DE4127390A1

DE4127390A1 - Automatisierbares, pyrolytisches selbstreinigungsverfahren

Info

Publication number: DE4127390A1
Application number: DE4127390A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Ing Beifuss; Uwe Dipl Ing Has; Helmut Dipl Ing Waigand; Gottfried Dipl Ing Wallner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-08-19
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1993-02-25
Also published as: DE59201331D1; EP0528250B1; EP0528250A2; EP0528250A3; ATE118083T1; ES2068658T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein automatisierbares pyro lytisches Selbstreinigungsverfahren für Herde, deren Muffel durch ein in wenigstens einem Wandbereich angeordnetem Heiz element und ggf. mit zusätzlicher Umluftheizung betreibbar ist, wobei die Muffel durch ein Umluftgebläse belüftbar und mit Mitteln zur pyrolytischen Selbstreinigung ausgerüstet ist.

Beim Braten, Garen und Backen werden die Innenseiten einer Herdmuffel in unterschiedlicher Weise verschmutzt. Diese Verschmutzung besteht im wesentlichen aus drei Komponenten:

Fettspritzer tierischer und pflanzlicher Art, anklebende Gargutreste an den Muffelwänden und Kondensation von Wrasen bestandteilen an den Muffelwänden.

Die Möglichkeit, mit Hilfe pyrolytischer Selbstreinigung einer Garraumverschmutzung über ein zumutbares Maß vorzubeu gen, bzw. eine solche Verschmutzung zu beseitigen, ist hin länglich bekannt.

Bei der konventionellen pyrolytischen Selbstreinigung von Herden, wie sie bisher betrieben wurde, werden die Muffel wände beim Durchlauf eines vorgegebenen Zeit-Temperatur-Pro fils auf eine Temperatur von 480 bis 500°C aufgeheizt und für gewisse Zeit auf hoher Temperatur gehalten, wobei diese Zeit einem Erfahrungswert entspricht und nicht die tatsäch lichen Verhältnisse der Muffelverschmutzung wiedergibt. Die relativ langkettigen Moleküle der an den Wänden der Muffel haftenden Verschmutzungen werden durch die langandauernde Erhitzung auf über 450°C einem thermischen Crack-Verfahren unterworfen und so zu relativ kurzkettigen Abbauprodukten, beispielsweise Wasser, kurze Kohlenwasserstoffe, Aromate und zu Ascherückständen umgesetzt. Die gasförmigen Abbauprodukte werden während der Selbstreinigung mit der Entlüftung aus dem Herd geführt. Nach der Selbstreinigung können die ver bleibenden Rückstände als Asche dem Herd entnommen werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, Pyrolyse start, Pyrolysedurchführung und die Beendigung der Pyrolyse in Abhängigkeit von der realen Verschmutzungsphase sensorge steuert und damit ggf. automatisierbar zu realisieren.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch ge kennzeichnet, daß im Garraum eine betriebsbedingte Backofen- Verschmutzungswerte erfassende Sensorik angeordnet ist, daß eine eingangsseitig mit dem Verschmutzungssensor verbundene Auswerteeinheit den Pyrolysestart einleitet oder empfiehlt, daß ein mit der Auswerteeinheit für pyrolytische Selbstrei nigung verbundener Gassensor im Abluftweg der Muffel ange ordnet ist, daß die Auswerteeinheit die Sensorsignale mit einem auf den Pyrolysebetrieb angepaßten Logiksystem analy siert, daß die Auswerteeinheit aus den Sensorsignalen nach einer typischen Pyrolyse-Betriebszeit eine Verschmutzungsart bedingte Pyrolyse-Mindesttemperatur und eine optimierte Pyrolyse-Gesamtzeit bestimmt und daß die Auswerteeinheit die pyrolytische Selbstreinigung nach einer verschmutzungsartbe dingten Pyrolyse-Gesamtzeit beendet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung die Eingangswerte des Verschmutzungssensors frequenzumsetzt, digitalisiert, aufzählt, speichert und verkettet, daß die Auswerteschaltung einen Verschmutzungsgrad ausgabeseitig signalisiert und eine Pyrolyseeinleitung empfiehlt oder durchführt.

Eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise mit einem unschar fen Logiksystem ausgestattete Auswerteeinheit in Abhängig keit vom Verschmutzungsgrad die notwendige Pyrolyse-Gesamt zeit vorbestimmt, sensorsignalbezogen nachkorrigiert und nach Ablauf dieser Zeiten die Heizelemente abschaltet.

Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 Ein Blockschaltbild des Pyrolyseverfahrens,

Fig. 2 einen Sensorsignalverlauf während der Pyroly sezeit bei verschiedenen Verschmutzungen,

Fig. 3 Sensorsignale während des Anstieges der Pyro lysetemperatur bei verschiedenen Verschmut zungen.

