DE2742493C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Reinigungstemperatur eines emaillierten Pyrolyse-Backofens, dessen Heizelement für Unterhitze außerhalb des Backraums angeordnet ist.

Aus der DT 21 11 070 ist ein Backofen bekannt, dessen Heizelement für Unterhitze außerhalb des Backofens liegt und gemeinsam mit den anderen Heizelementen zur Aufheizung auf die Pyrolysetemperatur dient.

Die Reinigung eines Backofens auf pyrolytischem Wege besteht darin, die in Form von Spritzern während des Back- oder Bratvorgangs auf den Backofenwandungen entstehenden Ver­ schmutzungen durch Aufheizen auf eine hohe Temperatur zu lösen.

Die pyrolytische Reinigung erfordert Temperaturen von 500°C, wenn der Reinigungsvorgang vollständig und inner­ halb einer vernünftigen Zeitdauer ablaufen soll. Andererseits sind die von auf übliche Weise emaillierten Wandungen ertra­ genen Höchsttemperaturen auf etwa 520 bis 550°C begrenzt. Es gibt jedoch auch Emaillearten, die eine höhere Verglasungs­ temperatur aushalten, wobei dann für die Herstellung eines derartigen Backofens ein besonderer Emailleofen eingesetzt werden muß, dessen Temperatur entsprechend hoch eingestellt wird.

Soll eine wirksame Reinigung in relativ kurzer Zeit, beispielsweise in eineinhalb bis zwei Stunden je nach Ver­ schmutzungsgrad, erreicht werden, so muß die Pyrolysetemperatur möglichst homogen über die Backofenwandungen verteilt sein. Dies läßt sich relativ gut erreichen, wenn die Heizelemente des Backofens innerhalb des wärmeisolierten Backraums angeordnet sind.

Befindet sich jedoch das Heizelement für Unterhitze außerhalb des eigentlichen Backofenraums, so ist diese Be­ dingung nicht mehr so leicht zu erfüllen. Heizelemente für Unterhitze werden aber aus verschiedenen Gründen gerne außen angeordnet. Aus Kostengründen weisen die für den Back- oder Bratvorgang verwendeten Heizelemente für Unterhitze einen ziemlich hohen Wärmeabgabekoeffizienten (Leistung pro Oberflächenein­ heit) auf, so daß es zu einer lokalen Überhitzung der in un­ mittelbarer Nähe des Heizelementes befindlichen Wandung kommt, was keinen Nachteil darstellt, solange man von den Pyrolyse­ temperaturen ausreichend weit entfernt ist. Eine bekannte Lösung zur Verringerung des Wärmeabgabekoeffizienten des Heizelements für Unterhitze für den Pyrolysevorgang besteht darin, das Heizelement mit einem weiteren Heizelement in Reihe zu schalten, jedoch müssen dann ein oder mehrere zusätzliche Heizelemente, die nur für Reinigungszwecke eingesetzt werden, vorgesehen werden, um die für einen genügend schnellen Tempe­ raturanstieg auf die notwendige Temperatur erforderliche Leistung zu erzielen.

Ziel der Erfindung ist es, ohne das Hinzufügen zu­ sätzlicher Heizelemente für die Pyrolysereinigung eine homo­ gene Pyrolysetemperatur zu erreichen.

Grundidee des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, die Leistung des Unterhitzeheizelements erst von dem Zeitpunkt an zu verringern, zu dem die Höchsttemperatur der Ofenwandun­ gen ausreichend nahe an der für den Reinigungsvorgang gewählte Höchsttemperatur, beispielsweise 500°C, heranreicht.

Dieses Ziel wird durch das Verfahren mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1 erreicht.

Durch die Verringerung der Heizleistung erreicht man eine Verbesserung der Wirksamkeit der Reinigung durch Homo­ genisierung der Temperaturen an den Innenwandungen des Back­ ofenraums.

Bezüglich bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der drei Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Schaltbild der Schaltungsanordnung,

Fig. 2 zeigt ein Regeldiagramm für den Fall, daß die während des Pyrolysevorgangs genutzte Leistung gleich der für den Ausgleich der Wärmeverluste des Ofens notwendigen Leistung ist.

