EP2428735A2 - Gargerät mit Dampfgenerator sowie Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators für ein Gargerät - Google Patents

Gargerät mit Dampfgenerator sowie Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators für ein Gargerät Download PDF

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EP2428735A2
EP2428735A2 EP11007208A EP11007208A EP2428735A2 EP 2428735 A2 EP2428735 A2 EP 2428735A2 EP 11007208 A EP11007208 A EP 11007208A EP 11007208 A EP11007208 A EP 11007208A EP 2428735 A2 EP2428735 A2 EP 2428735A2
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EP
European Patent Office
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controller
steam generator
power
cooking appliance
cooking
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EP11007208A
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EP2428735B1 (de
EP2428735A3 (de
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Thomas Dr. Schreiner
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Rational AG
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Rational AG
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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
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • 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
    • F24C15/32—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens
    • F24C15/322—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens with forced circulation
    • F24C15/327—Arrangements of ducts for hot gases, e.g. in or around baking ovens with forced circulation with air moisturising

Definitions

  • the invention relates to a cooking appliance with a cooking chamber and a steam generator.
  • the invention further relates to a method for controlling a steam generator for a cooking appliance.
  • threshold controllers In cooking appliances for temperature or humidity control threshold regulators are usually used because they can be used usually without specific adaptation to the device size, the type of heating (gas or electric) and the load in the oven. In steam mode, however, threshold controllers have serious disadvantages if a high steam content in the cooking chamber is to be maintained.
  • a threshold controller controls between an upper threshold and a lower threshold. If the upper threshold has been exceeded, the steam generator is switched off. Subsequently, the temperature is reduced by condensing the water vapor inside the cooking chamber (for example, to be cooked products). At the same time, the volume of the gas contained in the interior of the cooking chamber is reduced, so that air has to be sucked in, usually from a condensation or drainage region of the cooking appliance.
  • the steam generator is switched on again. Thereafter, water vapor is again produced until the temperature in the cooking chamber has again reached the upper threshold.
  • a cooking appliance with a cooking chamber, a steam generator and a controller is provided according to the invention, wherein the controller has a threshold controller and a steady controller.
  • the invention is based on the idea of controlling the steam generator in an operating range in which the steam content is to be kept constant, with the signal of the continuous controller. This prevents the steam generator from being switched off until air has been sucked in.
  • the steam generator has at least two power levels.
  • the steam generator is in principle still operated with discrete power levels, but in the operating range in which the steam content is to be kept constant, are controlled by the continuous controller. By using two or more power levels, an optimal adaptation to the respective power requirement can be made.
  • the continuous controller operates the steam generator with a maximum average power, which is below the first power level.
  • the steam generator then works with a holding stage, which can be integrated into the threshold controller like an additional smaller heating stage.
  • the first power level is in the range of about 25% to about 50% of the second, maximum power level. It has been found that with such a spreading of the heating stages, the desired performance can be well represented. In addition, these power levels result constructively in an advantageous manner. In an electrically operated steam generator halving the power in star or delta connection can be achieved with a relay or SSR. In the case of a gas-driven steam generator, on the other hand, the smallest heating level will have a capacity of approximately 25% of the maximum power, even if lower powers could be advantageous.
  • the continuous controller operates the steam generator with a power that is about 75% of the power of the first power level.
  • the steam generator operates at a power of 37.5% of the maximum heating power, which has proven to be advantageous in order to maintain a constant steam content in the cooking space ,
  • the continuous controller outputs as a control variable a buffer variable, by means of which the controller operates the steam generator in pulse width modulation.
  • a buffer variable by means of which the controller operates the steam generator in pulse width modulation.
  • the cooking chamber is in flow communication with a drain region, wherein in the drain region, a steam buffer is formed whose volume is at least equal to the vapor volume condensed between two heating pulses in the cooking chamber.
