Печь (варианты) - RU2067412C1
Код документа: RU2067412C1
Чертежи
Описание
Изобретение касается печи с камерой для приготовления пищи, образованной верхним и нижним элементами, размещенный внутри камеры решетчатый противень, средство для нагревания воздуха внутри камеры и воздуходувку с лопастью, включающую расположенное внутри камеры колесо.
Печь указанного типа известна из патента Франции N 934,351 (кл. А 47 J 37/00, 1943). В известной печи предпринята попытка повысить эффективность кулинарной обработки пищи в печи посредством принудительной циркуляции воздуха лопастной воздуходувкой. В известной мере, однако, поток воздуха создается со значительной турбулентностью вследствие прямоугольной формы камеры. Кроме того, в углах такой камеры возникает застаивание относительно холодного воздуха. Известную печь сложно очищать от жира и копоти, скапливающихся в труднодоступных местах (углах) камеры.
Изобретение решает задачу устранения указанных недостатков известной камеры.
Поставленная задача решается тем, что в камере описанного типа поперечное сечение камеры имеет форму круга, а вертикальное ее сечение имеет форму овала для обеспечения равномерного потока воздуха внутри камеры, при этом средство для нагревания воздуха расположено выше колеса воздуходувки.
В предпочтительном варианте выполнения, верхний элемент имеет центральное отверстие, а воздуходувка мотор, расположенный вне камеры для приготовления пищи, причем мотор связан с колесом воздуходувки.
Средство для нагревания обычно содержит нагреватель с открытой спиралью из проволоки высокого сопротивления.
Кроме того, печь предпочтительно содержит средство для создания воздушного потока для охлаждения мотора и верхней стенки верхнего элемента.
Вариант выполнения предусматривает, что указанное средство для создания воздушного потока для охлаждения мотора содержит воздушный канал для перемещения воздуха из периферийной зоны камеры для приготовления пищи в зону, примыкающую к верхней части мотора, рубашку, внутри которой расположен мотор, для перемещения воздуха из канала вдоль мотора и средство для направления воздуха из рубашки наружу вдоль верхней стенки верхнего элемента.
Предпочтительно колесо воздуходувки расположено с возможностью вращения таким образом, чтобы создавать поток воздуха со скоростью более, чем 1000 футов в минуту (305 м/мин) в камере для приготовления пищи.
Средство для нагревания может быть выполнено с возможностью нагрева воздуха, например, до температуры от 180 до 450oФ (от 72 до 218oC).
Колесо воздуходувки может быть выполнено так, чтобы создавать поток воздуха со скоростью более 2600 футов в минуту (793 м/мин).
Предпочтительно печь снабжена кожухом, прикрепленным к верхнему элементу посредством быстросъемных винтовых соединений.
Обычно печь также снабжена механизмом переключения воздуходувки в рабочий режим.
В варианте выполнения печь может быть снабжена средством для взаимной установки верхнего и нижнего элементов. Это средство содержит утолщенные кольца, выполненные на верхнем и нижнем элементах с возможностью размещения кольца нижнего элемента в кольце верхнего элемента.
Средство для нагревания может содержать круглую пластину, расположенную выше колеса воздуходувки, и спираль высокого сопротивления, поддерживаемую пластиной, причем пластина имеет отверстие в центре для расположения в нем колеса воздуходувки и создания двух потоков воздуха, при этом колесо воздуходувки установлено с возможностью вращения таким образом, чтобы смешивать потоки воздуха.
Предпочтительно колесо воздуходувки установлено с возможностью вращения таким образом, чтобы создавать поток воздуха, имеющий двойное закручивание.
Верхний элемент содержит боковую и верхнюю стенки, соединенные между собой изогнутой стенкой, а нижний элемент содержит боковую и нижнюю стенки, соединенные между собой изогнутой стенкой, при этом колесо воздуходувки установлено таким образом, чтобы обеспечивать движение потоков воздуха по радиально расположенной дуге.
Печь предпочтительно содержит смесительный рефлектор, расположенный внутри камеры для приготовления пищи для улучшения воздухообмена.
