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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Dampfkochgefäß mit einem Gefäßkörper und einem damit druckdicht verbindbaren Deckel sowie mit einer Ventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Gattungsgemäße Dampfkochgefäße, bspw. in der Art von Dampfdruckkesseln oder Dampfdruckkochtöpfen sind hinlänglich bekannt und dienen insbesondere zur Reduzierung der Kochzeit. In gattungsgemäßen Dampfkochgefäßen wird üblicherweise Wasser unter Druck erhitzt, wobei sich aufgrund des erhöhten Wasserdampfdruckes auch höhere Wassertemperaturen im Inneren des Dampfkochgefäßes realisieren lassen, als dies in normalen Kochtöpfen der Fall ist. Aufgrund der so genannten RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel) erhöht sich die Kochgeschwindigkeit um bis zu dem Faktor 4 gegenüber einem drucklosen Kochen. Sicherheitsventileinrichtungen an derartigen Dampfdruckgefäßen sind üblicherweise federbelastet und öffnen ab einem vordefinierten Relativdruck.
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Mit Hilfe einer so genannten Dampftabelle kann über eine Messung einer Wasserdampftemperatur der zugehörige Druck in einem bezüglich seines Volumens bekannten Systems sehr genau und kostengünstig bestimmt werden. Allerdings arbeiten sicherheitsrelevante Systeme, wie bspw. Überdruckventile, mit Relativ- und nicht mit Absolutdruckwerten, was bedeutet, dass über die Messung der Temperatur zwar der Innendruck in einem Kessel oder in einem Schnellkochtopf sehr genau bestimmt werden kann, dass aber für das Sicherheitssystem, bspw. aufgrund von TÜV- bzw. DIN-Bestimmungen, die Druckdifferenz, also ein Druckunterschied zwischen Außen- und Innendruck relevant für das Auslösen ist. Problematisch wird dieser Umstand insbesondere aufgrund des Einflusses von Wetterlagen oder aufgrund unterschiedlicher Höhenlagen über dem Meeresspiegelniveau bei Verwendung von druckbeaufschlagten Systemen.
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Aus der
DE 29 01 556 A1 ist eine Kocheinrichtung zur induktiven Beheizung eines Kochgefäßes mit einer Induktionsheizspule und einem Steuergerät zur manuellen Leistungssteuerung der Heizleistung bekannt. Dem Steuergerät ist ein temperaturabhängiges Steuer- und Regelteil zugeordnet, zu dem eine auf das Kochgefäß aufsetzbare, der Dampfentwicklung im Kochgefäß ausgesetzte Fühlereinheit gehört, die temperaturabhängige Regelsignale an das Steuer- und Regelteil abgibt.
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Aus der
DE 297 19 066 U1 ist eine fernbedienbare Einrichtung zum Abdampfen von unter Überdruck stehenden Gargefäßen bekannt, umfassend eine Fernbedienung mit einer Sendeeinrichtung, eine an der fernbedienbaren Einrichtung angeordnete, der Sendeeinrichtung zugeordnete Empfangseinrichtung, einen mit der Empfangseinrichtung verbundenen Aktuator und eine Energieversorgungseinrichtung, mittels welcher die Empfangseinrichtung und der Aktuator speisbar sind, wobei durch den Aktuator zumindest ein Stellglied zur Freigabe einer Öffnung des Gargefäßes betätigbar ist.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Dampfkochgefäß der gattungsgemäßen Art, eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere ein Einfluss einer Höhenlage berücksichtigt werden kann.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten Dampfkochgefäß mit einem Gefäßkörper und einem damit druckdicht verbindbaren Deckel eine mit einer Auswerteeinheit kommunizierende Sensoreinrichtung vorzusehen, die zumindest einen Drucksensor und einen Temperatursensor aufweist. Der Drucksensor erfasst dabei einen Umgebungsluftdruck und ist demgemäß außen am Dampfkochgefäß angeordnet, während der Temperatursensor eine Innentemperatur innerhalb des Dampfkochgefäßes erfasst. Darüber hinaus ist die Auswerteeinheit erfindungsgemäß in der Lage, der vom Temperatursensor erfassten Innentemperatur aufgrund des im Dampfkochgefäß herrschenden isochoren Zustands einen Innendruck zuzuordnen und in Abhängigkeit des Umgebungsluftdrucks eine Ventileinrichtung, bspw. eine Ankochautomatik oder ein Sicherheitsventil anzusteuern. Durch die erfindungsgemäße Erfassung des Umgebungsluftdrucks kann somit der für das Öffnen der Ventileinrichtung verantwortliche Relativdruck ermittelt werden, wobei die Auswerteeinheit in der Lage