Fig. 3 zeigt ein Regeldiagramm für den Fall, daß die Heizleistung des Pyrolysevorgangs etwas über der für den Aus­ gleich der Wärmeverluste notwendigen Leistung liegt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, besitzt ein Schalter CO des Backofens Kontakte a, b, c, d, e mit denen ausgehend von einer Stromquelle 1, 2 verschiedene Heizelemente des Backofens gespeist werden können, nämlich ein oberer Heizwiderstand V, ein Grillheizwiderstand G, ein Unterhitze-Heizwiderstand mitt­ lerer Teil Sv und peripherer Teil Sp - und ein Widerstand des Rauchkatalysators C. Mit einem Pyrolysethermostaten T, der zwei Kontakte I ₁ und I ₂ aufweist, kann über den Kontakt I ₁ die Backofentemperatur auf die für den Pyrolysereinigungs­ vorgang gewählte Temperatur T ₂, beispielsweise 500°C, be­ grenzt werden, indem beim Erreichen von T ₂ sämtliche für das Aufheizen des Backofens genutzten Heizelemente abgeschaltet werden; der Umschaltkontakt I ₂ schließt in einer ersten Stellung den Widerstand G des Grills kurz und schaltet den mittleren Widerstand Sc des Unterhitze-Heizelements und den Kata­ lysatorwiderstand C in Reihe; in der zweiten Stellung schaltet er den mittleren Widerstand Sc des Unterhitze-Heizelements und den Grillwiderstand G in Reihe.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen:

Der Reinigungsvorgang wird eingeschaltet, wenn die Kontakte a, b, c, d, e des Schalters CO geschlossen und b geöff­ net sind. Der Reinigungsthermostat T weist eine erste Stufe I ₁ auf, deren Auslösetemperatur auf einen Wert eingestellt ist, der in der Nähe der höchsten Reinigungstemperatur, beispiels­ weise 500°C liegt, sowie eine zweite Stufe I ₂, deren Schalten bei einer Temperatur T ₀ erfolgt, die etwas unter der vorge­ nannten Temperatur liegt. T ₀ ist die Temperatur am Ende des Temperaturanstiegs, beispielsweise 470°C.

Die Reinigung erfolgt mit dem oberen Heizwiderstand V und dem peripheren Widerstand des Unterhitze-Heizelements, zu denen zu Beginn des Vorgangs bis zum Erreichen der Temperatur T ₀ die Widerstände Sc und C in Reihe geschaltet hinzukommen, so daß ein versehentlicher Ausfall des Katalysatorwiderstands das Aufheizen des mittleren Teils des Unterhitze-Heizelements Sc und folg­ lich den ganzen Pyrolysevorgang abbricht.

Nach dem Schalten des Umschalters des Reinigungs­ thermostaten bei Erreichen der Temperatur T ₀ werden die Widerstände G und Sc in Reihe geschaltet. Da der Katalysator bereits wirksam ist, reicht seine Temperatur ohne weiteres Erwärmen aus, so daß es nicht mehr nötig ist, den Widerstand C mit Strom zu versorgen.

Da der Widerstand C im Verhältnis zum Widerstand G klein ist, ist die erreichte Leistungsverringerung nach Ein­ schalten von G spürbar, und durch geeignete Wahl der Vertei­ lung der Widerstände Sc und Sp kann die gewünschte Leistungs­ verringerung leicht erhalten werden.

Fig. 2 zeigt die Erwärmungskurven CF in der Mitte des Ofens bzw. PS am Ofenboden für den Fall, daß der Ausgleich der Wärmeverluste im wesentlichen gegen Ende des Reinigungsvorgangs erreicht wird. Die Zeit t ₀ entspricht der Temperatur T ₀ in der Mitte des Ofens, die etwas unterhalb der als Höchsttemperatur im Ofenmittelpunkt für den Reinigungs­ vorgang gewählten Temperatur T ₂ liegt. Der Zeit t ₀ entspricht außerdem die Temperatur T ₁ des Backofenbodens, die oberhalb der Temperatur T ₀ liegt; diese Temperatur T ₁ wird kleiner als die Höchsttemperatur T _max gewählt, die im wesentlichen von der für die Ofenwandungen verwendeten Emaille abhängt. Da der pyro­ lytische Reinigungsvorgang umso schneller abläuft, je höher die Temperatur ist, wird für die Höchsttemperatur T _max die höchstmögliche gewählt. Betrachtet man die Kurve CF, so stellt man ein rasches Ansteigen der Temperatur bis zum Zeitpunkt t ₀ fest, bei dem der Kontakt I ₂ des Pyrolysethermostats umschaltet; von da an ist der Temperaturanstieg schwächer, da die Erwär­ mungsleistung verringert wurde und die Wärmeverluste zunehmen; die Kurve steigt bis zur Temperatur T ₂ an, ohne daß es zu Regelschwankungen käme. Betrachtet man die Kurve PS, so läßt sich ein rasches Ansteigen der Temperatur bis zum Zeitpunkt t ₀ feststellen; danach nimmt die Temperaturanstiegsgeschwin­ digkeit wegen der Heizleistungsverringerung und der steigenden Wärmeverluste ab und wächst asymptotisch zu einer Höchsttem­ peratur, die die Temperatur T _max sein kann.

