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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Pumpe eines Gargeräts, deren Saugseite an einen Flüssigkeitsbehälter und deren Druckseite an eine Leitung angeschlossen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Gargerät mit einer Pumpe, deren Saugseite Flüssigkeit ansaugen und über eine Leitung abführen kann, die an die Druckseite der Pumpe angeschlossen ist.
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Es ist im Stand der Technik bekannt, dass die Stromaufnahme einer elektrisch angetriebenen Pumpe, genauer gesagt die Stromaufnahme des zum Antreiben der Pumpe verwendeten Elektromotors, ausgewertet werden kann, um die verschiedensten Informationen zu erhalten. Beispielsweise kann aus dem Betrag der Stromaufnahme geschlossen werden, ob die Pumpe normal fördert oder ob Luft angesaugt wird. Dies ermöglicht es, auf zusätzliche Sensoren zu verzichten, beispielsweise Durchflussmengenmesser.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, weitere Verwendungsmöglichkeiten für die Pumpe des Gargeräts zu schaffen, sodass sich ohne einen hohen Konstruktionsaufwand weitere Funktionalitäten ergeben.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Steuern einer Pumpe eines Gargeräts vorgesehen, deren Saugseite an einen Flüssigkeitsbehälter und deren Druckseite an eine Leitung angeschlossen ist, die zumindest abschnittsweise auf einem Niveau oberhalb der Pumpe liegt, wobei in einer ersten Phase die Pumpe mit einer Leistung betrieben wird, die so gering ist, dass die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter abgesaugt und in die Leitung gepumpt wird, jedoch die Flüssigkeit die Leitung nicht verlässt, anschließend die Pumpe abgeschaltet wird und dann in einer zweiten Phase die Flüssigkeit wieder in den Flüssigkeitsbehälter zurückfließt. Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Pumpe in einem Modus zu betreiben, bei dem lediglich ein sehr geringes Flüssigkeitsvolumen temporär „verschoben“ und nicht, wie sonst üblich, dauerhaft gefördert wird. Durch das temporäre Verlagern eines kleinen Flüssigkeitsvolumens können verschiedene Informationen gewonnen werden, für die ansonsten zusätzliche Sensoren notwendig sind, oder es können Funktionen geschaltet werden, für die sonst eigene Pumpen, Ventile oder Klappen nötig sind.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leistung während der ersten Phase so gewählt ist, dass sich ein Gleichgewicht zwischen dem Förderdruck der Pumpe und dem statischen Druck der Flüssigkeitssäule in der Leitung einstellt. Bei dieser Ausführungsform wird automatisch das maximal verlagerte Flüssigkeitsvolumen begrenzt, da beim Betrieb der Pumpe aufgrund der in der Leitung ansteigenden Flüssigkeitssäule automatisch der Punkt erreicht wird, bei dem die Pumpe nicht mehr in der Lage ist, weitere Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter anzusaugen. Somit ist es nicht erforderlich, die erste Phase hinsichtlich ihrer zeitlichen Länge zu kontrollieren; das von der Pumpe temporär verlagerbare Flüssigkeitsvolumen ist konstruktiv bestimmt durch den Förderdruck der in der ersten Phase mit geringer Leistung betriebenen Pumpe.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste Phase nach einer vorbestimmten Zeitdauer beendet wird. Diese Zeitdauer kann sich bestimmen anhand empirischer Werte, die im Hinblick auf die zu erzielende Funktion (Schalten oder Messen) gewählt sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die erste Phase in Abhängigkeit von einem externen Schaltsignal beendet wird. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn eine bestimmte Funktion geschaltet werden soll; das Schaltsignal bedeutet dann, dass wieder in einen Ausgangszustand zurückgekehrt wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Leistungsaufnahme der Pumpe während der ersten Phase erfasst und mit mindestens einem vorbestimmten Grenzwert verglichen wird. Auf diese Weise können Rückschlüsse gezogen werden.
