[0001] Die Erfindung betrifft eine Induktionsofenvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren
nach Anspruch 14.
[0003] Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung
mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe
wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 14 gelöst, während vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden
können.
[0004] Es wird eine Induktionsofenvorrichtung vorgeschlagen mit zumindest einem induktiv
beheizbaren Heizelement, mit zumindest einem Induktor zur Beheizung des Heizelements
und mit zumindest einer in einem montierten Zustand einstückig mit dem Heizelement
ausgebildeten Wärmetauschereinheit, welche zur Übertragung von Wärme von dem Heizelement
auf eine Heizluftströmung zur Beheizung eines Garraums vorgesehen ist.
[0005] Durch eine derartige Ausgestaltung kann eine Effizienz, insbesondere eine Bauteileeffizienz
und/oder vorteilhaft eine Effizienz eines Wärmetauschs gesteigert werden. Insbesondere
kann auf zusätzliche Bauteile zur Übertragung der Wärme des Heizelements auf die Wärmetauschereinheit
verzichtet werden. Vorteilhaft können Luftspalten zwischen dem Heizelement und der
Wärmetauschereinheit vermieden werden. Besonders vorteilhaft kann eine kompakte Bauweise
des Heizelements und der Wärmetauschereinheit erreicht werden.
[0006] Unter einer "Induktionsofenvorrichtung" soll insbesondere zumindest ein Teil, insbesondere
eine Unterbaugruppe, eines Induktionsofens verstanden werden. Insbesondere kann die
Induktionsofenvorrichtung auch den gesamten Induktionsofen umfassen. Unter einem "Induktionsofen"
soll insbesondere ein Ofen verstanden werden, welcher dazu vorgesehen ist, zumindest
ein Gargut mittels eines induktiv beheizten Heizelements zu garen. Unter einer "induktiven
Beheizung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Umwandlung von elektrischer
Energie in Wärme verstanden werden, bei welcher zunächst zumindest ein Induktor der
Induktionsofenvorrichtung die elektrische Energie in zumindest ein elektromagnetisches
Wechselfeld konvertiert, welches innerhalb zumindest eines induktiv beheizbaren Materials,
vorzugsweise innerhalb des Heizelements, Wärme erzeugt.
[0007] Darunter, dass ein Element "induktiv beheizbar" ist, soll in diesem Zusammenhang
insbesondere verstanden werden, dass das Element dazu vorgesehen ist, bei Einwirkung
des durch den Induktor erzeugten elektromagnetischen Wechselfelds auf das Element
durch induzierte Wirbelströme und/oder Ummagnetisierungseffekte Wärme zu erzeugen.
Insbesondere stellt das Element in zumindest einem Betriebszustand eine Wärmeleistung
von mindestens 500 W, vorteilhaft mindestens 750 W und bevorzugt mindestens 1000 W
bereit. Vorteilhaft ist das Element dazu geeignet, genügend thermische Energie abzustrahlen
und/oder an die Heizluftströmung zu übertragen, um zumindest ein Gargut zu garen.
Insbesondere weist das Element zumindest ein ferromagnetisches und/oder ferrimagnetisches
Material auf. Insbesondere ist das Element von einer Heizeinheit, welche beispielsweise
zumindest einen Induktor aufweisen könnte, verschieden ausgebildet. Insbesondere ist
das Element von zusätzlichen Materialien, welche vorrangig einem Korrosionsschutz,
einer Haftung, einem Einleiten des magnetischen Wechselfelds in das Element und/oder
einer Ästhetik dienen, verschieden ausgebildet.
[0008] Es wäre möglich, dass der Induktor als eine dreidimensional gewundene Induktionsspule
oder als eine einzelne Spulenwindung ausgebildet ist. Bevorzugt ist der Induktor als
eine Flachspule ausgebildet.
[0009] Unter "einstückig ausgebildet" soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden
verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Lötprozess, einen
Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll
erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden,
wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung
in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen
Rohling.
[0010] Denkbar wäre, dass die Wärmetauschereinheit Rippen und/oder Lamellen aufweist, um
Wärmeübertragungsflächen für eine Übertragung von Wärme von der Wärmetauschereinheit
auf die Heizluftströmung bereitzustellen. Insbesondere kann die Wärmetauschereinheit
auch andere, dem Fachmann bekannte Elemente aufweisen, um die Wärmeübertragungsflächen
bereitzustellen. Besonders vorteilhaft weist die Wärmetauschereinheit zumindest ein
Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 100 W/(m · K), vorteilhaft mindestens
150 W/(m · K) und bevorzugt mindestens 200 W/(m · K) bei 0°C auf. Beispielsweise könnte
die Wärmetauschereinheit Aluminium und/oder Kupfer und/oder Graphen und/oder weitere
dem Fachmann sinnvoll erscheinende Materialien aufweisen. Die Induktionsofenvorrichtung
weist insbesondere zumindest eine Luftleiteinheit auf, welche die Heizluftströmung
definiert und vorteilhaft an einem Großteil, bevorzugt einer Gesamtheit, der Wärmetauschereinheit
vorbeiführt.
