DE10109252C1

DE10109252C1 - Verfahren zum Bestimmen zumindest einer Gargutgröße eines Garguts und/oder zumindest eines Garparameters über Schallwellen sowie Vorrichtung hierzu

Info

Publication number: DE10109252C1
Application number: DE10109252A
Authority: DE
Inventors: Katharina Hufnagel; Andrea Juergens; Michael Greiner; Juergen Klasmeier; Jaroslav Klouda; Rene Markus; Thomas Schreiner
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2021-02-27
Also published as: ITMI20020355A0; ITMI20020355A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen zumindest einer Gargutgröße eines Garguts und/oder zumindest eines Garparameters in einem Gargerät über Schallwellen, wobei an dem Gargut, einer aus dem Gargut austretenden Substanz, Abwasser und/oder einer Reinigungsflotte gestreute, insbesondere reflektierte und/oder zumindest teilweise durch das Gargut, eine aus dem Gargut austretende Substanz, Abwasser und/oder eine Reinigungsflotte hindurchgehende Schallwellen ausgewertet werden; sowie eine Vorrichtung hierzu.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen zumindest einer Gargutgrö ßen eines Garguts und/oder zumindest eines Garparametern in einem Gargerät über Schall wellen sowie eine Vorrichtung hierzu.

Gargeräte sind allgemein bekannt und in verschiedensten Ausführungsformen mit diversen Komponenten erhältlich. Der Garprozeß innerhalb solcher Gargeräte wird mittels zahlreicher Sensoren, wie Feuchtigkeitssensoren, Temperatursensoren oder Gassensoren, verfolgt und gegebenenfalls über eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung geführt werden.

Ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt sind Gargeräte, bei denen die Auswertung von Schallwellen in einem Garraum zur Steuerung eines Garprozesses herangezogen werden.

So ist aus der US 5,281,786 ist ein Gargerät bekannt, bei dem eine solche Auswertung von Schallwellen in einem Garraum durch Steuerung eines Garprozesses herangezogen werden kann. Bei einem Garprozeß gemäß der US 5,281,786 wird Gargut, das sich in dem Garraum in einem Druckbehälter befindet, mittels Wärme gegart, so daß die Temperatur innerhalb des Druckbehälters ansteigt. Schallwellen werden erzeugt, wenn Dampf aus dem Überdruckventil des Druckbehälters austritt, also der Innendruck des Druckbehälters oberhalb eines ge wünschten Druckes liegt. Die erzeugten Schallwellen werden von einem Schallsensor detek tiert und mit einem vorgegebenen Richtwert verglichen, worauf gegebenenfalls die Führung des Garprozesses geändert werden kann.

Aus der US 4,876,889 ist ein Feuchtigkeitssensor unter Einsatz von Schallwellen für Garge räte bekannt. Das Prinzip des Sensors gemäß der US 4,876,889 basiert auf der Abhängigkeit der Schallgeschwindigkeit einer Gasmischung von ihrer Temperatur und ihrer Zusammenset zung. Die Feuchtigkeit innerhalb des Garraums wird bestimmt durch Ermittlung der Schallge schwindigkeit in einem mit der Dampfatmosphäre des Garraums gefüllten Rohr in Vergleich zu der Schallgeschwindigkeit in einem isolierten, mit trockener Luft gefüllten Rohr.

Die US 4,381,439 beschreibt einen Kerntemperaturfühler für Gargut, der unter Einsatz von Schallwellen betreiben werden kann. Der Kerntemperaturfühler umfaßt eine Flüssigkeit, die sich bei Erwärmung ausdehnt, so daß ein mit der Flüssigkeit in Wirkverbindung stehender Balg des Kerntemperaturfühlers ausgedehnt wird und gegen ein Federblech drückt. Das Federblech kann eine Schallwelle erzeugen, wenn die Druckkraft des Balges die Vorspannkraft des Federbleches übersteigt. Die von dem Federblech erzeugte Schallwelle kann mittels eines Mikrofons, das in der Deckenwand des Garraums angeordnet ist, detektiert werden.

