EP1837601B1 - Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorgangs bei einem Backofen - Google Patents

Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorgangs bei einem Backofen Download PDF

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EP1837601B1
EP1837601B1 EP07004627.1A EP07004627A EP1837601B1 EP 1837601 B1 EP1837601 B1 EP 1837601B1 EP 07004627 A EP07004627 A EP 07004627A EP 1837601 B1 EP1837601 B1 EP 1837601B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooking chamber
during
oxygen concentration
phase
duration
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP07004627.1A
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English (en)
French (fr)
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EP1837601A3 (de
EP1837601A2 (de
Inventor
Thomas Dr. Krümpelmann
Jürgen Scharmann
Ulrich Dr. Sillmen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Priority to PL07004627T priority Critical patent/PL1837601T3/pl
Publication of EP1837601A2 publication Critical patent/EP1837601A2/de
Publication of EP1837601A3 publication Critical patent/EP1837601A3/de
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Publication of EP1837601B1 publication Critical patent/EP1837601B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C14/00—Stoves or ranges having self-cleaning provisions, e.g. continuous catalytic cleaning or electrostatic cleaning
    • F24C14/02—Stoves or ranges having self-cleaning provisions, e.g. continuous catalytic cleaning or electrostatic cleaning pyrolytic type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C15/00—Details
    • F24C15/20—Removing cooking fumes
    • F24C15/2007—Removing cooking fumes from oven cavities
    • F24C15/2014—Removing cooking fumes from oven cavities with means for oxidation of cooking fumes

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a Pyrolysetivsvorgangs in an oven.
  • a method for controlling a pyrolysis cleaning process in an oven in which a gas sensor responding to the flue gases produced during the pyrolysis is used.
  • the heating power of the cooking chamber heating is reduced in order to reduce the amount of flue gas. If the concentration of flue gas falls below the critical value, we supply the cooking space heating again with the full heating power. In this way, an overload of the oxidation catalyst should be avoided.
  • the gas sensor used and the evaluation of its output signals must be adapted to the respective type of oven.
  • the US 4,954,694 shows a method for automatic completion of a Pyrolysecurisvorgangs in an oven, wherein after switching on the heating source, the oxygen concentration is measured in a Ab povertyweg and from the course of the measured values, the duration of the pyrolysis process is determined.
  • the DE 197 06 186 A1 a method in which the temperature of the catalyst is measured by means of a temperature sensor. When a certain temperature threshold is exceeded, which corresponds to a certain amount of smoke, the radiator is switched off to heat the cooking chamber. The radiator is not turned on again until the temperature of the catalyst has dropped below a threshold.
  • the invention thus has the problem of providing a method for controlling a pyrolysis cleaning process in an oven, in which a high accuracy of measurement can be achieved and which is applicable to a variety of different types of ovens.
  • the advantages attainable with the invention are, in particular, that a high measuring accuracy can be achieved and that the method is applicable to a variety of different types of ovens.
  • By measuring and evaluating the oxygen concentration is a recalibration of the designed as an oxygen sensor Gas sensors without much effort and outside the baking operation or pyrolysis enabled.
  • An adaptation to different types of oven or on gas sensors with different sensitivities to different gases is not required. Instead, here is a simple method with a high accuracy specified, which allows a high quality pyrolysis and thus a satisfactory cleaning result.
  • Another advantage is the use of a fixed time interval I for the caused by a low concentration of oxygen cut-off of the heating source for heating the cooking chamber.
  • the limit value GW for the oxygen concentration can be selected within wide suitable limits. Expediently, the limit value GW for the oxygen concentration is about 18% by volume.
  • the process according to the invention can in principle be used during the entire pyrolysis operation. This makes it possible to operate during the entire pyrolysis pyrolysis at the still permissible for a complete pyrolytic reaction of the pyrolysis flue gases lower limit of the oxygen concentration, limit GW, so that the shortest possible pyrolysis and the lowest possible energy consumption are possible.
  • the pyrolysis cleaning process comprises three phases, namely a heating phase until reaching a predetermined or automatically determined during the heating pyrolysis temperature T P of the cooking chamber, a holding phase whose duration corresponds to a predetermined or automatically determined during the heating time interval I 3 , during which the Pyrolysis temperature T P is kept substantially constant by means of a temperature control, and a cooling phase to achieve a predetermined final temperature of the cooking chamber, wherein the process steps a) to f) mentioned in claim 1 are carried out only during the heating phase.
  • the subsequent pyrolysis phases in particular the holding phase, in Dependence of the oxygen concentrations determined during the heating phase and the resulting shutdowns of the heating source with regard to the duration of the respective phase as well as the temperature in the cooking chamber can be optimized during this phase.
  • a particularly simple realization of the aforementioned embodiment provides that the duration of the holding phase I 3 and / or the height of the pyrolysis temperature T P in the cooking chamber during the holding phase I 3 as a function of the number caused by a too low oxygen concentration cut-outs of the heating source during the Heating phase in the evaluation circuit is automatically determined / be.
  • Another advantageous development of this embodiment provides that the duration of the holding phase I 3 and / or the height of the pyrolysis temperature T P in the cooking chamber during the holding phase I 3 as a function of the time interval I 4 , namely from the first by a too low Oxygen concentration caused by switching off until the end of the last caused by a too low oxygen concentration elimination of the heat source, average cooking space temperature in the evaluation circuit is automatically determined / will. As a result, the accuracy of the method is improved.
