Теплообменник для печей для выпечки Российский патент 2020 года по МПК F24C3/00 F24C15/32 

ОПИСАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ СТОРОНЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Данное изобретение относится к теплообменнику, усовершенствованному в особенности для конвекционной печи домашнего, профессионального или промышленного типа, предназначенной для приготовления пищевых продуктов, работающего на газовом топливе или жидких видах горючего, далее для краткости называемой газовой печью.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Конвекционные печи для термической обработки пищевых продуктов обычно состоят из корпуса в виде короба с камерой для выпечки, в которой могут быть размещены продукты, которые необходимо приготовить или нагревать. Фронтально доступ к камере для выпечки осуществляется через дверцу, которая закреплена к корпусу посредством петель. Для достижения равномерного нагрева воздуха в камере для приготовления пищи предусмотрены средства обеспечения нагрева и циркуляции воздуха, соответствующим образом соединенные с контролером и пультом управления.

[0003] Средство для циркуляции воздуха обычно обеспечивается, по меньшей мере, одним вентилятором, предпочтительно двунаправленного действия, приводимого в действие электродвигателем и расположенного в зоне, которая сообщается с камерой для выпечки. Если говорить о нагревательных средствах, то надо отметить, что на рынке существуют в основном два типа печей для выпечки: печи с электрическим нагревом и печи с газовым нагревом.

[0004] В электрических печах средства для нагрева внутри камеры для выпечки представляют собой электрические тэны, обычно расположенные вокруг вентилятора.

[0005] В газовых печах же средство для нагрева состоит из газового нагревательного узла, содержащего, главным образом, горелку, предпочтительно типа предварительного смешивания и обычно размещенную в нижней части камеры для выпечки, и теплообменник, обычно состоящего из одной или нескольких труб, расположенных различными способами, главным образом, напротив задней стенки камеры или иногда в виде окружности вокруг вентилятора и приспособленные для прохождения через них дымовых газов, генерируемых горелкой, для обеспечения теплообмена и влияя на температуру внутри камеры для выпечки, перед тем, как остатки дымовых газов выводятся через выпускное отверстие, расположенное в своде печи. Пример таких известных теплообменников показан в документе DE 4125696.

[0006] В подобных газовых печах наблюдается один недостаток, который заключается в том, что тепловая энергия, получаемая в результате сгорания горючих газов, используется только частично для нагрева камеры для выпечки, поскольку дымовые газы проходят через трубы на очень высокой скорости и теплообменная поверхность труб внутри камеры для выпечки относительно мала; из чего следует, что температура дымовых газов в зоне выпускного отверстия все еще достаточно высока.

[0007] Для преодоления этого недостатка желательно увеличить теплообменную поверхность труб теплообменника, например, увеличив его длину внутри камеры для выпечки с тем, чтобы повысить эффективность теплообмена; однако, в этом случае размер пространства, требуемого для размещения корпуса теплообменника, значительно возрастает, что приводит к проблемам в структуре печи из-за большого размера.

[0008] Кроме того, необходимо учитывать, что, в отличие от электрических тэнов, для которых теплообмен является по существу постоянным на всем протяжении их расположенности, в газовом теплообменнике температура горючих газов, проходящая через него, постепенно уменьшается по мере отдаления от горелки и, следовательно, уменьшается тепло, предназначенное для теплообмена с камерой для выпечки.

[0009] В результате, удлинение теплообменника может привести к неравномерному распределению температуры внутри камеры для выпечки, что в некоторых случаях проявляется в неоднородности испекания пищевых продуктов и, что, следовательно, является неприемлемым для приготовления пищи.

[0010] В документе JP 2011141098 изображена печь, оборудованная теплообменником, состоящим из двух пучков труб, расположенных симметрично вокруг вентилятора. В частности, каждый из этих двух пучков труб состоит из трех секций труб, проникающих в камеру печи со стороны свода, таким образом, через них проходят горючие газы в одном направлении, и пара возвратных труб, обеспечивающих прохождение горючих газов в обратном направлении, и находящиеся на большем расстоянии от первой секции труб относительно вентилятора, и соединенные с ними посредством передаточного элемента, расположенного под вентилятором, и предназначенью для проведения дымовых газов к выпускным отверстиям, расположенные в верхней стенке камеры для выпечки, и таким образом, обеспечивая прохождение дымовых газов в обратном, противоположном направлении.

[0011] Однако расширение конструкции описанного выше теплообменника является радиальным относительно вентилятора, поскольку секции труб, обеспечивающих движение горючих газов в обратном направлении, расположены на большем расстоянии по отношению к секциям труб, по которым горючие газы движутся прямо, в прямом направлении; соответственно это влечет за собой увеличение размеров корпуса, необходимых для размещения теплообменника в нем, а также приводит к ограничению в выборе размера вентилятора, который должен быть установлен в печи.

[0012] Кроме того, по мнению одного отраслевого эксперта, такая конфигурация теплообменника приводит к тому, что воздух, поступающий от вентилятора печи, первоначально проходит через трубы подающие воздух в прямом направлении, а затем через трубы, по которым воздух проходит в обратном направлении, что способствует оптимизации с точки зрения эффективности теплообмена.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Основная цель данного изобретения состоит в том, чтобы преодолеть существующие технические недостатки путем разработки улучшенного теплообменника для газовых печей для выпечки, что позволит повысить эффективность теплообмена между горючими газами и температурой внутри камеры, и в то же время улучшая однородность распределения температуры внутри камеры для выпечки.

[0014] В рамках этой задачи целью данного изобретения является предложение усовершенствованного теплообменника для газовых печей, ориентированных на уменьшение объема за счет компактного теплообменника, чтобы обеспечить компактность всей печи.

