DE19706186A1 - Backofen und Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorganges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Backofen mit einem Garraum, welcher mindestens einen Heizkör­ per zum Erwärmen, einen Temperatursensor, eine Abluftöffnung und einen Katalysator in der Abluftöffnung aufweist, sowie mit einer elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung und mit einer Einrichtung zur Pyrolysereinigung. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorganges.

Es ist allgemein bekannt, daß bei einem pyrolytischen Reinigungsvorgang Garraumver­ schmutzungen beseitigt werden können, ohne den Benutzer zeitlich und körperlich zu be­ lasten. Dazu ist die Entscheidung zum Einleiten des Selbstreinigungsvorganges von unter­ schiedlichen Bedingungen abhängig. Neben der Möglichkeit, dem Benutzer Reinigungsbeginn und -dauer vollständig zu überlassen, werden aber seitens der Hersteller auch diverse Verfah­ ren angeboten, dem Benutzer diese Entscheidungen weitgehend abzunehmen. Die DE-PS 30 21 427 offenbart eine von einer Zeitschaltung abhängige Einleitung der Reinigung. Das bringt jedoch den Nachteil, daß feste Reinigungszyklen abgearbeitet werden, die auch dann eine Reinigung ein leiten, wenn die Verschmutzung der Garraumwände noch keine Py­ rolyse erfordern würde. Durch zu häufig durchgeführte Reinigungsvorgänge kann die Emaillie­ rung der Garraumwände leiden und der Energieverbrauch ist unnötig hoch.

Weiterhin ist es durch die DE-PS 40 17 628 bekannt, eine objektiv begründete Einleitung des Pyrolysereinigungsvorganges durch eine Erfassung der Verschmutzungswerte und einen Grenzwertvergleich zu schaffen. In der DE-OS 41 27 388 wird als eine weitere Möglichkeit vorgeschlagen, mit elektronischen Mitteln die Pyrolyse objektiv zu begründen. Hierzu sind im Garraum Sensoren angeordnet, welche die Verschmutzungswerte erfassen und zu einer Aus­ werteschaltung weitergeben. Die Auswerteschaltung signaliert den Verschmutzungsgrad und empfiehlt daraufhin eine Reinigung oder führt sie durch. Diese Sensoren müssen jedoch an geeigneten Stellen im Garraum zusätzlich angeordnet und außerdem auch für die extremen Temperaturbedingungen bei einem Pyrolysevorgang geeignet sein. Weiterhin kommt negativ hinzu, daß sich die Sensoren an verschiedenen Stellen der Garraumwände befinden und da­ her auch unterschiedlich verschmutzt sind. Die sensierten Ergebnisse können daher nicht immer eine exakte Auskunft über den Verschmutzungszustand des Garraumes geben.

Die EP 0 537 796 offenbart einen Herd mit Pyrolysereinigung und einem Katalysator in der Abluftöffnung, welcher konstruktionsbedingt erst auf seine Betriebstemperatur gebracht wer­ den muß, bevor er aus dem Garraum entweichenden Rauch reinigen kann. Der Katalysator hat keine eigene Heizung und kein Mittel zur Erfassung der an ihm herrschenden Temperatur.

