DE68901773T2

DE68901773T2 - Dampferzeuger fuer kochgeraete.

Info

Publication number: DE68901773T2
Application number: DE8989420006T
Authority: DE
Inventors: Raymond Violi
Original assignee: Societe Cooperative de Production Bourgeois SCOP
Current assignee: Societe Cooperative de Production Bourgeois SCOP
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1989-01-04
Publication date: 1992-12-24
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: FR2625794B1; FR2625794A1; EP0323939B1; GR3005635T3; EP0323939A1; ATE77466T1; ES2033119T3; US5058194A; DE68901773D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft jene Vorrichtungen, welche die Erzeugung von Wasserdampf, ausgehend von flüssigem Wasser, ermöglichen, wobei der Wasserdampf insbesondere in Küchengeräten Verwendung finden kann.
Es sind bereits zahlreiche Wasserdampferzeuger bekannt, die im allgemeinen einen in einen Wasserbehälter getauchten elektrischen Widerstand umfassen. Die Versorgung des elektrischen Widerstandes mit elektrischem Strom erzeugt einen Temperaturanstieg des in dem Behälter enthaltenen Wassers, danach sein Kochen und das Entweichen von Wasserdampf von der Flüssigkeitsoberfläche.
Diese Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, eine große Trägheit zu haben: bevor mit der Erzeugung von Wasserdampf begonnen wird, muß die gesamte in dem Behälter enthaltene Flüssigkeit erhitzt werden, was einer relativ lange Zeit bedarf; ab dem Augenblick, in dem Dampf erzeugt wird, muß man die Versorgung des elektrischen Widerstandes unterbrechen, sobald man die Erzeugung von Dampf stoppen will; sobald die elektrische Versorgung unterbrochen ist, hat das in dem Behälter enthaltene Wasser noch eine hohe Temperatur, und die Erzeugung von Wasserdampf wird einige Zeit fortgesetzt.
Das Dokument DE-A-3 532 261 beschreibt eine Vorrichtung zum Dampferzeugen, welche in der Ausführung aus Figur 3 einen mit einer Vorrichtung für den Wassereinlaß versehenen unteren Behälter, einen mit einer Öffnung zum Dampfablassen versehenen oberen Behälter und mehrere aufsteigende Heizrohre aufweist, die den unteren und den oberen Behälter dicht untereinander verbinden; ein Rückflußrohr verbindet gleichfalls die beiden Behälter. Mittel zum Erfassen und Einstellen des Wasserstandes, welche eine Sonde für den Wasserstand und eine Pumpe für die Wasserversorgung umfassen, halten den Wasserstand im oberen Behälter auf einem mittleren Stand, sodaß der untere Behälter und die Heizrohre ebenso wie etwa die Hälfte des oberen Behälters vollsständig mit Wasser gefüllt sind. Die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung, welche eine große Menge Wasser enthält, weist die gleichen bereits oben in Zusammenhang mit den Vorrichtungen mit Tauchwiderständen erwähnten Nachteile in Hinblick auf die thermische Trägheit auf.
Das Dokument DE-U-8 606 564 beschreibt einen Wasserdampferzeuger, der einen Kessel umfaßt, welcher aus einem einzigen Rohr von länglicher Form besteht, dessen Boden durch eine Vorderfläche des direkt mit einer Wasserzuleitung verbundenen Rohres gebildet wird. Die obere Öffnung des Rohres ist direkt mit einer Ablaßleitung für den Dampf verbunden. Der Kessel weist kein Rücklaufrohr auf. Mittel zum Einstellen des Wasserstandes halten diesen Stand in dem rohrförmigen Kessel auf einem mittleren Stand zwischen einem oberen und einem unteren Stand, wobei beide in dem Kessel mittlere Stände sind. Das Erfassen des Wasserstandes erfolgt direkt in dem Heizrohr, das den Kessel bildet, durch Mittel für das Erfassen der Temperatur, welche einen Empfänger mit einem um das Heizrohr gewickelten Kapillarrohr umfassen. Die in diesem Dokument beschriebene Vorrichtung, die nur ein Heizrohr beinhaltet, weist die gleichen Nachteile in Hinblick auf die thermische Trägheit auf und ermöglicht kein genaues Einstellen des Wasserstandes.
Das Dokument EP-A-0 238 955 beschreibt eine Friteuse, welche einen dem Aufbau der Vorrichtung aus dem Dokument DE-A-3 532 261 weitgehend ähnlichen Aufbau mit einem oberen Behälter, einem unteren Behälter und die beiden untereinander verbindenden Heizrohren aufweist. Die Flüssigkeit füllt auch den unteren Behälter, die Gesamtheit der Heizrohre und einen Teil des oberen Behälters, sodaß die Nachteile in Hinblick auf die thermische Trägheit und die Dampferzeugung auch bei dieser Vorrichtung gegeben sind.
Eine so große Trägheit ermöglicht es nicht, die Dampferzeugung genau einzustellen. Daraus ergibt sich, daß solche bekannte Dampferzeuger, welche für die Erzeugung von saturiertem Dampf in großen Mengen geeignet sein können, nicht mehr geeignet sind, sobald man die Menge des erzeugten Dampfes, beispielsweise um in einem Behälter nicht saturierten Dampf unter genau festgelegten Bedingungen herzustellen, genau einstellen will.
Außerdem weisen die bekannten Dampferzeuger den Nachteil auf, im Betrieb eine relativ große Menge Wasser zu enthalten, die auf einer hohen Temperatur gehalten wird. Der in dem Wasser enthaltenen Kalk lagert sich daher in allen Wasser enthaltenden Teilen der Vorrichtung ab, wodurch häufig Pannen auftreten. Der Kalk lagert sich insbesondere an schlecht zugänglichen Stellen ab, die schwer zu reinigen sind und lange und kostspielige Entkalkungsmaßnahmen bedingen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die Vermeidung der Nachteile bekannter Dampferzeuger, indem ein neuer Aufbau des Dampferzeugers vorgeschlagen wird, welcher eine sehr geringe Trägheit aufweist: mit einem solchen erfindungsgemäßen Dampferzeuger kann man nach einer relativ langen Betriebsunterbrechung, nach der das Wasser kalt ist, nach einer sehr kurzen Aufheizzeit Dampf erhalten; ausgehend von einem Zustand, in dem Dampf erzeugt wird, kann die Erzeugung von Dampf in einer ebenfalls sehr kurzen Zeit gestoppt werden.