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Beispielsweise kann in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs auf das Vorhandensein von Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter geschlossen werden. Hierbei handelt es sich um einen technisch einfachen Ja/Nein-Vergleich. Wenn mehrere verschiedene Grenzwerte verwendet werden, kann auch mit einer gewissen Näherung auf das im Flüssigkeitsbehälter vorhandene Volumen geschlossen werden, genauer gesagt auf den Füllstand im Flüssigkeitsbehälter. Das dort vorhandene Flüssigkeitsvolumen „drückt“ Flüssigkeit in die Ansaugöffnung der Pumpe, sodass sich beim Anlaufen der Pumpe bei einem hohen Flüssigkeitsstand eine niedrigere Stromaufnahme ergibt als bei einem niedrigen Flüssigkeitsstand.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Flüssigkeitsbehälter ein Siphon, und die Pumpe pumpt in der ersten Phase einen Teil der Wasservorlage des Siphons in die Leitung. Bei geeigneter Wahl des temporär von der Pumpe verlagerten Volumens kann hierdurch der Flüssigkeitsstand im Siphon so weit abgesenkt werden, dass ein Luftaustausch zwischen den beiden Seiten möglich ist. Dies kann beispielsweise dazu verwendet werden, Wrasen aus dem Garraum des Gargeräts abzuführen. Wenn der Siphon wieder verschlossen werden soll, wird die Pumpe abgeschaltet, wodurch die Flüssigkeit wieder in den Siphon zurückfließt und dort den Flüssigkeitsspiegel so weit ansteigen lässt, dass der Siphon geschlossen ist.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Flüssigkeitsbehälter der Vorratsbehälter eines Dampfgenerators ist. Anhand der Leistungsaufnahme der Pumpe kann festgestellt werden, ob der Vorratsbehälter bereits leer ist, ohne dass hierfür ein separater Füllstandssensor erforderlich ist und ohne dass Wasser verschwendet wird; falls sich noch Wasser im Vorratsbehälter befindet, wird dieses ja nur temporär verlagert und fließt anschließend wieder in den Vorratsbehälter zurück.
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist erfindungsgemäß auch ein Gargerät mit einer Pumpe vorgesehen, deren Saugseite Flüssigkeit ansaugen und über eine Leitung abführen kann, die an die Druckseite der Pumpe angeschlossen ist, wobei die Leitung zumindest abschnittsweise auf einem höheren Niveau verläuft als die Pumpe angeordnet ist. Das Gargerät kann die Pumpe insbesondere mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens betreiben. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Gargeräts besteht darin, dass dann, wenn die Pumpe abgeschaltet wird, der sich „hinter“ der Pumpe in der Leitung befindende Teil der Flüssigkeit wieder durch die Pumpe zurück auf deren Saugseite fließt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Saugseite der Pumpe nicht über einen längeren Zeitraum einer Stillstandszeit der Pumpe trockenliegt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Volumen, das in der Leitung zwischen der Pumpe und dem höchsten Punkt der Leitung gespeichert werden kann, mindestens so groß ist wie das Volumen, das auf der Saugseite der Pumpe definiert ist durch die Höhe der Oberkante der Ansaugöffnung der Pumpe. Anders ausgedrückt: das beim Abschalten der Pumpe von der Leitung durch die Pumpe auf deren Saugseite zurückfließende Flüssigkeitsvolumen gewährleistet, dass auf der Saugseite der Pumpe eine Flüssigkeitsvorlage vorhanden ist, die mindestens die Ansaugöffnung der Pumpe abdeckt. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Ansaugöffnung der Pumpe und damit auch das Innere der Pumpe vor hohen Temperaturen geschützt sind, wie sie beispielsweise auf der Ansaugseite der Pumpe dann vorliegen können, wenn diese zum Abpumpen von Flüssigkeit aus einem Garraum des Gargeräts verwendet wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
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1 in einer schematischen Schnittansicht ein Gargerät gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2 in einer schematischen Schnittansicht einen Teil eines Gargeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei sich das System in einem ersten Zustand befindet;
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3 eine Ansicht entsprechend derjenigen von 2, wobei sich das System in einem zweiten Zustand befindet; und
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4 in einer schematischen Schnittansicht ein Gargerät gemäß einer dritten Ausführungsform.
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In 1 ist schematisch ein Gargerät 10 gezeigt, das ein Gehäuse 12 aufweist, in welchem ein Garraum 14 vorgesehen ist. Dieser kann mittels einer Tür 16 verschlossen werden.
