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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachbefüllung
eines Dampfgenerators mit Wasser auf einen bestimmten Füllstand
unter Ansteuerung einer Heizeinrichtung des Dampfgenerators sowie
einer Wassernachfülleinrichtung des Dampfgenerators zumindest
in Abhängigkeit von Ausgabedaten einer Füllstandsmesseinrichtung
sowie ein Gargerät hierfür.
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Zum
dauerhaften Erzeugen von Dampf muss verdampftes Wasser regelmäßig
ersetzt werden. Um einen Zeitpunkt einer Nachfüllung von
Wassers zu bestimmen, muss eine Pegelstandsmessung des Wassers durchgeführt
werden. Eine intensive Blasen- und Schaumbildung bei stark kochendem
Wasser erschwert das Messen eines Pegelstandes, so dass grundsätzlich
Heizpausen, in denen kein Dampf erzeugt werden kann, zum exakten
Messen des Pegelstandes notwendig sind, während auch komplizierte
bautechnische Vorrichtungen eine genauere Messung ermöglichen
sollen.
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Die
EP 1 724 530 A1 beschreibt
einen Haushaltsofen, der einen Kochraum und einen Dampfgenerator zum
Einleiten von Dampf in den Kochraum umfasst. Der Haushaltsofen umfasst
weiter einen Temperatursensor, der eine für eine Wassertemperatur
im Dampfgenerator repräsentative Größe
misst, und verwendet diese Größe zur Bestimmung,
ob die Wassertemperatur zur Entleerung geeignet ist. Ein Durchflussbegrenzer
ist dabei operativ mit dem Temperatursensor sowie mit einem Abfluss
des Dampfgenerators gekoppelt und steuert somit abhängig
von einer passenden Wassertemperatur einen Abfluss des Dampfgenerators.
Ein Sensor wird zudem zur Bestimmung eines Pegelstandes von Wasser
in einem Wasserreservoir eingesetzt, das mit einer Verdampfungskammer
verbunden ist, so dass das Wasser unter Einfluss der Schwerkraft
aus dem Wasserreservoir in die Kammer fließt und der Pegelstand
in der Kammer mit dem Pegelstand in dem Wasserreservoir übereinstimmt.
Ein Hinzuführen von in der Kammer zu ersetzendem Wasser
erfolgt dabei direkt abhängig vom gemessenen Pegelstand
im Wasserreservoir, so dass keine Heizpausen in der Kammer zur Pegelüberprüfung stattfinden
müssen.
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Aus
der
EP 1 731 840 A1 ist
ein Dampfkocher bekannt, der einen Dampfgenerator für eine
Dampferzeugung und eine Vorrichtung zur Erhöhung einer
Dampftemperatur eines aus dem Dampfgenerator ausströmenden
Dampfes umfasst. Weiterhin besitzt der Dampfkocher eine Heizkammer,
in der ein Objekt, das gekocht werden soll, erhitzt wird, und zwar
mittels des Dampfes, der von der dampftemperaturerhöhenden
Vorrichtung zur Verfügung gestellt wird. Der Dampfgenerator
verfügt seinerseits über ein Gefäß,
in das eine Menge an Wasser eingefüllt und/oder zugefüllt
wird. Ein Heizelement, ein Wasserstandssensor und ein Luft-Temperatursensor
sind in diesem Gefäß platziert. Der Wasserstandssensor
in Form eines Thermistors und der Luft-Temperatursensor sind an
Oberflächen von sich gegenüberliegenden Seiten
des Gefäßes platziert. Ein Pegelstand des Wassers
wird über die Temperaturunterschiede von Luft und Wasser
in dem Gefäß bestimmt. Basierend auf einer mit
Hilfe des Luft-Temperatursensors gemessenen Temperatur der Luft
wird entschieden, ob die vom Wasserstandssensor gemessene Temperatur
sich ausreichend von dieser unterscheidet und somit Wasser detektiert
wird. Bei einer festen Position des Wasserstandssensors wird somit
eine bestimmte Pegelstandshöhe des Wassers gemessen. Sobald
der Pegelstand einen vorgegebenen Wert unterschreitet, wird über
eine Pumpe Wasser aus einem Wassertank in das Gefäß gepumpt,
bis besagter Wert erreicht ist und eine Kontrolleinheit die Wasserzufuhr
unterbricht. Eine Separationsplatte trennt dabei räumlich
den Wasserstandssensor vom Heizelement und soll den Einfluss von
Luftblasen, die während der Dampferzeugung den Sensor berühren,
reduzieren, um Messungen unabhängig von Heizphasen durchführen
zu können.
