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Die Erfindung betrifft eine Dampfgargerät mit einer
Frischwasserzuführungsleitung,
durch die ein Frischwasservolumenstrom zu einer Dampferzeugungseinrichtung
in dem Dampfgargerät
strömt.
In der Frischwasserzuführungsleitung
ist ein Drosselelement zur Druckminderung angeordnet.
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Aus
DE
40 13 594 ist ein gattungsgemäßes Dampfgargerät bekannt.
Das Dampfgargerät
weist eine Wasserzuführungsleitung
auf, deren offenes Ende innerhalb eines Garraums im Bereich eines
Radialgebläserades
angeordnet. Das Radialgebläserad ist
von einer Heizschlange umgeben. Zur Dampferzeugung wird aus der
Wasserzuführungsleitung
strömendes
Wasser mittels des Radialgebläserades
zerstäubt.
In der Wasserzuführungsleitung
ist ein Elektromagnetventil angeordnet, dem ein Drosselelement zur
Druckminderung vorgeschaltet ist. Dabei ist der Druck auf ca. 1
bar eingestellt. Das vorgelagerte Drosselelement reduziert einen
durch das Drosselelement strömenden
Frischwasservolumenstrom. Demzufolge kann die Durchflussmesseinrichtung
lediglich für
geringere Frischwasservolumenströme ausgelegt
sein.
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Aus
DE
100 50 093 ist ein Dampfgargerät mit einer an einem Trinkwassernetz
angeschlossenen Wasserzuführungsleitung
bekannt. Die Wasserzuführungsleitung
führt Trinkwasser
zu einer Dampferzeugungseinrichtung des Dampfgargerätes. In
der Wasserzuführungsleitung
ist eine Druckmindervorrichtung angeordnet. Fällt an der Ausgangsseite der Druckmindervorrichtung
der Leitungsdruck, so öffnet sich
die Druckmindervorrichtung, wodurch sich der ausgangsseitige Leitungsdruck
wieder erhöht.
Dadurch wird eine vom Eingangsdruck der Druckmindervorrichtung unabhängige Regelung
erreicht. Durch die Druckmindervorrichtung können baugleiche Dampfgargeräte an verschiedenen
Standorten mit verschiedenen Drücken
im Trinkwassernetz sicher betrieben werden. Ein Ausgangskanal der Druckmindervorrichtung
ist über
eine Blende mit dem Garraum des Dampfgargerätes verbunden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Dampfgargerät
bereitzustellen, das in konstruktiv einfacher Weise eine genaue
Steuerung der zur Dampferzeugung benötigten Frischwassermenge ermöglicht.
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Die Aufgabe der Erfindung ist durch
ein Dampfgargerät
mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Gemäß dem kennzeichnenden Teil
des Patentanspruches 1 weist das Drosselelement einen Durchlassquerschnitt
auf, dessen Größe sich
in Abhängigkeit
von einem Leitungsdruck an einer Eingangsseite des Drosselelementes ändert. Bei einer Änderung
des Durchlassquerschnitts im Drosselelement werden Kalkablagerungen
von dem Drosselelement abgelöst.
Durch Kalkablagerungen bedingte dauerhafte Änderungen im Drosselverhalten des
Drosselelements sind somit vermieden.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das Drosselelement aus Kunststoff gefertigt. Da sich Kalk an
Kunststoffmaterialien nicht oder nur geringfügig ablagert, kann so die Einsatzdauer
des Drosselelements weiter erhöht
werden.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn
sich die Größe des Durchlassquerschnitts
des Drosselelements derart ändert,
dass sich unabhängig
vom Leitungsdruck an der Eingangsseite des Drosselelements ein konstanter
Volumenstrom durch das Drosselelement einstellt. Die Steuerung der
zur Dampferzeugung benötigten
Frischwassermenge erfolgt somit unabhängig Schwankungen in der Höhe des Leitungsdruckes.