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Bei dem Gargerät handelt es sich um ein Gargerät für den professionellen Einsatz, wie es beispielsweise in Küchen von Restaurants, Kantinen und der Großgastronomie verwendet wird. Im Garraum 14 können Nahrungsmittel in einer Garraumatmosphäre gegart werden, die insbesondere durch die Parameter Temperatur, Feuchtigkeit und Umwälzgeschwindigkeit gekennzeichnet ist. Es ist auch möglich, Mikrowellenstrahlung in den Garraum einzukoppeln.
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Da sie für das Verständnis der Erfindung nicht wichtig sind, sind typische Bestandteile des Gargeräts 10 wie ein Lüfter oder eine Heizung für die Garraumatmosphäre nicht gezeigt. Lediglich angedeutet ist schematisch ein Dampfgenerator 18, in welchem Wasser 20 verdampft werden kann.
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Der Innenraum des Dampfgenerators 18 definiert einen Flüssigkeitsbehälter oder Vorratsbehälter, an den eine Pumpe 22 angeschlossen ist. Mit der Pumpe 22 kann Wasser aus dem Vorratsbehälter herausgepumpt werden.
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Bei der Pumpe 22 kann es sich grundsätzlich um jede Art von Pumpe handeln, mit der Wasser gepumpt werden kann. Vorzugsweise handelt es sich um eine elektrisch betriebene Pumpe, die also einen Elektromotor als Antrieb aufweist. Beim Elektromotor handelt es sich besonders bevorzugt um einen bürstenlosen Gleichstrommotor, auch bekannt als EC-Motor.
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Die Pumpe enthält vorzugsweise ein Flügelrad, das in grundsätzlich an sich bekannter Weise einen Flüssigkeitsstrom von der Saugseite 24 auf die Druckseite 26 der Pumpe fördern kann.
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An die Druckseite der Pumpe 26 ist eine Leitung 28 angeschlossen, die beispielsweise zu einem Geräteablauf führen kann. Wichtig ist hier lediglich, dass die Leitung 28, betrachtet in der Förderrichtung der Pumpe 22, „hinter“ der Pumpe 22 nach oben verläuft.
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Gesteuert wird die Pumpe von einer Steuerung 30, bei der es sich entweder um eine separate Pumpensteuerung oder um die Steuerelektronik des Gargeräts 10 handeln kann.
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Die Energieversorgung des Elektromotors der Pumpe 22 ist in 1 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
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Die Pumpe 22 kann grundsätzlich in einer herkömmlichen Weise betrieben werden, also beispielsweise mit voller Leistung, um den Vorratsbehälter des Dampfgenerators 18 zu entleeren.
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Besonders relevant ist hier jedoch eine andere Betriebsart, nämlich eine Betriebsart mit einer sehr geringen Leistungsaufnahme. Im Rahmen der ersten Ausführungsform wird diese Betriebsart als Mess-Betriebsmodus bezeichnet.
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Das besondere Kennzeichen des Mess-Betriebsmodus besteht darin, dass die Förderleistung der Pumpe sehr gering ist, und zwar so gering, dass sich bereits nach einem sehr kleinen Fördervolumen ein Gleichgewicht einstellt zwischen dem maximalen Förderdruck der Pumpe 22 im Mess-Betriebsmodus und dem statischen Flüssigkeitsdruck der sich in der Leitung 28 aufstauenden Flüssigkeitssäule. Die Oberfläche dieser Flüssigkeitssäule ist hier exemplarisch mit dem Bezugszeichen F bezeichnet.
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Der Mess-Betriebsmodus wird gewählt, um Aussagen über das Vorhandensein von Wasser im Vorratsbehälter des Dampfgenerators 18 treffen zu können und in grober Näherung auch über die Menge des dort vorhandenen Wassers.
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Im Mess-Betriebsmodus wird die Pumpe 22 in einer ersten Phase mit der geringen Leistung betrieben. Hierbei wird auch die Leistungsaufnahme gemessen. Nach einer gewissen Zeit wird die Pumpe 22 abgeschaltet, und die sich in der Leitung 28 befindende Flüssigkeit fließt durch die stillstehende Pumpe 22 wieder zurück in den Vorratsbehälter des Dampfgenerators 18.