Другой вариант выполнения печи по изобретению предусматривает, что печь, содержащая камеру для приготовления пищи, образованную верхним и нижним элементами, размещенный внутри камеры решетчатый противень, средство для нагревания воздуха внутри камеры и воздуходувку с лопастью, включающую расположенное внутри камеры колесо, снабжена связующим шарнирным элементом для соединения верхнего и нижнего элементов в рабочем режиме, при этом верхний элемент установлен с возможностью откидывания вверх в нерабочем режиме.
Такая печь может быть снабжена аварийным переключательным элементом для выключения воздуходувки при откинутом верхнем элементе. Верхний элемент снабжен боковой и плоской верхней стенками, соединенными между собой изогнутой стенкой. Верхняя стенка имеет отверстие в центре, а воздуходувка и средство нагревания установлены в нем.
Связующий элемент содержит L-образные скобы, прикрепленные соответственно к верхнему и нижнему элементам, при этом скобы установлены на петле с возможностью откидывания. Обычно связующий элемент снабжен штифтом для соединения скоб и установлен с возможностью съема для чистки или хранения.
Верхний и нижний элемент предпочтительно изготавливают из пластмассы.
Воздуходувка может содержать дополнительную лопасть для подачи воздуха над мотором для охлаждения верхнего элемента и мотора.
В еще одном варианте выполнения печь, содержащая камеру для приготовления пищи, образованную верхним и нижним элементами, размещенный внутри камеры решетчатый противень, средство для нагревания воздуха внутри камеры и воздуходувку с лопастью, включающую расположенное внутри камеры колесо, имеет в верхнем элементе отверстие, а воздуходувка и средство для нагревания выполнены в виде единого блока, смонтированного в отверстии с возможностью его снятия для очистки.
В этой печи воздуходувка снабжена мотором, расположенным вне камеры для приготовления пищи, причем мотор соединен с колесом воздуходувки. При этом она может содержать средство для создания воздушного потока для охлаждения мотора и верхней стенки верхнего элемента, расположенное вне камеры для приготовления пищи.
Средство для создания воздушного потока обычно содержит воздушный канал для перемещения воздуха из периферийной зоны камеры для приготовления пищи и зону, примыкающую к верхней части мотора, рубашку, внутри которой расположен мотор для перемещения воздуха из канала вдоль мотора и средство для направления воздуха из рубашки наружу вдоль верхней стенки верхнего элемента.
Средство для нагревания содержит нагреватель с открытой спиралью с проволокой высокого сопротивления.
Колесо воздуходувки расположено с возможностью вращения таким образом, чтобы создавать поток воздуха со скоростью более, чем 1000 футов в минуту (305 м/мин) в камере для приготовления пищи.
Средство для нагревания воздуха предпочтительно выполнено с возможностью нагрева потока воздуха до температуры от 180 (72oC) до 450oФ (218oC), а колесо воздуходувки расположено с возможностью вращения таким образом, чтобы создавать поток воздуха со скоростью более, чем 2600 футов в минуту (793 м/мин) в камере для приготовления пищи.
Предпочтительно эта печь, как и в первом варианте выполнения, снабжена кожухом, прикрепленным к верхнему элементу посредством быстросъемных винтовых соединений, и содержит механизм для переключения воздуходувки в рабочий режим.
На фиг. 1 изображен вид в перспективе печи по изобретению; на фиг. 2 - поперечный разрез печи; на фиг. 3 поперечный разрез верхней части печи, показывающий электромотор, элемент нагревания высокого сопротивления, и лопасть воздуходувки; на фиг. 4 разрез по I-I на фиг. 2; на фиг. 5 частичный вид сбоку печи по изобретению, показывающий верхнюю часть, поднятую вверх; на фиг. 6 вид снизу разобранного нагревательного узла.
Печь 1 содержит верхний элемент 2, нижний элемент 3 и электронагревательный узел 4. Последний соединен с верхним элементом 2, как описано ниже. Верхний элемент 2 связан с нижним элементом 3 посредством L-образного связующего элемента 5, включающего верхнюю и нижнюю скобы 6, 7 (соответственно), соединенные между собой посредством съемного штифта 8. Скобы 6 и 7 могут быть жестко закреплены соответственно на нижнем элементе 3 и на верхнем элементе 2 или в варианте выполнения они могут быть съемно скреплены с ними посредством защелкивающего механизма 9.