Gemäß Fig. 1 ist ein Herd 1, ein im Garraum befindlicher Sensor 2, eine Pyrolyse-Displayeinheit 3, eine Auswerte einheit 4, 5 und eine Steuerung 6 erkennbar. Der im Garraum angedeutete Sensor 2 arbeitet vorwiegend als kapazitiver Verschmutzungssensor, wobei eine der möglichen Ausführungs formen des Verschmutzungssensors dadurch bestimmt ist, daß der Sensor aus mindestens zwei Leiterbahnen besteht, die auf einem emaillierten Metallblättchen voneinander isoliert angeordnet sind, wobei die beiden Sensor-Leiterbahnen U-Form besitzen und sich gegenüberstehend derart angeordnet sind, daß jeweils ein U-Schenkel in das offene, gegenüberlie gende U eintaucht. Innerhalb des Garraumes wird der Sensor 2 vorzugsweise in einem seitlichen Wandbereich der Muffel angeordnet. Ausgangsseitig ist der Sensor 2 mit dem Teil der Auswerteeinheit verbunden, der die Werte des Verschmut zungssensors 2 solange verdichtet, bis ein Pyrolysestart objektiv gegeben ist. Dabei ist dieser Teil der Auswerteein heit mit 4 gekennzeichnet. Die Auswerteeinheit 4 behandelt die Eingangswerte des Verschmutzungssensors indem sie diese Frequenz umsetzt, digitalisiert, aufzählt, speichert und verkettet, anschließend einen Verschmutzungsgrad ausgabesei tig signalisiert und eine Pyrolyseeinleitung empfiehlt oder durchführt.

Der Teil der Auswerteeinheit, der für die Pyrolyse-Durch führung notwendig ist, gemäß Fig. 1 als 5 bezeichnet, ist mit dem Gassensor, der im Abluftweg der Ofenmuffel angeord net ist, verbunden. Die Auswerteeinheit 5 analysiert durch ein angepaßtes Logiksystem diese Sensorsignale, bildet aus diesen nach einer typischen Pyrolyse-Betriebszeit eine ver schmutzungsartbedingte Pyrolyse-Mindesttemperatur und eine optimierte Pyrolyse-Gesamtzeit. Für das pyrolytische Selbst reinigungsverfahren ist es wesentlich, daß die teilweise mit einem unscharfen Logiksystem ausgestattete Auswerteeinheit 4, 5 in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad die notwendige Pyrolyse-Gesamtzeit vorbestimmt, sensorsignalbezogen nach korrigiert und nach Ablauf dieser Zeiten die Heizelemente abschaltet, wobei die Umluft ebenfalls abgeschaltet wird. Dieser Sachverhalt ist gemäß Fig. 1 ausgangsseitig mit dem Auswerteeinheitsteil 5, der auf eine Steuerung 6 geführt ist, realisiert.

Fig. 2 und Fig. 3 stellen Diagramme dar, die in parametri scher Zuordnung verschiedene Verschmutzungswerte mit den da zugehörigen Sensorsignalverläufen wiedergeben, die durch den im Abluftkanal des Garraumes angeordneten Gassensor erzeugt werden.

Gemäß Fig. 2 ist eine Kurvenschar erkennbar, die mit ver schiedenen Verschmutzungsarten als Parameter den Verlauf des Gassensorsignals über die Pyrolysezeit qualitativ darstellt. Für den automatisierten Pyrolysebetrieb ist es zweckmäßig, eine mit unscharfer und scharfer Logik ausgerüstete Aus werteeinheit 4, 5 anzuordnen, die durch ständige Abfrage aller Sensorsignale die jeweils erforderlichen Regelschritte einleitet. Grundlage dieser Logikeinheiten, die sich in der Auswerteeinheit 4, 5 befinden, sind u. a. die vom Gassensor gelieferten Daten gemäß der Fig. 2, 3. So ist gemäß Fig. 1 weiterhin entnehmbar, daß gleiche Verschmutzungstypen nach einer bestimmten Pyrolysedauer ihre Maxima nahezu gleich zeitig erreichen. Man kann davon ausgehen, daß mit Erreichen der notwendigen Pyrolysetemperatur, d. h. der Temperatur, die dem Verschmutzungsgrad entsprechend ausreichende Crackkraft besitzt, keine längeren Aufheizzeiten als eine Stunde erfor derlich sein werden. Das ist davon abhängig, in welchem Maße die Verschmutzung komplizierte Zusammensetzung bezüglich tierischer und pflanzlicher Fette, klebender Gargutreste und komplizierte Kondensationsprodukte von Wrasenbestandteilen besitzt und von welcher Ausgangstemperatur her die Pyrolyse gestartet wird.

Die Gassensorsignale, bezogen auf den Temperaturverlauf, sind gemäß Fig. 3 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Maxima der Sensorsignale bei Temperaturen auftreten, die für die entsprechende Garraumverschmutzung typische Reinigungs temperaturen sind. Durch den Gassensor im Abluftkanal des Garraumes können Aussagen zu folgenden Punkten, das Pyroly severfahren betreffend, gemacht werden:

- Höhe der notwendigen Pyrolysetemperatur,
- Angabe zur notwendigen Pyrolysedauer,
- Vorgaben für Be- und Entlüftung der Ofenmuffel,
- Angaben zur Menge und Geschwindigkeit der Umluft,
- mögliche Erkennung von zufällig im Brat- und Backrohr vorhandenen Fremdgegenständen.