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Der Mess-Betriebsmodus ist also dadurch gekennzeichnet, dass keine Flüssigkeit dauerhaft aus dem Dampfgenerator 18 herausgepumpt wird, sondern lediglich ein bestimmtes, vergleichsweise kleines Flüssigkeitsvolumen temporär aus dem Dampfgenerator 18 heraus in die Leitung 28 verlagert wird, nämlich für die erste Phase, in der die Pumpe 22 betrieben wird, und anschließend wieder zurück in den Dampfgenerator 18 fließt, nämlich nach dem Abschalten der Pumpe 22.
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Aus der Leistungsaufnahme der Pumpe in der ersten Phase kann daraus geschlossen werden, wie viel Wasser sich im Vorratsbehälter des Dampfgenerators 18 befindet.
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Wenn die Pumpe 22 trockenläuft, also im Dampfgenerator 18 kein Wasser vorhanden ist, das von der Pumpe angesaugt werden kann, ergibt sich eine sehr geringe Leistungsaufnahme. Diese liegt unterhalb eines vorbestimmten, in der Steuerung 30 hinterlegten Grenzwertes, sodass die Steuerung erkennt, dass der Dampfgenerator leer ist.
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Wenn sich im Dampfgenerator etwas Wasser befindet, saugt die Pumpe normal an, und die Höhe der Flüssigkeitssäule in der Leitung 28 steigt sehr schnell über das Niveau des Wassers im Vorratsbehälter des Dampfgenerators 18. Hieraus ergibt sich ein charakteristischer Verlauf der Leistungsaufnahme, auf den näherungsweise auf das vorhandene Wasserniveau im Vorratsbehälter des Dampfgenerators 18 geschlossen werden kann.
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Wenn der Dampfgenerator dagegen vollständig mit Wasser gefüllt ist, liegt an der Saugseite 24 der Pumpe ein vergleichsweise hoher statischer Druck an, und es dauert in der ersten Phase vergleichsweise lange, bis die Flüssigkeitssäule in der Leitung 28 höher steht als das Wasser im Vorratsbehälter des Dampfgenerators. Auch hieraus ergibt sich ein charakteristischer Verlauf der Leistungsaufnahme, wobei insgesamt die Leistungsaufnahme unterhalb des vorher diskutierten Falls eines geringen Wasserstandes im Vorratsbehälter des Dampfgenerators ergibt.
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In 2 ist schematisch der untere Abschnitt eines Garraums 14 eines Gargerätes 10 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.
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Bei der zweiten Ausführungsform ist die Pumpe 22 einem Siphon 32 zugeordnet, der unterhalb eines Ablaufs 34 des Garraums 14 angeordnet ist. Der Siphon stellt einen Flüssigkeitsbehälter dar, in den von oben her eine Trennwand 36 hineinragt.
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Wenn der Siphon so weit mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, dass deren Niveau oberhalb des unteren Randes der Trennwand 36 liegt (siehe den in 2 gezeigten Zustand), ist der Ablauf 34 des Garraums von einer Entlüftung 38 und einem Geräteablauf 40 getrennt, die vom Garraum aus gesehen „hinter“ der Trennwand 36 liegen.
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Es ist im Stand der Technik bekannt, dass die Flüssigkeit im Siphon 32 abgepumpt werden kann, wenn der Garraum 14 mit der Entlüftung 38 verbunden werden soll, beispielsweise um Wrasen aus dem Garraum 14 abzuführen. Wenn anschließend der Ablauf 34 aus dem Garraum wieder verschlossen werden soll, muss der Siphon 32 erneut mit Wasser befüllt werden.
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Wenn die Pumpe 22 hier mit einer sehr geringen Förderleistung betrieben wird, kann ein Schalt-Betriebsmodus verwirklicht werden. Er beruht letztlich auf demselben Prinzip wie bei der ersten Ausführungsform, nämlich dem temporären Verlagern eines bestimmten Flüssigkeitsvolumens aus einem Flüssigkeitsbehälter in die Leitung 28 und dem anschließenden Zurückfließen des Flüssigkeitsvolumens durch die Pumpe 22 hindurch zurück in den Flüssigkeitsbehälter.