[0015] Следующей целью данного изобретения является создание настолько компактного теплообменника, что, его можно будет разместить в корпус электрической печи, работающей от электрических тэнов, разместив теплообменник в том же пространстве, где были расположены тэны, в случае, если будет стоять такая задача, и если это будет приемлемо для производителя печи.

[0016] Еще одной целью данного изобретения является выпуск такого теплообменника для газовых печей для приготовления пищи, который обеспечит равномерное распределение температуры во всей камере для выпечки, исключая температурную разницу, в частности, вдоль вертикальной оси, чтобы приготовленные продукты были испечены однородно, равномерно.

[0017] Еще одной целью данного изобретения является создание улучшенного теплообменника для газовых печей, который будет выполнять вышеуказанные задачи и будет соответствовать вышеуказанной цели, при минимальных производственных затратах, так - чтобы его применение имело также экономическую выгоду, и это достижимо, благодаря применению разных видов современного оборудования.

[0018] Вышеуказанные задачи и цели, а также цели и задачи, которые будут появляться в будущем, достигаются посредством теплообменника, определение которого дано в пункте 1 формулы данного изобретения; Дополнительные характеристики определены в последующих пунктах формулы изобретения и в зависимости от пункта 1 формулы данного изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

[0019] Преимущества и особенности изобретения станут очевидными из нижеследующего описания с неограниченными примерами и со ссылкой на прилагаемые рисунки, как-то:

- На рисунке 1А показан фронтальный вид конструкции газовой печи для приготовления пищи, в которой установлен теплообменник в соответствии с данным изобретением;

- На рисунке 1В изображена структура печи в соответствии с рисунком 1А - вид сверху;

- На рисунке 1С показана структура печи - вид с боку, указанный стрелкой Z на рисунке 1А, и в соответствии с предыдущими рисунками;

- На рисунке 2 показан главный вид с боковой стороны W, изображенный на рисунке 1А, теплообменника согласно первому варианту реализации данного изобретения;

- На рисунке 3 показан главный вид с боку, обозначенный символом W на фигуре 1А, теплообменника согласно второму варианту реализации данного изобретения;

- На рисунке 4А показан вид теплообменника в сечении вдоль вертикальной оси Y-Y, показанной на рисунке 1С, в соответствии с рисунком 3 при применении в конструкции печи;

- На рисунке 4В показан теплообменник, в соответствии с рисунком 3, изображенный в сечении вдоль плоскости А-А рисунка 4А;

- На рисунке 4С показан теплообменник, в соответствии с рисунком 3, изображенный в сечении вдоль линии сечения С-С рисунка 4В;

- На рисунке 4D изображен теплообменник, в соответствии с рисунком 3, в сечении вдоль плоскости В-В рисунка 4А;

- На рисунке 4Е изображен теплообменник, в соответствии с рисунком 3, в сечении вдоль линии сечения D-D рисунка 4D;

- На рисунке 5А в сечении вдоль вертикальной оси Y-Y, и в соответствии с рисунком 1С изображен вариант реализации теплообменника согласно данному изобретению при применении к конструкции газовой печи;

- На фигуре 5В изображен теплообменник согласно варианту реализации рисунка 5А, в сечении вдоль плоскости А-А того же самого рисунка;

- На фигуре 5С изображен теплообменник согласно варианту реализации рисунка 5А, в сечении вдоль линии сечения С-С рисунка 5В;

- На фигуре 5D изображен теплообменник согласно варианту реализации рисунка 5А, в сечении вдоль плоскости В-В рисунка 5А;

- На рис. 5Е изображен теплообменник согласно варианту реализации рисунка 5А, в сечении вдоль линии плоскости D-D рисунка 5D;

- На рис. 6А изображен вид в сечении вдоль вертикальной оси Y-Y, показанной на рисунке 1С, третьего варианта реализации теплообменника согласно данному изобретению при применении в конструкции газовой печи;

- На рисунке 6В изображен теплообменник в соответствии с рисунком 6А, в сечении вдоль плоскости А-А того же самого рисунка;

- На рисунке 6С изображен теплообменник, в соответствии с рисунком 6А, в сечении вдоль плоскости В-В;

- На рисунке 7А в разрезе по вертикальной оси Y-Y, показанной на рисунке 1С, изображен вариант реализации теплообменника в соответствии с данным изобретением при применении в конструкции печи;

- На рисунке 7В изображен теплообменник согласно варианту реализации рисунка 7А, в сечении вдоль плоскости А-А того же самого рисунка;

- На рисунке 7С показан теплообменник согласно варианту реализации рисунка 7А, в сечении вдоль линии сечения С-С рисунка 7В;

- На рисунке 7D изображен теплообменник согласно варианту реализации рисунка 7А, в сечении вдоль плоскости В-В на рисунке 7А;

- На рис. 7Е изображен теплообменник согласно варианту реализации рисунка 7А, в сечении вдоль плоскости D-D на рисунке 7D;

- На рисунке 8А показан фронтальный вид конструкции газовой печи, в которой установлен теплообменник согласно четвертому варианту реализации данного изобретения;

- На рисунке 8В показан вид сверху конструкции печи рисунка 8 А;

- На рисунке 8С показан вид сбоку конструкции печи, обозначенный стрелкой Z на рисунке 8А, и в соответствии с предыдущими структурами.

-На рисунке 9 показан главный вид с боковой стороны W, обозначенной стрелкой на рисунке 8А, теплообменника согласно четвертому варианту реализации данного изобретения;

- На рисунке 10 изображен главный вид теплообменника согласно пятому варианту реализации данного изобретения, предназначенного для применения в конструкции газовой печи, снабженной тремя вентиляторами, расположенными друг на друга;

- Рисунок ПА - это фронтальный вид теплообменника рисунка 10;

и

- На рисунках 11В, 11С и 11D представлены сечения, полученные соответственно вдоль плоскостей А-А, В-В и С-С, указанных на рисунке 11А.

