DE102019208111A1

DE102019208111A1 - Strukturelement einer Backkammer eines Backofens mit blasgewölbter Struktur

Info

Publication number: DE102019208111A1
Application number: DE102019208111.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph Fülbier
Original assignee: Heuft Besitzgesellschaft & Co KG GmbH
Current assignee: Heuft Besitzgesellschaft & Co KG GmbH
Priority date: 2019-06-04
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Strukturelement 10, 10a-10g, 11, 12 einer Backkammer 2 eines Backofens 1, wobei das Strukturelement 10, 10a-10g, 11, 12 ein Boden-, Decken- oder Seitenstrukturelement der Backkammer 2 ist und eine erste 21 und eine zweite 22 Platte aufweist, wobei die erste und die zweite Platte 21, 22 übereinanderliegend angeordnet sind, die erste und die zweite Platte 21, 22 an ihrer Peripherie luftdicht miteinander verbunden sind, die erste und die zweite Platte 21, 22 weiterhin an Verbindungsstellen 40, 41, 42, 43 abseits der Peripherie der Platten miteinander verbunden sind, wobei zwischen den Platten 21, 22 mindestens ein Hohlraum 30 ausgebildet ist, und wobei das Strukturelement 10, 10a-10g, 11, 12 eine blasgewölbte Struktur aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturelement einer Backkammer eines Backofens, wobei das Strukturelement insbesondere ein Boden-, Decken- oder Seitenelement einer Backkammer des Backofens ist. Das Strukturelement bildet ein Teil der tragenden Struktur des Backofens, insbesondere der Backkammer. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Strukturelements, und auch einen Backofen umfassend zumindest ein solches Strukturelement.
Technischer Hintergrund
Ein Backofen ist ein beheizbarer Apparat, welcher zum Backen, Braten, Grillen, etc. von beispielsweise Lebensmitteln eingesetzt werden kann. Als ein Beispiel eines solchen Backofens ist ein Stikkenofen bekannt, in dem Backwaren mittels Heißluft gebacken werden. In einem Stikkenofen kann ein oder mehrere Backwagen mit Backblechen in eine Backkammer eingeschoben werden. Ein Stikkenofen umfasst dabei generell ein aufrechtstehendes kubisches Ofengehäuse umfassen, mit einem Innenraum, der als die Backkammer ausgestaltet ist. Dieser Innenraum kann durch vertikalstehende Seitenwände, einer Decke, einem in der Regel geschlossenen Boden, und einer öffenbaren Tür begrenzt sein. Üblicherweise können die vorgenannten Strukturelemente in geeigneter Weise mit einer Isolierung versehen sein, um den Wärmeverlust des Backofens zu verringern.
Der Boden eines Stikkenofens besteht üblicherweise aus mehreren miteinander verschraubten Blechlagen aus rostfreiem Stahl, und einer Zwischenlage aus isolierendem Material. Die verwendeten Bleche können dabei eine Stärke von 10 mm aufweisen, um eine ausreichende Steifigkeit des Bodens zu gewährleisten. Die Fertigung eines solchen Bodens ist allerdings mit einem hohen Material- und Personalaufwand verbunden. Zudem sind derartige Böden relativ schwer, was den Transport und den Einbau solcher Böden in Stikkenöfen erschwert. Zudem wird durch diese Bauweise des Bodens der Stikkenofen insgesamt sehr schwer.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Strukturelement für einen Backofen bereitzustellen, insbesondere ein verbessertes Bodenelement für einen Stikkenofen. Dieses verbesserte Strukturelement soll dabei die oben genannten Nachteile zumindest teilweise überwinden. Es ist insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Strukturelement bereitzustellen, welches mit geringem Materialaufwand gefertigt werden kann und ein geringes Gewicht aufweist, und welches dennoch eine ausreichend hohe Struktursteifigkeit besitzt.
Diese und weitere Aufgaben, die aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich werden, werden durch ein Strukturelement für einen Backofen gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturelements für einen Backofen gemäß Anspruch 12 und einen Backofen gemäß Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Inhalt der Erfindung
Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Strukturelement einer Backkammer eines Backofens gemäß Anspruch 1.