Nachteilig bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Gargeräten ist jedoch, daß ledig lich eine indirekte Bestimmung von Gargutgrößen eines Garguts in einem Garprozeß möglich ist, da bei diesen Gargeräten nämlich Schallwellen aufgrund einer Veränderung des Garguts während des Garprozeßes erzeugt werden. Eine direkte Bestrahlung des Garguts mit vom Gargut unabhängig erzeugten Schallwellen findet nicht statt. Auch ist der Einsatz von Schall wellen bei einem Garprozeß vor- bzw. nachgeschalteten Operationen nicht möglich.

Ferner ist aus der DE 34 10 465 C2 eine Kochanzeigeeinrichtung bekannt, bei welcher durch die Anwendung eines Ultraschall-Doppler-Radars eine durch das Kochen einer Flüssigkeit oder eines Garguts bewirkte Bewegung desselben erfaßt wird. Nachteilig bei dem in dieser Vorrichtung verwendeten Verfahren ist jedoch, daß im wesentlichen ausschließlich nur eine Gargutgröße eines Garguts, nämlich die Siedetemperatur desselben, bestimmt werden kann. Außerdem wird diese Gargutgröße indirekt durch Bestimmung einer Oberflächenbewegung des Garguts bestimmt, wodurch dieses Verfahren ausschließlich auf flüssiges Gargut anwend bar und störanfällig gegenüber äußeren Einflüssen, insbesondere einer mechanischen Bewe gung des Garguts, ist. Weiterhin wird aufgrund der Ultraschallstrahlung nur ein Teilbereich der Flüssigkeit bzw. des Garguts überwacht, was dieses Verfahren ungenau macht, da nicht detektiert werden kann, ob die Siedetemperatur in anderen Bereichen des Garguts ebenfalls erreicht ist.

Schließlich ist aus der EP 1 001 226 A2 ein Ultraschallsensor für eine Dunstabzugshaube be kannt. In Abhängigkeit von der aufsteigenden Menge an Wrasen wird die Drehzahl eines Motors innerhalb der Dunstabzugshaube gesteuert. Eine elektronische Überwachungsschal tung dient dazu, einen automatischen Abgleich des Temperatur- und Alterungsdrifts des Sen sors durchzuführen. Bei dem in der EP 1 001 226 A2 offenbarten Verfahren wird jedoch aufgrund der Auswertung eines Echosignals nur ein Teilbereich der Wrasen detektiert, so daß dieses Verfahren ebenfalls ungenau ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren und die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß es bzw. sie die Nachteile des Stands der Technik überwindet, insbesondere eine direkte Bestimmung von verschiedenen Gargutgrößen von Gargütern unterschiedlicher Konsistenz und/oder Garparametern mittels Schallwellen ermöglicht, wobei auch im wesentlichen das gesamte Gargut einbezogen werden kann, weitestgehend unabhängig von äußeren, insbesondere mechanischen Einflüssen auf das Gargut.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst.

Die Patentansprüche 2 bis 6 kennzeichnen vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungs gemäßen Verfahrens.

Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patent anspruchs 7 gelöst. Patentanspruch 9 beschreibt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Der Erfindung liegt somit die Erkenntnis zugrunde, daß der Einsatzbereich von Schallwellen innerhalb eines Gargeräts durch eine besondere Anordnung von zumindest ei nem vom Gargut unabhängigen Schallgenerator und zumindest einem Schallsensor deutlich ausgedehnt werden kann. Es wird die Bestimmung von verschiedenen Gargutgrößen von Gargütern unterschiedlicher Konsistenz und/oder Garparametern aufgrund der Auswertung einer Amplituden- und/oder Phasenänderung von zumindest teilweise durch Gargut hindurch gehende Schallwellen und/oder Interferenzphänomenen derselben mit nicht durch Gargut hin durchgehenden Schallwellen möglich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei bung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Gargerät, in dem reflektierende Strahlung ausgewertet werden;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der Schallwellen im wesentlichen als durch gehende Strahlung ausgewertet werden; und

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der Schallwellen im wesentlichen als interfe rierende Strahlung ausgewertet werden.

