EP0818655B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Flammengrösse gasbetriebener Koch- oder Backgeräte - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Flammengrösse gasbetriebener Koch- oder Backgeräte Download PDF

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EP0818655B1
EP0818655B1 EP97110879A EP97110879A EP0818655B1 EP 0818655 B1 EP0818655 B1 EP 0818655B1 EP 97110879 A EP97110879 A EP 97110879A EP 97110879 A EP97110879 A EP 97110879A EP 0818655 B1 EP0818655 B1 EP 0818655B1
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EP
European Patent Office
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switching
gas
elements
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switching elements
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EP97110879A
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English (en)
French (fr)
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EP0818655A3 (de
EP0818655A2 (de
Inventor
Joachim Dr.-Ing. Damrath
Gerhard Dipl.-Ing. Rothenberger
Martin Dr.-Ing. Kornberger
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Publication date
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Publication of EP0818655A3 publication Critical patent/EP0818655A3/de
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Definitions

  • the invention relates to a device and a corresponding Method for controlled gradual reduction of a burner nozzle of a gas-operated cooking or baking device via a gas supply supplied gas stream Q.
  • Common cooking or baking devices for example gas stoves, Gas hobs, gas hobs or gas ovens, have one or more burners in which the gas is mixed with atmospheric oxygen and burned.
  • the gas supply to the burner is via a gas supply line from a gas pipeline network, a gas tank or a gas bottle is supplied with gas.
  • a gas pipeline network With a city gas pipeline network the feed pressure is approx. 8 mbar; he however, is subject to fluctuations and can reach 4 mbar decline.
  • the feed pressure is approx. 50 mbar.
  • the burners have a burner nozzle that is connected the burner to the gas supply line the relevant, the flow resistance limiting the outflowing gas flow forms and thus the maximum heating power of the Brenners determined.
  • the flow resistance in the gas supply line can usually be neglected become.
  • the maximum heating output of the burner must, however in practical use by the user at the moment required heating power can be reduced. The reducing the heating power must therefore be with the help of a suitable one Control anytime, easily and on a value as close as possible to the desired or required Heat output can be carried out.
  • From document DE 4225789 A1 is a measuring and testing device for the one-time setting and adjustment of a Gas heater known in the two in a row switched gas pressure regulator, a programmable logic controller Control with the necessary for the respective adjustment cases Working characteristics and four pressure gauges provided are.
  • This known device is technical very complex, so that they are in the context of production control to adjust an adjustable throttle or an adjustable gas device pressure regulator of a gas heater suitable, but not for permanent adjustment the heating capacity of a gas-powered cooking or Baking device by the user.
  • a gas regulator is known from document FR-911.892, which is a series of openings with different diameters has, of which at a desired heating level exactly one for the gas flow is opened.
  • the present invention takes this state into account the technology based the task, a device and a method for controlled reduction of a burner nozzle a gas-powered cooking or baking device to create a gas feed line Q, by means of which the gas flow through the user of the device adjustable in steps reproducible with high accuracy is.
  • the method and the device are technically inexpensive are feasible, easy to use and durable work reliably.
  • the invention is based on the consideration, a number provide throttle elements, by means of which a through the burner nozzle and the connection pressure given, maximum Gas flow can be reproduced in stages in a defined manner can be reduced.
  • the function of the respective throttle elements are switching elements to provide the gas flow through each Can turn throttle element on and off. Through the Combination of certain switching elements switched on and off can then achieve a defined reduction in the gas flow be performed or if all throttling elements are open, the maximum gas flow is achieved become.
  • the gas flow Q a Number n of control elements connected in series in the gas supply line passes through, each with a throttle element Throttling the gas stream flowing through it and a Throttle element switching element connected in parallel to Switching a bypass on and off to the throttle element have, and the switching elements optionally, depending on the desired heating output, can be switched on and off.
  • Mixed forms are also possible in which throttle elements connected in parallel as well as in series are.
  • the control bodies can in principle the function of Switching element and that of the throttle element in one Realize assembly, for example in the form of an electromagnetic actuated binary throttle valve, the has a closed and a throttle position.
  • the control members each comprise a switching element and a throttle element in the sense that they are these elements Realize in a single control at the same time.
  • the switching elements are individually by hand, using a respective control device or advantageously by means of a common control device on and off.
  • a common control device In the most general case there is a number n of control devices provide with which each switching element can be switched on and off individually.
  • it is particularly advantageous one for the switching elements of a burner nozzle provide common control device, each has different switching levels to which the by the combination of the switching elements corresponding gradations are assigned to the gas flow.
  • the control device for example the associated one Controller or by pressing the corresponding step key, a certain switching level is selected, and the Control unit combines the corresponding switching elements to generate the preselected one to be fed to the burner nozzle Gas stream.