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Aus
dem Abstrakt zur
WO
2006/013771 A1 ist ein Dampfkocher bekannt, bei dem eine
Regelung eine Wassertemperatur in einem Gefäß mittels
eines Wassertemperaturthermistors in einem Temperatursensor überwacht,
während ein Wasserstandssensor einen Pegelstand des Wassers
in dem Gefäß misst. Wenn die Wassertemperatur
in dem Gefäß 110°C übersteigt,
bestimmt die Regelung, dass der Wasserstandssensor keine normale
Messung durchführen kann, und aktiviert eine Pumpe, um
Wasser hinzuzuführen. Wenn eine Wasserzuführung,
basierend auf der mit dem Wassertemperaturthermistor gemessen Wassertemperatur,
mehr als dreimal durchgeführt wurde, bestimmt die Regelung,
dass sich Kalk auf dem Wasserstandssensor abgesetzt hat, und fordert
einen Benutzer mittels einer Entkalkungsanfrage auf, diesen zu entfernen.
Die Wasserzuführung der Pumpe in das Gefäß erfolgt,
wenn eine voreingestellte Wassertemperatur überschritten
wird. Diese voreingestellte Wassertemperatur ist höher
als eine Wassertemperatur, bei der der Wasserstandssensor normal
arbeitet. Die Zuführung von Wasser erfolgt solange, bis
eine Wassertemperatur vom Wassertemperatursensor gemessen wird,
die niedriger oder gleich der Wassertemperatur ist, bei der der
Wasserstandssensor normal arbeiten kann. Eine Ausführungsform
sieht dabei ein bestimmtes Zeitintervall vor, nach dem das Hinzuführen
von Wasser gestoppt wird, während weiterhin die Anzahl
der Wasserzuführungen insgesamt gezählt wird,
um ebenfalls mögliche Kalkablagerungen auf dem Wasserstandssensor
zu erfassen.
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Die
EP 1 943 902 A1 beschreibt
ein gattungsgemäßes Verfahren zur Nachbefüllung
eines Dampfgenerators mit Wasser, und zwar basierend auf Ausgabedaten
eines Wasserstandssensors, der einen Pegelstand von Wasser in einem
Behälter misst. Eine Trennwand teilt den Behälter
in zwei Bereiche, wobei in einem Bereich, in Form einer Dampfkammer,
Dampf und in dem anderen Bereich, in Form einer Wasserstandsmesskammer,
ein Wasserstand über den Wasserstandssensor gemessen wird.
Die Trennwand erlaubt einer in die Wasserstandsmesskammer hinzugeführten
Wassermenge über eine Aussparung in die Dampfkammer zu
fließen. Wenn der Wasserstandssensor einen Wassermangel
detektiert, aktiviert ein Controller eine Wasserpumpe, um Wasser
hinzuzuführen. Wenn das Wasser hinzugeführt wird
und der Wasserstandssensor Wasser auf einem gewünschten
Niveau innerhalb eines vorbestimmten ersten Zeitintervalls erkennt,
führt der Controller ein zweites Zeitintervall aus, in
dem weiter Wasser zugeführt wird. Das Regelungsverfahren
basiert darauf, nicht einen maximalen Wasserfüllstand zu
erreichen, sondern nach einem Detektieren eines Wassermangels einen
minimalen Füllstand um eine bestimmte Wassermenge zu überschreiten,
um einen Zeitraum bis zu einer Dampferzeugung möglichst
gering zu halten. Wird nach dem Ablauf des ersten Zeitintervalls
kein Wasser auf dem gewünschtem Niveau gemessen, wird ein
drittes Zeitintervall zur Nachfüllung aktiviert und der
Nutzer darüber benachrichtigt. Sollte nach dem dritten
Intervall kein Wasser auf dem gewünschten Niveau gemessen werden,
wird der Benutzer über den bestehenden Wassermangel in
Form einer Fehlermeldung benachrichtigt.