Fig. 1 zeigt ein Gargerät 1 mit einem über ein Luftleitblech 2 von einem Lüfterraum 3 abge trennten Garraum 4. Komponenten innerhalb des Lüfterraums 3, wie Lüfterrad, Motor, Hei zung, Dampfgeneratorausgang, usw., sind nicht gezeigt. Innerhalb des Garraums 4 ist auf ei nem Einschub 5 ein Behälter 6 angeordnet, in dem sich Gargut 7 befindet. An der Decke des Garraums 4 sind ein Schallgenerator 8 und ein Schallsensor 9 angeordnet. Sendet der Schall generator 8 Schallwellen aus, so können diese von der Oberfläche des Garguts 7 refektiert werden. Der Schallsensor 9 detektiert die reflektierten Schallwellen und ermöglicht die Unter suchung der Amplitude und/oder Phase. Der Einsatz des Schallgenerators 8 und des Schall sensors 9 in der Anordnung von Fig. 1 beschränkt sich im wesentlichen auf Gargutoberflä chen, wie beispielsweise von Fleisch oder Teig.

Der Schallgenerator 8 kann Frequenzen aussenden, die im hörbaren oder nicht hörbaren Be reich liegen. Bevorzugt liegen die Frequenzen im nicht hörbaren Bereich oberhalb von etwa 20 kHz.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei gleiche Be zugszeichen gleiche Komponenten wie in Fig. 1 bezeichnen. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform sind der Schallgenerator 8 und der Schallsensor 9 in das Gargut 7 eingesteckt. In diesem Falle entspricht eine Amplituden- und/oder Phasenveränderung der Schallwellen einer Konsistenzveränderung des Garguts 7. In dieser Ausführungsform werden die Schall wellen im wesentlichen als durchgehende Strahlung ausgewertet.

Einem Fachmann auf dem Gebiet ist es ohne weiteres ersichtlich, daß die Anordnung von Schallgenerator 8 und Schallsensor 9 in dem zu untersuchenden Objekt nicht ausschließlich auf Gargut 7 beschränkt zu sein braucht. Vielmehr können der Schallgenerator 8 und der Schallsensor 9 auch in aus dem Gargut austretenden Substanzen, wie beispielsweise Dampf, und/oder in nicht gezeigten, speziellen Gargerätekomponenten, beispielsweise Dampfgenera tor, Abwasserleitungen, Reinigungsflotte und dergleichen angeordnet werden. Die Anordnung in einem Dampfgenerator ermöglicht beispielsweise zusätzlich die Bestimmung des Verkal kungsgrades, die Anordnung in der Abwasserleitung ermöglicht zusätzlich die Bestimmung von in dem Abwasser enthaltenen Fetten, Tensiden oder dergleichen.

Neben der in Fig. 2 gezeigten Auswertung der Schallwellen als im wesentlichen durchgehen de Strahlung ist auch die Auswertung als interferierende Strahlung möglich, die in Fig. 3 ver anschaulicht ist. Aus dem Schallgenerator 8 ausgesendete Strahlung wird dabei in eine Be zugsstrahlung 10a und eine Meßstrahlung 10b aufgetrennt. Die Bezugsstrahlung 10a wird durch die Umgebung des Garguts 7 und die Meßstrhalung 10b zumindest teilweise durch das Gargut 7 selbst geführt. Anschließend werden die Strahlungen 10a, 10b zusammengefaßt und bezüglich einer Phasen- und Amplitudenveränderung untersucht. Der Einsatzbereich einer solchen Anordnung entspricht demjenigen, der für die Ausführungsform, die in Fig. 2 gezeigt ist, angegeben wurde.