Somit ermöglicht eine solche Vorrichtung eine sehr zuverlässig Steuerung der Dampferzeugung, ihre Regelung im Hinblick auf Menge und Durchsatz, und man kann die Dampferzeugung ohne bedeutende Zeitverluste steuern.
Anderseits ermöglicht der erfindungsgemäße Dampferzeuger einen beträchtlichen Dampfdurchsatz, da die effektive Kontaktfläche zwischen den Heizelementen und dem Wasser aufgrund eines neuen Aufbaus beträchtlich vergrößert ist. Der erzeugte Dampf wird insbesondere sehr rasch abgelassen, ohne bei der Berührung mit der flüssigen Phase neuerlich zu kondensieren, und er wird durch Wasser in flüssiger Phase ersetzt, das rasch mit Heizelementen in Berührung kommt. Die Leistung des elektrischen Widerstandes, der dazu notwendig ist, um einen bestimmten Wasserdampffluß zu erhalten, ist daher im Verhältnis zu den herkömmlichen Lösungen deutlich geringer.
Da die Dampferzeugung in einem von Wasser durchquerten Heizrohr erfolgt, sieht die Erfindung gemäß einer weiteren Aufgabe besondere Mittel vor, um den Ausstoß von nicht verdampftem Wasser zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung, ist die Vorrichtung äußerst problemlos zu reinigen, und die Reinigung ist effizient. Insbesondere der im Wasser enthaltene Kalk lagert sich an problemlos zugängigen und genau definierten Stellen ab. Außerdem lagert sich der Kalk in Form von Platten ab, welche dazu neigen, sich auf natürliche Weise von den Wänden der Vorrichtung abzulösen und sich als Pulver zu zersetzen, das sich am Boden der Einrichtung absetzt und bei Entleerungen abgelassen wird. Die Reinigungsvorgänge an sich sind daher seltener und einfacher vorzunehmen.
Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung kann das Heizrohr zur Reinigung problemlos entfernt oder ersetzt werden.
Gemäß einer weiteren Aufgabe der Erfindung ist der Betrieb eines solchen Dampferzeugers besonders leise.
Um diese Aufgabe sowie weitere Aufgaben zu lösen, umfaßt der erfindungsgemäße Wasserdampferzeuger:
- eine untere Querleitung, die mit einer Wassereinlaßöffnung versehen ist,
- eine obere Querleitung, die mit einer Dampfaustrittsöffnung versehen ist, welche oberhalb der unteren Leitung angeordnet ist,
- mindestens ein aufsteigendes Heizrohr mit axial angeordnetem Hohlraum, dessen erstes Ende dicht mit einer entsprechenden Öffnung der unteren Leitung verbunden ist, und dessen zweites Ende dicht mit einer entsprechenden Öffnung der oberen Leitung verbunden ist, um den Durchtritt des Fluids zwischen der unteren Leitung und der oberen Leitung zu gewährleisten, wobei das Heizrohr an seiner Außenfläche einen schraubenförmig aufgerollten und auf dem Heizrohr aufgeschweißten elektrischen Widerstand trägt, der mit einer elektrischen Energiequelle verbindbar ist, um das Rohr aufzuheizen,
- ein Rücklaufrohr, dessen erstes Ende dicht mit einer entsprechenden zweiten Öffnung der unteren Leitung und dessen zweites Ende dicht mit einer entsprechenden zweiten Öffnung der oberen Leitung verbunden ist, wobei das Rücklaufrohr den Rücklauf von nicht verdampftem Wasser aus der oberen Leitung in Richtung zur unteren Leitung gewährleistet,
- Mittel zum Erfassen des in dem Heizrohr vorhandenen Wasserstandes und Mittel zum Einstellen dieses Standes, um ihn zwischen einem vorherbestimmten oberen Stand und einem vorherbestimmten unteren Stand zu halten,
- ein in der Fließrichtung des eingelassenen Wassers zuströmseitig zu der Einlaßöffnung der unteren Leitung angeordnetes Elektroventil, das ein Schließen und Öffnen der Zuleitung für das von einer Wasserspeisungsquelle stammende Wasser ermöglicht, wobei das Elektroventil über eine mit dem Mittel zum Erfassen des Wasserstandes verbundene Steuereinheit gesteuert wird, wobei
- die Mittel zum Erfassen und Einstellen des Wasserstandes derart angepaßt sind, daß sie den oberen Wasserstand und den unteren Wasserstand in dem Heizrohr auf einem mittleren Stand halten,
- die Mittel zum Erfassen und Einstellen des Wasserstandes ein drittes zwischen der oberen Leitung und der unteren Leitung oder zwischen zwei Punkten des Rücklaufrohres, die jeweils ober- und unterhalb des oberen Wasserstandes gelegen sind, als Abzweigung angeschlossenes Rohr umfassen, wobei dieses dritte Rohr eine axial angeordnete Sonde zum Messen des Wasserstandes in der dritten Leitung enthält.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Heizrohr über zwei biegsame Rohrverbindungen an die untere Leitung und an die obere Leitung ohne direkten Kontakt zwischen dem Heizrohr und den Leitungen angeschlossen, sodaß das Heizrohr entfernbar ist und die Rohrverbindungen die Schalldämmung gewährleisten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind die obere Leitung und die untere Leitung im wesentlichen waagrecht und übereinander angeordnet, wobei das Heizrohr gerade und im wesentlichen senkrecht und das Rücklaufrohr gerade und im wesentlichen senkrecht ist.
