DE102004013971A1

DE102004013971A1 - Brennereinrichtung für ein Gargerät und Gargerät mit solch einer Brennereinrichtung

Info

Publication number: DE102004013971A1
Application number: DE200410013971
Authority: DE
Inventors: Reiner Otminghaus; Stefan Dr. Rusche; Manfred Bucher; Manfred Lichtenstern; Paul G.M. Kuipers
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-03-19
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-20
Also published as: DE102004013971B4; ITMI20050406A1; FR2867841B1; FR2867841A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennereinrichtung für ein Gargerät mit zumindest einem Brenner, dem unter Zwischenschaltung zumindest eines Gebläses und zumindest eines Absperrglieds ein brennbares Fluid zuführbar ist, welches über zumindest eine Zündelektrode zündbar ist, die über zumindest einen Feuerungsautomaten betreibbar ist, der mit dem Gebläse, dem Absperrglied, zumindest einem Sensor und einer Steuer- oder Regeleinrichtung des Gargeräts in Wirkverbindung steht, wobei die Abgase des Brenners zumindest einer Wärmeübertragungseinrichtung zumindest zum Teil zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, wobei der Feuerungsautomat digital arbeitet und anlernfähig ist, dass zumindest ein erster Parameter der Brennereinrichtung und/oder des Gargeräts über den Feuerungsautomaten veränderbar ist; sowie ein Gargerät mit zumindest einer solchen Brennereinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennereinrichtung für ein Gargerät mit zumindest einem Brenner, dem unter Zwischenschaltung zumindest eines Gebläses und zumindest eines Absperrglieds ein brennbares Fluid zuführbar ist, welches über zumindest eine Zündelektrode zündbar ist, die über zumindest einen Feuerungsautomaten betreibbar ist, der mit dem Gebläse, dem Absperrglied, zumindest einem Sensor und einer Steuer- oder Regeleinrichtung des Gargeräts in Wirkverbindung steht, wobei die Abgase des Brenners zumindest einer Wärmeübertragungseinrichtung zumindest zum Teil zuführbar sind; und ein Gargerät mit zumindest einer solchen Brennereinrichtung.

Eine gattungsgemäße Brennereinrichtung ist beispielsweise aus der EP 1 330 953 A1 bekannt. Dabei kommt ein Feuerungsautomat zur Funktions- und Ablaufsteuerung zumindest eines Brenners zum Einsatz. Dieser Feuerungsautomat ist jedoch auf das Brennersystem abgestimmt, insbesondere da er rein analog arbeitet. Ohne Bauteiländerung, insbesondere ohne Austausch des Feuerungsautomaten durch einen anderen Feuerungsautomaten, ist eine Veränderung von Parametern des bekannten Brennersystems, wie beispielsweise der Vorspülzeit, Nachspülzeit oder Spülzeit mit dem brennbaren Fluid, der Zündzeit, Zündfrequenz oder Anzahl der Wiederanläufe der Zündelektrode oder dergleichen, nicht veränderbar, während jedoch gerade diese Parameter einen großen Einfluss auf die Temperatur im Gargerät haben. Eine Überwachung der Flamme des Brenners über den bekannten Feuerungsautomaten ist zudem nur über fixe Schwellenwerte möglich, während eine Ansteuerung des Gebläses oder der Absperreinrichtung nur im Ein/Aus-Betrieb möglich ist, was eine tatsächliche Regelung verhindert. Auch eine tatsächliche Kommunikation zwischen den verschiedenen Bestandteilen des bekannten Brennersystems ist bislang nicht möglich, da Informationen, wenn überhaupt, nur in einer Richtung weitergeleitet werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die gattungsgemäße Brennereinrichtung derart weiterzuentwickeln, dass sie die Nachteile des Stands der Technik überwindet, insbesondere mit größerer Flexibilität vielfältiger einsetzbar ist in Gargeräten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Feuerungsautomat digital arbeitet und anlernfähig ist, wobei zumindest ein erster Parameter der Brennereinrichtung und/oder des Gargeräts über den Feuerungsautomaten veränderbar ist.

