DE19641920A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Flammengröße gasbetriebener Koch- oder Backgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein ent­ sprechendes Verfahren zum gesteuerten Reduzieren des ei­ ner Brennerdüse eines gasbetriebenen Koch- oder Back­ gerätes über eine Gaszuleitung zugeführten Gasstromes Q.

Gebräuchliche Koch- oder Backgeräte, beispielsweise Gas­ herde, Gaskochfelder, Gaskochmulden oder Gasbacköfen, weisen eine oder mehrere Brenner auf, in denen das Gas mit Luftsauerstoff vermengt und verbrannt wird. Die Gas­ zufuhr zu dem Brenner erfolgt über eine Gaszuleitung, die von einem Gasleitungsnetz, einem Gastank oder einer Gas­ flasche mit Gas versorgt wird. Bei einem Stadtgas-Lei­ tungsnetz beträgt der Einspeisungsdruck ca. 8 mbar bis 20 mbar; er unterliegt jedoch Schwankungen und kann bis auf 4 mbar sinken. Bei mit Flüssiggas betriebenen Koch- und Backgeräten beträgt der Einspeisungsdruck ca. 50 mbar.

Die Brenner weisen eine Brennerdüse auf, die beim An­ schluß des Brenners an die Gaszuleitung den maßgeblichen, den ausströmenden Gasstrom begrenzenden Strömungswider­ stand bildet und somit die maximale Heizleistung des Brenners bestimmt. Der Strömungswiderstand in der Gaszu­ leitung kann demgegenüber in aller Regel vernachlässigt werden.

Zum Reduzieren der Heizleistung des Brenners werden nach dem Stand der Technik konventionelle Steuerventile ver­ wendet. Durch teilweises Schließen des Ventils wird der Gasstrom gedrosselt und dabei die gewünschte Gasdurch­ flußmenge und somit die gewünschte Heizleistung einge­ stellt. In den meisten Fällen erfolgt die Einstellung der Ventile von Hand. Die Einstellgenauigkeit der Ventile ist relativ gering. Ferner zeigen derartige proportionale Ventile auch eine Hysterese im Regelverhalten, so daß die Durchflußmenge nicht nur von der Stellung des Ventils bzw. der Anzeige auf dem zugehörigen Einstellknopf ab­ hängt, sondern auch davon in welcher Richtung das Ventil zum Einstellen der gewünschten Durchflußmenge betätigt (d. h. geöffnet oder geschlossen) wird und wie lang der vorausgehende Verstellweg ist.

Aus diesem Grund orientiert sich der Bediener nur zum Teil an der dem Ventil zugeordneten Skala und verändert die Stellung des Ventils so lange, bis die gewünschte Heizleistung, die er anhand der Größe der Flamme oder des Koch- oder Backverhaltens der Speisen beurteilen kann, erreicht ist. Durch Einbeziehung einer die Skalenabwei­ chungen ausgleichenden Bedienungsperson in die Steuerung kann hingenommen werden, daß die Einstellgenauigkeit und Reproduzierbarkeit des Gasstromes gering sind und somit die Flammengröße und die Heizleistung bei derselben Ein­ stellung des Reglers bzw. der Skala deutlich verschieden sein können.

In Anwendungsfällen, in denen eine automatische bzw. mo­ torische Einstellung des Gasstromes gewünscht wird, ist es bekannt, zur Einstellung der Ventile Schrittmotoren zu verwenden, die von einer Steuerschaltung angesteuert wer­ den. Diese Lösung ist jedoch technisch sehr aufwendig und kostenintensiv. Auch hierbei tritt das Problem auf, daß die zur Verfügung stehenden oder verwendeten proportiona­ len Ventile ein Hystereseverhalten zeigen, so daß bei An­ steuerung einer bestimmten Ventilstellung mittels des Schrittmotors je nach Ansteuerrichtung und Ansteuerweg­ länge differierende Gasströme resultieren. Somit werden auch in diesen Fällen in den jeweiligen Einstellungen keine in reproduzierbarer Weise zugeordneten Heizleistun­ gen erzielt.