Um die Betriebstemperatur des Katalysators zu erreichen, wird der Garraum mit maximaler Leistung seiner Heizkörper auf einen Temperaturwert hochgeheizt, bei welchem nur wenig Rauch im Garraum gebildet wird. Danach erfolgt eine Verringerung der Leistung der Heizkör­ per und die Garraumtemperatur wird auf diesem Temperaturwert eine feste Zeit gehalten bis sich dabei die Temperatur des Katalysators seiner Betriebstemperatur genähert hat. Das hat jedoch den Nachteil, daß je nach Abluftvolumenstrom und Garraumverschmutzung beim Leistungserhöhen der Garraumbeheizung unerwünscht hohe Katalysatortemperaturen erreicht werden oder in der festen Wartezeit die Katalysatortemperatur noch deutlich zu niedrig ist. Dadurch ist der Katalysator nicht immer in der Lage, alle Rückstände zu verbrennen. Diese gelangen dann unverbrannt an die Umgebung des Gerätes.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem, einen Backofen derart auszugestalten, daß ein Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorganges so optimiert ablaufen kann, daß die jeweilige Art und Menge der Verschmutzung des Garraumes die Dauer eines Pyrolysevor­ ganges bestimmen soll, wobei nur maximal eine so große Rauchmenge am Katalysator an­ fallen darf, daß sie dort vollständig umgesetzt werden kann. Außerdem sollen auch Fehlbela­ dungen während des Reinigungsvorganges erkannt werden.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Backofen und ein Verfahren mit in den Patentansprüchen 1 bzw. 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben einem dem Verschmutzungsgrad angepaßten Energieverbrauch während des Reinigungsvorganges insbesondere auch darin, daß während der Aufheizphase die Rauchentwicklung im Garraum so lange gering gehalten wird, bis der Katalysator seine Betriebstemperatur erreicht hat. Der Backofen weist dazu eine Schaltung zur Rauchbegrenzung auf. Wenn zu viel Rauch entsteht, die der Katalysator auf­ grund seiner noch nicht erreichten Betriebstemperatur noch nicht verarbeiten kann, wird die Garraumbeheizung ausgeschaltet oder so weit reduziert, daß die gerade aktuelle Garraum­ temperatur so lange gehalten werden kann, bis der Katalysator seine Betriebstemperatur er­ reicht hat. Der Katalysator kann dadurch ein optimales Ergebnis liefern und wird nicht überfor­ dert. Je größer die Verschmutzung im Garraum ist, je höher ist die am Katalysator anfallende Rauchmenge und desto öfter wird auch bereits in der Aufheizphase die Garraumbeheizung ausgeschaltet. Die Verbrennungswärme am Katalysator nimmt mit der Größe der verbrennen­ den Rückstände zu. Die vom Garraum nachgelieferte Wärme wird dann geringer, wenn die Verschmutzung abnimmt. Diese Feststellung wird durch den Temperaturfühler am Katalysator erfaßt und an eine elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung weitergegeben. Diese reali­ siert für jeden Reinigungsvorgang seine verschmutzungsabhängige Dauer.

Die Schaltung zur Rauchbegrenzung ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus einer Einrichtung zur Rauchsensierung, der elektronischen Auswerteeinrichtung und minde­ stens einem zusätzlichen Schaltmittel zum Unterbrechen der Heizkörper zum Erwärmen des Garraumes zusammengesetzt. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden bereits im Backofen vorhandene Bauteile als Einrichtung zur Rauchsensierung genutzt. Eine Rauch­ sensierung kann insbesondere durch einen eigenbeheizten und temperaturgesteuerten Kata­ lysator in Verbindung mit seinem Temperatursensor erfolgen. Das zusätzliche Schaltmittel ist vorteilhafterweise mit einem bereits allgemein bekannten Schaltmittel zum Anfahren und Re­ geln der Heizkörper in Reihe geschaltet. Eine andere vorteilhafte Realisierungsvariante sieht eine Regelung für die Rauchmenge vor, die mit der Temperaturregelung des Backofens in Reihe geschaltet wird, ohne ein zusätzliches Schaltmittel zu benötigen. Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn der Katalysator aus zwei hintereinander angeordneten Keramikwaben, einem Heizkörper am Katalysatoreingang und dem Temperatursensor in seiner Mitte zwischen den Keramikwaben zusammengesetzt ist. Für eine verbesserte Entlüftung des Garraumes wird im Saugweg am Katalysatorausgang ein Wrasenabsauggebläse angeordnet. Um Verpuffungen am Katalysator weitgehend auszuschließen, ist eine Anordnung eines ein- oder mehrlagigen Metallsiebes vor dem Katalysatoreingang sinnvoll. Wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein Heizkörper als äußerer Heizkreis eines Unterhitzeheizkörpers an geordnet, kann eine bes­ sere Reinigung im Backmuffelrahmenbereich erreicht werden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß anhand der Anzahl und der dazugehörigen Garraumtemperaturen der rauchmen­ genbedingten Abschaltungen und der Garraumbeheizung auf die Menge und die Art der Ver­ schmutzung geschlossen werden kann. Schalten die Heizkörper im Garraum bereits in der Aufheizphase mehrmals ab, ist das ein Zeichen für verbrannte frische Fette, während ältere Verschmutzungen meistens erst während der Haltephase zum Abschalten der Heizkörper füh­ ren.

