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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Gasbrenners, insbesondere in Haushaltsgaskochgeräten wie Gaskochfeldern oder Gasbacköfen, sowie eine Steuereinrichtung für einen derartigen Gasbrenner, die dazu ausgebildet ist, dieses Verfahren durchzuführen.
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Gasgeräte wie beispielsweise Gaskochfelder mit Gasbrennern werden herstellerseitig auf eine feste maximale Leistung eingestellt am Gasbrenner. Dies geschieht mittels einer Düse, die den Gasfluss auf eine vorgegebene maximale Leistung begrenzt. Eine in den Gasbrenner einschraubbare Düse ist so ausgelegt, dass als Bedingungen eine gewünschte maximale Leistung, eine Einhaltung von hygienischen Anforderungen wie saubere Verbrennung und eine Unterschreitung der maximal zulässigen CO-Konzentration im Abgas und auch ein sicheres Arbeiten unter den so genannten Grenzgasbedingungen unter normalen Umgebungsbedingungen eingehalten werden. Dies sind dann die sogenannten schwierigsten Bedingungen für den Betrieb.
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Bedingt durch den entsprechend der barometrischen Höhenformel abnehmenden atmosphärischen Luftdruck lassen sich mit einer unverstellbaren einschraubbaren Düse, häufig in Form einer Durchgangsbohrung in einem Düsenkörper, diese Erfordernisse bisher nicht über das gesamte Höhenspektrum eines möglichen Einsatzortes eines Gasbrenners praxistauglich umsetzen. Da der schlussendliche Einsatzort nicht bekannt ist, sind entsprechende aufwendige Vorkehrungen notwendig, um die vorgenannten Erfordernisse zu erfüllen. Dabei reichen solche unterschiedlichen Einsatzorte von Meereshöhe bis zu Höhen von 2000 müM bis sogar 3000 müM. Durch den sich verändernden atmosphärischen Luftdruck bzw. einen in großer Höhe abnehmenden Luftdruck verändert sich am Gasbrenner das Mischungsverhältnis zwischen Luft und somit Luftsauerstoff einerseits und Brenngas andererseits.
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Da die Leistung am Gasbrenner über eine Einstellung an einem Gasventil gesteuert wird über den einstellbaren, freigegebenen Durchflussquerschnitt im Gasventil einerseits oder durch festes Takten gemäß einer Pulsweitenmodulation andererseits, und dies für verschiedene Leistungshöhen bzw. Leistungsstufen fest vorzugeben ist, ist beispielsweise in großer Höhe bei gleichem Gasdurchfluss der Luftsauerstoffanteil geringer und somit auch die Leistung des Gasbrenners geringer sowie der Brennvorgang schlechter als auf niedriger Höhe bzw. auf der Höhe, auf die die vorbeschriebene einschraubbare Düse ausgelegt ist.