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Im Schalt-Betriebsmodus wird die Pumpe 22 von der hier nicht dargestellten Steuerung in der ersten Phase mit geringer Leistung betrieben, sodass die Pumpe die Flüssigkeit aus dem Siphon 32 ansaugt und in die Leitung 28 pumpt (siehe in 3 die angedeutete Oberfläche F der Flüssigkeitssäule in der Leitung 28). Hierdurch sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Siphon 32 bis auf ein Niveau unterhalb der Unterkante der Trennwand 36 ab (siehe 3), sodass der Garraum durch den Ablauf 34 und den Siphon 32 hindurch mit der Entlüftung 38 verbunden ist.
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Wenn der Ablauf 34 wieder verschlossen werden soll, wird die Pumpe 22 abgeschaltet, und die Flüssigkeit fließt unter der Wirkung der Schwerkraft wieder durch die Pumpe in den Siphon 32 zurück. Das System befindet sich dann wieder in dem in 2 gezeigten Zustand.
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Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass das Wasser aus dem Siphon 32 nicht vollständig abgepumpt und anschließend wieder nachgefüllt werden muss, sondern nur temporär aus dem Siphon 32 entnommen und in der Leitung 28 „zwischengespeichert“ wird. Dort kann sie letztlich für eine beliebig lange Zeit gespeichert werden, die durch die Dauer der ersten Phase bestimmt ist (unter der Annahme, dass die Leitung 28 konstruktiv so ausgeführt ist, dass die benötigte Flüssigkeitsmenge dort zwischengespeichert werden kann und der Förderdruck der Pumpe 22 in der ersten Phase so gering ist, dass sich das zur ersten Ausführungsform angesprochene Gleichgewicht zwischen dem statischen Druck in der Leitung 28 und dem Förderdruck der Pumpe 22 einstellt).
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Wenn bei der zweiten Ausführungsform die Pumpe mit einer höheren Leistung betrieben wird, also im „Normalbetrieb“, kann Flüssigkeit aus dem Siphon 32 durch die Leitung 28 hin zum Geräteablauf 40 gepumpt werden.
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In 4 ist eine dritte Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen.
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Die Pumpe 22 dient bei der dritten Ausführungsform dazu, Flüssigkeit aus dem Garraum 14 hin zum Geräteablauf 40 zu pumpen.
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Wesentliches Merkmal der dritten Ausführungsform ist, dass die Leitung 28 „hinter“ der Pumpe bis auf ein Niveau geführt wird, das oberhalb der Pumpe 22 liegt.
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Wenn Flüssigkeit aus dem Garraum abgepumpt werden soll, beispielsweise nach Abschluss eines Reinigungszyklus, wird die Pumpe 22 mit ihrer normalen Förderleistung betrieben. Die Flüssigkeit wird dadurch durch die Leitung 28 in den Geräteablauf 40 gepumpt.
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Wenn die Pumpe abgestellt wird, fließt die sich in der Leitung 28 bis zum höchsten Punkt befindende Flüssigkeit (hier wieder symbolisiert durch den Pfeil F, der die Oberfläche der sich dort befindenden Flüssigkeitssäule bezeichnet) durch die Pumpe 22 zurück auf deren Saugseite. Es ist dabei selbstverständlich durch die geeignete Konstruktion der Leitung 28 sicherzustellen, dass sich kein Saughebereffekt einstellt, durch den die Leitung 28 entleert wird.
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Die aus der Leitung 28 zurück auf die Saugseite der Pumpe 22 fließende Flüssigkeitsmenge gewährleistet, dass auf der Saugseite der Pumpe 22 eine ausreichende Flüssigkeitsvorlage vorhanden ist, deren Oberfläche sich mindestens auf dem Niveau der Oberkante der Ansaugöffnung der Pumpe 22 befindet. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Pumpe 22 durch die Flüssigkeitsvorlage vom Garraum 14 getrennt ist. Somit ist die Pumpe vor hohen Temperaturen geschützt, wie sie im Garraum auftreten können.