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Nachteilig
an den oben beschriebenen, bekannten Verfahren ist, dass ein Nachbefüllen
mit Wasser nur in Kombination mit einer Messung eines Pegelstandes
des Wassers erfolgt. Da das für eine Dampferzeugung notwendige,
erhitzte Wasser einer starken Blasenbildung unterliegt, die eine
Messung verfälscht, werden Heizpausen zur genauen Bestimmung
des Pegelstandes benötigt, die die Dampferzeugung unterbrechen. Dies
ist nachteilig, da eine mittlere tatsächliche Leistung
eines Dampfgenerators dadurch verringert wird. Alternativ werden
bautechnisch aufwändige Vorrichtungen vorgesehen, die die
Messung des Pegelstandes auch ohne Heizphasen ermöglichen
sollen. Eine Langzeitmessung der nachgefüllten Wassermenge,
um Abweichungen der benötigten Wassermengen zu detektieren,
die beispielsweise aus Undichtigkeiten des Dampfgenerators oder
anderer Bauelemente entstehen können, erfolgt in dieser
Form nicht. Weiterhin ist kein von einer Wasserstandsmessung unabhängiges
automatisiertes Nachfüllen von Wasser, was zu einer erheblichen
Reduktion von Messpausen beitragen könnte, bekannt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, das gattungsgemäße
Verfahren zur Nachbefüllung eines Dampfgenerators mit Wasser
derart weiterzuentwickeln, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden
werden. Insbesondere soll das Verfahren dahingehend optimiert werden,
dass benötigte Heizpausen zur Messung eines Pegelstandes
minimiert werden, um daraus resultierende Leistungseinbußen
zu reduzieren, sowie Abweichungen in einer benötigten Menge
des nachgefüllten Wassers als Indiz für mögliche Fehler
zu detektieren.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst,
Bereitstellen einer ersten, für eine im Wesentlichen konstante
Menge M an pro Nachfüllintervall nachzufüllendem
Wasser charakteristischen Größe, sowie Bereitstellen
einer zweiten, für eine Anzahl Z an Nachfüllintervallen
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messintervallen charakteristischen
Größe.
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Dabei
kann insbesondere vorgesehen sein, dass die erste für M
und/oder die zweite für Z charakteristische Größe
zumindest einmalig vorgegeben wird bzw. werden, vorzugsweise in
Abhängigkeit von der Art, der Größe und/oder
dem Aufstellungsort des Dampfgenerators, dem Zeitpunkt der Aufstellung,
der In-Betrieb-Nahme und/oder des Stromanschlusses des Dampfgenerators
und/oder der Zusammensetzung und/oder des Drucks des Wassers und/oder
unter Berücksichtigung empirisch gewonnener und/oder unter
Berücksichtigung gespeicherter Daten.
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Auch
wird vorgeschlagen, dass die erste für M und/oder die zweite
für Z charakteristische Größe ausgewählt
wird bzw. werden, insbesondere mit M > 0 und Z = 0, und/oder in einem Initialisierungsschritt
S10 bestimmt wird bzw. werden.
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Bei
der vorgenannten Ausführungsform ist insbesondere bevorzugt,
dass in dem Initialisierungsschritt S10 nach jeder Nachbefüllung,
vorzugsweise für eine maximale Anzahl T an Initialisierungsteilschritten,
eine Füllstandsmessung durchgeführt wird, insbesondere
um eine Nachfüllmenge L
x für
jedes Nachfüllintervall x zu erfassen, und aus den Messdaten
der Füllstandsmesseinrichtung die erste für M
und/oder die zweite für Z charakteristische Größe
bestimmt wird bzw. werden, vorzugsweise mit
wobei die maximale Anzahl
T an Initialisierungsteilschritten insbesondere vorgegeben oder
bestimmt wird.
