用于烹饪、加热和干燥的高效设备及方法_3

文档序号:9691880阅读:来源:国知局
44和右中间壁48,且在加热室28中直接地接触和加热食品或其它物品或材料。
[0039]此外,本发明的设备1的操作热回收和效率由穿过右侧内流间隙46和左侧内流间隙50、加热室28和右侧外流间隙60和左侧外流间隙64的燃烧产物气体的优选向上和向下的流通路的有意选择和组合来进一步提高。当燃烧产物气体向上流过内流间隙46和50时,其以与向下流过加热室28的较冷燃烧产物气体成经典逆流热交换关系行进,因此增加了进入燃烧室28的热传递。然而,穿过右内流间隙46和左内流间隙50的热燃烧产物气体的向上流动与行进穿过右外间隙60和左外间隙64的较冷燃烧产物气体的向上流动成平行关系,以便热从内垂直气体流间隙46和50到外垂直气体流间隙60和64的向外传送(S卩,损失)减少。
[0040]此外,穿过本发明的设备1的燃烧产物气体的延伸流通路将燃烧器21处的背压增大足以提供流入设备1中的过量空气量的有利减少的量。
[0041]此外,在本发明的系统1中制备的食品比现有技术的燃烧型对流系统中烹饪的产品保持显著更多的水分。这是因为:(a)在本发明的设备1中传输至食品的烹饪能量的大约65%到大约75%将为红外线辐射能的形式,(b)由于必须在进入加热室28之前首先加热内加热室箱30的右侧壁38和左侧壁40,故本发明的设备1中的燃烧产物气体的温度将在接触食品之前降低至更期望的水平(即,通常从大约200 7到大约600 7的低热到高热的烹饪范围),以及(c)通过减小过量空气量和用于燃烧过程的燃料量两者,在本发明的设备2的加热室28中实现温和的小体积对流流态。
[0042]还注意的是,关于穿过加热室28的燃烧产物气体的更温和的流动和操作,由于已经放弃加热所述加热室箱30的侧壁38和40和顶壁36中的能量,故穿过加热室28的燃烧产物气体的对流流速将进一步降低。此外,燃烧产物气体的较低速度减小对流热传递系数,且因此通过本发明的设备1减小了到由传送器10携载的物体的对流热传递,以便传递至物体的红外线加热能与对流能之比可进一步得到增大。
[0043]尽管图1和2中所示的本发明的设备的实施例1具有矩形截面形状,但将理解的是,替代地可使用圆形、圆柱形或其它截面形状。此外,将理解的是,内气体流开口 23、导管71和73和排出开口 26中的任何或所有的位置、尺寸、构造和/或布置可按期望变化,以(a)便于、增大或减慢穿过本发明的设备1的燃烧产物气体的流,和/或(b)改变或优化发生在加热室28内的红外和对流热传递的平衡。
[0044]另外,本发明的设备1的外壳56可绝热以进一步减小热损失,且因此提高本发明的系统的能量效率。此外,一个或多个风扇可安装在设备排气上或在燃烧器进气处以增大燃烧器21的热输出和/或促进或便于燃烧产物气体穿过本发明的系统的循环。此外,对于螺旋烤箱应用或对于任何其它形式的本发明的设备,内燃烧产物气体流道和外燃烧产物气体流道可以替代地设置在加热室的三个或四个垂直侧上,或可另外构造成在延伸穿过加热室的水平面中和/或在延伸穿过加热室的垂直平面中部分地围绕、大致完全围绕或完全围绕加热室延伸。
[0045]本发明的燃烧型烹饪、加热和/或干燥设备的替代实施例100在图3和4中示出。本发明的设备100为工业螺旋烤箱,包括:在其中具有垂直延伸的加热室128的圆柱形垂直壳体120,加热室128具有下入口开口 116和上入口开口 118;螺旋传送器110,其进入下入口开口 116,以螺旋图案向上行进穿过垂直延伸的加热室128,且离开上出口开口 118;以及用于生成用于加热本发明的设备100的燃烧产物气体的一个或多个燃烧器121。
[0046]垂直圆柱形壳体120包括沿水平截面平面132包绕加热室128的垂直延伸的内圆柱形加热室壁130。内加热室壁130从116处的传送器入口开口下方的高度垂直延伸至传送器出口开口 118上方的高度。
[0047]垂直延伸的加热室128还包括:在传送器入口开口 116下方的高度处的水平或向下凹入的底壁134;在传送器出口开口 118上方的高度处的水平或向上凹入的顶壁136;以及穿过顶壁136形成的多个燃烧产物气体流开口 123。
[0048]本发明的设备100的圆柱形壳体120还包括中间壳142,其包括向上延伸的圆柱形壁144。中间圆柱形壁144与加热室128的圆柱形内壁130向外间隔开,使得向上延伸的圆柱形内燃烧产物气体流环带146形成在垂直内壁130与垂直中间壁144之间。垂直内燃烧产物气体流环带146在水平面132中包绕加热室128,且从传送器入口开口 116下方的高度延伸至传送器出口开口 118上方的高度。