ОПИСАНИЕ НАИБОЛЕЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0020] Следует отметить, что в приведенном ниже описании, такие указательные термины, как «сверху, снизу, вертикальный, горизонтальный, нижний и верхний», а также любые другие аналогичные термины, следует интерпретировать применительно к используемым теплообменнику и конструкции печи, как показано на прилагаемых рисунках.

[0021] Кроме того, очевидно, что те преимущественные характеристики, которые будут описаны со ссылкой на определенный, конкретный вариант реализации данного изобретения, могут быть предусмотрены также и в других вариантах реализации, даже если они не явно описаны или иллюстрированы.

[0022] Со ссылкой на рисунки 1А, 1В и 1С изображена газовая печь для приготовления пищевых продуктов 1, оснащенная теплообменником 10 в соответствии с данным изобретением. Указанная структура печи 1 состоит из корпуса-короба, имеющего в своей внутренней части полость или камеру для выпечки 2, имеющей форму параллелепипеда и состоящей из пары боковых стенок 2А, соединенных с дном 2В и сводом 2С; задняя стенка 2D закрывает камеру для выпечки 2 сзади, в то время как передняя часть может быть закрыта с помощью двери 3, шарнирно прикрепленной к корпусу и управляемой посредством специальной ручки 3А.

[0023] Фронтально конструкция печи 1 преимущественно содержит панель управления 8, снабженную автоматическими или ручными средствами управления и контроля, которые позволяют правильно управлять функционированием печи.

[0024] Внутри камеры для выпечки 2, в непосредственной близости от одной из боковых стенок 2А и разделенной перегородкой 4, которая проходит по всей высоте и почти по всей ширине камеры 2, оставляя открытыми два вертикальных отверстия 4А для свободного перемещения температуры в печи, предусмотрена нагревательно-вентиляционная камера 50, в которой расположен, по меньшей мере, один вентилятор 5, предпочтительно с горизонтальной осью Х-Х, способный обеспечить циркуляцию воздуха внутри камеры для выпечки 2, и который приводится в движение, по меньшей мере, одним коаксиальным электродвигателем (не показан), установленном за пределы камеры для выпечки 2.

[0025] Для того, чтобы нагреть воздух в камере для выпечки 2 предусмотрена горелка 6, преимущественно системы предварительного смешивания, которая питается смесью воздуха и топливного газа, включающая камеру сгорания 6А, и теплообменник 10, имеющий возможность расширения предпочтительно внутрь указанной вентиляционно-нагревательную камеры 50, и предназначенный для сообщения упомянутой камеры сгорания 6А с выпускным отверстием для горючих газов 7.

[0026] В частности, указанный теплообменник 10 состоит, по меньшей мере, из двух пучков труб 11, где каждый из указанных пучков состоит по меньшей мере из двух секций труб, которые берут свое начало от камеры сгорания 6А указанной горелки 6, располагаются в вентиляционно-нагревательной камере 50 вокруг вентилятора 5, и соединены в конце с выпускным коллектором 14, который представляет собой общую полость для обеих секций труб которому соединены 11, и который соединен с выпускным отверстием 7.

[0027] Предпочтительно, чтобы трубы каждой из двух секций труб 11 были расположены таким образом, чтобы находились в параллельных плоскостях относительно друг друга, и предпочтительно перпендикулярно относительно оси Х-Х вращения вентилятора 5, соединены последовательно между собой, по меньшей мере, посредством одного передаточного элемента, и располагаются предпочтительно вдоль одной оси параллельной оси Х-Х вращения вентилятора 5.

[0028] В частности, выгодной характеристикой для данного теплообменника является то, что секции труб обоих пучков труб 11 расположены таким образом, что могут развиваться по направлению к центру теплообменника, т е по направлению по отношению к оси вращения Х-Х вентилятора 5, чтобы обеспечить компактность данного теплообменника, располагая трубы на максимально близком расстоянии вокруг вентилятора, а следовательно, повышая эффективность теплообмена, как будет объяснено далее более подробно.

[0029] Особенная характеристика данного изобретения состоит в том, что каждая секция труб устроена таким образом, что дымовые газы, генерируемые горелкой 6, проходят в противоположном направлении по отношению к близлежащей трубе, расположенной в соседней плоскости.

[0030] Как поясняется ниже более подробно, данные указанные трубы могут быть разного строения - каждая может состоять из одной трубы или, возможно, из пары труб, или из множества параллельно расположенных труб, и, предпочтительно, иметь круглую форму поперечного сечения, или овальную, или, возможно, любой другой подходящей формы.

[0031] Кроме того, размер сечения труб может оставаться одинаковыми для всех труб ответвления данного 11.

[0032] В качестве альтернативы и преимущества, возможно, чтобы размер сечения труб секции труб варьировался вдоль соответствующего пучка труб 11 и, в частности, предпочтительно, чтобы размер сечения труб постепенно уменьшался, по ниспадающей - по мере отдаления от горелки.

[0033] Фактически, когда горючие газы отдаляются от горелки, они остывают, их объем и следовательно их скорость уменьшается; поэтому выгодно модулировать трубы секции таким образом, чтобы максимально увеличить коэффициенты теплопередачи, при этом удерживая потери тепла ниже предела допустимости.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПЕРВОГО ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0034] В соответствии с рисунком 2, показан первый реализуемый вариант теплообменника 10 в соответствии с настоящим изобретением, размещаемый между камерой сгорания 6А данной горелки 6, расположенной, в частности, в нижней зоне камеры для выпечки 2, и выпускным коллектором 14, соединяемого с указанным выпускным отверстием 7, в соответствии со сводом 2С данной камеры для выпечки 2, как показано на рисунке 1А и 1С.