Insbesondere wird die oben genannte Aufgabe gelöst durch ein Strukturelement einer Backkammer eines Backofens, wobei das Strukturelement ein Boden-, Decken- oder Seitenelement der Backkammer ist und eine erste und eine zweite Platte aufweist, wobei die erste und die zweite Platte übereinanderliegend angeordnet sind, die erste und die zweite Platte an ihrer Peripherie luftdicht miteinander verbunden sind, die erste und die zweite Platte weiterhin an spezifischen Verbindungsstellen abseits der Peripherie der Platten miteinander verbunden sind, wobei zwischen den Platten mindestens ein Hohlraum ausgebildet ist; und wobei das Strukturelement eine definierte blasgewölbte Struktur aufweist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strukturelement einer Backkammer eines Backofens. Dieses Strukturelement kann dabei beispielsweise ein Boden-, Decken- oder Seitenelement einer Backkammer des Backofens sein. Das Strukturelement kann dabei eingerichtet sein, die Innenseite einer Backkammer des Backofens zu begrenzen. Der Fachmann versteht, dass es hierzu eine ausreichende Steifigkeit und Wärmedämmung aufweisen sollte.
Das Strukturelement umfasst dabei eine erste Platte und eine zweite Platte. Diese Platten können, entsprechend des Aufbaus der Backkammer, beispielsweise rechtwinklig ausgestaltet sein. Dementsprechend kann das Strukturelement groß genug sein, um die entsprechende Seite/Decke/Boden der Backkammer vollständig zu bedecken. Die erste und/oder zweite Platte kann dabei im Wesentlichen aus einem Stahl bestehen, und kann beispielsweise ein Stahlblech sein. In einer bevorzugten Ausführungsform sind beide Platten Edelstahlbleche. Der Fachmann versteht, dass die Platten im Vergleich zu ihrem Ausmaß eine relativ geringe Dicke haben können. Die Platten können somit ein flächiges Bauteil sein, müssen jedoch nicht eben sein, sondern können eine gewölbte Struktur aufweisen. Vorzugsweise sind die Platten identisch zueinander, hinsichtlich Ausmaße, Material und Beschaffenheit. Vorzugsweise weisen sie auch eine gleiche gewölbte Struktur auf.
Die zwei Platten sind dabei übereinanderliegend angeordnet. Die Platten können dabei flächig aufeinander liegen. Insbesondere wenn die Platten die gleichen Ausmaße haben, können die Platten vorzugsweise bündig aufeinanderliegend angeordnet sein. Die Platten sind an ihrer Peripherie luftdicht miteinander verbunden, damit das Strukturelement durch Blasformen hergestellt werden kann. Es versteht sich hierbei, dass die Platten nicht an ihrer gesamten Peripherie luftdicht miteinander verbunden sein müssen, sondern insbesondere an der Peripherie zusätzlich einen Anschluss zum Aufbringen eines Luftdrucks aufweisen können.
Bevorzugt können die übereinanderliegenden Platten mittels doppelter Rollschweißnähte an ihren Rändern miteinander luftdicht verbunden sein.
Die Platten sind weiterhin an Verbindungsstellen abseits der Peripherie miteinander verbunden. Die Platten sind somit nicht vollständig miteinander verbunden, sodass bestimmte Teile der Platten sich zwar berühren können, aber nicht miteinander verbunden sind. Dies lässt es zu, dass zwischen den Platten ein Hohlraum vorliegt oder durch Blasformen erzeugt werden kann. An den Verbindungsstellen sind die Platten vorzugsweise miteinander verschweißt. Die Verbindungsstellen sind beispielsweise an zentralen Positionen der Platten vorgesehen. Die Verbindungsstellen können dabei unterschiedlich ausgestaltet sein, und dabei (ein oder mehrere) punktförmige, linienförmige oder auch flächenförmige Verbindungsstellen umfassen.
Zwischen den Platten ist dabei mindestens ein Hohlraum ausgebildet. Der Hohlraum ist dabei durch die Platten begrenzt, die an ihrer Peripherie, beispielsweise an ihren Rändern luftdicht miteinander verbunden sind. An den nicht miteinander verbundenen Stellen können Abstände zwischen den Platten vorliegen, wodurch ein Hohlraum gebildet werden kann. Der Hohlraum ist vorzugsweise ein geschlossener Raum, der von der Umgebung des Strukturelements getrennt ist. Der Fachmann versteht, dass zwischen den Platten auch mehr als ein Hohlraum angeordnet sein kann, die beispielsweise durch entsprechend ausgestaltete Verbindungsstellen voneinander getrennt sein können.
