DE102014110965A1

DE102014110965A1 - Dampfgenerator insbesondere für ein Gargerät, Gargerät und Verfahren zum Betreiben eines Dampfgenerators

Info

Publication number: DE102014110965A1
Application number: DE102014110965.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Möller; Florian Altendorfner; Manfred Bucher; Manfred Lichtenstern
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2034-08-02
Also published as: DE102014110965B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Dampfgenerator (20) für ein Gargerät (10), mit einem Wasserkessel (24), mindestens einer Heizvorrichtung (26; 50) und einem Dampfauslass (22), dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzdüse (44) vorgesehen ist, mit der Wasser auf eine Heizvorrichtung (26; 50) gesprüht werden kann. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gargerät (10) mit einem solchen Dampfgenerator (20) und ein Verfahren zum Betreiben eines Dampfgenerators (20), bei dem auf ein Dampf-Anforderungssignal hin auf einen Abschnitt eines Heizelements (26; 50), der sich auf einer hohen Temperatur befindet, Wasser aufgebracht wird, so dass ein Dampfstoß entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dampfgenerator für ein Gargerät, mit einem Wasserkessel, mindestens einer Heizvorrichtung und einem Dampfauslass. Die Erfindung betrifft ferner ein Gargerät mit einem solchen Dampfgenerator sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Dampfgenerators.
Gargeräte, bei denen die zu garenden Lebensmittel unter anderem auch mit Dampf gegart werden können, enthalten einen Dampfgenerator, um die gewünschte Dampfmenge bereitzustellen. Vereinfacht ausgedrückt kann der Dampfgenerator als Kessel betrachtet werden, in welchem die Heizvorrichtung angeordnet ist, mit der ein sich im Dampfgenerator befindender Wasservorrat zum Sieden gebracht wird. Die Heizvorrichtung kann mit Strom oder Gas betrieben werden.
Bei manchen Garprozessen ist es wünschenswert, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt eine nicht allzu große Menge an Wasserdampf in den Garraum eingebracht wird (nachfolgend als „Dampfstoß“ bezeichnet). Grundsätzlich wäre es möglich, die gewünschte Menge an Dampf mittels des Dampfgenerators bereitzustellen. Dies würde jedoch dazu führen, dass eine vergleichsweise große Menge an Wasser zum Sieden gebracht werden muss, damit überhaupt Dampf zur Verfügung steht. Dies ist hinsichtlich des Energieverbrauchs nicht zufriedenstellend. Ferner steht der gewünschte Dampfstoß erst mit einiger Verzögerung zur Verfügung, da zum Aufheizen des Wassers im Dampfgenerator eine gewisse Zeit vergeht.
Um diese Probleme zu umgehen, ist es bekannt, Wasser direkt in den Garraum einzuspritzen, sodass es dort an heißen Bauteilen, beispielsweise den Wänden des Garraums, verdampft. Der Nachteil hierbei besteht darin, dass der Garraum beim Verdampfen des Wassers abgekühlt wird. Alternativ ist auch bekannt, Wasser auf heiße Bauteile einer Heizung zu sprühen, welche die Heißluft für den Garraum bereitstellt. Dies führt jedoch zu lokalen thermischen und mechanischen Belastungen der Bauteile, die beim Aufsprühen des Wassers schnell abgekühlt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, möglichst verzögerungsfrei einen Dampfstoß bereitzustellen, für den nicht viel Energie aufgewendet werden muss.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Dampfgenerator der eingangs genannten Art eine Einspritzdüse vorgesehen, mit der Wasser auf eine Heizvorrichtung gesprüht werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß auch ein Verfahren zum Betreiben eines Dampfgenerators vorgesehen, bei dem auf ein Dampf-Anforderungssignal hin auf einen Abschnitt eines Heizelements, der sich auf einer hohen Temperatur befindet, Wasser aufgebracht wird, so dass ein Dampfstoß entsteht. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den Dampfstoß dort zu erzeugen, wo grundsätzlich der beim Betrieb des Gargeräts benötigte Dampf erzeugt wird, nämlich im Dampfgenerator. Hierdurch wird verhindert, dass entweder der Garraum abgekühlt wird, wenn dort Wasser eingesprüht wird, oder dass andere Bauteile, die nicht im Hinblick auf eine Dampferzeugung ausgelegt wurden, durch das Aufsprühen von Wasser thermisch und mechanisch hoch belastet werden.
