DE10145592C1

DE10145592C1 - Verfahren zur Leistungseinstellung gasbetriebener Gargeräte sowie dieses Verfahren nutzendes Gargerät

Info

Publication number: DE10145592C1
Application number: DE10145592A
Authority: DE
Inventors: Stefan Rusche; Thomas Schreiner
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: US6752621B2; EP1293728A2; DE50201763D1; EP1293728A3; EP1293728B1; US20030054306A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungseinstellung eines gasbetriebenen Gargeräts durch Einstellung einer vollständigen Verbrennung eines einem Gasbrenner des Gargeräts zugeführten Brenngas-Luft-Gemisches mit folgenden Schritten: DOLLAR A - Bestimmen einer von dem Gasbrenner abzugebenden Heizleistung und der für eine vollständige Verbrennung notwendigen Luftzahl, DOLLAR A - Einstellen der dem Gasbrenner zugeführten Luftmenge in Abhängigkeit von der bestimmten Heizleistung und der bestimmten Luftzahl, und DOLLAR A - Einstellen der bestimmten Luftzahl über Einstellen der dem Gasbrenner bei konstanter Zufuhr der eingestellten Luftmenge zugeführten Brenngasmenge, indem zu Beginn eines ersten Zündversuches des Brenngas-Luft-Gemisches die Zusammensetzung desselben unterhalb der unteren Zündgrenze liegt, anschließend die zugeführte Brenngasmenge kontinuierlich und/oder schrittweise für weitere Zündversuche bis zu einer erfolgreichen Zündung, also bis zum Zündpunkt, erhöht wird, die am Zündpunkt des Brenngas-Luft-Gemisches zugeführte Brenngasmenge erfaßt wird, aus der erfaßten zugeführten Brenngasmenge der Heizwert des Brenngases hergeleitet wird und über den hergeleiteten Heizwert die für eine vollständige Verbrennung notwendige Brenngasmenge eingestellt wird; sowie ein dieses Verfahren nutzendes Gargerät.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Leistungseinstellung eines gasbetriebenen Gargeräts, sowie ein dieses Verfahren nutzendes Gargerät.

Insbesondere im mobilen Einsatz oder bei einem Betrieb in Gasnetzen, in denen sich die Gas beschaffenheit ändert, kann es zu Problemen beim Betrieb eines gasbetriebenen Gargeräts kommen. Einerseits führt eine unterschiedliche Gasbeschaffenheit, insbesondere eine Verän derung der verwendeten Gasart, dazu, daß die Luftzahl eines einem im Gargerät angeordneten Gasbrenner zugeführten Brenngas-Luft-Gemisches, welche das auf die Stöchiometrie des Brenngases bezogene Verhältnis von Luft- zu Brenngasmenge bezeichnet, während der Ver brennung von einem gewünschten idealen Wert für eine hygienische, d. h. vollständigen, Ver brennung abweicht, so daß es während der Verbrennung zu erhöhten Schadstoffemissionen kommen kann. So ergeben sich sowohl erhöhte Schadstoffemissionen als auch zunehmende Bauteilbelastungen aus falschen Luft- und/oder Gasmengeneinstellungen. Andererseits führt eine Abweichung von der idealen Luftzahl zu einer veränderten Heizleistung des Gasbren ners, was bei einem kontinuierlichen Betrieb eines Gasbrenners während eines Garprozesses zu Veränderungen der Garzeiten und somit zu einer Beeinträchtigung der Qualität des zube reiteten Garguts führen kann. Durch einen modulierenden Betrieb des Gasbrenners ist es zwar möglich, den Einfluß variabler Umgebungsbedingungen, zu denen neben der Gasbeschaffen heit auch Luft- oder Gasdruckänderungen oder Geräteverschmutzungen gehören, auf die Qualität des Garguts geringfügig zu reduzieren, ohne ihn jedoch vollständig beseitigen zu können. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Gargeräten ist ein manueller Eingriff zur Betätigung von Bauteilen der Gas- und der Luftzufuhr notwendig, um das Gargerät an die variablen Umgebungsrandbedingungen anzupassen, welcher meist von einem ungelehrten Benutzer nicht technisch korrekt durchgeführt werden kann.

Ferner sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren zur Optimierung der Ver brennung eines Gasbrenners an sich bekannt.