Das Strukturelement weist eine blasgewölbte Struktur auf. Diese blasgewölbte Struktur kann dabei durch die Verbindungsstellen definiert bzw. vorgegeben sein. Die blasgewölbte Struktur ist somit nicht willkürlich gegeben, sondern entspricht den jeweiligen Vorgaben entsprechend der Verbindungsstellen nachdem das Strukturelement aufgeblasen worden ist.
Das erfindungsgemäße Strukturelement weist durch die Verbindungsstellen, den Hohlraum und die blasgewölbte Struktur eine hohe Struktursteifigkeit mit einer hohen Biegesteifigkeit auf. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Boden der Backkammer nur aus dem erfindungsgemäßen Strukturelement gebildet werden. Somit kann vorzugsweise auf weitere Platten (oder Verstärkerplatten) verzichtet werden, um eine ausreichende Strukturfestigkeit zu gewährleisten. Durch geeignetes Anordnen der Verbindungsstellen kann eine gewünschte Biegesteifigkeit des Strukturelements eingestellt werden. In Abhängigkeit von der jeweiligen Dimensionierung der Backkammer versteht es dabei der Fachmann, eine für die jeweilige Aufgabe geeignete blasgewölbte Struktur vorzugeben.
Die blasgewölbte Struktur kann dadurch hergestellt werden, dass der Hohlraum zwischen den Platten durch Druckluft entfaltet wird. Damit kann der Hohlraum gleichmäßig entfaltet werden, sodass letztlich eine Struktur entsteht, die bedingt durch die Anordnung und Ausgestaltung der Verbindungsstellen eine möglichst homogene Druck- und Spannungsverteilung aufweisen kann. Die Platten können somit derart gewölbt sein, dass sich die Wölbungen nach außen, also weg von der jeweils anderen Platte erstrecken.
Vorzugsweise hat jede der Platten eine Materialstärke von 1-3 mm, weiter vorzugsweise eine Materialstärke von etwa 2 mm. Durch diese Leichtbaukonstruktion wird Materialaufwand vermieden, sodass letztlich ein Boden-, Decken- oder Seitenelement der Backkammer hergestellt werden kann, das wenig Material benötigt. Die spezielle Struktur erlaubt es auch bei einer solchen Leichtbaukonstruktion eine hohe Strukturfestigkeit zu erhalten.
Das Strukturelement weist dabei vorteilhaft eine Isolierwirkung auf. Diese Isolierwirkung ist insbesondere durch den bzw. die Hohlräume bedingt. Hierzu belegen der bzw. die Hohlräume vorzugsweise zumindest 60 % der planaren Fläche zwischen den Platten, weiter vorzugsweise zumindest 80 %, weiter vorzugsweise zumindest 85 %, weiter vorzugsweise zumindest 90 %, ferner vorzugsweise zumindest 95 % und am meisten bevorzugt zumindest 98 %. Der Fachmann versteht, dass die Verbindungsstellen den übrigen Anteil der planaren Fläche belegen.
Bevorzugt sind die Platten aus Stahl ausgebildet und mittels Schweißen miteinander verbunden, wobei die Verbindungsstellen vorzugsweise zumindest einen Schweißpunkt und/oder zumindest eine Schweißnaht umfassen. In bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Platten durch mehrere Schweißnähte und/oder mehrere Schweißpunkte miteinander verbunden sein. Abseits dieser Schweißnähte und/oder Schweißpunkte sind die Platten dabei nicht miteinander verbunden, sodass hier ein Hohlraum ausgebildet sein kann. Durch die Schweißverbindung kann eine robuste Verbindung zwischen den Platten hergestellt werden, wodurch die Steifigkeit des Strukturelements weiter erhöht wird. Zudem erlaubt das Schweißen ein Herstellen des Strukturelements mit geringem Aufwand.
Bevorzugt bilden die Verbindungsstellen zumindest teilweise ein definiertes, und weiter vorzugsweise ein regelmäßiges Muster, wenn das Strukturelement planar betrachtet wird. Die Verbindungsstellen sind somit nicht willkürlich angeordnet, sondern folgen einem definierten Muster. Durch das Muster kann beispielsweise entsprechend der jeweiligen Ausgestaltung bzw. Dimensionierung des Strukturelements eine entsprechende Struktursteifigkeit vorgegeben werden. Insbesondere durch Vorgeben eines regelmäßigen Musters der Verbindungsstellen, bzw. einer regelmäßigen Anordnung der Verbindungsstellen, kann eine erhöhte Struktursteifigkeit vorgegeben werden, da dies zu gleichmäßigen Kräften und Spannungen entlang des Strukturelements führt.