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Weiterhin
wird für die vorgenannte Ausführungsform vorgeschlagen,
dass die maximale Anzahl T an Initialisierungsteilschritten aus
dem Unterschreiten eines ersten Schwellenwertes für die,
insbesondere betragsmäßige, Differenz zweier nacheinander
erfasster Nachfüllungen Lx-1, Lx bestimmt wird.
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Zudem
kann vorgesehen sein, dass die erste und/oder die zweite charakteristische
Größe verändert werden kann bzw. können,
vorzugsweise nach Abschluß eines jeden Messintervalls in
Abhängigkeit von Ausgabedaten der Füllstandsmesseinrichtung,
vorzugsweise auf Mneu bzw. Zneu und/oder
eine erste für Mneu bzw. eine zweite
für Zneu charakteristische Größe.
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Bevorzugt
ist erfindungsgemäß, dass eine, insbesondere von
der Füllstandsmesseinrichtung nach einem Nachfüllvorgang
zum Nachfüllen von Wasser bis zum bestimmten Füllstand,
gemessene Nachfüllmenge R an Wasser bestimmt wird, und
die vorgegebene Nachfüllmenge M so vorgegeben, bestimmt,
ausgewählt eingestellt und/oder geregelt wird, dass M =
R.
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Auch
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Differenz der gemessenen
Nachfüllmenge R zu der vorgegebenen Nachfüllmenge
M zur Bestimmung der Änderung der ersten und/oder der zweiten
charakteristischen Größe verwendet wird, wobei
vorzugsweise eine Schwellenwertregelung zum Einsatz kommt.
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Mit
der Erfindung wird ebenso vorgeschlagen, dass die Schwellenwertregelung
als Maß für eine Variation auf |R – M|
oder
oder
s = √V oder |R
max – R
min| zurückgreift, wobei R
mittel ein Mittelwert der gemessenen Nachfüllmenge
R, vorzugsweise in Form eines gleitenden Mittelwerts R
mittel,neu =
(N·R
mittel,alt + R
neu)/(N
+ 1), V eine Varianz, vorzugsweise in Form einer gleitenden Varianz
V
neu = (N·V
alt +
(R
neu – R
mittel,neu)
2)/(N + 1), R
max der
Maximalwert der gemessenen Nachfüllmenge R, R
min der
Minimalwert der gemessenen Nachfüllmenge R, S eine Standardabweichung
und/oder N ∊
ist
bzw. sind.
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Weiterhin
kann das Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass wenn |R – M| > F
1,
dann Z
neu = Z – A, und wenn |R – M| < F
2,
dann Z
neu = Z + B, wobei F
1 und
F
2 jeweils ein zweiter Schwellwert, vorzugsweise
mit F
1 = F
2, A eine
Verminderungsgröße und B eine Erhöhungs größe
ist, und/oder
Mneu = M + |R – M|Z + 1 oder
mit
und N ∊
gilt.
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Auch
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die erste und/oder die
zweite charakteristische Größe und/oder jeder
zweite Schwellwert F1, F2 unter
Einsatz zumindest eines Reglers, vorzugsweise eines PID-Reglers
oder eines Schwellwertreglers, mit oder ohne Hysterese, und/oder
zumindest einer Absperreinrichtung, vorzugsweise umfassend ein Ventil,
und/oder einer Fördereinrichtung, vorzugsweise umfassend
eine Pumpe, eingestellt wird bzw. werden.
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Schließlich
wird für das Verfahren vorgeschlagen, dass in Abhängigkeit
von der Auswertung der ersten und/oder der zweiten charakteristischen
Größe, vorzugsweise jeder Änderung derselben,
insbesondere im Vergleich zu den vorgegebenen oder in einem Initialisierungsschritt
bestimmten Größen, der Betrieb des Dampfgenerators überwacht
wird, zumindest eine Fehlermeldung, wie im Falle einer Undichtigkeit,
ausgegeben wird und/oder der Dampfgenerator ausgeschaltet wird.