So offenbart die DE 196 39 487 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Betriebsoptimie rung eines Gasbrenners. Dabei wird, selbst ohne Einsatz eines Sauerstoffühlers im Rauchgas abzug, das Gas-Luft-Gemisch für einen Gasbrenner bei Verwendung von Brenngasen unter schiedlicher Wobbezahl optimiert, indem dem Gasbrenner zunächst ein Gas-Luft-Gemisch mit Gasüberschuß zugeführt und dieses gezündet wird; anschließend wird der Luftanteil im Luft-Gas-Gemisch soweit erhöht, bis es zu einem Abheben der Flamme vom Gasbrenner kommt, was über einen Flammenfühler detektiert wird; daraufhin wird das Gas-Luft- Verhältnis zu einem geringeren Luftüberschuß geändert, um eine optimale Verbrennung ein zustellen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß der Gasverbrauch während des Ein stellungsvorgangs erhöht ist, wenn das Luft-Gas-Verhältnis darüber eingestellt wird, daß der Gasanteil bei konstanter Luftzufuhr von einem hohen Anfangswert ausgehend reduziert wird, was zu einer Erhöhung der Betriebskosten führt, und es bei der Zündung des fetten Luft-Gas- Gemisches zu Verpuffungen kommen kann, was die Betriebssicherheit reduziert.

Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Verfahren bzw. Vorrichtungen bekannt, die die Bestimmung der Wobbezahl und/oder des Heizwerts eines einem Gasbrenner zugeführten Verbrennungsgases ermöglichen, um mit den daraus gewonnenen Daten die für eine hygieni sche Verbrennung notwendige Luftzahl einzustellen.

So sind aus der DE 41 18 781 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verbrennungslosen Bestimmung der Wobbezahl und/oder des Heizwertes eines Gases bekannt. Zur Bestimmung der Wobbezahl wird der Volumenstrom eines strömenden Gases gemessen und weitere cha rakteristische Kenngrößen, wie Druckabfall, Dichte, Viskosität oder dergleichen, gemessen bzw. konstant gehalten. Aus dem gemessenen Volumen- und somit Massenstrom und minde stens einer weiteren genannten Kenngröße wird daraufhin mit Hilfe von Näherungsfunktionen die Wobbezahl des Brenngases bestimmt. Ferner wird vorgeschlagen, die bestimmte Wobbe zahl zu nutzen, um die Wärmemengenzufuhr zu einem Gasbrenner durch Variation des Druc kes, und damit des Volumenstroms, des zugeführten Gases oder des Mischungsverhältnisses zweier Gassorten einzustellen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß es eine zu sätzliche Meßvorrichtung benötigt, was den konstruktiven Aufwand der Gasbrennervorrichtung und damit die Störanfälligkeit und Herstellungskosten dieser Vorrichtung erhöht.

Aus der DE 198 24 523 A1, welche ein Regelungsverfahren für Gasbrenner offenbart, und der DE 39 37 290 A1, welche ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung eines einer Verbrennung zuzuführenden Brennstoff-Verbrennungsluft-Gemisches offenbart, ist es be kannt, eine Ionisationselektrode im Flammenbereich eines Gasbrenners anzuordnen, wodurch die elektrische Leitfähigkeit in diesem Bereich gemessen und hieraus die Stöchiometrie eines zugeführten Brennstoffes bestimmt werden kann. Aus der bestimmten Stöchiometrie ist dann der Heizwert herleitbar. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß das Meßverfahren eine hohe Fehleranfälligkeit aufweist, da die Bestimmung der Leitfähigkeit von einer genau bekannten Geometrie der Elektrodenanordnung abhängt, und es zu Abweichungen von der idealen Luftzahl bei Einstellung des Luft-Gas-Gemisches in Abhängigkeit von einem ungenau gemessenen Ionisationsstrom kommen kann.

Aus der DE 198 38 361 A1 ist es ferner bekannt, die Gaszusammensetzung eines einem Gas- Gasbrenner zugeführten Gemisches über einen in einer Gasleitung angeordneten Sensor, ins besondere in Form eines Metalloxidsensors, zu bestimmen. Die so bestimmte Gaszusammen setzung wird genutzt, um den Heizwert des Brenngases zu bestimmen und für das Gasge misch eine entsprechende Wobbezahl durch Veränderung der Gemischzusammensetzung ein zustellen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß zur Bestimmung der Gaszusam mensetzung, um eine ausreichende Meßgenauigkeit zu erzielen, teure Sensoren verwendet werden müssen und die Bestimmung des Heizwertes mit umfangreichen, fehlerbehafteten Umrechnungen verbunden ist. Zudem sind zusätzliche Einbauten im Gasbrenner vorgesehen, was den konstruktiven Aufwand der Vorrichtung erhöht.

Aus der DE 199 08 885 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines mit Brenngasen wechselnder Zusammensetzung versorgten Energieumsetzers bekannt. In diesem Verfahren ist vorgesehen, daß das Brenngas in einer absperrbaren Meßkammer erwärmt und die Abhängigkeit zwischen der Meßkammer zugeführter Wärmemenge und Anstieg von Druck und/oder Temperatur in der Meßkammer genutzt wird, um die Brenngaszusammensetzung auf einen Sollwert einzu stellen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß zusätzliche Einbauten vorgesehen sind und das Meßverfahren aufgrund der für Änderungen der Umgebungsbedingungen emp findlichen Bestimmung der zugeführten Wärmemenge ungenau und störanfällig ist.

