DE10148642A1

DE10148642A1 - Vorrichtung zum Bedienen eines oder mehrerer Gasbrenner

Info

Publication number: DE10148642A1
Application number: DE10148642A
Authority: DE
Inventors: Helmut Plener; Gerhard Tritt; Thomas Hartmann
Original assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: Robert Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-02
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2021-10-03
Also published as: DE10148642B4

Abstract

Eine Vorrichtung zum Bedienen eines oder mehrerer Gasbrenner mit einer Zündeinrichtung 1 zum Zünden des jeweiligen Brenners 2 und einer Steuereinrichtung 3 zum Steuern der dem jeweiligen gezündeten Brenner 2 über ein zugeordnetes Stellventil 4 zugeführten Gasmenge in Abhängigkeit von an einer Bedieneinheit 8 vorgewählten Stellgrößen, wobei das jeweilige Stellventil 4 als elektrisch steuerbares Servoventil ausgebildet ist, dessen Ventilstellung von einem elektrisch oder elektromagnetisch betätigten Stellantrieb 7 in Abhängigkeit von einer an der Bedieneinheit 8 vorgewählten Sollposition regelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bedienen eines oder mehrerer Gasbrenner mit einer Zündeinrichtung zum Zünden des jeweiligen Brenners und einer Steuereinrichtung zum Steuern der dem jeweiligen gezündeten Brenner über ein zugeordnetes Stellventil zugeführten Gasmenge in Abhängigkeit von an einer Bedieneinheit vorgewählten Stellgröße bzw. Stellgrößen.

Stand der Technik

Bei bisher bekannten Vorrichtungen wird die Stellbewegung am Stellventil direkt an der Achse der Gasventilarmatur durch eine Drück- und Drehfunktion durchgeführt. Bei Verwendung des Gasbrenners bei einem Gasherd wird für eine benutzerfreundliche Bedienanordnung das Bedienfeld an der Vorderseite oder Seite der Kochmulde angeordnet. Dies erfordert die Montage aller Gasventile direkt unterhalb des Bedienfeldes. Hieraus resultiert ein hoher Platzbedarf wegen der dezentralen Montage der einzelnen Ventilarmaturen.

Wenn für den Herd neben den Gasbrennern auch elektrische Heizeinrichtungen verwendet werden, ist es erforderlich für die Bedienung der Gasbrenner eine separate Bedieneinheit neben der Bedieneinheit für die elektrischen Heizeinrichtungen vorzusehen. Komfortaustattungen, wie beispielsweise ein Touch-Control-Bedienfeld, wie es bei einem Elektroherd bekannt ist, können zur Bedienung der Gasbrenner nicht verwendet werden.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher ein verbesserter Bedienkomfort und eine Bedienausstattungen, wie bei elektrischen Heizeinrichtungen, insbesondere bei einem Elektroherd vorgesehen werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der Erfindung ist das jeweilige Stellventil als elektrisch steuerbares Servoventil ausgebildet, dessen Ventilstellung von einem elektrisch oder elektromagnetisch betätigten Stellantrieb in Abhängigkeit von einer an der Bedieneinheit vorgewählten Sollposition regelbar ist. Die Bedieneinheit kann in Form von Drehknöpfen oder Touch-Control- Bedienelementen, wie bei einem Elektroherd, oder in einer anderen geeigneten Form ausgestattet sein.