  • a further alternative development provides that the duration of the holding phase I 3 and / or the height of the pyrolysis temperature T P in the cooking chamber during the holding phase I 3 as a function of the sum of the switch off times of the heating source during the heating phase in the Evaluation circuit is automatically determined / be. In this way, the accuracy of the method is further improved.
  • duration of the holding phase I 3 is determined from the addition of the sum of the switch-off times caused by a too low oxygen concentration and a predetermined minimum duration I 3_MIN stored in the memory.
  • the method is implemented in a particularly simple manner.
  • Fig. 1 an oven is shown in which the inventive method is used.
  • the oven has a control panel 2 with a display 4 and 6 controls.
  • Of the Cooking chamber 8 is closed by a door 10, wherein the door 10 has a see-through disk 12.
  • Fig. 2 shows the oven in a sectional view from the side.
  • the oven has an electrical control 14 behind the control panel 2.
  • the resulting in the cooking chamber 8 during pyrolysis flue gases, so-called vapors, can escape via an exhaust path 16 in the free environment.
  • the path of the flue gases 17 is symbolized by arrows 18.
  • an oxidation catalyst 22 is arranged, on which the flue gases 17 discharged through the exhaust air path 17 are converted in a manner known to those skilled in the art.
  • an oxygen sensor 24 for detecting the oxygen concentration is arranged in the exhaust path 16.
  • the aforementioned components are connected in a manner known to those skilled in the art to the electrical controller 14 in a signal-transmitting manner.
  • the oxygen sensor 24 may also be arranged at another suitable location in the oven.
  • Fig. 3 shows the course of the cooking chamber temperature a and the oxygen concentration b as a function of time, on the abscissa in minutes, abbreviated min. is applied.
  • On the left ordinate is the cooking space temperature a in degrees Celsius, short ° C, applied.
  • the absolute oxygen concentration is given on the right ordinate in% by volume.
  • the oven has heavy contaminants 26 in the embodiment. Please refer Fig. 2 , The user starts the pyrolysis cleaning process by means of the controls 6. He is guided and informed about the display 4 in a manner known to those skilled.
  • the cooking chamber temperature a is at the beginning of the pyrolysis cleaning process, time 0 min., Room temperature, ie about 20 ° C.
  • the oxygen concentration corresponds to the oxygen concentration in the atmosphere, ie about 21% by volume.
  • a heating phase of the cooking chamber 8 is now by means of the heat source 20 by an alternating turning on and off of the heat source 20 by the electric control 14 to heated to a pyrolysis temperature T P , wherein the heat source 20 is turned on in each case for a first time interval I 1 and off for a second time interval I 2 .
  • the two time intervals I 1 and I 2 are previously determined and stored in the memory 141.
  • the cooking chamber 8 with a predetermined and stored in a memory 141 of the electric controller 14 speed, namely about 10 ° C per 1 min., Is heated, so that a similar heating rate as in the first Alternative results.
  • the oxygen concentration b in the cooking chamber 8 and thus also in the exhaust air path 16 begins to change. Due to the decomposing contaminants 26 resulting flue gases 17, which are discharged via the catalyst 22 and the exhaust path 16 to the free environment. These flue gases 17 and the resulting from the oxidation of the oxidation catalyst 22 products such as hydrogen and carbon dioxide displace the oxygen partially, so that the oxygen concentration in the cooking chamber 8 and in the exhaust path 16 decreases.
  • the output signal of the oxygen sensor 24 and thus the measured oxygen concentration b is continuously transmitted to the electrical control 14 at least during the heating phase and compared in an evaluation circuit 142 of the electric control 14 with a stored limit value GW for the oxygen concentration b, namely 18% by volume.
  • a stored limit value GW for the oxygen concentration b namely 18% by volume.
  • the heating source 20 is switched off or turned on by the electric control 14. If the oxygen concentration b drops below 18% by volume, the heating source 20 is switched off for a previously defined time interval I stored in the memory 141, in which case the time interval I corresponds to the duration of the second time interval I 2 . If the oxygen concentration b rises again above 18% by volume after the expiration of the time interval I, the heat source 20 is switched on again.
  • the oxygen concentration b decreases rapidly by more than 3% by volume to below 18% by volume.
  • the heating source 20 is now switched off by the electric controller 14 for a time interval I, as explained above Fig. 3 is clearly visible by the decrease in the cooking chamber temperature a and the increase in the oxygen concentration b.
  • the heating source 20 is switched on again, as explained above, and operated alternately.
  • the Oven temperature a rises again and the oxygen concentration b decreases again.
  • the above procedure is repeated, since the oxygen concentration b decreases again too much, namely below the limit value GW.
  • the electric controller 14 would have operated the oven for a further time interval I when the heating source 20 was switched off.
  • the heating phase described above is followed by a holding phase, during which a predetermined pyrolysis temperature T P is substantially constant by means of a temperature control realized by a temperature sensor 30 signal-connected in the cooking chamber 8 and temperature-controlled by the electric controller 14 is held.