Die Dauer des Verfahrens zur Steuerung des Pyrolysereinigungsvorganges wird unter Einbe­ ziehung der aktuellen Verschmutzungswerte des Garraumes bei jedem Reinigungsvorgang neu bestimmt. Das bedeutet, daß die Dauer an den jeweiligen Verschmutzungszustand des Garraumes angepaßt werden kann. Nach dem Beginn der Betriebsart "Pyrolyse" wird die Be­ heizung des Katalysators und des Garraumes gleichzeitig gestartet. Der aktuelle Verschmut­ zungswert des Garraumes wird anhand der Rauchentwicklung durch die Einrichtung zur Rauchsensierung ermittelt. Die zur Beseitigung der vorhandenen Verschmutzung notwendige Pyrolysedauer wird durch Zuordnung zum jeweiligen Verschmutzungswert aus einem Speicher gewählt. Der Pyrolysevorgang ist dabei in eine Aufheiz-, eine Halte- und eine Abkühlphase unterteilt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird in einer elektronischen Auswerteein­ heit die Katalysatorsolltemperatur oder die Katalysatorsollheizleistung zum Halten dieser Kata­ lysatorsolltemperatur sowie Schwellwerte für die maximale Katalysatortemperatur oder die mi­ nimale Katalysatorheizleistung abgelegt, die mit einem Wert für eine vorgegebene maximale Rauchmenge korrespondieren. Im Vergleich mit den jeweils aktuell gemessenen Werten wird die am Katalysator anfallende Rauchmenge ermittelt. Wenn die gemessene Rauchmenge größer ist, als die für eine einwandfreie Arbeit des Katalysators maximal mögliche Rauch­ menge, wird durch ein Schaltmittel die Garraumheizung abschaltet. Die Garraumtemperatur darf dabei so lange nicht über einen vorher festgelegten Temperaturwert ansteigen, bis die Katalysatorsolltemperatur nicht mindestens nahezu erreicht ist.

Eine weitere besondere Ausgestaltung des erfinderischen Verfahrens sieht vor, daß eine Sicherheitsabschaltung der Heizkörper zur Garraumbeheizung dann erfolgt, wenn die gewähl­ te Garraumtemperatur nicht innerhalb einer, in der elektronischen Steuereinheit abgelegten und der jeweiligen Betriebsart zugeordneten, Zeit erreicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Backofens mit einer Einrichtung zur Rauchbegrenzung

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Seitenansicht eines Backofens mit Katalysator und Wrasenabsauggebläse

Fig. 3 ein Garraumtemperatur-Zeit-Diagramm bei starker Ofenverschmutzung

Fig. 4 ein Garraumtemperatur-Zeit-Diagramm bei geringer Ofenverschmutzung

Fig. 5 ein Temperatur-Zeit-Diagramm mit Katalysator- und Garraumtemperaturver­ läufen

Fig. 6 ein Katalysatorheizleistungs-Zeit-Diagramm während eines Pyrolysevorganges.