Die Sonde ist vorzugsweise oberhalb des oberen mittleren Wasserstandes angeordnet, um in Berührung mit dem Wasser zu stehen, sobald der Wasserstand diesen oberen mittleren Stand erreicht oder übersteigt, sodaß die Sonde ein elektrisches Erfassungssignal erzeugt, sobald der Wasserstand den oberen mittleren Stand erreicht oder übersteigt, wobei das elektrische Erfassungssignal an einen Zeitschaltkreis zur Steuerung des Ventils geleitet wird, der ein Öffnungssignal nach einer vorherbestimmten Zeit T infolge einer fallenden Impulsflanke des Erfassungssignals erzeugt und das Ventil für den Wassereinlaß geöffnet hält, bis das Erfassungssignal wieder auftritt. Diese Anordnung ermöglicht es, ein genaues Einstellen des Wasserstandes zu gewährleisten, indem dieser Stand auf einer im wesentlichen konstanten Höhe gehalten wird. Unerwarteterweise haben die Erfinder festgestellt, daß ein solches genaues Einstellen des Wasserstandes gemeinsam mit der Tatsache, daß der Stand nahe bei oder geringfügig unterhalb des oberen Endes des schraubenförmigen Widerstandsteiles gehalten wird, die wirksame Überwachung der Kalkablagerungen ermöglicht: diese Ablagerungen erfolgen im oberen Teil der Heizrohre und in der oberen Querleitung, wobei andere Teile der Vorrichtung nicht davon betroffen sind. Die Kalkablagerungen neigen daher dazu, sich abzulösen und ein Pulver zu bilden, das sich am Grund der Vorrichtung absetzt und bei Entleerungen natürlich abgelassen wird.
Weitere Merkmale, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden sich auf die beiliegenden Zeichnungen beziehenden Beschreibung besonderer Ausführungsformen hervor, wobei in den Zeichnungen:
- Figur 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines erfindungsgemäßen Dampferzeugers darstellt;
- Figur 2 den Dampferzeuger aus Figur 1 mit seinen Steuermitteln darstellt;
- Figur 3 den elektrischen Schaltplan der Steuermittel des Dampferzeugers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- Figur 4 einen erfindungsgemäßen einem Kochherd zugeordneten Dampferzeuger darstellt;
- Figur 5 einen erfindungsgemäßen Dampferzeuger gemäß einer Ausführungsform mit mehreren Heizrohren darstellt; und
- Figur 6 eine Ausführungsvariante der Steuer- und Einstellmittel für den Wasserstand darstellt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 weist der erfindungsgemäße Wasserdampferzeuger 1 eine untere Leitung 2 in Form eines im wesentlichen waagrechten Rohres auf, dessen erstes Ende eine Wassereinlaßöffnung 3 und eine Ablaßöffnung 4 umfaßt, dessen zweites Ende eine Durchtrittsöffnung 5 umfaßt und dessen obere Wand eine erste Öffnung 6 und eine zweite Öffnung 7 umfaßt.
Eine obere Leitung 8 von rohrfömigem, dem der ersten Leitung 2 ähnlichem Aufbau ist in im wesentlichen waagrechter Stellung und oberhalb der ersten Leitung 2 angeordnet. Sie umfaßt an der unteren Wand eine erste der ersten Öffnung 6 der unteren Leitung entsprechende Öffnung 9 und eine zweite der zweiten Öffnung 7 der unteren Leitung entsprechende Öffnung 10. An der oberen Wand gegenüber der zweiten Öffnung 10 umfaßt die obere Leitung 8 eine Dampfaustrittsöffnung 11. Somit ist die Dampfaustrittsöffnung 11 im Verhältnis zu der ersten Öffnung 9 seitlich versetzt, um eine Schikanenwirkung zu erzeugen. An dem der Austrittsöffnung 11 entgegengesetzten Ende umfaßt die obere Leitung eine Durchtrittsöffnung 12.
Ein Rücklaufrohr 13 setzt die zweite Öffnung 7 der unteren Leitung und die zweite Öffnung 10 der oberen Leitung untereinander in Verbindung. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Rücklaufrohr 13 ebenso wie die untere Leitung 2 und die obere Leitung 8 aus Metall, wobei das Rücklaufrohr 13 an die eine oder die andere Leitung geschweißt ist, um eine hohle einstückige Einheit zu bilden.
Ein Heizrohr aus Metall 14 mit axial angeordnetem Hohlraum setzt die erste Öffnung 6 der unteren Leitung 2 und die erste Öffnung 9 der oberen Leitung 8 untereinander in Verbindung. Das erste Ende 15 des Hohlraumes des Heizrohres 14 ist dicht mit der erste Öffnung 6 der unteren Leitung 2 verbunden, und das zweite Ende 16 des Hohlraums des Heizrohres 14 ist dicht mit der ersten Öffnung 9 der oberen Leitung 8 verbunden. Das Heizrohr 14 trägt auf seiner Außenfläche einen schraubenförmig aufgerollten elektrischen Widerstand 17, der auf das Heizrohr geschweißt ist, wobei der elektrische Widerstand zwei Ausgangsanschlüsse 18 und 19 umfaßt, die mit einer elektrischen Energiequelle verbindbar sind, um das Rohr 14 aufzuheizen. Der schraubenförmige Teil des elektrischen Widerstandes 17 nimmt, wie in der Figur dargestellt, den mittleren Bereich des Heizrohres 14 ein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der schraubenförmige Teil des Widerstandes im wesentlichen jenen Bereich ein, der zwischen dem unteren Viertel des Rohres und dem oberen Viertel des Rohres gelegen ist.
Das obere Ende 20 des von dem schraubenförmigen Teil des Widerstandes 17 eingenommenen Bereichs, definiert eine entlang des Rohres beachtliche Lage, die wie später noch ausgeführt wird, genutzt wird.