Zwischen den Stellventilen und der Bedieneinheit existiert keine mechanische Verbindung, wie sie bei den herkömmlichen Bedienkonzepten erforderlich ist. Die Stellantriebe sind durch elektrische Signale, welche vorzugsweise über einen Datenbus geliefert werden können, steuer- bzw. regelbar. Hierdurch ist es möglich, auch mehrere Stellventile gleichzeitig über den Datenbus anzusteuern, so dass mehrere Stellventile in die jeweils gewünschten Ventilstellungen gleichzeitig gebracht werden können. In vorteilhafter Weise kann bei der Erfindung eine zentrale und kompakte Anordnung der Stellventile und erforderlichen Gasventile erreicht werden. Durch günstige Anordnung der Ventile verringert sich auch der Verrohrungsaufwand für die einzelnen Gasbrenner. Da die Bedienelemente nicht mehr mechanisch mit den Ventilarmaturen verbunden sind, ist eine unabhängige Montage der Bedieneinheit, wie bei einem Elektroherd möglich. Aufgrund der Ansteuerung der Stellantriebe durch elektrische Signale kann ein unabhängiges und eigensicheres Konzept durch Überwachung mit Plausibilitätskontrolle erzielt werden. Hierbei kann eine gegenseitige interne Überwachung der Stelleinrichtung, welche die Stellantriebe für die Stellventile aufweist und der Steuereinrichtung, welche die von den Bedienelementen kommenden Befehle für die Steuerung der Stellantriebe auswertet, erreicht werden.

Die parallele Ansteuerung der Stellantriebe für die Stellventile kann über ein Buskonzept mit Ringstruktur erfolgen. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung für den Stellantrieb, beispielsweise in Form eines Stellwertgebers, im als Servomotor ausgebildeten Stellantrieb integriert. Der Stellwertgeber liefert an den Stellantrieb ein Stellwertsignal, das Kochstufe proportional ist. Durch ständigen Vergleich dieser eingestellten und einer bestimmten Temperatur entsprechenden Stufe erzeugt der Stellwertgeber ein entsprechendes Signal für den Stellantrieb, so dass die gewünschte geregelte Gasmenge über das Stellventil dem Gasbrenner zugeführt wird.

Zwischen dem Stellantrieb und dem Stellventil ist vorzugsweise eine Drehbereichskupplung vorgesehen, welche nur einen vorgegebenen mechanischen Drehbereich zulässt und bei einem größeren Drehbereich, den der Stellantrieb erzeugt, z. B. als Rutschkupplung wirkt. Es wird dann über den voreinstellbaren mechanischen maximalen Drehbereich keine Drehbewegung vom Stellantrieb auf das Stellventil übertragen.

Damit ein quasi synchroner Ablauf zwischen Bedien- und Stelleinrichtung erreicht wird, hat der Stellantrieb eine bestimmte Mindestdrehzahl, die bei etwa 25 U/min liegt. Man erreicht daher bei etwa einer halben Sekunde einen Stellweg von etwa 60° am Stellventil.

Es können Komfortfunktionen erreicht werden, die bei einem Elektroherd bekannt sind. Diese sind beispielsweise eine Timerfunktion, eine Restwärmeanzeige, eine Warmhaltefunktion durch Pulsbetrieb, der beispielsweise durch zeitlich begrenztes Ein- und Ausschalten des Gasbrenners durchgeführt wird, sowie eine Kindersicherung.

Die Erfindung ist nicht nur bei Gasherden oder kombinierten Gas-/Elektroherden einsetzbar, sondern kann bei Haushaltsgeräten, die eine Beheizung erfordern, beispielsweise Wäschetrocknern und dergleichen, zum Einsatz kommen.

Beispiele

Anhand der Figur, welche als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel darstellt, wird die Erfindung noch näher erläutert.

Die dargestellte Vorrichtung weist eine Bedieneinheit 8, welche mit einer Steuereinrichtung 3 verbunden ist, auf. Die Bedieneinheit weist mehrere Bedienelemente 13 auf. Diese können als Drehsteller oder Touch-Control-Bedienelemente oder anderweitig ausgebildet sein. In Abhängigkeit vom jeweils betätigten Bedienelement 13 wird über die Steuereinrichtung 3 ein Stellwegrechner 12 aktiviert, welcher in Abhängigkeit von der Stellung bzw. Bedienung der Bedienelemente 13 einen bestimmten Stellweg errechnet, der proportional einer gewünschten Ventilstellung eines zugeordneten Stellventils 4 für einen jeweiligen Gasbrenner 2 ist.

