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Im Rahmen der genannten Aufgabe soll der Umwälzbackofen nach dem
vorliegenden Zusatzpatent mit einer geeigneten Steuerung versehen werden, die mit
vergleichsweise einfachen Maßnahmen einen wirkungsvollen und vielseitigen Betrieb
des Umwälzbackofens und eine optimale Anpassung der Backtemperaturen an das jeweilige
Backprogramm in den einzelnen Herdgruppen gewährleistet. Die Lösung der gestellten
Aufgabe besteht bei einem Umwälzbackofen der genannten Art darin, daß dem Brenner
wenigstens zwei Steuerorgane für einen Teillast- und einen Vollastbetrieb zugeordnet
sind, daß an jede Herdgruppe wenigstens ein Thermostat zur unmittelbaren bzw. mittelba-
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ren Steuerung der Steuerorgane angeschlossen ist und daß die Ventilatoren
von Hand bzw. thermostatisch ansteuerbar sind.
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Während es bisher üblich war, die Temperatursteuerung von Etagenbacköfen
mit Umwälzheizung ausschließlich über das Ein- bzw. Ausschalten des Brenners vorzunehmen
und den Umwälzventilator während des Backens zur gleichmäßigen Wärmeverteilung konstant
in Betrieb zu halten, geht die vorliegende Erfindung von dem Gedanken aus. daß bei
entsprechender Auslegung der Radiatoren ein gleichmäßiges Backen nach dem Aufheizen
auch ohne Betrieb des Umwälzventilators möglich ist. Hierdurch ist es möglich, mit
dem oder den Ventilatoren eine zusätzliche Temperatursteuerung vorzunehmen, indem
die Ventilatoren unabhängig in ihrer Drehzahl veränderbar sind. Während die Thermostate
der Herdgruppen - gegebenenfalls in Verbindung mit einem im Rauchgas angeordneten
Thermostaten - eine grundsätzliche Wärmebedarf-Steuerung des Brenners vornehmen,
kann die Temperatur in den einzelnen Herdgruppen auch durch Steuerung der Ventilatoren
zusätzlich verändert werden. Daraus ergeben sich eine sehr große Flexibilität und
Anpassungsfähigkeit an die jeweils erforderlichen Betriebsverhältnisse.
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Eine einfache Ausführungsform besteht darin, daß jeweils zwei Herdgruppen,
Thermostate, Steuerorgane und Ventilatoren vorgesehen sind. Abgesehen von der Möglichkeit,
auch jeweils mehr als zwei der genannten Elemente zu verwenden, reicht eine einfache
Unterteilung für sehr viele Anwendungsfälle ohne weiteres aus, da im allgemeinen
nur Stoß- und Normalbeanspruchungen des Umwälzbackofens und damit ein entsprechender
Backflächenbedarf auftreten.
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Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, daß ein erster Thermostat
einerseits unmittelbar mit dem Teillast-Steuerorgan und andererseits über ein Schaltorgan
mit dem Vollast-Steuerorgan verbunden ist, wobei eine Durchschaltung des Schaltorgans
im Falle einer von einem zweiten Thermostaten vorgenommenen Öffnungsverstellung
einer Steuerklappe erfolgt, die der Herdgruppe des zweiten Thermostaten zugeordnet
ist.
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Sobald der einer ersten Herdgruppe zugeordnete erste Thermostat einen
Wärmebedarf ergibt, wird der Teillastbetrieb des Brenners eingeleitet. Gleichzeitig
erfolgt eine Vorbereitung des Vollastbetriebes über das Schaltorgan, das dann eingeschaltet
wird, wenn beim Ansprechen des zweiten Thermostaten eine Steuerklappe zur zweiten
Herdgruppe geöffnet wird. Der Vollastbetrieb wird demnach nur eingeleitet, wenn
beide Thermostaten ansprechen, wobei ferner der Teillastbetrieb auch nur dann gestartet
wird, wenn ein Wärmebedarf in der Herdgruppe des ersten Thermostaten vorliegt.
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Dabei ist es möglich, daß vom Schaltorgan ein der zweiten Herdgruppe
zugeordneter Ventilator gesteuert wird, während ein der ersten Herdgruppe zugeordneter
Ventilator über ein weiteres Schaltorgan und einen Handschalter gesteuert wird.
Nach Betätigung des Handschalters wird der Ventilator der ersten Herdgruppe geschlossen,
um die Wärme gleichmäßig zu verteilen, während die Temperatursteuerung der ersten
Herdgruppe ausschließlich über den Brenner erfolgt.