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Die
Erfindung liefert ferner einen Dampfgenerator mit einem Gehäuse,
einer Heizeinrichtung, einer Wasserzufuhr, insbesondere mit zumindest
einer Absperreinrichtung, einer Füllstandsmesseinrichtung,
einer Wassernachfülleinrichtung, einer Speichereinrichtung
und einer Rechen- oder Regeleinrichtung zum Durchführen
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Dabei
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Wassernachfülleinrichtung
die erste Absperreinrichtung, die zweite Absperreinrichtung, die
Füllstandsmesseinrichtung, die Speichereinrichtung und
die Recheneinrichtung umfasst.
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Zudem
wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Heizeinrichtung,
einen Tauschsieder umfasst, und/oder
die Füllstandsmesseinrichtung,
zumindest eine Elektrode umfasst.
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Schließlich
liefert die Erfindung noch ein Gargerät mit einem erfindungsgemäßen
Dampfgenerator.
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Der
Erfindung liegt also die überraschende Erkenntnis zugrunde,
dass eine effektive Leistung eines Dampfgenerators durch eine Reduktion
von Messpausen erhöht werden kann, ohne die Herstellkosten
des Dampfgenerators zu steigern bzw. die Nachrüstung eines
Dampfgenerators zur Durchführung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens kosten- und zeitaufwändig zu gestalten. Dabei
ist eine im Mittel pro Nachfüllintervall nachgefüllte
Wassermenge näherungsweise konstant und unabhängig
von Heizpausen, jedoch abhängig von einem Aufstellort,
einem Zeitraum und dem jeweiligen Dampfgenerator. Beispielsweise
wirkt sich eine lokale Abweichung einer Netzspannung, eine Abweichung
von einer Nennleistung eines Heizkörpers, die Zusammensetzung
des zugeführten Wassers, wie ein Anreicherungsgrad von
gelösten Stoffen im Wasser, eine Dichtheit einer Wasserzuführung
und eine Entleerungseinrichtung des Dampferzeugers auf eine im Mittel nachgefüllte
Wassermenge aus. Erfindungsgemäß findet nämlich
eine Trennung von Nachfüllintervallen einerseits und Messintervallen
andererseits statt, was eine Leistungseinbuße des Dampferzeugers
minimiert und eine pro Zeit erzeugte Dampfmenge erhöht,
indem nach konstanten Zeitintervallen gleiche Mengen an Wasser nachgefüllt
werden, während nur nach einer bestimmten Anzahl an Nachfüllintervallen
tatsächlich ein Messintervall vorliegt, um einen Pegelstand
des zur Dampferzeugung benötigten Wassers zu kontrollieren.
Ein Füllstandsmessintervall umfasst also eine Anzahl von
Nachfüllintervallen ohne Messung des Pegelstands, in denen
jeweils eine bestimmte Menge an Wasser nachgefüllt wird.
Nachdem eine bestimmte Anzahl von Nachfüllintervallen erfolgt
ist, wird in einer Messpause der Ist-Pegelstand des Wassers gemessen
und bis zu einem Soll-Füllstand Wasser nachgefüllt.
Die gemessene Menge an nachgefülltem Wasser soll dabei
möglichst der Menge an Wasser entsprechen, die durch die
vorangegangenen Nachfüllintervalle ohne Füllstandsmessung nachgefüllt
wurde. Ist die gemessene Menge größer oder kleiner
als diese vorher bestimmte, konstante Menge an nachgefülltem
Wasser, wird die Differenzmenge an Wasser entsprechend auf die Anzahl
der Nachfüllungen ohne Messpause zur Auswertung umgelegt,
wobei weitere Details der Auswertung später erläutert
werden.
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Ziel
ist es dabei, möglichst viele Nachfüllintervalle
innerhalb eines Messintervalls durchzuführen, während
gleichzeitig eine gemessene Nachfüllmenge an R an Wasser
ungefähr einer vorgegebenen Nachfüllmenge M an
Wasser entsprechen soll.