[0035] В этом первом варианте реализации изобретения два пучка труб 11 размещены симметрично вокруг вентилятора 5 относительно его диаметральной оси, и преимущественно относительно вертикальной оси Y-Y, проходящей через центр вентилятора 5.

Каждый из двух пучков труб 11, составляющих данный теплообменник 10, содержит несколько секций труб 12А, 12В, 12С, расположенных в параллельных плоскостях относительно друг друга и соединенных между собой в последовательно, и где каждая из секции труб состоит из одной трубы.

[0036] В частности, предусмотрена, что первая секция труб 12А, непосредственно соединена своей первой торцевой частью с камерой сгорания 6А, и второй своей торцевой частью направлена к своду 2С указанной камеры для выпечки 2, вторая секция труб 12В соединена своей первой торцевой частью ко второй торцевой части указанной выше первой секции труб 12А и располагается вокруг вентилятора 5 таким образом, чтобы ее вторая торцевая часть достигла дна 2В камеры для выпечки 2, третья секция труб 12С, соединена своей первой торцевой частью со второй торцевой частью указанной второй секции труб 12В, и соединена своей второй торцевой частью к выпускному отверстию 7 посредством выпускного коллектора 14, желательно расположенного в вертикальном положении.

[0037] Упомянутые три секции труб 12А, 12В, 12С размещаются в основном вдоль соответствующих плоскостей, параллельно расположенных относительно друг друга, и перпендикулярно относительно оси Х-Х вращения вентилятора 5, и соединены в последовательности между собой, располагаясь относительно указанной оси вращения Х-Х посредством первого передаточного элемента и второго передаточного элемента 13, 15, каждый из которых представляет собой общую полость для прохождения дымовых газов, к которой соединены оба пучка труб 11 теплообменника 10.

[0038] Кроме того, есть терминальный приемный элемент 16, соединенный со второй торцевой частью третьей секции труб 12С обоих пучков 11, и назначением которого является сбор дымовых газов, поступающих из труб и проведение их в выпускной коллектор 14.

[0039] Предпочтительно, чтобы указанный второй передаточный элемент 15 располагался, главным образом, соосно относительно указанной камере сгорания 6А, и может быть соединен с ней посредством размещения первой разделительной перегородки 61; одновременно, указанный терминальный приемный элемент 16 предпочтительно, чтобы был расположен соосно относительно первому передаточному элементу 13 и может быть соединен с этим последним посредством размещения второй разделительной перегородки 62.

[0040] С точки зрения потока дымовых газов, указанные трубы 12А, 12В и 12С приспособлены для перемещения потока дымовых газов в противоположных направлениях; в частности, как показано стрелками на рисунке 2, газы сначала проходят через указанную первую секцию труб 12А главным образом в восходящем направлении движения, потом, достигнув первого передаточного элемента 13, переходят во вторую секцию труб 12В и проходят в противоположном нисходящем направлении, и, наконец, возвращаясь к указанному второму передаточному элементу 15 переходят в третью секцию труб 12С и движутся в восходящем направлении до тех пор, пока не достигают терминального приемного элемента 16, который представляет собой общую полость для обоих пучков труб 1, и который предпочтительно должен быть расположен выше вентилятора 5 и, наконец, дымовые газы достигают выпускного отверстия 7 через указанный выпускной коллектор 14.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВТОРОГО ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0041] На рисунках 3, 4А-4Е изображен теплообменник 10 в соответствии со вторым вариантом реализации данного изобретения, который, по сути, аналогичен варианту, описанному выше, и предполагающий пары пучков труб 11 расположенных предпочтительно симметричным образом по отношению к вертикальной оси Y-Y вентилятора 5 между камерой сгорания 6А горелки 6, установленной в непосредственной близости от нижней стенки 2В камеры выпечки 2 и выпускного отверстия 7, расположенного В своде камеры 2С, как показано на рисунках1А и 1С.

[0042] Кроме того, указанные пучки труб 11 содержат несколько секций труб, которые размещаются в плоскостях, параллельно расположенных относительно друг друга, и перпендикулярно относительно оси Х-Х вращения вентилятора 5, соединены в последовательности между собой посредством первого и второго передаточных элементов 13, 15, и располагаются соосно относительно друг друга и относительно указанной оси вращения Х-Х.

[0043] Однако, в отличие от предыдущего варианта реализации данного изобретения, каждый пучок труб 11 указанного теплообменника 10 состоит из первой секции труб 12А, состоящей из пары труб, соединенных своей первой торцевой частью с камерой сгорания 6А и одновременно соответственно соединенных своей второй торцевой частью к первому передаточному элементу 13, расположенному над вентилятором 5 в непосредственной близости от свода 2С камеры для выпечки 2, выгодно используя полость передаточного элемента, общую для обоих трубчатых пучков 11 теплообменника 10.

[0044] Аналогично предыдущему варианту реализации данного изобретения, предусмотрено, что вторая секция труб 12В соединена с первым передаточным элементом 13 и третьей секцией труб 12С, причем вторая и третья секции труб 12В, 12С расположены в последовательности друг за другом и соединены между собой посредством второго передаточного элемента 15, который, как предусмотрено, размещается в непосредственной близости от дна 2В камеры для выпечки 2, и который представляет собой общую полость для обоих трубчатых пучков 11.

[0045] Предпочтительно, указанный второй передаточный элемент 15 располагается соосно относительно камеры сгорания 6А и может быть соединен с ним путем размещения первой разделительной перегородки 61.