  • a predetermined pyrolysis temperature T P is substantially constant by means of a temperature control realized by a temperature sensor 30 signal-connected in the cooking chamber 8 and temperature-controlled by the electric controller 14 is held.
  • both the duration of the holding phase I 3 as well as the pyrolysis temperature T P is determined during the heating phase and as a function of the oxygen concentration b during the heating phase, which will be explained in more detail below.
  • the duration of the holding phase I 3 and the pyrolysis temperature T P during the holding phase I 3 are automatically determined here as a function of the number of caused by a too low oxygen concentration b switching off the heat source 20 during the heating phase in the evaluation circuit 142. Since it came during the heating phase for a total of four shutdowns of the heat source 20 due to a low oxygen concentration b, the duration of the holding phase I 3 to the maximum value, namely 90 min., Selected automatically for the current Pyrolysetivsvorgang and adopted for the program flow.
  • T P 460 ° C is selected here and adopted for the program sequence. Please refer Fig. 3 ,
  • the method according to the invention is terminated here when a cooking chamber temperature a of 400 ° C. is reached.
  • a high-quality evaluation is already possible.
  • this temperature is still below the value range for cooking chamber temperatures a suitable for pyrolysis.
  • other suitable and suitable end conditions suitable for the process of the invention are also conceivable.
  • the process according to the invention can then be carried out independently of the pyrolysis temperature T P.
  • I 3 90 min.
  • the duration of the holding phase I 3 and / or the height of the pyrolysis temperature T P in the cooking chamber 8 during the holding phase I 3 as a function of Sum of caused by a too low oxygen concentration b off times of the heat source 20 during the heating phase in the evaluation circuit 142 is automatically determined / are. This could be realized in a particularly simple manner by determining the duration of the holding phase I 3 from the addition of the sum of the switch-off times caused by a too low oxygen concentration b and a predetermined minimum duration I 3_MIN stored in the memory 141.
  • the cooking chamber 8 After the duration of the holding phase I 3 and the pyrolysis temperature T P , ie the cooking chamber temperature during the holding phase I 3 , have been selected in one of the aforementioned types for the further program sequence, the cooking chamber 8 in the manner explained above, up to T P on heated. As soon as T P has been reached, the holding phase I 3 begins; an integrated in the evaluation circuit 142 and not shown in detail timer is started and terminates the holding phase after the expiration of I 3 with the below explained in more detail transition to the cooling phase of Pyrolysetherapiesvorgangs.
  • the cooking space a is kept substantially constant by means of the already explained temperature control, while the oxygen concentration b decreases steadily due to the decrease of the decomposition products in the reaction of the flue gases 17 to the oxidation catalyst 22 in the course of progressive pyrolysis.
  • the oxygen concentration b has risen again to the value under atmospheric conditions, ie about 21% by volume, or 0% by volume deviation.
  • the cooking chamber temperature a in the present embodiment is reduced during a cooling phase by means of the already explained temperature control to a final temperature of here 70 ° C. If this cooking chamber temperature a is reached, the door 10, which is automatically locked during the start of the pyrolysis cleaning process, is unlocked again, so that it can be opened by the user without danger.
  • the cooling phase is in Fig. 3 not fully illustrated.
  • inventive method is not limited to the illustrated embodiment and the above alternative embodiments.
  • the time intervals I to I 4 and T P can be chosen within wide suitable limits.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorgangs bei einem Backofen.
  • Aus der US 4,481,404 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorgangs bei einem Backofen bekannt, bei dem ein auf die während der Pyrolyse entstehenden Rauchgase ansprechender Gassensor eingesetzt wird. Sobald mittels des Gassensors eine zu hohe Konzentration an einem Rauchgas detektiert wird, wird die Heizleistung der Garraumbeheizung verringert, um die Menge an Rauchgas zu reduzieren. Sinkt die Konzentration an Rauchgas wieder unter den kritischen Wert, wir die Garraumbeheizung wieder mit der vollen Heizleistung versorgt. Auf diese Weise soll eine Überlastung des Oxidationskatalysators vermieden werden. Der verwendete Gassensor und die Auswertung von dessen Ausgangssignalen müssen dabei auf den jeweiligen Backofentyp angepasst werden.
  • Die US 4,954,694 zeigt ein Verfahren zur automatischen Beendigung eines Pyrolysereinigungsvorgangs bei einem Backofen, wobei nach dem Einschalten der Heizquelle die Sauerstoffkonzentration in einem Abluftweg gemessen wird und aus dem Verlauf der Messwerte die Zeitdauer des Pyrolysevorgangs ermittelt wird.
  • Ferner offenbart die DE 197 06 186 A1 ein Verfahren, bei dem die Temperatur des Katalysators mittels eines Temperatursensors gemessen wird. Bei Überschreiten eines bestimmten Temperaturschwellwertes, was einer bestimmten Rauchmenge entspricht, wird der Heizkörper zur Beheizung des Garraums abgeschaltet. Der Heizkörper wird erst wieder eingeschaltet, wenn die Katalysatortemperatur unter einen Schwellwert gesunken ist.