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Liegen
keine Erfahrungswerte für die Anzahl Z an Nachfüllintervallen
in einem Messintervall und die pro Nachfüllintervall nachzufüllenden
Wassermenge, also die vorzugebende Nachfüllmenge M, aus
einem vorangegangenen Betrieb des Dampferzeugers vor, beginnt ein
erfindungsgemäßes Verfahren bspw. in einem Initialisierungsschritt
damit, dass bei jeder Nachfüllung eine Füllstandsmessung
mit Messpause durchgeführt wird. Ist eine bestimmte Anzahl
von Nachfüllungen erfolgt, wird eine durchschnittlich nachzufüllende
Menge M an Wasser bestimmt, um diese dann ohne weitere Überprüfung
durch Messungen eine bestimmte Anzahlung Z von Nachfüllintervallen
automatisch nachzufüllen. Die Anzahl Z der Nachfüllungen
ohne Messpause wird anschließend schrittweise erhöht,
bis eine Abweichungen der Nachfüllmenge M an Wasser ohne
vorangegangene Messung von einer gemessenen Menge R an Wasser nach
einer Befüllung zum Soll-Pegelstand so groß ist,
dass ein vorgegebenes Kriterium zur weiteren Erhöhung der
Anzahl Z von Nachfüllungen ohne Messung nicht mehr erfüllt
ist, oder eine vorher definierte maximale Anzahl von Nachfüllungen
ohne Messung erreicht wurde.
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Ist
es nicht möglich, die nachzufüllende Menge R an
Wasser direkt zu messen, kann alternativ ein relatives Maß für
die nachzufüllende Menge an Wasser, dass heißt
eine für die Menge charakteristische Größe herangezogen
werden, beispielsweise eine Öffnungszeit eines Nach füllventils
und/oder die Einschaltzeit einer Pumpe. Mögliche Unterschiede
im örtlichen Wasserdruck oder systematische Messfehler
bei einer solchen alternativen Messung beeinträchtigen
das beschriebene Verfahren zur Nachbefüllung nicht.
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Im
Allgemeinen können für die Anpassung der ohne
Messung nachzufüllenden Menge M an Wasser übliche
Regelverfahren, beispielsweise unter Einsatz eines PID-Reglers oder
Schwellwertreglers, mit oder ohne Hysterese, herangezogen werden.
Die Menge M an Wasser, das automatisch nachgefüllt wird,
kann aber auch stets angepasst werden auf einen neuen Wert Mneu, der sich nach einer Füllstandsmessung
aus der Menge M an Wasser ohne vorangegangene Messung zuzüglich
des Quotienten aus einerseits der Differenz der gemessener Nachfüllmenge
R und der Menge M und andererseits der Anzahl Z der Nachfüllintervalle
ergibt.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass über mehrere Füllstandsmessungen
gemittelt wird, um Schwankungen der nachzufüllende Menge
zu verringern, und sich daher die nachzufüllende Menge
aus dem Mittelwert einer Vielzahl von gemessenen Nachfüllmengen
ergibt. Als ein Maß für die Variation der bei
einer Nachfüllung mit Füllstandsmessung nachgefüllten
Menge kann z. B. besagte Differenz, eine Varianz, eine Standardabweichung
oder eine maximale Abweichung von zuvor eingestellten Nachfüllmengen
innerhalb einer vorgegebenen Zeit verwendet werden.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt in einer Auswertung eines Langzeitverhaltens des Dampfgenerators.
Abweichung von vorgegebenen Erwartungswerten oder Veränderungen
in einem bisher beobachteten Verhalten können erfasst und
dazu verwendet werden, um beispielsweise Undichtigkeiten oder eine
erhöhte Wassermitnahme indirekt aus den Abweichungen der
Nachfüllmenge zu bestimmen. Dieser Vorteil tritt parallel
zu der effektiven Leistungssteigerung des Dampfgenerators durch
die Reduktion von Messpausen auf.
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Im
Unterschied zu den bekannten Verfahren wird erfindungsgemäß also
auf feste Füllintervalle verzichtet, indem die Länge
der Füllintervalle und/oder die nachgefüllte Wassermenge
geregelt werden kann bzw. können.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
Beschreibung, in der Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Nachbefüllung eines Dampfgenerators anhand
schematischer Zeichnungen beispielhaft erläutert sind.