[0046] Кроме того, вторая торцевая часть третьей секции труб 12С обоих пучков труб 11 выгодным образом соединена с терминальным приемным элементом 16, предпочтительно расположенного соосно первому передаточному элементу 13, и разделенного от последнего посредством второй разделительной перегородки 62,

[0047] В частности, с точки зрения потока горючих газов внутри данного теплообменника 10 указанная первая секция труб, состоит из пары труб 12А, которые непосредственно сообщаются с камерой сгорания 6А горелки 6, и расположены параллельно друг с другом, и через них горючие газы проходят в восходящем направлении. Затем горючие газы переходят далее через указанный первый передаточный элемент 13 во вторую секцию труб 12В, которая, будучи последовательно соединенная с указанной первой секцией труб 12А, проводит горючие газы в нисходящем направлении, затем дымовые газы переходят через второй передаточный элемент 15 в трубы третьей секции труб 12С и двигаются в восходящем направлении, пока не достигнут указанного терминального приемного элемента 16, который представляет собой общую полость для обоих пучков труб 11, и который располагается над указанным вентилятором; наконец, дымовые газы достигают выпускного отверстия 7 через указанный выпускной коллектор 14.

[0048] На рисунках 5А-5Е показан вариант реализации описанного выше теплообменника, который отличается от последнего тем, что он может быть адаптирован и применен к конструкции печи 1, в которой отверстие 7 для вывода выхлопных газов предусмотрена на боковой стенке 2А, ??на которой установлен вентилятор 5, который предпочтительно рекомендуется расположить вблизи свода 2С камеры для выпечки 2, а упомянутый выпускной коллектор 14 соединен с терминальным приемным элементом 16, который является общей полостью для обоих пучков труб 11, и расположен параллельно оси вращения Х-Х вентилятора 5. Этот вариант реализации изобретения является предпочтительным в случае, если планируется расположить над печью 1 другую печь, другую конструкцию.

[0049] Кроме того, в отличие от описанного выше варианта реализации, и целях обеспечения наилучшей компактности, каждый пучок труб 11 снабжен своим собственным, отдельным первым передаточным элементом 13, отчетливо расположенного отдельно от соответствующего другого первого передаточного элемента 13, симметрично расположенного на другом пучке труб 11.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ТРЕТЬЕГО ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ДАННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0050] На рисунках 6А-6С показан теплообменник 10 согласно третьему варианту реализации данного изобретения. В частности, в отличие от ранее описанных вариантов реализации данный теплообменник 10 разработан с возможностью быть применимым в структуре печи 1, где указанная горелка 6 расположена в непосредственной близости к своду 2С камеры для выпечки 2 и прилегает к выпускному отверстию 7.

[0051] Соответственно, каждый пучок труб 11 теплообменника 10 содержит, по меньшей мере, две секции труб 12А, 12В, где каждая группа состоит из одной трубки, и группы расположены в параллельных плоскостях относительно друг друга, и главным образом, перпендикулярно относительно оси Х-Х вращения вентилятора 5, соединенные в последовательности между собой

и располагаются соосно относительно указанной оси вращения Х-Х и посредством передаточного элемента 13, который, выгодным образом, представляет собой общую полость для обоих пучков труб 11, по которым дымовые газы проходят в противоположные направления, как показано стрелками.

[0052] Давая оценку потоку дымовых газов, проходящих через теплообменник 10, установлено, что для каждого пучка труб 11 через указанную первую секция труб 12А дымовые газы проходят в нисходящем направлении, в то время как через указанную вторая секцию труб 12В дымовые газы проходят в противоположном направлении относительно указанной первой секции труб 12А, то есть в восходящем направлении, и, таким образом, дымовые газы сливаются в терминальный приемный элемент 16, который представляет собой полость, общую для обоих пучков труб 11, и, наконец, дымовые газы достигают выпускного отверстия 7 посредством выпускного коллектора 14.

[0053] Предпочтительно, чтобы указанный приемный элемент 16 располагался на одной оси с камерой сгорания 6А и может быть соединен с ней посредством первой разделительной перегородки 61.

[0054] На рисунках 7А-7Е показан вариант реализации теплообменника 10, описанного чуть выше, по существу он является аналогичным только что описанному варианту, предполагая пару пучков труб 11, расположенных симметрично вокруг указанного вентилятора 5 между камерой сгорания 6А горелки 6, расположенных над указанной камерой для выпечки 2, и выпускным отверстием 7, расположенной в непосредственной близости от указанной горелки 6. Кроме того, каждый из указанных трубных пучков 11 состоит из двух секций труб 12А, 12В, установленных в параллельных плоскостях относительно друг друга и перпендикулярно относительно оси вращения Х-Х вентилятора 5, и соединенные в последовательности между собой посредством передаточного элемента 13, и через которых в противоположные направления проходят дымовые газы.

[0055] Однако указанная первая секция труб 12А состоит из пары трубок, соединенные своей первой торцевой частью к указанной камере сгорания 6А, и соответственно соединенные своей второй торцевой частью к указанному передаточному элементы 13, представляющему собой полость, общую для обоих пучков труб 11, и к которому также присоединена указанная вторая секция труб 12В, которая также состоит из пары трубок.

[0056] В частности, с точки зрения потока дымовых газов проходящих внутри указанного теплообменника 10, указанная пара труб, образующих указанную первую секцию труб 12А, непосредственно взаимодействует с камерой сгорания 6А горелки 6, расположены параллельно, и через них проводятся горючие газы в нисходящем направлении; затем газы перенаправляются указанным передаточным элементом 13 далее - во вторую пару труб второй секции труб 12В, также расположенных параллельно по относительно друг друга и соединенные последовательно по отношению ко первой секции труб 12А, горючие газы проходят через обе трубы второй секции в восходящем направлении и объединяются в приемном элементе 16, который представляет собой полость, общую обоих пучков труб 11, и, наконец, достигают выпускного отверстия 7 с помощью указанного выпускного коллектора 14.

[0057] Предпочтительно, чтобы указанный приемный элемент 16 располагался соосно с камерой сгорания 6А, и может быть соединен с ней посредством первой разделительной перегородки 61.