Die Fig. 1 zeigt einen Backofen (1) mit einer Einrichtung zur Rauchbegrenzung (10). In dem Backofen (1) ist mindestens ein Heizkörper (2) zum Erwärmen des Garraumes (1.1) angeord­ net. Innerhalb des Garraumes (1.1) befinden sich weiterhin ein Temperatursensor (3) zur Er­ fassung der Garrauminnentemperatur (TG) und vorzugsweise an der Garraumdecke eine Ab­ luftöffnung (5), in welcher ein Katalysator (8) eingebracht ist. Der Katalysator (8) ist mit Heiz­ körpern (6) zur Eigenbeheizung ausgerüstet und besitzt außerdem einen Temperatursensor (7) zur Erfassung der Katalysatortemperatur (TK). Der Temperatursensor (7) ist mit einer elek­ tronischen Auswerteeinheit (9) und einer Katalysatortemperaturregeleinrichtung (11) verbun­ den, welche beide Bestandteil einer elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) sind. In die Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) gehen weiterhin vom Benutzer an eine Bedienein­ richtung (17) gebene Parameter ein. Mehrere ausgewertete Signale sind vom Benutzer aus­ wählbar, um sie dann im Anzeigendisplay (18) sichtbar zu machen. Zur Rauchbegrenzung, insbesondere während eines Pyrolyseverfahrens, ist ein zusätzliches Schaltmittel (S2) zum Unterbrechen der Heizkörper (2) in Abhängigkeit von den Katalysatortemperaturen (TK) not­ wendig. Dieses Schaltmittel (S2) ist in Reihe geschaltet mit einem bekannten Schaltmittel (S1) zum Anfahren und Regeln der Heizkörper (2). In der elektronischen Auswerteeinheit (9) wird ein Katalysatorsolltemperaturwert (TK_soll) und ein oberer Katalysatortemperaturschwell­ wert (TK_sch) abgespeichert. Der Temperatursensor (7) erfaßt kontinuierlich während einer ein­ geschalteten Betriebsart des Backofens (1) die aktuell vorliegenden Katalysatortemperatu­ ren (TK_ist). Diese gemessenen Werte werden an die Auswerteeinheit (9) weitergegeben und mit dem dort abgelegten Katalysatortemperaturschwellwert (TK_sch) verglichen. Dieser Tempe­ raturschwellwert (TK_sch) ist vorher in Versuchen ermittelt worden und liegt außerhalb des Re­ gelbereichs der Katalysatortemperaturregelung bei einem sauberen Backofen (1). Bei Über­ schreiten dieses Temperaturschwellwertes (TK_sch) schaltet das Schaltmittel (S2) den Heizkör­ per (2) zur Beheizung des Garraumes (1. 1) aus. Ist die Katalysatortemperatur (TK_ist) dann wie­ der auf einen Wert unterhalb des Temperaturschwellwertes (TK_sch) gesunken, schaltet das Schaltmittel (S2) den Garraumheizkörper (2) wieder an. Eine derartige Regelung ist nötig, weil bei steigender Garraumtemperatur (TG) immer Fettdämpfe im Ofenraum anfallen, die am Ka­ talysator (8) Verbrennungswärme erzeugen. Der Katalysator (8) wird dabei auf eine Tempe­ ratur (TK_ist) erwärmt, welche über seinem Temperaturschwellwert (TK_sch) liegt, obwohl die eigene Beheizung ausgeschaltet sein kann. Immer wenn nämlich der Katalysatorsolltempera­ turwert (TK_soll) überschritten ist, schalten die Katalysatorheizkörper (6) ab und erst, wenn die­ ser Wert wieder unterschritten ist, werden die Heizkörper (6) wieder eingeschaltet. Dieses Ein- und Ausschalten wird so lange wiederholt, bis kein Rauch mehr am Katalysator (8) anfällt. Der Katalysator (8) wird dadurch zu einer Einrichtung zur Rauchsensierung. Eine elektronische Auswerteeinheit (9) übernimmt dabei in Verbindung mit dem Schaltmittel (S2) und dem Kataly­ sator (8) die Funktion eines Rauchbegrenzers. Das Schaltmittel (S2) schaltet die Garraum­ heizkörper (2) bei einer Katalysatortemperatur (TK_ist) oberhalb des oberen Temperatur­ schwellwertes (TK_sch) ab. Sie gibt sie erst wieder frei, wenn die Katalysatortemperatur (TK_ist) unterhalb des Temperaturschwellwertes (TK_sch) gesunken ist. Das Schaltmittel (S2) liegt in Reihe mit einem Schalter (S3) zur Regelung der Katalysatortemperatur. Eine Sicherheitsab­ schaltung der Heizkörper (2) des Backofens (1) erfolgt außerdem auch dann, wenn die ge­ wählte Garraumtemperatur (TG) nicht innerhalb einer, der jeweiligen Betriebsart zugeordneten Zeit (t_max) erreicht wird, weil dann z. B. während der Pyrolyse eventuell noch Gargut im Gar­ raum (1.1) vorhanden oder ein Fehler in der Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) aufgetreten sein kann.