Нижний элемент 3 может быть выполнен из полимерного материала, предпочтительно прозрачного, и может содержать круговую стенку 10 и сплошную донную стенку 11, соединенные между собой изогнутой стенкой 12, а также несколько ножек 13.
Ножки 13 предназначены для того, чтобы донная стенка 11 не соприкасалась с опорной поверхностью, такой как поверхность кухонного стола. Нижний элемент 3 имеет утолщенный верхний обод 14 с прорезью 15, в которую вставляется верхний элемент 2. Нижний элемент 3 также может содержать ручку 16. Круговая стенка 10 имеет несколько небольших выступов 17, которые служат для поддержки решетчатого противня 18, на котором размещают пищевые продукты, подлежащие кулинарной обработке. Противень 18 может иметь обычную проволочную конструкцию, как показано на фиг. 1 и 2.
Верхний элемент 2 печи 1 для приготовления пищи также содержит круговую стенку 19 и верхнюю стенку 20, соединенные между собой изогнутой стенкой 21. Верхняя стенка 20 может быть выполнена как одно целое со стенкой 19, например, литьем под давлением или вакуумным литьем. Верхняя стенка 20 имеет отверстие 22 для помещения в него нагревательного узла 4. Отверстие 22 может быть образовано ободом 23, содержащим утолщенную стенку 24 и продолжающуюся внутрь стенку 25.
Конструкция электронагревательного узла 4 показана на фиг. 2, 3 и 6. Узел 4 включает в себя моторную часть 26, нагреватель 27 и воздуходувку с лопастью 28. Моторная часть 26 включает в себя рубашку 29, которая может быть выполнена из металлического листа, и кожух 30, который может быть выполнен из пластмассы литьем под давлением, а также мотор 31, содержащий якорь 32 и вращаемый приводной вал 33, который выходит наружу с каждой стороны якоря 32. Мотор 31 прикреплен к рубашке 29, например, посредством нескольких выступов 34 и винтов 35. Винты 35 проходят через соответствующие отверстия 36, выполненные в рубашке 29. Рубашка 29 имеет круговую стенку 37, верхнюю стенку 38 и продолжающийся наружу фланец 39. Рубашка 29 закрыта с нижней стороны пластиной 40, которая по своему размеру соответствует размеру выступающего края фланца 39, и таким образом, рубашка 29 опирается на обод 23 верхнего элемента 2. Рубашка 29 также имеет отверстие 41 для поступления воздуха в рубашку для охлаждения якоря 32.
Несколько защелкивающих механизмов 42 прикреплены к рубашке 29 с помощью винтов 43 в нескольких местах по ее окружности. Такой защелкивающийся механизм может быть изготовлен из листа пружинного металла для крепления моторной части 26 к верхнему элементу 2. Альтернативно для крепления узла 4 к верхнему элементу 2 можно использовать крепление типа поворотной защелки.
Внешний кожух 30 имеет круговую стенку 44 и несъемную верхнюю стенку 45. Ручка 46 может быть отлита вместе со стенкой 44 и составлять с ней единое целое. Нижняя часть 47 стенки 44 может расширяться радиально наружу; она содержит несколько отверстий 48, через которые может выходить воздух. Верхняя скоба 6 связующего элемента 5 выполнена как одно целое со стенкой 44. Внешний кожух 30 может крепиться к рубашке 29 с помощью фланца 49 и винта 50.
Нагреватель 27 представляет собой открытую спираль 51 из проволоки высокого сопротивления и регулируется термостатически для того, чтобы поддерживать температуру кулинарной обработки продуктов от 150 до 450oФ (от 65,5 до 232oC). Нагреватель 27, как показано на фиг. 6, может содержать, кроме спирали 51, также верхнюю пластину 52 и нижнюю пластину 53. Пластины 52 и 53 выполнены из непроводящего электрический ток материала. Таким образом, спираль 52, заключенная между пластинами 52 и 53, электрически изолирована от остальных узлов печи для приготовления пищи. Нижняя пластина 53 имеет несколько выполненных в ней отверстий 54, через которые может перемещаться нагретый воздух. Пластины 52 и 53 могут скрепляться вместе заклепками 55. Нагреватель 27 может крепиться к пластине 40 винтами 56. Нагреватель 27 электрически соединен с источником питания посредством проводов 57, переключателя 58 и шнура 59.