Die dichte Verbindung zwischen den Enden 15 und 16 des Hohlraumes des Heizrohres 14 und der unteren Leitung 2 und der oberen Leitung 8 erfolgt mittels entsprechender biegsamer Rohrverbindungen. In Figur 1 sind solche entsprechende Rohrverbindungen 21 und 22 im Schnitt dargestellt. Die Rohrverbindungen 21 und 22 sind identisch und aus relativ weichem Material hergestellt, um den Ein- und Ausbau des Heizrohres 14 zwischen der unteren Leitung 2 und der oberen Leitung 8 zu ermöglichen. Es muß ein Material verwendet werden, das der Temperatur der Leitung standhält, welche 100ºC geringfügig überschreiten kann. Es können beispielsweise Rohrverbindungen aus lebensmittelgerechtem Anthrazitsilikon vom Typ 1 C 61 HT verwendet werden. Ein solcher Aufbau der Verbindungen kann einer Temperatur von 315º C standhalten.
Jede Verbindung wie die Verbindung 21 ist derart ausgebildet, daß sie mit einem ersten Teil 23 in eine entsprechende Öffnung, wie beispielsweise die Öffnung 6 der unteren Leitung 2 paßt; ein zweiter Verbindungsteil 24 ist als Muffe vorgesehen, die auf das Heizrohr 14 geschoben wird. Der erste Teil 23 der Verbindung umfaßt eine äußere ringförmige Vertiefung 25, in die der Rand der entsprechenden Öffnung 6 der oberen oder der unteren Leitung eingreift.
Der Dampferzeuger umfaßt außerdem Mittel zum Erfassen und Einstellen des Wasserstandes in dem Heizrohr 14. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die Mittel zum Erfassen und Einstellen ein drittes hohles Rohr 26, das die Durchtrittsöffnung 5 der unteren Leitung 2 und die Durchtrittsöffnung 12 der oberen Leitung 8 untereinander in Verbindung setzt. Das dritte Rohr 26 ist beispielsweise ein gerades Rohr wie die Rohre 14 und 13 und verläuft parallel zu diesen. Das dritte Rohr 26 umfaßt eine innere axial angeordnete Widerstandssonde 27 von bekanntem Typ, die es ermöglicht, den Wasserstand in dem dritten Rohr 26 zu erfassen.
Eine Temperatursonde 28 ist vorgesehen, um die Temperatur des Heizrohres 14 in dem von dem schraubenförmigen Teil des Widerstandes 17 eingenommenen Bereich zu messen. Die Temperatursonde mißt die Temperatur des Rohres 14 vorzugsweise in der Nähe des oberen Endes 20 des schraubenförmigen Teils des elektrischen Widerstandes 17. Ist die Temperatursonde 28 Mitteln zum Messen und Steuern zugeordnet, bildet sie eine Thermosicherung, die eine Unterbrechung der elektrischen Versorgung des Widerstandes 17 bewirkt, sobald die gemessene Temperatur über einem bestimmten Schwellenwert liegt, was beispielsweise dann eintritt, wenn kein Wasser vorhanden ist oder Wasser in dem Rohr 14 fehlt. Der bestimmte Schwellenwert oder die maximal zulässige Temperatur TM des Rohres, werden so gewählt, daß sie über der normalen Betriebstemperatur des Rohres liegen, das heißt über jener Temperatur, die das Rohr erreicht, wenn das Wasser im inneren Hohlraum kocht.
In Figur 2 ist der Dampferzeuger 1 in Verbindung mit seinen Steuer- und Einstellelementen dargestellt. Die schematisch dargestellte Steuer- und Einstelleinheit 30 empfängt jeweils über die beiden Eingänge 31 und 32 einerseits von der Temperatursonde 28 und anderseits von der Widerstandssonde 27 Informationen. Die Steuereinheit 30 erzeugt in Abhängigkeit von den Informationen am Eingang Ausgangssignale, die einerseits über eine Steuerleitung 34 an ein Elektroventil 33 und anderseits über eine Steuerleitung 36 an ein Relais 35 oder ähnliches geleitet werden.
Das Elektroventil 33 ist zuströmseitig zu der Einlaßöffnung 3 der unteren Leitung 2 in der Fließrichtung des eingelassenen Wassers angeordnet. Der Eingang 37 des Elektroventils 33 kann dazu an eine Wasserzuleitung angeschlossen sein, und sein Ausgang 38 ist an die Wassereinlaßöffnung 3 angeschlossen. Die Steuereinheit 30 ermöglicht es, das Elektroventil zu steuern, um die Zuleitung für das von einer Wasserspeisungsquelle stammende Wasser zu schließen und zu öffnen. Gemäß einer ersten in Figur 3 dargestellten Ausführung erfolgt die Steuerung wie folgt:
- das auf seiner Steuerleitung 34 von der Steuereinheit 30 erzeugte Signal steuert das Öffnen des Elektroventils 33, sobald die Sonde 27 anzeigt, daß der Wasserstand in dem Heizrohr 14 unter einem voherbestimmten mittleren unteren Stand B liegt;
- das auf seiner Steuerleitung 34 von der Steuereinheit 30 erzeugte Signal steuert das Schließen des Elektroventils 33, sobald die Sonde 27 anzeigt, daß der in dem Heizrohr vorhandene Wasserstand über einem vorherbestimmten mittleren oberen Wasserstand H liegt. Die mittleren Stände B und H liegen vorzugsweise nahe beieinander und in der Nähe des oberen Endes 20 des schraubenförmigen Teils des Widerstandes 17 oder geringfügig darunter.
Das Relais 35 ist angeschlossen, um in Abhängigkeit von den auf der Steuerleitung 36 vorhandenen Signalen den Versorgungskreis für den elektrischen Widerstand 17 zu schließen oder zu öffnen. Dazu steuert die Steuereinheit 30 das Öffnen des Relais 35 und damit die Unterbrechung der Versorgung des Widerstandes 17, sobald die Temperatursonde 28 anzeigt, daß die Temperatur des Heizrohres 14 eine vorherbestimmte Maximaltemperatur überschreitet.