Dabei zeigt:
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1 eine
Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Dampfgenerators;
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2 ein
Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsabläufe
eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Nachbefüllung
des Dampfgenerators von 1 mit Wasser; und
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3 ein
Flussdiagramm zur Beschreibung der Arbeitsabläufe eines
Initialisierungsschritts des Verfahrens von 2.
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In 1 ist
beispielhaft eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen
Dampfgenerators, der insbesondere für eine Gargerät,
wie beispielsweise das unter dem Handelsnamen SelfCooking Center® seitens der Anmelderin vertriebene
Gargerät, konzipiert ist, abgebildet. Der Dampfgenerator 1 verfügt
demnach über ein Gehäuse 2 mit einer
Wasserzufuhr 3, die u. a über eine erste Absperreinrichtung
in Form eines Ventils 4 gesteuert wird. Eine Pumpe 5 mit
einer zweiten Absperreinrichtung in Form eines Zulaufventils 6 wird über
einen nicht abgebildeten Controller gesteuert und ist ebenfalls
für die Nachbefüllung von Wasser 7 in
das Gehäuse 2 zuständig. Eine Heizeinrichtung
in Form eines Heizelements 8, beispielsweise ausgeführt
als Tauchsieder, erwärmt das Wasser 7. Eine Füllstandsmesseinrichtung
in Form eines Wasserstandssensors 10 ist über
eine Halterung 11 am Gehäuse 2 des Dampfgenerators 1 befestigt.
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In 2 ist
ein Flussdiagramm abgebildet, das die Abläufe eines erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Nachbefüllung des Dampfgenerators 1 der 1 beispielhaft
darstellt. Startet ein Benutzer den Dampfgenerator 1 in
einem Schritt S1, wird überprüft, ob ein Messsignal
des Wasserstandssensors 10 gemessen werden kann, siehe
Schritt S2. Ist dies der Fall, wird in einem Schritt S3 überprüft,
ob für das Verfahren notwendige Erfahrungswerte, nämlich
zur Menge M an pro Befüllung nachzufüllendem Wasser
und Anzahl Z an Nachfüllintervallen vorliegen, d. h. z.
B. in einer nicht gezeigten Speichereinrichtung hinterlegt sind.
Ist dies der Fall, werden sie in einem nächsten Schritt
S5 aus der Speichereinrichtung geladen, und es wird mittels einer
Messung im Schritt S6 überprüft und im Schritt
S7 entschieden, ob Wasser 7 in einem folgendem Schritt
S8 in der Menge M nachzufüllen oder direkt in einen Schritt 9 zwecks
Dampferzeugung zu wechseln ist.
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Liegen
keine Erfahrungswerte für M und Z in der Speichereinrichtung
vor, wird entweder Z = 0 gesetzt, um unmittelbar eine Messung zum
Erhalt einer gemessenen Nachfüllmenge R durchzuführen
und sodann M = R zu setzen. Alternativ hierzu kann vom Schritt S3
zunächst zu einem Initialisierungsschritt S10, der in 3 im
Anschluss detailliert beschrieben ist, gewechselt und sodann die
daraus ermittelten Werte M und Z, in einem Schritt S11 gespeichert
werden. Sodann wird eine erste Nachfüllung, n = 1, durch
einen Schritt S12 initialisiert, umfassend die bereits erläuterten
Schritte S8 und S9.
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Nach
der ersten Nachfüllung wird die Anzahl der durchgeführten
Nachfüllintervalle n in einem Schritt S13 um eins erhöht,
also auf „n + 1 = 2”. Es werden dann so viele
Nachfüllungen durchgeführt, bis in einem Folgeschritt
S14 die Anzahl der Nachfüllintervalle n den Wert Z erreicht.
Sodann wird in einem Schritt S15 eine Wasserstandsmessung vorgenommen
und die nachgefüllte Menge R an Wasser in einem Schritt
S16 erfasst. Ist die Anzahl der Nachfüllintervalle n jedoch
geringer als Z, werden weitere Arbeitszyklen ohne Messung des Wasserstandes
durchgeführt.