[0011] Insbesondere weist die Induktionsofenvorrichtung zumindest eine Ofenmuffel auf, welche
den Garraum definiert. Darunter, dass ein Objekt einen Raum "definiert", soll insbesondere
verstanden werden, dass das Objekt zumindest eine Grenzfläche definiert, in welcher
sich das Objekt und der Raum berühren. Die Ofenmuffel weist zumindest eine Beschickungsöffnung
auf, durch welche ein Gargut in den Garraum einbringbar ist. Insbesondere weist die
Induktionsofenvorrichtung zumindest eine Ofentür auf, welche in einem geschlossenen
Zustand der Ofentür die Beschickungsöffnung abdeckt. Die Ofenmuffel kann insbesondere
eine Mehrzahl von verbundenen plattenförmigen Elementen aufweisen. Darunter, dass
ein Objekt "plattenförmig" ausgebildet ist, soll in diesem Zusammenhang insbesondere
verstanden werden, dass ein gedachter kleinstmöglicher Quader, welcher das Objekt
gerade noch aufnimmt, eine Dicke aufweist, die maximal 50 %, insbesondere maximal
20 %, vorteilhaft maximal 10 %, vorzugsweise maximal 5 %, einer Länge und/oder einer
Breite des Quaders entspricht.
[0012] Vorteilhaft weist die Ofenmuffel zumindest eine Prallwand auf. Unter einer "Prallwand"
soll insbesondere ein plattenförmiges Element verstanden werden, welches den Garraum
in eine Richtung, insbesondere in eine Tiefenrichtung, zumindest teilweise begrenzt
und einen Verlauf der Heizluftströmung teilweise definiert und insbesondere Teil der
Luftleiteinheit ist. Insbesondere definiert die Prallwand gemeinsam mit einer restlichen
Ofenmuffel, vorzugsweise einer Rückwand der Ofenmuffel, einen Wärmeerzeugungsraum,
welcher auf einer dem Garraum abgewandten Seite der Prallwand angeordnet ist. Vorteilhaft
ist die Prallwand an der Rückwand montierbar. Bevorzugt weist die Prallwand zumindest
eine Einsaugöffnung, durch welche die Heizluftströmung von dem Garraum in den Wärmeerzeugungsraum
strömt, und vorzugsweise zumindest eine Ausblasöffnung, durch welche die Heizluftströmung
vom Wärmeerzeugungsraum in den Garraum strömt, auf.
[0013] Denkbar wäre, dass das Heizelement eine zylindrische, eine sphärische oder eine scheibenförmige
Außenkontur aufweist. Um eine Effizienz weiter zu steigern, wird vorgeschlagen, dass
das Heizelement eine ringförmige Außenkontur aufweist. Darunter, dass ein Objekt "ringförmig"
ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt entlang zumindest einer
Blickrichtung, welche vorzugsweise senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Objekts
verläuft, einen leeren Innenraum vollständig umschließt. Unter einer "Haupterstreckungsebene"
eines Objekts soll insbesondere eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer
größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher das Objekt gerade
noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft.
Unter einer "ringförmigen Außenkontur" eines Objekts soll insbesondere eine Formgebung
eines gedachten Schlauchs minimalen Volumens verstanden werden, welcher das Objekt
gerade noch aufnimmt, wobei die ringförmige Außenkontur einen homogenen Querschnitt
bei einem Schnitt senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Außenkontur aufweist,
welcher beispielsweise im Wesentlichen rund oder im Wesentlichen flach, insbesondere
rechteckig, sein kann. Darunter, dass der Querschnitt "im Wesentlichen" rund oder
"im Wesentlichen" flach, insbesondere rechteckig, ist, soll in diesem Zusammenhang
insbesondere verstanden werden, dass zumindest 70 %, vorteilhaft zumindest 80 % und
bevorzugt zumindest 90 % eines Flächeninhalts des Querschnitts durch einen idealen
Kreis oder eine ideale flache Fläche, insbesondere ein ideales Rechteck, welche vollständig
innerhalb der Fläche liegen, abgedeckt werden kann. Vorteilhaft kann eine gleichmäßige
Anordnung des Heizelements in der Heizluftströmung auf eine materialsparende Weise
erreicht werden. Besonders vorteilhaft kann ein Platzverbrauch des Heizelements geringgehalten
werden.
[0014] Denkbar wäre, dass die Außenkontur torusförmig ist. Um eine Bauraumeffizienz weiter
zu steigern, wird vorgeschlagen, dass die Außenkontur ringscheibenförmig ist. Unter
einer "ringscheibenförmigen" Außenkontur soll insbesondere eine ringförmige Außenkontur
verstanden werden, welche einen im Wesentlichen flachen, insbesondere rechteckigen
Querschnitt aufweist. Vorteilhaft kann ein Bauraumbedarf des Heizelements reduziert
werden. Besonders vorteilhaft kann eine Halterung des Heizelements vereinfacht werden.
[0015] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Induktionsofenvorrichtung ein Gebläserad aufweist,
welches bei einer Betrachtung entlang seiner Rotationsachse von der Wärmetauschereinheit
zumindest zu einem Großteil, insbesondere vollständig, umgeben ist. Darunter, dass
das Gebläserad von der Wärmetauschereinheit zu einem Großteil, insbesondere vollständig,
"umgeben" ist, soll insbesondere verstanden werden, dass eine kleinste konvexe Hülle,
welche die Wärmetauschereinheit gerade noch aufnimmt, das Gebläserad zumindest zu
einem Großteil, insbesondere vollständig ebenfalls aufnimmt. Darunter, dass das Gebläserad
von der Wärmetauschereinheit "zu einem Großteil" umgeben ist, soll insbesondere verstanden
werden, dass die kleinste konvexe Hülle zumindest 60 %, vorteilhaft zumindest 70 %,
bevorzugt zumindest 80 % und besonders bevorzugt zumindest 90 % des Gebläserads aufnimmt.