Figur 3 zeigt ein Beispiel für den Aufbau der Steuereinheit 30. Ein Komparator 40 vergleicht die von der Sonde 28 abgegebene Information zu einer Vorgabe TM, welche die maximal zulässige Temperatur darstellt. Der Ausgang des Komparators 40 ist an einen ersten Eingang einer Kippschaltung ET 41 angeschlossen, deren zweiter Eingang 42 die äußeren Befehle für die Inbetriebnahme und das Anhalten des Dampferzeugers erhält. Ist ein Signal am Eingang 42 vorhanden, so wird die Dampferzeugung ermöglicht, und das nicht Vorhandensein des Signals bedingt die Unterbrechung der Dampferzeugung. Der Ausgang der Kippschaltung 41 steuert das Relais 35. Somit ist das Relais 35 geschlossen, wenn einerseits ein Signal auf dem Eingang 42 vorhanden ist, um die Dampferzeugung zu steuern und anderseits die Temperatursonde 28 anzeigt, daß die Temperatur des Rohres 14 unter der maximalen zulässigen Temperatur TM liegt; ist kein Signal am Eingang 42 vorhanden, oder übersteigt die Temperatur die zulässige Temperatur, nimmt das Relais 35 die geöffnete Stellung ein.
Im zweiten Teil der Figur 3 ist eine Ausführung der Mittel zum Einstellen des Wasserstandes dargestellt. Ein Hysteresekomparator 43 vergleicht die von der Widerstandssonde 27 abgegebene Information mit der Vorgabe Ho. Der Ausgang des Komparators 43 steuert das Elektroventil 33. Das Elektroventil 33 nimmt die geöffnete Stellung ein, sobald die Sonde 27 anzeigt, daß der Wasserstand unter dem der unteren Markierung B entsprechenden Stand Ho liegt, und das Ventil 33 nimmt die geschlossene Stellung ein, sobald die Sonde 27 anzeigt, daß der Wasserstand dem der oberen Markierung H entsprechenden Stand Ho gleich ist oder darüber liegt.
In Figur 6 ist eine zweite Ausführung der Mittel zum Einstellen des Wasserstandes dargestellt, die es ermöglicht, ein genaues und der Aufgabe der vorliegenden Erfindung gut angepaßtes Einstellen zu erzielen. In dieser Ausführung ist die Sonde 27 unterhalb des oberen mittleren Wasserstandes H angeordnet, um dann mit dem Wasser in Berührung zu stehen, wenn der Wasserstand den oberen mittleren Stand erreicht oder überschreitet. Die Widerstandssonde 27 erzeugt ein elektrisches Erfassungssignal SE, sobald der Wasserstand den oberen mittleren Stand H überschreitet. Das elektrische Erfassungssignal SE wird an die Steuereinheit 30 geleitet, die in diesem Fall eine elektronische Zeitschaltung ist, die einen Zeitschaltkreis 44 umfaßt, welcher das elektrische Erfassungssignal SE empfängt und ein Zeitsignal ST erzeugt, das an ein NOR-Gatter 45 geleitet wird. Der Zeitschaltkreis 44 ist derart ausgelegt, daß er an seinen Ausgangsanschlüssen ein Zeitsignal ST erzeugt, sobald er eine absteigende Flanke des Erfassungssignals SE empfängt, wobei das Zeitsignal ST eine vorherbestimmte Dauer, beispielsweise in der Größenordnung von 3 bis 4 Sekunden hat. Das NOR Gatter 45 empfängt an seinem anderen Eingang das Erfassungssignal SE und erzeugt an seinem Ausgang ein Öffnungssignal SO zur Steuerung des Elektroventils 33. Sobald der Wasserstand durch das Kochen unter den oberen Stand H absinkt, erzeugt der elektronische Schaltkreis auf diese Weise ein Öffnungssignal SO, welches das Öffnen des Ventils nach einer von dem Zeitschaltkreis 44 vorherbestimmten Zeit T bedingt, wobei das Ventil für den Wassereinlaß geöffnet bleibt, bis das Erfassungssignal SE wieder auftritt.
In Figur 4 ist der Dampferzeuger 1 dargestellt, der den Dampf in einer Austrittsleitung 50 erzeugt, welche den erzeugten Dampf in einen Behälter 51, beispielsweise in den Kochraum eines Kochherdes einbringt. Eine Einstellvorrichtung 52 erzeugt an ihrem Ausgang 53 ein Steuersignal, das an den Dampferzeuger 1 geleitet wird, wobei dieses Steuersignal an den in Figur 3 dargestellten Eingang 42 geleitet wird. Die Einstellvorrichtung 52 umfaßt beispielsweise eine Zeiteinstellung mit einem Regler 54, über den der Benutzer das zyklische Verhältnis der Dampferzeugung, das heißt das Verhältnis zwischen den Betriebszeiten und den Zeiten, in denen der Dampferzeuger nicht arbeitet, steuern kann.
Die Einstellvorrichtung 52 kann als Alternative eine Sonde umfassen, welche ein Signal in Abhängigkeit von der in dem Behälter 51 vorhandenen Atmosphäre erzeugt, wobei dieses Signal von der Einstellvorrichtung bearbeitet wird, um am Ausgang 53 Signale zu erzeugen, welche die Erzeugung und die Unterbrechung der Dampferzeugung durch den Dampferzeuger 1 steuern. Man kann somit die Erhaltung eines bestimmten Dampfzustandes im Inneren des Behälters 51 gewährleisten.
Die Vorrichtung funktioniert wie folgt: durch Steuern des Elektroventils 33 erhält man in dem Heizrohr 14 einen mittleren und im wesentlichen konstanten Wasserstand aufrecht. Durch Versorgung des Widerstandes 17 werden das Heizrohr 14 und das darin enthaltene Wasser aufgeheizt. Das im Inneren des Heizrohres 14 vorhandene Wasser erwärmt sich sehr rasch, sodaß der Dampf beinahe unmittelbar erzeugt wird, sobald der Widerstand 17 versorgt wird. Durch das Kochen kommt es zum Hochspritzen von flüssigem Wasser, das aus dem Heizrohr austritt und über die erste Öffnung 9 in das Innere der oberen Leitung 8 eindringt. Das hochgespritzte und nicht verdampfte Wasser wird in der oberen Leitung 8 von dem Dampf getrennt und fließt in das Rücklaufrohr 13. Die seitliche Versetzung der Dampfaustrittsöffnung 11 im Verhältnis zu der ersten Öffnung 9 erzeugt eine Schikanenwirkung und verhindert somit, daß die flüssigen Wasserspritzer durch die Dampfaustrittsöffnung 11 austreten. Die Schikanenwirkung wird vorteilhafterweise durch das Vorhandensein eines Ablenkers 48 in Form einer schrägen Platte, wie sie in den Figuren dargestellt ist, verstärkt. Der in dem Heizrohr 14 erzeugte Dampf entweicht direkt in die obere Querleitung 8 und die Dampfaustrittsöffnung 11, ohne durch die flüssige Schicht hindurchzugehen.