Das Grundprinzip bei der Erzeugung des Dampfstoßes besteht darin, dass „plötzlich“ Wasser auf eine heiße Fläche aufgebracht wird, so dass es dort spontan verdampft. Die dabei erzeugte Menge an Dampf hängt zum einen von der Wärmekapazität der Heizvorrichtung in dem Bereich ab, auf den Wasser aufgebracht wird, und natürlich von der Menge des zugeführten Wassers.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizvorrichtung ein zusätzliches Heizelement, das oberhalb des maximalen Wasserstandes im Wasserkessel angeordnet ist. Dieses kann auf ein Dampf-Anforderungssignal hin vorgeheizt werden. Da ein solches Heizelement vergleichsweise klein ausgeführt sein kann, ist die nötige Vorheizzeit sehr gering, so dass sich nur eine sehr geringen Verzögerung ergibt, bevor mittels der Einspritzdüse Wasser auf das Heizelement gesprüht wird und der gewünschte Dampfstoß entsteht. Der Dampf kann durch die herkömmliche Strömungsverbindung vom Dampfgenerator zum Garraum in diesen eingebracht werden.
Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist bei einem Gargerät der eingangs genannten Art auch vorgesehen, dass das zusätzliche Heizelement zwischen einer Heizposition, in der es sich oberhalb eines Wasservorrats im Wasserkessel befindet, und eine Dampfstoßposition verstellbar ist, in der es in den Wasservorrat eingetaucht ist. Ähnlich wie bei einen Heizelement, das vorgeheizt und dann mit Wasser besprüht wird, kann ein Dampfstoß auch dadurch erzeugt werden, dass das heiße Heizelement in Wasser eingetaucht wird. Aufgrund der Wärmekapazität des Heizelements wird beim Eintauchen spontan Wasser verdampft, wenn es mit dem Heizelement in Berührung kommt.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann ist vorgesehen, dass die Heizvorrichtung sich bis oberhalb des maximalen Wasserstandes im Wasserkessel erstreckt. Dadurch verbleibt an der Heizvorrichtung ein Bereich, der vom Wasser im Wasserkessel nicht gekühlt wird und daher beim Betrieb des Heizvorrichtung eine vergleichsweise hohe Temperatur hat. Wird dann mittels der Einspritzdüse Wasser auf diesen Bereich der Heizvorrichtung gesprüht, wird der gewünschte Dampfstoß erzeugt.
Die Heizvorrichtung kann der Wärmetauscher eines Gasbrenners oder auch eine elektrisch betriebene Widerstandsheizung sein. Im Falle eines Gasbrenners kann der Wärmetauscher sich einfach bis in den Dampfraum oberhalb des maximalen Füllstandes im Wasserkessel erstrecken, sodass dieser Bereich von den Verbrennungsgasen automatisch mitgeheizt wird und zum Verdampfen von Wasser bereitsteht, das mittels der Einspritzdüse aufgesprüht wird.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf das Dampf-Anforderungssignal hin Wasser mittels einer Pumpe in den Wasserkessel eingebracht wird, sodass sich der Wasserstand im Wasserkessel schnell erhöht. Bei dieser Ausführungsform ist keine Einspritzdüse nötig. Stattdessen werden beim schnellen Erhöhen des Wasserstandes Bereiche der Heizvorrichtung, die vorher oberhalb des Wasserstandes lagen und daher eine sehr hohe Temperatur aufweisen, plötzlich mit Wasser benetzt, sodass der gewünschte Dampfstoß entsteht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
1 schematisch ein erfindungsgemäßes Gargerät;
2 schematisch einen Dampfgenerator gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 schematisch einen Dampfgenerator gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
4 schematisch einen Dampfgenerator gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
In 1 ist ein Gargerät 10 gezeigt, das einen Garraum 12 aufweist, in welchem Lebensmittel gegart werden können. Beim Gargerät 10 handelt es sich um ein Profi-Gerät, wie es in Restaurants, Kantinen und der Großgastronomie eingesetzt wird. Es ist in der Lage, die Lebensmittel im Garraum 12 unter der Einwirkung von Heißluft und/oder Dampf zu garen. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Mikrowellengenerator vorgesehen ist. Dabei können unterschiedliche Garprogramme ausgeführt werden, mit denen die Lebensmittel entweder nach den Vorgaben eines Bedieners, halbautomatisch oder auch vollautomatisch gegart werden.