Der Erfindung liegt unter Berücksichtigung dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum gesteuerten Reduzieren des einer Bren­ nerdüse eines gasbetriebenen Koch- oder Backgerätes über eine Gaszuleitung zugeführten Gasstromes Q zu schaffen, mittels derer der Gasstrom mit hoher Genauigkeit repro­ duzierbar einstellbar ist. Nach weiteren Aspekten ist wünschenswert, daß das Verfahren und die Vorrichtung technisch unaufwendig realisierbar, einfach bedienbar, langlebig und zuverlässig arbeiten.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Gaszuleitung in zwei parallel geschaltete Teilgasleitungen verzweigt wird, wobei die erste Teilgasleitung ein Drosselelement zum Drosseln des sie durchströmenden Teilgasstromes und die zweite Teilgasleitung ein Taktschaltelement zum ge­ takteten Ein- und Ausschalten des sie durchströmenden Teilgasstromes umfaßt und das Drosselelement und das Taktschaltelement jeweils auf ihrer Gasausgangsseite mit der Brennerdüse in Verbindung stehen. Ferner ist die Aus­ gangsseite des Taktschaltelementes mit einem Pufferspei­ cher verbunden. Mittels einer Steuereinrichtung ist das Taktschaltelement mit verstellbarer Frequenz und/oder verstellbarem Ein/Aus-Taktverhältnis ein- und ausschalt­ bar.

Durch die erfindungsgemäße Aufspaltung des Gasstromes in zwei Teilgasströme, von denen der erste gedrosselt wird und der zweite über das Taktschaltelement in beliebigen Zeitintervallen (Ein- und Auszeiten) ein- und ausschalt­ bar ist, und das Vorsehen eines Pufferspeichers an der Ausgangsseite des Taktschaltelementes ist es möglich, der Brennerdüse das Gas in definierter Weise, die im wesent­ lichen durch das Ein/Aus-Taktverhältnis des Taktschalt­ elementes bestimmt wird, zuzuführen. Insbesondere lassen sich durch Wahl bestimmter Ein-/Auszeit-Verhältnisse re­ produzierbare Abstufungen des Gasstromes einstellen.

Ein Teilgasstrom ist dabei derjenige Gasstrom, der der Brennerdüse durch die jeweilige Teilgasleitung zugeführt wird. Der gesamte der Brennerdüse zugeführte Gasstrom (Gesamtgasstrom) ergibt sich aus der Summe der beiden Teilgasströme.

Dabei hat der erste Teilgasstrom eine im wesentlichen konstante Stärke und wird durch das Drosselelement derart gedrosselt, daß er der Kleinstellung (Minimalstellung) des Brenners entspricht. Die mittlere Stärke des zweiten Teilgasstromes dagegen ist variabel und ergibt bei perma­ nent geöffnetem Taktschaltelement die Großstellung (Maximalstellung) des Brenners.

Das Taktschaltelement der zweiten Teilgasleitung weist einen offenen und einen geschlossenen Zustand auf, so daß der zweite Teilgasstrom ein- oder ausgeschaltet sein kann. Bei permanent geöffnetem Taktschaltelement (im fol­ genden als Einzeit bezeichnet) entspricht der aus dem er­ sten und dem zweiten Teilgasstrom resultierende Gesamt­ gasstrom der Maximalstellung des Brenners. Bei permanent geschlossenem Taktschaltelement (im folgenden als Auszeit bezeichnet) dagegen entspricht der Gesamtgasstrom der Mi­ nimalstellung des Brenners.

Zur Realisierung von Abstufungen des Gesamtgasstromes, d. h. von Zwischenstellungen des Brenners, bei erfindungs­ gemäßer Aufspaltung in zwei Teilgasströme dient das ge­ taktete Ein- und Ausschalten des zweiten Teilgasstromes in Verbindung mit dem ausgangsseitig am Taktschaltelement angeordneten Pufferspeicher. Durch die Veränderung des Ein/Aus-Taktverhältnisses wird der mittlere Gesamtgas­ strom eingestellt; je länger die Auszeit im Verhältnis zu der Einzeit wird, desto geringer ist der Gesamtgasstrom. Der Pufferspeicher dient dazu, Schwankungen des momen­ tanen Gasstromes um den mittleren Gesamtgasstrom zu redu­ zieren. In Auszeiten des Taktschaltelementes wird der zweite Teilgasstrom durch den Pufferspeicher gespeist, während in Einzeiten zunächst im wesentlichen der Puffer­ speicher aufgefüllt wird. Durch das gespeicherte Gasvolu­ men des Pufferspeichers lassen sich die durch das Schal­ ten des Taktschaltelementes bedingten Intensitätsschwan­ kungen des zweiten Teilgasstromes glätten, wodurch ein gleichmäßiger, einer definierten Zwischenstellung des Brenners entsprechender Gesamtgasstrom realisierbar ist.