  • the control device an integer number i discrete for the n switching elements Has switching positions, each one Combination of the open and closed positions of the n Switching elements is assigned.
  • the control device can for example a rotary or tap changer, a control panel with buttons assigned to the respective switching positions are, or preferably also a "touch control panel", a switch that can be operated by touch his.
  • the user does not have to look around the individual control of the individual switching elements to take care of, since the control device the selected switching stage automatically in the appropriate manner in the corresponding Combination of open and closed switching elements implements.
  • the number i of the switching positions the control device is smaller than the number the various realizable with the switching elements Gradations of the gas flow, for example, if not all levels for practical use are necessary. For example, it may be desirable be a fine gradation in the area of advanced cooking, in the other areas, however, a coarser gradation to provide the total number of adjustable levels in to keep practically reasonable limits.
  • the closest higher or lower heating level is set by increasing or decreasing the switch position, i.e. a monotonous adjustment option is achieved.
  • the number i of the switching positions of the control device is 2 n , the switching positions being assigned exactly one of the possible combinations of the open and closed positions of the n switching elements.
  • uniform gradations of the heating power are realized by means of the control device for successive switching positions, as known to the user of electronically controllable electric stoves and electric hobs.
  • the above-mentioned requirement with regard to a uniform gradation of the adjustable heating powers will, however, generally be difficult to meet with a series connection of throttle elements.
  • the switching elements can in principle in any way are operated, for example mechanically, pneumatically or hydraulic. According to a particularly preferred feature it is proposed that at least one switching element, preferably all switching elements can be actuated electrically.
  • the switching elements can be in an advantageous embodiment binary solenoid switching valves that are open and have a closed position.
  • Such solenoid valves are known and fulfill those to be placed on them safety requirements. With such solenoid switching valves it is, as is generally the case with electrical actuatable switching elements, for an additional Feature of advantage if that occurring during the switching process Clacking is prevented or dampened.
  • To this Purpose can open the electrical control signal and / or closing the switching element, at least in the area of the switching point, be edge-controlled, so that the switching process is not abrupt. advantageously, is therefore an electrical circuit for gradual Increase and / or decrease the electrical Control current provided.
  • the device Carry out switching elements only a few switching cycles, namely only if the setting of the gas flow Q is changed becomes. Therefore, if at all, they are only subject to a very long-term wear.
  • the flow resistance of the throttle elements in the factory or, if necessary be adjustable by the user Come for this for example adjustable throttle valves in question a calibration option for setting and adjusting of their choke resistance to a desired value. This can be beneficial if it is on the Achieving a high degree of accuracy of the gradations or of the set partial gas flows arrives, which then through exact setting and exact adjustment of the throttle elements is feasible. According to a preferred one, for the usual accuracy requirements to be set in practice sufficient feature is suggested that one, several or preferably all throttle elements one have predetermined flow resistance.
  • the Throttle elements can be used, for example, as capillaries, capillary tubes, Nozzle or pipe constriction can be realized. These embodiments are with satisfactory accuracy to implement inexpensively.
  • Fig. 1 shows one of a gas pipeline network, a gas tank or a gas bottle supplied gas supply line 1 for the supply of gas controlled according to the invention to a Burner nozzle 3, which is part of a burner 2, the e.g. built into a gas stove or gas oven can be.
  • Burner nozzle 3 which is part of a burner 2
  • Those for gas-powered are not shown
  • Cooking and baking devices usual security elements (Thermocouple and associated solenoid valve) that the When the flame goes out, interrupt the gas flow.
  • throttle elements 15, 25 and 35 there are three throttle elements 15, 25 and 35 connected in series in the gas supply line 1.
  • the throttle elements 15, 25 and 35 are capillaries, which have a fixed flow resistance exhibit.
  • the choke resistances of the individual choke elements are preferably different. For example, you can be dimensioned so that the burner nozzle 3 of the burner 2 supplied via the burner feed line 5 Gas flow by switching on one throttle element is reduced to 3/4 or 1/2 or 1/4. When switching the gas flow is from two or three throttle elements on one by the product of the above shares given part of the maximum gas flow reduced.
  • switching elements 14, 24 and 34 For switching the respective throttle elements on and off these are switching elements 14, 24 and 34 in parallel connected.
  • the switches When opening a switching element, the flows Gas flow unhindered by that acting as a bypass 16, 26, 36 Switching element, so that the associated throttle element does not reduce the gas flow.
  • the throttling the throttle element 25 out of function and the gas flow provided the throttle elements 14 and 34 are closed are throttled only by the throttle elements 15 and 35.
  • the switching elements 14, 24 and 34 are common Control device 4 controlled by means of which the desired Heating power is adjustable.