Schließlich ist aus der DE 199 21 167 A1 ein Verfahren und eine Anordnung zur Messung des Heizwertes und/oder des Wobbeindexes von Brenngasen, insbesondere von Erdgas be kannt. In diesem Verfahren wird die Schallgeschwindigkeit oder die Dichte des Brenngases gemessen, das Brenngas einer Infrarotstrahlung ausgesetzt sowie der von dem Brenngas ab sorbierte Anteil der Infrarotstrahlung gemessen und aus diesen beiden Meßsignalen der Heiz wert und/oder der Wobbeindex abgeleitet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß es ebenfalls technisch kompliziert und störanfällig ist.

Ferner ist aus der DE 197 50 873 A1 ein Verfahren zur Steuerung eines atmosphärischen Gasbrenners für Heizgeräte, insbesondere Wasserhitzer bekannt. Um die Startgasmenge an verschiedene Umgebungsbedingungen anzupassen wird vorgeschlagen, daß die Startgasmen ge während des Startvorgangs zeitabhängig erhöht wird, wobei für jede Startgasmenge mehre re Zündversuche vorgenommen werden. Nach einer vorher bestimmten Anzahl von erfolglo sen Zündvorgängen wird der Startvorgang unterbrochen und daß Heizgerät auf Störung ge schaltet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, daß eine hygienische, d. h. vollständige Verbrennung durch den Gasbrenner nicht sichergestellt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Leistungseinstellung ei nes gasbetriebenen Gargeräts bereitzustellen, welches die Nachteile des Stands der Technik überwindet, sich insbesondere an variierende Umgebungsbedingungen selbständig angepaßt.

Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lei stungseinstellung durch Einstellung einer vollständigen Verbrennung eines einem Gasbrenner des Gargerätes zugeführten Brenngas-Luft-Gemisches mit folgenden Schritten erfolgt:

- Bestimmen einer von dem Gasbrenner abzugebenden Heizleistung und der für eine voll ständige Verbrennung notwendigen Luftzahl,
- Einstellen der dem Gasbrenner zugeführten Luftmenge in Abhängigkeit von der be stimmten Heizleistung und der bestimmten Luftzahl, und
- Einstellen der bestimmten Luftzahl über Einstellen der dem Gasbrenner bei konstanter Zufuhr der eingestellten Luftmenge zugeführten Brenngasmenge, indem zu Beginn eines ersten Zündversuches des Brenngas-Luft-Gemisches die Zusammensetzung desselben unterhalb der unteren Zündgrenze liegt, anschließend die zugeführte Brenngasmenge kontinuierlich und/oder schrittweise für weitere Zündversuche bis zu einer erfolgreichen Zündung, also bis zum Zündpunkt, erhöht wird, die am Zündpunkt des Brenngas-Luft- Gemisches zugeführte Brenngasmenge erfaßt wird, aus der erfaßten zugeführten Brenn gasmenge der Heizwert des Brenngases hergeleitet wird und über den hergeleiteten Heizwert die für eine vollständige Verbrennung notwendige Brenngasmenge eingestellt wird.

Unter einer Bestimmung der Heizleistung und der Luftzahl ist beispielsweise ein Auswählen, Festlegen oder dergleichen dieser Größen zu verstehen.

Dabei kann vorgesehen sein, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündversuchen die Brenngaszufuhr unterbrochen wird und der Gasbrennerausgang mit Luft gespült wird.

Erfindungsgemäß wird auch vorgeschlagen, daß der bestimmte Heizwert durch Messung zu mindest einer für die Verbrennung des Brenngas-Luft-Gemisches charakteristischen ersten Temperatur, vorzugsweise der Flammentemperatur, am Zündpunkt und/oder durch Messung der Änderung der ersten Temperatur bei Erhöhung der Gaszufuhrmenge über zumindest einen ersten Sensor korrigiert wird.

Dabei kann vorgesehen sein, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen der ersten Temperatur die Brenngaszufuhr unterbrochen wird, und der Bereich des ersten Sensors mit Luft gespült und im wesentlichen auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.

Bevorzugt ist erfindungsgemäß, daß der bestimmte Heizwert durch Messung zumindest einer zweiten für eine Aufwärmung des Gargerätes charakteristischen Temperatur über zumindest einen zweiten Sensor korrigiert wird.

Eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Heizwert durch Messung der Qualität der Verbrennung des Brenngas-Luft- Gemisches über zumindest einen dritten Sensor, wie in Form einer Sonde, im Abgasweg des Gasbrenners zur Erfassung zumindest einer für die Verbrennung charakteristischen Abgas komponente korrigiert wird.