Abweichend vom gezeigten Typ des Gargeräts 10, bei dem es sich um einen Kombidämpfer handelt, dessen Garraum 12 von einer Tür 14 verschlossen werden kann, kann das Gargerät auch mit wannen- oder tiegelartigen Garbehältern ausgeführt sein, in denen Lebensmittel gegart werden können.
Das Gargerät wird nachfolgend auch nur soweit beschrieben, als es zum Verständnis der Erfindung notwendig ist.
Das Gargerät 10 weist einen Dampfgenerator 20 auf, der dazu dient, Dampf zu erzeugen, der über eine Leitung 22 in den Garraum 12 eingebracht werden kann.
Als wesentliche Bauteile weist der Dampfgenerator 20 einen Wasserkessel 24, eine Heizvorrichtung 26, einen Füllstandssensor 28 und eine Nachfüllvorrichtung 30 auf.
Der Wasserkessel 24 ist eine Art Vorratsbehälter, in den Wasser eingebracht werden kann, welches verdampft werden soll. Er besteht insbesondere aus Metall.
Die Heizvorrichtung 26 besteht bei der ersten Ausführungsform aus mehreren einzelnen Heizelementen 27, die getrennt und unabhängig voneinander angesteuert werden können. Dies ist hier symbolisiert durch Verbindungsleitungen zu einer Steuerung 32.
Bei den Heizelementen 27 handelt es sich insbesondere um elektrische Heizelemente, beispielsweise Widerstandsheizelemente.
Die einzelnen Heizelemente 27 sind hier in unterschiedlichem Abstand vom Boden des Wasserkessels 24 angeordnet (siehe auch 2). Im Ausführungsbeispiel von 2 sind konkret drei Heizelemente 27 vorgesehen, nämlich ein unteres, ein mittleres und ein oberes.
Obwohl die Heizelemente 27 in 2, in vertikaler Richtung betrachtet, im Abstand voneinander angeordnet sind, ist es grundsätzlich auch möglich, dass Heizelemente verwendet werden, die einander in vertikaler Richtung überlappen.
Der Füllstandssensor 28 liefert der Steuerung 32 ein Signal über den Wasserstand im Wasserbehälter 24.
Die Nachfüllvorrichtung 30 besteht im Wesentlichen aus einem elektrisch gesteuerten Absperrventil 34, das von der Steuerung 32 gesteuert wird. Über das Absperrventil 34 kann Frischwasser von einem externen Wasseranschluss nachgefüllt werden.
Die Steuerung 32 kann über die Steuerung des Dampfgenerators 20 hinaus auch das Gargerät 10 insgesamt steuern, also die Garraumatmosphäre im Garraum 12 hinsichtlich Temperatur, Feuchte, Umwälzgeschwindigkeit, etc. so beeinflussen, dass die dort eingebrachten Lebensmittel in der gewünschten Weise gegart werden. Entsprechende Vorgaben über die auszuführenden Garprogramme können über eine Bedienschnittstelle 36 gemacht werden, beispielsweise einen berührungsempfindlichen Bildschirm.
Wenn in einem Prozessschritt eines gerade ablaufenden Garprogramms ein Dampfstoß gewünscht wird, kann dieser mit dem in 2 gezeigten Dampfgenerator 20 mit geringem Aufwand dadurch erzeugt werden, dass die Steuerung 32 zunächst das oberste der drei Heizelemente 27 mit maximaler Leistung betreibt, sodass sich dieses stark aufheizt. Da das oberste Heizelement 27 nicht im Wasser eingetaucht ist, ist nur eine kurze Aufheizzeit nötig. Anschließend wird durch Öffnen des Absperrventils und/oder Betreiben einer Versorgungspumpe der Wasserstand im Wasserkessel 24 erhöht, sodass sich auch das oberste Heizelement 27 in Wasser eingetaucht befindet. Da sich das oberste Heizelement 27, bevor es vom Wasser „überflutet“ wird, auf einer sehr hohen Temperatur befindet, verdampft während des Anstiegs des Wasserstandes spontan ein Teil des Wassers auf der Oberfläche des Heizelementes, sodass der gewünschte Dampfstoß erzeugt wird.
Gemäß einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann derselbe Effekt dadurch erzeugt werden, dass ein beweglich angebrachtes Heizelement verwendet wird. Dieses wird, nachdem es in einer Heizposition oberhalb des Wasserspiegels vorgeheizt wurde, in eine Dampfstoßposition verstellt, in der es ins Wasser eingetaucht ist. Dies kann mit geringem Aufwand dadurch erfolgen, dass das Heizelement nach unten verschwenkt oder abgesenkt wird. Auch hier verdampft spontan ein gewisses Wasservolumen auf der heißen Oberfläche des Heizelements.