  • To switch off of the gas flow is an additional one, in the burner supply line 5 or preferably the gas supply line 1 used Switching valve, which is not shown, required. This can be done, for example, to monitor the Extinguishing the flame uses existing solenoid valve become.
  • all three switching elements electrically operable binary Solenoid switching valves that have an open and a closed position have a bypass either one or can be switched off. That independently of each other opening and closing of the solenoid switching valves is controlled by the control device 4.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren zum gesteuerten stufenweisen Reduzieren des einer Brennerdüse eines gasbetriebenen Koch- oder Backgerätes über eine Gaszuleitung zugeführten Gasstromes Q.
Gebräuchliche Koch- oder Backgeräte, beispielsweise Gasherde, Gaskochfelder, Gaskochmulden oder Gasbacköfen, weisen eine oder mehrere Brenner auf, in denen das Gas mit Luftsauerstoff vermengt und verbrannt wird. Die Gaszufuhr zu dem Brenner erfolgt über eine Gaszuleitung, die von einem Gasleitungsnetz, einem Gastank oder einer Gasflasche mit Gas versorgt wird. Bei einem Stadtgas-Leitungsnetz beträgt der Einspeisungsdruck ca. 8 mbar; er unterliegt jedoch Schwankungen und kann bis auf 4 mbar sinken. Bei mit Campinggas betriebenen Koch- und Backgeräten beträgt der Einspeisungsdruck ca. 50 mbar.
Die Brenner weisen eine Brennerdüse auf, die beim Anschluß des Brenners an die Gaszuleitung den maßgeblichen, den ausströmenden Gasstrom begrenzenden Strömungswiderstand bildet und somit die maximale Heizleistung des Brenners bestimmt. Der Strömungswiderstand in der Gaszuleitung kann demgegenüber in aller Regel vernachlässigt werden. Die maximale Heizleistung des Brenners muß jedoch beim praktischen Gebrauch durch den Benutzer auf die momentan benötigte Heizleistung reduziert werden. Das Reduzieren der Heizleistung muß also mit Hilfe eines geeigneten Steuerelements jederzeit, in einfacher Weise und auf einen Wert möglichst nahe an der gewünschten bzw. benötigten Heizleistung durchführbar sein.
Zum Reduzieren der Heizleistung des Brenners werden nach dem Stand der Technik konventionelle kontinuierliche Steuerventile verwendet. Durch teilweises Schließen des Ventils wird der Gasstrom gedrosselt und dabei die gewünschte Gasdurchflußmenge und somit die gewünschte Heizleistung eingestellt. In den meisten Fällen erfolgt die Einstellung der Ventile von Hand. Die Einstellgenauigkeit der Ventile ist relativ gering. Ferner zeigen derartige proportionale Ventile auch eine Hysterese im Regelverhalten, so daß die Durchflußmenge nicht nur von der Stellung des Ventils bzw. der Anzeige auf dem zugehörigen Einstellknopf abhängt, sondern auch davon in welcher Richtung das Ventil zum Einstellen der gewünschten Durchflußmenge betätigt (d.h. geöffnet oder geschlossen) wird und wie lang der vorausgehende Verstellweg ist.
Aus diesem Grund orientiert sich der Bediener in aller Regel nicht an der dem Ventil zugeordneten Skala, sondern verändert die Stellung des Ventils so lange, bis die gewünschte Heizleistung, die er anhand der Größe der Flamme oder des Koch- oder Backverhaltens der Speisen beurteilen kann, erreicht ist. Durch die Einbeziehung der diese Skalenabweichungen ausgleichenden Bedienungsperson in die Steuerung der Heizleistung kann hingenommen werden, daß die Einstellgenauigkeit und Reproduzierbarkeit des Gasstromes sehr gering sind und somit die Flammengröße und die Heizleistung bei derselben Einstellung des Reglers bzw. der Skala erheblich verschieden sein können.
In Anwendungsfällen, in denen eine automatische bzw. motorische Einstellung des Gasstromes gewünscht wird, ist es bekannt, zur Einstellung der Ventile Schrittmotoren zu verwenden, die von einer Steuerschaltung angesteuert werden. Diese Lösung ist jedoch technisch sehr aufwendig und kostenintensiv. Auch hierbei tritt das Problem auf, daß die zur Verfügung stehenden oder verwendeten proportionalen Ventile ein Hystereseverhalten zeigen, so daß bei Ansteuerung einer bestimmten Ventilstellung mittels des Schrittmotors je nach Ansteuerrichtung und Ansteuerweglänge differierende Gasströme resultieren. Somit werden auch in diesen Fällen in den jeweiligen Einstellungen keine in reproduzierbarer Weise zugeordneten Heizleistungen erzielt.