Bevorzugt bilden die Verbindungsstellen zumindest teilweise ein symmetrisches Muster, wenn das Strukturelement planar betrachtet wird. Die Anordnung der Verbindungsstellen kann somit einer gewissen Symmetrie folgen, wodurch ebenfalls die Struktursteifigkeit des Strukturelements erhöht werden kann. Das symmetrische Muster kann dabei beispielsweise ein achsen- oder punktsymmetrisches Muster sein. Hierdurch kann eine hohe Struktursteifigkeit entlang der Längsachsen des Strukturelements erreicht werden, was in einer erhöhten Struktursteifigkeit des Strukturelements resultiert. Vorzugsweise kann dabei die Symmetrieachse (bei einer Achsensymmetrie) einen Mittelpunkt des Strukturelements kreuzen, oder der Symmetriepunkt (bei einem punktsymmetrischen Muster) kann mit dem Mittelpunkt des Strukturelements übereinstimmen. Somit kann an dem Mittelpunkt des Strukturelements eine Verbindungsstelle angeordnet sein, wodurch die generelle Struktursteifigkeit des Strukturelements erhöht werden kann.
Der Fachmann versteht, dass das Muster einzeln unterbrochen sein kann, beispielsweise damit etwa ein Rohrstutzen sich durch bestimmte Schweißnähte erstrecken kann. Daher bilden vorzugsweise zumindest 50% der Verbindungsstellen das jeweilige Muster, weiter vorzugweise zumindest 70%, weiter vorzugsweise zumindest 90%, ferner bevorzugt zumindest 95% und am meisten bevorzugt 100%. Die Prozentangabe kann sich dabei auf die flächige Gesamtausmaße aller Verbindungsstellen beziehen, oder auf die Anzahl der Verbindungsstellen.
Bevorzugt umfasst das Strukturelement ferner einen Rohrstutzen, welcher sich von einer Außenseite des Strukturelements in den Hohlraum erstreckt. Mittels dieses Rohrstutzens kann beispielsweise der Hohlraum entfaltet werden, oder weiter ausgeprägt werden, indem beispielsweise Druckluft durch den Rohrstutzen in den Hohlraum zugeführt wird. Mittels des Rohrstutzens kann auch ein Isoliermaterial in den Hohlraum eingeführt werden, oder ein Vakuum in dem Hohlraum eingestellt werden. Mittels des Rohrstutzens kann die Isolierwirkung des Strukturelements somit verbessert werden. Der Fachmann versteht dabei, dass das Strukturelement auch weitere Rohrstutzen umfassen kann, die sich in den gleichen oder in andere Hohlräume des Strukturelements erstrecken können.
Bevorzugt ist in dem Hohlraum ein Isoliermaterial angeordnet, insbesondere vorzugsweise eine Schüttdämmung. Das Isoliermaterial kann dabei beispielsweise ein Blähglasgranulat umfassen. Hierdurch kann die Isolierung des Strukturelements weiter erhöht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder Hohlraum zwischen den Platten mit der Schüttdämmung ausgefüllt, wodurch die Isolierwirkung weiter verstärkt wird.
Bevorzugt liegt in dem Hohlraum ein Unterdruck (geringer als Normaldruck und größer als 300 mbar) vor, weiter vorzugsweise ein Grobvakuum (300-1 mbar), weiter vorzugsweise eine Feinvakuum (1-10^-3 mbar) und am meisten bevorzugt ein Hochvakuum (10^-3-10^-7 mbar). Hierdurch kann ebenfalls die Isolierwirkung des Strukturelements erhöht werden. Vorzugsweise ist das Vakuum in jedem Hohlraum vorhanden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturelements einer Backkammer eines Backofens, insbesondere eines Boden-, Decken- oder Seitenstrukturelements einer Backkammer wie es oben beschrieben wurde, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

a. Bereitstellen einer ersten Platte;
b. Bereitstellen einer zweiten Platte;
c. Anordnen der Platten übereinander;
d. luftdichtes Verbinden, vorzugsweise Verschweißen der Platten an ihrer Peripherie;
e. teilweises Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, der Platten miteinander abseits der Peripherie der Platten;
f. Einbringen der Platten in ein Formwerkzeug;
g. Ausüben von Druck zwischen die verbundenen Platten; und dadurch
h. Verformen der Platten, so dass sich ein Hohlraum zwischen den Platten entfaltet, und das Strukturelement eine blasgewölbte Struktur erhält.