Die Fig. 2 stellt einen Schnitt durch eine Seitenansicht eines Backofens (1) mit einem in der Abluftöffnung (5) des Garraumes (1.1) angeordneten Katalysator (8) dar. Der Katalysatorein­ gang (8.1) weist zum Garraum (1.1), während der Katalysatorausgang (8.2) zu der Saugseite eines Wrasenabsauggebläses (14) zeigt. Der Katalysator (8) besteht in diesem Beispiel aus zwei hintereinander angeordneten Keramikwaben (13) und einem Heizkörper (6) am Katalysa­ toreingang (8.1). In der Mitte zwischen den Keramikwaben (13) ist ein Temperatursensor (7) zur Erfassung der Katalysatortemperatur (TK_ist) angeordnet. Das Wrasenabsauggebläse (14) saugt am Katalysatorausgang (8.2) die gereinigte Luft an, vermischt sie mit Gerätekühlluft und bläst sie abgekühlt aus dem Backofen (1) hinaus (sh. Verlauf der Pfeile). Da es beim Verflüch­ tigen von Alkohol oder ähnlichen Stoffen im Garraum zu Verpuffungen am Katalysator kom­ men kann, ist vor dem Katalysatoreingang (8.1) ein ein- oder mehrlagiges Metallgitter (15) an­ geordnet. Durch diese einfache konstruktive Veränderung können Verpuffungen weitgehend eingeschränkt werden. Die Heizkörper (2) sind hier wegen einer besseren Übersicht nicht dar­ gestellt. Wird beispielsweise zu einem Oberhitzeheizkörper auch ein Unterhitzeheizkörper und dazu noch ein zusätzlicher Heizkörper als äußerer Heizkreis angeordnet, kann dadurch eine gute Reinigung auch im Backmuffelrahmenbereich erfolgen.

Die Fig. 3 zeigt ein Temperatur-Zeit-Diagramm bei starker Ofenverschmutzung. Zu Beginn des Pyrolysereinigungsvorganges kann eine Beheizung des Garraumes (1.1) und des Kataly­ sators (8) gleichzeitig oder getrennt beginnen. Die Garraumtemperaturen (TG) und Katalysa­ tortemperaturen (TK) sind dabei separat regelbar. Während der Aufheizphase wird der Gar­ raum (1.1) auf einen Temperaturwert (TG_soll) ansteigen, dann wird dieser Temperatur­ wert (TG_soll) so lange beibehalten, bis der Katalysator (8) seine Betriebstemperatur erreicht hat und steigt dann wieder an, weil der Katalysator (8) jetzt die anfallende Rauchmenge (R_ist) ver­ arbeiten kann. Entsteht bei den erhöhten Garraumtemperaturen jedoch eine zu große Rauch­ menge (R_ist), kann der Katalysator (8) nicht diese gesamte Rauchmenge (R_ist) verarbeiten und seine Temperatur (TK_ist) steigt über einen Temperaturschwellwert (TK_sch) an. Der Garraum­ heizkörper (2) wird dann entweder abgeschaltet oder so angesteuert, daß der gegenwärtige Temperaturwert so lange erhalten bleibt, bis der Katalysator (8) wieder seine Betriebstempera­ tur hat. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis im Garraum die Pyrolysetempera­ tur (TG_Py) erreicht ist. Dann wird die Pyrolysetemperatur (TG_py) gehalten bis keine Rauch­ menge (R_ist) mehr durch den Katalysator (8) sensiert wird. Anschließend schaltet die elektro­ nische Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) den oder die Garraumheizkörper (2) ab und die Abkühlphase beginnt. Während der Abkühlphase ist es sinnvoll, eine in den Figuren nicht ge­ zeigte Verschlußeinrichtung der Backofentür zum Schutz für den Benutzer so lange zu aktivie­ ren, bis die Garraumtemperaturen (TG_ist) auf ca. 300°C gesunken sind.