  • Der Erfindung stellt sich somit das Problem ein Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorgangs bei einem Backofen anzugeben, bei dem eine hohe Messgenauigkeit erzielt werden kann und das auf eine Vielzahl von verschiedenen Backofentypen anwendbar ist.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine hohe Messgenauigkeit erzielt werden kann und dass das Verfahren auf eine Vielzahl von verschiedenen Backofentypen anwendbar ist. Durch die Messung und Auswertung der Sauerstoffkonzentration ist eine Nachkalibrierung des als Sauerstoffsensors ausgebildeten Gassensors ohne viel Aufwand und außerhalb des Backbetriebs oder des Pyrolysebetriebs ermöglicht. Eine Anpassung auf voneinander verschiedene Backofentypen oder auf Gassensoren mit unterschiedlichen Empfindlichkeiten auf verschiedene Gase ist nicht erforderlich. Stattdessen ist hier ein einfaches Verfahren mit einer hohen Genauigkeit angegeben, das eine qualitativ hochwertige Pyrolyse und damit ein zufriedenstellendes Reinigungsergebnis ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist die Verwendung eines festen Zeitintervalls I für die durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration hervorgerufene Ausschaltung der Heizquelle zur Beheizung des Garraums. Hierdurch ist es möglich, die fortlaufende Messung der Sauerstoffkonzentration in diskreten Zeitabständen und nicht kontinuierlich vorzunehmen; eine einfachere Auswerte- und Schaltungstechnik sowie ein verminderter Energieverbrauch sind die Folge. Insgesamt ergibt sich also bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Zeit- und Energieersparnis für den Pyrolysereinigungsvorgang.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Heizquelle zur Beheizung des Garraums alternierend während vorher festgelegter und in dem Speicher abgespeicherter erster Zeitintervalle I1 eingeschaltet und während zweiter Zeitintervalle I2 ausgeschaltet wird und die Dauer des Zeitintervalls I der Dauer des zweiten Zeitintervalls I2 entspricht. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Verfahren auf besonders einfache Weise realisiert.
  • Grundsätzlich ist der Grenzwert GW für die Sauerstoffkonzentration in weiten geeigneten Grenzen wählbar. Zweckmäßigerweise beträgt der Grenzwert GW für die Sauerstoffkonzentration etwa 18 Vol-%.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann grundsätzlich während des gesamten Pyrolysereinigungsvorgangs eingesetzt werden. Hierdurch ist es möglich, während der gesamten Pyrolysedauer die Pyrolyse an der für eine vollständige pyrolytische Umsetzung der bei der Pyrolyse entstehenden Rauchgase noch zulässigen Untergrenze der Sauerstoffkonzentration, Grenzwert GW, zu betreiben, so dass eine möglichst kurze Pyrolysedauer und ein möglichst geringer Energieverbrauch ermöglicht sind.
  • Zweckmäßigerweise umfasst der Pyrolysereinigungsvorgang drei Phasen, nämlich eine Aufheizphase bis zur Erreichung einer vorher festgelegten oder während der Aufheizphase automatisch ermittelten Pyrolysetemperatur TP des Garraums, eine Haltephase, deren Dauer einem vorher festgelegten oder während der Aufheizphase automatisch ermittelten Zeitintervall I3 entspricht, während dem die Pyrolysetemperatur TP mittels einer Temperaturregelung im Wesentlichen konstant gehalten wird, und eine Abkühlphase zur Erreichung einer vorher festgelegten Endtemperatur des Garraums, wobei die unter Anspruch 1 genannten Verfahrensschritte a) bis f) lediglich während der Aufheizphase durchgeführt werden. Auf diese Weise können die nachfolgenden Pyrolysephasen, insbesondere die Haltephase, in Abhängigkeit der während der Aufheizphase ermittelten Sauerstoffkonzentrationen und der dadurch bewirkten Ausschaltungen der Heizquelle hinsichtlich der Dauer der jeweiligen Phase wie auch der Temperatur in dem Garraum während dieser Phase optimiert werden.
  • Eine besonders einfache Realisierung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Dauer der Haltephase I3 und/oder die Höhe der Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum während der Haltephase I3 in Abhängigkeit der Anzahl der durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration verursachten Ausschaltungen der Heizquelle während der Aufheizphase in der Auswerteschaltung automatisch ermittelt wird/werden.
  • Eine andere vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass die Dauer der Haltephase I3 und/oder die Höhe der Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum während der Haltephase I3 in Abhängigkeit der über das Zeitintervall I4, nämlich von der ersten durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration verursachten Ausschaltung bis zu dem Ende der letzten durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration verursachten Ausschaltung der Heizquelle, gemittelten Garraumtemperatur in der Auswerteschaltung automatisch ermittelt wird/werden. Hierdurch ist die Genauigkeit des Verfahrens verbessert.
  • Eine weitere alternative Weiterbildung sieht vor, dass die Dauer der Haltephase I3 und/oder die Höhe der Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum während der Haltephase I3 in Abhängigkeit der Summe der durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration verursachten Ausschaltzeiten der Heizquelle während der Aufheizphase in der Auswerteschaltung automatisch ermittelt wird/werden. Auf diese Weise ist die Genauigkeit des Verfahrens weiter verbessert.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform sieht vor, dass aus der Addition der Summe der durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration verursachten Ausschaltzeiten und einer vorher festgelegten und in dem Speicher abgespeicherten Mindestdauer I3_MIN in der Auswerteschaltung die Dauer der Haltephase I3 ermittelt wird. Hierdurch ist das Verfahren auf besonders einfache Weise realisiert.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
    • Figur 1
    eine Frontansicht eines Backofens, in dem das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird,
    Figur 2
    eine Schnittdarstellung des Backofens aus Fig. 1 und
    Figur 3
    ein Diagramm der Garraumtemperatur und der Sauerstoffkonzentration in Abhängigkeit der Zeit.