Insbesondere ist das Gebläserad als ein Lüfterrad, vorzugsweise als ein Radiallüfterrad,
ausgebildet. Vorzugsweise ist die Rotationsachse senkrecht zu einer Wand, vorzugsweise
der Rückwand, der Ofenmuffel ausgerichtet. Alternativ könnte das Gebläserad als ein
Axiallüfterrad ausgebildet sein. Vorteilhaft sind das Gebläserad und/oder das Heizelement
im montierten Zustand innerhalb des Wärmeerzeugungsraums angeordnet. Insbesondere
ist das Gebläserad Teil einer Gebläseeinheit der Induktionsofenvorrichtung, wobei
die Gebläseeinheit zumindest eine Antriebseinheit aufweist, welche dazu vorgesehen
ist, das Gebläserad anzutreiben und durch eine Welle mit dem Gebläserad verbunden
ist. Die Antriebseinheit weist bevorzugt zumindest einen Elektromotor auf und ist
vorteilhaft außerhalb des Garraums angeordnet. Vorzugsweise definiert die Welle die
Rotationsachse. Hierdurch kann insbesondere eine Effizienz des Wärmetauschs weiter
gesteigert werden. Vorteilhaft kann die gesamte Heizluftströmung zum Wärmetausch verwendet
werden. Besonders vorteilhaft kann auf zusätzliche Luftleitelemente zur Leitung des
Heizluftströmung von dem Gebläserad zur Wärmetauschereinheit verzichtet werden.
[0016] Vorteilhaft schließt die Wärmetauschereinheit stoffschlüssig an das Heizelement an.
Beispielsweise kann die Wärmetauschereinheit mit dem Heizelement in einem Stück geformt
sein, insbesondere können die Wärmetauschereinheit und das Heizelement gemeinsam gegossen
sein. Vorzugsweise ist die Wärmetauschereinheit an das Heizelement angeschweißt und/oder
angelötet und/oder angeklebt. Vorteilhaft sind sämtliche Teilelemente der Wärmetauschereinheit
jeweils einzeln mit dem Heizelement verbunden. Alternativ könnte die gesamte Wärmetauschereinheit
durch eine einzelne Verbindung an das Heizelement anschließen. Hierdurch kann insbesondere
eine Flexibilität gesteigert werden. Vorteilhaft kann eine Formgebung der Wärmetauschereinheit
unabhängig von einer Formgebung des Heizelements gewählt werden.
[0017] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Wärmetauschereinheit
zumindest einen Teilbereich des Heizelements, insbesondere das gesamte Heizelement,
ausbildet. Darunter, dass die Wärmetauschereinheit "einen Teilbereich des Heizelements"
ausbildet, soll insbesondere verstanden werden, dass die Wärmetauschereinheit ein
Volumen einnimmt, welches ein Teilvolumen eines weiteren Volumens ist, welches das
Heizelement einnimmt. Insbesondere sind die Wärmetauschereinheit und das Heizelement
zueinander stoffgleich. Vorzugsweise bildet die Wärmetauschereinheit eine Vielzahl
von Teilbereichen des Heizelements aus, welche beispielsweise voneinander getrennt
ausgebildet und in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnet sein könnten. Hierdurch
können insbesondere eine Kosteneffizienz und eine Bauraumeffizienz weiter gesteigert
werden. Vorteilhaft kann auf zusätzliche Bauteile zur Ausbildung der Wärmetauschereinheit
verzichtet werden. Besonders vorteilhaft kann eine noch kompaktere Bauweise der Wärmetauschereinheit
und des Heizelements erreicht werden.
[0018] Denkbar wäre, dass die Wärmetauschereinheit zumindest einen aufgerauten Teilbereich
des Heizelements ausbildet. Um eine Effizienz des Wärmetauschs noch weiter zu steigern,
wird vorgeschlagen, dass die Wärmetauschereinheit eine Vielzahl an Faltelementen aufweist,
welche Teil des Heizelements sind. Unter einem "Faltelement" soll insbesondere ein
Teilbereich der Wärmetauschereinheit verstanden werden, dessen Verlauf zumindest eine
Richtungsänderung aufweist. Insbesondere kann die Richtungsänderung entlang eines
Teils des Verlaufs, vorzugsweise des gesamten Verlaufs verlaufen und insbesondere
zumindest einen Wendepunkt aufweisen. Besonders bevorzugt weist das Faltelement einen
bogenförmigen Verlauf auf. Insbesondere kann das Heizelement aus aneinandergereihten
Faltelementen bestehen. Alternativ könnte das Heizelement mehrere Faltelemente in
regelmäßigen Abständen aufweisen, welche vorzugsweise durch ebene Teilbereiche des
Heizelements voneinander beabstandet sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass das
Heizelement auf einer ebenen Oberfläche montiert werden und dennoch auf einer Ober-
und einer Unterseite von der Heizluftströmung umströmt werden kann.