In der Fig. 4 ist ein Garraumtemperatur-Zeit-Diagramm bei geringer Ofenverschmutzung dar­ gestellt. Durch die geringe Verschmutzung entsteht nur wenig Rauch bei der Aufheizung des Garraumes (1.1). Die Garraumtemperatur (TG) steigt bis auf den Temperaturwert (TG_Py) zur Durchführung der pyrolytischen Reinigung an. Dabei braucht sie zwischenzeitlich nicht auf einem Temperaturschwellwert (TG_sch) gehalten zu werden, damit der Katalysator (8) seinen Temperaturschwellwert (TK_sch) erreichen kann, weil nur wenig Rauch bei der Pyrolysereinigung anfällt und daher keine Überlastung des Katalysators (8) stattfindet.

Die Fig. 5 zeigt ein Temperatur-Zeit-Diagramm mit den Katalysator- (obere Kurve) und Gar­ raumtemperaturverläufen (untere Kurve) während der Durchführung eines Pyrolysevorganges. In der Auswerteeinrichtung (9) als Bestandteil der elektronischen Steuer- und Auswerteeinrich­ tung (16) wird eine Katalysatorsolltemperatur (TK_soll) und ein oberer Katalysatortemperatur­ schwellwert (TK_sch) abgespeichert. Bis zu diesem Katalysatortemperaturschwellwert (TK_sch) kann noch eine maximal mögliche Rauchmenge (R_max) durch den Katalysator verarbeitet wer­ den. Der Temperatursensor (7) erfaßt während einer eingeschalteten Betriebsart, insbeson­ dere auch bei der Durchführung eines Pyrolysereinigungsvorganges, die aktuelle Katalysator­ temperatur (TK_ist). Diese Temperaturwerte (TK_ist) werden weitergegeben an die Analyseeinrich­ tung (9) und dort mit dem abgelegten Katalysatortemperaturschwellwert (TK_sch) verglichen. Sind die aktuellen Katalysatortemperaturen (TK_ist) größer als der Katalysatortemperatur­ schwellwert (TK_sch), schaltet das Schaltmittel (S2) die Backofenheizung zeitweilig ab oder hält die Garraumtemperatur (TG) auf einem erreichten Temperaturwert, bis die Katalysatortempe­ raturen (TK_ist) wieder unter den Katalysatortemperaturschwellwert (TK_sch) gesunken sind (gepunktete Bereiche zeigen die Bereiche, in denen die maximal verarbeitbare Rauch­ menge (R_max) überschritten wird). Der Katalysatorheizkörper (6) wird durch die elektronische Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) abgeschaltet, wenn die aktuellen Katalysatortemperatu­ ren (TK_ist) über den Katalysatortemperatursollwert (TK_soll) angestiegen sind. Wenn der Kataly­ satortemperatursollwert (TK_soll) wieder unterschritten ist, wird der Katalysatorheizkörper (6) wieder eingeschaltet (gestrichelter Bereich). In der elektronischen Steuer- und Auswerteein­ richtung (16) sind die Katalysatorsolltemperatur (TK_soll) oder die Katalysatorsollheizlei­ stung (PK_soll) zum Halten der Katalysatorsolltemperatur (TK_soll) sowie eine Katalysatorschwell­ temperatur (TK_sch) und/oder eine Katalysatorschwellheizleistung (PK_sch) abgelegt, welche mit einem Wert für eine vorgegebene Rauch menge (R_max) korrespondieren. Im Vergleich mit den jeweils aktuell gemessenen Werten (TK_ist, PK_ist) wird daraus eine am Katalysator (8) an­ fallende Rauchmenge (R_ist) ermittelt. Ist die aktuelle Rauchmenge (R_ist) größer als die maximal durch den Katalysator (8) sinnvoll zu verarbeitende Rauch menge (R_max) wird ein weiterer An­ stieg der Garraumtemperatur (TG_ist) verhindert. Dabei wird die Garraumtemperatur (TG_ist) um einen in der Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) abgelegten Wert reduziert und gehalten oder das Schaltmittel (S2) schaltet den Backofenheizkörper ab. Wird die aktuelle Rauch­ menge (R_ist) wieder kleiner als die am Katalysator maximal möglich zu verarbeitende Rauch­ menge (R_max), schaltet das Schaltmittel (S2) die Backofenheizkörper (2) wieder ein.