  • a steam buffer is formed whose volume is at least equal to the vapor volume condensed between two heating pulses in the cooking chamber.
  • the continuous controller is a PI controller.
  • a controller is sufficient to maintain the setpoint (temperature or humidity) to be maintained in the cooking chamber during the holding phase.
  • a more elaborate PID controller can be dispensed with.
  • a method for controlling a steam generator for a cooking appliance for achieving the abovementioned object, which is characterized in that the steam generator differs greatly from a desired value in an approach phase in which an actual value to be regulated in a cooking chamber of the cooking appliance differs. is controlled by a threshold controller and is controlled by a continuous controller in a subsequent holding phase in which the actual value is in the vicinity of the setpoint.
  • This method combines the advantage of a robust threshold controller with the advantage of more precise control by means of a continuous regulator.
  • the threshold controller controls the steam generator until the actual value to be regulated in the cooking chamber is at least 90% of the desired value. It simplifies the design of the continuous controller if it only has to take over control in the vicinity of the setpoint and the approach to the setpoint is taken over by the robust threshold controller.
  • the continuous controller continuously regulates the steam generator. In this way, the quality of control can be increased and the energy consumption can be reduced.
  • FIG. 1 schematically a cooking appliance 10 is shown, which is intended for commercial kitchens and is known as a combination damper. It contains a cooking chamber 12, can be introduced into the products to be cooked. It is a steam generator 14 is provided which can generate water vapor, which can be passed into the interior of the cooking chamber 12.
  • the cooking appliance 10 also has a heater in order to introduce heated air into the cooking chamber. However, since this heater in the context of the present application without meaning, it is not shown here for the sake of clarity.
  • a controller 16 which receives as input signals, inter alia, a signal from a temperature and / or humidity sensor 18, which is arranged in the interior of the cooking chamber 12, and by an operating unit 20.
  • an operator can different cooking conditions in Inside the cooking chamber or select more complex cooking programs.
  • the controller 16 includes a threshold controller 22 and a continuous controller 24, which is designed here as a PI controller.
  • the controller 16 controls the steam generator 14 by specifying whether the steam generator is switched off, is operated with a first power stage 14.1 or a second power stage 14.2.
  • the steam generator has a power that is about 50% of the second, maximum power level.
  • the power levels are specified here by the controller, for example, by the interconnection of three radiators in star or delta connection. Depending on the requirements, other or more power levels may be used.
  • a drain region 26 is provided, which is designed like a box and provided with a condensation device 28.
  • the drainage area 26 is connected to an exhaust pipe 30.
  • a separating plate 32 is provided, so that a steam buffer 34 is formed between the cooking chamber and the separating plate.
  • the controller 16 uses only the threshold controller 22 to control the steam generator.
  • the latter operates the steam generator 14 in the second heating stage 14.2, ie with a power of 100% (see the power curve P in the diagram).
  • the controller 16 switches from the threshold value controller 22 to the PI controller 24 and uses this to control the steam generator 14. Accordingly, the value for the setpoint power HS S of the steam generator in the holding stage increases to a predetermined value of 75% of the power of the first heating stage (see curve HS S ).
  • This value HS S is treated by the controller 16 as a buffer variable, based on which the steam generator 14 is now operated with the first heating stage 14.1 pulse width modulated.
  • the controller 16 Since the maximum power of the steam generator is set here with 75% of the power of the first heating stage 14.1, the controller 16 switches on the first heating stage 14.1 of the steam generator 14 within a given time interval for 75% of the time and for 25% of the time, if the steam generator should be operated in the holding stage with maximum power. This is the case here as long as the setpoint H S for the holding stage remains at the value of 75%, that is to say just under 250 seconds. At this time, the PI controller 24 begins to regulate, as can be seen from the fluctuating values for the setpoint HS S of the hold stage.
  • a continuous regulator in combination with a steam generator which is switched between two discrete power levels, can be used to keep the steam content in the cooking chamber comparatively constant.