Vorrangig wird die Stärke des zweiten Teilgasstromes und damit der Gesamtgasstrom durch das Verhältnis der Ein- und Auszeiten des Taktschaltelementes ("Ein/Aus-Taktver­ hältnis") bestimmt, d. h. durch das Verhältnis der Zeit­ intervalle, in denen sich dieses in dem geöffneten bzw. dem geschlossenen Zustand befindet. Zur Reduzierung des Gesamtgasstromes wird das Taktschaltelement dabei in be­ stimmten Zeitintervallen ein- und ausgeschaltet. Da das Ein/Aus-Taktverhältnis des Taktschaltelementes beliebig variierbar ist, läßt sich der zweite Teilgasstrom grund­ sätzlich kontinuierlich reduzieren, wobei jedoch einem bestimmten Ein/Aus-Taktverhältnis ein definierter, bei konstantem Eingangsdruck im wesentlichen reproduzierbarer zweiter Teilgasstrom zugeordnet ist. Die Auszeiten und Einzeiten des Taktschaltelementes können beispielsweise in Abhängigkeit von der jeweiligen Zwischenstellung des Brenners zwischen 0,1 und 5 Sekunden, bevorzugt zwischen 0,5 und und 3 Sekunden liegen. Das Taktverhältnis kann theoretisch jeden beliebigen Wert zwischen Null (Minimal­ stellung) und unendlich (Maximalstellung) annehmen.

Zur verbesserten Glättung des Gesamtgasstromes kann für eine bestimmte, durch das Ein/Aus-Taktverhältnis des Taktschaltelementes vorgegebene Abstufung des Gesamt­ gasstromes die Schaltfrequenz des Taktschaltelementes un­ ter Beibehaltung des Taktverhältnisses erhöht werden. Je höher die Schaltfrequenz des Taktschaltelementes, d. h. die mittlere Anzahl der Schaltspiele pro Zeiteinheit, ist, desto genauer dosiert kann der Gesamtgasstrom ge­ regelt werden und desto kleiner sind die Schwankungen des Gesamtgasstromes zwischen aufeinander folgenden Ein- und Auszeiten. Je höher die Schaltfrequenz ist, desto kleiner kann auch der Pufferspeicher ausgelegt sein. Bei der Ver­ wendung sehr hochfrequent schaltbarer Taktschaltelemente könnte im Grenzfall auf den Pufferspeicher verzichtet werden.

Die Schaltfrequenz des Taktschaltelementes beträgt vor­ teilhafterweise zwischen 0,1 und 100, bevorzugt zwischen 0,5 und 5 Ein-Aus-Zyklen pro Sekunde. Durch die mecha­ nische Belastbarkeitsgrenze heute verfügbarer Taktschalt­ elemente sind der beliebigen Erhöhung der Schaltfrequenz derzeit Grenzen gesetzt.

Nach einem ersten bevorzugten Merkmal wird vorgeschlagen, daß der Pufferspeicher in Reihe, d. h. zwischen die Gas­ ausgangsseite des Taktschaltelementes und die Brenner­ düse, geschaltet ist.

Nach einem zweiten bevorzugten Merkmal wird vorgeschla­ gen, daß der Pufferspeicher parallel zu der Brennerdüse an die Gasausgangsseite des Taktschaltelementes geschal­ tet ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß der Puffer­ speicher in diesem Fall nur eine Gasanschlußdurchführung aufweisen muß.

Das Volumen des Pufferspeichers hängt im wesentlichen von dem Druck des Gasleitungsnetzes, der Brennergröße (Heiz­ leistung des Brenners) und der realisierbaren Schaltfre­ quenz des Taktschaltelementes ab. Je größer der Puffer­ speicher ist, umso gleichmäßiger ist der dem Brenner zu­ geführte Gasstrom. Je höher die Schaltfrequenz des Takt­ schaltelementes ist, desto kleiner kann der Pufferspei­ cher ausfallen. Zur Verwirklichung eines ausreichend gleichmäßigen Gasstromes wird nach einem bevorzugten Merkmal vorgeschlagen, daß das Volumen des Pufferspei­ chers mehr als 1 cm³, bevorzugt mehr als 10 cm³, beson­ ders bevorzugt mehr als 25 cm³ pro kW Heizleistung der Brennerdüse beträgt.