Dabei sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gekennzeichnet durch zumindest eine Eingabe- und/oder Ausgabeeinrichtung in Wirkverbindung mit zumindest dem Feuerungsautomaten, insbesondere über die Steuer- oder Regeleinrichtung des Gargerätes, ein Modem und/oder das Internet, wobei vorzugsweise über die Eingabeeinrichtung zumindest ein zweiter Parameter der Brennereinrichtung und/oder des Gargeräts in den Feuerungsautomaten eingebbar und/oder über die Ausgabeeinrichtung zumindest ein dritter Parameter der Brennereinrichtung und/oder des Gargeräts aus dem Feuerungsautomaten auslesbar ist bzw. sind.

Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zumindest eine Wirkverbindung, vorzugsweise sämtliche Wirkverbindungen, für eine bidirektionale Kommunikation und/oder eine festlegbare Addressierung, insbesondere unter Einsatz zumindest einer Bus-Schnittstelle, ausgestattet ist bzw. sind.

Bevorzugt ist erfindungsgemäß, dass zumindest eine charakteristische Größe des Gebläses, wie die Drehzahl, die Entnahmeleistung, die Einschaltzeit oder die Taktung des Gebläses, zumindest eine charakteristische Größe des Absperrgliedes, wie die Vorspülzeit, Spülzeit oder Nachspülzeit des Brenners, der Öffnungszustand des Absperrglieds oder das Mischungsverhältnis bei einem Luft/Brenngas-Gemisch als brennbares Fluid, zumindest eine charakteristi sche Größe der Zündelektrode, wie die Zündzeit, die Zündfrequenz oder die Anzahl an Wiederanläufe zur Zündung bei fehlgeschlagener Zündung, zumindest eine charakteristische Größe des brennbaren Fluids, wie die Zündfähigkeit, die Gasart, die Menge an Kohlenmonoxid, die Menge an Sauerstoff oder der Ionisationsstrom, zumindest eine charakteristische Größe des Brenners, wie die Brennergüte oder Brennerleistung, und/oder zumindest eine charakteristische Größe des Gargerätes, wie der Wärmebedarf, der Anfang einer Garphase oder die Dauer einer Garphase, als erster, zweiter und/oder dritter Parameter auswählbar ist bzw. sind, wobei insbesondere der erste Parameter, vorzugsweise in Abhängigkeit von Ausgabedaten des Sensors, regelbar ist.

Dabei kann vorgesehen sein, dass einer Regelung ein Algorithmus zu Grunde legbar ist, wie eine Pulsweitenmodulation, deren charakteristische(n) Größen(n) vorzugsweise einen ersten, zweiten, und/oder dritten Parameter darstellt bzw. darstellen.

Ferner wird mit der Erfindung auch ein Gargerät mit zumindest einer erfindungsgemäßen Brennereinrichtung geliefert, die in Wirkverbindung mit zumindest einer Wärmeübertragungseinrichtung steht, insbesondere in Form zumindest eines Wärmetauschers zur Erzeugung von Heißluft und/oder Dampf, zur Durchführung eines Garprozesses.

Dabei kann vorgesehen sein, dass zwei Brenner in Wirkverbindung mit einem Feuerungsautomaten stehen.

Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass ein Feuerungsautomat in einer Brennereinrichtung zur Vergrößerung des Einsatzgebietes sowie der Funktionsfähig keit der Brennereinrichtung digital arbeiten und anlernfähig sein muss. Durch diese Digitalität sowie Anlernfähigkeit ist es nämlich möglich, Parameter der Brennereinrichtung, oder besser der Bestandteile der Brennereinrichtung, sowie auch des Gargeräts, in dem das Brennersystem eingebaut ist, in den Feuerungsautomaten einzugeben, so dass auf der Grundlage dieser Parameter die Möglichkeit einer Ansteuerung oder gar Regelung besagter Bestandteile der Brennereinrichtung oder möglicherweise selbst des Gargeräts eröffnet wird. Eine bidirektionale Kommunikation des Feuerungsautomaten vorzugsweise mit sämtlichen anderen Bestandteilen der Brennereinrichtung sowie des Gargeräts, beispielsweise über eine RS 485-Schnittstelle, ist zu diesem Zwecke erfindungsgemäß bevorzugt. Die Fähigkeit des Feuerungsautomaten, digital zu arbeiten, Parameter anzulernen und eine bidirektionale Kommunikation durchzuführen, ermöglicht des Weiteren eine auswählbare Addressierungen, durch die wiederum jede beliebige Kombination der Bestandteile der Brennereinrichtung, wie beispielsweise der Einsatz einer Brennereinrichtung mit zwei Feuerungsautomaten auf einer Platte oder eines Feuerungsautomaten in Wirkverbindung mit zwei Brennern, realisierbar ist.