Открытая спираль 51 нагревателя 27 применяется так, чтобы обеспечить минимально возможную удельную мощность поверхности. При соответствующем потоке воздуха такой нагревательный элемент может передавать максимальное количество тепла потоку воздуха при нагреве в диапазоне температур, не вызывающих покраснения проволоки спирали 51. Для того, чтобы элементам другого типа, например трубчатым, придать такую же мощность при том же пространстве и потоке воздуха, нагреватель придется разогреть до белого накала. Такая высокая удельная мощность поверхности привела бы к перегреву воздуходувки, мотора, приготавливаемых продуктов и пластмассовых деталей печи из-за чрезмерного тепла. Кроме того, такой элемент сохранял бы слишком много тепла после отключения печи, что вызывало бы дополнительные проблемы перегрева.
Нагреватель снабжен средством для предотвращения перегрева спирали, которое должно выключать подачу к ней электроэнергии в случае отказа термостата.
Узел 4 содержит также верхнюю (дополнительную) лопасть 60, которая установлена на валу 33 мотора 31. Верхняя лопасть 60 подает свежий воздух через верхнюю скобу 6 связующего элемента, как показано стрелками на фиг. 2, а затем поток свежего воздуха перемещается вверх вокруг мотора 31 для его охлаждения и далее вверх через отверстия 61 для выпуска воздуха из рубашки 29, выполненные в ее верхней части, а затем вниз и наружу через отверстия 48 в нижней части 47 внешнего кожуха 30.
Основная (нижняя) лопасть 28 имеет открытую центральную часть, которая соответствует открытой центральной части 61 нагревателя 27. Лопасть 28 образует два воздушных потока. Первый циркулирует через нагретую камеру, а второй поток, поменьше, пропускается над нагретой спиралью нагревателя 27, как показано на фиг. 3. Другими словами, небольшой поток воздуха выходит радиально наружу от лопасти 28, поворачивает на 180o для того, чтобы пройти над спиралью 51, а затем радиально внутрь к центру нагревателя 27, после чего вниз в центральную часть лопасти 28. Над лопастью 28 размещена защитная решетка 62.
Электрический ток подают в печь 1 по электрическому шнуру 59. Шнур 59 может содержать обычный штепсель для включения его в стенную розетку. Ток проходит через переключатель 58 в верхней скобе 6. Переключатель 58 содержит реле для выключения устройства при перегреве нагревательной камеры и/или рубашки 29 мотора 31. Переключатель 58 может также содержать реле для выключения устройства при откидывании вверх верхнего элемента 2 при включенном переключателе 58.
Для увеличения турбулентности потоков воздуха, если это необходимо, можно установить в камере, образованной верхним и нижним элементами 2 и 3, центральную стенку ("перегородку") 63.
Ниже описывается работа печи по изобретению. Хотя принцип действия печи по изобретению вполне ясен из вышеприведенного описания конструкции в статике, ниже подробно объясняется ее работа, чтобы дать более ясное представление о изобретении.
Печь по изобретению приводится в рабочее положение посредством поворачивания верхнего элемента 2 вверх, как показано на фиг. 5. На решетчатый противень можно укладывать кусочки пищевых продуктов, таких как картофель, печенье, пицца и др. Верхний элемент 2 затем опускают вниз в положение, показанное на фиг. 1 и 2. Затем включением переключателя 58 приводят в действие мотор 31 и нагревательный элемент 27. Мотор 31 вращает лопасти 28 и 60 воздуходувки. При вращении лопасти 28 воздух перемещается в камере, образованной верхним элементом 2 и нижним элементом 3 печи. Воздух циркулирует над спиралью 51 нагревательного элемента 27, обеспечивая подачу тепла в указанную камеру. Температура подаваемого нагретого воздуха обычно составляет от 150 до 450oФ. Скорость потоков воздуха в камере составляет более 1000 футов в минуту в месте, где воздух отходит от лопасти 28 воздуходувки. Если необходимо, в камеру можно установить центральную стенку (перегородку) 63, если требуется увеличить турбулентность потоков воздуха в камере. В отличие от известных печей здесь воздуходувка установлена в верхнем центре камеры для приготовления пищи. Колесо воздуходувки расположено таким образом, чтобы оно входило в камеру для приготовления пищи, а его верхняя часть была на одном уровне или ниже уровня верхней стенки 20 камеры. При таком положении колеса воздух, отбрасываемый колесом, проходит горизонтально и параллельно верхней стенке 20 до тех пор, пока он не будет направлен вниз изогнутой стенкой 21. Затем воздух движется вниз до тех пор, пока вновь не отразится от основания камеры в области изогнутой стенки 12 нижнего элемента 3 камеры. Затем воздух одновременно подается и втягивается воздуходувкой через верх и ниже противня 18. Когда воздух достигает центра печи, он втягивается вверх в открытую нижнюю сторону колеса воздуходувки и снова циркулирует так, как описано выше.