In der Fig. 6 ist ein Diagramm der Katalysatorheizleistung (PK) während der Zeit eines Py­ rolysevorganges dargestellt. Das Verfahren zur Rauchbegrenzung kann zur Bestimmung der momentan am Katalysator (8) anfallenden Gas- bzw. Rauch menge (R_ist) auch die momentane Katalysatorheizleistung oder ein indirektes Maß dafür verwenden. Als indirektes Maß kann beispielsweise das Verhältnis der Einschalt- zur Ausschaltzeit der Katalysatorheizkörper (6) dienen. In der Katalysatortemperaturregeleinheit (11) ist die Katalysatorheizleistung (PK) zum Halten der Katalysatorsolltemperatur (TK_soll) eingegeben. Diese Heizleistung kann während des Betriebes aktualisiert werden. Dazu wird bei einer Garraumtemperatur (TG) jeweils die größte notwendige Heizleistung (P) den Verhältnissen eines leeren Garraumes zugeordnet. Fallen brennbare Gase am Katalysator (8) an, reduziert das seine aufzubringende elektrische Heizenergie. Ein Heizleistungsschwellwert (PK_sch) für die Katalysatorheizleistung (PK) liegt deutlich unter dem vorgegebenen Wert für einen sauberen Backofen (1). Bei Unterschreitung des Schwellwertes (PK_sch) schaltet das Schaltmittel (S2) die Garraumheizkörper (2) aus, bei Überschreitung des Schwellwertes (PK_sch) schaltet das Schaltmittel (S2) die Garraumheizkörper (2) wieder ein. Die Einbeziehung der Katalysatorheizleistung (PK) in das Verfahren zur Rauchbegrenzung in einem Backofen (1) ist sogar noch empfindlicher als das Verfahren unter Berücksichtigung des oberen Temperaturschwellwertes (TK_sch) für den Kataly­ sator (8) und daher noch besser zur Rauchbegrenzung am Katalysator (8) geeignet. Bei dem Temperaturschwellverfahren (s. Fig. 5) muß gewartet werden, bis die elektrische Katalysator­ beheizung auf Null reduziert wurde. Wenn Katalysatortemperatur (TK_ist) deutlich über der Ka­ talysatorsolltemperatur (TK_soll) liegt, werden die Heizkörper (2) ausgeschaltet. Bei Über­ wachung der Katalysatorheizleistung kann dagegen schon bei jeder vorgebbaren Reduzierung der zur Aufrechterhaltung der Katalysatortemperatur (TK) notwendigen Heizleistung auf die Garraumheizkörper (2) rückgewirkt werden.

Claims (15)

1. Backofen mit einem Garraum, welcher mindestens einen Heizkörper zum Erwärmen, einen Temperatursensor, eine Abluftöffnung und einen Katalysator in der oder in Verbindung mit der Abluftöffnung aufweist, sowie mit einer elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung und mit einer Einrichtung zur Pyrolysereinigung, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Katalysator (8) mindestens ein Katalysatorheizkörper (6) und ein Temperatursen­ sor (7) zugeordnet sind und
daß eine Schaltungsanordnung (10) zur Rauchbegrenzung in Verbindung mit der elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) angeordnet ist.

2. Backofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (10) zur Rauchbegrenzung eine Einrichtung zur Rauchsensierung (7, 8), eine elektronische Auswerteeinrichtung (9) zur Steuerung der Heizkörper (2) und mindestens ein Schaltmittel (S2) zum Abschalten der Heizkörper (6) aufweist.

3. Backofen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Rauchsensierung aus dem temperaturgesteuerten Katalysator (8) und dem Temperatursensor (7) zusammengesetzt ist.

4. Backofen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (9) und/oder eine Katalysatortemperaturregeleinrichtung (11) und/oder eine Garraumtemperaturregeleinheit (12) Bestandteile der elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) sind.

5. Backofen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator (8) zwei hintereinander angeordnete Keramikwaben (13) aufweist, wobei der Katalysatorheizkörper (6) am Katalysatoreingang (8.1) und der Temperatursensor (7) mittig zwischen den Keramikwaben (13) angeordnet sind.

6. Backofen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein- oder mehrlagiges Metallsieb (15) vor dem Katalysatoreingang (8.1) angeordnet ist.