Mit der Erfindung wird auch vorgeschlagen, daß zur Änderung der Heizleistung, insbesondere während des Betriebes des Gargerätes, die dem Gasbrenner zugeführte Luftmenge, vorzugs weise ohne Unterbrechnung der Luftzufuhr, angepaßt wird und die dem Gasbrenner zuge führte Brenngasmenge in Abhängigkeit von dem bestimmten Heizwert des Brenngases zur Einstellung der gewünschten Luftzahl, vorzugsweise ohne Unterbrechung der Brenngaszu fuhr, angepaßt wird.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Heizwert abgespeichert wird und zur Einstellung einer vollständigen Verbren nung herangezogen wird.

Ferner wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß in bestimmten Gargerätzuständen, vor zugsweise nach Trennung des Gargerätes von einer Brenngas- und/oder einer Energieversor gung, nach Überschreitung einer vorgegebenen Betriebszeit, nach Überschreitung einer vor gegebenen Auszeit und/oder dergleichen, vorzugsweise nach Bestätigung durch einen Benut zer, eine Neubestimmung des Heizwertes durchgeführt wird.

Die das Gargerät betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gargerät zur Nutzung eines erfindungsgemäßen Verfahrens einen Garraum, der über den Gasbrenner beheizbar ist, wobei der Gasbrenner eine Brenngaszufuhr mit einem ersten Ventil, eine Luftzufuhr mit ei nem Gebläse und/oder einem zweiten Ventil, eine Zündeinrichtung und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung in Wirkverbindung mit dem ersten Ventil, dem zweiten Ventil, dem Gebläse und der Zündeinrichtung umfaßt.

Ferner ist ein erfindungsgemäßes Gargerät gekennzeichnet durch einen ersten Temperatursen sor am Ausgang des Gasbrenners, vorzugsweise im Flammenbereich des Gasbrenners, einen zweiten Temperatursensor im Garraum und/oder einen Abgassensor im Abgasweg des Gas brenners, vorzugsweise im Abzug des Gargeräts, wobei der erste Temperatursensor, der zweite Temperatursensor und/oder der Abgassensor in Wirkverbindung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung steht bzw. stehen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gargeräts ist gekenn zeichnet durch eine Anzeigeeinheit und/oder eine Eingabeeinheit in Wirkverbindung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung.

Schließlich kann in einem erfindungsgemäßen Gargerät zumindest eine erste Einrichtung zur Erkennung einer Trennung des Gargeräts von einer Brenngas- und/oder Energieversorgung und/oder eine zweite Einrichtung zur Bestimmung der Betriebszeit und/oder der Auszeit des Gargeräts in Wirkverbindung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen sein.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß ein Verfahren zur Lei stungseinstellung eines gasbetriebenen Gargeräts so ausgeführt werden kann, daß ein Garpro zeß in dem Gargerät unabhängig von variablen Umgebungsbedingungen, wie Änderung der Gasbeschaffenheit, Luft- oder Gasdruckänderungen oder Gargeräteverschmutzungen, repro duzierbar durchgeführt werden kann, das heißt keine Beeinträchtigung der Qualität des Gar guts, insbesondere durch Änderung der Garzeiten, vorliegt, ohne daß ein manueller Eingriff in das Gargerät, insbesondere an Bauteilen der Gas- und der Luftzufuhr, zur Anpassung an die Umgebungsbedingungen durch den Benutzer durchgeführt werden muß, indem eine selbstän dige Regelung der Luft-Brenngas-Zusammensetzung zur Einstellung einer bestimmten Luft zahl durchgeführt wird. Dabei wird die Einstellung einer vollständigen und somit hygieni schen Verbrennung mit vorgegebener Heizleistung ausschließlich über eine Änderung der Gaszufuhr bewerkstelligt, während die Luftmenge für eine vorgegebene Heizleistung konstant gehalten und somit die Luftzahl nur über die Variation der zugeführten Gasmenge eingestellt wird. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß über eine indirekte Erkennung des Heizwertes die Erkennung des momentanen Verbrennungszustands möglich, indem der lineare Zusammen hang zwischen dem Heizwert und dem Luftbedarf zugrunde gelegt wird. Ferner wird durch das Verfahren erreicht, daß zusätzliche Einbauten im Gargerät vermieden werden, die Be triebskosten nicht erhöht werden und eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschrei bung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft anhand schemati scher Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Gargeräts; und