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Bei dieser Steuerung kann jedoch nur die zweite Herdgruppe unabhängig
ganz abgeschaltet und überdies in ihrer Temperatur nicht höher gefahren werden als
die erste Herdgruppe.
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Zur Erzielung einer größeren Unabhängigkeit ist bei einer anderen
Ausführungsform vorgesehen, daß beide
Thermostate unmittelbar mit Steuereingängen
zweier Schaltorgane verbunden sind und daß ein zusätzlicher, die Heizgastemperatur
erfassender Thermostat einerseits unmittelbar mit dem Teillast-Steuerorgan und andererseits
über in Reihe geschaltete Schaltelemente der Schaltorgane mit dem Vollast-Steuerorgan
verbunden ist. Hierbei wird der Brenner demnach über einen im Rauchgas sitzenden
Thermostaten immer dann auf Teillast eingestellt, wenn ein von diesem Thermostaten
festgestellter Wärmebedarf vorliegt. An diesem Teillastbetrieb ändert sich nichts,
wenn nur einer der den Herdgruppen zugeordneten Thermostate anspricht.
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Erst wenn ein Wärmebedarf in beiden Herdgruppen festgestellt wird,
erfolgt über die Reihenschaltung der Schaltelemente der Schaltorgane ein Umschalten
auf Vollastbetrieb, so daß beide Herdgruppen wirksam mit Wärme beaufschlagt werden
können. Hierbei liegt eine voneinander völlig unabhängige Steuerung der beiden Herdgruppen
vor, die gemeinsam oder getrennt mit größerer oder geringerer Wärme gefahren werden
können, was beispielsweise durch die Ansprechschwellen der Thermostate eingestellt
werden kann.
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Hierbei ist es ferner möglich, daß jedes Schaltorgan einen der Ventilatoren
steuert. Je nach dem Ansprechen der Thermostate werden somit der eine oder andere
oder aber beide Ventilatoren eingeschaltet, die darüber hinaus getrennt in ihrer
Drehzahl regelbar sein können, wodurch sich eine äußerst individuelle Steuerbarkeit
der beiden Herdgruppen ergibt.
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Um den vergleichsweise teuren Thermostaten im Rauchgas gemäß der
vorherigen Ausführungsform zu vermeiden, ist es bei einer weiteren Ausführungsform
vorgesehen, daß beide Thermostaten unmittelbar mit den Steuereingängen zweier Schaltorgane
verbunden sind, von denen je ein und damit zwei Schaltelemente parallel geschaltet
und mit dem Teillast-Steuerorgan verbunden sind, daß ferner je ein anderes und damit
zwei Schaltelemente in Reihe geschaltet und mit dem Vollast-Steuerorgan verbunden
sind, wobei jedes Schaltorgan einen Ventilator steuert. Bei dieser Ausführungsform
sind somit unter Kosteneinsparung durch Wegfall des Thermostaten im Rauch- bzw.
Heizgas Ventilator und Brenner parallel geschaltet. Immer dann, wenn einer der Thermostaten
der Herdgruppen anspricht, wird infolge der Parallelschaltung der Schaltelemente
der Brenner auf Teillast geschaltet, während der zugehörige Ventilator der Herdgruppe
angesteuert wird. Der Vollastbetrieb wird erst bei Ansprechen beider Thermostate
eingeleitet und bei Anschaltung beider Ventilatoren durchgeführt, die jedoch getrennt
in ihrer Drehzahl steuerbar sein können.
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Aus Sicherheitsgründen kann ferner vorgesehen sein, daß bei gleichzeitigem
Ansprechen beider Thermostate im Sinne verringerten Wärmebedarfs der Herdgruppen
ein oder beide über die Schaltorgane gesteuerte Ventilatoren zeitverzögert abgeschaltet
werden. Hierbei ist es möglich, daß zwei Schaltelemente der Schaltorgane in Reihe
geschaltet und mit einem Steuereingang eines Zeitrelais verbunden sind, das über
ein Schaltelement einem der Schaltorgane nach Abschaltung ein Steuersignal zuführt.
Mittels der Reihenschaltung der Schaltelemente wird der Moment erfaßt, bei dem an
sich beide Schaltorgane auf Grund verringerten Wärmebedarfs beider Herdgruppen abfallen
würden und bei dem die Gefahr einer Überhitzung besteht. Zu diesem Zweck wird einem
Steuereingang eines der Schaltorgane über das Zeitrelais ein Steuersignal zugeführt,
so daß der diesem Schaltorgan zugeordnete Ventilator noch eine
gewisse
Zeit nach Abschaltung des Brenners weiterläuft. Zu diesem Zweck ist es selbstverständlich
erforderlich, daß beim Ansprechen des Zeitrelais die den parallelgeschalteten Schaltelementen
der Schaltorgane zugeführten Steuersignale für den Betrieb des Brenners unterbrochen
werden Eine besonders einfache Ausführungsform ist dergestalt, daß die Steuerorgane
Magnetventile darstellen.