Um das Heizrohr zu reinigen, wird die Vorrichtung entleert, um das Restwasser abzulassen, und eine Entkalkerflüssigkeit, wie beispielsweise Essig eingeführt, um die beiden Rohre und mindestens einen Teil der oberen Leitung 8 vollständig zu füllen. Dieser Vorgang erfolgt vorzugsweise knapp nach einer Betriebsperiode der Vorrichtung. Man läßt die Lösung einige Minuten kalt einwirken. Die Vorrichtung wird neuerlich entleert, um den Essig abzulassen und bis zur oberen Leitung 8 mit Wasser gefüllt. Danach wird aufgeheizt indem der elektrische Widerstand 17 gespeist wird; dabei entsteht eine Wasserzirkulation, wobei das Wasser dazu neigt, in dem Heizrohr 14 aufzusteigen und durch das Rücklaufrohr 13 und gegebenenfalls durch das dritte Rohr 26 hinabzufließen. Die Zirkulation verbessert die Reinigung und Spülung beträchtlich. Danach wird die erhaltene Restflüssigkeit entleert.
Dank der Anordnung der aufsteigenden Rohre mit konstantem mittleren Wasserstand, kommt es am oberen Ende des Heizrohres 14, nämlich in jenem Bereich, in dem das Wasser zu Dampf wird, zu den stärksten Kalkablagerungen. Der erfindungsgemäße Dampferzeuger weist daher weniger Schwierigkeiten in Zusammenhang mit der Verkalkung als herkömmliche Kessel auf. Der Dampferzeuger muß bei der Reinigung allerdings vollständig gefüllt werden.
Die im Inneren des Rohres 26 angeordnete Widerstandssonde 27 befindet sich selbstverständlich außerhalb der Kalkablagerungsbereiche. Das dritte Rohr 26 ist nämlich als Seitenkanal zwischen der oberen Leitung 8 und der unteren Leitung 2 vorgesehen, und es kann insbesondere auf zwei verschiedene Arten angeordnet werden: eine erste in den Figuren 1 und 2 dargestellte Art besteht darin, das dritte Rohr 26 direkt mit der oberen Leitung 8 und der unteren Leitung 2 zu verbinden. Eine zweite in Figur 5 dargestellte Art besteht darin, ein drittes Rohr 26 von geringerer Länge zu verwenden, das an zwei jeweils unterhalb und oberhalb des oberen Wasserstandes H gelegenen Punkten mit dem Rücklaufrohr 13 verbunden ist. Man sieht, daß das dritte Rohr 26 bei der einen wie bei der anderen Anordnung Wasser von relativ niedriger Temperatur, und zwar praktisch lauwarmes Wasser enthält, da es zu keiner kontinuierlichen Zirkulation von aus den Heizrohren 14 oder 114 stammendem Warmwasser in Richtung des Rücklaufrohres 13 oder des dritten Rohres 26 kommt. Die obere Leitung 8 bildet eine gute Trennung zwischen den Heizrohren 14 oder 114 und dem dritten Rohr 26. Diese Trennung wird durch das Vorhandensein weicher Rohrverbindungen, wie etwa der Verbindungen 21 und 22 weiter verbessert, die ein Aufheizen der oberen Leitung 8 und der unteren Leitung 2 durch Wärmeübertragung zwischen den Heizrohren, wie etwa dem Heizrohr 14 und den Leitungen 8 und 2 verhindert.
In einer an die Erzeugung von Dampf für einen professionellen Grill oder Kochherd angepaßten Ausführung können Heizrohre 14 verwendet werden, die von der deutschen Firma EGO ELEKTRO-GERÄTE unter dem Markennamen EGOTHERM vertrieben werden. Geeignet sind Rohre mit einem Durchmesser von etwa 40 Millimetern und von einer Länge von etwa 200 Millimetern mit einem elektrischen Widerstand 17 von 2, 3 oder 4 Kilowatt.
Mit einem solchen Dampferzeuger, der von einem kalten Grundzustand ausgeht, kann man nach einer sehr kurzen Wartezeit, in der Größenordnung von 15 bis 20 Sekunden Dampf erzeugen. Wenn das Heizrohr 14 nach einer Unterbrechung der Dampferzeugung noch warm ist, kann man beinahe unmittelbar neuerlich Dampf erzeugen. Die Dampferzeugung hört beinahe unmittelbar auf, sobald die Versorgung des elektrischen Widerstandes 17 unterbrochen wird.
Dank der geringen Trägheit des Dampferzeugers kann die Einbringung von Dampf und die Unterbrechung der Dampferzeugung je nach Kochart genau gesteuert werden. Man kann somit die Dampferzeugung steuern und sie an einen einstellbaren Zeitschalter koppeln. Dies ermöglicht je nach dem zu kochenden Lebensmittel die sehr genaue Dosierung des Dampfes bei einer Temperatur nahe 100º C in dem Kochraum 51 eines Herdes.
Das Vorhandensein von weichen Rohrverbindungen 21 und 22 verringert den durch das Kochen des Wassers in dem Heizrohr 14 beim Betrieb erzeugten Lärm beträchtlich. Der Betrieb dieses erfindungsgemäßen Dampferzeugers ist daher beträchtlich leiser als der herkömmlicher Kessel. Diese Anordnung trägt außerdem zur Ausscheidung von Kalkablagerungen bei, indem das Herunterbrechen und Ablösen von Kalkplatten im oberen Teil der Heizrohre gefördert wird.
In Figur 5 ist ein erfindungsgemäßer Dampferzeuger gemäß einer Ausführung dargestellt, die es ermöglicht, einen größeren Dampfstrom freizusetzen. Der Dampferzeuger umfaßt ein einziges Rücklaufrohr 13, ein einziges Sondenrohr 26, aber mehrere Heizrohre, beispielsweise drei Rohre 114, 214 und 314. Jedes Rohr verbindet die inneren Hohlräume der unteren Leitung 2 und der oberen Leitung 8, an die es über weiche Rohrverbindungen, wie beispielsweise die Verbindung 322, die den Verbindungen 21 und 22 aus Figur 1 ähnlich ist, angeschlossen ist. Um die Zeichnung zu vereinfachen, ist nur die Verbindung 322 dargestellt. Die Heizrohre 114, 214 und 314 sind vorzugsweise hintereinander ausgerichtet anzuordnen: die Dampfzirkulation in der oberen Leitung 8 gewährleistet somit ein geordnetes Abfließen des nicht verdampften Wassers und fördert dessen Rückfluß in das Rücklaufrohr 13.