Jeder Stellwegrechner 12 ist über die als Computer ausgebildete Steuereinrichtung und eine Schnittstelle 20 mit einem zugeordneten Bedienelement 13 verbunden. Hierdurch werden für die jeweiligen den Gasbrennern 2 zugeordnete Stellventile 4 separate Einstelleinrichtungen gebildet. Mehrere derartige Einstelleinrichtungen für die einzelnen Gasbrenner 2 sind an die zentralen Steuereinrichtung 3 angeschlossen. Es können zwei oder mehr Gasbrenner 2 über derartige parallele Einstelleinrichtungen betrieben werden. Der Anschluß der parallelen Einstelleinrichtungen kann über einen Datenbus 5 erfolgen.

Die Stellwegrechner 12 sind mit zugeordneten Servoantrieben für die Stellventile 4 verbunden. Jede Baueinheit eines Servoantriebs beinhaltet einen elektrisch oder elektromagnetisch betätigbaren Stellantrieb 7 sowie einen Stellwertgeber 9. Der jeweilige Stellwertgeber 9 ist mit dem zugeordneten Stellwegrechner 12 verbunden und erhält von diesem das der gewünschten Ventilstellung entsprechende elektrische Signal. Der Stellwertgeber 9 liefert für den Stellantrieb 7 ein elektrisches Stellsignal, durch welches der Stellantrieb 7 innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches bewegt wird. Diese Stellbewegung wird über vorzugsweise als Drehbereichskupplungen ausgebildete Kupplungen 6 auf die zugeordneten Steilventile 4 übertragen. In Abhängigkeit von der so eingestellten gewünschten Ventilstellung wird jedem Gasbrenner 2 pro Zeiteinheit eine bestimmte Gasmenge zugeführt. Diese Gasmenge entspricht der von den jeweiligen zugeordneten Bedienelementen 13 vorgewählten Temperaturstufe.

Die Gasversorgung erfolgt durch eine Gasleitung 16 von einer nicht näher dargestellten Gasquelle über ein Sicherheitsventil 11, welches vorzugsweise elektromagnetisch betätigbar ist. Vom Sicherheitsventil 11 führen Gasleitungen zu den Steilventilen 4 und von dort zu den Gasbrennern 2.

Mit der zentralen Steuereinrichtung 3, deren Steuerbefehle von den Bedienelementen 13 eingestellt werden, ist über eine Überwachungseinrichtung 10 eine Zündeinrichtung 1 verbunden, welche zum Einschalten der jeweiligen Gasbrenner 2 dient. Hierzu ist die Zündeinrichtung 1 in bekannter Weise mit Zündkanälen verbunden, in denen das über die jeweiligen Stellventile 4 zugeführte Gas elektrisch gezündet wird. Durch die Stellantriebe 7 sind, wie oben schon erläutert, die Stellventile 4 in die gewünschten Ventilstellungen gebracht, so dass entsprechende Gasmengen den Gasbrennern 2 zugeführt werden. Um einen quasi synchronen Verlauf zwischen Bedienung und Verbringen der Stellventile 4 in ihre gewünschten Ventilstellungen zu erreichen, beträgt die Drehzahl der jeweiligen Stellantriebe 7 etwa 25 U/min. Jedem Gasbrenner 2 ist ein Temperaturfühler 15 zugeordnet, der die jeweilige Ist-Temperatur am Gasbrenner 2 misst. Die am jeweiligen Gasbrenner 2 gemessenen Temperaturen werden mit den von den Bedienelementen 13 vorgegebenen und in der zentralen Steuereinrichtung 3 oder anderen geeigneten Speichermitteln als Sollwerte gespeicherten Temperaturen verglichen. In Abhängigkeit vom Vergleich berechnet der Stellwegrechner 12 für den Stellwertgebern 9 ein elektrisches Stellsignal (slave control). Vom Stellantrieb 7 wird dann die zum Gasbrenner 2 gelieferte Gasmenge gegebenenfalls nachgeregelt, um die vorgegebne Temperatur zu erhalten.