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Somit ergeben sich in Abhängigkeit von der Höhe des Einsatzortes bei gleicher vorgegebener maximaler Leistungsstufe unterschiedliche reale Brennerleistungen. Ablauf-gesteuerte Vorgänge am Gasgerät, die definierte Leistungswerte erfordern, beispielsweise sogenanntes Komfort-Kochen bei Gaskochfeldern, ist somit nicht oder nur schlecht möglich. Insbesondere Funktionen mit geringer vorgegebener dauerhafter Leistung wie Warmhalten bzw. Simmern können nicht zufriedenstellend angeboten werden, da hier bei geringen Leistungen Leistungsschwankungen besonders stark ins Gewicht fallen.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren sowie eine eingangs genannte Steuereinrichtung zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine Unabhängigkeit des Betriebs von Gasbrennern von dem Luftdruck bzw. der Höhe am tatsächlichen Aufstellungsort erreicht werden kann mit der Möglichkeit für Ablauf-gesteuerte Vorgänge.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 5 sowie durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Manche der nachfolgend genannten Merkmale werden nur für eines der Verfahren oder nur für die Steuereinrichtung beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für die Verfahren als auch für die Steuereinrichtung gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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In einer ersten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung weist der Gasbrenner ein Gasventil zur veränderbaren bzw. einstellbaren Gasversorgung auf, was vorteilhaft stufenlos oder zumindest in vielen feinen Stufen erfolgen kann. Das Gasventil kann vorteilhaft elektrisch betreibbar bzw. ansteuerbar sein. Hier weist das Gasventil erfindungsgemäß einen einstellbaren Durchflussquerschnitt auf zur einstellbaren Leistungserzeugung am Gasbrenner entsprechend einer Leistungsvorgabe, beispielsweise direkt durch einen Benutzer oder durch ein Ablaufprogramm einer Steuereinrichtung des Gasgerätes. Der Gasbrenner weist vorteilhaft eine Düse mit einem vorbestimmten Öffnungsdurchmesser auf. Dies bedeutet also, dass der momentan am Gasbrenner austretende Gasdurchfluss bzw. die austretende Gasmenge eingestellt werden können und sich daraus die momentane Leistung des Brenners ergibt.
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Der Luftdruck der Umgebung wird gemessen und derart bei der Wahl der Einstellung am Gasventil bzw. dessen Durchflussquerschnitts berücksichtigt, dass der Gasbrenner in einer minimalen vorgegebenen dauerhaften Leistungsstufe unabhängig von dem gemessenen Luftdruck mit einer definierten Leistung betrieben wird. Diese entspricht vorteilhaft einem gerade noch stabilen Brennerbetrieb, also quasi einer minimalen möglichen Leistung. Des weiteren wird dabei vor allem in einer maximalen vorgegebenen dauerhaften Leistungsstufe eine definierte Leistung eingestellt, die beispielsweise relativ nahe an einer überhaupt zulässigen maximalen Dauerleistung des Gasbrenners liegt. Hier müssen dann noch die genannten schwierigsten Bedingungen bzgl. der Verbrenneigenschaften eingehalten werden. Diese beiden genannten Leistungsstufen sind durch die Erfassung bzw. Messung des Luftdrucks der Umgebung und deren Berücksichtigung für die Einstellung am Gasventil vorteilhaft bei jeder Höhe gleich, beispielsweise eine Leistung von 200 Watt bis 400 Watt in der minimalen dauerhaften Leistungsstufe und eine Leistung von 2000 Watt bis 3500 Watt oder sogar bis 5000 Watt bei der maximalen dauerhaften Leistungsstufe.
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In anderen Worten ausgedrückt wird durch die Erfassung bzw. Messung des Luftdrucks am Aufstellungsort eine Kompensation des Umgebungsluftdrucks durchgeführt derart, dass zum einen die minimale Leistungsstufe und die maximale Leistungsstufe am Gasbrenner immer gleich sind, unabhängig vom Aufstellungsort. Dies gilt besonders vorteilhaft auch für dazwischen liegende feste vorgegebene Leistungsstufen. Der gemessene Luftdruck am Aufstellungsort wird innerhalb der Steuereinrichtung berücksichtigt durch Anpassung des Durchflussquerschnitts des Gasventils. Vor allem aber wird jeweils bei großer bzw. maximaler Leistung unabhängig von der Aufstellhöhe eine saubere Verbrennung am Gasbrenner sichergestellt, was noch bedeutender ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem motorisch gesteuerten Gasventil, welches insbesondere Schrittmotor-gesteuert ist, aus der Einstellung für die minimale Leistung am Gasbrenner eine Motoreinstellung bzw. Schrittzahl für das Gasventil berechnet. Dies erfolgt aufgrund der Einstellung für die minimale Leistung einerseits und die maximale Leistung andererseits sowie des Motorbewegungswegs dazwischen. Bei einem Schrittmotor ist das die Anzahl der Schritte dazwischen. Ein solches Schrittmotor-gesteuertes Gasventil ist beispielsweise aus der
