DE102019134702A1

DE102019134702A1 - Gasbrennersystem, Gargerät und Verfahren zum Betreiben eines Gasbrennersystems

Info

Publication number: DE102019134702A1
Application number: DE102019134702.5A
Authority: DE
Inventors: Gazmend Osmani
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2021-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gasbrennersystem mit einer Steuerung (50), einem Brenner (20), einer Luftzufuhr (A) mit einem Gebläse (32), einem Gaszufuhrventil (34), einer Zündeinrichtung (40), einer Abgassensorbaugruppe (46, 48) und einer Drucksensorbaugruppe (36, 38), wobei die Abgassensorbaugruppe (46, 48) und die Drucksensorbaugruppe (36, 38) mit der Steuerung (50) verbunden sind, so dass sie Abgassignale und Drucksignale ausgeben, und wobei das Gebläse (32), das Gaszufuhrventil (34) und die Zündeinrichtung (40) mit der Steuerung (50) verbunden sind, so dass sie als Reaktion auf die Signale mindestens einer der Sensorbaugruppen betrieben werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Gargerät mit einem wie oben definierten Gasbrennersystem sowie ein System zum Betreiben eines wie oben definierten Gasbrennersystems, wobei die Abgassensorbaugruppe (46, 48) zur Steuerung der Gasverbrennung nach dem Zünden des Brenners (20) verwendet wird und die Drucksensorbaugruppe (36, 38) zur Überwachung einer Druckabweichung verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasbrennersystem, das insbesondere in einem Gargerät verwendet werden kann, ein Gargerät, bei dem ein derartiges Gasbrennersystem verwendet wird, und ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Gasbrennersystems.
Brennbares Gas wird häufig als eine der primären Energiequellen für Gargeräte verwendet. Die mit der Verbrennung erzeugte Wärme kann dazu verwendet werden, Oberflächen des Gargeräts direkt zu erwärmen. Häufiger wird die Wärme in einem Wärmetauscher dazu verwendet, ein Übertragungsmedium, insbesondere Luft zu erwärmen, die dann in einen Garraum des Gargeräts eingeleitet wird.
Gasbrennersysteme umfassen als Schlüsselelemente einen Brenner, eine Luftzufuhr, ein Gaszufuhrventil und eine Zündeinrichtung. Darüber hinaus sind Sensoren zur Steuerung des ordnungsgemäßen Ablaufs des Verbrennungsprozesses vorgesehen. Alle derzeit bekannten Systeme haben jedoch Mängel.
Ein Problem besteht darin, dass eine zuverlässige, stabile Verbrennung nicht auf einem großen Gaszufuhrdruckbereich aufrechterhalten werden kann. Ein weiteres Problem ist die Qualität von Butan- und Propangas und von Biomethangas, was die Qualität der Verbrennung beeinträchtigt. Ein weiteres Problem liegt darin, dass eine zuverlässige, stabile Verbrennung nicht auf einem weiten Bereich der Betriebsgeschwindigkeiten des Gebläses aufrechterhalten werden kann. Schließlich besteht ein Problem darin, dass sich Fett, Feuchtigkeit usw., die in einer Küchenumgebung, in der das Gargerät verwendet wird, häufig zu finden sind, auf einige Sensoren auswirken. Das über das Gebläse in das Gasbrennersystem eingeleitete Fett kann insbesondere zu Fehlsignalen führen, die von einem Sensor (z.B. von einem Durchflussmesser) bereitgestellt werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Gasbrennersystems, das eine zuverlässige, stabile Verbrennung auf einem weiten Betriebsparameterbereich und eine lange Lebensdauer bietet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein Gasbrennersystem mit einer Steuerung, einem Brenner, einer Luftzufuhr mit einem Gebläse, einem Gaszufuhrventil, einer Zündeinrichtung, einer Abgassensorbaugruppe und einer Drucksensorbaugruppe vor, wobei die Abgassensorbaugruppe und die Drucksensorbaugruppe mit der Steuerung verbunden sind, so dass sie Abgassignale und Drucksignale ausgeben, und wobei das Gebläse, das Gaszufuhrventil und die Zündeinrichtung mit der Steuerung verbunden sind, so dass sie als Reaktion auf die Signale mindestens einer der Sensorbaugruppen betrieben werden. Die Erfindung sieht auch ein Gargerät mit einem derartigen Gasbrennersystem vor. Die Erfindung sieht ferner ein System zum Betreiben eines derartigen Gasbrennersystems vor, wobei die Abgassensorbaugruppe zur Steuerung der Gasverbrennung nach der Zündung des Brenners verwendet wird und die Drucksensorbaugruppe zur Überwachung einer Druckabweichung verwendet wird.
Die Erfindung beruht auf dem Konzept, sowohl die Signale der Abgassensorbaugruppe als auch die der Drucksensorbaugruppe für die Steuerung des Gebläses, des Gaszufuhrventils und der Zündeinrichtung zu verwenden. Dadurch kann eine stabile und zuverlässige Verbrennung des Gases auf einem weiten Betriebsparameterbereich erreicht werden. Darüber hinaus ist am Lufteingang kein Durchflusssensor erforderlich, so dass die Genauigkeit der Messungen nicht von Fett beeinträchtigt werden kann.
Die Abgassensorbaugruppe umfasst vorzugsweise zwei Sensoren, nämlich einen Temperatursensor und einen Sauerstoffsensor oder einen Lambda-Sensor. Der Temperatursensor kann zur Messung der Abgastemperatur verwendet werden, so dass ein Wärmetauscher unabhängig von der speziellen Geschwindigkeit des Gebläses vor hohen Temperaturen geschützt wird. Bei dem Sauerstoffsensor bzw. dem Lambda-Sensor kann es sich um diejenigen handeln, die in der Automobilindustrie für einen Gasmotor verwendet werden, da sie sehr zuverlässig sind.
Die Drucksensorbaugruppe umfasst vorzugsweise zwei Sensoren, nämlich einen Gaszufuhrdrucksensor und einen Luftzufuhrdrucksensor. Die Signale dieser Sensoren sind bei der Aufrechterhaltung einer stabilen, zuverlässigen Verbrennung sehr nützlich.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind sowohl eine Stromleitung als auch eine Masseleitung der Zündeinrichtung mit der Steuerung verbunden. Dadurch kann die Zündeinrichtung insbesondere bei einer Ausführung, in der ein Spannungssensor mit der Masseleitung verbunden ist, präziser von der Steuerung überwacht werden.
Die Steuerung kann eine Busverbindung aufweisen, so dass der Steuerung weitere Betriebsparameter zur Verfügung gestellt werden, die über ein Bussystem übermittelt werden.
Die Erfindung wird nun anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Darin zeigen:

- 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Gargerät;
- 2 schematisch das Gasbrennersystem, das bei dem Gargerät von 1 verwendet wird;
- 3 schematisch die Zündeinrichtung, die im Gasbrennersystem von 2 verwendet wird; und
- 4 schematisch verschiedene Parameter des Gasbrennersystems von 2 im Betrieb.

In 1 ist ein Gasgerät 10 schematisch gezeigt. Es umfasst ein Gehäuse 12, einen Garraum 14 und eine Tür 16, die den Zugang zum Garraum 14 ermöglicht. Nahrungsmittel können im Garraum 14 mit heißer Luft, Dampf oder einem Gemisch aus heißer Luft und Dampf gegart werden. Darüber hinaus können zur Unterstützung des Garprozesses Mikrowellen eingeleitet werden.
Zur Bereitstellung von heißer Luft ist ein schematisch gezeigter Gasbrenner 20 vorgesehen, der die im Garraum vorhandene Luft erwärmt. Dazu ist ein schematisch gezeigter Wärmetauscher 22 vorgesehen. Die erwärmte Luft kann mit einem Gebläse 24 innerhalb des Garraums 14 verteilt werden.
Der Gasbrenner 20 wird über eine schematisch gezeigte Luftzufuhr 26, die von einer Gaszufuhr G brennbares Gas und über eine schematisch gezeigte Luftzufuhr A Luft erhält, mit brennbarem Gas versorgt.
Ein schematisch gezeigter Abgaskanal 28 ist dazu vorgesehen, Abgase von dem Brenner 20 zur Außenumgebung des Gargeräts zu leiten.
Anhand von 2, in der das gesamte Gasbrennersystem gezeigt ist, wird nun der Brenner 20 ausführlicher erläutert.
Der Brenner 20 umfasst eine Brennkammer 30, mit der der Abgaskanal 28 verbunden ist. Das brennbare Gas wird über ein Gebläse 32, zu dem die Luft A geleitet wird, in die Brennkammer 30 geleitet.
Das brennbare Gas G wird zum Gebläse 32 geleitet und über ein Gaszufuhrventil 34 aufgenommen.
Der Gaszufuhr ist ein Gaszufuhrdrucksensor 36 zugeordnet. Es handelt sich um einen Niederdruckgeber, der einen Druck in einem Bereich von 0 bis 150 mbar erfassen kann.
Dem Gebläse 32 ist ein Luftzufuhrdrucksensor 38 zugeordnet, der den statischen und dynamischen Druck des Luft-Gas-Gemischs misst, der von dem Gebläse 32 der Brennkammer 30 zugeführt wird. Bei dem Sensor 38 handelt es sich um einen Niederdruckgeber, der in einem Bereich von -20 bis +20 mbar misst.
Der Gaszufuhrsensor 36 und der Luftzufuhrdrucksensor 38 bilden zusammen eine Drucksensorbaugruppe.
Der Brennkammer 30 ist eine Zündeinrichtung 40 zugeordnet (s. auch 3), die zum Zünden eines brennbaren Luft-Gas-Gemischs vorgesehen ist, das der Brennkammer 30 zugeführt wird.
Die Zündeinrichtung 40 weist Hochspannungstransformatoren 42 zwischen einer Zündelektrode und einer Masseelektrode auf. In einer Masseleitung der Zündeinrichtung 40 ist ein Spannungssensor 44 vorgesehen.
Im Abgaskanal 28 ist eine Abgassensorbaugruppe angeordnet. Sie umfasst einen Sauerstoffsensor oder einen Lambda-Sensor 46 und einen Hochtemperatursensor 48.