  • In Fig. 1 ist ein Backofen dargestellt, in dem das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird. Der Backofen weist eine Bedienblende 2 mit einer Anzeige 4 und Bedienelementen 6 auf. Der Garraum 8 ist durch eine Tür 10 verschließbar, wobei die Tür 10 eine Durchsichtscheibe 12 aufweist.
  • Fig. 2 zeigt den Backofen in einer Schnittdarstellung von der Seite. Der Backofen weist hinter der Bedienblende 2 eine elektrische Steuerung 14 auf. Die in dem Garraum 8 während der Pyrolyse entstehenden Rauchgase, sogenannter Wrasen, können über einen Abluftweg 16 in die freie Umgebung entweichen. Der Weg der Rauchgase 17 ist dabei durch Pfeile 18 symbolisiert. In dem Garraum 8 ist eine als elektrische Strahlungsheizung ausgebildete Heizquelle 20 zur Beheizung des Garraums 8 angeordnet. Zwischen dem Garraum 8 und dem Abluftweg 16 ist ein Oxidationskatalysator 22 angeordnet, an dem die durch den Abluftweg 16 abgeführten Rauchgase 17 auf dem Fachmann bekannte Weise umgesetzt werden. Stromabwärts des Oxidationskatalysators 22 ist in dem Abluftweg 16 ein Sauerstoffsensor 24 zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration angeordnet. Die vorgenannten Bauteile sind auf dem Fachmann bekannte Weise mit der elektrischen Steuerung 14 signalübertragend verbunden.
  • Abweichend von dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel kann der Sauerstoffsensor 24 auch an einer anderen, geeigneten Stelle in dem Backofen angeordnet sein. Gleiches gilt für den Oxidationskatalysator 22, der beispielsweise auch in dem Abluftweg 16 angeordnet sein kann.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand der Fig. 3 näher erläutert:
  • Fig. 3 zeigt den Verlauf der Garraumtemperatur a und der Sauerstoffkonzentration b in Abhängigkeit der Zeit, die auf der Abszisse in Minuten, abgekürzt min. aufgetragen ist. Auf der linken Ordinate ist die Garraumtemperatur a in Grad Celsius, kurz °C, aufgetragen. Die absolute Sauerstoffkonzentration ist auf der rechten Ordinate in Vol-% angegeben.
  • Der Backofen weist in dem Ausführungsbeispiel starke Verschmutzungen 26 auf. Siehe Fig. 2. Der Benutzer startet den Pyrolysereinigungsvorgang mittels der Bedienelemente 6. Dabei wird er über die Anzeige 4 auf dem Fachmann bekannte Weise geführt und informiert.
  • Die Garraumtemperatur a beträgt am Anfang des Pyrolysereinigungsvorgangs, Zeitpunkt 0 min., Raumtemperatur, also etwa 20°C. Die Sauerstoffkonzentration entspricht der Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre, also etwa 21 Vol-%.
  • Während einer Aufheizphase wird der Garraum 8 nun mittels der Heizquelle 20 durch ein alternierendes Ein- und Ausschalten der Heizquelle 20 durch die elektrische Steuerung 14 bis auf eine Pyrolysetemperatur TP aufgeheizt, wobei die Heizquelle 20 jeweils für ein erstes Zeitintervall I1 eingeschaltet und für ein zweites Zeitintervall I2 ausgeschaltet ist. Die beiden Zeitintervalle I1 und I2 sind vorher festgelegt und in dem Speicher 141 abgespeichert. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass der Garraum 8 mit einer vorher festgelegten und in einem Speicher 141 der elektrischen Steuerung 14 abgespeicherten Geschwindigkeit, nämlich etwa 10°C pro 1 min., aufgeheizt wird, so dass sich eine ähnliche Aufheizrate wie bei der ersten Alternative ergibt.
  • Sobald sich die Garraumtemperatur a im Bereich von etwa 200°C befindet, beginnt sich auch die Sauerstoffkonzentration b in dem Garraum 8 und damit auch in dem Abluftweg 16 zu verändern. Aufgrund der sich zersetzenden Verschmutzungen 26 entstehen Rauchgase 17, die über den Katalysator 22 und den Abluftweg 16 an die freie Umgebung abgeführt werden. Diese Rauchgase 17 und die daraus durch die Oxidation an dem Oxidationskatalysator 22 entstehenden Produkte wie Wasserstoff und Kohlendioxid verdrängen den Sauerstoff teilweise, so dass die Sauerstoffkonzentration in dem Garraum 8 und in dem Abluftweg 16 abnimmt.