DE 10 2009 047 914 A1 bekannt. In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Differenz der Leistungen bzw. der Durchflussquerschnitte des Gasventils für die maximale dauerhafte Leistungsstufe auf großer Höhe einerseits und auf Meereshöhe andererseits als zusätzliche Über-Leistung bzw. Booster-Leistung für einen so genannten Booster-Betrieb des Gasbrenners benutzt werden. Dies bedeutet, dass vorteilhaft zwar die maximale dauerhafte Leistungsstufe unabhängig von dem Aufstellungsort immer eine fest vorgegeben momentane Brennerleistung bewirkt, beispielsweise die vorgenannten 2000 Watt bis 3000 Watt. Kann darüber hinaus das Gasventil jedoch noch etwas weiter geöffnet werden bis zu einem maximalen Durchflussquerschnitt, also als maximal geöffnetes Gasventil, so wird dies eben für diese sogenannte Über-Leistung bzw. Booster-Leistung genutzt. Diese Über-Leistung variiert dann zwar abhängig vom Aufstellungsort bzw. abhängig von dem Umgebungsluftdruck, was jedoch in der Steuereinrichtung bekannt ist und berücksichtigt werden kann. Des weiteren kann für einen an sich konstruktiv bekannten Gasbrenner in der Steuereinrichtung abgespeichert sein, welche maximale Über-Leistung bei vollständig geöffnetem Gasventil am Gasbrenner erzeugt werden kann, so dass selbst darauf ein ablaufgesteuerter Vorgang geregelt werden kann, beispielsweise wenn über eine bestimmte Zeit hinweg eine aufzubringende Energie am Gasbrenner erzeugt werden soll.
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Es ist möglich, dass bei einem Schrittmotor-gesteuerten Gasventil aus der vorgegebenen maximalen Nennleistung eine Schrittzahl für das Schrittmotor-gesteuerte Gasventil berechnet wird, die den vorgegebenen Öffnungsquerschnitt der Düse begrenzt. Ebenso kann daraus die Einstellung für die minimale Leistung und die Anzahl der erforderlichen Schritte für die Leistungsstufen dazwischen berechnet werden.
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Besonders vorteilhaft wird bei geringerem erfasstem bzw. gemessenem Luftdruck der Umgebung, also in größerer Höhe, der Durchflussquerschnitt des Gasventils größer eingestellt. In niedrigerer Höhe wird bei größerem gemessenem Luftdruck der Umgebung der Durchflussquerschnitt des Gasventils kleiner eingestellt, so dass hier letztlich auch für die vorbeschriebene Über-Leistung bzw. Booster-Leistung mehr Leistungsreserve zur Verfügung steht, diese Leistung also einen höheren Momentanwert erreichen kann.
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In einer zweiten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung weist der Gasbrenner zwar auch ein Gasventil zur veränderbaren Gasversorgung auf. Dieses Gasventil ist allerdings dazu ausgebildet, im Takt-Betrieb bzw. PWM-Betrieb mit einerseits ganz geschlossener Stellung und andererseits ganz geöffneter Stellung betrieben zu werden. Es kann vorgesehen sein, dass das Gasventil, beispielsweise aufgrund einfacher Bauart, nur diese beiden Stellungen einstellen kann. Der Durchflussquerschnitt ist also nicht beliebig einstellbar, sondern das Gasventil ist entweder geschlossen oder offen. Dementsprechend erfolgt quasi die zuvor für unterschiedliche Durchflussquerschnitte abgestimmte Steuerung, welche dann im zeitlichen Verlauf gleich bleiben, hier andersherum, dass nämlich durch Wechsel des Durchflussquerschnitts bzw. des Öffnungszustandes des Gasventils im zeitlichen Verlauf eine bestimmte mittlere Dauerleistung am Brenner erzeugt wird. Dies bedeutet also, dass durch unterschiedliche Betriebszeiten des Gasventils in einer seiner beiden Stellungen mittels PWM eine bestimmte mittlere Dauerleistung am Gasbrenner erzeugt wird, also durch das Verhältnis von Zeiten mit geschlossenem Gasventil, insbesondere Aus-Zeiten, zu Zeiten mit offenem Gasventil, insbesondere Ein-Zeiten. Abhängig von einem Luftdruck der Umgebung wird erfindungsgemäß die PWM angepasst zur Erzielung bestimmter vorgegebener Dauer-Leistungen am Gasbrenner.