Es werden somit zwei Platten, vorzugsweise durch Schweißen, zumindest punktuell miteinander verbunden, woraufhin diese Plattenstruktur durch entsprechenden Druck „aufgeblasen“ werden kann. Hierdurch entsteht ein Strukturelement mit einer definierten blasgewölbten Struktur, welche letztlich durch das teilweise Verbinden der Platten vorgegeben ist.
Durch das Einbringen der Platten vor dem Aufblasen in ein Formwerkzeug, beispielsweise zwischen zwei flache Stempel einer Presse, wird die Plattenstruktur beim Aufblasen niedergehalten, so dass ein bevorzugt ebenes Strukturelement entsteht.
Dieses Verfahren weist einen hohen Automatisierungsgrad auf, da das Verbinden der Platten mittels automatischer Schweißtechnik, beispielsweise mittels Punkt- oder Rollnahtschweißen, erfolgen kann und ferner lediglich die Platten etwa mittels Druckluft aufgeblasen werden. Somit kann das Strukturelement mit geringem Personalaufwand hergestellt werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit erhöht wird.
Vorzugsweise umfasst das Ausüben von Druck ein Zuführen eines Gases oder Fluides in den Hohlraum. Ein entsprechender Zuführdruck kann dabei vorzugsweise 10 bis 40 bar betragen, weiter vorzugsweise 20 bis 30 bar. Hierzu kann ein entsprechender Rohrstutzen verwendet werden, welcher sich von einer Außenseite in einen Innenraum zwischen die zwei Platten erstrecken kann. Somit kann äußerst effiziert ein Strukturelement mit hoher Struktursteifigkeit und hoher Isolierwirkung hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Backofen, insbesondere einen Stikkenofen, umfassend eine Backkammer mit zumindest einem Strukturelement gemäß den obigen Ausführungen.
Vorzugsweise ist das Strukturelement als Bodenstrukturelement der Backkammer des Backofens ausgebildet. Der Backofen umfasst dabei vorzugsweise ferner zumindest eine Seitenwand der Backkammer, wobei die Seitenwand direkt an einem Rand des Bodenstrukturelements angeschweißt ist. Somit kann die Backkammer ohne großen Aufwand gebildet werden, wobei die Strukturelemente lediglich miteinander verschweißt werden müssen, was durch die erhöhte Struktursteifigkeit des Strukturelements ermöglicht wird.
Durch die hohe Struktursteifigkeit kann das Strukturelement auch als Deckenstrukturelement eingesetzt werden. Somit kann vorteilhaft auf herkömmliche Traggerüstkonstruktionen verzichtet werden, an welche insbesondere bei Stikkenöfen an Ofendecken aufgehängt sein können, um beispielsweise einen Drehmechanismus für den Backwagen zu lagern. Durch die hohe Struktursteifigkeit des Strukturelements kann das Strukturelement direkt als Deckenstrukturelement eingesetzt werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. In den Figuren sind dabei gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Es zeigt:

1 schematisch einen Backofen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 schematisch eine Querschnittsansicht eines Strukturelements einer Backkammer eines Backofens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
3 schematisch eine planare Ansicht eines Strukturelements einer Backkammer eines Backofens gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
4 schematisch eine planare Ansicht eines Strukturelements einer Backkammer eines Backofens gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
5 schematisch eine planare Ansicht eines Strukturelements einer Backkammer eines Backofens gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
6 schematisch eine planare Ansicht eines Strukturelements einer Backkammer eines Backofens gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
7 schematisch eine planare Ansicht eines Strukturelements einer Backkammer eines Backofens gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
8 schematisch eine planare Ansicht eines Strukturelements einer Backkammer eines Backofens gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

In 1 ist schematisch ein Backofen 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Der Backofen 1 kann dabei als Stikkenofen ausgestaltet sein. Der Backofen 1 umfasst dabei eine Backkammer 2, welche insbesondere mittels Heißluft aufgeheizt werden kann. Hierzu können entsprechende Mittel vorgesehen sein. Die Backkammer 2 ist dabei durch ein Bodenstrukturelement 10, mehrere Seitenstrukturelemente 11 und ein Deckenstrukturelement 12 begrenzt. Zudem kann eine Tür (nicht gezeigt) an dem Backofen 1 angeordnet sein, welche den Zugriff auf die Backkammer 2 ermöglicht. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dabei eines, mehrere oder jedes der Boden-, Seiten- und Decken-Strukturelemente 10, 11, 12 durch ein erfindungsgemäßes Strukturelement ausgebildet sein.