Die durch die Sensortechnik im Abluftkanal gewonnenen Daten bestimmen die Ausrüstung der Auswerteeinheit Teil 5 bezüg lich ihres Logiksystems und lassen eine vorteilhafte Verwen dung unscharfer Logik erkennen. Ein solcherart ausgestatte tes automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren besitzt gegenüber den bisherigen Verfahrenweisen bei pyrolytischer Selbstreinigung, die darin bestanden, daß ein starres Zeit-Temperaturprofil durchfahren wurde, d. h., der Herd wurde eine bestimmte empirisch ermittelte Zeit lang mit hoher Temperatur betrieben, folgende Vorteile:

- Der Energieverbrauch wird stark verringert, da die vor handene Verschmutzung nur sehr selten den Maximalwert erreicht, für den das Zeit-Temperatur-Profil früher aber ausgelegt war.
- Der Herd wird weit weniger belastet, dadurch vergrößert sich die Lebensdauer der Emaille der Muffel.
- die Brandgefahr im Fall von Bedienungsfehlern wird ver ringert, da die Sensorik Fehlbeschickungen im Garraum analysiert.

Ein automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsverfah ren, das mit einem sensorgesteuerten Pyrolysestart und einer sensorgesteuerten Pyrolysedurchführung ausgestattet ist, wobei eine Auswerteeinheit, die scharfe und unscharfe Logik besitzt, vorhanden ist, verleiht den damit ausgerüsteten Herden einen zweckentsprechenden Komfort.

Claims

1. Automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren für Herde, deren Muffel durch ein in wenigstens einem Wandbereich angeordnetes Heizelement und ggf. mit zusätzlicher Umluftheizung betreibbar ist, wobei die Muffel durch ein Umluftgebläse belüftbar und mit Mit teln zur pyrolytischen Selbstreinigung ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Garraum eine betriebsbedingte Backofen-Verschmutzungs werte erfassende Sensorik angeordnet ist, daß eine ein gangsseitig mit dem Verschmutzungssensor (2) verbundene Auswerteeinheit (4) den Pyrolysestart einleitet oder empfiehlt, daß ein mit der Auswerteeinheit (5) verbun dener Gassensor im Abluftweg der Muffel angeordnet ist, daß die Auswerteeinheit (4, 5) die Sensorsignale mit einem auf den Pyrolysebetrieb angepaßten Logiksystem analysiert, daß die Auswerteeinheit (4, 5) aus den Sen sorsignalen nach einer typischen Pyrolyse-Betriebszeit eine verschmutzungsartbedingte Pyrolyse-Mindesttempe ratur und eine optimierte Pyrolyse-Gesamtzeit bestimmt und daß die Auswerteeinheit (4, 5) das pyrolytische Selbstreinigungsverfahren nach einer verschmutzungsart bedingten Pyrolyse-Gesamtzeit beendet.

2. Automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren für Herde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Auswerteschaltung (4) die Eingangswerte des Verschmutzungssensors (2) frequenzumsetzt, digi talisiert, aufzählt, speichert und verkettet, daß die Auswerteschaltung (4) einen Verschmutzungsgrad ausga beseitig signalisiert und eine Pyrolyseeinleitung emp fiehlt oder durchführt.

3. Automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Garraum angeordnete Sensorik aus einem vorwiegend kapazitiv wirkenden Sensor (2) besteht.

4. Automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (2) aus mindestens zwei Leiterbahnen, die auf einem emaillierten Metallplättchen voneinander iso liert angeordnet sind, besteht.

5. Automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensor-Leiterbahnen U-Form besitzen und sich gegenüberstehend derart angeordnet sind, daß ein U-Schenkel in das offene gegenüberliegende U jeweils eintaucht.

6. Automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kapazitive Sensor (2) vorzugsweise in einem seitlichen Wandbereich der Muffel angeordnet ist.

7. Automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gassensor auf kurzkettige Kohlenwasserstoffe und Was serstoffmoleküle mit einer auswertbaren elektrischen Widerstandsänderung reagiert.

8. Automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die teilweise mit einem unscharfen Logiksystem ausgestat tete Auswerteeinheit (4, 5) in Abhängigkeit vom Ver schmutzungsgrad die notwendige Pyrolyse-Gesamtzeit vor bestimmt, sensorsignalbezogen nachkorrigiert und nach Ablauf dieser Zeiten die Heizelemente abschaltet.

9. Automatisierbares, pyrolytisches Selbstreinigungsver fahren nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Auswerteeinheit (4, 5) nach Abschal ten der Heizleistung die Belüftung der Muffel beendet.