  • Das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 24 und damit die gemessene Sauerstoffkonzentration b wird zumindest während der Aufheizphase fortlaufend an die elektrische Steuerung 14 übertragen und in einer Auswerteschaltung 142 der elektrischen Steuerung 14 mit einem abgespeicherten Grenzwert GW für die Sauerstoffkonzentration b, nämlich 18 Vol-%, verglichen. In Abhängigkeit davon und unabhängig von dem oben erläuterten und bereits ablaufenden Aufheizprogramm, also dem alternierenden Ein- und Ausschalten der Heizquelle 20 während der Aufheizphase, wird die Heizquelle 20 durch die elektrische Steuerung 14 ausgeschaltet oder eingeschaltet. Sinkt die Sauerstoffkonzentration b unter 18 Vol-% wird die Heizquelle 20 für ein vorher festgelegtes und in dem Speicher 141 abgespeichertes Zeitintervall I ausgeschaltet, wobei hier das Zeitintervall I der Dauer des zweiten Zeitintervalls I2 entspricht. Steigt die Sauerstoffkonzentration b wieder über 18 Vol-% nach Ablauf des Zeitintervalls I wird die Heizquelle 20 wieder eingeschaltet.
  • In dem hier erläuterten Beispiel sinkt die Sauerstoffkonzentration b schnell um mehr als 3 Vol-% auf unter 18 Vol-% ab. Durch den fortlaufenden Vergleich der gemessenen Sauerstoffkonzentration b mit dem abgespeicherten Grenzwert GW in der Auswerteschaltung 142 wird nun die Heizquelle 20, wie oben erläutert, von der elektrischen Steuerung 14 für ein Zeitintervall I ausgeschaltet, was aus Fig. 3 durch den Rückgang der Garraumtemperatur a und dem Anstieg der Sauerstoffkonzentration b deutlich ersichtlich ist. Sobald das Zeitintervall abgelaufen ist und die Sauerstoffkonzentration b wieder über dem Grenzwert GW liegt, wird die Heizquelle 20 erneut, wie oben erläutert, eingeschaltet und alternierend betrieben. Die Garraumtemperatur a steigt wieder an und die Sauerstoffkonzentration b sinkt erneut ab. Der obige Ablauf wiederholt sich, da die Sauerstoffkonzentration b wieder zu stark absinkt, nämlich unter den Grenzwert GW.
  • Wäre die Sauerstoffkonzentration b bei Ablauf des Zeitintervalls I noch unterhalb des Grenzwerts GW gewesen, so hätte die elektrische Steuerung 14 den Backofen für ein weiteres Zeitintervall I bei ausgeschalteter Heizquelle 20 betrieben.
  • Der vorgenannte Ablauf wiederholt sich bei dem hier betrachteten Beispiel insgesamt vier mal. Nachdem die Heizquelle 20 nach dem Verstreichen des letzten Zeitintervalls I mittels der elektrischen Steuerung 14 wieder eingeschaltet worden ist, bleibt diese eingeschaltet, so dass die Heizquelle 20 wie eingangs beschrieben im alternierenden Betrieb den Garraum 8 weiter bis auf die Pyrolysetemperatur TP aufheizt. Dies ist deshalb der Fall, weil die Sauerstoffkonzentration b nach dem letzten Wiedereinschalten der Heizquelle 20, etwa nach 80 min., nicht mehr unter 18 Vol-% sinkt.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel folgt auf die vorstehend erläuterte Aufheizphase eine Haltephase, während der eine vorher festgelegte Pyrolysetemperatur TP mittels einer durch einen in dem Garraum 8 angeordneten und mit der elektrischen Steuerung 14 signalübertragend verbundenen Temperatursensor 30 auf den Fachmann bekannte Weise realisierten Temperaturregelung im Wesentlichen konstant gehalten wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird sowohl die Dauer der Haltephase I3 wie auch die Pyrolysetemperatur TP während der Aufheizphase und in Abhängigkeit der Sauerstoffkonzentration b während der Aufheizphase ermittelt, was nachfolgend näher erläutert wird.
  • Die Dauer der Haltephase I3 und die Pyrolysetemperatur TP während der Haltephase I3 werden hier in Abhängigkeit der Anzahl der durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration b verursachten Ausschaltungen der Heizquelle 20 während der Aufheizphase in der Auswerteschaltung 142 automatisch ermittelt. Da es während der Aufheizphase zu insgesamt vier Ausschaltungen der Heizquelle 20 aufgrund einer zu niedrigen Sauerstoffkonzentration b kam, wird die Dauer der Haltephase I3 auf den Höchstwert, nämlich 90 min., für den aktuellen Pyrolysereinigungsvorgang automatisch ausgewählt und für den Programmablauf übernommen. Für die Pyrolysetemperatur TP wird hier 460°C ausgewählt und für den Programmablauf übernommen. Siehe Fig. 3.
  • Wären die Verschmutzungen 26 des Garraums 8 geringer, würde während der Aufheizphase nicht so viel Rauchgas gebildet, so dass die oben erläuterte Überwachung der Sauerstoffkonzentration b zu weniger Abschaltungen der Heizquelle 20 führen würde. Beispielsweise würde bei keiner Abschaltung oder lediglich einer Abschaltung während der Aufheizphase, also einer leichten Verschmutzung 26, I3=30 min. und Tp=430°C und bei zwei oder drei Abschaltungen während der Aufheizphase, also bei einer üblichen Verschmutzung 26, I3=60 min. und TP=445°C für den Programmablauf ausgewählt werden.