7. Backofen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Katalysatorausgang (8.2) ein Wrasenabsauggebläse (14) angeordnet ist.

8. Backofen nach mindestens einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltmittel (S2) mit einem Schaltmittel (S1) zum Anfahren und Regeln der Heizkör­ per (2) in Reihe geschaltet ist.

9. Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorganges in einem Backofen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit Beginn des Pyrolysereinigungsvorganges eine Beheizung des Garraumes (1.1) und des Katalysators (8) gleichzeitig oder getrennt beginnen, wobei Garraumtemperaturen (TG) und Katalysatortemperaturen (TK) separat regelbar sind und daß während des Pyrolysereinigungsvorganges eine Rauchsensierung und Rauchbegrenzung im Backofen (1) erfolgt, wobei die am Katalysator (8) anfallende Rauchmenge (R_ist) als Regelgröße der Steuerung der Garraumtemperatur (TG_ist) überlagert ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor Beginn des Pyrolysereinigungsvorganges ein maximaler Temperaturwert (TG_max) für den Garraum definiert wird, welcher unterhalb der Pyrolysetemperatur (TG_Py) liegt und bei be­ heiztem, aber nicht seine Solltemperatur (TK_soll) aufweisenden Katalysator (8) maximal er­ reichbar sein soll und daß dieser Temperaturwert (TG_max) in der elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) gespeichert wird und daß nach dem Start des Pyrolysereinigungsvorganges der Garraum. (1.1) zuerst nur bis zu dem Temperaturwert (TG_max) aufgeheizt wird, dieser Temperaturwert (TG_max) so lange gehalten wird, bis der Katalysator seine Solltemperatur (TK_soll) erreicht hat und erst dann bis zum Errei­ chen der Pyrolysetemperatur (TG_Py) gesteigert wird.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) zu der jeweiligen Rauch­ menge (R_ist) und/oder Art der Verschmutzung des Garraumes (1.1) eine notwendige Pyrolyse­ dauer gespeichert und realisiert wird, wobei die jeweils aktuelle Rauchmenge (R_ist) durch eine Einrichtung zur Rauchsensierung (10) ermittelt wird und auf die Art der Verschmutzung hin­ weist.

12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektronischen Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) die Katalysatorsolltempera­ tur (TK_soll) oder die Katalysatorsollheizleistung (PK_soll) zum Halten der Katalysatorsolltempera­ tur (TK_soll) sowie eine Katalysatorschwelltemperatur (TK_sch) und/oder eine Katalysatorschwell­ heizleistung (PK_sch) abgelegt sind, welche mit einem Wert für eine vorgegebene Rauch­ menge (R_max) korrespondieren und daß im Vergleich mit den jeweils aktuell gemessenen Werten (TK_ist, PK_ist) daraus eine am Ka­ talysator (8) anfallende Rauchmenge (R_ist) ermittelt wird und daß beim Erreichen (R_ist) < (R_max) ein weiterer Anstieg der Garraumtemperatur (TG_ist) verhindert wird, wobei die Garraumtemperatur (TG_ist) um einen in der Steuer- und Auswerteeinrich­ tung (16) abgelegten Wert reduziert und gehalten wird oder das Schaltmittel (S2) den Back­ ofenheizkörper abschaltet und daß beim Erreichen (R_ist) < (R_max) das Schaltmittel (S2) die Backofenheizkörper wieder ein­ schaltet.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Garraumtemperatur (TG_ist) einen vorbestimmbaren Wert (TG_max) nicht überschreitet, bis die Katalysatorsolltemperatur (TK_soll) nicht mindestens nahezu erreicht ist.

14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sicherheitsabschaltung des Backofens (1) erfolgt, wenn die gewählte Garraumtem­ peratur (TG) nicht innerhalb einer, der jeweiligen Betriebsart zugeordneten Zeit (t_max) erreicht wird.

15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Pyrolysetemperatur (TG_Py) in Abhängigkeit von der Rauchmenge (R_ist) und/oder der Garraumtemperatur (TG_ist), bei welcher die Rauchmenge (R_ist) entsteht, von der Steuer- und Auswerteeinrichtung (16) errechnet wird.