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Ferner ist es möglich, daß die Schaltorgane Magnetschütze sind. Dadurch
kann die eigentliche Steuerung in einfacher Weise auf elektrischem Wege durchgeführt
werden, obwohl selbstverständlich auch andere Steuerungsmaßnahmen, beispielsweise
hydraulischer oder pneumatischer Natur, möglich sind.
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Ferner ist vorgesehen, daß die Ventilatoren mit Motoren verbunden
sind, die über die Schaltorgane zu getrennten steuerbaren Motoranschlüssen führen.
Hierbei sorgen die Schaltorgane für eine Anschaltung der Antriebsmotoren an die
Motoranschlüsse, die durch entsprechende Wahl der Antriebsspannung und/oder -frequenz
einen drehzahlvariablen Betrieb der Ventilatoren ermöglichen.
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Ferner ist es möglich, daß in Verbindung mit einer Steuerklappe ein
Ventilator mit polumschaltbarem Motor vorgesehen ist. Durch diese oder ähnliche
Maßnahmen sind analoge Temperatursteuerungen ohne Verwendung von zwei Ventilatoren
möglich. Je nach Drehrichtung und Drehzahl kann dieser alle Funktionen erfüllen,
die vorher zwei gesonderte Ventilatoren voraussetzten.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Umwälzbackofens mit seiner Steuerung, F i g. 2 eine zweite
Ausführungsform und F i g. 3 eine dritte Ausführungsform.
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Alle drei Ausführungsformen gemäß F i g. 1 bis 3 beziehen sich auf
denselben Umwälzbackofen mit zwei Herdgruppen 10, 20, denen ein Heiz- oder Brennraum
31 mit einem Brenner 30 zugeordnet ist.
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Wegen der Übereinstimmung der Umwälzbacköfen, die sich nur hinsichtlich
ihrer Steuerung unterscheiden, erfolgt zunächst nur eine Beschreibung verschiedener
Einzelmerkmale der Backöfen, die selbstverständlich im Rahmen der Erfindung auch
anders ausgebildet sein können.
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Jeder Umwälzbackofen stellt einen Etagenbackofen mit zwei übereinander
angeordneten Herdgruppen 10 und 20 dar. Jede Herdgruppe besitzt zwei Backräume 11
bzw. 21, deren an der Backofenvorderseite befindliche Einschießöffnungen mit Türen
12 bzw. 22 verschließbar sind. Die Backräume 11 bzw. 21 werden über diese Einschießöffnungen
mit Backgut beschickt.
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Unterhalb und oberhalb der Backräume sind vom Heizgas durchströmte
Radiatoren 13 bzw. 23 angeordnet, die zur Erzeugung der Unter- und Oberhitze dienen.
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Die Zu- und Abfuhr des mittels des Brenners 30 erzeugten Heizgases
erfolgt über an der Ofenrückseite teils nebeneinander und teils hintereinander angeordnete
Schächte. So sind die Radiatoren 13 der oberen Herdgruppe 10 mit den Zufuhrschächten
14 und dem gemeinsamen Abfuhrschacht 15 verbunden, während den Radiatoren 23 der
unteren Herdgruppe 20 der gemeinsame Zufuhrschacht 24 und die einzelnen, nebeneinander
angeordneten Abführschächte 25 zugeordnet sind.
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Die aus F i g. 1 ersichtliche Pfeildarstellung gibt den Strömungsverlauf
des Heizgases wieder. Dieses verläßt zunächst den Heizraum 31 über den Zuführschacht
24 und gelangt zu den Radiatoren 23 der unteren Herdgruppe 20. Über die sich dem
Zuführschacht 24 anschließenden, nebeneinander angeordneten Zuführschächte 14 wird
das Heizgas den Radiatoren 13 der oberen Herdgruppe 10 zugeführt. Von dort gelangt
es über den Abfuhrschacht 15 zurück zum Heiz- oder Brennraum 31. Auf diese Weise
kann das über den gemeinsamen Zuführschacht 24 herangeführte Heizgas auf die beiden
Herdgruppen 10, 20 verteilt und über Abfuhrschächte 15 bzw. 25 zum Heizraum 31 zurückgeführt
werden.