Zur Steuerung des Betriebs des Gasbrenners 20 ist eine Steuerung 50 vorgesehen, die Signale von den Sensoren der Drucksensorbaugruppe und der Abgassensorbaugruppe erhält. Darüber hinaus wird die Zündeinrichtung 40 von der Steuerung 50 gesteuert, wobei der Spannungssensor 44 mit der Steuerung 50 verbunden ist. Außerdem wird auch das Gebläse 33 von der Steuerung 50 gesteuert.
Die Steuerung 50 weist eine Busverbindung 52 zum Verbinden der Steuerung 50 mit einem Bussystem auf, das Teil eines Gargeräts 10 ist.
4 zeigt schematisch den Betrieb des Gasbrennersystems.
Es ist wichtig anzumerken, dass die Steuerung 50 die Abweichung des Gaszufuhrventils 34 steuert. Vor dem Zündungsbeginn wird die Abweichung geprüft. Während der Zündung wird die Abweichung kalibriert. Nach der Zündung wird die Druckabweichung kontinuierlich überwacht.
Es auch wichtig anzumerken, dass der Sauerstoffsensor 46 vorgeheizt wird, wenn die Steuerung 50 über das Bussystem eine Wärmeanforderung erhält. Nach dem Zünden wird der Sauerstoffsensor 46 zur Steuerung der Gasverbrennung verwendet.

Claims

Gasbrennersystem mit einer Steuerung (50), einem Brenner (20), einer Luftzufuhr (A) mit einem Gebläse (32), einem Gaszufuhrventil (34), einer Zündeinrichtung (40), einer Abgassensorbaugruppe (46, 48) und einer Drucksensorbaugruppe (36, 38), wobei die Abgassensorbaugruppe (46, 48) und die Drucksensorbaugruppe (36, 38) mit der Steuerung (50) verbunden sind, so dass sie Abgassignale und Drucksignale ausgeben, und wobei das Gebläse (32), das Gaszufuhrventil (34) und die Zündeinrichtung (40) mit der Steuerung (50) verbunden sind, so dass sie als Reaktion auf die Signale mindestens einer der Sensorbaugruppen betrieben werden.
Gasbrennersystem nach Anspruch 1, wobei die Abgassensorbaugruppe einen Temperatursensor (48) und einen Sauerstoffsensor (46) oder einen Lambda-Sensor umfasst.
Gasbrennersystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Drucksensorbaugruppe einen Gaszufuhrdrucksensor (36) und einen Luftzufuhrdrucksensor (38) umfasst.
Gasbrennersystem nach Anspruch 3, wobei der Gaszufuhrdrucksensor (36) zur Erfassung in einem Druckbereich von 0 bis 150 mbar und der Luftzufuhrdrucksensor (38) zur Erfassung in einem Druckbereich von -20 bis +20 mbar geeignet ist.
Gasbrennersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sowohl eine Stromleitung als auch eine Masseleitung der Zündeinrichtung (40) mit der Steuerung verbunden sind.
Gasbrennersystem nach Anspruch 5, wobei ein Spannungssensor (44) mit der Masseleitung verbunden ist.
Gasbrennersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (50) eine Busverbindung (52) aufweist.
Gargerät mit einem Gasbrennersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Gargerät nach Anspruch 8, wobei dem Gasbrennersystem ein Wärmetauscher (22) zugeordnet ist.
System zum Betreiben eines Gasbrennersystems nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Abgassensorbaugruppe (46, 48) zur Steuerung der Gasverbrennung nach dem Zünden des Brenners (20) verwendet wird und die Drucksensorbaugruppe (36, 38) zur Überwachung einer Druckabweichung verwendet wird.