Das Volumen kann durch die realisierbaren Platzverhält­ nisse in den praktischen Ausführungsformen oder die ein­ schlägigen Sicherheitsbestimmungen beschränkt sein. Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal wird vorgeschlagen, daß das Volumen des Pufferspeichers weniger als 10 000 cm³, bevorzugt weniger als 2500 cm³, besonders bevorzugt weniger als 1000 cm³ pro kW Heizleistung der Brennerdüse beträgt.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal kann der Puf­ ferspeicher so ausgebildet sein, daß sich sein Speicher­ volumen mit zunehmendem Gasdruck vergrößert und mit ab­ nehmendem Gasdruck verringert. Auf diese Weise läßt sich das Speicherverhalten des Pufferspeichers und damit die Gleichmäßigkeit des Gesamtgasstromes auf die jeweilige dem Ein/Aus-Taktverhältnis des Taktschaltelementes zuge­ ordnete Abstufung des Gesamtgasstromes abstimmen. Es wird somit immer nur soviel Gas gespeichert, wie für die je­ weilige Zwischenstellung des Brenners erforderlich ist.

Ferner kann der Pufferspeicher vorteilhaft eingangs- oder ausgangsseitig ein zweites Drosselelement aufweisen, so daß durch das Ein- und Ausschalten des Taktschaltelemen­ tes hervorgerufene Druckschwankungen abgefangen werden und der zweite Teilgasstrom somit gleichmäßiger wird.

Zur Verhinderung der Bildung eines zündfähigen Gasge­ misches in dem Pufferspeicher wird ferner vorgeschlagen, daß zwischen der Brennerdüse und dem Pufferspeicher ein Rückschlag- oder Rückstromventil angeordnet ist.

Zur Verwirklichung eines fein abgestuften Gasstromes mit ausreichend geringer Minimalstellung des Brenners ist es vorteilhaft, wenn der Strömungswiderstand des Drossel­ elementes derart bemessen ist, daß der Teilgasstrom durch das Drosselelement zwischen 1/4 und 1/25, bevorzugt zwi­ schen 1/5 und 1/20 des Teilgasstromes durch das Takt­ schaltelement in der Offenstellung beträgt.

Zur Schaffung einer für den praktischen Gebrauch mög­ lichst überschaubaren, einfachen und sicheren Betäti­ gungsmöglichkeit wird vorgeschlagen, daß die Steuerein­ richtung eine Folge aufeinanderfolgender Schaltstellungen aufweist, der eine Folge von Taktverhältnissen des Takt­ schaltelementes derart zugeordnet ist, daß die Folge der sich in der jeweiligen Schaltstellung der Brennerdüse zu­ geführten Gasströme eine aufsteigende oder absteigende Folge bildet. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise ein Dreh- oder Stufenschalter, ein Steuerpult mit Tasten, die den jeweiligen Schaltstellungen zugeordnet sind, oder bevorzugt auch ein "Touch-Control-Panel", ein durch bloße Berührung betätigbarer Schalter sein. Der Benutzer braucht sich in diesem Fall nicht um die individuelle Steuerung des Taktschaltelementes zu kümmern, da die Steuereinrichtung die gewählte Schaltstufe selbständig in vorgegebener Weise in das entsprechende Ein/Aus-Takt­ verhältnis mit vorbestimmter Schaltfrequenz umsetzt.

Eine andere vorteilhafte Ausbildung kann sein, daß das Taktverhältnis des Taktschaltelementes mittels der Steuereinrichtung kontinuierlich, beispielsweise mittels eines Potentiometers, einstellbar ist. Hierbei kann das kontinuierlich verstellbare Potentiometer zusätzlich auch in definierten Zwischenstellungen einrasten.

Das Taktschaltelement kann prinzipiell in beliebiger Weise betätigt werden, beispielsweise mechanisch, pneu­ matisch oder hydraulisch. Nach einem bevorzugten Merkmal ist es elektrisch betätigbar.

Das Taktschaltelement kann in einer vorteilhaften Aus­ bildung ein binäres Magnetschaltventil oder ein piezo­ elektrisch betätigtes Schaltventil mit einer Offen- und einer Geschlossenstellung sein. Solche Magnetschaltven­ tile sind bekannt und erfüllen die an sie zu stellenden sicherheitstechnischen Anforderungen. Nach einem zusätz­ lichen Merkmal ist es bei solchen Magnetschaltventilen, wie allgemein bei elektrisch betätigbaren Schaltelemen­ ten, von Vorteil, wenn das beim Schaltvorgang auftretende Klacken verhindert oder gedämpft wird. Zu diesem Zweck kann das elektrische Steuersignal beim Öffnen und/oder Schließen des Taktschaltelementes, zumindest im Bereich des Schaltpunktes, flankengesteuert werden, so daß der Schaltvorgang nicht abrupt abläuft.