  • Bei dem hier vorliegenden Ausführungsbeispiel, bei dem das Ende der Aufheizphase und damit der Beginn der Haltephase von dem Erreichen einer während der Aufheizphase und mittels des Sauerstoffsensors 24 sowie der elektrischen Steuerung 14 automatisch ermittelten Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum 8 abhängt, ist es erforderlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren vor Erreichen dieser Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum 8 beendet ist. Deshalb wird das erfindungsgemäße Verfahren hier bei dem Erreichen einer Garraumtemperatur a von 400°C beendet. Zum einen ist dann bereits eine qualitativ hochwertige Auswertung möglich. Zum anderen liegt diese Temperatur noch unterhalb des Wertebereichs für zur Pyrolyse geeignete Garraumtemperaturen a. Grundsätzlich sind jedoch auch andere dem Fachmann bekannte und geeignete Endebedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren denkbar. Darüber hinaus wäre es in einer einfacheren Ausführungsform auch möglich, eine Pyrolysetemperatur TP fest vorzugeben. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dann unabhängig von der Pyrolysetemperatur TP durchgeführt werden.
  • Anstelle der vorgenannten Ausführungsform wäre es auch denkbar, dass die Dauer der Haltephase I3 und/oder die Höhe der Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum 8 während der Haltephase I3 in Abhängigkeit der über das Zeitintervall I4, nämlich von der ersten durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration b verursachten Ausschaltung bis zu dem Ende der letzten durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration b verursachten Ausschaltung der Heizquelle 20, gemittelten Garraumtemperatur in der Auswerteschaltung 142 automatisch ermittelt wird/werden.
  • Auf das vorliegende Beispiel übertragen würde die über das Zeitintervall I4 gemittelte Garraumtemperatur einen Wert von über 320°C entsprechen, bei dessen Vorliegen, I3=90 min. und TP=460°C ausgewählt würden. Bei einer gemittelten Garraumtemperatur von unter 300°C würde I3=30 min. und Tp=430°C und bei einer gemittelten Garraumtemperatur zwischen 300°C und 320°C würde I3=60 min. und Tp=445°C ausgewählt.
  • Eine andere Alternative besteht darin, dass die Dauer der Haltephase I3 und/oder die Höhe der Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum 8 während der Haltephase I3 in Abhängigkeit der Summe der durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration b verursachten Ausschaltzeiten der Heizquelle 20 während der Aufheizphase in der Auswerteschaltung 142 automatisch ermittelt wird/werden. Dies wäre besonders einfach dadurch realisierbar, dass aus der Addition der Summe der durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration b verursachten Ausschaltzeiten und einer vorher festgelegten und in dem Speicher 141 abgespeicherten Mindestdauer I3_MIN in der Auswerteschaltung 142 die Dauer der Haltephase I3 ermittelt wird.
  • Auf das vorliegende Beispiel übertragen würde I3_MIN=30min. betragen. Auch wenn in dem Garraum 8 lediglich eine geringe Verschmutzung 26 vorliegen würde, würde die Haltephase I3=I3_MIN=30 min. dauern und die Pyrolysetemperatur TP=430°C betragen. Bei einer stärken Verschmutzung 26 wäre I entsprechend der Summe der Ausschaltzeiten länger und TP=445°C. Bei einer starken Verschmutzung 26, wie in dem vorliegenden Beispiel, würde sich I3=90 min. ergeben, nämlich I3_MIN=30 min. + 4x15 min..
  • Nachdem die Dauer der Haltephase I3 und die Pyrolysetemperatur TP, also die Garraumtemperatur während der Haltephase I3, auf einer der vorgenannten Arten für den weiteren Programmablauf ausgewählt worden sind, wird der Garraum 8 in der oben erläuterten Weise noch bis auf TP weiter aufgeheizt. Sobald TP erreicht worden ist, beginnt die Haltephase I3; ein in der Auswerteschaltung 142 integriertes und nicht näher dargestelltes Zeitglied wird gestartet und beendet die Haltephase nach Ablauf von I3 mit dem nachfolgend näher erläuterten Übergang zu der Abkühlphase des Pyrolysereinigungsvorgangs.
  • Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird mittels der bereits erläuterten Temperaturregelung die Garraumtemperatur a im Wesentlichen konstant gehalten, während die Sauerstoffkonzentration b aufgrund der Abnahme der Zersetzungsprodukte bei der Umsetzung der Rauchgase 17 an dem Oxidationskatalysator 22 im Zuge der fortschreitenden Pyrolyse stetig abnimmt. Am Ende der Haltephase I3 findet keine Umsetzung mehr statt, so dass die Sauerstoffkonzentration b wieder auf den Wert unter Atmosphärenbedingungen, also etwa 21 Vol%, bzw. 0 Vol-% Abweichung, gestiegen ist.