[0019] Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Induktionsofenvorrichtung ein induktiv beheizbares
weiteres Heizelement aufweist, welches durch den Induktor beheizbar ist. Es wäre möglich,
dass das weitere Heizelement zu dem Heizelement unterschiedlich ausgebildet ist. Vorzugsweise
sind das Heizelement und das weitere Heizelement identisch und/oder spiegelbildlich
zueinander ausgebildet. Insbesondere kann das weitere Heizelement einstückig mit einer
weiteren Wärmetauschereinheit der Induktionsofenvorrichtung ausgebildet sein. Es wäre
möglich, dass die weitere Wärmetauschereinheit zu der Wärmetauschereinheit unterschiedlich
ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die Wärmetauschereinheit und die weitere Wärmetauschereinheit
identisch und/oder spiegelbildlich zueinander ausgebildet. Bevorzugt ist die weitere
Wärmetauschereinheit auf eine zur Wärmetauschereinheit und zum Heizelement identische
Weise einstückig mit dem weiteren Heizelement ausgebildet. Es wäre möglich, dass die
Wärmetauschereinheit und die weitere Wärmetauschereinheit einander direkt kontaktieren.
Vorzugsweise sind die Wärmetauschereinheit und die weitere Wärmetauschereinheit voneinander
beabstandet ausgebildet. Denkbar wäre, dass das Heizelement, das weitere Heizelement
und der Induktor jeweils durch einen Leerraum voneinander beabstandet sind. Bevorzugt
kontaktieren sich das Heizelement, das weitere Heizelement und der Induktor, vorzugsweise
indirekt. Hierdurch können insbesondere eine Kosteneffizienz und eine Bauraumeffizienz
weiter verbessert werden. Vorteilhaft kann durch eine geringe Erhöhung des benötigten
Bauraums eine große Erhöhung der für die Heizluftströmung zur Verfügung stehenden
Wärmemenge erreicht werden. Besonders vorteilhaft kann auf zusätzliche Induktoren
zur Beheizung des weiteren Heizelements verzichtet werden.
[0020] Denkbar wäre, dass das Heizelement und das weitere Heizelement auf derselben Seite
des Induktors angeordnet sind. Um eine Effizienz des Wärmetauschs weiter zu steigern,
wird vorgeschlagen, dass das Heizelement und das weitere Heizelement auf verschiedenen
Seiten des Induktors angeordnet sind. Darunter, dass das Heizelement und das weitere
Heizelement auf "verschiedenen Seiten" des Induktors angeordnet sind, soll insbesondere
verstanden werden, dass zumindest eine Gerade existiert, welche das Heizelement, den
Induktor und das weitere Heizelement in dieser Reihenfolge durchdringt. Insbesondere
sind die Wärmetauschereinheit und die weitere Wärmetauschereinheit zumindest durch
den Induktor voneinander beabstandet. Vorteilhaft kann eine effiziente Verteilung
der von den Heizelementen erzeugten Wärme erreicht werden. Besonders vorteilhaft kann
eine Anordnung der Wärmetauschereinheiten innerhalb der Heizluftströmung auf einfache
Weise erreicht werden.
[0021] Ferner wird vorgeschlagen, dass die Induktionsofenvorrichtung eine Baueinheit aufweist,
welche das Heizelement, insbesondere das weitere Heizelement, die Wärmetauschereinheit,
insbesondere die weitere Wärmetauschereinheit und den Induktor aufweist. Insbesondere
kann die Baueinheit zusätzlich das Gebläserad, vorzugsweise die gesamte Gebläseeinheit
und/oder zumindest eine thermische Isolierung und/oder zumindest eine elektrische
Isolierung aufweisen. Unter einer "Baueinheit" soll insbesondere eine strukturell
zusammenhängende Einheit verstanden werden, welche insbesondere zu einer gemeinsamen
Montage, insbesondere einer Vormontage, vorgesehen ist und welche vorzugsweise als
Ganzes montierbar und/oder demontierbar ist. Hierdurch können insbesondere eine einfache
Montage und Demontage der Induktionsofenvorrichtung erreicht werden. Vorteilhaft können
Komponenten der Baueinheit vor einer Montage der Baueinheit an der Ofenmuffel vormontiert
werden. Besonders vorteilhaft kann ein Auswechseln von Elementen und/oder Einheiten
der Induktionsofenvorrichtung erleichtert werden.
[0022] Es wäre denkbar, dass die Baueinheit zumindest ein Gerüstelement aufweist, an welchem
Komponenten der Baueinheit befestigbar sind. Um eine Bauraumeffizienz weiter zu steigern,
wird vorgeschlagen, dass das Heizelement und das weitere Heizelement Schichten, insbesondere
Deckschichten, der als Sandwichstruktur ausgebildeten Baueinheit bilden. Hierdurch
kann vorteilhaft eine Dicke der Baueinheit reduziert werden. Zudem wird vorgeschlagen,
dass die Baueinheit zumindest eine Trägereinheit aufweist, welche zumindest das Heizelement,
den Induktor und die Wärmetauschereinheit trägt und welche von außen an dem Garraum
montierbar ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Baueinheit an einer Innenseite
der Ofenmuffel und/oder an der Prallwand montierbar und/oder demontierbar sein. Insbesondere
weist die Ofenmuffel zumindest eine Ausnehmung auf, durch welche im montierten Zustand
zumindest ein Teil der Baueinheit in den Garraum und/oder den Wärmeerzeugungsraum
hineinragt und welche vorzugsweise im montierten Zustand von der Baueinheit abgedeckt
ist. Vorteilhaft weist die Trägereinheit zumindest ein Stützelement auf, welches vorzugsweise
eine Deckschicht der Sandwichstruktur bildet. Besonders vorteilhaft weist die Trägereinheit
zumindest ein weiteres Stützelement auf, welches an einer restlichen Trägereinheit
montierbar ist und insbesondere im montierten Zustand der Baueinheit eine Halterung
von Komponenten der Baueinheit bereitstellt. Vorteilhaft weist das Stützelement eine
Anlagelippe auf, welche insbesondere im montierten Zustand der Baueinheit an der Ausnehmung
angreift. Hierdurch kann insbesondere eine Montage der Baueinheit weiter vereinfacht
werden. Vorteilhaft kann eine Montage und Halterung von Heizelement, Induktor und
Wärmetauschereinheit vereinfacht werden. Besonders vorteilhaft kann eine Anzahl an
Montageschritten zur Montage der Baueinheit reduziert werden.