Aus dem Dokument DE 4225789 A1 ist eine Meß- und Prüfvorrichtung zum einmaligen Einstellen und Abgleichen eines Gasheizgerätes bekannt, in der zwei hintereinander geschaltete Gasdruckregler, eine speicherprogrammierbare Steuerung mit den für die jeweiligen Abgleichfälle erforderlichen Arbeitskennlinien und vier Druckmeßgeräte vorgesehen sind. Ferner ist eine Anzahl paralleler Zweigleitungen vorgesehen, die jeweils aus einer Serienschaltung eines Magnetventils und einer Referenzdüse bestehen. Zum Einstellen des Gasdurchsatzes für die Justage des Gasheizgerätes wird jeweils nur eine der Zweigleitungen geöffnet; nur in Ausnahmefällen wird durch wahlweises Parallelschalten mehrerer Düsen ein bestimmter Gasdurchsatz erzielt. Diese bekannte Vorrichtung ist technisch sehr aufwendig, so daß sie sich zwar im Rahmen der Fertigungskontrolle zum Abgleichen einer einstellbaren Drossel bzw. eines justierbaren Gasgerät-Druckreglers eines Gasheizgerätes eignet, nicht.jedoch für die permanente Verstellung der Heizleistung eines gasbetriebenen Koch- oder Backgerätes durch den Benutzer.
Aus der Patentschrift US-4,585,161 ist ein Gebläsebrenner bekannt, bei dem mittels zwei kontinuierlich regelbarer Steuerventile und eines Balancereglers die Menge und das Verhältnis von Gas und Verbrennungsluft gesteuert werden. Zu dem regelbaren Steuerventil in der Gaszuführung ist ein weiteres, regelbares Hilfsventil parallelgeschaltet. Mittels einer Steuereinrichtung werden die Öffnungsgrade des Gasventils und des Hilfsventils zur Erzielung eines konstanten Gasdurchsatzes geregelt. Hierfür sind Sensoren zur Messung der Gasdurchflußraten erforderlich.
Aus dem Dokument CH-303445 ist ein regulierbarer Gasbrenner eines Gasherds bekannt, bei dem mittels mehrerer nebeneinander liegender, schaltbarer Düsen ein und dasselbe Mischrohr des Gasbrenners gespeist wird. Die einzelnen Düsen werden durch einen gemeinsamen Hahn ein- und ausgeschaltet, wobei die Zwischenstufen durch eine Drosselung mittels einer jeweils den einzelnen Düsen vorgeschalteten Querschnittsverengung realisiert werden.
Aus dem Dokument FR-911.892 ist ein Gasregler bekannt, der eine Folge von Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, von denen bei einer gewünschten Heizstufe jeweils genau eine für das Durchströmen des Gases geöffnet wird.
Der Erfindung liegt unter Berücksichtigung dieses Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum gesteuerten Reduzieren des einer Brennerdüse eines gasbetriebenen Koch- oder Backgerätes über eine Gaszuleitung zugeführten Gasstromes Q zu schaffen, mittels derer der Gasstrom durch den Benutzer des Gerätes in mit hoher Genauigkeit reproduzierbaren Stufen einstellbar ist. Nach weiteren Aspekten ist wünschenswert, daß das Verfahren und die Vorrichtung technisch unaufwendig realisierbar, einfach bedienbar und langlebig sind sowie zuverlässig arbeiten.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, eine Anzahl von Drosselelementen vorzusehen, mittels derer ein durch die Brennerdüse und den Anschlußdruck gegebener, maximaler Gasstrom in definierter Weise reproduzierbar stufenweise reduziert werden kann. Zum Ein- und Ausschalten der Funktion der jeweiligen Drosselelemente sind Schaltelemente vorzusehen, die den Gasstrom durch das jeweilige Drosselelement ein- und ausschalten können. Durch die Kombination bestimmter ein- und ausgeschalteter Schaltelemente kann dann eine definierte Reduktion des Gasstromes durchgeführt werden oder, wenn alle Drosselelemente geöffnet sind, der maximale Gasstrom erzielt werden.
Die erfindungsgemäße Idee läßt sich durch eine Reihenschaltung von Drosselelementen praktisch umsetzen.
Zur Lösung der obengenannten Aufgabe bei einem Verfahren und einer Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß der Gasstrom Q eine Anzahl n in Reihe in die Gaszuleitung geschalteter Steuerorgane durchläuft, die jeweils ein Drosselelement zum Drosseln des sie durchströmenden Gasstromes und ein dem Drosselelement parallel geschaltetes Schaltelement zum Ein- und Ausschalten eines Bypasses zu dem Drosselelement aufweisen, und die Schaltelemente wahlweise, je nach der gewünschten Heizleistung, ein- und ausgeschaltet werden. Es sind auch Mischformen möglich, bei denen Drosselelemente sowohl parallel als auch in Reihe geschaltet sind.