Für den Fall, dass ein Stellantrieb 7, beispielsweise in Form eines Kurzschlusses fehlerhaft arbeitet, wird durch die als Drehbereichskupplung 6 ausgebildete Kupplung eine mechanische Drehbereichsbegrenzung vorgesehen. Hierdurch wird verhindert, dass ein zu großer Drehwinkelbereich auf die Stellachse des Stellventils 4 übertragen wird.

Die Übertragung der Signale von den Stellwegrechnern 12 auf die Stellwertgeber 9 (slave control) der Servoantriebe erfolgt vorzugsweise über einen Datenbus 5 zwischen der zentralen Steuereinrichtung 3 und der Baueinheit, welche die Servoantriebe mit den daran angeschlossenen Stellventilen 4 aufweist. Ferner kann durch die Überwachungseinrichtung 10 eine gegenseitige Überprüfung der Steuereinrichtung 3 und der Servoantriebe (Stellgeber 9 und Stellantrieb 7) zur Gewinnung einer erhöhten Eigensicherung vorgesehen sein. Wenn ein Fehler durch die Überwachungseinrichtung 10 festgestellt wird, lassen sich durch entsprechende Ansteuerung das Sicherheitsventil 11 und/oder gegebenenfalls in den Zündkanälen der Gasbrenner 2 vorgesehenen Ventile, welche als elektromagnetisch betätigbare Hubventile ausgebildet sein können, abschalten. Dabei werden alle Ventile, d. h. auch die Stellventile 4 auf Null gestellt. Die Gaszufuhr zu den Gasbrennern 2 ist damit gestoppt. Vorzugsweise können die Stellventile 4 und/oder die Hubventile in den Zündkanälen als Servoventile ausgebildet sein, welche einen Federspeicher aufweisen, der die Ventile in die Nullposition vorspannt. Durch einen elektrisch gesteuerten Elektromagneten bei den Hubventilen und durch die Stellantriebe 7 werden die Ventile in die jeweils gewünschten Positionen gebracht.

Bei allen Störungen, welche von der mit der zentralen Steuereinrichtung 3 verbundenen Überwachungseinrichtung 10 festgestellt werden, kann nach Abschalten der Zündeinrichtung 1 und Schließen der Ventile die Störung optisch im Bedienfeld 8 angezeigt werden. In diesem Zustand ist es nicht möglich, eine der Kochstellen bzw. einen der Gasbrenner 2 zu bedienen. Für einen Neustart muss die gesamte Bedieneinheit 8 abgeschaltet und wieder neu eingeschaltet werden.

Wenn die Versorgungsspannungen für die elektrischen bzw. elektronischen Einrichtungen einen zulässigen Grenzwert unterschreiten, wird ebenfalls die Zündeinrichtung 1 und der Gasfluss zu den Gasbrennern 2 gestoppt.

Aus der Figur ist ferner zu ersehen, dass auch Bedienelemente 13 für elektrisch beheizte Kochstellen vorgesehen sein können. Diese Bedienelemente können die gleiche Gestaltung aufweisen wie die Bedienelemente für die Gasbrenner. Auf diese Weise ist es möglich, in der Bedieneinheit 8 auch die Bedienelemente für elektrisch beheizten Heizstellen 18 des Herdes unterzubringen. Gegebenenfalls können die Steuerleitungen, mit denen der Versorgungsstrom für die jeweiligen elektrisch beheizten Heizstellen gesteuert wird, über den gleichen Datenbus 5 übertragen werden, so dass nur eine Schnittstelle 20 bei einem kombinierten Gas-/Elektroherd erforderlich ist.