In der Praxis ist es empfehlenswert, Abweichungen aufgrund von Netzspannungsschwankungen und ungleichmäßiger Wärmeisolierung des Backofens zu berücksichtigen. Unter diesen Bedingungen kann nur eine verringerte Leistung bestimmt werden, die in der Nähe der für den Ausgleich der Wärmeverluste not­ wendigen Leistung liegt. Daher wählt man eine verringerte Leistung, die im ungünstigsten Fall noch etwas oberhalb der für den Ausgleich der Wärmeverluste notwendigen Leistung liegt. Dann ergeben sich die in Fig. 3 dargestellten Kurven, die sich von den in Fig. 2 gezeigten darin unterscheiden, daß vom Zeit­ punkt t ₀ an der Temperaturanstieg etwas stärker ist und daß hier vom Zeitpunkt t ₁ an, an dem der Kontakt I ₁ des Thermo­ staten T wirksam wird, eine Zweipunkt-Regelung erfolgt. Betrachtet man die Kurve CF für den Ofenmittelpunkt, so stellt man einen raschen Temperaturanstieg bis zum Zeitpunkt t ₀ fest, an dem die Temperatur T ₀ erreicht wird, und dann einen weniger raschen Temperaturanstieg zwischen den Zeitpunkten t ₀ und t ₁, zu dem der Ofenmittelpunkt die Temperatur T ₂ erreicht, bei der der Reinigungsthermostat schaltet und von der ab diese Temperatur ebenso wie die Temperatur an der Wandung des Ofen­ bodens PS von einer Temperatur T ₃ ab schwankt, die etwas unter­ halb der Höchsttemperatur T _max liegt, die von der Emaille der Boden-Wandung ausgehalten werden kann. Der Abstand zwischen T _max und der Durchschnittstemperatur in der Ofenmitte ist etwas größer als im Falle gemäß Fig. 2.

Beim Einsatz des beschriebenen Verfahrens können die Temperaturen T ₀ und T ₁ in weniger als 40 Minuten erreicht werden, wodurch der Zeitaufwand für den pyrolytischen Reini­ gungsvorgang erheblich verringert wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Regelung der Reinigungstemperatur eines emallierten Pyrolyse-Backofens, dessen Heizelement für Unter­ hitze außerhalb des Backofens liegt, dadurch gekennzeichnet, daß gegen Ende des Temperaturanstiegs auf den für die Reini­ gung notwendigen Wert die Leistungsabgabe der Heizelemente durch Reduzierung der Leistung des mittleren Teils des Heiz­ elements für Unterhitze derart verringert wird, daß die Ge­ samtleistung gleich oder etwas größer wird als die für den Ausgleich der Wärmeverluste des Backofens während des Pyroly­ sevorgangs benötigte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistungsänderung erfolgt, wenn die Temperatur im Mittel­ punkt des Ofens zwischen etwa 420 und 470°C liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistungsänderung durchgeführt wird, wenn im Mittelpunkt des Ofens eine Temperatur von etwa 470°C erreicht ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei Erreichen der für die Pyrolyse gewählten Temperatur (T₂) auf die reduzierte Gesamtleistung eine Zwei­ punktregelung Anwendung findet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Reduzierung der Heizleistung der mittlere Teil des Heizelements für die Unterhitze mit einem anderen Heizelements des Backofens, vorzugsweise dem Grillelement, in Reihe geschaltet wird.

6. Schaltungsanordnung für den Einsatz des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zweistufigen Thermostaten (T) aufweist, wobei eine Stufe die Temperatur des Backofens auf die für den Reinigungsvorgang gewählte Temperatur (T₂) begrenzt, während die andere Stufe einen Umschalter umfaßt, der bei einer etwas niedrigeren Tem­ peratur (T₀) schaltet und die Heizleistungsänderung bewirkt.