Die Steuerorgane können prinzipiell die Funktion des Schaltelementes und die des Drosselelementes in einer Baugruppe realisieren, beispielsweise in Form eines elektromagnetisch betätigten binären Drosselventiles, das eine Schließ- und eine Drosselstellung aufweist. In diesem Fall umfassen die Steuerorgane je ein Schaltelement und ein Drosselelement in dem Sinne, daß sie diese Elemente in einem einzelnen Steuerelement gleichzeitig realisieren.
Im allgemeinen wird es jedoch vorteilhafter sein, die Schaltelemente und die Drosselelemente in getrennten Bauteilen zu realisieren, um eine hohe Reproduzierbarkeit des eingestellten Gasstroms bzw. eine kostengünstige Ausführungsform zu realisieren. Durch die Trennung der Steuerorgane in ein Schaltelement und ein separates Drosselement ist es möglich, in Abhängigkeit von Eignung, Kosten, Genauigkeit, Sicherheit etc. für die jeweilige Funktion besonders geeignete Bauteile zu verwenden.
Die Schaltelemente werden einzeln von Hand, mittels einer jeweiligen Steuereinrichtung oder vorteilhaft mittels einer gemeinsamen Steuereinrichtung ein- und ausgeschaltet. Im allgemeinsten Fall ist dabei eine Anzahl n von Steuereinrichtungen vorzusehen, mit denen jedes Schaltelement individuell ein- und ausgeschaltet werden kann. Zur Vereinfachung der Bedienung ist es jedoch besonders vorteilhaft, für die Schaltelemente einer Brennerdüse eine einzige, gemeinsame Steuereinrichtung vorzusehen, die jeweils verschiedene Schaltstufen aufweist, denen die durch die Kombination der Schaltelemente entsprechenden Abstufungen des Gasstromes zugeordnet sind. Durch Einstellen der Steuereinrichtung, beispielsweise des zugehörigen Reglers bzw. durch Betätigung der entsprechenden Stufentaste, wird eine bestimmte Schaltstufe angewählt, und die Steuereinheit kombiniert die entsprechenden Schaltelemente zur Erzeugung des vorgewählten, der Brennerdüse zuzuführenden Gasstromes.
Um eine für den praktischen Gebrauch möglichst überschaubare, einfache und sichere Betätigungsmöglichkeit zu schaffen, wird vorgeschlagen, daß die Steuereinrichtung für die n Schaltelemente eine ganzzahlige Anzahl i diskreter Schaltstellungen aufweist, denen jeweils eine Kombination der Offen- und Geschlossenstellungen der n Schaltelemente zugeordnet ist. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise ein Dreh- oder Stufenschalter, ein Steuerpult mit Tasten, die den jeweiligen Schaltstellungen zugeordnet sind, oder bevorzugt auch ein "Touch-Control-Panel", ein durch bloße Berührung betätigbarer Schalter sein. Der Benutzer braucht sich in diesem Fall nicht um die individuelle Steuerung der einzelnen Schaltelemente zu kümmern, da die Steuereinrichtung die gewählte Schaltstufe selbsttätig in vorgegebener Weise in die entsprechende Kombination geöffneter und geschlossener Schaltelemente umsetzt.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Anzahl i der Schaltstellungen der Steuereinrichtung kleiner ist als die Anzahl der mit den Schaltelementen realisierbaren verschiedenen Abstufungen des Gasstromes, beispielsweise, wenn nicht alle Abstufungen für den praktischen Gebrauch notwendig sind. So kann es zum Beispiel wünschenswert sein, im Bereich der Fortkochstufe eine feine Abstufung, in den anderen Bereichen jedoch eine grobere Abstufung vorzusehen, um die Gesamtzahl der einstellbaren Stufen in praktisch vernünftigen Grenzen zu halten.
Für eine einfache, überschaubare Bedienung ist es von Vorteil, wenn den Kombinationen der Offen- und Geschlossenstellungen der n Schaltelemente eine Folge von n = 1,2,3,...,i aufeinanderfolgenden Schaltstellungen Sm der Steuereinrichtung derart zugeordnet ist, daß die sich in der jeweiligen Schaltstellung Sm der Brennerdüse zugeführten Gasströme Qm eine aufsteigende oder absteigende Folge bilden. In diesem Fall wird durch Erhöhen oder Erniedrigen der Schaltstellung die jeweils nächstliegende höhere oder niedrigere Heizstufe eingestellt, also eine monotone Verstellmöglichkeit erreicht.