In 3 ist schematisch ein Dampfgenerator gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die Heizvorrichtung 26 gasbetrieben, sodass sie einen Brenner 40 und einen Wärmetauscher 42 aufweist. Der Wärmetauscher erstreckt sich hier in vertikaler Richtung innerhalb des Wasserkessels 24, so dass es einen unteren Bereich gibt, in dem sich der Wärmetauscher innerhalb des Wasservolumens befindet, und einen oberen Bereich, der sich oberhalb des aktuellen Wasserstandes befindet.
Im Bereich oberhalb des maximalen Füllstandes F im Wasserkessel 24 ist eine Einspritzdüse 44 angeordnet, mit der Wasser auf einen Bereich des Wärmetauschers 42 gesprüht werden kann, der sich oberhalb des maximalen Füllstandes F befindet. Da dieser Bereich, wenn die Heizvorrichtung 26 betrieben wird, nicht vom Wasser „gekühlt“ wird, heizt er sich auf sehr hohe Temperaturen auf. Sobald über die Einspritzdüse 44 Wasser aufgesprüht wird, entsteht der gewünschte Dampfstoß.
In 4 ist eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dampfgenerators gezeigt. Der wesentliche Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Heizvorrichtung zum Erzeugen eines Dampfstoßes hier als separates Heizelement 50 ausgeführt ist, welches oberhalb des maximalen Füllstandes F angeordnet ist und daher im Normalbetrieb nicht zum Erzeugen von Dampf verwendet wird. Die Heizvorrichtung 26, mit der das Wasser im Wasserkessel 24 zum Sieden gebracht wird, ist hier als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt.
Wenn die Steuerung 32 des Gargeräts erkennt, dass ein Dampfstoß gewünscht ist, wird zunächst das Heizelement 50 mit Energie versorgt, sodass es sich stark aufheizt. Dann wird auf ein Dampf-Anforderungssignal hin über die Einspritzdüse 44 Wasser auf das Heizelement 50 gesprüht, sodass es dort verdampft und der gewünschte Dampfstoß erzeugt wird.

Claims

Dampfgenerator (20) für ein Gargerät (10), mit einem Wasserkessel (24), mindestens einer Heizvorrichtung (26; 50) und einem Dampfauslass (22), dadurch gekennzeichnet, dass eine Einspritzdüse (44) vorgesehen ist, mit der Wasser auf eine Heizvorrichtung (26; 50) gesprüht werden kann.
Dampfgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung ein zusätzliches Heizelement (50) ist, das oberhalb des maximalen Wasserstandes im Wasserkessel (24) angeordnet ist.
Dampfgenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Heizelement (50) zwischen einer Heizposition, in der es sich oberhalb eines Wasservorrats im Wasserkessel (24) befindet, und eine Dampfstoßposition verstellbar ist, in der es in den Wasservorrat eingetaucht ist.
Dampfgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (26) sich bis oberhalb des maximalen Wasserstandes im Wasserkessel erstreckt.
Dampfgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (26) ein Wärmetauscher (42) eines Gasbrenners ist.
Dampfgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (26) eine elektrisch betriebene Widerstandsheizung ist.
Gargerät (10) mit einem Dampfgenerator (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben eines Dampfgenerators (20) insbesondere eines Gargeräts (10), bei dem auf ein Dampf-Anforderungssignal hin auf einen Abschnitt eines Heizelements (26; 50), der sich auf einer hohen Temperatur befindet, Wasser aufgebracht wird, so dass ein Dampfstoß entsteht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Dampf-Anforderungssignal hin zunächst ein Heizelement (27; 50) vorgeheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Dampf-Anforderungssignal hin Wasser in den Wasserkessel (24) eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Dampf-Anforderungssignal hin das Heizelement (50) in den Wasservorrat im Wasserkessel (24) eingetaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Dampf-Anforderungssignal hin Wasser mittels einer Einspritzdüse (44) auf das Heizelement (26; 50) aufgesprüht wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Dampf-Anforderungssignal hin Wasser mittels einer Pumpe in den Wasserkessel (24) eingebracht wird, so dass sich der Wasserstand im Wasserkessel (24) schnell erhöht.