Claims

1. Wasserdampferzeuger, umfassend:

- eine untere Querleitung (2), die mit einer Wassereinlaßöffnung (3) versehen 5 ist,

- eine obere Querleitung (8), die mit einer Dampfaustrittsöffnung (11) versehen ist, welche oberhalb der unteren Leitung (2) angeordnet ist,

- mindestens ein aufsteigendes Heizrohr (14) mit axial angeordnetem Hohlraum, dessen erstes Ende (15) dicht mit einer entsprechenden ersten Öffnung (6) der unteren Leitung (2) verbunden ist, und dessen zweites Ende (16) dicht mit einer entsprechenden ersten Öffnung (9) der oberen Leitung (8) verbunden ist, um den Durchtritt des Fluids zwischen der unteren Leitung (2) und der oberen Leitung (8) zu gewährleisten, wobei das Heizrohr (14) an seiner Außenfläche einen schraubenförmig aufgerollten und auf dem Heizrohr aufgeschweißten elektrischen Widerstand (17) trägt, der mit einer elektrischen Energiequelle verbindbar ist, um das Rohr aufzuheizen,

- ein Rücklaufrohr (13), dessen erstes Ende dicht mit einer entsprechenden zweiten Öffnung (7) der unteren Leitung (2) und dessen zweites Ende dicht mit einer entsprechenden zweiten Öffnung (10) der oberen Leitung (8) verbunden ist, wobei das Rücklaufrohr den Rücklauf von nicht verdampftem Wasser aus der oberen Leitung in Richtung der unteren Leitung gewährleistet,

- Mittel (27) zum Erfassen des in dem Heizrohr (14) vorhandenen Wasserstandes und Mittel (30,33) zum Einstellen dieses Standes, um ihn zwischen einem vorherbestimmten oberen Stand (H) und einem vorherbestimmten unteren Stand (B) zu halten,