Nach einem bevorzugten Merkmal wird vorgeschlagen, daß die Anzahl i der Schaltstellungen der Steuereinrichtung 2n beträgt, wobei den Schaltstellungen jeweils genau eine der möglichen Kombinationen der Offen- und Geschlossenstellungen der n Schaltelemente zugeordnet ist. In diesem Fall ist die maximal mögliche Anzahl von Abstufungen zu realisieren. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn die Folge von m = 1,2,3,...,2n aufeinanderfolgenden Schaltstellungen Sm der Steuereinrichtung den Kombinationen der Offen- und Geschlossenstellungen der n Schaltelemente derart zugeordnet ist, daß die der Brennerdüse zugeführten Gasströme Qm eine aufsteigende oder absteigende Folge bilden, die im wesentlichen die Werte Qm = Qmax · (m-1) / (2n-1) annimmt. Hierbei werden gleichmäßige Abstufungen der Heizleistung mittels der Steuereinrichtung für aufeinanderfolgende Schaltstellungen realisiert, wie sie der Benutzer von elektronisch ansteuerbaren Elektroherden und Elektrokochfeldern kennt. Die vorstehend genannte Forderung hinsichtlich einer gleichmäßigen Abstufung der einstellbaren Heizleistungen wird bei einer Reihenschaltung von Drosselelementen jedoch in der Regel nur schwer erfüllbar sein.
Aus technischen Gründen ergibt sich eine gewisse, auf Toleranzen beruhende Abweichung des eingestellten Gasstromes von dem Sollwert, die jedoch unter praktischen Bedingungen hingenommen werden kann. Demzufolge wird nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal vorgeschlagen, daß die maximale Abweichung der den Schaltstellungen Sm zugeordneten Summen Qm der Teilgasströme Qk von der exakten Abstufung weniger als ± 20%, vorzugsweise weniger als ± 15%, bevorzugt weniger als ± 10% und besonders bevorzugt weniger als ± 5% beträgt.
Die Schaltelemente können prinzipiell in beliebiger Weise betätigt werden, beispielsweise mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch. Nach einem besonders bevorzugten Merkmal wird vorgeschlagen, daß mindestens ein Schaltelement, bevorzugt alle Schaltelemente elektrisch betätigbar sind.
Die Schaltelemente können in einer vorteilhaften Ausbildung binäre Magnetschaltventile sein, die eine Offen- und eine Geschlossenstellung aufweisen. Solche Magnetschaltventile sind bekannt und erfüllen die an sie zu stellenden sicherheitstechnischen Anforderungen. Bei solchen Magnetschaltventilen ist es, wie allgemein bei elektrisch betätigbaren Schaltelementen, nach einem zusätzlichen Merkmal von Vorteil, wenn das beim Schaltvorgang auftretende Klacken verhindert oder gedämpft wird. Zu diesem Zweck kann das elektrische Steuersignal beim öffnen und/oder Schließen des Schaltelementes, zumindest im Bereich des Schaltpunktes, flankengesteuert werden, so daß der Schaltvorgang nicht abrupt abläuft. Vorteilhafterweise ist daher eine elektrische Schaltung zum allmählichen Erhöhen und/oder Verringern des elektrischen Steuerstromes vorgesehen.
Für eine hohe Lebensdauer und Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es von Vorteil, daß die Schaltelemente nur wenige Schaltspiele durchführen, nämlich nur dann, wenn die Einstellung des Gasstromes Q geändert wird. Sie unterliegen daher, wenn überhaupt, nur einem sehr langfristigen Verschleiß.
In aufwendigeren Ausführungsformen kann der Strömungswiderstand der Drosselelemente werksseitig oder gegebenenfalls durch den Benutzer einstellbar sein. Hierfür kommen zum Beispiel einstellbare Drosselventile in Frage, die eine Kalibriermöglichkeit zum Einstellen und Justieren ihres Drosselwiderstands auf einen gewünschten Wert aufweisen. Dies kann dann von Vorteil sein, wenn es auf die Erzielung einer hohen Genauigkeit der Abstufungen bzw. der eingestellten Teilgasströme ankommt, die dann durch genaue Einstellung und genauen Abgleich der Drosselelemente realisierbar ist. Nach einem bevorzugten, für die üblichen in der Praxis zu stellenden Genauigkeitsanforderungen ausreichenden Merkmal wird vorgeschlagen, daß ein, mehrere oder bevorzugt alle Drosselelemente einen fest vorgegebenen Strömungswiderstand aufweisen. Die Drosselelemente können beispielsweise als Kapillare, Kapillarrohr, Düse oder Rohrverengung realisiert sein. Diese Ausführungsformen sind mit zufriedenstellender Genauigkeit kostengünstig zu verwirklichen.