[0023] Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Induktionsofenvorrichtung vorgeschlagen
mit zumindest einem induktiv beheizbaren Heizelement, mit zumindest einem Induktor
zur Beheizung des Heizelements und mit zumindest einer Wärmetauschereinheit, welche
zur Übertragung von Wärme von dem Heizelement auf eine Heizluftströmung zur Beheizung
eines Garraums vorgesehen ist und welche einstückig mit dem Heizelement ausgebildet
wird. Hierdurch kann insbesondere eine Effizienz gesteigert werden.
[0024] Die Induktionsofenvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung
und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die Induktionsofenvorrichtung
zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin
genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl
aufweisen.
[0025] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen
sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung
und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren
Kombinationen zusammenfassen.
[0026] Es zeigen:
- Fig. 1
- Eine schematische Darstellung eines Induktionsofens mit einer Induktionsofenvorrichtung,
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung einer Baueinheit der Induktionsofenvorrichtung in einer
Draufsicht,
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung der Baueinheit in einer Schrägansicht von vorne,
- Fig. 4
- eine schematische Explosionsdarstellung der Baueinheit und einer Ofenmuffel der Induktionsofenvorrichtung
in einer Schrägansicht von der Seite,
- Fig. 5
- ein schematisches Verlaufsdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Induktionsofenvorrichtung,
- Fig. 6
- eine schematische Darstellung einer Baueinheit einer alternativen Induktionsofenvorrichtung
in einer Draufsicht,
- Fig. 7
- eine schematische Darstellung einer Baueinheit, einer Gebläseeinheit und einer Ofenmuffel
einer weiteren alternativen Induktionsofenvorrichtung in einer Schrägansicht von vorne
und
- Fig. 8
- eine schematische Darstellung der Baueinheit und eines Gebläserads der weiteren alternativen
Gebläseeinheit aus Fig. 7 in einer Seitenansicht.
[0027] Von mehrfach vorhandenen Objekten ist in den Figuren jeweils lediglich eines mit
einem Bezugszeichen versehen.
[0028] Figur 1 zeigt einen Induktionsofen 34a in einer schematischen Darstellung. Der Induktionsofen
34a weist eine Ofentür 56a auf. Die Ofentür 56a befindet sich in einem geschlossenen
Zustand. Der Induktionsofen 34a weist eine Induktionsofenvorrichtung 10a auf. Die
Induktionsofenvorrichtung 10a befindet sich in einem montierten Zustand. Die Induktionsofenvorrichtung
10a weist eine Ofenmuffel 58a auf. Die Ofenmuffel 58a definiert einen Garraum 16a.
Die Ofenmuffel 58a und die Ofentür 56a begrenzen gemeinsam den Garraum 16a. Der Garraum
16a ist zur Aufnahme eines zu garenden Garguts vorgesehen.
[0029] Die Ofenmuffel 58a weist eine Rückwand 46a auf. Die Rückwand 46a ist als ein plattenförmiges
Element ausgebildet. Die Induktionsofenvorrichtung 10a weist eine Prallwand 48a auf.
Die Prallwand 48a ist als ein plattenförmiges Element ausgebildet. Die Prallwand 48a
begrenzt den Garraum 16a in eine von der Rückwand 46a abgewandte Richtung. Die Prallwand
48a und die Rückwand 46a definieren gemeinsam einen Wärmeerzeugungsraum (nicht dargestellt).
Die Prallwand 48a ist an der Rückwand 46a montierbar. Alternativ könnte die Prallwand
48a an von der Rückwand 46a verschiedenen Teilen der Ofenmuffel 58a montierbar sein.
Die Prallwand 48a ist Teil einer Luftleiteinheit (nicht dargestellt) der Induktionsofenvorrichtung
10a. Die Prallwand 48a definiert einen Verlauf der Heizluftströmung teilweise. Die
Prallwand 48a weist eine Einsaugöffnung 68a auf. Alternativ könnte die Prallwand 48a
auch mehrere Einsaugöffnungen aufweisen. Die Heizluftströmung strömt von dem Garraum
16a durch die Einsaugöffnung 68a in den Wärmeerzeugungsraum. Die Prallwand 48a weist
zwei Ausblasöffnungen 70a auf. Alternativ könnte die Prallwand 48a auch eine beliebige
andere Zahl an Ausblasöffnungen aufweisen. Die Heizluftströmung strömt von dem Wärmeerzeugungsraum
durch die Ausblasöffnungen 70a in den Garraum 16a.
[0030] Die Induktionsofenvorrichtung 10a weist eine Baueinheit 30a auf, welche in den Figuren
2-4 näher dargestellt ist. Die Baueinheit 30a ist zu einer Vormontage vorgesehen.
Komponenten der Baueinheit 30a sind vor einer Montage der Baueinheit 30a zur Vormontage
montierbar. Die Baueinheit 30a ist als Ganzes montierbar und demontierbar. Die Baueinheit
30a weist ein induktiv beheizbares Heizelement 12a auf. Das Heizelement 12a weist
eine ringförmige Außenkontur 18a auf. Die Außenkontur 18a ist ringscheibenförmig.