Parameter der erfindungsgemäßen Brennereinrichtung, wie Spülzeiten, Nachspülzeiten, Zündzeiten, Zündfrequenzen, Anzahl von Wiederanläufen der Zündelektrode oder dergleichen, sind nicht nur dem Feuerungsautomaten anlernbar, sondern über denselben auch veränderbar, und zwar selbst in Abhängigkeit von charakteristischen Größen der Brennereinrichtung, des zugeführten Gases, der Installationsbedingungen der Brennereinrichtung in dem Gargerät und dergleichen programmierbar. Die Parameter sind zudem regelbar durch Auswertung von erfassten charakteristischen Größen, wie beispielsweise der Ionisationsstromstärke. Beispielsweise kann über den Feuerungsautomaten in einer erfindungsgemäßen Bren nereinrichtung bei einem Abgaswegeverschluss dann das Gargerät abgeschaltet werden, wenn Korrekturmaßnahmen, wie Drehzahlerhöhung des Gebläses, nicht erfolgreich sind. Die Auswertung beispielsweise der Ionisationsstromstärke in einer des Gebläses erfindungsgemäßen Brennereinrichtung ermöglicht aber auch, dass die Verbrennungsgüte einstellbar oder gar selbsttätig optimiert werden kann, ggf. unter Berücksichtigung weiterer Parameter, wie beispielsweise dem Kohlenmonoxid- oder Sauerstoffgehalt des brennbaren Fluids. Eine selbsttätige Optimierung bedeutet aber auch, dass mit der Erfindung erstmals eine universelle Brennereinrichtung geliefert werden kann, bei der die Komponenten austauschbar und vielfältig nutzbar sind, da über den Feuerungsautomaten stets eine Anpassbarkeit gewährleistet ist. Selbst der Einbau einer erfindungsgemäßen Brennereinrichtung in unterschiedlichen Gargeräten ist somit möglich.

Der Regelung über den Feuerungsautomaten in einer erfindungsgemäßen Brennereinrichtung können unterschiedliche Algorithmen zugrunde gelegt werden. Beispielsweise modulierende Brennerleistungen sind mit einer erfindungsgemäßen Brennereinrichtung möglich, da vorzugsweise eine Regelung des Gebläses auf der Grundlage einer Pulsweitenmodulation insbesondere in Abhängigkeit vom Wärmebedarf im Gargerät durchführbar ist.

Zur Verbesserung von Garergebnissen sowie der Wartung kompletter Gargeräte ist zudem eine Ausgabe unterschiedlicher charakteristischen Größen möglich, wobei eine entsprechende Ausgabe nicht vor Ort zu sein hat, sondern auch an einer zentralen Wartungsstelle stattfinden kann, beispielsweise über eine Internetverbindung des Feuerungsautomaten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer aus einer einzigen Figur bestehenden schematischen Zeichnung erläutert ist.