ist, bspw. bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen Dampfkochgefäßes in relativ großer Höhe, bspw. 3000 m, den dort herrschenden geringeren Luftdruck zu berücksichtigen und dadurch die Ventileinrichtung entsprechend anzusteuern. Die Auswerteeinheit kann dabei bspw. eine Logikeinheit, insbesondere einen so genannten Mikrocontroller aufweisen. Im Vergleich zum Meeresspiegelniveau, auf welchem der Umgebungsluftdruck üblicherweise ca. 1013 mbar beträgt, beträgt dieser Umgebungsluftdruck auf 3000 m Höhe nur noch ca. 700 mbar, so dass hier eine Differenz von ca. 313 mbar herrscht. Bei einer Verwendung des erfindungsgemäßen Dampfkochgefäßes auf 3000 m Höhe ist die Auswerteeinrichtung in der Lage, den dort herrschenden und vergleichsweise geringen Umgebungsluftdruck von ca. 700 mbar zu berücksichtigen und die Differenz von ca. 313 mbar vom erfassten Innendruck abzuziehen, so dass die Auswerteeinrichtung die Ventileinrichtung schon dann ansteuert, wenn der Innendruck 313 mbar niedriger ist als bei einem vergleichbaren Kochprozess auf Meeresspiegelniveau. Mit dem erfindungsgemäßen Dampfkochgefäß und unter Verwendung der RGT-Regel ist es somit möglich, reproduzierbare und insbesondere von einer Wetterlage bzw. einer Höhenlage unabhängige Kochergebnisse zu erhalten.
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Alternativ ist auch vorstellbar, dass eine mit einer Auswerteeinheit kommunizierende Sensoreinrichtung mit zumindest einem Temperatursensor vorgesehen ist, der eine Innentemperatur und einen Temperaturverlauf innerhalb des Dampfkochgefäßes erfasst, wobei die Auswerteeinrichtung einer innerhalb des Dampfkochgefäßes zunächst drucklos erreichten Siedetemperatur einen Umgebungsluftdruck zuordnet, und erst nach einem druckdichten Verschließen des Deckels mit dem Gefäßkörper der dann ansteigenden Innentemperatur aufgrund des im Dampfkochgefäß herrschenden isochoren Zustandes einen Innendruck zuordnet und in Abhängigkeit des zuvor ermittelten Umgebungsluftdrucks die Ventileinrichtung steuert. Bei dieser Ausführungsform könnte somit auf den Drucksensor zur Erfassung des Umgebungsluftdrucks verzichtet werden. Gegebenenfalls wäre lediglich eine Softwareänderung in der Auswerteeinrichtung erforderlich, die eine einfache Kalibrierung vornimmt, um die tatsächliche Druckdifferenz zwischen Innen- und Außendruck bestimmen zu können. Dieser ermöglicht auch ein Verwenden des Dampfkochgefäßes unabhängig von der Höhenlage.
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Generell macht sich die zweite Alternative die physikalischen Gegebenheiten zu nutze, dass in Abhängigkeit von der Höhe über N. N. und vom Wetter der äußere Luftdruck ändert, ebenso wie der Siedepunkt des Wassers.
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Eine Inbetriebnahme des erfindungsgemäßen Dampfkochgefäßes könnte wie folgt aussehen:
- 1. Der Anwender füllt seinen Schnellkochtopf mit Wasser.
- 2. Anschließend bringt der Anwender das Wasser zum Kochen, hat aber zum Vermeiden eines Druckaufbaus keine Kochstufen eingestellt.
- 3. Die Temperatur des Wasserdampfes erhöht sich nach Erreichen des Siedepunktes nicht weiter. Dieser Wert wird als Grundlage der Druckberechnung herangezogen.
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Ein charakteristischer Temperaturverlauf könnte dabei wie in 1 aussehen.
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Mit Hilfe der Dampfdruckkurve des Wasser wird anschließend der herrschende Umgebungsluftdruck berechnet und bei den eventuell weiteren Druckmessungen berücksichtig. Die folgende Tabelle zeigt ein mögliches Beispiel für eine an den Umgebungsluftdruck angepasste Dampfdruckanzeige:
| Level | Nr. | Temperatur [°C] | Bemerkung |
| Level | 11 | 126 | Überdruck |
| Level | 10 | 123 | |
| Level | 9 | 119 | |
| Level | 8 | 115 | Kochstufe 2 |
| Level | 7 | 112 | |
| Level | 6 | 110 | |
| Level | 5 | 108 | |
| Level | 4 | 106 | Kochstufe 1 |
| Level | 3 | 105 | |
| Level | 2 | 102 | |
| Level | 1 | 99 | Restdrucksicherung |
| Level | 0 | 96 | Ankochautomatik |
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Das Auslösen einer Initialisierungsroutine kann z. B. durch eine Tastenkombination oder nach dem Einlegen der Batterie erfolgen. Generell lassen sich hierdurch zumindest folgende Vorteile erreichen:
- – sehr günstige Realisierung (u. U. nur Softwareanpassung!)
