei jedoch eine automatische Zurückschaltung über einen der Parallelzweige bevorzugt
wird. Aus diesem Grunde sollte die Handbedienung Ausnahmefällen vorbehalten bleiben
und beispielsweise dann angewendet werden, wenn die Automatikglieder defekt sind,
gewartet werden oder für einen Ausnahmebetrieb erst umgeschaltet werden müßten.
Obwohl prinzipiell keine Bedienungsperson erforderlich ist, ist aus Sicherheitsgründen
ein ständiger Handeingriff in den sonst automatischen Ablauf möglich.
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Die Vorrichtung eignet sich auch sehr gut für einen nachträglichen
Anbau an bereits bestehende Etagenbacköfen, da die Brennersteuerung auch ohne Änderungen
am Etagenbackofen sofort von Hand oder automatisch in Zeitabhängigkeit eingeleitet
werden kann. Eventuelle Thermofühler können gegebenenfalls erst später eingesetzt
und verdrahtet werden, wobei jederzeit ein Übergang von der Zeitabhängigkeit zur
Temperaturabhängigkeit und umgekehrt möglich ist.
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Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht somit in einfacher Weise die
Verwirklichung sämtlicher Verfahrensschritte nach der vorliegenden Erfindung. Sie
ist bei größtmöglicher Vielseitigkeit vergleichsweise einfach und preiswert.
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- Patentansprüche -