  • the regulator reaches a stable state after approximately 400 seconds.
  • the power given by the PI controller 24 for the operation of the steam generator 14 in the holding stage can be represented by a multiplicity of very short heating pulses, between which correspondingly short switch-off times are used.
  • electrically operated steam generators could by switching on and off of individual half-waves of the mains frequency the Heating power can be adjusted virtually infinitely. In this way one comes very close to an actually stepless control of the power, which would be advantageous in terms of control quality and energy consumption.
  • FIG. 3 an embodiment is shown, which is characterized by a larger steam buffer 34.
  • This is formed by the fact that the separating plate 32 is arranged closer to the exhaust pipe 30.
  • the function of the separating plate 32 is to prevent a mixing of the steam with the air in the discharge region 26 as far as possible.
  • the volume of the vapor buffer 34 defined with the separating plate 32 is at least as great as the vapor volume which can condense between two heating pulses in the cooking chamber 12. This ensures that air is not sucked in between two heating pulses, but steam from the steam buffer 34 (see the arrow D). Accordingly, the condensation device 28 must also be switched off at least between two heating pulses, so that steam can actually be stored in the vapor buffer 34.
  • FIG. 4 an alternative embodiment is shown.
  • this flow guide plates 36 are used, which extend in the longitudinal direction of the drain.
  • the process can either have a circular cross section (see detail D1) or a box-shaped cross section (see detail D2).
  • the Strömungsleitbleche 36 act as a vortex breaker, similar to the separating plate 32 prevent the air in the drain region 26 mixed with the existing steam there. Thus, as pure as possible vapor can be sucked back into the cooking space in the phases between two heating pulses. Due to the orientation of the flow guide plates 36 in the direction of the drainage channel, the flow in the longitudinal direction is hardly affected, but strongly suppressed in a direction transverse thereto.
  • the flow baffles extending in the flow direction can all be mounted on the top of the drain. This makes it easier to rinse out soiling, so that no impurities can accumulate on the sheets.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Gargerät (10) mit einem Garraum (12), einem Dampfgenerator (14) und einer Steuerung (16), wobei die Steuerung (16) einen Schwellwertregler (22) sowie einen stetigen Regler (24) aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators (14) für ein Gargerät (10), das dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfgenerator (14) in einer Annäherungsphase, in der sich ein zu regelnder Istwert in einem Garraum (12) des Gargeräts (10) stark von einem Sollwert unterscheidet, von einem Schwellwertregler (22) gesteuert wird und in einer sich anschließenden Haltephase, in welcher der Istwert sich in der Nähe des Sollwerts befindet, von einem stetigen Regler (24) gesteuert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Gargerät mit einem Garraum und einem Dampfgenerator. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators für ein Gargerät.
  • In Gargeräten werden zur Temperatur- oder Feuchteregelung üblicherweise Schwellwertregler eingesetzt, weil diese in der Regel ohne spezifische Anpassung an die Gerätegröße, an die Beheizungsart (Gas oder Elektro) und die Last im Garraum verwendet werden können. In der Betriebsart Dampf haben Schwellwertregler jedoch gravierende Nachteile, wenn ein hoher Dampfgehalt im Garraum aufrechterhalten werden soll. Ein Schwellwertregler regelt zwischen einem oberen Schwellwert und einem unteren Schwellwert hin und her. Wenn der obere Schwellwert überschritten wurde, wird der Dampfgenerator abgeschaltet. Anschließend verringert sich durch Kondensieren des Wasserdampfs im Inneren des Garraums (beispielsweise an zu garenden Produkten) die Temperatur. Gleichzeitig verringert sich das Volumen des im Inneren des Garraums enthaltenen Gases, sodass Luft nachgesaugt werden muss, üblicherweise aus einem Kondensations- oder Ablaufbereich des Gargeräts. Wenn die Temperatur im Garraum schließlich den unteren Schwellwert des Schwellwertreglers erreicht hat, wird der Dampfgenerator wieder eingeschaltet. Danach wird wieder so lange Wasserdampf produziert, bis die Temperatur im Garraum wieder den oberen Schwellwert erreicht hat.