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Dies kann derart erfolgen, dass bei hohem erfasstem bzw. gemessenem Luftdruck nahe Meereshöhe die Pulsweitenmodulation so verändert wird, dass die Aus-Zeiten im Verhältnis zu den Ein-Zeiten länger sind. Bei geringem Luftdruck, also in großer Höhe, werden die Aus-Zeiten im Verhältnis zu den Ein-Zeiten kürzer, so dass insgesamt, wie zuvor auch bereits für die erste grundsätzliche Ausgestaltung der Erfindung beschrieben worden ist, auf Dauer eine größere Gasmenge am Gasbrenner ankommt und verbrannt wird. So kann wiederum erreicht werden, dass unabhängig vom Luftdruck eine minimale dauerhafte Leistung stets einen festen Wert einnimmt ähnlich wie zuvor beschrieben, was dann genauso für eine maximale dauerhafte Leistung gilt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann wiederum eine Differenz der Leistungen bzw. der Öffnungsdauern des Gasventils für die maximale dauerhafte Leistungsstufe auf großer Höhe einerseits und auf Meereshöhe andererseits für eine zusätzliche Über-Leistung bzw. Booster-Leistung für einen Booster-Betrieb des Gasbrenners genutzt werden. Dabei kann diese Über-Leistung allgemein noch höher sein, wenn die größere maximale dauerhafte Leistungsstufe noch unterhalb der überhaupt möglichen Leistung am Brenner liegt. Eine solche Über-Leistung kann auch unter Umständen nur für kurze Zeit eingestellt werden, beispielsweise 5 min bis 10 min. Da, wie zuvor erläutert worden ist, nahe Meereshöhe die Öffnungsdauern für die Ein-Zeiten kürzer sind als auf großer Höhe, um eine gleich mittlere Dauerleistung am Gasbrenner zu erzeugen, kann hier zumindest theoretisch noch mehr Leistungsreserve für diesen Booster-Betrieb genutzt werden, indem das Gasventil ganz geöffnet wird und längere Zeit geöffnet bleibt. Ähnlich wie zuvor beschrieben kann dies in der Steuereinrichtung abgespeichert sein im Zusammenhang mit einem gemessenen Luftdruck, so dass auch dies bei ablaufgesteuerten Vorgängen entsprechend berücksichtigt werden kann.
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Bei dieser Pulsweitenmodulation wird bei geringerem Luftdruck der Umgebung die Dauer des Betriebs mit ganz geöffneter Stellung des Gasventils länger eingestellt und bei größerem Luftdruck, also nahe Meereshöhe, diese geöffnete Stellung kürzer eingestellt.