Скорость воздуха не постоянна внутри камеры, поскольку нагретый воздух распространяется по мере перемещения к центру и затем втягивается в воздуходувку. В печи воздух охлаждается при соприкосновении с пищевыми продуктами и одновременно ускоряется в центре камеры. Это изменение скорости компенсирует снижение температуры благодаря более эффективному обмену тепла, остающегося в воздухе. В результате получается очень равномерное запекание продуктов от наружного края противня до его центральной части.
При кулинарной обработке пищевых изделий, которые покрывают значительную часть противня, таких как пицца, или продуктов, для приготовления которых нужна сковорода, поток воздуха, идущий к нижней части противня, не входит обратно в колесо воздуходувки. Захваченный воздух быстро завихряется, но сильно охлаждается из-за недостаточного теплообмена воздуха с массой нагретого воздуха над противнем. Для устранения этого недостатка можно установить одну или более смесительных лопастей 64 диагонально под противнем. Это вызовет образование двух или более противоположно закрученных потоков воздуха, что значительно улучшит теплообмен воздуха под противнем (фиг.4).
Так как вышеописанная конструкция может создавать потоки воздуха с очень большой скоростью при минимальном размере мотора и потреблении энергии, то желательно оснастить воздушную печь устройством для регулирования скорости мотора. Некоторые пищевые изделия, такие как пицца или пироги, имеющие неплотный верх, не следует подвергать воздействию сильного воздушного давления со стороны таких быстрых потоков воздуха. При кулинарной обработке таких изделий целесообразно уменьшить скорость потоков воздуха путем снижения оборотов мотора. Это приведет к более длительному приготовлению, однако даже такая умеренная скорость будет превышать обычную скорость приготовления пищи в обычных воздушных печах.
Одним из важных признаков изобретения является положение нагревателя. Как и для любого другого устройства для кулинарной обработки пищи, возможность его очистки является очень важным требованием. В результате быстрого перемещения воздуха в большинстве печей такого типа частицы пищи, масла и жира попадают на внутренние поверхности печи. Когда эти частицы попадают на нагретые поверхности (нагреватель), они подгорают, что вызывает чад, запах и проблемы, связанные с очисткой. При использовании воздушной печи по изобретению эти проблемы в основном решены благодаря обеспечению возможности легко очищать стенки, а также благодаря конструкции нагревателя и его расположению в устройстве.
Нагреватель с открытой спиралью расположен непосредственно над колесом воздуходувки. Воздуходувка полностью открыта снизу, а также частично открыта сверху. В результате воздуходувка втягивает большую часть воздуха в нижнюю часть печи, а также часть воздуха в верхнюю часть печи. Это приводит к тому, что часть воздуха, отбрасываемая от окружности воздуходувки, изменяет направление движения и втягивается обратно через периметр нагревателя, вниз через открытую нижнюю часть пластины нагревательного узла и вниз в полуоткрытую верхнюю часть колеса воздуходувки. Этот сильно нагретый воздух затем смешивается с воздухом, втягиваемым от дна воздуходувки. Затем эта воздушная смесь выбрасывается горизонтально в камеру для приготовления пищи. Такая конфигурация обеспечивает следующие преимущества: большинство частиц не может резко повернуть на 180o, как воздух, втягиваемый через нагреватель. Поэтому воздух, проходящий через нагревательный узел, практически не содержит загрязнений, и большинство частиц разбрасывается в стороны и на дно камеры для приготовления пищи, откуда их легко отчистить. В результате нагреватель не собирает частицы пищи, масла или жира, и в результате устраняется необходимость очистки нагревателя, повышается срок службы нагревательного элемента и исключается возможность появления чада или возгорания.