Gemäß der Figur umfasst eine erfindungsgemäße Brennereinrichtung 1 in Wirkverbindung mit einer Gargeräteregeleinrichtung 2, beispielsweise in Form einer CPU, einen Feuerungsautomaten 10, der einen Zündtrafo 11 umfasst und über Leitungen 12, 12' mit einer Zünd- und Überwachungselektrode 20 in Wirkverbindung steht. Der Feuerungsautomat 10 ist über eine Leitung 13 mit einem Gebläse 30 und über eine Leitung 14 mit einer Armatur 40 verbunden. Über die Armatur 40 kann beispielsweise die Zuführung eines Brenngases, von über das Gebläse 30 angesaugter Luft und/oder eines Luft/Brenngas-Gemisches, das teil- oder vollvorgemischt sein kann, zu der Zünd- und Überwachungselektrode 20 regelbar sein. Eine weitere Armatur kommt zudem für die Regelung der Zufuhr von Abgas der Brennereinrichtung 1, also dem Verbrennungsgas, zu einer nicht gezeigten Wärmetauschereinrichtung eines nicht gezeigten Gargerätes zum Einsatz. Eine Leitung 15 ermöglicht eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Feuerungsautomaten 10 und der Gargeräteregeleinrichtung 2.
Die soeben beschriebene Brennereinrichtung 1 kann, eingebaut in dem Gargerät unter Zwischenschaltung der über Abgase der Brennereinrichtung aufheizbaren Wärmetauschereinrichtung, wie folgt arbeiten:
Vor Aufheizung des Garraumes des Gargerätes, sei es mit Heissluft und/oder Dampf, findet eine Abstimmung der verschiedenen Komponenten der Brennereinrichtung 1, vorzugsweise seitens des Herstellers des Gargerätes, statt, indem über eine nicht dargestellte Eingabeein richtung dem Feuerungsautomaten 10 charakteristische Größen insbesondere des Gargerätes, beispielsweise in Form der Dimensionierung des Garraums und von Installationsbedingungen des Brennersystems 1, sowie des brennbaren Fluides, insbesondere in Form der verwendeten Gasart und deren über das Gebläse 30 und die Armatur 40 einstellbaren Mischung mit Luft, angelernt.
Auf der Grundlage dieser angelernten Informationen sowie gespeicherten oder ebenfalls anlernbaren Rechenalgorithmen werden im Feuerungsautomaten 10 erste Soll-Werte für charakteristische Größen des Gebläses 30, der Armatur 40 sowie der Zünd- und Überwachungselektrode 20 berechnet.
Im Anschluss kann ein Garvorgang gestartet werden, wobei während des Garvorgangs in Abhängigkeit von dem im Garraum benötigten Wärmebedarf eine Regelung der verschiedenen Bestandteile der erfindungsgemäßen Brennereinrichtung 1 über den Feuerungsautomat 10 stattfindet. Hierfür sind die bidirektionale Kommunikation über die Leitung 15 zwischen dem Feuerungsautomaten 10 und der Gargeräteregeleinrichtung 2 sowie die Ausgabewerte der Zünd- und Überwachungselektrode 20 über die Leitung 12' essentiell. Über die Gargeräteregeleinrichtung 2 erhält der Feuerungsautomat 10 nämlich Angaben zum Wärmebedarf, während über die Zünd- und Überwachungselektrode 20 Informationen zur Ionisationsstromstärke zu dem Feuerungsautomaten 10 gelangen. Diese Informationen werden im Feuerungsautomaten 10 ausgewertet, insbesondere durch einen Vergleich mit hinterlegten und/oder berechneten Soll-Werten, um dann, bei Bedarf, das Gebläse 30, die Armatur 40 und/oder den Zündtrafo 11 anzusteuern oder nachzuregeln. Dabei kann das Gebläse 30 beispielsweise über pulsweiten modulierte Signale vom Feuerungsautomaten 10 in Abhängigkeit vom Wärmebedarf im Garraum moduliert werden. Spülzeiten und Nachspülzeiten der Brennereinrichtung 1 lassen sich über die Armatur 40 sowie das Gebläse 30 und Zündzeiten, Zündfrequenzen und Anzahl von Wiederanläufe zur Zündung lassen sich über den Zündtrafo 11 einstellen.
Die komplette Regelung des Feuerungsautomaten 10 in einer erfindungsgemäßen Brennereinrichtung 1, insbesondere in Form der einstellbaren charakteristischen Größen, ist über eine nicht dargestellte und mit dem Feuerungsautomaten 10 in Wirkverbindung stehende Ausgabeeinrichtung überprüfbar. Die Ausgabeeinrichtung kann dabei über das Internet auch getrennt vom Aufstellungsort des Gargerätes in einer Wartungsstation angeordnet sein, um eine Ferndiagnose und -wartung zu ermöglichen. Über die Fernwartung und Ferndiagnose ist auch eine Umlernung oder Umprogrammierung des Feuerungsautomaten 10 möglich.
Die in der voranstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