  • Da die nachgesaugte Luft sich aber mit dem Dampf im Garraum vermischt, muss der vom Dampfgenerator erzeugte und in den Garraum eingebrachte Wasserdampf ein Gemisch aus Wasserdampf und nachgesaugter Luft verdrängen, um den Dampfgehalt und die Temperatur im Garraum zu erhöhen. Dadurch muss sehr viel mehr Dampf produziert werden, als Luft nachgesaugt worden ist. Als Beispiel wird angenommen, dass bei 90% Feuchte 1 Liter Wasserdampf im Garraum kondensiert, der durch Luft ersetzt wird. Daraufhin muss das Gerät 10 Liter Dampfgemisch durch 10 Liter reinen Wasserdampf ersetzen, um die nachgesaugte Luft zu verdrängen.
  • Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Gargerät und ein Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators zu schaffen, mit dem besonders bei hohem Dampfgehalt eine bessere Regelung dahingehend möglich ist, dass das Nachsaugen von Luft weitgehend vermieden ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Gargerät mit einem Garraum, einem Dampfgenerator und einer Steuerung vorgesehen, wobei die Steuerung einen Schwellwertregler sowie einen stetigen Regler aufweist. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den Dampfgenerator in einem Betriebsbereich, in welchem der Dampfgehalt konstant gehalten werden soll, mit dem Signal des stetigen Reglers anzusteuern. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Dampfgenerator so lange ausgeschaltet bleibt, bis Luft nachgesaugt wurde.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Dampfgenerator mindestens zwei Leistungsstufen aufweist. Gemäß dieser Ausgestaltung wird der Dampfgenerator grundsätzlich weiterhin mit diskreten Leistungsstufen betrieben, die aber in dem Betriebsbereich, in welchem der Dampfgehalt konstant gehalten werden soll, vom stetigen Regler angesteuert werden. Durch die Verwendung von zwei oder mehr Leistungsstufen kann eine optimale Anpassung an den jeweiligen Leistungsbedarf erfolgen.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der stetige Regler den Dampfgenerator mit einer maximalen mittleren Leistung betreibt, die unterhalb der ersten Leistungsstufe liegt. Der Dampfgenerator arbeitet dann mit einer Haltestufe, die wie eine zusätzliche kleinere Heizstufe in den Schwellwertregler integriert werden kann.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Leistungsstufe im Bereich von etwa 25 % bis etwa 50 % der zweiten, maximalen Leistungsstufe beträgt. Es hat sich herausgestellt, dass mit einer solchen Spreizung der Heizstufen das gewünschte Betriebsverhalten gut abgebildet werden kann. Außerdem ergeben sich diese Leistungsstufen konstruktiv in vorteilhafter Weise. Bei einem elektrisch betriebenen Dampfgenerator kann eine Halbierung der Leistung bei Stern- oder Dreiecksschaltung mit einem Relais bzw. SSR erreicht werden. Bei einem gasbetriebenen Dampfgenerator wird die kleinste Heizstufe dagegen konstruktiv bedingt eher eine Leistung von etwa 25 % der maximalen Leistung haben, auch wenn noch geringere Leistungen vorteilhaft sein könnten.
  • Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der stetige Regler den Dampfgenerator mit einer Leistung betreibt, die etwa 75 % der Leistung der ersten Leistungsstufe beträgt. Anders ausgedrückt arbeitet der Dampfgenerator (unter der Annahme einer Leistung in der ersten Heizstufe von 50% der Maximalleistung) in der Haltestufe mit einer Leistung von 37,5 % der maximalen Heizleistung, was sich als vorteilhaft herausgestellt hat, um einen konstanten Dampfgehalt im Garraum aufrechtzuerhalten.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der stetige Regler als Steuergröße eine Puffervariable ausgibt, anhand derer die Steuerung den Dampfgenerator pulsweitenmoduliert betreibt. Auf diese Weise können die Vorteile eines stetigen Reglers genutzt werden, ohne dass ein stufenlos regelbarer Dampfgenerator genutzt werden muss.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Garraum mit einem Ablaufbereich in Strömungsverbindung steht, wobei im Ablaufbereich ein Dampfpuffer gebildet ist, dessen Volumen mindestens gleich dem Dampfvolumen ist, das zwischen zwei Heizpulsen im Garraum kondensiert. Diese Ausgestaltung berücksichtigt, dass aufgrund von zulassungsrechtlichen Vorgaben in einigen Ländern die Häufigkeit der erlaubten Schaltvorgänge je Zeiteinheit begrenzt ist. Dies führt dazu, dass beim Betrieb des Dampfgenerators in der Haltestufe gewisse Wartezeiten eingehalten werden müssen, bevor nach dem Ausschalten des Dampfgenerators dieser wieder eingeschaltet werden darf. Dadurch lässt sich nicht verhindern, dass während der Wartezeit eine gewisse Dampfmenge kondensiert, deren Volumen durch nachgesaugtes Gas ausgeglichen werden muss. Die Verwendung eines Dampfpuffers im Ablaufbereich gewährleistet, dass keine Luft nachgesaugt wird, sondern Dampf.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der stetige Regler ein PI-Regler ist. Ein solcher Regler ist ausreichend, um den einzuhaltenden Sollwert (Temperatur oder Feuchte) im Garraum während der Haltephase aufrechtzuerhalten. Auf einen aufwendigeren PID-Regler kann verzichtet werden.
  • Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators für ein Gargerät vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Dampfgenerator in einer Annäherungsphase, in der sich ein zu regelnder Istwert in einem Garraum des Gargeräts stark von einem Sollwert unterscheidet, von einem Schwellwertregler gesteuert wird und in einer sich anschließenden Haltephase, in welcher der Istwert sich in der Nähe des Sollwerts befindet, von einem stetigen Regler gesteuert wird. Dieses Verfahren kombiniert den Vorteil eines robusten Schwellwertreglers mit dem Vorteil der präziseren Regelung mittels eines stetigen Reglers.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Schwellwertregler den Dampfgenerator steuert, bis der zu regelnde Istwert im Garraum mindestens 90 % des Sollwertes beträgt. Es vereinfacht die Auslegung des stetigen Reglers, wenn dieser lediglich die Regelung in der Nähe des Sollwertes übernehmen muss und die Annäherung an den Sollwert vom robusten Schwellwertregler übernommen wird.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der stetige Regler den Dampfgenerator stufenlos regelt. Auf diese Weise kann die Regelgüte erhöht und der Energieverbrauch verringert werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
    • Figur 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Gargerät;
    • Figur 2 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
    • Figur 3 schematisch in vergrößertem Maßstab den mit III in Figur 1 gekennzeichneten Ablaufbereich; und
    • Figur 4 eine alternative Ausgestaltung zum in Figur 3 gezeigten Ablaufbereich.
  • In Figur 1 ist schematisch ein Gargerät 10 gezeigt, das für Großküchen vorgesehen ist und als Kombi-Dämpfer bekannt ist. Es enthält einen Garraum 12, in den zu garende Produkte eingebracht werden können. Es ist ein Dampfgenerator 14 vorgesehen, der Wasserdampf erzeugen kann, welcher in das Innere des Garraums 12 geleitet werden kann. Das Gargerät 10 weist natürlich auch eine Heizung auf, um erwärmte Luft in den Garraum einzubringen. Da diese Heizung im Rahmen der vorliegenden Anmeldung jedoch ohne Bedeutung ist, ist sie hier der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
  • Weiterhin ist eine Steuerung 16 vorgesehen, die als Eingangssignale unter anderem ein Signal von einem Temperatur- und/oder Feuchtesensor 18 erhält, der im Inneren des Garraums 12 angeordnet ist, sowie von einer Bedieneinheit 20. Über die Bedieneinheit 20 kann ein Bediener verschiedene Garbedingungen im Inneren des Garraums oder komplexere Garprogramme vorwählen.