In aufwendigen Ausführungsformen kann der Strömungswider­ stand des Drosselelementes werkseitig oder auch durch den Benutzer einstellbar sein. Hierfür kommen zum Beispiel einstellbare Drosselventile in Frage, die eine Kalibrier­ möglichkeit zum Einstellen und Justieren ihres Drossel­ widerstandes auf einen gewünschten Wert aufweisen. Dies kann dann von Vorteil sein, wenn im Bereich der Minimal­ stellung des Brenners eine hohe Genauigkeit der Abstu­ fungen erzielt werden soll. Nach einem bevorzugten, für die üblichen in der Praxis zu stellenden Genauigkeits­ anforderungen ausreichenden Merkmal wird vorgeschlagen, daß das Drosselelement einen fest vorgegebenen Strömungs­ widerstand aufweist. Das Drosselelement kann beispiels­ weise als Kapillare, Kapillarrohr, Düse oder Rohrveren­ gung realisiert sein. Diese Ausführungsformen sind mit zufriedenstellender Genauigkeit kostengünstig zu verwirk­ lichen.

Die Vorteile einer Vorrichtung und eines Verfahrens nach dieser Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bestehen darin, daß mittels bekannter und handelsüblicher Bauteile eine gewünschte Reduzierung der Gasdurchflußmenge einer Brennerdüse in sehr hohem Maße reproduzierbar realisiert werden kann. Dies bedeutet, daß bei der jeweiligen Ein­ stellung der zugeordneten Steuereinrichtung zuverlässig dieselbe Heizleistung erzielt wird. Ferner sind zur Redu­ zierung des Gasstromes auf definierte Zwischenstufen nur wenige Bauteile erforderlich. Auch die Steuereinheit zum Ansteuern der Vorrichtung kann aus unaufwendigen handels­ üblichen Bauteilen bestehen. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Vorrichtung ohne Proportionalventile ausführbar ist.

Es ist anzumerken, daß durch die Erfindung Druckschwan­ kungen in der Gaszuleitung nicht ausgeglichen werden und sich demzufolge auch auf die Heizleistung des Brenners auswirken. Die Erfindung löst insoweit nicht das Problem, absolut betrachtet reproduzierbare Gasströme und Heiz­ leistungen zu realisieren, sondern löst das Problem, einen vorgegebenen maximalen Gasstrom in reproduzierbarer Weise auf kleinere Werte abzustufen. Wenn sich der maxi­ male Gasstrom, bedingt durch Netzdruckschwankungen, än­ dert, werden auch die reduzierten, abgestuften Gasströme sich dementsprechend ändern. Die Reproduzierbarkeit der Einstellung bleibt dabei jedoch erhalten. Im Hinblick darauf, daß sich Netzdruckschwankungen nur in geringem Maße auf die Heizleistung auswirken, nur allmählich er­ folgen und die dadurch bedingten Änderungen der Heiz­ leistung auch bei den konventionell verwendeten Hahn­ ventilen in Kauf genommen werden, stellt die Erfindung eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik zur reproduzierbaren, gesteuerten Reduktion des Gasstromes dar. Erforderlichenfalls kann die erfindungs­ gemäße Vorrichtung auch mit einer Vorrichtung, die Schwankungen des Gasdruckes in der Gaszuleitung kompen­ siert oder reduziert, kombiniert werden.

Die folgenden Ausführungsbeispiele der Erfindung lassen weitere vorteilhafte Merkmale und Besonderheiten erken­ nen, die anhand der schematischen Darstellungen in den Zeichnungen im folgenden näher beschrieben und erläutert werden.

Die folgenden schematischen Darstellungen der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zeigen:

Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform mit in Reihe geschaltetem Pufferspeicher,

Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform mit parallel geschaltetem Pufferspeicher,

Fig. 3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform mit parallel geschaltetem Pufferspeicher und Sicherheitsschaltventil.

Fig. 1 zeigt eine von einem Gaszuleitungsnetz, einem Gastank oder einer Gasflasche versorgte Gaszuleitung 1 für die erfindungsgemäß gesteuerte Zufuhr von Gas zu ei­ ner Brennerdüse 3, die Bestandteil eines Brenners 2 ist, der z. B. in einem Gasherd oder einen Gasbackofen einge­ baut werden kann. Nicht dargestellt sind die für gasbe­ triebene Koch- und Backgeräte üblichen Sicherheitsele­ mente (Thermoelement und zugehöriges Magnetventil), die beim Erlöschen der Flamme den Gasstrom unterbrechen.