[0058] Третья разделительная перегородка 63, как показано на рисунке 7Е, может быть предусмотрена внутри указанного первого передаточного элемента 13, чтобы обеспечить разделение циркулирующих дымовых газов, циркулирующих в двух пучках труб 11, а также во избежание возникновения шума.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕТВЕРТОГО ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0059] На рисунках 8А-8С показана структура печи 1, внутри которой встроен теплообменник 10 в соответствии с четвертым вариантом реализации данного изобретения.

[0060] Как лучше всего видно на рисунке 9, указанный теплообменник 10 располагается между камерой сгорания 6А указанной горелки 6, расположенной в нижней зоне камеры для выпечки 2, сбоку относительно вертикальной оси вентилятора 5, и выпускным отверстием 7, установленным вблизи свода 2С указанной камеры для выпечки 2, предпочтительно с противоположного бока по отношению к вертикальной оси вентилятора 5, в диаметрально противоположной стороне относительно расположения камеры сгорания 6А горелки 6.

[0061] В этом четвертом варианте реализации два пучка труб 11 установлены вокруг вентилятора 5, расположены симметричным образом относительно его диаметральной оси; однако следует подчеркнуть, что в этом случае указанные пучки труб 11 симметричны относительно наклонной оси М-М, которая относительна вертикальной оси Y-Y, проходящей через центр вентилятора 5.

[0062] Подобно второму варианту реализации теплообменника 10, описанному выше со ссылкой на рисунки 3 и 4а-4Е, каждый из пучков труб 11 теплообменника 10 содержит первую секцию труб 12А, состоящую из пары труб, которые соединены своим первой торцевой частью с указанной камерой сгорания 6А, и соответственно своей второй частью соединены с указанным первым передаточным элементом 13, который расположен в непосредственной близости к своду 2С камеры для выпечки 2, в зоне диаметрально противоположной вентилятору 5 относительно местоположения указанной горелки 6, и, который представляет собой полость, общую для обоих пучков труб 11 теплообменника 10.

[0063] Затем предусмотрены вторая секция труб 12В, соединенная с указанным первым передаточным элементом 13, и затем третья секция труб 12С, каждая из которых 12В, 12С состоит только из одной трубы, и они располагаются соосно и соединены между собой в последовательности друг за другом относительно указанной оси вращения Х-Х посредством второго передаточного элемента 15, устанавливаемого в непосредственной близости от дна 2В камеры для выпечки 2, и который представляет собой полость, общую для обоих пучков труб 11.

[0064] Предпочтительно расположить указанный второй передаточный элемент 15 на одной оси с камерой сгорания 6А и он может быть соединен с ней посредством первой разделительной перегородки 61.

[0065] Кроме того, торцевые части третьей секции труб 12С обоих пучков труб 11, выгодным образом, соединены с принимающим элементом 16, который предпочтительно располагается соосно указанному первому передаточному элементу 13, и отделен от последнего второй разделительной перегородкой 62.

[0066] В частности, с точки зрения потока дымовых газов внутри указанного теплообменника 10, указанные две трубы первой секции труб 12А соединены напрямую с камерой сгорания 6А горелки 6, соответственно они расположены параллельно друг с другом и обе они проводят через себя дымовые газы в восходящем направлении. Затем дымовые газы передаются далее через первый передаточный элемент 13 и поступают в трубу второй секции 12В, которая расположена последовательно по отношению к указанной первой части 12А, через трубу второй секции 12В дымовые газы проводятся в нисходящем направлении, затем проходят через второй передаточный элемент 15, затем поступают в трубу третьей секции труб 12С и проходят в восходящем направлении, пока не достигают указанного принимающего элемента 16, который представляет собой полость, общую для обоих пучков труб 11, предпочтительно расположенного над указанным вентилятором 5, и, наконец, дымовые газы достигают выпускного отверстия 7 через указанный выпускной коллектор 14.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПЯТОГО ВАРИАНТА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0067] На рисунках 10, 11А - 11D показан теплообменник 10 в соответствии с пятым вариантом реализации данного изобретения; указанный теплообменник 10 функционально идентичен теплообменнику, показанному на рисунках 6А-6С, но имеет особенность - он разработан для такой структуры печи для выпечки, которая снабжена несколькими вентиляторами 5, например тремя, установленными один над другим, и имеющими свои центры выровненными на одной оси с вертикальной оси Y-Y.

[0068] Для этой цели, таким образом, пучки труб 11 указанного теплообменника 10, могут быть смоделированы волнообразной формы, таким образом, чтобы копировать профили указанных вентиляторов 5.

[0069] В данном варианте реализации теплообменник 10 также выполнен с возможностью быть размещенным в такую структуру печи, в которой указанная горелка 6 расположена в непосредственной близости от свода камеры для выпечки и прилегает к выпускному отверстию 7.

[0070] Соответственно, каждый пучок труб 11 теплообменника 10 содержит, по меньшей мере, две секции труб 12А, 12В, каждая из которых состоит из одной трубы, установленных в параллельных друг к другу плоскостях, и перпендикулярно по относительно оси вращения Х-Х вентилятора 5,

располагаются соосно и соединены между собой в последовательности друг за другом относительно указанной оси вращения Х-Х и посредством передаточного элемента 13, и через них проходят дымовые газы в противоположных направлениях, как это указано стрелкой на рисунке 11В.

[0071] Давая оценку потоку дымовых газов, проводимых через данный теплообменник 10, можно утверждать, что для каждого пучка труб 11 характерно то, что через указанную первую секцию труб 12А дымовые газы проходят в нисходящем направлении, в то время как через указанную вторая секцию труб 12В дымовые газы проходят в противоположном направлении по отношению к первой секции труб 12А, те есть в восходящем направлении, и затем поступают в принимающий элемент 16, который представляет собой полость, общую для обоих пучков труб 11, и, наконец, достигают выпускного отверстия 7 посредством указанного выпускного коллектора 14.