  • Die Steuerung 16 enthält einen Schwellwertregler 22 sowie einen stetigen Regler 24, der hier als PI-Regler ausgeführt ist. Von der Steuerung 16 wird unter anderem der Dampfgenerator 14 angesteuert, indem sie vorgibt, ob der Dampfgenerator ausgeschaltet ist, mit einer ersten Leistungsstufe 14.1 oder einer zweiten Leistungsstufe 14.2 betrieben wird. In der ersten Leistungsstufe 14.1 hat der Dampfgenerator eine Leistung, die etwa 50 % der zweiten, maximalen Leistungsstufe beträgt. Die Leistungsstufen sind hier durch die Steuerung vorgegeben, beispielsweise durch die Verschaltung von drei Heizkörpern in Sternoder Dreiecksschaltung. In Abhängigkeit von den Anforderungen können auch andere oder mehr Leistungsstufen verwendet werden.
  • Unterhalb des Garraums 12 ist ein Ablaufbereich 26 vorgesehen, der kastenartig ausgeführt und mit einer Kondensationseinrichtung 28 versehen ist. Der Ablaufbereich 26 ist mit einem Abluftrohr 30 verbunden. Zwischen dem Anschluß des Abluftrohres 30 und der Verbindung zum Garraum ist ein Trennblech 32 vorgesehen, so dass ein Dampfpuffer 34 zwischen dem Garraum und dem Trennblech gebildet ist.
  • Anhand von Figur 2 wird nun erläutert, wie in der Betriebsart "Dampf" ein möglichst konstanter Temperatur- bzw. Dampfgehalt im Garraum 12 aufrechterhalten wird. Bei diesem Beispiel ist eine Solltemperatur Ts vorgegeben. Das Verfahren arbeitet jedoch in derselben Weise, wenn anstelle der Temperatur eine bestimmte Feuchte im Garraum als Sollwert vorgegeben ist.
  • Zu Beginn des Verfahrens befindet sich die Isttemperatur TI im Garraum deutlich unterhalb der Solltemperatur TS, die hier rund 95 °C beträgt. Daher verwendet die Steuerung 16 für die Ansteuerung des Dampfgenerators ausschließlich den Schwellwertregler 22. Dieser betreibt den Dampfgenerator 14 in der zweiten Heizstufe 14.2, also mit einer Leistung von 100 % (siehe die Leistungskurve P im Diagramm). Nachdem knapp 200 Sekunden verstrichen sind, überschreitet die Temperatur TI im Garraum 12 den Schwellwert, bei dessen Überschreiten der Dampfgenerator 14 auf die erste Heizstufe 14.1 zurückgeschaltet wird; die Leistungskurve P sinkt also auf einen Wert von 50 % ab.
  • Nachdem rund 230 Sekunden verstrichen sind, hat sich die Isttemperatur TI so weit an die Solltemperatur TS angenähert, dass die Steuerung 16 vom Schwellwertregler 22 auf den PI-Regler 24 umschaltet und diesen für die Ansteuerung des Dampfgenerators 14 verwendet. Dementsprechend steigt der Wert für die Sollleistung HSS des Dampfgenerators in der Haltestufe auf einen vorgegebenen Wert von 75 % der Leistung der ersten Heizstufe (siehe Kurve HSS). Dieser Wert HSS wird von der Steuerung 16 als Puffervariable behandelt, anhand derer der Dampfgenerator 14 nun mit der ersten Heizstufe 14.1 pulsweitenmoduliert betrieben wird. Da die maximale Leistung des Dampfgenerators hier vorgegeben ist mit 75 % der Leistung der ersten Heizstufe 14.1, schaltet also die Steuerung 16 die erste Heizstufe 14.1 des Dampfgenerators 14 innerhalb eines gegebenen Zeitintervalls für 75 % der Zeit ein und für 25 % der Zeit aus, wenn der Dampfgenerator in der Haltestufe mit maximaler Leistung betrieben werden soll. Dies ist hier der Fall, solange der Sollwert HS für die Haltestufe auf dem Wert von 75 % verbleibt, also bis knapp 250 Sekunden. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der PI-Regler 24 zu regeln, wie an den schwankenden Werten für den Sollwert HSS der Haltestufe zu sehen ist.