In 2 ist ein Strukturelement 10a für einen Backofen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Querschnittsansicht gezeigt. Das Strukturelement 10a kann beispielsweise als Bodenstrukturelement 10 der Backkammer 2 in dem Backofen 1 der 1 verwendet werden. Das Strukturelement 10a umfasst dabei zwei Platten 21, 22, die aufeinanderliegend angeordnet sind. Die Platten 21, 22 sind dabei an bestimmten Verbindungsstellen 40 miteinander verbunden. Zwischen den Verbindungsstellen 40 sind dabei Hohlräume 30 angeordnet. Obwohl in 2 nicht dargestellt, können die Hohlräume 30 miteinander verbunden sein, und einen gemeinsamen Hohlraum 30 bilden.
Das Verbinden der Platten 21, 22 an den Verbindungsstellen 40 gibt die Form der Hohlräume 30 vor, wodurch das Strukturelement 10a eine definierte gewölbte Struktur erhält. Damit kann eine besonders steife Struktur des Strukturelements 10a vorgegeben werden. Denn durch die dargestellte Form bzw. Struktur des Strukturelements 10a kann sich das Strukturelement 10a nicht oder nur in geringem Ausmaße verwerfen oder ausbeulen, wenn es erhitzt wird. Hierzu weichen die Abstände der Verbindungsstellen 40 vorzugsweise nur geringfügig, und bestenfalls nicht voneinander ab, sodass gleichmäßige Kräfte und Spannungen vorliegen.
Die Hohlräume 30 bieten ferner eine isolierende Wirkung. Beispielsweise kann in den Hohlräumen 30 ein Vakuum vorliegen, sodass Wärme im Wesentlichen lediglich über die wenigen Verbindungsstellen 40 ausgetauscht wird.
Der Fachmann versteht, eine geeignete Anordnung und Ausgestaltung der Verbindungsstellen 40 zu wählen, um ein Strukturelement mit gewünschter Struktursteifigkeit und Isolierwirkung zu erhalten. In den folgenden 3-8 sind beispielhaft verschiedene Anordnung und Ausgestaltung der Verbindungsstellen dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Muster beschränkt. Vielmehr können einzelne Strukturen der jeweiligen Strukturelemente 10b bis 10g miteinander kombiniert werden, um weitere Strukturen oder Muster zu erhalten.
In den 3 bis 8 werden jeweils planare Ansichten von Strukturelementen 10b bis 10g gezeigt, die beispielsweise als Bodenstrukturelement 10 der Backkammer 2 in dem Backofen 1 der 1 verwendet werden können. Die Strukturelemente 10b bis 10g umfassen dabei jeweils zwei Platten, die formschlüssig aufeinander angeordnet sind. Die Platten sind dabei quadratisch, können jedoch je nach Anwendung auch andere Formen aufweisen. An ihren Rändern sind die Platten mittels doppelter Rollschweißnähte 41 miteinander luftdicht verbunden. Damit liegt zwischen den Platten zumindest ein luftdichter Hohlraum 30 vor. Der Fachmann versteht, dass die äußere Begrenzung des Hohlraums 30, welche in den Strukturelementen 10b bis 10g durch die doppelten Rollschweißnähte 41 am Rand der Platten definiert wird, auch anders ausgestaltet sein kann. Beispielsweise können die Ränder der Platten nicht miteinander verbunden sein, und der Hohlraum sich somit nicht bis zu den Rändern erstrecken. Beispielsweise kann der Hohlraum sich nur in einem zentralen Bereich der Platten befinden, und hier etwa durch eine doppelte Rollschweißnaht begrenzt sein.