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Bei allen Ausführungsformen der F i g. 1 bis 3 sind jeder Herdgruppe
10, 20 bzw. jedem Backraum 11, 21 je ein Thermostat 42, 40 zur Erfassung der Backraumtemperatur
zugeordnet. Ferner befindet sich im auslaufenden Teil der Abfuhrschächte 15 und
25 je ein Ventilator 48 bzw. 44, die mit zum Antrieb vorgesehenen Motoren 50 bzw.
46 verbunden sind. Die letzteren führen getrennt über Schaltelemente bzw. Arbeitskontakte
1 von getrennten Schaltorganen bzw. Magnetschützen 52, 54 zu Motoranschlüssen 66.
Durch entsprechende Wahl der Anschlußspannungen und/oder -frequenzen können die
Drehzahlen der Motoren 46, 50 und damit der Ventilatoren 44, 48 gegebenenfalls beliebig
und unabhängig voneinander gesteuert werden, sofern ein oder beide Magnetschütze
52, 54 erregt sind, wobei diese Maßnahme jedoch nicht erforderlich ist und bei einfachen
Ausführungsformen entfallen sollte.
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Ferner sind bei allen drei Ausführungsbeispielen dem Brenner 30 zwei
Magnetventile zugeordnet, von denen das erste einem Teillastbetrieb und das zweite
einem Vollastbetrieb in der Weise dient, daß beim Teillastbetrieb nur das erste
und beim Vollastbetrieb beide Magnetventile erregt sind. Diese weisen jeweils elektrisch
ansteuerbare Magnetglieder 34, 38 sowie von diesen mechanisch gesteuerte Steuerventile
32, 36 auf, die sich im Zuge von Brennstoffleitungen 62 zum Brenner 30 befinden.
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Gemäß der Ausführungsform aus F i g. 1 führt der Ausgang des der
unteren Herdgruppe 20 zugeordneten Thermostaten 40 bzw. Tl über eine Steuerleitung
72 einerseits zu einer Steuerleitung 76, die mit dem Magnetglied 34 des Teillast-Magnetventils
verbunden ist, und andererseits zu einem Arbeitskontakt 2 vom Magnetschütz 54, dessen
zugehöriger Arbeitskontakt über eine Steuerleitung 78 mit dem Magnetglied 38 des
Volllast-Magnetventils verbunden ist.
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Demgegenüber führt der Ausgang des der oberen Herdgruppe 10 zugeordneten
Thermostaten 42 bzw. T2 über eine Steuerleitung 74 zu einem Klappenmotor 60, der
bei Erregung über die Steuerleitung 74, d. h. bei zu geringer Temperatur der oberen
Herdgruppe 10, eine Steuerklappe 58 öffnet und gleichzeitig einen Schalter B im
Zuge einer Leitung 17 schließt. Die obere Herdgruppe 10 ist lediglich bei geöffneter
Steuerklappe 58 mit dem Heizsystem verbunden, wobei in diesem Zustand der Steuereingang
vom Magnetschütz 54 über die Leitung 17 mit Spannung beaufschlagt wird.
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Der andere Magnetschütz 52, dessen Steuereingang über einen Schalter
56 im Zuge einer Schaltleitung 68 beeinflußbar ist, dient ledigleich zur Anschaltung
des Ventilators 44 bzw. des Motors 46.
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Wenn bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 der Schalter 56 und damit
der Ventilator 44 für die untere Herdgruppe 20 betätigt werden, erfolgt eine Anschaltung
des
Teillast-Magnetventils 32,34, sobald der Thermostat 40 eine zu niedrige Temperatur
in den Backräumen 21 der unteren Herdgruppe 20 feststellt. Wenn auch der zweite
der über eine elektrische Anschlußleitung 64 versorgten Thermostate 40, 42 eine
zu niedrige Temperatur in der oberen Herdgruppe 10 feststellt, erfolgt ein Öffnen
der Steuerklappe 58 über den Klappenmotor 60, wobei gleichzeitig auch der Magnetschütz
54 mit dem Ergebnis eines Vollastbetriebes des Brenners 30 erregt wird. Die Temperatursteuerung
der unteren Herdgruppe 20 erfolgt hierbei ausschließlich über den Brenner 30, und
der Ventilator 44 dient lediglich dazu, die Wärme während des Aufheizens des Ofens
gleichmäßig zu verteilen. Demgegenüber erfolgt die Temperatursteuerung der oberen
Herdgruppe 10 über den Ventilator 48, und nur diese obere Herdgruppe kann getrennt
ganz abgeschaltet werden, wobei jedoch ihre Betriebstemperatur nie höher als diejenige
der unteren Herdgruppe 20 liegen kann.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 sind beide Steuerleitungen
72, 74 der Thermostate 40, 42 unmittelbar mit den Steuereingängen der Magnetschütze
52, 54 verbunden. Unter Vermeidung einer Steuerklappe 58 und eines Klappenmotors
60 befindet sich in der Leitung 17 nunmehr ein Thermostat 80 bzw. TR, der die Temperatur
im gemeinsamen Zuführschacht 24 des Heizgases oder im Abgasrohr erfaßt. Die Leitung
17 führt einerseits unmittelbar zum Magnetglied 34 des Teillast-Magnetventils und
andererseits über eine Reihenschaltung von Arbeitskontakten 2-2 der Magnetschütze
52, 54 über die Steuerleitung 78 zum Magnetglied 38 des Vollast-Magnetventils.