[0049]中间壁142还包括向下凹入或截头圆锥形的底壁148,以及水平或向上凹入的顶壁152。中间壳142的底壁148与内加热室底壁134向下间隔开以形成燃烧器121收纳在其中的燃烧室155。中间壳142的顶壁152与顶部内加热室壁136向上间隔开,使得顶部内燃烧产物气体流间隙154形成在顶部内壁136与顶部中间壁152之间。
[0050]此外,螺旋设备100的垂直圆柱形壳体120还包括外壳156,其包括向上延伸的圆柱形壁158。外圆柱形壁158与中间壳142的圆柱形中间壁144向外间隔开,使得向上延伸的圆柱形外燃烧产物气体流环带160形成在垂直中间壁144与垂直外壁158之间。垂直外燃烧产物气体流环带160在水平平面132中包绕加热室128和内垂直气体流环带146两者。
[0051 ] 外垂直流环带160从传送器入口开口 116下方的高度延伸至传送器出口开口 118上方的高度。外壳156还包括水平或向上凹入的顶壁166,其与中间壳142的顶壁152向上间隔开,使得顶部外燃烧产物气体流间隙168形成在顶部中间壁152与顶部外壁166之间。一个或多个燃烧产物气体排出开口 126优选设置在外壳156的顶壁166中。
[0052]外燃烧产物气体流环带160的底端167优选为闭合的。此外,一系列流导管171设置在加热室128的底部中。流导管171沿径向向外延伸穿过内垂直加热室壁138和垂直中间壁144,以将加热室128的底部置于与外燃烧产物气体流环带160的底端流体连通。所述一系列流导管171优选包绕加热室128的下部。
[0053]用于本发明100的燃烧器121可为能够在燃烧室155中产生热燃烧产物气体来用于由燃烧室155输送到内垂直燃烧产物气体流环带146的下端中的任何类型的燃烧器。然而,替代地,例如,燃烧器121可为环形燃烧器,其直接地定位在内垂直燃烧产物气体流环带146的开口底端170下方或内。
[0054]各个燃烧器121将优选为气体或液体燃烧器,且将最优选地可操作成燃烧气体燃料。还将理解的是,来自烟雾发生器或其它源的烟(例如,木材烟)可以可选地加至由燃烧器121产生的燃烧产物气体。
[0055]用于本发明的设备100的传送器110可为适用于将所述的食品或其它物体或材料输送穿过本发明的设备100来用于烹饪、加热和/或干燥的任何类型的线或其它开放、闭合或半开放的螺旋传送器或传送器带。
[0056]在操作期间,由燃烧器121产生的热燃烧产物气体流入设备100的内气体流环带146的开口下端170中。当热燃烧产物气体向上流过内流环带146时,其加热圆柱形内加热室壁130的外表面,以便红外辐射能从垂直内壁130的内表面发射至加热室128。热燃烧产物气体然后流出内燃烧产物气体流环带146的上端,且流入本发明的设备100的顶部中的内燃烧产物气体流间隙154。穿过顶部内流间隙154的流加热顶部内壁136的外表面,以便红外辐射能也可从顶部内壁136发射到加热室128中。
[0057]接下来,燃烧产物气体经由顶部内壁136中的流开口123输送到加热室128的上部中。随后,燃烧产物气体向下流过加热室128,其中其接触螺旋传送器110上的食品或其它物品或材料。燃烧产物气体然后沿径向向外流过位于加热室128的底部中的流导管171,且流入设备100的外圆柱形燃烧产物气体流环带160的下端中。
[0058]当燃烧产物气体然后向上流过外圆柱形流环带160时,其增加圆柱形中间壁144的操作温度。最后,当燃烧产物气体到达外流环带160的上端时,燃烧产物气体经由顶部外燃烧产物气体流间隙168和顶部排出开口 126排放至大气。
[0059]尽管图3和4中所示的本发明的螺旋加热设备的实施例100仅包括包绕加热室128的单对同心外部的内和外燃烧产物气体流环带146和160,但将理解的是,一对同心圆柱形气体流环带可替代地设置在螺旋加热设备100的中心柱175内,使得红外辐射加热能从中心柱175的外表面发射至加热室128中。
[0060]此外,如图5中所示的替代实施例200中所示,本发明的螺旋加热设备可配备有(a)如设备100中使用的包绕加热室128的相同的同心外部燃烧产物气体流环带1
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