Fig. 2 den grafischen Zusammenhang zwischen verschiedenen für den Betrieb des Gargeräts von Fig. 1 relevanten Größen.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Gargerät 1 dargestellt. Das Gargerät 1 umfaßt einen Gar raum 3, der durch eine Garraumtür 5 verschließbar ist und in welchem ein Gargut 7 angeord net werden kann. In einem mit dem Garraum 3 in thermischem Kontakt stehenden Brenner raum 9 ist ein Gasbrenner 11 angeordnet. Zum Entsorgen der im Brennerraum 9 entstehenden Verbrennungsgase dient ein mit dem Brennerraum 9 verbundener Abzug 13. Dem Gasbrenner 11 wird über ein Leitungssystem das zu verbrennende Brenngas-Luft-Gemisch zugeführt. Über eine Leitung 15 kann dabei Verbrennungsluft unter Zwischenschaltung eines Gebläses 17 und eines Ventils 19 gezielt zugeführt werden. Darüber hinaus kann über die Leitung 21 unter Zwischenschaltung eines Ventils 23 gezielt Brenngas zugeführt werden. Die zugeführte Verbrennungsluft und das zugeführte Brenngas werden in einer Leitung 25 vermischt und schließlich dem Gasbrenner 11 zugeführt. Am Ausgang des Gasbrenners 11 ist eine Zündein richtung 27 angeordnet, welche zur Zündung des Brenngas-Luft-Gemisches dient. Ferner ist am Ausgang des Gasbrenners 11 eine Flammendetektionseinheit in Form eines Temperatur sensors 29 angeordnet. Ein weiterer Temperatursensor 31 ist im Inneren des Garraums 3 vor handen. Ferner ist im Abzug 13 eine Meßsonde 33 zur Messung der durch den Abzug 13 aus strömenden Abgaskomponenten vorhanden. Zur Einstellung der Leistung des Gasbrenners 11 umfaßt das Gargerät 1 darüber hinaus eine Steuereinrichtung 35, welche mit dem Gebläse 17, den Ventilen 19 und 23, den Temperatursensoren 29 und 31, der Zündeinrichtung 27 und der Meßsonde 33 verbunden ist.

Für die Durchführung eines Garprozesses in einem Gargerät 1 ist es wichtig, daß die dem Garraum zugeführte Heizleistung von einem vorgegebenen Wert nicht abweicht. Insbesonde re ist dabei die zuzuführende Heizleistung von der Art des Garprozesses und somit der Bela stung des Gargeräts 1 abhängig und kann innerhalb des Garprozesses veränderbar sein, um zum Beispiel im Anschluß an ein Garen eine Krustenbildung auf der Oberfläche des Garguts 7 herbeizuführen. Es gilt allgemein, daß der Luftbedarf zur vollständigen Verbrennung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen (C_xH_y, wobei x ≦ 4) proportional zum Heizwert des betref fenden Brenngases ist. Zudem haben anmelderseits durchgeführte Messungen ergeben, daß bei Zufuhr eines beliebigen Gasgemisches aus bis zu vierwertigen Kohlenwasserstoffen bei ähnlicher Luftzahl dieselbe Heizleistung eingestellt werden kann. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Abweichungen in der Heizleitstung bzw. in der Belastung des Gargeräts 1, die sich aus einer unterschiedlichen Zusammensetzung des Brenngases ergeben, tolerierbar, und zwar aus folgenden Gründen:
Bei Garprozessen kommt es meist zur Verwendung von Brenngasen der zweiten und dritten Gasfamilie, also von Methan (G20) bis Butan (G30).

Die in Fig. 2 dargestellten Graphen gehen von einer Heizleistung von 38 kW und einer Ver brennungsluftzahl von λ = 1,3 für reines Methan (G20) als Referenzgrößen aus. Die Luftzahl l = 1,3 ist dabei zum Herbeiführen einer hygienischen Verbrennung weitestgehend durch die Ausgestaltung des Gasbrenners 11 vorgegeben. Die Zufuhr von reinem Methan (G20) stellt somit einen Bezugszustand dar, gemäß dem bei konstanter Luftzufuhr von 47,17 m³/h eine Heizleistung von 38 kW erreicht wird. Wird einerseits das zugeführte Brenngas bei konstanter Luftzufuhr beispielsweise durch reines Butan (G30) ersetzt, so ergibt sich bei konstanter Luft zufuhr und konstanter Luftzahl eine Heizleistung von 40,3 kW. Diese Abweichung der Heiz leistung, also die Differenz zwischen 38 kW für Methan und 40,3 kW für Butan, ist in der Regel bei einem Garprozeß tolerierbar. Wird andererseits bei konstanter Heizleistung und konstanter Luftzahl Methan durch Butan ersetzt, sinkt die zuzuführende Luftmenge von 47,17 m³/h auf 44,46 m³/h ab. Auch diese Luftmengen-Differenz ist für Garprozesse grund sätzlich unerheblich.