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Allgemein kann bei dem Verfahren anhand in der Steuereinrichtung abgespeicherter Kennlinien des Gasventils einerseits und eines sich aus dem gemessenen Luftdruck andererseits ergebenden Korrekturwertes die gesamte Kennlinie für den Gasbrenner bzw. für das zu seiner Ansteuerung dienende Gasventil neu berechnet werden. Dies kann von der Steuereinrichtung abgespeichert werden. So wird die Zuordnung von vordefinierten Leistungsstufen und tatsächlich vorgegebener Leistung am Gasbrenner unabhängig von der Einsatzhöhe des Gasbrenners gemacht. Dazu weist die Steuereinrichtung einen entsprechenden bekannten Speicher sowie eine Recheneinheit auf.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es einerseits möglich, dass der Luftdruck einmal erfasst bzw. gemessen wird, insbesondere beim ersten Anschluss eines Gasgerätes mit dem Gasbrenner bzw. der Steuerung an ein Stromnetz. Dann wird dieser Wert beibehalten bis nach einem Trennen vom Stromnetz, beispielsweise wegen einer Reparatur oder einem Umzug, das Gasgerät bzw. die Steuerung erneut an das Stromnetz angeschlossen werden. Dann erfolgt eine erneute Erfassung bzw. Messung des Luftdrucks und eine entsprechend neue Berechnung der Kennlinie wie zuvor beschrieben. Hier muss also nicht so häufig die Kennlinie neu berechnet werden. Allerdings sind kurzfristige Schwankungen des Luftdrucks nicht erfassbar.
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Deswegen kann es andererseits auch vorgesehen sein, dass entweder in bestimmten Zeitabständen oder bei jedem Einschalten des den Gasbrenner aufweisenden Gasgerätes oder sogar bei jedem Zünden des Gasbrenners der Luftdruck neu erfasst bzw. gemessen wird und eine Anpassung bzw. Neuberechnung der Kennlinien erfolgt. Damit ist dann sogar eine Anpassung an täglich wechselnden Luftdruck aufgrund sich ändernder Wetterbedingungen möglich. Dies kann beispielsweise auch bei mobil genutzten Gasgeräten von großem Vorteil sein, wie sie beispielsweise in Wohnmobilen oder Wohnwägen verwendet werden, da hier tatsächlich der Einsatzort und somit der Luftdruck der Umgebung häufig wechseln, und dies sogar in sehr kurzer Zeit.
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Die beschriebene Steuereinrichtung für den Gasbrenner des Gasgerätes weist eine Sensoreinrichtung zur Erfassung bzw. Messung des Luftdrucks der Umgebung auf. Dies kann in einfacher Form ein Luftdrucksensor sein. Alternativ könnte es auch eine Datenschnittstelle an ein Navigationsgerät sein, welches aus anderen Daten die tatsächliche Höhe des Aufstellungsortes bestimmen kann.
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Schließlich ist es auch möglich, dass die Erfassung des Luftdrucks nicht über einen Luftdrucksensor erfolgt, sondern über einen Einstiegspunkt in ein Servicemenü an der Steuereinrichtung von einem Benutzer eingegeben wird. So wird der Luftdruck also erfasst durch manuelle Eingabe am Gerät durch einen Benutzer.
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Ein Luftdrucksensor kann so platziert werden, dass ein möglicher Einfluss der Brennerabwärme die Messung nicht beeinflusst. Dies kann beispielsweise an einem Gehäuseboden des Gasgerätes sein. Es ist auch möglich, den Drucksensor außerhalb des Gasgerätes zu platzieren und das Signal über eine geeignete Schnittstelle einzukoppeln. So kann beispielsweise ein einziger Drucksensor für mehrere Gasgeräte eines Benutzers vorgesehen sein. Eine Einkopplung kann durch Funkverbindung, Kabelverbindung oder sogenannte Smartgrid-Technologie erfolgen.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 ein Ablaufschema für das erfindungsgemäße Verfahren in beiden grundsätzlichen Ausgestaltungen mit Berücksichtigung des gemessenen Luftdrucks,
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2 eine schematische Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Gaskochfeldes als Gasgerät und
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3 ein Diagramm des gemäß der ersten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung vom Gasventil zum Gasbrenner durchgelassenen Gasvolumens in Relation zur eingestellten Leistungsstufe für unterschiedliche Höhen.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist ein Ablaufschema mit sechs Schritten dargestellt für das erfindungsgemäße Verfahren. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der ersten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung, also zum Ansteuern eines Gasbrenners mit einem Ventil mit einem variabel einstellbaren Durchflussquerschnitt, werden die im folgenden beschriebenen Schritte S1 bis S6 durchgeführt.