Die Gaszuleitung 1 verzweigt in zwei parallel geschaltete Teilgasleitungen 4, 5, die sich anschließend wieder zu ei­ ner mit der Brennerdüse 3 verbundenen Brennerzuleitung 10 vereinen. Die Leitung 1' führt zu weiteren, nicht darge­ stellten Brennern.

Die erste Teilgasleitung 4 weist ein als Kapillare aus­ gebildetes Drosselelement 6 mit einem fest vorgegebenen Strömungswiderstand auf, die dazu dient, den Teilgasstrom Q₁ der ersten Teilgasleitung 4 auf einem Bruchteil des zugeführten maximalen Gasstromes Q_max zu reduzieren. Der Strömungswiderstand der Kapillare 6 kann beispielsweise so ausgelegt sein, daß der erste Teilgasstrom Q₁ im we­ sentlichen 1/6, bei einer besonders aufwendigen Ausfüh­ rungsform im wesentlichen 1/20, des zweiten Teilgas­ stromes Q₂ der zweiten Teilgasleitung 5 beträgt.

In der ersten Teilgasleitung 4 ist der Kapillare 6 ein Schaltelement 8 zum Ein- und Ausschalten des die Kapil­ lare 6 durchströmenden ersten Teilgasstromes Q₁ vorge­ schaltet. Diese Anordnung hat sicherheitstechnische Vor­ teile, da im Vergleich zu einer umgekehrten Anordnung (Schaltelement 8 der Kapillare 6 nachgeschaltet) in der Geschlossenstellung des Schaltelementes 8 weniger Bau­ teile unter Gasdruck stehen. In der dargestellten bevor­ zugten Ausführungsform ist das Schaltelement 8 ein elek­ trisch betätigbares binäres Magnetschaltventil. Es kann prinzipiell jedoch beliebig betätigbar sein, beispiels­ weise mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch.

Die zweite Teilgasleitung 5 weist ein Taktschaltelement 7 zum getakteten Ein- und Ausschalten des sie durchströmen­ den zweiten Teilgasstromes Q₂ auf. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist das Taktschaltelement 7 ebenfalls als elektrisch betätigbares binäres Magnettakt­ schaltventil ausgebildet. Die Ausgangsseite des Magnet­ taktschaltventils 7 ist über eine Gaseintritt-Anschluß­ durchführung 11 mit einem Pufferspeicher 9 verbunden, der wiederum ausgangsseitig über eine Gasaustritt-Anschluß­ durchführung 12 mit der Brennerzuleitung 10 in Verbindung steht, so daß der Pufferspeicher 9 von Gas durchströmt wird.

Der der Brennerdüse 3 zugeführte Gesamtgasstrom Q ergibt sich aus der Summe des im wesentlichen konstanten ersten Teilgasstromes Q₁ und des variablen zweiten Teilgas­ stromes Q₂. Ist beispielsweise das Magnetschaltventil 8 geöffnet und das Magnettaktschaltventil 7 geschlossen, entspricht der Gesamtgasstrom Q der Gasmenge, die für die Minimalstellung des Brenners 2 erforderlich ist. Sind sowohl das Magnetschaltventil 8 als auch das Magnettakt­ schaltventil 7 geöffnet, entspricht der resultierende Ge­ samtgasstrom Q der Gasmenge, die für die Maximalstellung des Brenners 2 erforderlich ist.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, daß zur Realisie­ rung von Zwischenstellungen des Brenners 2 beide Ventile 7, 8 mit einer passenden Taktrate geöffnet und geschlossen werden. Bevorzugt ist jedoch, daß das Magnetschaltventil 8 nur zum vollständigen Abschalten des Brenners 2 ge­ schlossen wird und somit bei sämtlichen Brennstufen zwi­ schen Minimal- und Maximalstellung des Brenners 2 geöff­ net ist. Das Magnettaktschaltventil 7 dagegen wird zur Realisierung von Zwischenstellungen für definierte Zeit­ intervalle alternierend geöffnet und geschlossen. Je län­ ger dabei die Auszeit des Magnettaktschaltventils 7 ist, desto kleiner ist der Gesamtgasstrom Q. Der Pufferspei­ cher 9 dämpft dabei über sein gespeichertes Gasvolumen das Schwanken des zweiten Teilgasstromes Q₂ und damit des Gesamtgasstromes Q ab, da er in Auszeiten des Magnettakt­ schaltventils 7 Gas abgibt und andererseits in Einzeiten des Magnettaktschaltventils 7 zunächst teilweise wieder aufgefüllt wird.