1: Brennereinrichtung
2: Gargeräteregeleinrichtung
10: Feuerungsautomat
11: Zündtrafo
12: Leitung
12': Leitung
13: Leitung
14: Leitung
15: Leitung
20: Zünd- und Überwachungselektrode
30: Gebläse
40: Armatur

Claims

Brennereinrichtung (1) für ein Gargerät mit zumindest einem Brenner, dem unter Zwischenschaltung zumindest eines Gebläses (30) und zumindest eines Absperrglieds (40) ein brennbares Fluid zuführbar ist, welches über zumindest eine Zündelektrode (20) zündbar ist, die über zumindest einen Feuerungsautomaten (10) betreibbar ist, der mit dem Gebläse (30), dem Absperrglied (40), zumindest einem Sensor (20) und einer Steuer- oder Regeleinrichtung (2) des Gargeräts in Wirkverbindung (12, 12', 13, 14, 15) steht, wobei die Abgase des Brenners zumindest einer Wärmeübertragungseinrichtung zumindest zum Teil zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuerungsautomat (10) digital arbeitet und anlernfähig ist, wobei zumindest ein erster Parameter der Brennereinrichtung (1) und/oder des Gargeräts über den Feuerungsautomaten (10) veränderbar ist.
Brennereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eine Eingabe- und/oder Ausgabeeinrichtung in Wirkverbindung mit zumindest dem Feuerungsautomaten (10), insbesondere über die Steuer- oder Regeleinrichtung (2) des Gargerätes, ein Modem und/oder das Internet, wobei vorzugsweise über die Eingabeeinrichtung zumindest ein zweiter Parameter der Brennereinrichtung (1) und/oder des Gargeräts in den Feuerungsautomaten (10) eingebbar und/oder über die Ausgabeeinrichtung zumindest ein dritter Parameter der Brennereinrichtung (1) und/oder des Gargeräts aus dem Feuerungsautomaten (10) auslesbar ist bzw. sind.
Brennereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Wirkverbindung (12, 12', 13, 14, 15), vorzugsweise sämtliche Wirkverbindungen, für eine bidirektionale Kommunikation und/oder eine festlegbare Addressierung, insbesondere unter Einsatz zumindest einer Bus-Schnittstelle, ausgestattet ist bzw. sind.
Brennereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine charakteristische Größe des Gebläses (30), wie die Drehzahl, die Entnahmeleistung, die Einschaltzeit oder die Taktung des Gebläses, zumindest eine charakteristische Größe des Absperrgliedes (40), wie die Vorspülzeit, Spülzeit oder Nachspülzeit des Brenners, der Öffnungszustand des Absperrglieds oder das Mischungsverhältnis bei einem Luft/Brenngas-Gemisch als brennbares Fluid, zumindest eine charakteristische Größe der Zündelektrode (20), wie die Zündzeit, die Zündfrequenz oder die Anzahl an Wiederanläufe zur Zündung bei fehlgeschlagener Zündung, zumindest eine charakteristische Größe des brennbaren Fluids, wie die Zündfähigkeit, die Gasart, die Menge an Kohlenmonoxid, die Menge an Sauerstoff oder der Ionisationsstrom, zumindest eine charakteristische Größe des Brenners, wie die Brennergüte oder Brennerleistung, und/oder zumindest eine charakteristische Größe des Gargerätes, wie der Wärmebedarf, der Anfang einer Garphase oder die Dauer einer Garphase, als erster, zweiter und/oder dritter Parameter auswählbar ist bzw. sind, wobei insbesondere der erste Parameter, vorzugsweise in Abhängigkeit von Ausgabedaten des Sensors (20), regelbar ist.
Brennereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer Regelung ein Algorithmus zu Grunde legbar ist, wie eine Pulsweitenmodulation, deren charakteristische(n) Größen(n) vorzugsweise einen ersten, zweiten, und/oder dritten Parameter darstellt bzw. darstellen.
Gargerät mit zumindest einer Brennereinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche in Wirkverbindung mit zumindest einer Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere in Form zumindest eines Wärmetauschers zur Erzeugung von Heissluft und/oder Dampf, zur Durchführung eines Garprozesses.
Gargerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zwei Brenner in Wirkverbindung mit einem Feuerungsautomaten.