- ein in der Fließrichtung des eingelassenen Wassers zuströmseitig zu der Einlaßöffnung (3) der unteren Leitung (2) angeordnetes Elektroventil (33), das ein Schließen und Öffnen der Zuleitung für das von einer Wasserspeisungsquelle stammende Wasser ermöglicht, wobei das Elektroventil (33) über eine mit dem Mittel zum Erfassen des Wasserstandes verbundene Steuereinheit (30) gesteuert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Mittel zum Erfassen und Einstellen des Wasserstandes derart angepaßt sind, daß sie den oberen Wasserstand (H) und den unteren Wasserstand (B) in dem Heizrohr (14) auf mittleren Standen halten,

- die Mittel zum Erfassen und Einstellen des Wasserstandes ein drittes zwischen der oberen Leitung (8) und der unteren Leitung (2) oder zwischen zwei Punkten des Rücklaufrohres (13), die jeweils ober- und unterhalb des oberen Wasserstandes (H) gelegen sind, als Abzweigung angeschlossenes Rohr (26) umfassen, wobei dieses dritte Rohr eine axial angeordnete Sonde (27) zum Messen des Wasserstandes in dem dritten Rohr enthält.

2. Dampferzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere mittlere Stand (B) und der obere mittlere Stand (H) des Wassers in dem Heizrohr (14) nahe beieinander liegen und in der Nähe oder geringfügig unterhalb des oberen Endes (20) des schraubenförmigen Widerstandsteiles (17) angeordnet sind.

3. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (27) eine Widerstandssonde ist, die oberhalb des oberen mittleren Standes (H) des Wassers angeordnet ist, um in Berührung mit dem Wasser zu stehen, sobald der Wasserstand diesen oberen mittleren Stand (H) erreicht oder übersteigt, sodaß die Sonde ein elektrisches Erfassungssignal (SE) erzeugt, sobald der Wasserstand den oberen mittleren Stand (H) übersteigt, wobei das elektrische Erfassungssignal (SE) an einen Zeitschaltkreis zur Steuerung des Ventils (33) geleitet wird, der ein Öffnungssignal nach einer vorherbestimmten Zeit T infolge einer fallenden Impulsflanke des Erfassungssignals (SE) erzeugt und das Ventil (33) für den Wassereinlaß geöffnet hält, bis das Erfassungssignal (SE) wieder auftritt.

4. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr (14) über zwei biegsame Rohrverbindungen (21,22) an die untere Leitung (2) und an die obere Leitung (8) ohne direkten Kontakt zwischen dem Heizrohr (14) und den Leitungen (2,8) angeschlossen ist, sodaß das Heizrohr (14) entfernbar ist und die Rohrverbindungen die Schalldämmung gewährleisten.

5. Dampferzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rohrverbindung (21,22) derart ausgelegt ist, daß sie über einen ersten Teil (23) in die entsprechende Öffnung (6) der oberen oder der unteren Leitung paßt, wobei ein zweiter Teil (24) der Rohrverbindung als Muffe vorgesehen ist, um auf das Heizrohr (14) gesteckt zu werden.

6. Dampferzeuger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Teil (23) der Rohverbindung eine äußere ringförmige Vertiefung (25) umfaßt, in die der Rand der entsprechenden Öffnung (6) der oberen oder unteren Leitung eingreift.

7. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (11) für den Dampf im Verhältnis zu der ersten Öffnung (9) seitlich versetzt ist, um eine Ablenkwirkung zu erzeugen, welche den Austritt von flüssigem Wasser aus der Austrittsöffnung (11) verhindert.

8. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufrohr (13) ein an die obere Leitung (8) und an die untere Leitung (2) geschweißtes Metallrohr ist, wobei die Einheit einen einstückigen Bauteil bildet.

9. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizrohr (14) außerdem eine Temperatursonde (28) zur Sicherung umfaßt, die mit der Steuereinheit (30) und mit einer Vorrichtung zur Stromunterbrechung (35) verbunden ist, um die Versorgung des Widerstandes (17) zu unterbrechen, sobald die Temperatur des Mittelbereichs des Heizrohres (14) eine vorherbestimmte Maximaltemperaur (TM) überschreitet.

10. Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere Heizrohre (114, 214, 314) umfaßt, welche die gleiche untere Querleitung (2) und die gleiche obere Querleitung (8) untereinander verbinden und im Verhältnis zu einem Rücklaufrohr (13) hintereinander ausgerichtet angeornet sind.

11. Kochgerät, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Dampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt.

12. Verfahren zur Erzeugung von Wasserdampf mit einem Wasserdampferzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das darin besteht, daß:

-über eine untere Öffnung (6) eine Wassermenge in ein senkrechtes Heizrohr (14) unter Einhaltung eines im wesentlichen konstanten mittleren Standes (20) eingebracht wird,

- das Heizrohr (14) mittels eines schraubenförmig aufgerollten und an der Außenfläche des Rohres angeschweißten elektrischen Widerstandes (17) aufgeheizt wird, um das in dem Rohr enthaltene Wasser zum Kochen zu bringen,

- das ausgestoßene aber nicht verdampfte Wasser in dem oberen Teil des Rohres gesammelt wird und in einer oberen Querleitung (8) von dem Dampf getrennt wird,

- dieses ausgestoßene Wasser über ein Rücklaufrohr (13) wieder in den unteren Teil des Heizrohres eingebracht wird,

- das Pulver von Kalkablagerungen, die sich in dem Heizrohr (14) bilden, in einer unteren Querleitung (2) gesammelt wird und durch Entleeren abgelassen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Reinigung des Heizrohres eine Entkalkerflüssigkeit einbringt, um die beiden Rohre (14, 13) vollständig zu füllen, diese einige Minuten kalt einwirken läßt, die Rohre entleert und mit Wasser füllt, mittels des schraubenförmigen Widerstandes (17) derart aufheizt, daß in den Rohren eine Wasserzirkulation entsteht und die Restflüssigkeit abläßt.