Vorteilhaft kann diese Steuerung auch unabhängig von der Leitungsdruckhöhe in verschiedenen öffentlichen
Wasserversorgungsnetzen erfolgen. Der Leitungsdruck in den verschiedenen öffentlichen
Wasserversorgungsnetzen kann zwischen 0,2 und 11 bar liegen.
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Fertigungstechnisch günstig ist
es, wenn das Drosselelement als ein handelsüblicher Durchflussbegrenzer
ausgebildet ist. Darin stellt sich die Größe des Durchlassquerschnitts
des Durchflussbegrenzers abhängig
vom eingangsseitigen Leitungsdruck selbsttätig ein. Kostspielige Druckmesser,
die erst den eingangsseitigen Leitungsdruck messen und dann in Abhängigkeit
davon die Größe des Durchlassquerschnitts
steuern, sind somit überflüssig. Im
vorliegenden Falle stellt sich der konstante Volumenstrom bevorzugt
zumindest bei einem eingangsseitigen Leitungsdruck zwischen 0,2
und 11 bar ein.
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In einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung erfolgt die Änderung
des Durchlassquerschnittes nicht selbsttätig. Vielmehr ist an der Eingangsseite
des Drosselelementes eine Druckmesseinrichtung angeordnet. Dadurch
wird der Leitungsdruck an der Eingangsseite des Drosselelementes genau
bestimmt. Die Druckmesseinrichtung kann in Signalverbindung mit
dem Drosselelements sein. Auf der Grundlage des bestimmten Leitungsdruckes kann
die Größe des Durchlassquerschnittes
genau gesteuert werden, und zwar unabhängig von Leitungsdruckschwankungen.
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Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der beigefügten
Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltdiagramm eines Dampfgargerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 eine
Detailansicht eines in einer Frischwasserzuführungsleitung des Dampfgargerätes angeordneten
Drosselelements;
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3 Kennlinien
von in dem Dampfgargerät verwendeten
Drosselelementen; und
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4 ein
Blockschaltdiagramm eines Dampfgargerätes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In dem Blockschaltdiagramm der 1 ist stark schematisiert
ein Dampfgargerät 1 mit
einer Muffel 3 dargestellt, die einen Garraum 5 eingrenzt. Der
Garraum 5 ist in bekannter Weise mittels einer nicht gezeigten
Garraumtür
schließbar.
Innerhalb der Muffel 3 ist ein Heizgebläse 7 angeordnet. Ein
elektrisch betriebener Ringheizkörper 9 umgibt
das Heizgebläse 7.
In den Garraum 5 des Dampfgargerätes 1 ragt eine erste
Frischwasserzuführungsleitung 13, deren
offenes Ende 14 im Bereich des Heizgebläses 7 angeordnet ist.
Die Frischwasserzuführungsleitung 13 führt einen
Frischwasservolumenstrom zur Dampferzeugung in den Garraum 5.
Der aus dem offenen Ende tretende Frischwasservolumenstrom wird
mittels des Heizgebläses 7 auf
den Ringheizkörper 9 verteilt,
wodurch Dampf erzeugt wird.
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In der ersten Frischwasserzuführungsleitung 13 ist
ein normalerweise geschlossenes Elektromagnetventil Y1 angeordnet.
An dessen stromaufwärtiger Seite
befindet sich ein Drosselelement 19. Die erste Frischwasserzuführungsleitung 13 zweigt
von einer Hauptleitung 21 des Dampfgargerätes 1 ab,
die direkt mit einem Wasserhahn 23 eines öffentlichen
Wasserversorgungsnetzes verbunden ist.
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Neben der ersten Frischwasserzuführungsleitung 13 für die Dampferzeugung
im Garraum 5 mündet
eine zweite Frischwasserzuführungsleitung 25 in
den Garraum 5. In der zweiten Frischwasserzuführungsleitung 25 ist
ein normalerweise geschlossenes Elektromagnetventil Y2 angeordnet.