Je höher dabei die Taktfrequenz des Magnettaktschalt­ ventils 7 für ein bestimmtes Ein/Aus-Taktverhältnis ist, umso mehr werden die Unterschiede zwischen gefülltem und entleertem Pufferspeicher 9 verringert, wodurch der Ge­ samtgasstrom Q gleichmäßiger wird, so daß trotz des Öff­ nens und Schließens des Magnettaktschaltventils 7 im we­ sentlichen keine oder nur geringe Schwankungen der Heiz­ leistungen des Brenners 2 bei der gewählten Brennstufe auftreten.

Die Ausführungsform von Fig. 2 entspricht der von Fig. 1 mit dem Unterschied, daß der Pufferspeicher 9 an der Aus­ gangsseite des Magnettaktschaltventils 7 über eine Gasan­ schlußdurchführung 13, die gleichzeitig den Gaseintritt in den sowie den Gasaustritt aus dem Pufferspeicher 9 er­ möglicht, einseitig angeschlossen ist, d. h. parallel zur Brennerdüse 3 geschaltet ist. Dazu weist der ausgangs­ seitig des Magnettaktschaltventils 7 gelegene Abschnitt der zweiten Teilgasleitung 5 eine Verzweigung in zwei Teilabschnitte 5a, 5b auf, von denen der erste Teilab­ schnitt 5a in die Brennerzuleitung 10 und der zweite Teilabschnitt 5b in den Pufferspeicher 9 mündet. Der der Brennerzuleitung 10 zugeführte zweite Teilgasstrom Q₂ wird in Einzeiten des Magnettaktschaltventils 7 sowohl aus der Gaszuleitung 1 als auch aus dem Pufferspeicher 9, in Auszeiten des Magnettaktschaltventils 7 dagegen nur aus dem Pufferspeicher 9 gespeist.

Fig. 3 zeigt ebenfalls eine Ausführungsform mit parallel zur Brennerdüse 3 geschaltetem Pufferspeicher 9. Diese Ausführungsform sieht ein Schaltelement 8', das bevorzugt ebenfalls ein elektrisch betätigbares binäres Magnet­ schaltventil sein kann, vor, das sich in der Gaszuleitung 1 vor der Verzweigung in die zwei Teilgasleitungen 4,5 befindet und somit sowohl der Kapillare 6 als auch dem Magnettaktschaltventil 7 vorgeschaltet ist. Mit dem Schaltelement 8' kann gleichzeitig sowohl der Teilgas­ strom Q₁ durch die Kapillare 6 als auch der Teilgasstrom Q₂ durch das Magnettaktschaltventil 7 ein- oder ausge­ schaltet werden. Diese Anordnung des Magnetschaltventils 8' hat den anwendungsbezogenen Vorteil, daß es zur Si­ cherheitsabschaltung des Brenners beim Erlöschen der Flamme verwendet werden kann. Auf diese Weise kann ein zusätzliches Sicherheitsschaltventil eingespart werden.

In den Fig. 1 bis 3 nicht dargestellt ist eine Schalt­ stellungen aufweisende Steuereinheit, die für eine mög­ lichst einfache, überschaubare und sichere Bedienung des Brenners durch den Benutzer das Ein/Aus-Taktverhältnis des Magnettaktschaltventils 7 bei der Regulierung des Ge­ samtgasstromes und damit der Heizleistung steuert. Dabei entspricht jeder Schaltstellung genau ein Ein/Aus-Takt­ verhältnis, wodurch es möglich ist, die durch den Benut­ zer gewählte Schaltstellung selbständig in vorgegebener Weise in das entsprechende Ein/Aus-Taktverhältnis umzu­ setzen und auf diese Weise den gewünschten, der Brenner­ düse 3 zugeführten Gesamtgasstrom Q zu erzeugen. Das Öff­ nen bzw. Schließen des Magnetschaltventils 8 bzw. 8' beim Ein- bzw. Ausschalten des Brenners 2 wird bevorzugt eben­ falls von der Steuereinheit gesteuert.