- – teure Druckmesseinheit entfällt vollständig
- – keine mechanischen Bauteiltoleranzen
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, weist der Temperatursensor ein NTC-Element (Negative Temperature Coefficient) oder ein PT-100-Element auf. Ein NTC-Element verringert seinen elektrischen Widerstand bei steigender Temperatur und weist somit einen negativen Temperaturkoeffizienten auf. Derartige NTC-Elemente können kostengünstig hergestellt und eingebaut werden, was die neue Technik marktfähig macht. In gleicher Weise können auch die Drucksensoren kostengünstig hergestellt und eingebaut werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ordnet die Auswerteeinheit der erfassten Innentemperatur aufgrund des im Dampfkochgefäß herrschenden isochoren Zustands einen Innendruck zu und übermittelt in Abhängigkeit des Umgebungsluftdrucks ein Signal an eine Kochstelle, insbesondere an einen Herd, und steuert dadurch einen Kochprozess. Mit der erfindungsgemäßen Auswerteeinheit kann auch die Abschätzung eines Siedepunkts des Wassers äußerst genau vorherbestimmt werden, was für die Steuerung des Kochprozesses und insbesondere für reproduzierbare Kochergebnisse von großem Vorteil ist. Bei einem Einsatz des erfindungsgemäßen Dampfkochgefäßes auf ca. 3000 m Höhe würde es sich nämlich allein aufgrund einer Siedepunkterniedrigung von 100 auf ca. 90°C, gemäß der so genannten RGT-Regel (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel) eine Verlängerung der Kochzeit um ca. 50% ergeben. Wird dies auf keine Weise berücksichtigt, können keine reproduzierbaren Kochergebnisse erzielt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Dampfkochgefäß lässt sich diese Siedepunkterniedrigung jedoch berücksichtigen, wobei bei einem entsprechenden Informationsaustausch zwischen der dampfkochgefäßseitigen Auswerteeinheit und dem Herd dieser entsprechend angesteuert werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, sind/ist zur Energieversorgung der Auswerteeinheit eine Batterie, ein Akku, eine Solarzelle, ein Induktionselement und/oder ein Peltierelement vorgesehen. Bereits diese Aufzählung lässt erahnen, wie vielfältig eine mögliche Energieversorgung der Auswerteeinheit vorstellbar ist. Besonders der Einsatz von so genannten Peltierelementen, also elektrothermischen Wandlern, ist im Bereich eines Dampfkochgefäßes äußerst interessant, da sich derartige Peltierelemente eine Temperaturdifferenz zu Nutze machen, um daraus Strom zu erzeugen. Grundlage für den so genannten Peltiereffekt ist dabei der Kontakt von zwei Halbleitern, die ein unterschiedliches Energieniveau der Leitungsbänder besitzen. Leitet man einen Strom durch zwei hintereinander liegende Kontaktstellen dieser Materialien, so muss auf der einen Kontaktstelle Wärmeenergie aufgenommen werden, damit das Elektron in das energetisch höhere Leitungsband des benachbarten Halbleitermaterials gelangt, wodurch es folglich zu einer Abkühlung kommt. Auf der anderen Kontaktstelle fällt das Elektron hingegen von einem höheren auf ein tieferes Energieniveau, so dass hier Energie in Form von Wärme abgegeben wird. Umgekehrterweise kann durch das Vorgeben bestimmter Temperaturdifferenzen auch ein vordefinierter Stromfluss erzeugt werden.
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Mit dem erfindungsgemäßen Dampfkochgefäß lassen sich wesentliche Vorteile, von denen einige nachfolgend genannt sind, erzielen:
- – genauere Bestimmung einer Druckdifferenz zwischen Innendruck und Umgebungsluftdruck bei Dampfdrucksystemen ohne Einsatz einer Druckmessröhre im Dampfbereich,
- – preisgünstige und mechanisch einfache Lösung zur Druckmessung,
- – mögliche Übertragung auch auf Kaffeemaschinen beim Einsatz in unterschiedlich hoch gelegenen Gebieten,
- – genaue Abschätzung des Siedepunkts des Wassers,
- – die Möglichkeit zu erkennen, ob sich mechanische sicherheitsrelevante Systeme während der Betriebszeit in ihrem Verhalten verändern.