Dieses ist wie das erste Elektromagnetventil Y1 über eine
elektrische Steuereinrichtung 29 steuerbar. Die zweite Frischwasserzuführungsleitung 25 zweigt ebenfalls von
der Hauptleitung 21 des Dampfgargerätes 1 ab. Bei geöffnetem
Elektromagnetventil Y2 wird über die zweite
Frischwasserzuführungsleitung 25 eine
große Menge
an Frischwasser derart in den Garraum 5 geführt, dass
der Dampf im Garraum 5 schnell kondensiert.
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Ein Boden 33 des Garraums 5 ist
mit einem leichten Gefälle
versehen, an dessen tiefstem Punkt ein Kondensatablauf 35 ausgebildet
ist. Durch den Kondensatablauf 35 strömt Kondensat aus dem Garraum 5.
Das Kondensat wird über
eine Fallrohrleitung 36 in eine Ablaufkammer 37 eines
Wasserbehälters 39 geleitet.
Im Boden der Ablaufkammer 37 ist ein Wasserauslass 41 ausgebildet,
der mit einer Saugseite einer Ablaufpumpe 43 verbunden
ist. Die Druckseite der Ablaufpumpe 43 ist mit einer Abflussleitung 45 verbunden.
In der Ablaufkammer 37 des Wasserbehälters 39 befindet
sich ein vertikal geführter Schwimmer 47,
der auf einer Wasseroberfläche
getragen ist. Dieser schaltet z.B. magnetisch einen Schwimmerschalter 49,
der ortsfest eine vorgegebene Höhe
h über
dem Boden der Ablaufkammer 37 angeordnet ist. Sobald der
Schwimmerschalter 49 vom Schwimmer 47 geschaltet
ist, gibt er ein entsprechendes Signal an die elektronische Steuereinrichtung 29.
Daraufhin aktiviert die elektronische Steuereinrichtung 29 die
Ablaufpumpe 43, um die Ablaufkammer 37 zu entleeren.
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Die Ablaufkammer 37 in dem
Wasserbehälter 39 ist über eine
Trennwand 51 von einer Kondensationskammer 52 abgetrennt.
Eine Oberkante der Trennwand 51 ist über ein Zwischenraum von der
Decke des Wasserbehälters 39 beabstandet,
wodurch die beiden Kammern 37 und 52 miteinander
verbunden sind. Die Oberkante der Trennwand 51 dient als ein
Wasserüberlauf
zwischen den beiden Kammern 37 und 52.
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Die Kondensationskammer 52 des
Wasserbehälters 39 ist
mit einer Wrasenabzugsleitung 53 verbunden. Deren offenes
Ende 54 erstreckt sich bis unmittelbar vor den Kondensationskammerboden und
taucht dabei in eine Wasserfüllung
in der Kondensationskammer 52 ein. Die Eintauchtiefe des
offenen Endes 54 der Wrasenabzugsleitung 53 in
die Wasserfüllung
der Kondensationskammer 52 bestimmt dabei die Druckhöhe des Wrasens
im Garraum 5. Über
die Wrasenabzugsleitung 53 entweichender heißer Wrasen
schlägt
sich in der Wasserfüllung
der Kondensationskammer 52 nieder. Dadurch ist zuverlässig verhindert,
dass heißer
Wrasen aus einer Druckausgleichsöffnung 55 des
Wasserbehälters 39 in
die Atmosphäre
austritt.
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In den Wasserbehälter 39 mündet eine
dritte Frischwasserzuführungsleitung 57.
Diese führt
einen Frischwasservolumenstrom in die Ablaufkammer 37 und
die Kondensationskammer 52. In der dritten Frischwasserzuführungsleitung 57 ist
ein Drosselelement 61 sowie stromauf davon ein normalerweise
geschlossenes Elektromagnetventil Y3 angeordnet.