Die Stellventile 4, das Sicherheitsventil 11 und gegebenenfalls die Hubventile in den Zündkanälen können in kompakter Bauweise in einer als Ventilblock ausgebildeten Baueinheit 14 untergebracht sein. Die für die jeweiligen Gasbrenner 2 vorgesehenen Hubventile in den Zündkanälen können die Sicherheitsfunktion des Sicherheitsventil 11 übernehmen und bei den Störfällen, wie oben erläutert, in die Nullpositionen gesteuert werden. Das zusätzliche Sicherheitsventil 11, über welches die Belieferung der Stellventile 4 erfolgt, kann dann entfallen.

Die Steuereinrichtung 3 kann ferner einen Versorgungsrechner aufweisen, der über die Schnittstelle 20 an die den elektrisch beheizbaren Kochstellen 18 zugeordneten Bedienelementen 13 angeschlossen ist. Die berechneten Stromwerte werden dann über den gemeinsamen Datenbus 5 Stelleinrichtungen 17für die jeweiligen elektrisch beheizten Kochstellen 18 zugeleitet, deren Stromversorgung in bekannter Weise geregelt wird. Bezugszeichenliste 1 Zündeinrichtung
2 Gasbrenner
3 Steuereinrichtung
4 Stellventil
5 Datenbus
6 Drehbereichskupplung
7 Stellantrieb
6 Bedieneinheit
9 Stellwergeber (Slave control)
10 Überwachungseinrichtung
11 Sicherheitsventil
12 Stellwegrechner
13 Bedienelemente
14 Ventilbaueinheit
15 Temperaturfühler
16 Gasleitung
17 Stelleinrichtung für elektrisch beheizte Kochstelle
18 Elektrisch beheizbare Kochstelle
19 Versorgungsstromrechner
20 Schnittstelle

Claims

1. Vorrichtung zum Bedienen eines oder mehrere Gasbrenner (2) mit einer Zündeinrichtung (1) zum Zünden des jeweiligen Brenners (2) und einer Steuereinrichtung (3) zum Steuern der dem jeweiligen gezündeten Brenner (2) über ein zugeordnetes Stellventil (4) zugeführten Gasmenge in Abhängigkeit von an einer Bedieneinheit (8) vorgewählten Stellgrößen, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Stellventil (4) als elektrisch steuerbares Servoventil ausgebildet ist, dessen Ventilstellung von einem elektrisch oder elektromagnetisch betätigbaren Stellantrieb (7) in Abhängigkeit von einer an einer Bedieneinheit (8) vorgewählten Sollposition regelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Stellventile (4), mit denen zu mehreren gezündeten Brennern (2) jeweils Gasmengen zugeführt werden, über einen Datenbus (5) in die jeweils gewünschten Ventilstellungen gleichzeitig regelbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Stellantriebs (7) wenigstens etwa 25 U/min beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellantrieb (7) und dem Stellventil (4) eine den Stellweg begrenzende Drehbereichskupplung (6) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Steuereinrichtung (3) eine Überwachungseinrichtung (10) verbunden ist, durch welche eine Zündsicherung und/oder Flammüberwachung am jeweiligen Gasbrenner (2) erfolgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellventile (4) in einer Ventilbaueinheit (14) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellwertgeber (9) in einer Baueinheit (Servoantrieb) mit dem Stellantrieb (7) integriert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Einstelleinrichtungen (7, 9, 12) für die jeweiligen Gasbrenner (2) über den Datenbus (5) an die zentrale Steuereinrichtung (3) angeschlossen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ferner die jeweiligen Stelleinrichtungen (17) für die elektrisch beheizten Kochstellen (18) über den Datenbus (5) an die zentrale Steuereinrichtung (3) angeschlossen sind.

10. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 bei einem kombinierten Gas-/Elektroherd mit einer gemeinsamen Bedieneinheit (8).

11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische bzw. elektronische Einrichtung der Bedieneinheit (8) über eine gemeinsame Schnittstelle (20) an die Steuereinrichtung (3) der mit Gas betriebenen und elektrisch betriebenen Kochstellen anschließbar ist.