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Nach
dem Nachfüllen der Menge R an Wasser kann zur Anpassung
der ohne Messung nachgefüllten Mengen M in jedem Nachfüllintervall
mit den Schritten S8 und S9 in einer ersten Alternative (Schritt
S17) ein PID-Regler in einem Schritt S18 verwendet werden. Bei einer
zweiten Alternative (Schritt S17) kann ein Schwellwertregler in
einem Schritt S19, mit oder ohne Hysterese in einem Schritt S20,
zum Einsatz kommen. Bei einer dritten Alternative (Schritt S17)
kann in einem Schritt S21 der Betrag einer Differenz zwischen den Mengen
M und R gebildet werden, und, wenn dieser Betrag größer
als ein festgelegter Schwellen- oder Abweichwert F ist, wird die
Anzahl Z der Nachfüllintervalle um eine bestimmte Größe
A in einem Schritt S22 vermindert, und zwar solange, bis die nächste
Messung durchgeführt wird. Ist die Differenz jedoch geringer
oder gleich dem Abweichwert F, wird die Anzahl Z der Nachfüllintervalle
ohne Messung in einem Schritt S23 um die Größe
B erhöht. Die ohne Messung nachgefüllte Menge
M wird in einem Schritt S24 entsprechend angepasst, nämlich
mit Mneu = M + |R – M|Z + 1
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3 stellt
ein Flussdiagramm des Ablaufes der fakultativen Initialisierung
in dem Schritt S10 von 2 dar. In einem Schritt S101
wird eine Variable, nämlich x = Anzahl an Nachfüllintervallen,
mit der Zahl „1” initialisiert, und eine maximale
Anzahl an Initialisierungsschritten T vorgegeben, und eine Befüllung
des Dampfgenerators 1 erfolgt in einem Folgeschritt S102.
Die Füllmenge Lx, die nachgefüllt
wird, wird in einem Schritt S103 gespeichert, und nach der Dampferzeugung
in einem Schritt S104 erfolgt eine Messung in einem Schritt S105,
um die Differenz des Ist-Werts zum Soll-Wert des Wasserstandes in
dem Gehäuse 2 zu erfassen. Dieser Vorgang wird
solange wiederholt, solange die Anzahl der Initialisierungsteilschritte
x geringer als das vorgegebenes Maximum T ist, siehe Schritt S107,
wobei bei jedem neuen Durchlauf der Schritte S102 bis S105 x um
die Zahl ”1” erhöht wird. Die ohne Messung
nachzufüllende Menge M wird in einem Schritt S108 bestimmt
aus der Summe der nachgefüllten Mengen L1 bis
LT, dividiert durch die Anzahl der durchgeführten Initialisierungsteilschritte
T.
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Die
in der voranstehenden Beschreibung, in den Ansprüchen sowie
den Zeichnungen offenbarten Merkmale der Erfindung können
sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
wesentlich sein.
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- 1
- Dampfgenerator
- 2
- Gehäuse
- 3
- Wasserzufuhr
- 4
- Ventil
- 5
- Pumpe
- 6
- Zulaufventil
- 7
- Wasser
- 8
- Heizelement
- 10
- Wasserstandssensor
- 11
- Halterung
- A
- Verminderungsgröße
für Z
- B
- Erhöhungsgröße
für Z
- F
- maximale
Abweichung für |R – M|
- Lx
- Füllmenge
beim Initialisieren
- M
- Nachfüllmenge
pro Intervall
- Mneu
- veränderte
Nachfüllmenge pro Intervall
- n
- Nummer
eines Nachfüllintervalls
- R
- messtechnisch
erfasste Nachfüllmenge bei n = Z
- T
- Maximale
Anzahl an Initialisierungsschritten
- x
- Anzahl
an Nachfüllintervallen beim Initialisieren
- Z
- Anzahl
an Nachfüllintervallen
- Zneu
- veränderte
Anzahl an Nachfüllintervallen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1724530
A1 [0003]
- - EP 1731840 A1 [0004]
- - WO 2006/013771 A1 [0005]
- - EP 1943902 A1 [0006]
ist bzw. sind.
und N ∊
gilt.
ist bzw. sind.
und N ∊
gilt.