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Im ersten Schritt S1 wird eine Nominalleistung bzw. eine Leistungsstufe für den Gasbrenner von einem Benutzer oder einem Ablaufprogramm eingegeben bzw. vorgegeben. Dann wird, ausgehend von dieser Nominalleistung eine Auslegung für die oben genannten schwierigsten Bedingungen, größer als die Nominalleistung, so vorgenommen, dass der Gasbrenner unter Einhaltung der hygienischen Anforderungen noch einen stabilen konstanten Betrieb ermöglicht.
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Im Schritt S2 wird dann die zuvor ermittelte nominale Leistung für diese schwierigsten Bedingungen zusammen mit einer zugehörigen Ventilkennlinie, wie sie in 3 dargestellt ist, in einer Steuereinrichtung entsprechend 2, die nachfolgend noch erläutert wird, abgespeichert.
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Im nächsten Schritt S3 wird der Luftdruck erfasst als Kenngröße am aktuellen Aufstellort des Gasgerätes. Wie zuvor erläutert, kann dies zwar auch manuell durch Eingabe eines Benutzers erfolgen, wird vorteilhaft aber von der Steuereinrichtung gemacht mittels eines Luftdrucksensors.
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Im nächsten Schritt S4 wird die zuvor bestimmte nominale Leistung für die schwierigsten Bedingungen auf die erfasste Höhe des Aufstellortes bzw. den erfassten Luftdruck korrigiert. Dabei wird der Öffnungsquerschnitt des Gasventils durch eine für das Erreichen dieser Leistung erforderliche maximale Schrittzahl bei einem Schrittmotor gesteuerten Gasventil beschränkt.
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Im nächsten Schritt S5 erfolgt eine Berechnung der Schritte für den Schrittmotor für das Erreichen der Kochstufen basierend auf dieser Nominalleistung. Mit der sich dann für diese Kochstufe ergebenden Gasmenge durch das Gasventil wird anschließend der Gasbrenner entsprechend der gewählten Kochstufe betrieben.
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Im wiederum nächsten Schritt S6 wird das Signal eines Luftdrucksensors zur Nachführung bzw. Nachkorrektur genutzt durch die Rückkopplung zum Schritt S3, die unter Umständen sogar permanent oder durch kurz Zeitabstände quasi-permanent sein kann. So kann, beispielsweise bei einem vorgenannten Wohnmobil mit relativ großer Mobilität bzw. Variabilität des Aufstellortes bzw. des Luftdrucks, stets eine Anpassung erfolgen. Alternativ können so quasi momentane Variationen im Luftdruck, selbst wenn sie nur geringfügig sind, erfasst und berücksichtigt werden.
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In der Variation gemäß der zweiten grundsätzlichen Ausgestaltung der Erfindung mit einem Gasventil, welches entweder nur ganz geschlossen oder nur ganz geöffnet sein kann und somit im Pulsweitenmodulations-Betrieb betrieben wird, läuft das Verfahren mit den Schritten S1' bis S6' grundsätzlich ähnlich ab wie für die erste grundsätzliche Ausgestaltung beschrieben. Allerdings wird im Schritt S1' nicht eine nominale Leistung für das Gasventil bestimmt, sondern eine zugehörige PWM-Rate. Die Schritte S2' und S3' entsprechen den Schritten S2 und S3.
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Der nächste Schritt S4' ist derart abgewandelt, dass die Korrektur dahingehend erfolgt, dass die vorgenannte PWM-Rate korrigiert wird aufgrund der erfassten Aufstellhöhe. Dies bedeutet also, dass die Ein-Zeiten etwas verlängert werden und die Aus-Zeiten etwas verkürzt werden bei geringerer Höhe und andersherum.