Die dritte Frischwasserzuführungsleitung 57 zweigt ebenfalls
von der Hauptleitung 21 ab.
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Zur Frischwasserzufuhr in den Wasserbehälter 39 öffnet die
elektronische Steuereinrichtung 29 das Elektromagnetventil
Y3. Dadurch kann der Wasserstand in der
Kondensationskammer 52 stets oberhalb des offenen Endes 54 der
Wrasenabzugsleitung 53 gehalten werden. Weiterhin verhindert
die Frischwasserzufuhr, dass die Wassertemperatur in dem Wasserbehälter 39 übermäßig ansteigt.
Zugleich werden Verunreinigungen, die über die Kondensatablaufleitung 35 in
die Ablaufkammer 37 gelangen, aus der Ablaufkammer 37 in
die Abflussleitung 45 gespült.
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In der 2 ist
das in der dritten Frischwasserzuführungsleitung 57 angeordnete
Drosselelement 61 detailliert dargestellt. Mit Ausnahme
der Dimensionierung sind der Aufbau und die Funktionsweise des Drosselelements 61 und
des Drosselelements 19 in der ersten Frischwasserzufuhrleitung 13 identisch.
Gemäß der 2 weist das Drosselelement 61 einen
zylindrischen Grundkörper 65 aus
festem Kunststoff auf, der in die dritte Frischwasserzuführungsleitung 57 gepresst
ist. In dem Grundkörper 65 sind
Strömungskanäle 67 ausgebildet,
durch die der Frischwasservolumenstrom Q strömt, wie durch die Pfeile angedeutet
ist.
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An einer Wassereingangsseite 62 des Grundkörpers 65 ist
ein zentrischer Zapfen 69 axial geformt. Auf den zentrischen
Zapfen 69 ist ein scheibenförmiger Drosselkörper 71 aus
einem elastisch verformbaren Weichkunststoff geschoben. Zusätzlich sind
an der Wassereingangsseite 62 des Grundkörpers 65 Rippen 73 geformt,
mit denen der scheibenförmige
Drosselkörper 71 in
Anlage ist. Die Rippen 73 beabstanden den scheibenförmigen Drosselkörper 71 über einen
Ringspalt 75 von der Wassereingangsseite 62 des
Grundkörpers 65.
Der Volumenstrom Q strömt
daher durch den Ringspalt 75 in die Strömungskanäle 67.
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Der auf den Rippen 73 liegende
scheibenförmige
Drosselkörper 71 aus
Weichkunststoff verformt sich in Abhängigkeit von einem Leitungsdruck
pe an der Eingangsseite 62 des
Drosselelements 61. D.h. je größer der Leitungsdruck pe ist, desto kleiner wird eine durch den
Ringspalt 75 gebildeter Durchlassquerschnitt für den Volumenstrom
Q. Die Größe des Durchlassquerschnitts 75 bestimmt
die Größe des Volumenstroms
Q. Der den Durchlassquerschnitt bildende Ringspalt 75 ist
auch bei geöffnetem
Elektromagnetventil Y3 kontinuierlich geöffnet. Somit
stellt sich bei geöffnetem
Elektromagnetventil Y3 ein gleichmäßig Volumenstrom
Q durch das Drosselelement 61 ein.
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Der Zusammenhang zwischen dem eingangsseitigen
Leitungsdruck pe und dem Volumenstrom Q
durch die Drosselelemente 19, 61 geht aus den
Kennlinien in der 3 hervor:
Demzufolge ändert
sich der Durchlassquerschnitt 75 des Drosselelements 19, 61 in
einem, in öffentlichen
Wasserversorgungsnetzen anzutreffenden Druckbereich von 0,2 bis
11 bar derart, dass der durchströmende Frischwasservolumenstrom
Q im wesentlichen konstant bleibt. Bei geöffneten Elektromagnetventilen
Y1 und Y3 stellt
sich somit in der ersten Frischwasserzuführungsleitung 13 ein
Volumenstrom Q von 0,25 l/min und in der dritten Frischwasserzuführungsleitung 57 ein
Volumenstrom Q von 3 l/min ein. Aufgrund des sich druckabhängig ändernden
Durchlassquerschnittes 75 sowie aufgrund der Kunststofffertigung
sind die Drosselelemente 19, 61 weitgehend unempfindlich
gegen Kalkablagerungen. Die Drosselelemente 19, 61 sind
im Handel als so genannte Durchflussbegrenzer erhältlich.