Alternativ könnte die Außenkontur 18a auch torusförmig sein. Das Heizelement 12a weist
Gusseisen auf. Alternativ kann das Heizelement 12a auch andere, ferromagnetische oder
ferrimagnetische Materialien aufweisen.
Die Baueinheit 30a weist eine Wärmetauschereinheit 14a auf. Die Wärmetauschereinheit
14a ist einstückig mit dem Heizelement 12a ausgebildet. Die Wärmetauschereinheit 14a
bildet das gesamte Heizelement 12a aus. Die Wärmetauschereinheit 14a weist eine Vielzahl
an Faltelementen 24a auf. Die Faltelemente 24a sind als Bögen ausgebildet. Das Heizelement
12a besteht aus aneinandergereihten Bögen, welche eine Wellenstruktur bilden. Alternativ
könnte das Heizelement 12a aus Bögen bestehen, welche durch ebene Teilbereiche miteinander
verbunden sind. Die Wärmetauschereinheit 14a ist zur Übertragung von Wärme von dem
Heizelement 12a auf eine Heizluftströmung vorgesehen. Die Heizluftströmung dient der
Beheizung des Garraums 16a.
[0031] Die Baueinheit 30a weist einen Induktor 28a auf. Der Induktor 28a ist als eine Flachspule
ausgebildet. Alternativ könnte der Induktor 28a auch als eine einzelne Windung oder
eine dreidimensional gewundene Induktionsspule ausgebildet sein. Der Induktor 28a
weist Kupfer auf. Der Induktor 28a ist von einer Gipshülle (nicht dargestellt) umgeben.
Alternativ könnte der Induktor 28a Aluminium aufweisen und frei von Hüllen sein.
[0032] Die Baueinheit 30a weist eine Gebläseeinheit 20a auf. Die Gebläseeinheit 20a dient
einer Erzeugung der Heizluftströmung. Die Gebläseeinheit 20a weist ein Gebläserad
40a auf. Das Gebläserad 40a ist als ein Radiallüfterrad ausgebildet. Alternativ könnte
das Gebläserad 40a als ein Axiallüfterrad ausgebildet sein. Die Gebläseeinheit 20a
weist eine Antriebseinheit 36a auf. Die Antriebseinheit 36a dient einem Antrieb des
Gebläserads 40a. Die Gebläseeinheit 20a weist eine Welle 38a auf. Die Welle 38a verbindet
die Antriebseinheit 36a mit dem Gebläserad 40a. Die Welle 38a ist drehbar gelagert.
Die Welle 38a definiert eine Rotationsachse 22a des Gebläserads 40a. Das Gebläserad
40a ist bei einer Betrachtung entlang seiner Rotationsachse 22a von der Wärmetauschereinheit
14a vollständig umgeben. Alternativ könnte das Gebläserad 40a bei der Betrachtung
nur teilweise von der Wärmetauschereinheit 14a umgeben sein. Die Wärmetauschereinheit
14a ist konzentrisch um die Rotationsachse 22a angeordnet. Die Wärmetauschereinheit
14a ist in einer Haupterstreckungsebene des Gebläserads 40a angeordnet.
[0033] Die Baueinheit 30a weist eine thermische Isolierung 42a auf. Die thermische Isolierung
42a dient einem Verhindern einer Wärmeübertragung von dem Heizelement 12a zum Induktor
28a. Die thermische Isolierung 42a weist eine Mineralwolle auf. Alternativ könnte
die thermische Isolierung 42a auch Glaswolle und/oder einen geschäumten Kunststoff
und/oder eine pflanzliche Faser aufweisen. Die Baueinheit 30a weist eine elektrische
Isolierung 44a auf. Die elektrische Isolierung 44a dient einer Verhinderung eines
elektrischen Stroms von dem Induktor 28a zum Heizelement 12a. Das Heizelement 12a
ist an der elektrischen Isolierung 44a montierbar. Das Heizelement 12a ist an der
elektrischen Isolierung 44a angeklammert. Alternativ oder zusätzlich könnte das Heizelement
12a an der elektrischen Isolierung 44a anklebbar und/oder annähbar sein. Die elektrische
Isolierung 44a weist Mikanit auf. Alternativ könnte die elektrische Isolierung 44a
auch ein Elastomer und/oder ein Glas und/oder eine Keramik aufweisen. Die Baueinheit
30a weist eine elektromagnetische Isolierung (nicht dargestellt) auf. Die elektromagnetische
Isolierung dient einer Verhinderung eines Einwirkens des elektromagnetischen Wechselfelds
des Induktors 28a auf weitere Komponenten der Induktionsofenvorrichtung 10a. Die Baueinheit
30a weist eine weitere thermische Isolierung (nicht dargestellt) auf. Die weitere
thermische Isolierung dient einer Verhinderung einer Wärmeübertragung von dem Induktor
28a zu der Antriebseinheit 36a der Gebläseeinheit 20a. Die Baueinheit 30a kann alternativ
oder zusätzlich weitere Komponenten des Induktionsofens 34a aufweisen.