Die Vorteile einer Vorrichtung und eines Verfahrens nach dieser Erfindung gegenüber dem Stand der Technik bestehen darin, daß mittels bekannter und handelsüblicher Bauteile eine gewünschte, abgestufte Reduzierung der Gasdurchflußmenge einer Brennerdüse in einem sehr hohen Ausmaß reproduzierbar realisiert werden kann, so daß bei der jeweiligen Einstellung der zugeordneten Steuereinrichtung zuverlässig dieselbe Heizleistung erzielt wird. Die Ansteuerung der Vorrichtung durch Steuerelemente kann mit einer unaufwendigen, handelsübliche Bauteile verwendenden Steuereinrichtung erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Erfindung auch ausschließlich mit binären Schaltelementen, d.h. ohne Proportionalventile ausführbar ist.
Es ist anzumerken, daß durch die Erfindung Druckschwankungen in der Gaszuleitung nicht ausgeglichen werden und sich demzufolge auch auf die Heizleistung auswirken. Die Erfindung löst insoweit nicht das Problem, absolut betrachtet reproduzierbare Gasströme und Heizleistungen zu realisieren, sondern löst das Problem, einen vorgegebenen maximalen Gasstrom in reproduzierbarer Weise auf kleinere Werte abzustufen. Wenn sich der maximale Gasstrom, bedingt durch Netzdruckschwankungen, ändert, werden auch die reduzierten, abgestuften Gasströme sich dementsprechend ändern. Die Reproduzierbarkeit der Einstellung bleibt dabei jedoch erhalten. Im Hinblick darauf, daß Netzdruckschwankungen sich nur in geringem Maße auf die Heizleistung auswirken, nur allmählich erfolgen und die dadurch bedingten Änderungen der Heizleistung auch bei den konventionell verwendeten Hahnventilen in Kauf genommen werden, stellt die Erfindung eine erhebliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik zur reproduzierbaren, gesteuerten Reduktion des Gasstromes dar. Erforderlichenfalls kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit einer Vorrichtung, die Schwankungen des Gasdruckes in der Gaszuleitung kompensiert oder reduziert, kombiniert werden.
Das folgende Ausführungsbeispiel der Erfindung läßt weitere vorteilhafte Merkmale und Besonderheiten erkennen, die anhand der schematischen Darstellung in der Zeichnung im folgenden näher beschrieben und erläutert werden.
Es zeigt:
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei in Reihe geschalteten Drosselelementen mit Bypass.
Fig. 1 zeigt eine von einem Gasleitungsnetz, einem Gastank oder einer Gasflasche versorgte Gaszuleitung 1 für die erfindungsgemäß gesteuerte Zufuhr von Gas zu einer Brennerdüse 3, die Bestandteil eines Brenners 2 ist, der z.B. in einen Gasherd oder einen Gasbackofen eingebaut werden kann. Nicht dargestellt sind die für gasbetriebene Koch- und Backgeräte üblichen Sicherheitselemente (Thermoelement und zugehöriges Magnetventil), die beim Erlöschen der Flamme den Gasstrom unterbrechen.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind drei Drosselelemente 15, 25 und 35 in Reihe in die Gaszuleitung 1 geschaltet. Die Drosselelemente 15, 25 und 35 sind Kapillaren, die einen fest vorgegebenen Strömungswiderstand aufweisen. Die Drosselwiderstände der einzelnen Drosselelemente sind vorzugsweise verschieden. Sie können beispielsweise so bemessen sein, daß der der Brennerdüse 3 des Brenners 2 über die Brennerzuleitung 5 zugeführte Gasstrom durch Einschalten jeweils eines Drosselelements auf 3/4 oder 1/2 oder 1/4 reduziert wird. Beim Einschalten von zwei oder drei Drosselelementen wird der Gasstrom auf einen durch das Produkt der vorstehend genannten Anteile gegebenen Teil des maximalen Gasstromes reduziert.
Zum Ein- und Ausschalten der jeweiligen Drosselelemente sind diesen jeweils Schaltelemente 14, 24 und 34 parallel geschaltet. Beim Öffnen eines Schaltelements fließt der Gasstrom ungehindert durch das als Bypass 16, 26, 36 wirkende Schaltelement, so daß das zugeordnete Drosselelement den Gasstrom nicht reduziert. Beispielsweise ist beim Öffnen des Schaltelements 24 die Drosselung durch das Drosselelement 25 außer Funktion und der Gasstrom wird, sofern die Drosselelemente 14 und 34 geschlossen sind, nur durch die Drosselelemente 15 und 35 gedrosselt.