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Im Folgenden ist der Betrieb des
Dampfgargerätes 1 beschrieben:
Zunächst
wird das Dampfgargerät 1 über einen
nicht gezeigten Hauptschalter betriebsbereit geschaltet. Daraufhin
startet die elektronische Steuereinrichtung 29 mit einer
automatischen Wassererkennungsroutine. In der Wassererkennungsroutine
wird festgestellt, ob der Wasserhahn 23 geöffnet ist
oder nicht. Hierzu öffnet
die elektronische Steuereinrichtung 29 automatisch das
Elektromagnetventil Y3 in der dritten Frischwasserzuführungsleitung 57.
Bei ausreichend geöffnetem
Wasserhahn 23 ergibt sich in der dritten Frischwasserzuführungsleitung 57 nach
dem Drosselelement 61 der konstante Volumenstrom Q von
3 l/min, der in den Wasserbehälter 39 strömt. Der
Wasserbehälter 39 füllt sich
daher mit Wasser, bis der Schwimmer 47 die Höhe h erreicht,
in der Schwimmer 47 ein Schaltsignal im Schwimmerschalter 49 erzeugt.
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In der elektronischen Steuereinrichtung 29 ist
ein Zeitmesser 77 integriert, der die Zeitdauer beginnend
von der Öffnung
des Elektromagnetventils Y3 bis zur Erzeugung
des Schaltsignals durch den Schwimmerschalter 49 misst.
Die derart gemessene Zeitdauer vergleicht die elektronische Steuereinrichtung 29 mit
einer gespeicherten, vorbestimmten Zeitdauer. Diese entspricht einer
Zeitdauer, die notwendig ist, um den Wasserbehälter 39 im vollständig wasserleeren
Zustand mit einem Volumenstrom Q von 3 l/min bis zu einem Wasserstand
zu füllen,
der der Höhe
h entspricht.
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Ist der Wasserhahn 23 geschlossen
oder nicht ausreichend geöffnet,
so stellt sich kein oder nur ein geringfügiger Volumenstrom Q in der
dritten Frischwasserzufuhrleitung 57 ein. Es wird daher
bis zum Ende der gespeicherten vorbestimmten Zeitdauer kein Schaltsignal
vom Schwimmerschalter 49 erzeugt. In diesem Fall stellt
die elektronische Steuereinrichtung 29 einen Wassermangel
fest und setzt das Dampfgargerät
außer
Betrieb. Durch ein entsprechendes Warnsignal kann die Bedienperson
auf den Wassermangel hingewiesen werden.
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Erzeugt der Schwimmerschalter 49 vor
dem Ende der vorbestimmten Zeitdauer ein Schaltsignal, so stellt
die elektronische Steuereinrichtung 29 einen ausreichend
großen
Volumenstrom Q in der Frischwasserzufuhrleitung 57 fest.
In diesem Fall bleibt das Dampfgargerät 1 betriebsbereit
geschaltet. Zugleich aktiviert die elektronische Steuereinrichtung 29 die Ablaufpumpe
43, um Wasser aus der Ablaufkammer 37 in die Abflussleitung 45 zu
saugen.
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Diese Wassererkennungsroutine kann
nicht nur unmittelbar nach dem Einschalten des Dampfgargerätes durch
den Hauptschalter, sondern auch während des Garbetriebs in festgelegten
Zeitabständen
von bspw. dreißig
Minuten automatisch mittels der elektronischen Steuereinrichtung 29 durchgeführt werden.