Claims (16)

1. Vorrichtung zum gesteuerten Reduzieren des einer Brennerdüse (3) eines gasbetriebenen Koch- oder Back­ gerätes über eine Gaszuleitung (1) zugeführten Gas­ stromes (Q),
dadurch gekennzeichnet, daß
sie eine Verzweigung der Gaszuleitung (1) in zwei parallel geschaltete Teilgasleitungen (4, 5) aufweist, die erste Teilgasleitung (4) ein Drosselelement (6) zum Drosseln des sie durchströmenden Teilgasstromes (Q₁) und die zweite Teilgasleitung (5) ein Takt­ schaltelement (7) zum getakteten Ein- und Ausschalten des sie durchströmenden Teilgasstromes (Q₂) umfaßt,
das Drosselelement (6) und das Taktschaltelement (7) jeweils auf ihrer Gasausgangsseite mit der Brenner­ düse (3) in Verbindung stehen,
die Gasausgangsseite des Taktschaltelementes (7) mit einem Pufferspeicher (9) verbunden ist und
das Taktschaltelement (7) mittels einer Steuerein­ richtung mit verstellbarer Frequenz und/oder ver­ stellbarem Ein/Aus-Taktverhältnis ein- und ausschalt­ bar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (9) parallel zu der Brenner­ düse (3) an die Gasausgangsseite des Taktschalt­ elementes (7) geschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (9) in Reihe zwischen die Gas­ ausgangsseite des Taktschaltelementes (7) und die Brennerdüse (3) geschaltet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand des Drosselelementes (6) derart bemessen ist, daß der Teilgasstrom (Q₁) durch das Drosselelement (6) zwi­ schen 1/4 und 1/25, bevorzugt zwischen 1/6 und 1/20 des Teilgasstromes (Q₂) durch das Taktschaltelement (7) in dessen Offenstellung beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Puffer­ speichers (9) mehr als 1 cm³, bevorzugt mehr als 10 cm³, besonders bevorzugt mehr als 25 cm³ pro kW Heizleistung der Brennerdüse (3) beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Puffer­ speichers (9) weniger als 10 000 cm³, bevorzugt weni­ ger als 2500 cm³, besonders bevorzugt weniger als 1000 cm³ pro kW Heizleistung der Brennerdüse (3) be­ trägt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (9) so ausgebildet ist, daß sich sein Volumen mit zunehmen­ dem Gasdruck vergrößert und mit abnehmendem Gasdruck verringert.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge aufeinander­ folgender Schaltstellungen der Steuereinrichtung ei­ ner Folge von Taktverhältnissen des Taktschalt­ elementes (7) derart zugeordnet ist, daß die Folge der sich in der jeweiligen Schaltstellung der Bren­ nerdüse (3) zugeführten Gasströme (Q) eine aufstei­ gende oder absteigende Folge bildet.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Taktschaltelement (7) als binäres Magnetschaltventil oder piezoelektrisch betätigtes Schaltventil ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (6) als Kapillare, Kapillarrohr, Düse oder Rohrverengung ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Schaltelement (8) zum Ein- und Ausschalten des das Drosselelement (6) durchströmenden Teilgasstromes (Q₁) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein in die Gaszulei­ tung (1) geschaltetes Schaltelement (8') aufweist, mit dem gleichzeitig sowohl der Teilgasstrom (Q₁) durch das Drosselelement (6) als auch der Teilgas­ strom (Q₂) durch das Taktschaltelement (7) ein- oder ausschaltbar ist.

13. Koch- oder Backgerät, insbesondere Gasherd, Gaskoch­ feld, Gaskochmulde oder Gasbackofen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.

14. Verfahren zum gesteuerten Reduzieren des einer Bren­ nerdüse (3) eines gasbetriebenen Koch- oder Back­ gerätes über eine Gaszuleitung (1) zugeführten Gas­ stromes (Q),
dadurch gekennzeichnet, daß
der Gasstrom in zwei parallel geschaltete Teilgas­ ströme (Q₁,Q₂) aufgeteilt wird,
der erste Teilgasstrom (Q₁) in einer ersten Teilgas­ leitung (4) mittels eines Drosselelementes (6) ge­ drosselt und der zweite Teilgasstrom (Q₂) in einer zweiten Teilgasleitung (5) mittels eines von einer Steuereinrichtung gesteuerten Taktschaltelementes (7) mit verstellbarer Frequenz und/oder verstellbarem Ein/Aus-Taktverhältnis getaktet ein- und ausgeschal­ ten wird, wobei die Gasausgangsseite des Taktschalt­ elementes (7) mit einem Pufferspeicher (9) verbunden ist und
beide Teilgasströme (Q₁,Q₂) der Brennerdüse zugeführt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilgasstrom (Q₁) durch das Drosselelement (6) zwischen 1/4 und 1/25, bevorzugt zwischen 1/6 und 1/20 des Teilgasstromes (Q₂) durch das Taktschalt­ element (7) in dessen Offenstellung beträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltfrequenz des Taktschaltele­ mentes (7) zwischen 0,1 und 100, bevorzugt zwischen 0,5 und 5 Ein-Aus-Zyklen pro Sekunde beträgt.