  • Auf diese Weise kann ein stetiger Regler in Kombination mit einem Dampfgenerator, der zwischen zwei diskreten Leistungsstufen geschaltet wird, dazu verwendet werden, den Dampfgehalt im Garraum vergleichsweise konstant zu halten. Am annäherungsweise konstanten Wert für den Integralanteil PI des PI-Reglers ist zu erkennen, dass der Regler nach etwa 400 Sekunden einen stabilen Zustand erreicht.
  • Grundsätzlich kann die jeweils vom PI-Regler 24 vorgegebene Leistung für den Betrieb des Dampfgenerators 14 in der Haltestufe durch eine Vielzahl von sehr kurzen Heizpulsen dargestellt werden, zwischen denen entsprechend kurze Ausschaltzeiten verwendet werden. Bei elektrisch betriebenen Dampfgeneratoren könnte durch Ein- und Ausschalten einzelner Halbwellen der Netzfrequenz die Heizleistung quasi stufenlos eingestellt werden. Auf diese Weise kommt man einer tatsächlich stufenlosen Regelung der Leistung sehr nahe, die hinsichtlich der Regelgüte und des Energieverbrauchs vorteilhaft wäre.
  • Sowohl aus praktischen als auch aus zulassungsrechtlichen Gründen ist es jedoch nicht in allen Ländern möglich, die Ausschaltzeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Heizpulsen beliebig kurz zu wählen. Die Ausschaltzeit oder Wartezeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Heizpulsen führt daher dazu, dass im Garraum Dampf kondensiert. Das entsprechende Dampfvolumen muss in den Garraum nachgesaugt werden.
  • In Figur 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, die sich durch einen größeren Dampfpuffer 34 auszeichnet. Dieser ist dadurch gebildet, dass das Trennblech 32 näher am Abluftrohr 30 angeordnet ist. Die Funktion des Trennblechs 32 besteht darin, ein Vermischen des Dampfs mit der Luft im Ablaufbereich 26 weitestgehend zu verhindern. Das Volumen des mit dem Trennblech 32 definierten Dampfpuffers 34 ist mindestens so groß wie das Dampfvolumen, das zwischen zwei Heizpulsen im Garraum 12 kondensieren kann. Dies gewährleistet, dass zwischen zwei Heizpulsen nicht Luft nachgesaugt wird, sondern Dampf aus dem Dampfpuffer 34 (siehe den Pfeil D). Mindestens zwischen zwei Heizpulsen muss dementsprechend auch die Kondensationseinrichtung 28 abgeschaltet sein, damit im Dampfpuffer 34 auch tatsächlich Dampf vorgehalten werden kann.
  • In Figur 4 ist eine alternative Ausgestaltung gezeigt. Bei dieser werden Strömungsleitbleche 36 verwendet, die sich in Längsrichtung des Ablaufs erstrecken. Der Ablauf kann dabei entweder einen kreisförmigen Querschnitt (siehe Detail D1) oder einen kastenförmigen Querschnitt haben (siehe Detail D2). Die Strömungsleitbleche 36 wirken als Wirbelbrecher, die ähnlich wie das Trennblech 32 verhindern, dass sich die Luft im Ablaufbereich 26 mit dem dort vorhandenen Dampf vermischt. Somit kann möglichst reiner Dampf in den Phasen zwischen zwei Heizpulsen in den Garraum zurückgesaugt werden. Durch die Ausrichtung der Strömungsleitbleche 36 in Richtung des Ablaufkanals wird die Strömung in Längsrichtung kaum beeinträchtigt, in einer Richtung quer dazu dagegen stark unterdrückt.