Die Schaltelemente 14, 24 und 34 werden von einer gemeinsamen Steuereinrichtung 4 gesteuert, mittels der die gewünschte Heizleistung einstellbar ist. Zum Ausschalten des Gasstroms ist ein zusätzliches, in die Brennerzuleitung 5 oder vorzugsweise die Gaszuleitung 1 eingesetzes Schaltventil, das nicht dargestellt ist, erforderlich. Hierzu kann beispielsweise das zur Überwachung des Erlöschens der Flamme vorhandene Magnetventil verwendet werden.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind alle drei Schaltelemente elektrisch betätigbare binäre Magnetschaltventile, die eine Offen- und eine Geschlossenstellung aufweisen, so daß ein Bypass entweder einoder ausgeschaltet sein kann. Das unabhängig voneinander erfolgende Öffnen und Schließen der Magnetschaltventile wird von der Steuereinrichtung 4 gesteuert.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum gesteuerten stufenweisen Reduzieren des einer Brennerdüse (3) eines gasbetriebenen Kochoder Backgerätes über eine Gaszuleitung (1) zugeführten Gasstromes Q,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sie eine Anzahl n Steuerorgane aufweist, die in Reihe in die Gaszuleitung (1) geschaltet sind, und die Steuerorgane jeweils ein Drosselelement (15,25,35) zum Drosseln des sie durchströmenden Gasstromes und ein dem Drosselelement (15,25,35) parallel geschaltetes Schaltelement (14,24,34) zum Ein- und Ausschalten eines Bypasses (16,26,36) zu dem Drosselement (15,25,35) aufweisen, und die Schaltelemente (14,24,34) wahlweise, je nach der gewählten Heizleistung, ein- und ausschaltbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (11,21,31,41;14,24,34) mittels einer gemeinsamen Steuereinrichtung (4) ein- und ausschaltbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) eine ganzzahlige Anzahl i diskreter Schaltstellungen aufweist, denen jeweils eine Kombination der Offen- und Geschlossenstellungen der n Schaltelemente (11,21,31,41;14,24,34) zugeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl i der Schaltstellungen der Steuereinrichtungen (4) 2n beträgt, wobei den Schaltstellungen jeweils genau eine der möglichen Kombinationen der Offen- und Geschlossenstellungen der n Schaltelemente (11,21,31,41;14,24,34) zugeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombinationen der Offen- und Geschlossenstellungen der n Schaltelemente (11,21,31,41;14,24,34) einer Folge von m = 1,2,3,...,2n aufeinanderfolgenden Schaltstellungen Sm der Steuereinrichtung (4) derart zugeordnet ist, daß die der Brennerdüse (3) zugeführten Gasströme Qm eine aufsteigende oder absteigende Folge bilden, die im wesentlichen die Werte Qm = Qmax · (m-1) / (2n-1) annimmt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Abweichung der Gasströme Qm von der exakten Abstufung weniger als ± 20%, vorzugsweise weniger als ± 15%, bevorzugt weniger als ± 10% und besonders bevorzugt weniger als ± 5% beträgt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schaltelement (11,21,31,41;14, 24,34) als binäres Magnetschaltventil ausgebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine elektrische Schaltung zum allmählichen Erhöhen und/oder Verringern des elektrischen Steuerstromes des Schaltelementes (11,21,31,41;14,24,34) aufweist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Drosselelemente (12,22,32, 42;15,25,35) einen fest vorgegebenen Strömungswiderstand aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselelement (12,22,32,42;15,25,35) als Kapillare, Kapillarrohr, Düse oder Rohrverengung ausgebildet ist.
  11. Koch- oder Backgerät, insbesondere Gasherd, Gaskochfeld, Gaskochmulde oder Gasbackofen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
  12. Verfahren zum gesteuerten stufenweisen Reduzieren des einer Brennerdüse (3) eines gasbetriebenen Koch- oder Backgerätes über eine Gaszuleitung (1) zugeführten Gasstromes Q, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom Q eine Anzahl n in Reihe in die Gaszuleitung (1) geschalteter Steuerorgane durchläuft, jeweils ein Drosselelement (15,25,35) zum Drosseln des sie durchströmenden Gasstromes und ein dem Drosselelement (15,25,35) parallel geschaltetes Schaltelement (14,24,34) zum Ein- und Ausschalten eines Bypasses (16,26,36) zu dem Drosselelement (15,25,35) aufweisen, und die Schaltelemente (14,24,34) wahlweise, je nach der gewählten Heizleistung, ein- und ausgeschaltet werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die n Schaltelemente (11,21,31,41;14,24,34) mittels einer gemeinsamen Steuereinrichtung (4) einund ausgeschaltet werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die n Schaltelemente (11,21,31,41) von einer Steuereinrichtung (4) gesteuert werden, die eine ganzzahlige Anzahl i diskrete Schaltstellungen aufweist, die jeweils einer Kombination der Offen- und Geschlossenstellungen der n Schaltelemente (11,21, 31,41) zugeordnet ist.
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