Die Strukturelemente 10b bis 10g der 3 bis 8 weisen einen Rohrstutzen 50 auf, welcher sich von außen in den Hohlraum 30 erstreckt. Der Rohrstutzen 50 ist dabei verschließbar, sodass der Hohlraum 30 abgedichtet werden kann. Der Rohrstutzen 50 kann dazu verwendet werden, dem Strukturelement die gewünschte gewölbte Struktur zu verleihen. Nach Platzieren der (noch flachen) Platten aufeinander und Verbinden der Platten an den Verbindungsstellen kann Pressluft durch den Rohrstutzen 50 zwischen die Platten eingebracht werden. Dadurch entfaltet sich der Hohlraum 50, und das Strukturelement erhält seine „aufgeblasene“ bzw. „blasgeformte“ Struktur. Das Aufblasen erfolgt bevorzugt in einem Formwerkzeug, das den Strukturelementen 10, 10 a - g, 11, 12 die gewünschte Außenform verleiht. Wenn ein ebenes Strukturelement 10, 10a - g, 11, 12 hergestellt werden soll, kann das Aufblasen bevorzugt zwischen zwei ebenen Stempeln einer Presse erfolgen, so dass das Strukturelement 10, 10 a - g, 11, 12 beim Aufblasen niedergehalten wird und sich nicht wölbt. Anschließend kann ein Füllmaterial in den Hohlraum über den Rohrstutzen 50 eingebracht werden, um die Isolierwirkung des Strukturelements zu erhöhen.
Die Strukturelemente 10b bis 10g der 3 bis 8 unterscheiden sich im Wesentlichen durch die Anordnung und Ausgestaltung der Verbindungsstellen voneinander, welche im Folgenden einzeln beschrieben wird.
In 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Platten durch einzelne Schweißpunkte 43 miteinander verbunden sind. Die Schweißpunkte 43 sind dabei auf einem regelmäßigen Raster angeordnet, welches in der dargestellten Ausführungsform ein 5×5 Raster ist. Der Fachmann versteht, dass auch andere Raster berücksichtigt werden können, beispielsweise ein 4×7 Raster oder ein 10×10 Raster. Durch das in 3 dargestellte Muster der Verbindungstellen ist teilweise eine Punkt- und auch Achsensymmetrie vorgegeben ist. Der Fachmann versteht, dass die Symmetrie lediglich aufgrund der Öffnung der doppelten Rollschweißnaht 41 unterbrochen ist, an welcher sich der Rohrstutzen 50 in den Hohlraum 30 erstreckt. Die Platten hier an ihren Mittelpunkten durch einen Schweißpunkt miteinander verbunden.
In 4 ist ein Strukturelement 10c dargestellt, bei dem die Platten durch einfache Rollschweißnähte 42 miteinander verbunden sind, die sich an entsprechenden Nahtendpunkten berühren. Hier ist eine Achsensymmetrie durch die Rollschweißnähte 42 vorgegeben. Die Rollschweißnähte 42 liegen in Form von Quadraten vor, wobei jeweils eine Seite der Quadrate geöffnet ist, um dadurch einen durchgehenden Hohlraum 30 zu ermöglichen, der als Ganzes blasgeformt werden kann.
Auch in 5 sind die Platten des Strukturelements 10d durch einfache Rollschweißnähte 42 miteinander verbunden. Hier sind die Rollschweißnähte 42 punktsymmetrisch angeordnet, und sind im Wesentlichen je einem Quadranten der Platten zugeordnet. Die Rollschweißnähte erstrecken sich von einer Seite des Strukturelements 10d zu einer benachbarten Seite des Strukturelements 10d, und weisen einen rechten Winkel auf.
In 6 ist ein Strukturelement 10e dargestellt, bei dem die Verbindungstellen auch durch einfache Rollschweißnähte 42 ausgebildet sind. Die Rollschweißnähte 42 sind dabei gerade angeordnet, haben verschiedene Längen, und berühren sich nicht. Dabei ist eine Punktsymmetrie der Rollschweißnähte 42 vorgegeben.
Das Strukturelement 10f gemäß 7 zeichnet sich durch kreisförmige Rollschweißnähte 42 aus. Der Mittelpunkt der jeweiligen Kreise stimmt dabei mit dem Mittelpunkt der Platten überein. Die kreisförmige Rollschweißnähte 42 sind dabei nicht geschlossen, sondern geöffnet, sodass ein gemeinsamer Hohlraum 30 entsteht, der als Ganzes blasgeformt werden kann. Die Rollschweißnähte 42 weisen somit eine Achsensymmetrie auf.
In 8 ist ein Strukturelement 10g dargestellt, bei dem die Verbindungstellen durch einfache Rollschweißnähte 42 und Schweißpunkte 43 ausgestaltet sind. Dabei sind zwei Rollschweißnähte 42 kreuzförmig angeordnet, wobei der Kreuzungspunkt mit dem Mittelpunkt der Platten übereinstimmt. Ferner sind acht Schweißpunkte 43 auf einem virtuellen Kreuz angeordnet, welches um 45 Grad zu dem Kreuz der Rollschweißnähte 42 gedreht ist. Auch hier ist durch die Verbindungsstellen eine Punktsymmetrie vorgegeben.