Dadurch ist gewährleistet,
dass der Garbetrieb nur bei geöffnetem
Wasserhahn 23 durchgeführt
wird.
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Zur Einstellung des Garbetriebes
sind von der Bedienperson Garparameter in die elektronische Steuereinrichtung 29 einzugeben,
bspw. ein Dampfgehalt und eine Gartemperatur. In Abhängigkeit
von den eingegebenen Garparametern steuert die elektronische Steuereinrichtung 29 das
Heizgebläse 7, den
Ringheizkörper 9 sowie
das in der ersten Frischwasserzuführungsleitung 13 angeordnete
Elektromagnetventil Y1 an. Das Elektromagnetventil
Y1 ist als ein Taktventil ausgebildet, das
einen Frischwasserwasservolumenstrom für die Dampferzeugung in den Garraum 5 dosiert.
Die Öffnungszeiten
des Taktventils Y1 legt die elektronische
Steuereinrichtung 29 in Abhängigkeit von den eingegebenen
Garparametern fest. Stromauf vom Taktventil Y1 ist
das Drosselelement 19 angeordnet. Wie aus der bereits erwähnten Kennlinie
des Drosselelements 19 aus der 3 hervorgeht, hält das Drosselelement 19 den
Frischwasservolumenstrom konstant auf 0,25 l/min.
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Sollte die elektronische Steuereinrichtung 29 während des
Dampfgarbetriebes ein Öffnen
der Gargerätetür detektieren,
so öffnet
die elektronische Steuereinrichtung 29 das Elektromagnetventil
Y2 in der zweiten Frischwasserzuführungsleitung 25.
Dadurch wird in bekannter Weise eine große Menge an kaltem Frischwasser
in den Garraum 5 eingebracht. Der Dampf entfernt sich daher
durch Kondensation aus dem Garraum 5, ohne dass er beim Öffnen der Gargerätetür aus dem
Garraum austritt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel aus der 4 entspricht im wesentlichen
dem ersten Ausführungsbeispiel
mit Ausnahme der Ausgestaltung der ersten Frischwasserzuführungsleitung 13.
In der ersten Frischwasserzuführungsleitung 13 ist
anstelle des Drosselelements 19 der 1 eine Druckmesseinrichtung 59 angeordnet,
die einem Drosselelement 78 mit einem Durchlassquerschnitt
vorgelagert ist, dessen Größe variierbar
ist. Die Druckmesseinrichtung 59 misst den Leitungsdruck
pe an der Eingangsseite des Drosselelements 78.
Der von der Druckmesseinrichtung 59 erfasste Wert wird
zu der elektronischen Steuereinrichtung 29 geleitet. Diese ermittelt
in Abhängigkeit
von dem erfassten Wert des Leitungsdruckes pe die
Größe des Durchlassquerschnittes
des Drosselelements 78 und steuert das Drosselelement 78 entsprechend
an.
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Die Druckmesseinrichtung 59 kann
zusätzlich
auch einen Wassermangel feststellen. Hierzu vergleicht die elektronische
Steuereinrichtung 29 den Leitungsdruck pe,
der bei geöffnetem
Taktventil Y1 gemessen wird, mit einem vorbestimmten
Mindestwert, der in der Steuereinrichtung 29 gespeichert
ist. Ist der Wasserhahn 23 geschlossen oder nicht ausreichend geöffnet, so
stellt sich kein oder nur ein geringfügiger Leitungsdruck pe in der ersten Frischwasserzufuhrleitung 13 ein,
der unterhalb des gespeicherten Mindestwertes liegt. In diesem Fall
stellt die elektronische Steuereinrichtung 29 einen Wassermangel
fest. Daraufhin wird das Dampfgargerät außer Betrieb gesetzt und die
Bedienperson durch ein Warnsignal auf den Wassermangel hingewiesen.