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Bei dieser Ausführungsform wird der Brenner 30 grundsätzlich über
den Thermostaten 80 gesteuert, wobei stets dann ein Teillastbetrieb des Brenners
30 eingeleitet wird, wenn der Thermostat 80 im Zuführschacht 24 einen Wärmebedarf
feststellt, und zwar unabhängig davon, ob und gegebenenfalls welcher der Thermostaten
40, 42 angesprochen hat. In jedem Fall wird erst dann auf Vollastbetrieb umgeschaltet,
wenn beide Thermostaten 40, 42 eine zu geringe Temperatur in den Herdgruppen 10,
20 festgestellt haben. Hierdurch können beide Herdgruppen vollständig unabhängig
voneinander gefahren werden, und es ist auch möglich, entgegen der Ausführungsform
in F i g. 1 die obere Herdgruppe 10 mit einer größeren Temperatur als die unte-
re
Herdgruppe 20 zu beaufschlagen.
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Bei der Ausführungform gemäß F i g. 3 sind wiederum beide Steuerleitungen
72, 74 zu den Steuereingängen der Magnetschütze 52, 54 geführt. Aus Kostengründen
wurde hierbei jedoch ein teurer Thermostat 80 zur Erfassung der Heizgastemperatur
eingespart. Das Magnetglied 34 für den Teillastbetrieb ist über die Steuerleitung
76 an Arbeitskontakte 2-2 der Magnetschütze 52, 54 angeschlossen, deren zugehörige
Arbeitskontakte an der gegenüberliegenden Seite ebenfalls zusammengeschaltet und
über eine Leitung 84 sowie einen Ruhekontakt 1 eines Zeitrelais 82 mit einer Versorgungsleitung
86 verbunden sind. Sobald demnach einer der Thermostate 40, 42 anspricht, wird über
die Parallelschaltung der Arbeitskontakte 2-2 der Schaltorgane 52, 54 der Teillastbetrieb
des Brenners 30 eingeleitet. Ein Vollastbetrieb erfolgt jedoch nur dann, wenn beide
Magnetschütze 52, 54 erregt sind, da die Steuerleitung 78 des Magnetgliedes 38 über
eine Reihenschaltung von Arbeitskontakten 3-3 der Magnetschütze 52,54 mit der Leitung
84 verbunden ist.
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Das Zeitrelais 82 ist über eine Steuerleitung 88 sowie eine Reihenschaltung
aus Ruhekontakten 4-4 der Magnetschütze 52,54 mit einer Versorgungsleitung 90 verbunden.
Sobald das Zeitrelais 82 anspricht, was beim Abschalten beider Magnetschütze 52,
54 eingeleitet wird, werden der Ruhekontakt 1 geöffnet und ein zusätzlicher Arbeitskontakt
des Zeitrelais 82 geschlossen, wodurch über den letzteren die Versorgungsleitung
86 an den Steuereingang vom Magnetschütz 54 gelegt wird, so daß dieser trotz Abschaltung
des zugehörigen Thermostaten 42 während der Laufzeit des Zeitrelais 82 erregt bleibt.
Auf diese Weise kann der Ventilator 48 noch eine gewisse Zeit weiterbetrieben werden,
wodurch die Gefahr einer Überhitzung beim Abschalten des Brenners vermieden wird.
Selbstverständlich ist es auch möglich, nur den Ventilator 44 oder beide Ventilatoren
44 und 48 mit einer Nachlaufzeit zu versehen.
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Diese und weitere Ausführungsformen ermöglichen in relativ einfacher
Weise eine sehr zweckmäßige Steuerung eines Umwälzbackofens mit zwei oder mehreren
getrennt regelbaren Herdgruppen. Die Steuerung wird elektrisch durchgeführt, obwohl
auch hydraulische, pneumatische oder andere Steuerungsmaßnahmen verwendbar sind.