  • Zum Abschluss des Pyrolysereinigungsvorgangs wird die Garraumtemperatur a bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel während einer Abkühlphase mittels der bereits erläuterten Temperaturregelung auf eine Endtemperatur von hier 70°C reduziert. Ist diese Garraumtemperatur a erreicht, wird die während des Starts des Pyrolysereinigungsvorgangs automatisch verriegelte Tür 10 wieder entriegelt, so dass diese von dem Benutzer gefahrlos geöffnet werden kann. Die Abkühlphase ist in Fig. 3 nicht vollständig dargestellt.
  • Während die Garraumtemperatur a während dieser Phase stetig bis auf die vorher festgelegte Endtemperatur von 70°C abnimmt, verändert sich die Sauerstoffkonzentration b nicht mehr.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf das erläuterte Ausführungsbeispiel sowie die obigen alternativen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise wäre es auch denkbar, das Verfahren während des gesamten Pyrolysereinigungsvorgangs, also Aufheizphase, Haltephase und Abkühlphase, einzusetzen. Ferner wäre es möglich, die Dauer der Haltephase I3 und/oder die Pyrolysetemperatur TP während der Haltephase I3 auf andere Weise während der Aufheizphase automatisch zu ermitteln oder fest und unveränderlich vorzugeben. Auch können die Zeitintervalle I bis I4 und TP in weiten geeigneten Grenzen gewählt werden.

Claims (8)

  1. Verfahren zur Steuerung eines Pyrolysereinigungsvorgangs bei einem Backofen, das folgende Verfahrensschritte aufweist:
    a) Beheizung des Garraums (8) durch das Einschalten einer Heizquelle (20);
    b) Messung der Sauerstoffkonzentration (b) in dem Garraum (8) oder in einem Abluftweg (16) zur Abführung von Wrasen aus dem Garraum (8) mittels eines Sauerstoffsensors (24);
    c) Vergleich der aktuell gemessenen Sauerstoffkonzentration (b) mit einem vorher festgelegten und in einem Speicher (141) einer elektrischen Steuerung (14) des Backofens abgespeicherten Grenzwert GW in einer Auswerteschaltung (142) der elektrischen Steuerung (14);
    d) Betrieb des Backofens bei ausgeschalteter Heizquelle (20) für ein vorher festgelegtes und in dem Speicher (141) abgespeichertes Zeitintervall I, falls die gemessene Sauerstoffkonzentration (b) den Grenzwert GW unterschreitet;
    e) Wiederholung der vorgenannten Verfahrensschritte, beginnend mit dem Verfahrensschritt b), nach Ablauf des Zeitintervalls I oder
    f) Wiederholung der vorgenannten Verfahrensschritte, beginnend mit dem Verfahrensschritt a), falls die gemessene Sauerstoffkonzentration (b) größer oder gleich dem Grenzwert GW ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Heizquelle (20) zur Beheizung des Garraums (8) alternierend während vorher festgelegter und in dem Speicher (141) abgespeicherter erster Zeitintervalle I1 eingeschaltet und während zweiter Zeitintervalle I2 ausgeschaltet wird und die Dauer des Zeitintervalls I der Dauer des zweiten Zeitintervalls I2 entspricht.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Grenzwert GW für die Sauerstoffkonzentration (b) etwa 18 Vol-% beträgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Pyrolysereinigungsvorgang drei Phasen umfasst, nämlich eine Aufheizphase bis zur Erreichung einer vorher festgelegten oder während der Aufheizphase automatisch ermittelten Pyrolysetemperatur TP des Garraums (8), eine Haltephase, deren Dauer einem vorher festgelegten oder während der Aufheizphase automatisch ermittelten Zeitintervall I3 entspricht, während dem die Pyrolysetemperatur TP mittels einer Temperaturregelung im Wesentlichen konstant gehalten wird, und eine Abkühlphase zur Erreichung einer vorher festgelegten Endtemperatur des Garraums (8), wobei die unter Anspruch 1 genannten Verfahrensschritte a) bis f) lediglich während der Aufheizphase durchgeführt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dauer der Haltephase I3 und/oder die Höhe der Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum (8) während der Haltephase in Abhängigkeit der Anzahl der durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration (b) verursachten Ausschaltungen der Heizquelle (20) während der Aufheizphase in der Auswerteschaltung (142) automatisch ermittelt wird/werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dauer der Haltephase I3 und/oder die Höhe der Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum (8) während der Haltephase I3 in Abhängigkeit der über das Zeitintervall I4, nämlich von der ersten durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration (b) verursachten Ausschaltung bis zu dem Ende der letzten durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration (b) verursachten Ausschaltung der Heizquelle (20), gemittelten Garraumtemperatur in der Auswerteschaltung (142) automatisch ermittelt wird/werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Dauer der Haltephase I3 und/oder die Höhe der Pyrolysetemperatur TP in dem Garraum (8) während der Haltephase I3 in Abhängigkeit der Summe der durch eine zu geringe Sauerstoffkonzentration (b) verursachten Ausschaltzeiten der Heizquelle (20) während der Aufheizphase in der Auswerteschaltung (142) automatisch ermittelt wird/werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass aus der Addition der Summe der Ausschaltzeiten und einer vorher festgelegten und in dem Speicher (141) abgespeicherten Mindestdauer I3_MIN in der Auswerteschaltung (142) die Dauer der Haltephase I3 ermittelt wird.
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