Diese Zusammenhänge bilden den Hintergrund für das erfindungsgemäße Verfahren, welches im Folgenden am Gargerät 1 der Fig. 1 erläutert wird:
Nachdem das Gargut 7 in den Garraum 3 des Gargeräts 1 eingeführt und die Garraumtür 5 verschlossen worden ist, wird über eine nicht dargestellte Eingabeeinheit durch einen Benut zer ein gewünschter Garprozeß ausgewählt. Die entsprechenden garprozeßspezifischen Daten, insbesondere die zuzuführende Heizleistung und die Zeitspanne, über welche diese Heizlei stung dem Garraum 3 zugeführt werden soll, werden an die Steuereinrichtung 35 weitergege ben. Aus der dem Garraum 3 zuzuführenden Heizleistung und der weitestgehend durch den Gasbrenner 11 vorgegebenen Luftzahl kann zunächst in einfacher Form die dem Gasbrenner 11 zuzuführende Luftmenge eingestellt werden. Zu diesem Zweck wird über die Steuerein richtung 35 die Drehzahl des Gebläses 17 und die Öffnung des Ventils 19 so eingestellt, daß die gewünschte Luftmenge über die Leitung 25 dem Gasbrenner 11 zugeführt wird. Anschlie ßend wird über die Steuereinrichtung 35 die dem Gasbrenner 11 aus der Leitung 21 zuge führte Brenngasmenge mittels des Ventils 23 eingestellt, so daß die für den Gasbrenner cha rakteristische Luftzahl und damit eine schadstoffarme Verbrennung sowie die gewünschte Heizleistung unabhängig von der verwendeten Gasart eingestellt werden.

Eine Einstellung der gewünschten Luftzahl über eine Variation der zugeführten Brenngas menge bei konstant gehaltener zugeführter Verbrennungsluftmenge bietet den Vorteil, daß, wenn einmal die gewünschte Luftzahl eingestellt worden ist, bereits die gewünschte Heizlei stung eingestellt ist, während bei umgekehrtem Vorgehen eine Nachführung der zugeführten Verbrennungsluft- und Brenngasmenge notwendig wird, wenn sich die Beschaffenheit des Brenngases verändert.

Die Einstellung der zugeführten Brenngasmenge wird wie folgt durchgeführt:
Eine Luftzahlerkennung erfolgt durch Beobachtung des Zündverhaltens am Ausgang des Gasbrenners 11 mit Hilfe des Temperatursensors 29. Dazu wird das Ventil 23 über die Steu ereinrichtung 35 zunächst nur soweit geöffnet, daß das dem Gasbrenner 11 zugeführte Ver brennungsluft-Brenngas-Gemisch, auch bei Verwendung eines Brenngases mit hohem Heiz wert (z. B. Butan, G30 in Fig. 2), unterhalb der entsprechenden unteren Zündgrenze liegt. Dies führt dazu, daß ein Zünden des Gemisches mittels der Zündeinrichtung 27 nicht erfolgen kann. Anschließend wird über die Steuereinrichtung 35 mittels des Ventils 23 schrittweise die zugeführte Brenngasmenge erhöht und jeweils ein Zündversuch unternommen. Vorteilhafter weise wird vor jeder weiteren Öffnung des Ventils 23 das Ventil 23 zunächst vollständig ge schlossen, um ein Spülen des Brennerraums 9 mittels der durch die Leitungen 15 und 25 zu geführten Verbrennungsluft zu ermöglichen. Über den Öffnungszustand des Ventils 23 wäh rend des ersten erfolgreichen Zündversuchs kann der Heizwert des zugeführten Brenngases bestimmt werden, da der Öffnungszustand des Ventils 23 direkt vom Heizwert des zugeführ ten Brenngases abhängt. So ist das Ausmaß der Öffnung bei gleicher Luftmengenzufuhr für niederkalorige Gase infolge der niedrigen Dichte größer als für höherkalorige Gase. Nach Bestimmung des Heizwerts des zugeführten Brenngases wird über die Steuereinrichtung 35 das Ventil 23 soweit geöffnet, daß die gewünschte Luftzahl eingestellt wird.

Der so bestimmte Heizwert des jeweils benutzten Brenngases wird in der Steuereinrichtung 35 abgespeichert, um bei nachfolgenden Garprozessen abrufbar zu sein, so daß eine Bestim mung des Heizwerts des zugeführten Brenngases nicht vor jedem Garprozeß notwendig ist. Die Bestimmung des Heizwerts wird nur dann durchgeführt, wenn eine Unterbrechung der Brenngasversorgung stattfindet, welche über einen Drucksensor 37 detektiert wird, oder nach Trennung des Gargeräts 1 von einer nicht dargestellten Energieversorgung oder nach Über schreitung einer vorgegebenen Betriebszeit oder Auszeit. Dabei wird über eine nicht darge stellte Anzeigeeinrichtung des Gargeräts 1 der Benutzer zunächst gefragt, ob eine erneute Bestimmung des Heizwertes des zugeführten Brenngases durchgeführt werden soll, und der Benutzer quittiert dies über die nicht dargestellte Eingabeeinheit, oder nicht.

Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der zunächst bestimmte Heizwert des zugeführten Brenngases durch folgendes Verfahren bedarfsweise korrigiert wird:
Nachdem eine Zündung des Verbrennungsluft-Brenngas-Gemisches erstmals stattgefunden hat, wird die Stellung des Ventils 23 schrittweise erhöht und die Flammentemperatur mittels des Temperatursensors 29 in Abhängigkeit von der zugeführten Brenngasmenge bestimmt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß eine andere für den Heizwert repräsentative Tempe ratur gemessen wird. Die gemessene Temperatur ist primär abhängig von der Stöchiometrie und erst sekundär von der Zusammensetzung des Brenngasgemisches. Somit ist das Verhält nis der Änderung der Temperatur zur Änderung der zugeführten Brenngasmenge abhängig vom Heizwert des zugeführten Brenngases, was eine Bestimmung des Heizwerts ermöglicht. Da ferner die Änderung der zugeführten Brenngasmenge und der gemessenen Temperatur als Folge einer vorgegebenen Öffnung des Ventils 23 mit der Dichte und dem Heizwert des zuge führten Brenngases zusammenhängen, ermöglicht dieses Verfahren auch eine Bestimmung des Wobbeindexes des zugeführten Brenngases. Während des Verfahrens zum Bestimmen bzw. Korrigieren des Heizwertes ist darüber hinaus vorgesehen, daß vor der weiteren Öffnung des Ventils 23 das Ventil 23 vollständig geschlossen und der Brennraum 9, samt der darin enthaltenen Einbauten, mittels der über den Gasbrenner 11 zugeführten Umgebungsluft auf die Temperatur der Umgebungsluft zumindest annähernd abgekühlt wird, um Kaltstartbedin gungen zu simulieren. Um den Einfluß einer Erwärmung des Garraums 3 zu berücksichtigen, zwecks späterer Kompensation, wird während des Verfahrens die Temperatur des Garraums 3 mittels des Temperatursensors 31 gemessen. Die vom Temperatursensor 31 erfaßten Tempe raturwerte werden der Steuereinrichtung 35 zugeführt und dort für eine Korrektur des be stimmten Heizwerts genutzt. Um eine erhöhte Betriebssicherheit des Gargeräts 1 zu gewähr leisten, ist ferner im Abzug 13 eine Meßsonde 33 zur Messung zumindest einer Abgaskom ponente, welche kennzeichnend für die Verbrennung ist, vorgesehen. Die Meßsonde 33 ist ebenfalls mit der Steuereinrichtung 35 verbunden, so daß die Steuereinrichtung 35 eine nicht ideale hygienische Verbrennung erkennt und gegebenenfalls die zugeführte Brenngasmenge über Verstellung des Ventils 23 ohne eine erneute Bestimmung des Heizwertes des Brennga ses angepaßt werden kann. Eine solche Anpassung kann zum Beispiel dann notwendig sein, wenn die Qualität des zugeführten Brenngases Schwankungen unterlegen ist.

Im Verlauf eines Garprozesses wird oft die zugeführte Heizleistung nach Ablauf einer gewis sen Zeitspanne verändert. Soll nun im Laufe eines im Gargerät 1 durchgeführten Garprozesses die Heizleistung verändert werden, so kann alternativ nacheinander oder gleichzeitig die zu geführte Verbrennungsluftmenge durch Einstellung des Gebläses 17 und des Ventils 19 und/oder die zugeführte Brenngasmenge über Einstellung des Ventils 23 durch die Steuerein richtung 35 nachgeführt werden. Da, wie bereits oben dargestellt, die Heizleistung direkt pro portional zur zugeführten Verbrennungsluftmengen ist, kann die Öffnung des Ventils 19 und die Drehzahl des Gebläses 17 der benötigten Verbrennungsluftmenge angepaßt werden, wäh rend sich die Öffnung des Ventils 23 direkt aus dem in der Steuereinrichtung 35 abgespei cherten Heizwert berechnen läßt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offen barten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombi nation für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen we sentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Gargerät

3

Garraum

5

Garraumtür

7

Gargut

9

Brennerraum

11

Gasbrenner

13

Abzug

15

Leitung

17

Gebläse

19

Ventil

21

Leitung

23

Ventil

25

Leitung

27

Zündeinrichtung

29

Temperatursensor

31

Temperatursensor

33

Meßsonde

35

Steuereinrichtung

37

Drucksensor

Claims

1. Verfahren zur Leistungseinstellung eines gasbetriebenen Gargeräts durch Einstellung ei ner vollständigen Verbrennung eines einem Gasbrenner des Gargerätes zugeführten Brenngas-Luft-Gemisches mit folgenden Schritten:

- Bestimmen einer von dem Gasbrenner abzugebenden Heizleistung und der für eine vollständige Verbrennung notwendigen Luftzahl,
- Einstellen der dem Gasbrenner zugeführten Luftmenge in Abhängigkeit von der be stimmten Heizleistung und der bestimmten Luftzahl, und
- Einstellen der bestimmten Luftzahl über Einstellen der dem Gasbrenner bei konstanter Zufuhr der eingestellten Luftmenge zugeführten Brenngasmenge, indem zu Beginn ei nes ersten Zündversuches des Brenngas-Luft-Gemisches die Zusammensetzung des selben unterhalb der unteren Zündgrenze liegt, anschließend die zugeführte Brenn gasmenge kontinuierlich und/oder schrittweise für weitere Zündversuche bis zu einer erfolgreichen Zündung, also bis zum Zündpunkt, erhöht wird, die am Zündpunkt des Brenngas-Luft-Gemisches zugeführte Brenngasmenge erfaßt wird, aus der erfaßten zugeführten Brenngasmenge der Heizwert des Brenngases hergeleitet wird und über den hergeleiteten Heizwert die für eine vollständige Verbrennung notwendige Brenn gasmenge eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündversuchen die Brenngaszufuhr unterbrochen wird und der Gasbrennerausgang mit Luft gespült wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Heizwert durch Messung zumindest einer für die Verbrennung des Brenn gas-Luft-Gemisches charakteristischen ersten Temperatur, vorzugsweise der Flammen temperatur, am Zündpunkt und/oder durch Messung der Änderung der ersten Temperatur bei Erhöhung der Gaszufuhrmenge über zumindest einen ersten Sensor korrigiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen der ersten Temperatur die Brenngaszu fuhr unterbrochen wird, und der Bereich des ersten Sensors mit Luft gespült und im we sentlichen auf Zimmertemperatur abgekühlt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Heizwert durch Messung zumindest einer zweiten für eine Aufwärmung des Gargerätes charakteristischen Temperatur über zumindest einen zweiten Sensor korri giert wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Heizwert durch Messung der Qualität der Verbrennung des Brenngas-Luft- Gemisches über zumindest einen dritten Sensor, wie in Form einer Sonde, im Abgasweg des Gasbrenners zur Erfassung zumindest einer für die Verbrennung charakteristischen Abgaskomponente korrigiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Heizleistung, insbesondere während des Betriebes des Gargerätes, die dem Gasbrenner zugeführte Luftmenge, vorzugsweise ohne Unterbrechnung der Luftzu fuhr, angepaßt wird und die dem Gasbrenner zugeführte Brenngasmenge in Abhängigkeit von dem bestimmten Heizwert des Brenngases zur Einstellung der gewünschten Luftzahl, vorzugsweise ohne Unterbrechung der Brenngaszufuhr, angepaßt wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bestimmte Heizwert abgespeichert wird und zur Einstellung einer vollständigen Ver brennung herangezogen wird.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in bestimmten Gargerätzuständen, vorzugsweise nach Trennung des Gargerätes von einer Brenngas- und/oder einer Energieversorgung, nach Überschreitung einer vorgegebenen Betriebszeit, nach Überschreitung einer vorgegebenen Auszeit und/oder dergleichen, vor zugsweise nach Bestätigung durch einen Benutzer, eine Neubestimmung des Heizwertes durchgeführt wird.

10. Gargerät (1) zur Nutzung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem Garraum (3), der über den Gasbrenner (11) beheizbar ist, wobei der Gasbrenner (11) eine Brenngaszufuhr (21) mit einem ersten Ventil (23), eine Luftzufuhr (15) mit ei nem Gebläse (17) und/oder einem zweiten Ventil (19), eine Zündeinrichtung (27) und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (35) in Wirkverbindung mit dem ersten Ventil (23), dem zweiten Ventil (19), dem Gebläse (17) und der Zündeinrichtung (27) umfaßt.

11. Gargerät nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen ersten Temperatursensor (29) am Ausgang des Gasbrenners (11), vorzugsweise im Flammenbereich des Gasbrenners (11), einen zweiten Temperatursensor (31) im Garraum (3) und/oder einen Abgassensor (33) im Abgasweg des Gasbrenners (11), vorzugsweise im Abzug (13) des Gargeräts (1), wobei der erste Temperatursensor (29), der zweite Tem peratursensor (31) und/oder der Abgassensor (33) in Wirkverbindung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (35) steht bzw. stehen.

12. Gargerät nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinheit und/oder eine Eingabeeinheit in Wirkverbindung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (35).

13. Gargerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch zumindest eine erste Einrichtung (37) zur Erkennung einer Trennung des Gargeräts (1) von einer Brenngas- (21) und/oder Energieversorgung und/oder eine zweite Einrichtung zur Bestimmung der Betriebszeit und/oder der Auszeit des Gargeräts (1) in Wirkverbin dung mit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (35).