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Im nächsten Schritt S5 werden die Kombination bzw. Zusammenhänge der Leistungsstufen einerseits und der PWM-Raten andererseits erfasst. Mit der Leistungsstufe, die von einer Steuereinrichtung bzw. einem Ablaufprogramm einerseits oder einem der Benutzer andererseits vorgegeben worden ist, wird dann mit der entsprechenden PWM-Rate das Gasventil angesteuert, also geöffnet und geschlossen. Somit wird der Gasbrenner mit der entsprechenden mittleren Dauerleistung betrieben.
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Der Schritt S6' ist wieder gleich wie der Schritt S6 und das Luftdrucksignal kann zur Nachführung verwendet werden, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
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Die 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gasgerät als Gaskochfeld 11 mit in einem Ausschnitt dargestelltem Gasbrenner 13, über dem sich ein Kochgefäß 15 befindet. Für die Gasversorgung des Gasbrenners 13 ist ein Gasventil 17 vorgesehen mit einem Stell-Antrieb 18, beispielsweise in Form eines eingangs genannten Schrittmotors oder eines anderen Aktuators. Das Gasventil 17 bzw. der Stell-Antrieb 18 wird dann von einer Steuereinrichtung 20 angesteuert mit entsprechenden Befehlen. Die Steuereinrichtung 20 weist einen nicht dargestellten inneren Speicher auf, insbesondere für Kennlinien, und ist darüber hinaus mit einem an der Unterseite des Gaskochfeldes 11 angeordneten Luftdrucksensor 22 verbunden. Durch diese Position wird der Luftdrucksensor 22 von schädlichen Einflüssen durch Abwärme des Gasbrenners 13 abgeschirmt. Oben am Gaskochfeld ist schematisch ein Bedienelement 21 dargestellt, mit dem ein Benutzer entweder direkt eine Leistung bzw. Leistungsstufe für den Gasbrenner 13 eingeben kann. Alternativ kann an dem Bedienelement ein sogenanntes automatisches Kochprogramm mit einer Ablauf-Steuerung eingegeben bzw. gestartet werden, das dann automatisch bzw. von sich aus über das Gasventil verschiedene Leistungsstufen für unterschiedliche Zeiten am Gasbrenner 13 einstellt, wie dies an sich von solchen Kochprogrammen bekannt ist. Schließlich kann über ein geeignetes Bedienelement 21 ein Luftdruck direkt oder über eine Aufstellhöhe in die Steuereinrichtung 20 eingegeben werden als manuelle Erfassung des Luftdrucks.
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In 3 sind verschiedene Kennlinien für das Volumen an Gas, das an den Gasbrenner 13 gegeben wird, über verschiedenen Leistungsstufen 1 bis 7 sowie eine starke zusätzliche Booster-Leistung B dargestellt. Die Kurven sind dabei nicht maßstäblich, sondern sollen nur prinzipiell den Verlauf darstellen. Die mittige durchgezogene Kurve zeigt eine Kennlinie für einen in Europa üblichen Aufstellort mit einem Luftdruck, der einer Höhe von etwa 300 müM entspricht. Sie endet bei einem Wert für das Gasvolumen V, der bei dieser Höhe einer Leistung von 3500 Watt entspricht. Die gestrichelte Kurve darunter zeigt eine Kennlinie für einen niedriger gelegenen Aufstellort mit 150 müM. Sie erreicht eine Leistung von 3500 Watt bei einem etwas geringeren Gasvolumen V, das vom Gasventil an den Gasbrenner durchgelassen wird in der Einstellung für die starke Booster-Leistung B. Die erzeugte Brenner-Leistung ist aber aufgrund des höheren Luftdrucks dieselbe, nämlich eben die 3500 Watt.
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Die strichpunktierte Kurve darüber zeigt eine Kennlinie für einen höher gelegenen Aufstellort, beispielsweise 3000 müM. Hier wird eben ein deutlich größeres Gasvolumen V benötigt und vom Gasventil freigegeben, um in der Einstellung für die starke Booster-Leistung B die gewünschten 3500 Watt am Gasbrenner zu erzeugen.