[0034] Die Baueinheit 30a weist eine Trägereinheit 32a auf. Die Trägereinheit 32a lagert
das Heizelement 12a, die Wärmetauschereinheit 14a, den Induktor 28a, die Gebläseeinheit
20a, die thermische Isolierung 42a, die elektrische Isolierung 44a, die elektromagnetische
Isolierung und die weitere thermische Isolierung. Die Trägereinheit 32a ist von außen
an dem Garraum 16a montierbar. Die Rückwand 46a weist eine Ausnehmung 62a auf. Die
Trägereinheit 32a weist ein Außenstützelement 52a auf. Das Außenstützelement 52a ist
an der Rückwand 46a montierbar. Alternativ könnte das Außenstützelement 52a auch an
anderen Wänden der Ofenmuffel 58a montierbar sein. Das Außenstützelement 52a ist mit
Schraubenverbindungen (nicht dargestellt) an der Rückwand 46a montierbar. Alternativ
könnte das Außenstützelement 52a auch durch Schnappverbindungen und/oder Steckverbindungen
an der Rückwand 46a montierbar sein. Das Gebläserad 40a der Gebläseeinheit 20a und
das Heizelement 12a sind innerhalb des Wärmeerzeugungsraums angeordnet. Die Trägereinheit
32a weist ein Innenstützelement 54a auf. Das Innenstützelement 54a weist eine Anlagelippe
64a auf. Die Anlagelippe 64a greift an der Ausnehmung 62a an. Das Innenstützelement
54a haltert Komponenten der Baueinheit 30a. Die Anlagelippe 64 klemmt den Induktor
28a, die thermische Isolierung 42a, die elektrische Isolierung 44a, die elektromagnetische
Isolierung und die weitere thermische Isolierung gegen das Außenstützelement 52a.
Das Innenstützelement 54a ist mit Schraubverbindungen (nicht dargestellt) an dem Außenstützelement
52a montierbar. Alternativ könnte das Innenstützelement 54a auch durch Schnappverbindungen
und/oder Steckverbindungen an dem Außenstützelement 52a montierbar sein.
[0035] Fig. 5 zeigt ein schematisches Verlaufsdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung
der Induktionsofenvorrichtung 10a. In einem Biegeschritt 110a wird ein Rohling des
Heizelements 12a gebogen, um die Faltelemente 24a der Wärmetauschereinheit 14a auszubilden.
Durch den Biegeschritt 110a wird der Rohling des Heizelements 12a zum fertigen Heizelement
12a. In einem Vormontageschritt 120a wird die Baueinheit 30a zusammengesetzt. Im Vormontageschritt
120a werden zunächst der Induktor 28a, die thermische Isolierung 42a, die elektrische
Isolierung 44a, die elektromagnetische Isolierung, die weitere thermische Isolierung
und das Heizelement 12a in Form einer Sandwichstruktur auf das Außenstützelement 52a
gelegt. Anschließend wird das Heizelement 12a auf die elektrische Isolierung 44a geklammert.
Anschließend wird die Gebläseeinheit 20a an der restlichen Baueinheit montiert. Anschließend
wird das Innenstützelement 54a an das Außenstützelement 52a geschraubt. Alternativ
kann zunächst das Innenstützelement 54a an das Außenstützelement 52a geschraubt und
anschließend das Heizelement 12a auf die elektrische Isolierung 44a geklammert werden.
Der Vormontageschritt 120a folgt auf den Biegeschritt 110a. In einem Montageschritt
130a wird die Baueinheit 30a an der Rückwand 46a montiert. Im Montageschritt 130a
wird die Anlagelippe 64a des Innenstützelements 54a zum Eingriff mit der Ausnehmung
62a gebracht. Anschließend wird das Außenstützelement 52a an die Rückwand 46a angeschraubt.
[0036] In Figuren 6 bis 8 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt.
Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede
zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale
und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 5 verwiesen
werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den
Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 5 durch den Buchstaben
b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figur 6 und durch den Buchstaben
c in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figuren 7 und 8 ersetzt. Bezüglich
gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen,
kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung des Ausführungsbeispiels
der Figuren 1 bis 5 verwiesen werden.
[0037] Fig. 6 zeigt eine alternative Induktionsofenvorrichtung 10b. Die Induktionsofenvorrichtung
10b weist eine Wärmetauschereinheit 14b und ein Heizelement 12b auf. Die Wärmetauschereinheit
14b schließt stoffschlüssig an das Heizelement 12b an. Die Wärmetauschereinheit 14b
weist eine Vielzahl von Teilelementen 72b auf, welche als Stifte ausgebildet sind.
Die Wärmetauschereinheit 14b ist an das Heizelement 12b angelötet. Alternativ könnte
die Wärmetauschereinheit 14b an das Heizelement 12b angeschweißt oder gemeinsam mit
dem Heizelement 12b gegossen sein.
[0038] Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere alternative Induktionsofenvorrichtung 10c. Die Induktionsofenvorrichtung
10c weist neben einem induktiv beheizbaren Heizelement 12 c ein induktiv beheizbares
weiteres Heizelement 26c auf. Das weitere Heizelement 26c ist gemeinsam mit dem Heizelement
12c durch einen Induktor 28c des Induktionsofenvorrichtung 10c beheizbar. Das weitere
Heizelement 26c ist einstückig mit einer weiteren Wärmetauschereinheit 50c ausgebildet.