Размещение нагревателя непосредственно над воздуходувкой значительно экономит пространство и позволяет создать компактную конструкцию съемного узла с воздуходувкой. Когда узел снят, то всю камеру для приготовления пищи можно легко вымыть в обычной домашней посудомоечной машине. Компактность, достигнутая благодаря такому положению нагревательного узла, обеспечивает лучший обзор продуктов через верхнюю стенку прозрачного верхнего элемента печи, предоставляя пользователю возможность наблюдения за всем процессом приготовления пищи. Благодаря тому, что колесо воздуходувки расположено непосредственно под нагревательным узлом, колесо воздуходувки обеспечивает дополнительную механическую защиту нагревателя, уменьшая при этом риск электрического поражения пользователя при неосторожном обращении.
Очистка печи и удаление пищевых остатков всегда имеют исключительно важное значение. Печь по изобретению имеет такую конструкцию, что ее легко разобрать, после чего корпус в виде двух частей можно погружать в воду для замачивания или мытья в домашней мойке. Корпус отливают из пластмассы, способной выдерживать температуру порядка 400oФ (более 200oC). Узел воздуходувки содержит все электрические компоненты и легко крепится в верхней половине корпуса печи с помощью металлических зажимов или винтов, подобно крышке на банке. Узел воздуходувки имеет такие размеры, что его легко разместить внутри корпуса печи при ее хранении. При этом экономится кухонное пространство и сокращаются затраты на упаковку и транспортировку.
Верхний узел установлен на съемной опоре на шарнирах. Съемная опора соединена с нижним элементом печи. Верхний элемент корпуса открывают за ручку, откидывая весь узел назад, пока он не остановится в вертикальном положении. Когда верхний элемент откинут назад, внутренний выключатель отключает всю энергию, подаваемую к мотору и нагревательному узлу, в результате устраняется опасность травм пользователя вращающейся воздуходувкой.
Из-за широкого использования пластмасс и вследствие необходимости поддержания температуры печи на таком уровне, чтобы ее можно было трогать рукой, внутреннее охлаждение печи имеет первостепенное значение. Температуру мотора также следует удерживать в безопасном диапазоне.
Для обеспечения этих требований узел воздуходувки сконструирован таким образом, чтобы втягивать свежий воздух с комнатной температурой непосредственно над областью шарнирного соединения. Втягивание воздуха из этого участка исключает забор горячего воздуха, поднимающегося из камеры для приготовления пищи. Свежий наружный воздух проходит через прямоугольный канал, соединяющий корпус мотора с его опорой. Этот канал может содержать электронные датчики температуры или другие электронные компоненты, чувствительные к ней или требующие охлаждения. Отсюда воздух втягивается над мотором, затем вверх через колесо воздуходувки непосредственно над мотором, а затем выходит вниз вокруг наружных стенок рубашки мотора. Вышедший воздух затем проходит через зазор, отделяющий корпус печи от нижнего края узла воздуходувки. Здесь воздух осуществляет охлаждение пластмассового корпуса печи в его наиболее слабом месте вблизи к нагревательному узлу.
Любая деформация области крепления воздуходувки при перегреве печи в этом месте превратит ее в бесполезную вещь. Поэтому в области крепления воздуходувки могут быть выполнены складки (гофры) для повышения прочности пластмассы, которые одновременно могут улучшать теплообмен.
Когда воздуходувка удалена из камеры, пользователь может использовать дополнительные приспособления для преобразования печи для жарения в печь для паровой обработки, в печь для получения поп-корна или для других применений, которые подходят для печи данной конфигурации и конструкции.
Реферат
Область использования - пищевая промышленность. Сущность изобретения: печь содержит камеру для приготовления, образованную верхним и нижним элементами, размещенный внутри камеры решетчатый противень, средство для нагревания воздуха внутри камеры и воздуходувку с лопастью, при этом поперечное сечение камеры имеет форму круга, а вертикальное - форму овала для обеспечения равномерного потока воздуха внутри камеры, при этом средство для нагревания воздуха расположено выше колеса воздуходувки. 3 с и 32 з.п. ф-лы, 6 ил.