Claims

Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) einer Backkammer (2) eines Backofens (1), wobei das Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) ein Boden-, Decken- oder Seitenstrukturelement der Backkammer (2) ist und aufweist: a. eine erste (21) und eine zweite (22) Platte; wobei b. die erste und die zweite Platte (21, 22) übereinanderliegend angeordnet sind; c. die erste und die zweite Platte (21, 22) an ihrer Peripherie luftdicht miteinander verbunden sind; d. die erste und die zweite Platte (21, 22) weiterhin an Verbindungsstellen (40, 41, 42, 43) abseits der Peripherie der Platten miteinander verbunden sind; e. wobei zwischen den Platten (21, 22) mindestens ein Hohlraum (30) ausgebildet ist; und f. wobei das Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) eine blasgewölbte Struktur aufweist.
Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) nach Anspruch 1, wobei die Platten (21, 22) aus Stahl ausgebildet sind und mittels Schweißen miteinander verbunden sind, wobei die Verbindungsstellen (40, 41, 42, 43) vorzugsweise zumindest einen Schweißpunkt (43) und/oder zumindest eine Schweißnaht (41, 42) umfassen.
Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindungsstellen (40, 41, 42, 43) zumindest teilweise ein definiertes und vorzugsweise ein regelmäßiges Muster bilden, wenn das Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) planar betrachtet wird.
Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Verbindungsstellen (40, 41, 42, 43) zumindest teilweise ein symmetrisches Muster bilden, wenn das Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) planar betrachtet wird.
Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) nach Anspruch 4, wobei das symmetrische Muster ein achsen- oder punktsymmetrisches Muster ist, wobei die Symmetrieachse oder der Symmetriepunkt vorzugsweise einen Mittelpunkt des Strukturelementes (10, 10a-10g, 11, 12) kreuzt oder mit diesem übereinstimmt.
Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend einen Rohrstutzen (50), welcher sich von einer Außenseite des Strukturelements (10, 10a-10g, 11, 12) in den Hohlraum (30) erstreckt.
Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem Hohlraum (30) ein Isoliermaterial, vorzugsweise eine Schüttdämmung angeordnet ist.
Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei in dem Hohlraum (30) ein Unterdruck, vorzugsweise ein Grobvakuum, weiter vorzugsweise ein Feinvakuum und am meisten bevorzugt ein Hochvakuum vorliegt.
Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jede der Platten (21, 22) eine Stärke von 1-3 mm, vorzugsweise eine Stärke von etwa 2 mm hat.
Verfahren zum Herstellen eines Strukturelements (10, 10a-10g, 11, 12) einer Backkammer (2) eines Backofens (1), insbesondere eines Boden-, Decken- oder Seitenstrukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) der Backkammer (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a. Bereitstellen einer ersten Platte (21); b. Bereitstellen einer zweiten Platte (22); c. Anordnen der Platten (21, 22) übereinander; d. luftdichtes Verbinden, vorzugsweise Verschweißen der Platten (21, 22) an ihrer Peripherie; e. teilweises Verbinden, vorzugsweise Verschweißen, der Platten (21, 22) miteinander abseits der Peripherie der Platten (21, 22); f. Einbringen der Platten (21, 22) in ein Formwerkzeug; g. Ausüben von Druck zwischen die verbundenen Platten (21, 22); und dadurch h. Verformen der Platten (21, 22), so dass sich ein Hohlraum (30) zwischen den Platten entfaltet, und das Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) eine blasgewölbte Struktur erhält.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Ausüben von Druck ein Zuführen eines Gases oder Fluides in den Hohlraum (30) umfasst, wobei ein Zuführdruck vorzugsweise 20-30 bar beträgt.
Backofen (1), insbesondere Stikkenofen, umfassend eine Backkammer (2) mit zumindest einem Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Backofen nach Anspruch 12, wobei das Strukturelement (10, 10a-10g, 11, 12) als Bodenstrukturelement der Backkammer (2) des Backofens (1) ausgebildet ist, wobei der Backofen (1) ferner zumindest eine Seitenwand der Backkammer (2) umfasst, wobei die Seitenwand direkt an einem Rand des Bodenstrukturelements angeschweißt ist.