Stehen der Schallgenerator 8 und der Schallsensor 9 in Wirkverbindung mit einer nicht ge zeigten Steuer- und/oder Regeleinrichtung, so kann ein Garprozeß gezielt in Abhängigkeit von den ermittelten Amplituden- und/oder Phasenveränderungen gesteuert und/oder geregelt werden.

Bezugszeichenliste

1

Gargerät

2

Luftleitblech

3

Lüfterraum

4

Garraum

5

Einschub

6

Behälter

7

Gargut

8

Schallgenerator

9

Schallsensor

10

a Bezugsstrahlung

10

b Meßstrahlung

Claims

1. Verfahren zum Bestimmen zumindest einer Gargutgröße eines Garguts und/oder zu mindest eines Garparameters in einem Gargerät über Schallwellen, dadurch gekenn zeichnet, daß
zumindest ein Schallgenerator und zumindest ein Schallsensor relativ zu dem Gargut zur Durchschallung des Garguts angeordnet werden, und
die Schallwellen in eine Bezugs- und eine Meßstrahlung so aufgeteilt werden, daß die zumindest teilweise durch das Gargut hindurchgehenden Schallwellen der Meßstrah lung ausgewertet werden, wobei die Amplitude und/oder Phase der Schallwellen der Meßstrahlung und/oder die Interferenz der Schallwellen der Meßstrahlung mit den durch die Umgebung des Garguts hindurchgehenden Schallwellen der Bezugsstrah lung ausgewertet wird bzw. werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gargut, einer aus dem Gargut austretenden Substanz, Abwasser und/oder einer Reinigungsflotte gestreute, insbesondere reflektierte, und/oder zumindest teilweise durch eine aus dem Gargut austretende Substanz, Abwasser und/oder eine Reinigungs flotte hindurchgehende Schallwellen ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsstrahlung durch die Umgebung der aus dem Gargut austretenden Substanz, des Abwassers und/oder der Reinigungsflotte hindurchtritt und die Bezugs- und die Meßstrahlung anschließend, vorzugsweise interferierend, ausgewertet werden.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwellen in Abhängigkeit von einem Garprogramm, einem Reinigungspro gramm, dem Gargut, einer erfaßten Gargutgröße und/oder einer erfaßten Gargeräte größe, vorzugsweise zeitweise, gesteuert und/oder geregelt werden.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Schallwellenauswertung das Garprogramm und/oder ein Gar geräte-Reinigungsprogramm gesteuert und/oder geregelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwellen mit insbesondere variierbaren Frequenzen außerhalb des hörbaren Bereichs, vorzugsweise von oberhalb von etwa 20 kHz, erzeugt werden.

7. Vorrichtung mit zumindest einem Schallgenerator (8), zumindest einem Schallsensor (9) und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung in Wirkverbindung mit dem Schallgenerator (8) und/oder dem Schallsensor (9) zum Bestimmen zumindest einer Gargut größe eines Garguts und/oder zumindest eines Garparameters in einem Gargerät über Schallwellen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest einen Schallgenerator (8) und/oder zumindest einen Schallsensor (9) zur Aussendung bzw. Detektierung von durch das Gargut (7) zu mindest teilweise hindurchgehenden Schallwellen einer Meßstrahlung und von durch die Umgebung des Garguts (7) hindurchgehenden Schallwellen einer Bezugsstrahlung im Gargut (7), einer aus dem Gargut (7) austretenden Substanz, im Abwasser, in einer Reinigungsflotte oder in der Nähe des Garguts (7) anordenbar ist bzw. sind und in Wirkverbindung stehen mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung in Abhängigkeit von ei nem Garprogramm, einem Reinigungsprogramm, dem Gargut (7) und/oder einer er faßten Gargerätegröße.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallgenerator (8) und/oder der Schallsensor (9) einen piezoelektrischen Trans ducer umfaßt.