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Die Auslegung der Düse erfolgt auf die Nennleistung bei 3000 müM, so dass also bei dem Gasvolumen V als Vmax der maximale Gasdurchfluss erreicht ist. Dabei soll die Verbrennung die geforderten hygienischen Werte erfüllen. Diese Bedingung wird dann auch in niedrigeren Höhen eingehalten. Die Differenz der Nominalleistung bis zu dieser Nennleistung bzw. Booster-Leistung unter schwierigsten Bedingungen bei großer Höhe kann als zusätzliche Booster-Leistung für geringere Aufstellhöhen genutzt werden. Es ist nämlich in dem Diagramm dargestellt durch die Verlängerung der durchgezogenen und der gestrichelte Kurve, dass für Aufstellhöhen unterhalb von 3000 müM noch etwas mehr Gasvolumen V bis zum maximalen Gasdurchfluss Vmax freigegeben werden kann an den Gasbrenner. Dies kann gemacht werden als vorbeschriebene nochmalige Erhöhung der Booster-Leistung, die nochmals einige 100 Watt an zusätzlicher Leistung bringen kann. In dieser Betriebsart darf der Brenner aber nur kurze Zeit bzw. wenige Minuten betrieben werden.
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Mit dem erfassten Luftdruck kann also entsprechend der ermittelten Höhe des Aufstellortes eine Korrektur einer grundliegenden Kennlinie erfolgen. Alternativ kann eine Schar von Kennlinien für verschiedene Höhen abgespeichert sein in der Steuereinrichtung 20. Daraus wird dann die passende ausgewählt und in eine Ablauf-Steuerung übernommen.
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Als Ergebnis erzeugt der Gasbrenner 13 bei jeder Leistungsstufe 1 bis 7, inklusive der normalen Booster-Leistung B, dieselbe Brennerleistung. Es sind nur eben abhängig vom Aufstellort unterschiedliche Gasvolumina dazu notwendig. Es kann allgemein eine zusätzliche Booster-Leistung aktiviert werden bei Aufstellhöhen unterhalb der maximalen Aufstellhöhe bzw. derjenigen, auf die die Düse am Gasbrenner ausgelegt ist. Diese zusätzliche Booster-Leistung variiert von wenigen Watt bis zu einigen 100 Watt.
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Für eine Pulsweitenmodulation kann dies auf entsprechende Art und Weise erfolgen, indem nämlich ähnlich der Kennlinien für verschiedene Leistungsstufen ein Verhältnis zwischen Ein-Zeiten und Aus-Zeiten am taktenden Gasventil entsprechend verändert wird, wobei der grundsätzliche Verlauf dieses Verhältnisses ähnlich aussieht wie die Kurven in 3. Zu höheren Leistungsstufen hin überwiegen die Ein-Zeiten, bis dann bei der Booster-Leistungsstufe B das Gasventil wiederum für längere Zeit ganz geöffnet ist.
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Die Auslegung der Düse des Gasbrenners erfolgt also vorteilhaft so, dass der Gasbrenner am Aufstellort in großer Höhe seine Nennleistung bzw. eine Booster-Leistung bringen kann und bei großer bzw. maximaler Leistung noch eine saubere Verbrennung bewirkt. Bei geringerer Höhe erfolgt die Begrenzung auf die Nominalleistung nicht mehr mittels der Düse, sondern durch das Gasventil. Die quasi verbleibende Leistung bzw. darüber hinausgehende Leistung bis zur vollen Öffnung des Querschnittes des Gasventils kann als zusätzlicher Booster genutzt werden. Beschränkt wird die Methodik durch die hygienischen Randbedingungen wie saubere Verbrennung etc.. Diese bestimmen die Auslegung für die schwierigsten Bedingungen für den Betrieb.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009047914 A1 [0011]