[0072] Указанный принимающий элемент 16 располагается соосно камере сгорания 6А и может быть соединен с ней посредством первой разделительной перегородки 61.

[0073] Возможна третья разделительная перегородка 63 внутри первого передаточного элемента 13, для обеспечения разделения циркулирующих дымовых газов, проходящих через двух трубных пучков 11, а также во избежание возникновения шума.

[0074] Очевидно, что в целом теплообменник 10 в соответствии с данным изобретением может быть сконфигурирован таким образом, чтобы быть адаптивным к горелке 6 и выпускному отверстию 7 камеры для выпечки 2 газовой печи 1, согласно пожеланию и требованию к количеству вентиляторов 5 и их местоположению в конструкции печи.

[0075] Например, в том случае, когда печь 1 оборудована горелкой 6, расположенной в непосредственной близости от дна нижней стенки 2В камеры для выпечки 2 и сбоку относительно вертикальной оси Y-Y вентилятора 5, и выпускное отверстие 7 расположено в своде верхней стенки 2С камеры для выпечки 2, но соосно вертикальной оси Y-Y указанного вентилятора 5, теплообменник 10 согласно настоящему изобретению будет снабжен двумя пучками труб 11, располагаемых вокруг вентилятора 5, но асимметрично по отношению друг к другу относительно воображаемой оси, соединяющей выпускное отверстие 7 и горелку 6.

[0076] В заключение, из вышеизложенного видно, что теплообменник 10 для газовой печи для приготовления продуктов питания 1, в соответсвии с любым из описанных вариантов реализации данного изобретения, а также в соответствии со смежными, производными от них вариантов позволяет достичь вышеупомянутых целей и преимуществ.

[0077] Фактически это - усовершенствованный теплообменник, который благодаря своей особой форме, позволяет увеличить эффективность теплообмена между дымовыми газами и камерой для выпечки газовой печи. На самом деле, благодаря расширенной конструкции секций труб, образующих два пучка труб 11, достигнуто значительное увеличение поверхности, обеспечивающей теплообмен, и, следовательно, достигнуто значительное увеличение КПД теплообменника и, следовательно, достигнуто значительное увеличение общей эффективности печи.

[0078] Кроме того, поскольку каждый из двух пучков труб 11 теплообменника 10 в соответствии с настоящим изобретением, имеет, по меньшей мере, две секции труб, обеспечивающих прохождение дымовых газов в противоположные стороны, наблюдается улучшенное распределение температуры воздуха внутри камеры для выпечки 2, без того, чтобы увеличить пространства корпуса.

[0079] Следует отметить, что данный теплообменник предполагает расширение конструкции указанных секций труб указанных пучков труб внутрь, вглубь теплообменника 10, то есть по направлению к его центру, иными словами к оси Х-Х вращения вентилятора 5, а не, наружу, вширь, как предполагается документом JP 2011141098, что позволяет придать абсолютную компактность данному указанному теплообменнику 10. Кроме того, другой преимущественной характеристикой является то, что нагретый воздух, распространяющийся радиально от вентилятора 5 по направлению к камере для выпечки оказывает влияние на теплообмен одновременно со всеми секциями труб теплообменника 10, достигая таким образом повышенного КПД теплообменника 10 по сравнению с др.

[0080] Другой преимущественной характеристикой данного теплообменника является то, благодаря тому, что два пучка труб 11 теплообменника 10 сконфигурированы симметричными образом относительно вертикальной оси вентилятора 5, как показано в качестве примера, в первых трех вариантах реализации изобретения, достигается распределение температуры максимально равномерно вдоль вертикальной оси, что позволяет обеспечить оптимальное равномерное приготовление продуктов в печи.

[0081] Другим преимуществом, в особенности, опираясь на третий вариант реализации, является то, что теплообменник 10 настолько компактен, что он позволяет модифицировать с минимальными изменениями камеры электрических печей, при переводе их с электричества на газ, минимизируя тем самым производственные затраты, связанные с производством печей.

[0082] Кроме того, теплообменник 10 согласно четвертому варианту реализации изобретения может быть выгодно применен в таких печах, где по причинам ограниченного пространства горелка 6 расположена сбоку относительно вертикальной оси, проходящей через центр вентилятора 5, и при этом обеспечивается оптимальный показатель в плане теплообмена и приемлемое равномерное распределение температуры в камере для выпечки 2.

[0083] Кроме того, подчеркивается, что теплообменник, как определен в прилагаемом пункте 1 формулы данного изобретения, может быть сконфигурирован и расширен наиболее подходящим образом вокруг вентилятора 5 или вентиляторов 5 между горелкой 6 и выпускным отверстием 7 оставаясь в пределах сферы защиты данного изобретения.

[0084] Разумеется, настоящее изобретение открыто многочисленным модификациям, вариациям, вариантам многочисленных приложений, не выходя при этом за пределы защиты, как это определено прилагаемой формулой данного изобретения. Кроме того, материалы и оборудование, используемые для реализации данного изобретения, а также формы и размеры отдельных компонентов, могут быть усовершенствованы в соответствии с конкретными требованиями и задачами.

Группа изобретений относится к конвективной печи с теплообменником, предназначенной для приготовления пищевых продуктов и работающей на газовом топливе или жидких видах горючего. Газовая печь состоит из камеры для выпечки, снабженной стенкой дна и стенкой свода, вентилятора с горизонтальной осью вращения (Х-Х), горелки с системой предварительного смешивания и теплообменника. Теплообменник содержит по меньшей мере два пучка труб, установленных проходящими напротив друг друга между местом для входа дымовых газов, выполненным с возможностью соединения с газовой горелкой газовой печи, и выпускным отверстием для дымовых газов, выполненным с возможностью соединения с выпускным коллектором указанной газовой печи. При этом каждый пучок труб содержит по меньшей мере две секции труб, каждая из которых состоит из по меньшей мере одной трубы. Указанные секции труб лежат в параллельных относительно друг друга плоскостях, перпендикулярных горизонтальной оси (Х-Х), и соединены между собой последовательно посредством как минимум одного передаточного элемента так, что дымовые газы могут проходить через каждую из секций труб в направлении, противоположном направлению потока дымовых газов в секции труб, лежащей в соседней плоскости. Секции труб расположены накладывающимися одна на другую рядом друг с другом, так что контуры лежащей в первой плоскости секции труб полностью перекрывают - если смотреть вдоль горизонтальной оси (Х-Х) - контуры секций труб, расположенных в следующих плоскостях. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 32 ил.