  • Gemäß einer Ausführungsvariante können die Strömungsleitbleche, die sich in Strömungsrichtung erstrecken, alle auf der Oberseite des Ablaufs angebracht werden. Dies erleichtert, Verschmutzungen auszuspülen, damit sich keine Verunreinigungen an den Blechen ansammeln können.
    • Bezugszeichenliste
    • 10:
    Gargerät
    12:
    Garraum
    14:
    Dampfgenerator
    14.1:
    erste Heizstufe
    14.2:
    zweite Heizstufe
    16:
    Steuerung
    18:
    Sensor
    20:
    Bedieneinheit
    22:
    Schwellwertregler
    24:
    PI-Regler
    26:
    Ablaufbereich
    28:
    Kondensationseinrichtung
    30:
    Abluftrohr
    32:
    Trennblech
    34:
    Dampfpuffer
    36:
    Strömungsleitblech

Claims (13)

  1. Gargerät (10) mit einem Garraum (12), einem Dampfgenerator (14) und einer Steuerung (16), wobei die Steuerung (16) einen Schwellwertregler (22) sowie einen stetigen Regler (24) aufweist.
  2. Gargerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfgenerator (14) mindestens zwei Leistungsstufen (14.1, 14.2) aufweist.
  3. Gargerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der stetige Regler (24) den Dampfgenerator (14) mit einer Leistung betreibt, die unterhalb der ersten Leistungsstufe (14.1) liegt.
  4. Gargerät nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leistungsstufe (14.1) etwa 50 % der zweiten, maximalen Leistungsstufe (14.2) beträgt.
  5. Gargerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der stetige Regler (24) den Dampfgenerator (14) mit einer Leistung betreibt, die etwa 75 % der Leistung der ersten Leistungsstufe (14.1) beträgt.
  6. Gargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stetige Regler (24) als Steuergröße eine Puffervariable (HSS) ausgibt, anhand derer die Steuerung (16) den Dampfgenerator (14) pulsweitenmoduliert betreibt.
  7. Gargerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Garraum (12) mit einem Ablaufbereich (26) in Strömungsverbindung steht, wobei im Ablaufbereich (26) ein Dampfpuffer (34) gebildet ist, dessen Volumen mindestens gleich dem Dampfvolumen ist, das zwischen zwei Heizpulsen im Garraum (12) kondensiert.
  8. Gargerät nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Ablaufbereich mindestens ein Trennblech (32) und/oder ein Strömungsleitblech (36) vorgesehen ist.
  9. Gargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stetige Regler ein PI-Regler (24) ist.
  10. Verfahren zur Regelung eines Dampfgenerators (14) für ein Gargerät (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfgenerator (14) in einer Annäherungsphase, in der sich ein zu regelnder Istwert in einem Garraum (12) des Gargeräts (10) stark von einem Sollwert unterscheidet, von einem Schwellwertregler (22) gesteuert wird und in einer sich anschließenden Haltephase, in welcher der Istwert sich in der Nähe des Sollwerts befindet, von einem stetigen Regler (24) gesteuert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwertregler (22) den Dampfgenerator (14) steuert, bis der zu regelnde Istwert im Garraum (12) mindestens 90 % des Sollwertes beträgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der stetige Regler (24) den Dampfgenerator (14) stufenlos regelt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfgenerator (14) elektrisch betrieben wird und die Leistung des Dampfgenerators (14) durch Ein- und Ausschalten einzelner Halbwellen der Netzfrequenz geregelt wird.
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