Das weitere Heizelement 26c ist identisch zum Heizelement 12c ausgebildet. Alternativ
könnte das weitere Heizelement 26c unterschiedlich zum Heizelement 12c ausgebildet
sein. Die weitere Wärmetauschereinheit 50c ist identisch zu einer Wärmetauschereinheit
14c ausgebildet. Alternativ könnte die weitere Wärmetauschereinheit 50c unterschiedlich
zur Wärmetauschereinheit 14c ausgebildet sein. Das Heizelement 12c und das weitere
Heizelement 26c sind auf verschiedenen Seiten des Induktors 28c angeordnet. Die Baueinheit
30c ist als Sandwichstruktur ausgebildet. Die Baueinheit 30c weist das Heizelement
12c, das weitere Heizelement 26c, den Induktor 28c und zwei elektrische Isolierungen
44c auf. Der Induktor 28c bildet eine Kernschicht der Sandwichstruktur. Die elektrischen
Isolierungen 44c bilden Zwischenschichten der Sandwichstruktur. Das Heizelement 12c
und das weitere Heizelement 26c bilden Deckschichten der Sandwichstruktur. Die Rückwand
46c ist frei von Ausnehmungen. Die Baueinheit 30c ist zwischen die Rückwand 46c und
die Prallwand, welche aus Gründen der Anschaulichkeit nicht dargestellt ist, geklemmt.
Bezugszeichen
[0039]
- 10
- Induktionsofenvorrichtung
- 12
- Heizelement
- 14
- Wärmetauschereinheit
- 16
- Garraum
- 18
- Außenkontur
- 20
- Gebläseeinheit
- 22
- Rotationsachse
- 24
- Faltelement
- 26
- Weiteres Heizelement
- 28
- Induktor
- 30
- Baueinheit
- 32
- Trägereinheit
- 34
- Induktionsofen
- 36
- Antriebseinheit
- 38
- Welle
- 40
- Gebläserad
- 42
- Thermische Isolierung
- 44
- Elektrische Isolierung
- 46
- Rückwand
- 48
- Prallwand
- 50
- Weitere Wärmetauschereinheit
- 52
- Außenstützelement
- 54
- Innenstützelement
- 56
- Ofentür
- 58
- Ofenmuffel
- 62
- Ausnehmung
- 64
- Anlagelippe
- 68
- Einsaugöffnung
- 70
- Ausblasöffnung
- 72
- Teilelemente
- 110
- Biegeschritt
- 120
- Vormontageschritt
- 130
- Montageschritt
1. Induktionsofenvorrichtung (10a-c) mit zumindest einem induktiv beheizbaren Heizelement
(12a-c), mit zumindest einem Induktor (28a-c) zur Beheizung des Heizelements (12a-c)
und mit zumindest einer in einem montierten Zustand einstückig mit dem Heizelement
(12a-c) ausgebildeten Wärmetauschereinheit (14a-c), welche zur Übertragung von Wärme
von dem Heizelement (12a-c) auf eine Heizluftströmung zur Beheizung eines Garraums
(16a-c) vorgesehen ist.
2. Induktionsofenvorrichtung (10a-c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (12a-c) eine ringförmige Außenkontur (18a-c) aufweist.
3. Induktionsofenvorrichtung (10a-c) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (18a-c) ringscheibenförmig ist.
4. Induktionsofenvorrichtung (10a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein Gebläserad (40a-c), welches bei einer Betrachtung entlang seiner Rotationsachse
(22a-c) von der Wärmetauschereinheit (14a-c) zumindest zu einem Großteil umgeben ist.
5. Induktionsofenvorrichtung (10b-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinheit (14b-c) stoffschlüssig an das Heizelement (12b-c) anschließt.
6. Induktionsofenvorrichtung (10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinheit (14a) zumindest einen Teilbereich des Heizelements (12a)
ausbildet.
7. Induktionsofenvorrichtung (10a) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinheit (14a) eine Vielzahl an Faltelementen (24a) aufweist, welche
Teil des Heizelements (12a) sind.
8. Induktionsofenvorrichtung (10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein induktiv beheizbares weiteres Heizelement (26c), welches durch den
Induktor (28c) beheizbar ist.
9. Induktionsofenvorrichtung (10c) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (12c) und das weitere Heizelement (26c) auf verschiedenen Seiten
des Induktors (28c) angeordnet sind.
10. Induktionsofenvorrichtung (10a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Baueinheit (30a-c), welche das Heizelement (12a-c), die Wärmetauschereinheit
(14a-c) und den Induktor (28a-c) aufweist.
11. Induktionsofenvorrichtung (10c) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (12c) und das weitere Heizelement (26c) Schichten der als Sandwichstruktur
ausbildeten Baueinheit (30c) bilden.
12. Induktionsofenvorrichtung (10a-b) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (30a-b) zumindest eine Trägereinheit (32a-b) aufweist, welche zumindest
das Heizelement (12a-b), den Induktor (28ab) und die Wärmetauschereinheit (14a-b)
trägt und welche von außen an dem Garraum (16a-b) montierbar ist.
13. Induktionsofen (34a) mit einer Induktionsofenvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche.
14. Verfahren zur Herstellung einer Induktionsofenvorrichtung (10a-c), insbesondere nach
einem der Ansprüche 1 bis 12, mit zumindest einem induktiv beheizbaren Heizelement
(12a-c), mit zumindest einem Induktor (28a-c) zur Beheizung des Heizelements (12a-c)
und mit zumindest einer Wärmetauschereinheit (14a-c), welche zur Übertragung von Wärme
von dem Heizelement (12a-c) auf eine Heizluftströmung zur Beheizung eines Garraums
(16a-c) vorgesehen ist und welche einstückig mit dem Heizelement (12a-c) ausgebildet
wird.