1. Теплообменник (10) газовой печи (1), содержащий по меньшей мере два пучка (11) труб, установленных проходящими напротив друг друга между местом (6А) для входа дымовых газов, выполненным с возможностью соединения с газовой горелкой (6) указанной газовой печи (1), и выпускным отверстием (7) для дымовых газов, выполненным с возможностью соединения с выпускным коллектором (14) указанной газовой печи (1), при этом каждый пучок (11) труб содержит по меньшей мере две секции (12А, 12В, 12С, 12А', 12В') труб, каждая из которых состоит из по меньшей мере одной трубы, указанные секции труб лежат в параллельных относительно друг друга плоскостях, перпендикулярных горизонтальной оси (Х-Х), и соединены между собой последовательно посредством как минимум одного передаточного элемента (13, 15) так, что дымовые газы могут проходить через каждую из секций труб в направлении, противоположном направлению потока дымовых газов в секции труб, лежащей в соседней плоскости, отличающийся тем, что указанные секции (12А, 12В, 12С, 12А', 12В') труб расположены накладывающимися одна на другую рядом друг с другом, так что контуры лежащей в первой плоскости секции труб (12А, 12А') полностью перекрывают - если смотреть вдоль горизонтальной оси (Х-Х) - контуры секций труб (12В, 12С, 12В'), расположенных в следующих плоскостях.

2. Теплообменник (10) по п. 1, в котором по меньшей мере одна из указанных секций (12А, 12В, 12С) труб состоит из одной трубы.

3. Теплообменник (10) по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере одна из указанных секций (12А', 12В') труб состоит из множества труб, расположенных в параллельных плоскостях относительно друг друга, перпендикулярных по отношению к указанной горизонтальной оси (Х-Х).

4. Теплообменник (10) по любому из пп. 1-3, в котором указанные секции (12А, 12В, 12С, 12А', 12В') труб имеют сечение круглой или овальной формы.

5. Теплообменник (10) по любому из пп. 1-4, в котором размеры сечения труб, из которых состоят указанные секции (12А, 12В, 12С, 12А', 12В') труб, являются одинаковыми по всей длине труб соответствующего пучка труб (11).

6. Теплообменник (10) по любому из пп. 1-4, в котором размеры сечения труб, из которых состоят указанные секции (12А, 12В, 12С, 12А', 12В') труб, постепенно уменьшаются с перемещением вдоль соответствующего пучка (11) труб.

7. Теплообменник (10) по любому из пп. 1-6, в котором по меньшей мере один передаточный элемент (13, 15) является общим для обоих пучков (11) труб.

8. Теплообменник (10) по п. 7, в котором по меньшей мере один передаточный элемент (13, 15) расположен вдоль оси, по существу параллельной указанной горизонтальной оси (Х-Х).

9. Теплообменник (10) по любому из пп. 1-8, в котором указанные по меньшей мере два пучка (11) труб располагаются симметрично между указанным местом (6А) для входа дымовых газов и указанным выпускным отверстием (7) для дымовых газов.

10. Газовая печь (1), содержащая камеру для выпечки (2), снабженную стенкой (2В) дна и стенкой (2С) свода, вентилятор (5) с горизонтальной осью (Х-Х) вращения, горелку (6) с системой предварительного смешения, выпускной коллектор (14) и теплообменник (10) в соответствии с любым из предшествующих пунктов.

11. Газовая печь (1) по п. 10, в которой указанная горелка (6) расположена вблизи указанной стенки свода (2С), указанный теплообменник (10) содержит первую секцию (12А, 12А') труб, исполненную таким образом, чтобы по ним проходили дымовые газы в нисходящем направлении, и вторую секцию (12В, 12В') труб, исполненную таким образом, чтобы по ним проходили дымовые газы в восходящем направлении, причем указанные первая и вторая секции труб соединены между собой последовательно посредством передаточного элемента (13).

12. Газовая печь (1) по п. 10, в которой указанная горелка (6) расположена в непосредственной близости от указанной стенки (2В) дна, указанный теплообменник (10) содержит первую секцию (12А, 12А') труб, исполненную таким образом, чтобы по ним проходили дымовые газы в восходящем направлении, вторую секцию (12В, 12В') труб, исполненную таким образом, чтобы по ним проходили дымовые газы в нисходящем направлении, причем указанные первая и вторая секции труб соединены между собой последовательно посредством первого передаточного элемента (13), и третью секцию (12С) труб, исполненную таким образом, чтобы по ним проходили дымовые газы в восходящем направлении, соединенную с указанной второй секцией (12В, 12В') труб последовательно посредством второго передаточного элемента (15).

13. Газовая печь (1) по любому из пп. 10-12, в которой указанная горелка (6) расположена сбоку относительно указанного вентилятора (5), указанный теплообменник (10) содержит пару пучков (11) труб, расположенных симметрично относительно указанного вентилятора (5).

14. Газовая печь (1) по любому из пп. 10-12, в которой указанная горелка (6) расположена сбоку относительно указанного вентилятора (5), указанный теплообменник (10) содержит пару пучков (11) труб, расположенных асимметрично относительно вентилятора (5).